第三章 电炉氧枪

第三章电炉氧枪
电炉作为现代炼钢两种最主要的炉型中的一种，显得日益重要。

电炉炼钢历史悠久，在平炉炼钢统治时期，电炉炼钢的规模较小，那时，电炉由于生产成本较高，生产率较低，电炉主要用来生产含金钢、工具钢、耐热钢、不锈钢、轴承钢等特殊钢种。

随着平炉的逐渐被淘汰，大量的废钢需要用电炉来处理。

随着氧气炼钢技术的发展，电耗越来越低，炼钢速度越来越快。

随着高功率、超高功率、竖炉、双体电炉等电炉炼钢新技术的出现，电炉炼钢已发展成为速度快、生产成本低、质量好、生产率高的炼钢技术。

超高功率电炉配以连铸连轧的短工艺流程，发展十分迅速。

已占据炼钢生产的半壁江山。

炉门氧枪、炉壁氧枪、炉顶氧枪、碳氧枪、氧燃枪等各种用氧、燃烧设备，在现代电炉炼钢生产中，起到了至关重要的作用。

§3-1 电炉氧枪的基本结构
电炉氧枪是借鉴转炉氧枪和平炉氧枪发展起来的。

因此，电炉氧枪有中心走氧，转炉型的氧枪结构，和中心走水、平炉型的氧枪结构的两种结构型式。

转炉型结构电炉氧枪（图3-1），通常被用于供氧量比较大、枪位稍高的电炉中。

可用于炉门枪和炉壁枪。

可按装1～3孔电炉喷头，也可按装二次燃烧喷头。

枪位可位于渣面上100～200mm，进行吹炼。

枪尾采用图1～10中的结构。

氧枪主要部件包括喷头、三层钢管、两组法兰和“O”形橡胶圈等。

平炉型结构电炉氧枪（图3-2），通常被用于供氧量比较小，枪位较低的电炉中。

可用于炉顶氧枪和炉门氧枪。

可按装1～2孔电炉喷头，也可按装二次燃烧喷头。

氧枪可插入渣中，喷头位于钢渣介面进行吹氧，喷溅小，有利于提高电炉的炉衬寿命。

因氧枪是中心水冷，冷却强度高，氧枪寿命长。

枪尾可采用图2-1中的结构型式。

氧枪主要部件包括喷头、三层钢管、两组法兰和“O”形橡胶圈等。

§3-2电炉碳氧枪
超高功率电弧炉在电炉生产中已经占有重要地位。

超高功率电弧炉的弧光很长，弧光温度很高。

为了保护电炉的炉衬和炉盖，降低高温弧光的辐射，并提高弧光的加热效率，超高功率电弧炉要进行埋弧操作。

也就是在进行电弧加热时，要造一层厚厚的泡沫渣。

电炉碳氧枪就是为了适应超高功率电弧炉，造泡沫渣的冶炼工艺而发展起来的。

电炉碳氧枪（图3-3）是由四层钢管组成，从里往外分别是碳粉管、进氧管、进水管和回水管。

枪尾可采用图2-1中枪尾部分进行“O”形橡胶圈密封和滑动的结构型式，只是枪体为4层管、枪尾由三组法兰组成的，结构要复杂一些。

碳氧枪全套设备除碳氧枪枪体之外，还包括喷粉罐，碳、氧、水系统的管道、伐门、仪表、机械系统以及自动控制系统等。

碳氧枪有炉门插入和炉墙插入两种方式。

图3-4为炉墙布置的碳氧枪，图3-5为炉门布置的碳氧枪。

碳氧枪通常与熔池液面以15～40o的夹角从炉门或炉墙插入炉内。

炉门碳氧枪的操作是通过机械手来完成的。

机械手通常设置在电炉炉门的一侧（图3-5）。

机械手上除安置碳—氧枪外，还安置一支氧燃枪，折叠放置在机械上。

不影响电炉炉门前平台上的炼钢操作。

当电炉装完废钢，机械手上的氧燃枪，申展开来，从炉门申入炉内，开始点火燃烧，用高温火焰加热废钢。

当废钢即将熔化完毕，形成熔池时，将氧燃枪退出炉外。

机械手再将碳—氧枪申入炉内，边喷碳粉，边吹氧，进行造泡沫渣和升温、降碳操作。

冶炼完毕，机械手将碳—氧枪退出炉外，与氧燃枪拆叠放在一起。

机械手的设计，要求操作灵活，安全可靠。

氧燃枪和碳—氧枪在炉内可进、可退；可整体抬高、可整体降低；可左摆、可右摆，满足吹炼的需要。

不用时，两支枪折叠在机械手上，靠在炉边。

碳粉以间断性、周期性的方式从碳氧枪中喷入熔渣中。

氧孔大约与碳氧枪成15o的夹角，从氧孔中喷出的氧气，把分散在炉渣中的碳粒氧化，生成小的气泡，无数的小气泡生成了厚厚的泡沫渣，把超高功率电炉的长长的电弧包围其中，达到了造泡沫的工艺目标。

碳氧枪造泡沫渣，除了保护炉体和提高电热效率之外，碳-氧燃烧生成的大量热，缩短了电炉的冶炼时间。

节约了电能，提高了电炉的生产率。

§3-3电炉氧枪喷头
由于电炉氧枪有中心走氧和中心走水两个结构型式，因此，电炉氧枪喷头也有中心走氧和中心走水两种结构。

中心走氧电炉氧枪喷头（图3-6），采用环缝进水，外围回水结构。

这种喷头应用较多，小型电炉采用单孔喷头，大中型电炉采用两孔喷头。

CO二次燃烧喷头，则为3孔结构，下方的两孔向熔池吹氧，上边的一个孔喷出的氧气进行CO二次燃烧。

中心走氧电炉氧枪喷头的优点，是孔型容易布置，缺点是喷头寿命较低。

因为电炉有炉盖，为了提高炉体寿命，减少喷溅，电炉氧枪要低枪位吹氧，喷头承受的热负荷较大，中心走氧的喷头结构，喷头的冷却效果，不如中心走水的喷头结构好。

中心走水电炉氧枪喷头（图3-7），采用环缝进氧，外围回水结构。

这种喷头水冷效果好，可进行低枪位吹氧，理想的枪位是喷头位于钢渣介面，升温降碳快，喷溅小，有利于提高炉体寿命，氧气利用率高。

喷头通常为1～2孔。

小电炉为单孔，中型电炉采用双孔或3孔喷头，采用炉门氧枪或炉壁氧枪，图3-8为3孔喷头。

大型电炉多采用中心走水的炉顶氧枪进行低枪位吹氧，选用4孔或6孔的氧枪喷头，吹氧效果好。

电炉碳氧枪喷头（图3-9），为四层管结构，中心孔喷碳粉，下方为氧气喷孔，氧孔有单孔和双孔两种结构，氧气管外面为进水管和回水管。

碳氧枪喷头结构比较复杂。

图3-10为电炉氧枪喷头的6种结构型式，分别为单孔喷头、双孔喷头、带二次燃烧的3孔喷头、单氧喷碳粉喷头、双氧喷碳粉喷头和煤气氧燃喷头。