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电弧炉用集束氧枪生产问题研究
马庆元;苏晓军;刘颖杰;徐建明;万季春
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2011(040)006
【摘要】对宝钢电弧炉用集束氧枪寿命等问题进行了系统研究.应用CFD方法对氧枪射流进行了数值模拟,比较了氧孔破损程度对集束射流的影响,讨论了伴随流分布形式对射流特性的影响,提出了优化操作方案.
【总页数】3页(P7-9)
【作者】马庆元;苏晓军;刘颖杰;徐建明;万季春
【作者单位】辽宁科技大学资源与土木工程学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学资源与土木工程学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金工程学院,辽宁鞍山 114051;宝钢集团,上海200941;宝钢集团,上海200941
【正文语种】中文
【中图分类】TF741.1
【相关文献】
1.100t电弧炉Cojet集束氧枪的应用 [J], 杨俊锋;蔺学浩;任兵
2.ACI集束氧枪和BSE炉门碳-氧枪复合吹炼技术在70 t电弧炉上的应用和改进[J], 陆宏祖
3.电弧炉超音速集束氧枪吹炼的钢水留碳操作实践 [J], 秦军
4.70 t电弧炉炼钢集束射流氧枪流场的数值模拟及应用 [J], 张贵;朱荣;韩丽辉;朱
长富;谈知良;刘长春
5.集束射流氧枪使用“氮气-天然气”混合燃气在电弧炉的应用 [J], 王学义
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Y J0506-现代电弧炉强化用氧技术案例简要说明:依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标.学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。
该案例是现代电弧炉强化用氧新技术案例，体现了吹氧脱碳、吹氧助熔、泡沫渣等知识点和岗位技能，与本专业电弧炉炼钢生产课程偏心底岀钢电弧炉冶炼建筑用钢单元的教学目标相对应。
现代电弧炉强化用氧技术1.背景介绍鉴于电弧炉短流程生产工艺能够充分消化社会废钢、对炉料适用性强，设备简单，热效率高等优点，工业化国家的电弧炉炼钢技术在过去得到了长足的进步。
现代电弧炉炼钢工艺的发展都是圉绕着缩短冶炼周期和降低电耗进行的,基木思路是充分利用冶炼过程的物理热和化学热。
为此，电弧炉炼钢的热装铁水比不断增加，冶炼用氧星也随之大幅度提高。
2.主要内容2.1.电弧炉强化用氧的目的、意义、优势强化用氧技术的发展和应用对电弧炉炼钢经济指标的改善起到了重要的作用，改善了熔池搅拌效果，促进冶金反应的进行，使电弧炉冶炼周期缩短了60%,电耗降低30%,电极消耗减少60%,氧气产生的化学能在电弧炉能暈输入中的比例达到20%~30%,特别是电弧炉采用热装铁水后，化学能的比例可以达到总能量的40%以上，相当于电弧炉增加了近一倍的能量输入，大量输入氧气己成为现代电弧炉炼钢工艺的一个重要特点。
电弧炉引入大量氧气的同时也带来一些问题，如：金属收得率下降、电弧炉导电横臂等设备氧化严重等，有些钢厂未能根据木厂的生产条件制定合理的炼钢用氧制度，供氧规程不合理，技术经济指标差；有的电炉钢厂仅熔池吹氧的耗氧a就达到60m*t,氧气的利用率低，造成不必要的经济损失；有些钢厂供氧设备落后，氧枪龄短，操作不合理，造成安全用氧情况差等。
2.2.电弧炉强化用氧的发展情况早在第一次世界大战期间，氧气就开始用于电弧炉脱碳，只是由于当时氧气供应短缺以及制氧成木很高，所以电弧炉炼钢很少使用氧气。
关于氧气炼钢安全技术要求发布时间：2021-04-29T09:12:57.316Z 来源：《福光技术》2021年1期作者：施卫忠沈达伟蔡芦平[导读] 氧枪是炼钢生产中重要的组成部分，其会直接影响到炼钢过程中的技术指标。
江苏永钢集团有限公司江苏张家港 215628摘要：文章主要是分析了氧气炼钢中事故的种类，在此基础上讲解了氧枪的设计要求与制造，最后探讨了氧枪的设计要求与制造，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键字：炼钢；氧枪；用氧技术；转炉；电弧炉1、前言氧枪是炼钢生产中重要的组成部分，其会直接影响到炼钢过程中的技术指标。
氧枪中的纯氧和冷却水是较为危险的物品，在电弧炉炼钢用氧量和贴水比提高时如果吹氧工艺和碳氧反应不协调的情况下，容易导致大喷溅，为此如何安全使用氧枪是其中重要的问题。
2、事故的种类与分析2.1、氧气引起的燃烧与爆炸氧气引起的燃烧与爆炸事故在全国曾多次发生。
20 世纪 80 年代, 某转炉钢厂氧气管道大修后 , 开阀送氧时 , 突然发生爆炸 ,3 名操作人员当场死亡。
事后检查, 阀门和管道爆裂十分严重, 一个破损的阀门飞到几十米之外。
此次事故不久, 转炉阀门控制室也发生火灾, 大修之后的阀门组全部被烧毁。
而这些阀门和管道全部是新更换的不锈钢材质。
可见, 不锈钢管道和阀门是不能避免氧气着火的, 而且一旦燃烧速度更快。
燃烧的发生必须具备 3 个要素 : 可燃物、氧气和着火温度。
上述三要素 , 缺一不可。
只要控制这三要素不同时存在, 就可以避免事故的发生。
氧气本身不会燃烧, 只是助燃剂, 而燃烧是一种快速的氧化反应。
第一要素包括氧枪本身、氧管、阀门以及外来可燃物。
外来可燃物主要有:(1)油脂。
氧枪和管道在制造和安装时 , 使用的润滑油脂未彻底清除。
(2) 橡胶管碎屑。
长期使用, 发生剥落现象, 产生碎片及粉末。
(3) 纤维物品, 纸屑、木屑等类物品 , 偶然进入管内。
(4) 碳粉或石墨粉。
氧枪(oxygen lance)将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。
又叫贲枪。
它是氧气顶吹炼钢的重要设备。
在吹炼过程中，氧枪不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射，还要承受钢和渣激烈的冲刷，工作条件十分恶劣。
因此氧枪要有牢固的金属结构和强水冷系统，以保证它能耐受高温、抗冲刷侵蚀和抵抗振动。
氧枪最先应用于平炉炼钢炉顶吹氧，1952年氧气顶吹转炉炼钢法问世，氧枪成为它的关键设备。
此后，氧枪的应用范围又扩大到电弧炉和钢包精炼炉等领域；功能也从单一喷吹氧气发展到兼能喷吹造渣粉剂、燃烧粉剂的复合氧枪以及具有二次燃烧功能的分流式或双流式多层氧枪。
基本结构氧枪的结构及性能在很大程度上决定着氧气炼钢的效果。
特别是对于顶吹氧气转炉炼钢过程，氧枪起着主导全局的作用。
它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素，因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。
氧枪由喷头、枪身和枪尾三部分构成(图1)。
喷头由工业纯铜制造，是氧枪的最重要的部分。
图2是几种喷头的结构，a、b、c为氧气转炉用喷头，高压氧(0．6～1．0MPa)由内管供入，在喷头处分流进入若干个先收缩后扩张的拉瓦尔型喷嘴，一般中小转炉采用3个喷嘴，称为三孔喷头，大炉子(100t以上)用4～6个喷嘴。
为了使炼钢产生的CO气在炉内燃烧成CO2(二次燃烧)的比例增大，需应用双流喷头或分流喷头。
双流喷头有利于主氧流和副氧流比值的调节，但要在枪身处增加一层副氧流道。
平炉和电弧炉所用喷头，氧气沿内管和中管间的空隙流入，喷嘴为直圆筒形，但孔数较多，而且和中心线的夹角也大得多。
枪身为3根(双流氧枪为4根)同心的无缝钢管，下端连接喷头，上头端和枪尾相连。
枪尾包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈，通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。
收稿日期:2004-12-17作者简介:王振宙(1976—),男,工学博士,主要从事现代冶金新技术新工艺研究开发工作.文章编号:1001-6988(2005)022*******强化冶炼用氧技术在电炉上的应用王振宙,朱 荣,焦 兵,李晓强,张红兵,薛立秋(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘 要:简述了冶金工业开发应用强化冶炼用氧技术的基本情况,分析了该技术在电炉炼钢中的应用特点,阐明了该技术在应用中进一步完善与提高的主要内容,对电弧炉实现高效冶炼具有一定的现实意义。
关键词:电弧炉炼钢;氧气喷吹;自动控制中图分类号:TF741191 文献标识码:BOxygen 2Blowing of Intensify Smelting in Arc FurnaceWAN G Zhen 2zhou ,ZHU Rong ,J IAO Bing ,L I Xiao 2qiang ,ZHAN G Hong 2bing ,XU E Li 2qiu(Beiji ng U niversity of Science &Technology ,Beiji ng 100083,Chi na )Abstract :This paper briefly explains the principle of the development and application of the oxygen 2blowing of intensify smelting in arc furnace are briefly described in this paper.By analyzing the characteris 2tic of the application ,several aspect about improvements of the technology are presented.It is meaningful to apply the technology with high efficiency in EAF steelmaking.K ey w ords :EAF steelmaking ;oxygen blowing ;control1 前言提高电炉吨钢用氧量,是强化电炉冶炼、提高电炉节奏最有效手段之一。
一、本课题的目的及意义
1．设计的目的和意义：
进一步熟悉和了解转炉炼钢的生产流程及各主要设备和工艺参数，强化对基本
知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,并通过一定方
案的比较、论证的能力和一定的理论分析与设计运算能力,对学生独立思考问题、解
决问题有很大帮助,为今后工作做好技术储备,具有十分重要意义。
2．专题的目的和意义：
通过对专题的研究，进一步了解电炉炼钢氧枪的技术问题，从而得知氧气炼钢
具有速度快、产量高和质量好的工艺特点。氧枪的性能直接影响钢的产量、质量、
品种、原燃料消耗及成本等主要的技术经济指标，并且通过对氧枪的研究与性能的
提高加强氧枪喷吹的效果，缩短冶炼的周期，所以说氧枪是氧气炼钢的关键设备，
而其性能又主要取决于氧枪喷头的构造及制作质量
3．外国文献翻译的目的和意义：
通过对外国文献的学习和翻译掌握冶金工程专业英语的相关术语;了解冶金工
业相关技术的最近发展方向，丰富冶金专业的新知识；较好的解决了学生在学习过
程中，因专业知识欠缺、科技文体不熟、专业词汇来量不够所带来的各种困难，为
后续专业双语课的学习扫除障碍，为将来的学习及研究工作打下良好的基础。
二、国内外研究现状
1.国外电炉炼钢的发展情况：
自上世纪中叶至今，尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步。但世界电炉钢比例
不断增长，从1950年的7.3％增长到2004年的33.8％。电炉钢比例的增长，主要是
由于跟高炉转炉长流程相比，电炉炼钢具有固定投资小，消耗铁矿石，焦炭，水等
资源少，占地面积小，可比能耗低，对环境污染少，工厂可接近资源产地及市场，
启动及停炉灵活等优点，符合全球可持续发展要求。
本世纪前四年，世界上年产钢500万吨以上的主要产钢国家各国粗钢产量稳步增
长，电炉钢比例不同国家有增有减，总体上有所降低，从2001年至2003年电炉钢
的比例从35%下降至33.1%。2004年虽然粗钢产量增长迅速，但世界电炉钢比例从
33.1%上升至33.8%。
2.我国现代电炉炼钢的发展情况：
在2001-2003年间，我国钢生产迅速发展，年增长速率达20~22%，远高于世界
同期增长速度。电炉钢增长速度更高，达27-28%，电炉钢比例回升了约2个百分点。
在电炉炼钢中氧气炼钢具有速度快、产量高和质量好的工艺特点。氧枪的性能
直接影响钢的产量、质量、品种、原燃料消耗及成本等主要的技术经济指标。所以
说氧枪是氧气炼钢的关键设备，而其性能又主要取决于氧枪喷头的构造及制作质量。
所以说氧枪技术的研究是在电炉炼钢中比较重要的一个环节。
如何高效地将氧气输入到电炉炉内，对提高电炉炼钢的冶炼节奏，降低生产成
本是非常重要的因此为提高电炉的供氧强度，产生了各种吹氧方式：炉门吹氧方式，
炉壁吹氧方式，EBT吹氧方式及目前普遍受到重视和迅速得到推广的炉壁集束供氧
方式。
炉门吹氧系统是使用年代最长，最普遍的供氧方式，我国早期引进的炉门机械
手装置，目前国内完全能自主生产。它使国内电炉达到较高的冶炼水平，脱碳速度
高于采用人工吹氧方式。
传统的炉壁及EBT区吹氧方式是旨在代替氧燃烧觜助熔，加速电炉炉内的废钢
熔化及解决冶炼过程出现的冷区问题，同时达到炉内实现二次燃烧。
集束供氧技术的核心为：取代传统意义上的炉壁助熔烧嘴及炉门氧枪，而且能够
根据冶炼进程的变化，最大限度加快助熔速度，实现“关起炉门炼钢”。采用集束射
流技术，其氧气射流比传统超音速方式增加40－80%的射程，可获得满意的脱碳和
升温效果。可形成炉中多点脱碳能力，加速熔池脱碳。
目前应引导钢铁企业考虑对发展我国现代电炉炼钢的第二轮投资，新增现代电
炉炼钢生产能力。
三、本课题的基本任务、拟解决的主要问题，及其实现途径、方法和手段
1．毕业设计部分：
(1)基本任务
设计一个年产660万吨的合格铸坯的转炉车间
(2)拟解决的主要问题：
计算转炉炼钢的物料平衡和热平衡，转炉设计，炉外精炼设备、连续铸钢设备，
铁水预处理、原料来源及供应，氧气的供应及设备，主厂房工艺布置，烟气的净化。
(3)实现途径、方法和手段
应用专业的理论知识，结合实习中的实际经验，通过参考现有成功的转炉设计
经验，了解并合理采用一些新设备新技术。
2．专题部分:
(1)基本任务：
对电炉炼钢氧枪的技术问题进行研究
(2)拟解决的主要问题：
对电炉氧枪的基本结构、设计参数、作用及操作安全进行进行研究，从而设计
出寿命长、造价低的的氧枪，提高氧枪的供氧性能，从而缩短冶炼的时间，提高效
率。
(3)实现途径、方法和手段
应用专业知识，通过查阅相关文献，最终通过实验来解决。
四、完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等），可能遇到的问
题以及解决的方法和措施
1．需要工作条件
需要工具书、计算机和实验
2．可能遇到的问题以及解决的方法和措施
(1)工具书太多，所需的内容不容易找到;图书馆的书都被别人借走了；电子阅览
室人多：电子文献有的不能下载等。
(2)计算机操作的不熟练，办公软件的操作不熟练。
五、已查阅参考文献目录
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