專利名稱：一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法及旋流氧槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法及旋流氧槍，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
旋流氧槍，是指噴頭軸線方向帶有旋轉(zhuǎn)角度的多孔氧槍，目前全部應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼領(lǐng)域。而在轉(zhuǎn)爐提釩工藝所采用的頂吹提釩氧槍，全部屬于噴頭軸線平面方向沒有旋轉(zhuǎn)角度的單孔或多孔普通氧槍，采用普通氧槍的提釩生產(chǎn)工藝存在如下問題在提釩過程中存在氧氣射流對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池?cái)嚢栊Ч^差、氧氣利用效率低、釩渣氧化鐵偏高、熔池溫度不易控制；特別是使用普通頂吹氧槍吹煉低含釩([V] ( O. 25%)鐵水時(shí)，釩回收率一般不易達(dá)到70%以上，且造成釩渣鐵耗升高。因此，采用普通頂吹氧槍的提釩工藝，限制了轉(zhuǎn)爐提釩各項(xiàng) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法及旋流氧槍，明顯提高轉(zhuǎn)爐提釩的動(dòng)力學(xué)條件和氧氣利用效率，明顯降低釩渣中全鐵(TFe)含量，進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)爐提釩后半鋼余釩、提高釩回收率、縮短供氧時(shí)間、提高冷卻劑加入量，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，由連接在一起的氧槍槍身與噴頭組成，噴頭包含噴頭端面、噴孔、噴頭外管、中層隔水管和內(nèi)層氧管，噴頭端面上設(shè)置噴孔，噴頭端面設(shè)置在噴頭外管的端部，噴頭外管內(nèi)設(shè)有中層隔水管，中層隔水管內(nèi)設(shè)有內(nèi)層氧管，內(nèi)層氧管與噴孔連通；所述的噴頭端面上沿同一圓周均勻分布多個(gè)噴孔，噴孔為先收縮后擴(kuò)張型的拉瓦爾噴管，各噴孔軸線與氧槍槍身軸線形成夾角α，其值為9-12度；各噴孔與噴頭軸線平面形成旋轉(zhuǎn)夾角β，其值為8-10度。所述的噴孔包括噴孔收縮段和噴孔出口，噴孔數(shù)量為3-5個(gè)，為水冷型氧槍；內(nèi)層氧管6與氧槍槍身的內(nèi)管之間采用O形密封圈連接。噴孔收縮段直徑31. 4mm，噴孔出口直徑41. 4mm，馬赫數(shù)為2. 03，流量19000Nm3/h。噴頭外管直徑為299mm,內(nèi)層氧管直徑為165mm。內(nèi)層氧管外設(shè)有多個(gè)溝槽，O形密封圈裝入溝槽內(nèi)，設(shè)有3-5個(gè)溝槽，起到連接密封作用，中層隔水管滑動(dòng)連接，噴頭外管與氧槍槍身通過焊接連接。一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法，采用上述轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，頂吹提釩，旋流氧槍是多孔旋流氧槍，其氣體射流對(duì)熔池的水平?jīng)_力分解為徑向沖力和切向沖力，切向沖力促使熔池產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，改善了熔池?cái)嚢栊Ч?，大幅度縮短了熔池混勻時(shí)間，為高效提釩創(chuàng)造了良好的動(dòng)力學(xué)條件。對(duì)于提釩過程，熔池內(nèi)的主要反應(yīng)為鐵水中的釩與爐渣中的(FeO)進(jìn)行間接還原反應(yīng)，生成釩渣，從而達(dá)到提釩的目的。而熱力學(xué)條件顯示，只有在低于1400°C的條件下，釩與氧的結(jié)合能力大于碳。再加之(FeO)與釩的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此必須嚴(yán)格控制熔池溫度小于1400°C，以保證提釩保碳反應(yīng)的順利進(jìn)行。同時(shí)，半鋼余碳量越高，鋼液流動(dòng)性越好，越有利于渣鋼分離。而旋流氧槍吹煉時(shí)所形成的水平旋轉(zhuǎn)力很好的使得熔池表面的沖擊面積增大，提高了渣鋼反應(yīng)速率，有利于(FeO)與釩的反應(yīng)。而且，由于旋流氧槍氣體射流的的沖擊深度小，使得脫碳反應(yīng)并不激烈，更好的做到了提釩保碳，也從某種程度上控制了熔池的溫度。提釩轉(zhuǎn)爐應(yīng)用旋流氧槍后，無需改動(dòng)原有轉(zhuǎn)爐爐體設(shè)施，最大限度的降低了技術(shù)改造成本。提釩轉(zhuǎn)爐應(yīng)用旋流氧槍后，對(duì)原有生產(chǎn)工藝改動(dòng)較小，根據(jù)噴頭設(shè)計(jì)情況，可對(duì)原有提釩工藝進(jìn)行細(xì)微調(diào)整、優(yōu)化或是保持原有提釩工藝不做變化，都可達(dá)到提高轉(zhuǎn)爐提釩技術(shù)指標(biāo)，縮短提釩周期、降低提釩生產(chǎn)成本的目的。本發(fā)明有益效果為相對(duì)于普通頂吹氧槍提釩，使用旋流氧槍提釩后，可以使提釩
周期縮短l_2min/爐，同樣鐵水條件下釩回收率提高3%-5%，釩渣品位提高1%以上、釩渣中TFe可降低1%_2%左右，同時(shí)降低氧氣消耗1-2 Nm3/噸鐵水。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例旋流氧槍示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例旋流氧槍局部剖視示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例旋流氧槍俯視示意圖4為背景技術(shù)單孔或多孔提釩氧槍氣體射流對(duì)熔池?cái)嚢枇κ疽鈭D5為本發(fā)明多孔提釩旋流氧槍氣體射流對(duì)熔池?cái)嚢枇κ疽鈭D中1一噴頭端面；2—噴孔收縮段；3—噴孔出口 ；4一噴頭外管；5—中層隔水管；
6—內(nèi)層氧管；7—溝槽；噴孔軸線與氧槍槍身軸線形成夾角α ;噴孔與噴頭軸線平面形成旋轉(zhuǎn)夾角β。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本實(shí)施例為150噸轉(zhuǎn)爐。一種轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，由連接在一起的氧槍槍身與噴頭組成，噴頭包含噴頭端面1、噴孔、噴頭外管4、中層隔水管5和內(nèi)層氧管6，噴頭端面上設(shè)置噴孔，噴頭端面設(shè)置在噴頭外管的端部，噴頭外管內(nèi)設(shè)有中層隔水管，中層隔水管內(nèi)設(shè)有內(nèi)層氧管，內(nèi)層氧管與噴孔連通；所述的噴頭端面上沿同一圓周均勻分布多個(gè)噴孔，噴孔為先收縮后擴(kuò)張型的拉瓦爾噴管，各噴孔軸線與氧槍槍身軸線形成夾角α，其值為11度；各噴孔與噴頭軸線平面形成旋轉(zhuǎn)夾角β，其值為10度。所述的噴孔包括噴孔收縮段2和噴孔出口 3，噴孔數(shù)量為五個(gè)，噴孔收縮段2直徑31. 4mm,噴孔出口 3直徑41. 4mm,馬赫數(shù)為2. 03，流量19000Nm3/h。噴頭外管4直徑為299mm，內(nèi)層氧管6直徑為165mm，為水冷型氧槍；內(nèi)層氧管6與氧槍槍身的內(nèi)管之間采用O形密封圈連接。內(nèi)層氧管外設(shè)有多個(gè)溝槽，O形密封圈裝入溝槽7內(nèi)，設(shè)有3-5個(gè)溝槽，起到連接密封作用，中層隔水管5滑動(dòng)連接，噴頭外管與氧槍槍身通過焊接連接。一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法，采用上述轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，頂吹提釩，旋流氧槍是多孔旋流氧槍，其氣體射流對(duì)熔池的水平?jīng)_力分解為徑向沖力和切向沖力，切向沖力促使熔池產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，改善了熔池?cái)嚢栊Ч?，大幅度縮短了熔池混勻時(shí)間，為高效提釩創(chuàng)造了良好的動(dòng)力學(xué)條件。轉(zhuǎn)爐熔池的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和攪拌效果主要取決于頂吹氧槍的氣體射流與熔池的相互作用以及是否有底、側(cè)吹攪拌，因此頂吹氧槍產(chǎn)生的氣體射流的結(jié)構(gòu)和特性必然對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉效果產(chǎn)生極其重要的影響。傳統(tǒng)提釩氧槍射流作用于熔池的沖力，只能分解為軸向沖力和水平?jīng)_力，見附圖1所示；如果采用多孔旋流氧槍，其氣體射流對(duì)熔池的水平?jīng)_力還可分解為徑向沖力和切向沖力，見附圖2所示。切向沖力促使熔池產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，改善了熔池?cái)嚢栊Ч?，大幅度縮短了熔池混勻時(shí)間，為高效提釩創(chuàng)造了良好的動(dòng)力學(xué)條件。本發(fā)明的原理如下提釩煉鋼廠采用雙聯(lián)法提釩時(shí)，通常會(huì)采用一座提釩轉(zhuǎn)爐對(duì)二座煉鋼轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)方式，因此要求提釩周期應(yīng)該控制在15min/爐以內(nèi)。為保證鐵水中釩的充分氧化以及冷卻劑有足夠的熔化時(shí)間，需要盡量提高提釩過程中的動(dòng)力學(xué)條件和氧的利用效率。使用旋流頂吹氧槍可充分提高氧氣射流對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池的攪拌效果。普通氧槍射流作用于熔池，沖力可分解為軸向沖力和水平?jīng)_力，而旋流氧槍的氧氣射流對(duì)熔池的水平?jīng)_力還可分解為徑向沖力和切向沖力，切向沖力的存在可以促使熔池產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高了熔池的攪拌效果，同時(shí)使熔池混勻時(shí)間大幅縮短。從而達(dá)到了提高氧的利用效率，降低釩渣中(FeO)含量，縮短供氧時(shí)間，提釩保碳的目的。本實(shí)施例使用旋流氧槍替代原有普通提釩氧槍，將含釩鐵水兌入提釩轉(zhuǎn)爐，吹煉前加入鐵塊或輕薄廢鋼冷卻劑，隨后使用轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍頂吹操作，配合轉(zhuǎn)爐底吹或底側(cè)吹工藝進(jìn)行提釩冶煉；提釩過程中根據(jù)鐵水Si+Ti含量情況，繼續(xù)加入氧化鐵皮和球團(tuán)或加入鐵粉球散裝料冷卻劑控制過程溫度，采用1-3爐倒一次釩渣的工藝，提釩后得到成品釩渣和煉鋼用半鋼。本實(shí)施例是在150噸煉鋼轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行的30爐采用五孔旋流氧槍提釩工藝，與30爐普通五孔氧槍提釩工藝所得釩渣的結(jié)果比較見下表。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐提f凡用旋流氧槍，其特征在于由連接在一起的氧槍槍身與噴頭組成，噴頭包含噴頭端面(I)、噴孔、噴頭外管(4)、中層隔水管(5)和內(nèi)層氧管(6)，噴頭端面上設(shè)置噴孔，噴頭端面設(shè)置在噴頭外管的端部，噴頭外管內(nèi)設(shè)有中層隔水管，中層隔水管內(nèi)設(shè)有內(nèi)層氧管，內(nèi)層氧管與噴孔連通；所述的噴頭端面上沿同一圓周均勻分布多個(gè)噴孔，噴孔為先收縮后擴(kuò)張型的拉瓦爾噴管，各噴孔軸線與氧槍槍身軸線形成夾角α，其值為9-12度；各噴孔與噴頭軸線平面形成旋轉(zhuǎn)夾角β，其值為8-10度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，其特征在于所述的旋流氧槍為水冷型氧槍；內(nèi)層氧管6與氧槍槍身的內(nèi)管之間采用O形密封圈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，其特征在于內(nèi)層氧管外設(shè)有多個(gè)溝槽，O形密封圈裝入溝槽(7)內(nèi)，設(shè)有3-5個(gè)溝槽，起到連接密封作用，中層隔水管(5)滑動(dòng)連接，噴頭外管與氧槍槍身通過焊接連接。
4.一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法，其特征在于采用權(quán)利要求1、2或3所述的任意一種轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍，替代普通提釩氧槍進(jìn)行頂吹提釩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法，其特征在于將含釩鐵水兌入提釩轉(zhuǎn)爐，吹煉前加入鐵塊或輕薄廢鋼冷卻劑，隨后使用轉(zhuǎn)爐提釩用旋流氧槍頂吹操作，配合轉(zhuǎn)爐底吹或底側(cè)吹工藝進(jìn)行提釩冶煉；提釩過程中根據(jù)鐵水Si+Ti含量情況，繼續(xù)加入氧化鐵皮和球團(tuán)或加入鐵粉球散裝料冷卻劑控制過程溫度，采用1-3爐倒一次釩渣的工藝，提釩后得到成品釩渣和煉鋼用半鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將旋流氧槍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐提釩的方法及旋流氧槍，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是由連接在一起的氧槍槍身與噴頭組成，噴頭包含噴頭端面(1)、噴孔、噴頭外管(4)、中層隔水管(5)和內(nèi)層氧管(6)，噴頭端面上設(shè)置噴孔，噴頭端面設(shè)置在噴頭外管的端部，噴頭外管內(nèi)設(shè)有中層隔水管，中層隔水管內(nèi)設(shè)有內(nèi)層氧管，內(nèi)層氧管與噴孔連通；所述的噴頭端面上沿同一圓周均勻分布多個(gè)噴孔，噴孔為先收縮后擴(kuò)張型的拉瓦爾噴管。本發(fā)明有益效果為相對(duì)于普通頂吹氧槍提釩，使用旋流氧槍提釩后，可以使提釩周期縮短1-2min/爐，同樣鐵水條件下釩回收率提高3%-5%，釩渣品位提高1%以上、釩渣中TFe可降低1%-2%左右，同時(shí)降低氧氣消耗1-2Nm3/噸鐵水。
文檔編號(hào)C21C5/46GK102994690SQ201210467199
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張興利, 高海, 趙徹, 劉慶棟, 王保華, 韓宇 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司