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通钢120t复吹转炉氧枪喷头改进的技术研究

作　者: 张洪刚
导　师: 钟良才
学　校: 东北大学
专　业: 冶金工程
关键词: 复吹转炉氧枪喷头设计优化现场试验
分类号: TF748.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

氧枪是转炉炼钢的关键设备,直接影响到钢的产量、质量、原材料消耗和成本等主要技术经济指标。通化钢铁股份有限公司(以下简称通钢)炼轧厂有120吨顶底复吹转炉两座,生产初期采用四孔氧枪喷头进行吹炼,技术指标不理想,随后对氧枪喷头进行了研究,并实施了方案改进后的现场试验,共实验了四套方案:方案一:四孔喷头,马赫数为2.0;方案二:四孔喷头,马赫数为1.95;方案三:五孔喷头,马赫数为1.98;方案四:五孔喷头,马赫数为2.0。试验方案对比的指标包括:吹炼时间、化渣效果、氧气消耗等,经过方案试验结果的对比确定方案四为其中的最优选择,可以促进化渣效果,缩短冶炼周期,降低氧气消耗量,给企业带来经济效益和社会效益。研究结果表明,通钢120吨复吹转炉原用马赫数为2.0的四孔拉瓦尔氧枪喷头(方案一)吹炼过程中喷溅现象较严重,且氧气等气体介质消耗较高,钢铁料和石灰的消耗也偏高,迫切需要进行改进。通过喷头冷态实验,设计的喷头方案二、三、四的喷溅量比喷头方案一低;喷头方案三的冲击深度最低,喷头方案一的冲击深度最大,而喷头方案四的冲击深度适中。马赫数为1.95的四孔拉瓦尔氧枪喷头(方案二),对喷溅现象略有好转,其喷溅炉次数比例为11.34%,较喷头一的喷溅炉次数比例16.18%降低了4.84%,但其它各项技术经济指标较差,氧气消耗64.16Nm~3/t,石灰消耗73.8kg/t,钢铁料消耗1102.2 kg/t。马赫数为1.98的五孔拉瓦尔氧枪喷头(方案三),较四孔喷头在化渣效果上有明显的优势,其主要技术经济指标较四孔氧枪喷头有了明显的改善。喷头三的使用经济性较四孔氧枪喷头更好。马赫数为2.0的五孔拉瓦尔氧枪喷头(方案四)得到了较好的效果,由于其出口氧射流对熔池的综合搅拌效果均匀、充分,其在现场试验过程中获得的主要技术经济指标为氧气消耗54.69Nm~3/t,石灰消耗66.7kg/t,钢铁料消耗1095.3 kg/t。喷头改进后可使转炉炼钢的原料(氧气、氮气、氩气、石灰、钢铁料)降低,节约生产成本约12.48元/t。使钢厂的直接经济效益得以显著提高,更有节能降耗的环保间接经济、社会效益。通过设计的氧枪喷头在溅渣护炉上的应用效果的现场实验,在相似的操作条件下各个喷头对溅渣层厚度的影响结果表明,喷头一至喷头四的溅渣层平均厚度依次为15mm、10mm、11mm、13mm。原用氧枪喷头(方案一)更适宜在通钢的120吨复吹转炉上进行溅渣护炉操作。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章前言  10-14
  1.1 研究背景  10-13
    1.1.1 转炉炉体工艺参数  10
    1.1.2 氧枪的主要工艺参数  10-11
    1.1.3 底吹系统工艺参数  11-12
    1.1.4 副枪的主要工艺参数  12-13
  1.2 研究目标  13
  1.3 研究内容  13
  1.4 研究意义  13-14
第二章文献综述  14-24
  2.1 转炉氧枪技术  14
  2.2 氧枪喷头的设计原则  14-18
    2.2.1 喷头设计的主要要求  14-15
    2.2.2 主要参数的选择原则  15-18
  2.3 氧枪射流特性分析及相关研究  18-23
    2.3.1 氧气射流与熔池相互作用的概述  18-19
    2.3.2 氧气射流的特性  19
    2.3.3 氧气射流特性的相关研究  19-23
  2.4 溅渣护炉对氧枪的设计要求  23-24
第三章喷头结构及冷态实验  24-36
  3.1 实验方法  24-25
  3.2 喷头设计方案研究  25-36
    3.2.1 氧枪喷头设计工况参数  25
    3.2.2 各喷头设计方案确定  25-34
    3.2.3 冷态实验结果分析  34-36
第四章氧枪喷头工业实验结果及分析  36-48
  4.1 各喷头的现场应用  36-44
    4.1.1 各喷头在转炉吹炼过程中的应用效果  36-43
    4.1.2 各喷头在转炉溅渣护炉上的应用效果  43-44
  4.2 各喷头设计方案的应用效果分析  44-48
    4.2.1 对转炉冶炼周期的影响  44-45
    4.2.2 对转炉氧气消耗的影响  45
    4.2.3 对转炉化渣效果的影响  45-46
    4.2.4 对钢铁料消耗的影响  46-47
    4.2.5 对转炉炼钢成本的影响  47
    4.2.6 对社会经济效益的影响  47-48
第五章结论  48-50
参考文献  50-54
作者简介  54-56
攻读学位期间发表的论著、获奖情况  56-58
致谢  58-60
论文包含图、表、公式及文献  60

通钢120t复吹转炉氧枪喷头改进的技术研究

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