一种新型炼钢吹氧技术——集束氧枪

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供氧是炼钢工艺中的一个重要环节，它是保证杂质去除速度与熔池升温速度、控制喷溅与造渣、去除钢中气体的关键操作，关系到钢水的质量和炉衬的寿命。氧气射流的性能取决于氧枪的特性，而射流特性是氧气炼钢的技术关键。

集束射流技术是近年开发出来的一种新型的吹氧技术，这种技术应用气体力学原理，在传统氧枪上加上伴随流系统，使氧气射流衰减速度大大放慢，形成类似于激光束的氧气射流。其技术特点是：为了使喷嘴中心的主氧气流保持聚合状态流吹向熔池，必须在主氧流外加一层高温低密度的燃气流对主氧气流形成封套，使其难以吸卷周围的空气，使喷射的主氧气流不会扩散，从而减缓氧气射流的衰减速度。这样，主氧气流就能在较长的距离上聚合在一起，提高了氧气的利用率。吹射的氧气流以类似于激光集束的方式吹入钢液中。集束射流氧枪的喷吹距离比传统超音速氧枪要更远离钢液面。集束喷吹对熔池穿透深度比传统方法高出80%，而喷溅却大大减少。传统超音速射流仅使钢液表面形成凹坑，氧气流不能有效地搅拌钢液，其射流的能量只有约20％用于熔池的搅拌，而集束射流时，氧气流能够进入钢液中，形成较大的穿透深度，改善对钢液的搅拌效果。同时，进入钢液的气流分散为气泡，增加了氧气与钢液的接触面积，改善炼钢反应的动力学条件，提高氧气的利用率。

集束射流技术在电弧炉上已经得到了广泛应用，从使用的效果来看，可以节约成本，提高生产效率。国内的宝钢已经引进了这一技术。实践表明，这项技术的效果明显：集束射流氧枪比普通超音速氧枪有更好的射流长度；具有化渣速度快，化渣效果好，脱磷、脱碳率高，钢水质量得以改善等优点；能够提高氧气利用率，提高铁水热装比及生产能力，降低生产成本，增加经济效益。

集束射流技术作为一种已经在电炉炼钢工艺中成功应用的技术，在转炉中也得到了初步应用。试验效果表明：转炉采用这种高效吹氧技术可增加钢产量10％～20％，原料消耗也有所降低。转炉中传统吹氧因其枪头离钢液面较近，所以在生产中经常遇到结渣和粘枪等问题，而集束射流吹氧时，氧气主射流可以在较长的距离内保持原始直径和稳定的速度。所以氧枪枪头距钢液面距离可明显增大，这样就减少了结渣和粘枪，由此提高了氧枪寿命。转炉集束射流技术具有和底吹气体搅拌系统相似的优点，但它不需要底部供气构件，因此降低了成本。在转炉炼钢中采用集束射流还可以提高脱碳的速度，提高金属收得率，降低脱氧用铝消耗，提高生产作业率。现有工作已经显示了转炉用集束氧枪的优势，它势必会成为今后转炉氧枪发展的一个重要方向，对我国钢铁企业增产增效产生积极的推动作用。

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