150 t提釩轉爐氧槍改造實踐

高建國 宋慧強 方 鳴 劉玉偉 崔 曉 王世釗

(河鋼集團承德分公司)

150t提釩轉爐氧槍改造實踐

高建國 宋慧強 方 鳴 劉玉偉 崔 曉 王世釗

(河鋼集團承德分公司)

通過分析原有提釩轉爐氧槍在使用過程中釩渣品位、半鋼余釩等經濟技術指標的現狀,對提釩氧槍噴頭喉口直徑、出口直徑等關鍵參數進行了工藝改造，改造后實踐證明改造后的氧槍在實際使用過程中取得了較好的應用效果，說明對提釩氧槍改造是合理的、可行的。

提釩轉爐 氧槍 改造

0 前言

河鋼集團承德分公司因擁有含釩磁鐵礦資源而成為中國北方的重要的釩產業基地，在生產規模不斷的擴大下，A廠150 t提釩轉爐投入運行后，在生產期間，釩渣品位一直處于較低水平，提釩轉爐釩渣生產品位僅為11.35%，半鋼余釩居高不下，造成150 t提釩轉爐的釩渣品位和釩回收率指標與B廠、C廠實際提釩指標存在較大差距。通過對影響提釩經濟技術指標進行系統分析，決定對A廠150 t提釩轉爐氧槍進行改造，以達到改善提高提釩各項經濟技術指標的目的。

1 轉爐主要參數

150 t提釩轉爐為確保實現良好的冶金效果，采用頂底復合噴吹設計，其中氧槍噴頭采用紫銅鍛造工藝制成，噴孔為四孔均布，8塊轉爐底吹磚按爐底內外環分塊布置，為保證爐役后期底吹效果，8塊底吹磚均可在線熱更換，轉爐主要參數見表1。

2 氧槍參數的選取與確定

2.1 供氧參數

2.1.1 供氧時間

供氧時間是直接影響轉爐作業率的一項重要指標，為保證1座提釩轉爐對2座煉鋼轉爐的生產匹配要求，提釩轉爐冶煉周期需控制在19 min以內，提釩轉爐的純供氧時間需控制在7 min以內。

表1 150噸提釩轉爐主要參數

2.1.2 供氧量

根據A廠提釩的實際生產經驗，在鐵水提釩過程中，噸鋼耗氧量控制在8 Nm3/t～12 Nm3/t就可以達到較好的冶煉效果，按10 Nm3/t計算，可以確定供氧量為16 000 Nm3/h～18 000 Nm3/h。

2.1.3 供氧強度

供氧時間、供氧量確定后，通過計算提釩轉爐的供氧強度為1.62 Nm3/t.min ～1.82 Nm3/t.min。

2.1.4 吹煉氧壓與出口馬赫數Me

馬赫數越高，對改善提釩轉爐的動力學條件越有利，但過高的馬赫數容易造成噴濺和粘槍，不利于生產的穩定性，根據多年的提釩實踐經驗，確認為提釩氧槍的馬赫數選為2.0比較合理，氧槍使用壓力為0.7 MPa～0.9 MPa。

2.2 氧槍噴頭參數

氧槍噴頭參數是氧槍設計是否合理的一項重要指標，各項經濟指標的好壞都與都與氧槍噴頭有著密不可分的聯系，重點對氧槍孔數、喉口直徑、出口直徑以及噴孔夾角等關鍵工藝參數進行分析。

2.2.1 氧槍噴頭孔數的選擇

由于B廠、C廠150 t提釩轉爐四孔噴頭的氧槍已經取得了較好的提釩經濟指標，同時考慮到150 t提釩轉爐的槍體直徑，確定150 t提釩轉爐的氧槍噴頭孔數還是為原來的四孔噴頭。

2.2.2 氧槍噴頭夾角的選擇

150 t提釩轉爐氧槍噴頭夾角原設計為12 °，在實際生產過程中，提釩終點的釩渣渣狀偏稀，出鋼過程中釩渣流失比例高，增大氧槍的噴頭夾角不利于維持較好的釩渣渣狀，同時結合我廠鐵水Si+Ti%含量波動較大等客觀因素，150 t提釩轉爐氧槍噴頭夾角重新選取為11 °。

2.2.3 氧槍喉口直徑和出口直徑的選擇[1]

在能夠保證150 t提釩轉爐的提釩冶煉周期與煉鋼周期的匹配的前提條件下，原設計的150 t提釩轉爐氧槍由于供氧強度過大，不利于延長鐵水釩的低溫氧化時間，造成熔池升溫速度過快、吹煉時間短，熔池攪拌不充分、半鋼余釩高，釩渣稀等不利因素，因此從延長釩氧化的轉化時間的角度出發，經過計算，將氧槍的喉口直徑由原來的37.0 mm改為32.8 mm，喉口直徑由原來的47.5 mm改為42.3 mm，具體氧槍工藝參數對比見表2。

表2 改造前后氧槍主要參數對比情況

2.3 氧槍槍位控制

氧槍槍位控制的高低主要受氧槍噴頭Me的影響，氧槍槍位使用的是否合理，主要體現在保證一定熔池沖擊深度的同時，還要避免因槍位過低而造成燒槍，因此要保證正常的冶煉操作，除氧槍噴頭設計合理外，還應準確控制吹煉過程的槍位，確定氧槍高度的經驗公式如下：

H=bPDe[2]

式中：H——氧槍噴頭端面距熔池液面的高度，mm；P——供氧壓力,MPa；De——噴頭出口直徑，mm；b——系數(b=30～60)。

按上述公式計算，氧槍槍位為1.30m～1.50m，A廠根據提釩轉爐氧槍控制的實踐經驗，考慮到提釩動力學條件較差的影響因素，確定氧槍使用槍位為1.20m～1.40m。

3 氧槍射流特征試驗

為進一步確定新設計的氧槍參數是否合理，我們對氧槍噴頭進行了射流特征試驗，具體情況如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2可以看出，氧槍的射流特征能夠達到設計要求，射流之間未出現相互抽引和混摻現象，能夠保持較好的沖擊力，利于提高提釩轉爐的動力學條件。

4 試驗數據及效果分析

(a) 氧壓0.9 Mpa (b) 氧壓0.8 Mpa

(a) 氧壓0.7 Mpa (b) 氧壓0.8 Mpa

在鐵水條件相近時，通過跟蹤試驗的四孔氧槍與原四孔氧槍主要指標對比見表3。

4.1 平均氧耗

通過對提釩氧槍噴頭改造，試驗四孔氧槍的喉口直徑縮小4.2mm，噴孔出口直徑縮小5.2mm，提釩過程中有效避免了熔池升溫速度過快的現狀，進一步延長了鐵水釩的低溫氧化時間和碳氧化速率，使用試驗四孔氧槍過程中平均氧耗達到1 815m3/爐，較原四孔氧槍氧耗提高495m3/爐，氧耗平均提高3.0m3/t。

表3 試驗數據統計的對比情況

4.2 釩渣品位

在新型提釩試驗氧槍過程中釩渣平均品位為12.48%，較原四孔氧槍的提釩釩渣品位提高1.13%，釩渣渣狀得到明顯的改善，提釩各項經濟技術指標達到了B廠、C廠的水平，達到了提釩氧槍改造的目標。

4.3 半鋼余[V]、余[C]

半鋼余釩較原氧槍吹煉時半鋼的余釩降低0.011%，半鋼余碳提高0.08%，釩回收率由原來的67.32%提高到70.28%，達到了改造后的預期目標。

4.4 提釩周期

在提釩轉爐底吹強度為0.04m3/min·t的條件下，使用試驗四孔氧槍和原四孔氧槍時提釩周期分別為18.32min和17.25min，試驗氧槍的冶煉周期較原四孔氧槍的冶煉周期增加1.07min，但滿足19min以內的提釩冶煉周期，不影響提釩與煉鋼的冶煉周期匹配問題。

5 結論

為滿足提釩的需要，對提釩氧槍的喉口、出口直徑進行了改造，將將氧槍的喉口直徑由原來的37.0mm改為32.8mm，噴孔出口直徑由原來的47.5mm改為42.3mm，改造后重新對供氧強度、供氧時間等參數進行優化調整，取得了較好的實踐效果，通過實踐驗證可得到如下結論：

(1)對提釩氧槍的喉口直徑分別由原來的37.0mm改為32.8mm，噴孔出口直徑由原來的47.5mm改為42.3mm，噴頭出口夾角由12 °改為11 °是合理的、可行的，可以保證整體吹煉平穩。

(2)通過實踐證明，提釩氧槍改造后，提釩回收率由67.32%提高至70.28%，釩渣品位由11.35%提高至12.48%，各項經濟技術指標可以穩定達到B廠、C廠水平，已正式推廣使用。

[1] 李傳薪. 鋼鐵廠設計原理(下冊)[M].北京：冶金工業出版社，1997：165-166.

[2] 鄭沛然. 煉鋼學[M].北京：冶金工業出版社，1994：57-58.

PRACTICE OF REFORMING OXYGEN LANCE FOR 150 T VANADIUM CONVERTE

Gao Jianguo Song Huijiang Fang Ming Liu Yuwei Cui Xiao Wang Shizhao

(Cheng Steel of HBIS Group )

Through the analysis of status of economic and technical indicators such as the grade of vanadium slag,half steel vanadium in the process of the original vanadium extraction converter oxygen lance, technological transformation of the key parameters are carried out such as the oxygen lance nozzle throat diameter, outlet diameter. After the transformation, the practice proved that the oxygen lance has achieved good application effect in practice in the process of using, illustrate the transformation of vanadium oxygen lance is reasonable and feasible.

V converter oxygen lance transform

國，工程師，河北.承德(067002)，河鋼集團承德分公司板帶事業部；

2017—1—17