3-11  如何確定每噸金屬料的氧氣耗量?

吹煉1t金屬料所需要的氧氣量可以通過計算求出來。其步驟是：首先計算出熔池各元素氧化所需氧氣量和其他氧耗量，然后再減去鐵礦石或氧化鐵皮帶給熔池的氧量。

3-12  如何確定氧壓，氧壓過高或過低對氧氣射流有何影響?

煉鋼操作氧壓是測定點的氧壓，以p用表示；氧氣經(jīng)過管道、金屬軟管及氧槍中心管，才能到達噴頭噴孔前沿，氧氣從測定點到噴頭噴孔前這段距離，會有一定的氧壓損失。其氧壓損失數(shù)值是可以測定出來的。

噴孔前的氧壓用po表示，出口氧壓用p出表示。po和p出都是噴頭設(shè)計的重要參數(shù)。噴孔最佳操作氧壓應(yīng)等于或稍大于設(shè)計氧壓，絕對不能在低于設(shè)計氧壓下吹煉。在設(shè)計壓力下操作時，噴孔出口的氧壓p出等于爐內(nèi)環(huán)境壓力，可以獲得穩(wěn)定的射流，不會產(chǎn)生激波。

如果操作氧壓高于設(shè)計氧壓過多，則氣流在到達噴孔出口時，尚未完成膨脹過程，仍然具有一定的壓力能沒有轉(zhuǎn)換，這時氧流離開噴孔出口后繼續(xù)進行膨脹，形成膨脹波系，射流會產(chǎn)生激波，使得氧流很不穩(wěn)定，射流的能量損失比較大，不利于吹煉。導致這種情況的噴頭叫做“膨脹不足的噴頭”。

如果操作氧壓低于設(shè)計氧壓，氧流未到達出口之前就完成膨脹，且氣流離開噴孔管壁，這時出口氧壓小于環(huán)境壓力，射流能量在噴孔內(nèi)部由于激波的產(chǎn)生而損失比較大，氧流出噴孔后形成收縮波系使射流軸心速度衰減加快，導致這種情況的噴頭叫做“過度膨脹噴頭”。

噴孔前氧壓po的值由出口馬赫數(shù)確定。通常選取出口馬赫數(shù)Ma=1.9～2.1，可以根據(jù)公式算出加值。出口氧壓p出應(yīng)稍高于或等于爐內(nèi)環(huán)境壓力。

操作氧壓最好是在等于或稍高于設(shè)計氧壓下吹煉，當操作氧壓過高時，造成化渣不好，噴濺增加；如果操作氧壓超過設(shè)計氧壓20%上時，能量損失增加，氧流也不穩(wěn)定，所以不能用過高的氧壓操作。操作氧壓過低時，熔池攪拌減弱，渣中TFe含量過高，氧氣利用率降低。

3-13  確定氧槍槍位應(yīng)考慮哪些因素，槍高在多少合適？

調(diào)整氧槍槍位可以調(diào)節(jié)氧射流與熔池的相互作用，從而控制吹煉進程。因此氧槍槍位是供氧制度的一個重要參數(shù)。確定合適的槍位主要考慮兩個因素：一是要有一定的沖擊面積；二是在保證爐底不被損壞的條件下，有一定的沖擊深度。槍位過高射流的沖擊面積大，但沖擊深度減小，熔池攪拌減弱，渣中TFe含量增加，吹煉時間延長。槍位過低，沖擊面積小，沖擊深度加大，渣中TFe含量減少，不利化渣，易損壞爐底。因此應(yīng)確定合適的槍位。

氧槍槍位是以噴頭端面與平靜熔池面的距離來表示。氧槍槍位(H／mm)與噴頭喉口直徑(d喉/mm)的經(jīng)驗關(guān)系式為：

多孔噴頭H=(35～50)d喉

根據(jù)生產(chǎn)中的實際吹煉效果再加以調(diào)整。通常沖擊深度L與熔池深度Lo之比為：L/L0=0.70左右，若沖擊深度過淺，脫磷速度和氧氣利用率降低；若沖擊深度過深，易損壞爐底，造成嚴重噴濺。

3-14  氧槍槍位對熔池攪動、渣中TFe含量、熔池溫度有什么影響？

A  槍位與熔池攪拌的關(guān)系

采用硬吹時，因槍位低，氧流對熔池的沖擊力大，沖擊深度深，氣榕渣—金屬液乳化充分，爐內(nèi)的化學反應(yīng)速度快，特別是脫碳速度加快，大量的CO氣泡排出熔池得到充分的攪動，同時降低了熔渣的TFe含量，長時間的硬吹易造成熔渣“返干”。槍位越低，熔池內(nèi)部攪動越充分。

軟吹時，因槍位高，氧流對熔池的沖擊力減小，沖擊深度變淺，反射流股的數(shù)量增多，沖擊面積加大，加強了對熔池液面的攪動；而熔池內(nèi)部攪動減弱。脫碳速度降低，因而熔渣中的TFe含量有所增加，也容易引起噴濺，延長吹煉時間。

如果槍位過高或者氧壓很低，吹煉時，氧流的動能低到根本不能吹開熔池液面，只是從表面掠過，這種操作叫“吊吹”。吊吹會使渣中(TFe)積聚，易產(chǎn)生爆發(fā)性噴濺，應(yīng)該禁止“吊吹”。

合理調(diào)整槍位，可以調(diào)節(jié)熔池液面和內(nèi)部的攪拌作用。如果短時間內(nèi)高、低槍位交替操作，還有利于消除爐液面上可能出現(xiàn)的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

B  槍位與渣中TFe含量的關(guān)系

當槍位低到一定的程度，或長時間使用某一低槍位吹煉時，熔池內(nèi)脫碳速度快，F(xiàn)eO消耗也多，TFe的含量會減少，導致熔渣返干，進而引起金屬噴濺。高槍位吹煉時；由于氧流對熔池攪拌作用減弱，熔池內(nèi)的化學反應(yīng)速度減慢，熔渣中FeO聚積，起到提高(TFe)含量的作用；但長時間高槍位吹煉也會引起噴濺。

在吹煉的不同時期，應(yīng)根據(jù)吹煉的任務(wù)，通過槍位的改變控制渣中TFe含量。如吹煉初期要求稍高槍位操作，渣中TFe含量高些可及早形成初期渣脫除磷、硫；吹煉中期，適當降低槍位控制合適(TFe)含量以防噴濺；吹煉后期最好降低槍位以降低渣中TFe含量，提高鋼水收得率。

C  槍位與熔池溫度的關(guān)系

槍位對熔池溫度的影響是通過爐內(nèi)化學反應(yīng)速度來體現(xiàn)的，采用低槍位操作，氣—熔渣—金屬液乳化充分，接觸密切，化學反應(yīng)速度快，熔池攪拌力強，升溫速度快，吹煉時間短，熱損失部分相對減少，爐溫較高。

采用高槍位操作，熔池攪拌力弱，反應(yīng)速度減慢，因而熔池升溫速度也緩慢，吹煉時間延長，熱損失部分相對增多，溫度偏低。

3-15  如何確定開始吹煉槍位?

開吹槍位一般應(yīng)比過程槍位高些，其確定原則是早化渣，多去磷、保護爐襯。因此，開吹前必須了解鐵水溫度和成分，測量液面高度，了解總管氧壓以及所煉鋼種的成分和溫度要求。確定合適的開吹槍位應(yīng)考慮以下情況：

(1)鐵水成分。若硅含量高、渣量大，則易噴濺，槍位不要過高。鐵水錳含量高，槍位可以低些；鐵水P、S含量高時，應(yīng)盡快成渣去P、S，槍位應(yīng)適當高些；廢鋼中生鐵塊多導熱性差，不易熔化，應(yīng)降低槍位。

(2)鐵水溫度。遇到鐵水溫度偏低時，可先開氧吹煉后加頭批料，即“低槍點火”；鐵水溫度高時，碳氧反應(yīng)會提前到來，渣中Fe含量降低，槍位可以稍高些，以利于成渣。

(3)裝入量。超裝量多熔池液面高，應(yīng)提高槍位。

(4)爐齡。開新爐，爐溫低，應(yīng)適當降低槍位；爐役前期液面高，可適當提高槍位；爐役后期熔池液面降低面積增大，可在短時間內(nèi)采用高、低槍位交替操作以加強熔池攪拌，利于成渣。

(5)化渣情況及渣料。爐渣不好化或石灰量多，又加了調(diào)渣劑，槍位應(yīng)稍高些，有利于石灰和調(diào)渣劑的渣化。使用活性石灰成渣較快，整個過程的槍位都可以稍低些。

鐵礦石、氧化鐵皮和螢石的用量多時，熔渣容易形成，同時流動性較好，槍位可以適當?shù)托?/p>

3-16如何控制過程槍位?

過程槍位的控制原則是：熔渣不“返干”、不噴濺、快速脫碳與脫硫、熔池均勻升溫。在碳的激烈氧化期間，尤其要控制好槍位。槍位過低，會產(chǎn)生爐渣“返干”，造成嚴重的金屬噴濺，有時甚至噴頭粘鋼而被損壞。槍位過高，渣中TFe含量較高，又加上脫碳速度快，同樣會引起大噴或連續(xù)噴濺。

3-17  如何控制后期槍位，終點前為什么要降槍?

在吹煉后期，槍位操作要保證出鋼溫度、碳、磷、硫含量達到目標控制要求。有的操作分為兩段即提槍段和降槍段。這主要是根據(jù)過程化渣情況、所煉鋼種、鐵水磷含量高低等具體情況而定。

若過程熔渣黏稠，需要提槍改善熔渣流動性。但槍位不宜過高，時間不宜過長，否則會產(chǎn)生大噴。在吹煉中、高碳鋼種時，可以適當?shù)靥岣邩屛?，保持渣中有足夠TFe含量，以利于脫磷；如果吹煉過程中熔渣流動性良好，可不必提槍，避免渣中TFe過高，不利于吹煉。

在吹煉末期降槍，主要目的是使熔池鋼水成分和溫度均勻，加強熔池攪拌，穩(wěn)定火焰，便于判斷終點。同時可以降低渣中TFe含量，減少鐵損，提高鋼水收得率，達到濺渣的要求。

3-18什么是恒流量變槍位操作，它有幾種操作模式?

恒流量變槍位操作，是在一爐鋼的吹煉過程中，供氧流量保持不變，通過調(diào)節(jié)槍位來改變氧流與熔池的相互作用來控制吹煉。我國大多數(shù)廠家是采用分階段恒流量變槍位操作。

由于轉(zhuǎn)爐噸位、噴頭結(jié)構(gòu)、原材料條件及所煉鋼種等情況不同，氧槍操作也不完全一樣。目前有如下兩種氧槍操作模式。

(1)高—低—高—低的槍位模式。開吹槍位較高，及早形成初期渣，二批料加入后適時降槍，吹煉中期熔渣返干時可提槍或加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動性，以縮短吹煉時間，終點拉碳出鋼。

(2)高—低—低的槍位模式。開吹槍位較高，盡快形成初期渣；吹煉過程槍位逐漸降低，吹煉中期加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動性，終點拉碳出鋼。

3-19什么是變槍位變流量操作?

變槍位變流量操作是在一爐鋼的吹煉過程中，通過調(diào)節(jié)供氧流量和槍位來改變氧流與熔池的相互作用，控制吹煉過程。常用的模式是：供氧流量前期大，中期小，后期大；槍位前期高，中后期低些。

3-20  氧槍噴頭損壞的原因和停用標準是什么，如何提高噴頭壽命?

噴頭損壞的原因有：

(1)高溫鋼渣的沖刷和急冷急熱作用。噴頭的工作環(huán)境極其惡劣，氧流噴出后形成的反應(yīng)區(qū)溫度高達約2500℃，噴頭受高溫和不斷飛濺的熔渣與鋼液的沖刷和浸泡，逐漸地熔損變?。挥捎跍囟阮l繁地急冷急熱，噴頭端部產(chǎn)生龜裂，隨著使用時間的延續(xù)龜裂逐步擴展，直至端部滲水乃至漏水報廢。

(2)冷卻不良。研究證明，噴頭表面晶粒受熱長大，損壞后噴頭中心部位的晶粒與新噴頭相比長大5～10倍；由于晶粒的長大引起噴孔變形，氧射流性能變壞。

(3)噴頭端面粘鋼。由于槍位控制不當，或噴頭性能不佳而粘鋼，導致端面冷卻條件變差，壽命降低。多孔噴頭射流的中間部位形成負壓區(qū)，泡沫渣及夾帶的金屬液滴熔渣被不斷地吸入，當高溫并具有氧化性的金屬液滴擊中和粘附在噴頭端面的一瞬間，銅呈熔融狀態(tài)，鋼與銅形成Fr勘固溶體牢牢地粘結(jié)在一起，影響了噴頭的導熱性(鋼的導熱性只有銅的1/8)，若再次發(fā)生熾熱金屬液滴粘結(jié)，會發(fā)生[Fe]-[O]反應(yīng)，放出的熱量使銅熔化，噴頭損壞。

(4)噴頭質(zhì)量不佳。制作噴頭用的銅，其純度、密度、導熱性能、焊接性能等比較差，造成噴頭壽命低。經(jīng)金相檢驗銅的夾雜物為CuO，并沿著晶界呈串狀分布，有夾雜物的晶界為薄弱部位，鋼滴可能從此侵入噴頭的端面導致噴頭被損壞。

噴頭不能保持設(shè)計的射流特性，就應(yīng)及時更換。氧槍噴頭停用的標準如下：

(1)噴孔出口變形大于等于3mm，應(yīng)更換。

(2)噴孔蝕損變形，冶煉指標惡化，應(yīng)及時更換。

(3)噴頭、氧槍出現(xiàn)滲水或漏水，要更換。

(4)噴頭或槍身涮進大于等于4mm時，應(yīng)更換。

(5)噴頭或槍身粘鋼變粗達到一定直徑，應(yīng)立即更換。

(6)噴頭被撞壞、槍身彎曲大于40mm時，應(yīng)更換。

提高噴頭壽命的途徑有：

(1)噴頭設(shè)計合理，保證氧氣射流的良好性能。

(2)采用高純度無氧銅鍛壓組合工藝或鑄造工藝制作噴頭，確保質(zhì)量。

(3)最好用鍛壓組合式噴頭代替鑄造噴頭，提高其冷卻效果和使用性能，延長噴頭使用壽命。

(4)采用合理的供氧制度，在設(shè)計氧壓條件下工作，嚴防總管氧壓不足。

(5)提高原材料質(zhì)量，保持其成分的穩(wěn)定并符合標準規(guī)定。采用活性石灰造渣；當原材料條件發(fā)生變化時，及時調(diào)整槍位，保持操作穩(wěn)定，避免燒壞噴頭。

(6)提高操作水平，實施標準化操作?；眠^程渣，嚴格控制好過程溫度，提高終點碳和溫度控制的命中率；要及時測量爐液面高度，根據(jù)爐底狀況，調(diào)整過程槍位。

(7)采用復合吹煉工藝時，在底吹流量增大時，頂吹槍位要相應(yīng)提高，以求吹煉平穩(wěn)。

3-21  氧槍噴頭的主要尺寸是如何計算和確定的?

噴頭的合理結(jié)構(gòu)是氧氣轉(zhuǎn)爐合理供氧的基礎(chǔ)。氧槍噴頭的計算，關(guān)鍵在于正確選擇噴頭參數(shù)。

(1)供氧流量計算。通過物料平衡計算能精確求得噸鋼耗氧量，對于中、小型轉(zhuǎn)爐，以轉(zhuǎn)爐爐役平均出鋼量進行計算。

(2)理論氧壓。理論設(shè)計氧壓(絕對壓力)是噴頭進口處的氧壓，是設(shè)計噴頭喉口和出口直徑的重要參數(shù)。在選擇理論設(shè)計氧壓時，考慮到氧流附面層的存在，噴頭有效出口直徑減少，會使實際的理論設(shè)計氧壓大約降低0.049MPa左右。確定馬赫數(shù)后，理論設(shè)計氧壓可由公式計算，一般在0.7～1.0MPa為宜。

(3)噴頭出口馬赫數(shù)。馬赫數(shù)的大小決定噴頭氧氣出口速度，即決定氧射流對熔池的沖擊能力。選用值過大，則噴濺大，增大渣料消耗及金屬損失，而且轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯及爐底易損壞；選用值過小，由于攪拌減弱氧的利用率低，渣中TFe含量高，也會引起噴濺。當Ma>2.0時隨馬赫數(shù)的增長氧氣的出口速度增加變慢，要求更高理論設(shè)計氧壓，這樣在技術(shù)上不夠合理，經(jīng)濟上也不合算。

目前國內(nèi)推薦Ma=1.9～2.1。大于120t轉(zhuǎn)爐，Ma=2.0～2.1。

(4)噴孔夾角和噴孔間距。噴頭孔數(shù)和夾角之間的關(guān)系可參考有關(guān)數(shù)據(jù)選用。

噴孔之間間距過小，氧氣射流之間相互吸引，射流向中心偏移，從而影響每股射流中心速度的衰減。因此在噴頭端面，噴孔中心同噴頭中心軸線之間的距離保持在(0.8～1.0)d出(d出為噴孔出口直徑)較為合理。

來源：鋼鐵技術(shù)網(wǎng)