冶炼Q235B钢种氧枪枪位操作探索研究摘要：为了保证产品的质量，要在氧枪进炉的时候计算好炉内铁水的液面。
在不吹氧时，要将氧枪提出炉外，并切断氧气供给。
在吹炼结束后，要迅速提枪，将转炉炼钢氧枪提高到原点，等待下一炉次的开始。
关键词：炼钢；喷嘴；枪位0. 前言转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程，而氧枪枪位更是整个转炉炼钢过程中的重要程序之一，良好的氧枪操作能够提高转炉炼钢生产效率的目的。
1 .氧枪介绍氧枪是将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。
又叫喷枪。
它是氧气顶吹炼钢的重要设备。
它由枪头(喷头)、枪体(枪身)和枪尾组成。
喷头必须要使高压高纯度氧气对熔池产生一定的冲击力和冲击面积，从而快速而顺利的进行熔池中的各种反应。
1.1.喷头的类型及特点1.1.1.单孔拉瓦尔喷嘴单孔拉瓦尔喷嘴结构如图1a所示。
拉瓦尔管喷嘴内型分为两段，即收缩段和扩张段。
两段相交处为最小断面，其直径为临界直径又叫喉口，如图1b所示。
图1 单孔拉瓦尔喷嘴结构1.1.2多孔拉瓦尔喷嘴使用单孔拉瓦尔喷嘴时，氧射流对熔池的冲击能力强，冲击面积小，所以化渣速度较慢，喷溅较大。
为了进一步提高供氧强度，提高转炉的生产能力，满足大吨位转炉生产的需要，出现了多孔喷嘴。
多孔喷嘴的优点是：提高了供氧强度和冶炼强度；增大了冲击面积，利于成渣，操作平稳不易喷溅。
但是，多孔喷嘴端面的中心区域(俗称“鼻子尖”部位)冷却效果较差，吹炼过程中该区域气压较低，钢液和熔渣易被吸入并黏附到喷嘴上而被烧坏。
为了加强这个区域的冷却，采用中心水冷喷嘴，可延长其使用寿命。
目前多使用四孔、五孔喷嘴。
四孔、五孔喷嘴的结构有两种形式，种是中心一孔，其余孔平均分布周围，中心孔与周围孔的孔径尺寸可以相同，也可以不同。
另一种结构是各个孔平均分布在周围，中心无孔。
五孔喷嘴的使用效果是令人满意的。
五孔以上的喷嘴由于加工不便，应用较少。
为了便于加工，可将喷嘴分为几部分锻压加工后，焊接组合而成，能有效地改善喷孔之间的冷却效果，提高喷嘴寿命，见图2。
图2 喷嘴改造后结构1.2.氧枪喷头寿命为了提高氧枪寿命和转炉作业率，需了解氧枪喷嘴损段原因及氧枪更换标准，以便保持喷嘴参数的正确数值，提高氧枪寿命。
氧枪噴头损坏的原因氧枪喷头损坏的原因有(1)高温钢渣的冲刷和急冷急热作用。
喷头的工作环境极其恶劣，氧流喷出后形成的反应区温度高达约2500℃，喷头受高温和不断飞溅的熔渣与钢液的冲刷，熔损逐渐变薄;由于温度频繁地急冷急热，喷头部产生龟裂，随着使用时间的延续，龟裂逐步扩展，直至端部渗水为至漏水报废。
(2)冷却不良。
研究证明，喷头表面晶粒受热长大，损坏后喷头中心部位的晶粒与新喷头相比长大5～10倍;由于晶粒的长大引起喷孔变形，氧射流性能变坏。
(3)喷头端面粘钢。
由于枪位控制不当，或喷嘴性能不佳而粘钢，导致端面冷却条件变差，寿命降低。
多孔喷头射流的中间部位形成负压区，泡沫渣及夹带的金属液滴熔渣被不断地吸人，当高温、具有氧化性的金属液滴击中并黏附在喷头端面的一瞬间，铜呈熔融状态，钢与铜形成FeCu固熔体牢牢地黏结在一起，影响了喷头的导热性(钢的导热性只有铜的1/8)。
若再次发生炽热金属液滴黏结，会发生[Fe]-[0]反应，放出的热量使铜熔化，喷头损坏。
(4)喷头质量不佳。
铜的纯度、密度、导热性能、焊接性能变差，造成喷头寿命低。
经金相检验，铜的夹杂物为(CuO)，并沿着晶界成串分布，有夹杂的晶界为薄弱部位，金属液滴可能由此浸入损坏喷头的端面。
2.氧枪枪位对转炉炼钢的重要性在转炉炼钢的整个炉役中，由于炉衬受到侵蚀会不断变薄，所以随着炼钢炉次的不断增加，炉容会不断的增大，因此,每隔一定数量炉次就要对熔钢液面进行测量,根据定深装入或定量装入及测定结果确定氧枪高度,而在两次测量期间,氧枪高度不能发生改变。
由于在转炉炼钢过程中要向炉内在不同时期加入一定量的造渣剂、助熔剂等造渣材料和冷却剂，会使炉内的FeO等元素产生变化，而且在不同阶段,渣的泡沫程度及粘度也不同,而目前的氧枪高度不能及时变化去适应这些情况,从而使炉内的反应及退渣不能平稳地进行，会造成反干、喷溅现象。
造渣是转炉炼钢过程中非常重要的一项内容,渣的好坏直接影响到转炉炼钢过程能否顺利进行,如果发生反干或喷溅，会降低钢的收得率以及粘枪。
另外氧枪枪位的吹炼模式无法适应加入炉内的铁水、废钢、造渣材料等化学成分数量不同的变化，也会导致反应状况的不同。
对于转炉炼钢过程中氧枪枪位确定的问题，我们采用模糊控制的方法：根据熔炉内的情况进行氧枪枪位的不断调节，直到找到当前炉次的最好枪位，然后根据相同钢种不同成分的相似性：既不完全相同又有联系的特点，采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位,使转炉炼钢过程平稳进行,从而提高碳温命中率。
3. 枪位控制目前的转炉炼钢氧枪枪位是根据炉内冶炼的不同时期而设定的，在冶炼前期，氧枪伸入炉内，要与铁水液面要保持一定的距离，但要注意两点。
（1）要保证氧枪向铁水液面的吹氧工作顺利进行（2）要避免转炉炼钢氧枪上溅上铁水上述所说的距离直接关系到产品质量的好坏，为了保证产品的质量，要在氧枪进炉的时候计算好炉内铁水的液面。
在不吹氧时，要将氧枪提出炉外，并切断氧气供给。
在吹炼结束后，要迅速提枪，将转炉炼钢氧枪提高到原点，等待下一炉次的开始。
3.1. 氧枪升降要求:为满足转炉炼钢中吹炼的工艺要求,在吹炼过程中,氧枪需要根据炉内情况多次提高或降低枪位。
转炉炼钢对氧枪升降机构有严格要求，升降机构应具有合适的升降速度并且可以根据情况进行变速，并且要保证氧枪操作安全、升降平稳、控制灵活。
氧枪出现漏水等故障时能快速更换氧枪、结构简单便于日常维护。
3.2.声音测量枪位在转炉炼钢过程中，由于吹入转炉的氧气、氮气、二氧化碳、氩气等气体的搅拌作用以及炉内发生的强烈氧化等反应，使得转炉炼钢吹炼期间发出非常响的声音，炉内状况与声音的大小有着明确的对应关系，炉渣高度与声音的强度成反比。
3.3.枪位与(FeO)的关系渣中（FeO）含量与治炼的关系极为密切，它不仅关系着成渣速度，而且是转炉内各元素氧化反应的参加者像脱磷脱碳都与(FeO)含量有直接关系另外(FeO)含量，对炉龄喷溅铁的损失等指标都有重要影响，枪位不仅影响着(FO)的生成速度同时也关系着(FeO)的消耗速度』一般在吹炼过程中，为了提高(FeO)含量、往往将喷枪适当地提高一些;为了降低(FeO)含量，就可以采用低枪位操作在同一枪位下，整个过程(2FeO)含量的变化趋势取决于熔池中各元素的氧化速度、主要取决于碳的氧化速度。
3.4.枪位与熔池温度的关系实际上枪位随熔池温度的影响，是通过炉内化学反应速度来体现的，枪位较低时，对池的搅拌作用强烈，氧气炉渣金属液接触密切，化学反应速度快，冶炼时间短，热损失减少，结果熔池升温速度加快，温度较高，枪位越高，反应速度越缓慢，冶炼时间延长，热损失部分增多，因而熔池升温速度缓慢，温度偏低.因此当铁水温度低时，采用低枪位操作，能加快熔池升温速度。
3.5.转炉炼钢过程中的枪位确定3.5.1.开吹枪位的确定冶炼初期的任务是早化渣，以利于快速脱磷。
因此，一般采用高枪位操作，有利于(Fe0)的生成和积累，促进化渣，但需要综合考虑以下各种影响因素。
（1）铁水成分若铁水硅含量较高(>1.0%)时，一般配加的石灰、铁矿石或氧化铁皮等冷却剂的数量增大，容易造成喷溅，这时枪位应适当偏低一些(大概比正常枪位低50～100mm)，使(Fe0)降低一些，防止喷溅的发生。
当铁水硅含量较低(<0.5%)时，配加的石灰量相应少一些，枪位可适当高一些，使初期渣中保持一定量的(Fe0)，促使石灰的熔化，提高脱磷效果。
（2）铁水温度铁水的入炉温度一般在1250—1350℃之间，如果铁水温度偏低，则需采用低枪位操作，经过短时间吹炼提温后，加入第一批渣料，同时提枪到正常枪位进行吹炼。
如果铁水温度偏高、渣中(Fe0)含量较少时，渣不易化好，枪位可适当高些以增加(Fe0)量，促进化渣去磷。
（3）装入量若装入量大（特别是转炉炉役前期），熔池液面会升高，如果还按原枪位开吹，就相当于低枪位开吹，渣化不好且还会造成严重喷溅，甚至烧坏氧枪。
因此，需要适当提高枪位开吹。
（4）炉龄炉役后期，转炉内熔池面积增大，炉渣不好化，这是可以在短时间内采用高、低枪位交替操作，加强熔池搅拌，促进早化渣。
（5）造渣剂如采用了铁矿石、氧化铁皮及萤石的数量较多时，因它们含(Fe0)及(CaF2)，都具有良好的化渣作用；相反，以上造渣剂用量较少时，枪位可适当高一些，早化渣多去磷。
3.5.2.中期枪位的确定吹炼中期的特点是强烈脱碳。
这时，不仅吹入的氧全部消耗于碳的氧化，而且渣中的氧化铁也被消耗于脱碳。
枪位过低，会产生炉渣“返干”，造成严重的金属喷溅，影响磷、硫的继续去除，甚至发生回磷。
为防止中期炉渣“返干”而又不产生喷溅，枪位应控制在使渣中∑(Fe0)含量保持在10%～15%的范围内。
枪位过高，渣中TFe含量较高，再加上脱碳速度快，同样会造成大的喷溅或连续喷溅。
3.5.3.末期枪位的确定吹炼后期因脱碳减慢，产生喷溅的威胁较小，这时的基本任务是要进一步调整好炉渣的氧化性和流动性，继续去除磷和硫，准确控制终点。
吹炼硅钢等含碳很低的钢种时，还应注意加强熔池搅拌以加速后期脱碳、均匀熔池温度和成分以及降低终渣∑(Fe0)含量。
若过程化渣不太好或中期炉渣“返干”较严重时，后期应首先适当提枪化渣，改善炉渣的流动性。
但枪位不宜过高，时间不宜太长，否则会产生大喷。
吹炼中、高碳钢种时，可适当提高枪位，保持渣中有足够的TFe含量，以利与脱磷。
在接近终点时，再适当降枪，以加强熔池搅拌，均匀熔池温度和成分，降低镇静钢和低碳软钢的终渣∑(Fe0)含量，提高金属和合金收得率并减轻对炉衬的侵蚀。
吹炼沸腾钢和半镇静钢时，则应按要求控制终渣的∑(Fe0)含量。
总之，吹炼末期的降枪，主要目的是使熔池钢水成分和温度均匀，稳定火焰，便于判断终点。
同时可以降低渣中TFe含量，减少吹损，提高钢水收得率，达到溅渣的要求。
4结论在转炉炼钢过程中，氧枪是必不可少的设备，氧枪的枪位直接关系到脱碳、升温及冶炼过程的平稳进行，用操拉制根据炉内状况对氧检位进行连续调节，克服了固定枪位不能及时适应炉况变化的缺点，同时利用转炉炼钢是一炉一护进行的，炉与炉之间存在着一定的联系的特点，使用迭代自学习技术修改枪位的设定，适应了炉衬变薄及炼钢原料化学成分波动带来的不利影响，减少噴溅的发生，使氧枪枪位在整个炉役期间始终处于最优位置。