2.2 雙角度氧槍動力學研究
脫碳反應即熔池中碳和氧的反應,至少包括3個環(huán)節(jié):
(1)反應物C和O向反應區(qū)擴散;
(2)［C］和［O］進行化學反應;
(3)排出反應物——CO或CO+CO2混合物。
在高溫下［C］+［O］=CO的化學反應非常迅速,實際上是個瞬間反應,因此碳和氧向反應區(qū)擴散是整個脫碳反應速度的控制環(huán)節(jié)。采用雙角度氧槍吹煉、氧流的穿透深度、沖擊面積都比6孔30°氧槍要大,冷態(tài)試驗研究表明,3孔、4孔、6孔氧槍吹煉造成的反應區(qū)域都很近似于圓形凹坑,其反應體積:
式中 r——氧槍吹煉時的沖擊半徑,mm
h——氧槍吹煉深度,mm
從上式可計算出雙角度氧槍吹煉時的反應體積比6孔23°氧槍和6孔30°氧槍分別大180%和82.5%。由此可見,雙角度氧槍吹煉時造成的碳氧接觸機會比6孔30°氧槍要大,即雙角度氧槍吹煉時的脫碳速度比6孔30°氧槍快。
氧槍吹煉時穿透深度可用下式計算:
式中 P——噴孔前的氧壓,atm
d——噴孔直徑,m
ρ——金屬液的密度,kg/m3
B——常 數(shù),對于 低粘 度的 液 體B=4
K——考慮實際爐型的系數(shù)
從上式可以看出,氧槍吹煉時穿透深度與氧槍噴孔直徑成正比,因此我廠將3個20°的氧孔直徑由Ø14mm擴大為Ø16mm。將3個40°的氧孔直徑改小為Ø12mm。改進后雖然單槍總氧量不變,但穿透深度卻變大了,對后墻(水平方向)的噴濺損蝕作用也減小了。2.3 雙角度氧槍吹煉實踐
武鋼一煉鋼廠從1993年4月27日至6月15日在7號平爐上進行了整個爐役的氧槍試驗。試驗所用雙角度氧槍噴頭結構見圖5。試驗基本參數(shù)見表1。
表1 試驗的基本參數(shù)
噴孔
孔數(shù)
出口直徑
m
氧壓
MPa
氧量
m3/h
夾角
水量
t/h
大孔
3
16
0.7
1960
20°
75
小孔
3
12
0.7
1104
40°
75
試驗是正常生產(chǎn)情況下進行的,使用的水壓、氧壓不變,其具體情況見表2。
表2 不同槍型的基本參數(shù)
槍型
氧壓
MPa
氧量
m3/h
水壓
MPa
水量
t/h
氧孔直徑
mm
6孔30°
0.7
2900～3200
1.7
75
6×Ø14
雙角度
0.7
2900～3200
1.7
75
3×Ø12
3×Ø16
脫碳反應即熔池中碳和氧的反應,至少包括3個環(huán)節(jié):
(1)反應物C和O向反應區(qū)擴散;
(2)［C］和［O］進行化學反應;
(3)排出反應物——CO或CO+CO2混合物。
在高溫下［C］+［O］=CO的化學反應非常迅速,實際上是個瞬間反應,因此碳和氧向反應區(qū)擴散是整個脫碳反應速度的控制環(huán)節(jié)。采用雙角度氧槍吹煉、氧流的穿透深度、沖擊面積都比6孔30°氧槍要大,冷態(tài)試驗研究表明,3孔、4孔、6孔氧槍吹煉造成的反應區(qū)域都很近似于圓形凹坑,其反應體積:
式中 r——氧槍吹煉時的沖擊半徑,mm
h——氧槍吹煉深度,mm
從上式可計算出雙角度氧槍吹煉時的反應體積比6孔23°氧槍和6孔30°氧槍分別大180%和82.5%。由此可見,雙角度氧槍吹煉時造成的碳氧接觸機會比6孔30°氧槍要大,即雙角度氧槍吹煉時的脫碳速度比6孔30°氧槍快。
氧槍吹煉時穿透深度可用下式計算:
式中 P——噴孔前的氧壓,atm
d——噴孔直徑,m
ρ——金屬液的密度,kg/m3
B——常 數(shù),對于 低粘 度的 液 體B=4
K——考慮實際爐型的系數(shù)
從上式可以看出,氧槍吹煉時穿透深度與氧槍噴孔直徑成正比,因此我廠將3個20°的氧孔直徑由Ø14mm擴大為Ø16mm。將3個40°的氧孔直徑改小為Ø12mm。改進后雖然單槍總氧量不變,但穿透深度卻變大了,對后墻(水平方向)的噴濺損蝕作用也減小了。2.3 雙角度氧槍吹煉實踐
武鋼一煉鋼廠從1993年4月27日至6月15日在7號平爐上進行了整個爐役的氧槍試驗。試驗所用雙角度氧槍噴頭結構見圖5。試驗基本參數(shù)見表1。
表1 試驗的基本參數(shù)
噴孔
孔數(shù)
出口直徑
m
氧壓
MPa
氧量
m3/h
夾角
水量
t/h
大孔
3
16
0.7
1960
20°
75
小孔
3
12
0.7
1104
40°
75
試驗是正常生產(chǎn)情況下進行的,使用的水壓、氧壓不變,其具體情況見表2。
表2 不同槍型的基本參數(shù)
槍型
氧壓
MPa
氧量
m3/h
水壓
MPa
水量
t/h
氧孔直徑
mm
6孔30°
0.7
2900～3200
1.7
75
6×Ø14
雙角度
0.7
2900～3200
1.7
75
3×Ø12
3×Ø16