针对本钢转炉供氧强度低造成产能严重影响的问题，通过现场实践开展了氧枪喷嘴高强度供氧研究、试验标定及优化研究。

转炉是一种可倾式圆筒形吹氧炼钢炉，生产效率较高，在国内钢厂应用较为广泛。本钢目前拥有7座180 t转炉、7座铁水预处理站、11座精炼处理站、8台连铸机，实际产钢量174 t，转炉容比为0.82 m3/t，供氧强度为2.87 m3/(t·min)。供氧强度大大限制了转炉操作效率[1–2]。

高强度供氧可以加快转炉炼钢冶炼反应速度，改善反应动力学条件，加速碳氧反应，使脱硫、脱磷反应更接近平衡，从而缩短转炉供氧时间，提高转炉作业率。但供氧强度过大，吹炼过程中容易产生喷溅等问题[3-5]。因此，确定合理的供氧强度，研究开发高强度供氧工艺，对提高转炉效率、降低成本至关重要。

炼钢工艺生产流程

炼钢生产流程如图1所示。（1）铁水脱硫：采用镁粉+石灰粉喷淋对铁水进行脱硫，铁水100％脱硫。

（2）转炉冶炼：180t顶底双吹转炉。炼钢时按钢种要求进行脱氧、合金化，后期采用滑板挡渣。

（3）精炼：采用180吨LF、RH精炼炉，根据钢种要求，将钢水成分调整至目标范围。

（4）连续铸造：铸造机按铸钢件的类型、结构、规格等分类。

高强度氧气技术

本钢厂平均耗氧量为51.32 m3/t，炉耗氧量为8929 m3，供氧时间为17.86 min。通过开发高强度供氧模式，供氧流量提高到4.0 m3/(t·min)，供氧时间缩短为12.83 min。其它条件下，冶炼周期由原来的40 min缩短为35 min，转炉产能提高12%。本钢厂板坯连铸机浇铸时间为35~37 min。缩短冶炼周期至35 min以内，可实现炉机匹配，有利于控制生产节奏，提高钢包作业效率，减少温度损失，降低生产成本。提高供氧强度首先要解决的问题是吹炼过程中的喷溅问题。供氧强度及炉容比对转炉喷溅的影响如图2所示。本钢厂现有转炉容比为0.82m3/t，供氧强度为3.0m3/(t·min)，供氧流量为/h时，冶炼操作能够稳定进行。供氧强度超过3.0m3/(t·min)时，易发生转炉喷溅和烟气溢出。转炉内高/内宽与体积/秒供氧量关系如图3所示，体积/秒供氧量与供氧流量关系如表1所示。本钢厂转炉内高/内宽在1.55～1.60之间。从图3可以看出，当每小时供氧量在/h以下时，转炉喷溅是可以控制的。超过此流量时，溅射难以控制。国内外相关资料表明，当本钢钢厂供氧流量超过/h时，溅射将十分严重。为解决供氧强度大带来的溅射问题，本钢钢厂分别对氧枪喷嘴设计、造渣操作和氧枪操作进行了优化，经过一年的研究探索，即使氧流量达到/h时也实现了溅射可控，供氧强度达到4.0m3/(t·min)，供氧时间小于13min，达到国内大型转炉领先水平。不同钢厂180t转炉供氧强度对比见表2。

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氧枪喷嘴的选择

改进前本钢所用喷嘴为φ299五孔氧枪喷嘴，流量为/h。为实现4.0m3/(t·min)供氧强度，需开发供氧流量为/h的氧枪喷嘴。经过开发研究，设计了供氧流量为/h的氧枪喷嘴(所设计氧枪喷嘴供氧量一般低于实际所需流量铁水消耗和废钢加入量，吹炼过程中供氧流量设定为/h)，并对喷嘴喉口直径、出口直径进行了优化。高强度供氧可以增大氧流的冲击面积和冲击深度，冲击面积增大19.5%，冲击深度增大34.9%，如图4和表3所示。转炉内钢水深度一般为1.5~1.6m。提高供氧强度可以有效减少钢水流死区，加快反应速度，实现快速成渣，减少吹炼时搅拌死区，增加搅拌效果等，从而改善脱磷动力学，提高脱磷率。

优化排渣操作

由于供氧强度的增加，本钢还对造渣操作步骤进行了优化，如表4所示，调整了造渣材料加入时间，并制定了一些注意事项，避免操作过程中出现意外情况。

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氧枪操作优化

氧枪操作优化如图5所示。开始吹炼时，适当上抬枪位，吹炼至出渣阶段后，降低枪位，再上抬枪位，直至回干。过程中，根据不同的铁水情况、废钢情况，选择合适的氧枪操作方式。辅助枪试验前，降低氧枪。整体枪位为“高-低-高-低”模式。操作时，注意每次枪位移动幅度为50～100mm，严禁枪位移动过频或过大。优化后，整个吹炼过程比较平稳，基本无喷溅现象。

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优化效果

供氧时间

从表5可以看出，使用开发后的新型氧枪喷嘴，供氧时间缩短了5.3min，达到了预期效果。经计算，原喷嘴吨钢耗氧量为51.33m3，而新型高强度供氧氧枪喷嘴吨钢耗氧量为50.52m3，吨钢耗氧量也有所降低。

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脱磷效果

从表6可以看出，使用新研制的氧枪喷嘴，改善了动态条件，增加了渣界面与钢水的接触面积，提高了脱磷效果。

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转炉终渣

从表7中可以看出，采用新开发的氧枪喷嘴后，炉渣中的FeO和TFe​​含量降低，碱度也降低，造渣材料消耗减少。

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结论

优化后供氧强度达到4.0 m3/(t·min)，达到国内领先水平，同时实现了溅射的可控性。采用高强度供氧时，可有效缩短供氧时间5.3 min铁水消耗和废钢加入量，缩短冶炼周期，提高转炉产能12%，实现炉机匹配。采用新型喷嘴后，可有效改善转炉冶金效果，提高脱磷效果，总之优化后的工艺可有效降低冶炼成本。