管式爐氧槍的應用
化學反應熱在電爐能量輸入中占了相當大的比例，達到20％—30％；特別是管式爐，電爐使用鐵水后，化學熱的比例達到40％—50％，這是現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝的一個特點；用氧技術是現(xiàn)代高新技術的集中體現(xiàn)，供電與供氧的結合是管式爐，電爐提高生產節(jié)奏及節(jié)能降耗的重要手段。
2)在吹氧條件下，熔池中各元素氧化1kg時所產生的理論熱值
在吹氧條件下，熔池中各元素被氧化1kg時所產生的理論熱值見下表：
元素 | 產物 | 反應熱 | 相對成本①（參考值）
| |
kJ/kg | Kw·h/kg | |||
Al | Al2O3 | 30.995 | 8.61 | 3.7 |
Si | SiO2 | 32.157 | 8.93 | 3.2 |
Mn | MnO | 6.992 | 1.94 | 6.0 |
Fe | FeO | 4.775 | 1.33 | 1.8 |
C | CO | 9.159 | 2.54 | 0.5～0.6 |
C | CO2 | 32.761 | 9.10 | 0.3～0.6 |
3)管式爐爐門槍機械裝置
管式爐煉鋼吹氧是強化電爐冶煉的重要手段之一。利用鋼管插入熔池吹氧是較常使用的方法。為了充分利用爐內化學能，近年來噸鋼用氧量逐漸增加；同時，考慮到人工吹氧的勞動條件差、不安全、吹氧效率不穩(wěn)定等因素，開發(fā)出電爐爐門槍機械裝置。如德國BSE公司研制的自耗式氧槍裝置及德國Fuchs、美國Berry、美國燃燒公司等開發(fā)的水冷式氧槍裝置。
由于自耗式氧槍消耗大量吹氧管，新建的管式爐已較少安裝。爐門槍裝置的作用是吹氧助熔和精煉及向熔池吹碳粉造泡沫渣。
綜合管式爐爐門槍的使用效果為：提高吹氧效率，縮短冶煉時間5—15min；節(jié)省吹氧管80％～90％，噸鋼降低成本15—30元；改善了工人的勞動條件，代替人工吹氧90％。
4）管式爐集束射流氧槍
集束射流(CoherentJet)氧槍技術是一種新型的氧氣噴吹技術，能夠解決傳統(tǒng)超音速氧槍噴射距離短、沖擊力小、氧氣利用率低的缺點，主要是利用介質燃燒形成的封套保護主氧氣流。集束射流氧槍的出口馬赫數可以達到2．0左右，技術狀態(tài)的射流距離能夠達到1.2～2.1m，可直接安裝在爐壁，實現(xiàn)助熔脫碳等功能。
集束射流氧槍應用于電爐的主要收益體現(xiàn)于：(1)具有吹氧、燃燒和二次燃燒等多種功能，并實現(xiàn)集中自動控制，從而減少了各系統(tǒng)分別設置的設施成本和分別操作的過程成本。(2)由于燃燒功能的設置，可以事先預熱、熔化廢鋼，從而降低電能消耗(噸鋼至少20kW?h)。(3)由于具有較強的沖擊、攪拌能力，氧氣和噴人炭粉的利用率提高，從而降低了氧氣和炭粉的消耗量。(4)由于二次燃燒功能的設置，充分利用爐內CO燃燒提高爐溫，進而降低能源消耗。(5)由于減少噴濺，渣中鐵含量的降低，金屬收得率提高并降低爐體的維護成本。
集束氧槍對廢鋼的切割熔化更加迅速，能夠將氧氣更加有效地吹入熔池中，大大提高氧氣的利用率。首先打開副氧系統(tǒng)，延遲一定時間打開壓縮空氣系統(tǒng)，然后再延遲一定時間后打開燃油(或燃氣)系統(tǒng)，同時進行主氧氣的供給。關閉時，應首先關閉燃油和主氧氣，然后順序關閉壓縮空氣和副氧氣。自動報警處理，防止油壓超過壓縮空氣壓力造成嚴重安全事故。
5)管式爐爐門槍裝置的組成
爐門槍由爐門水冷氧槍和爐門槍組成；機械系統(tǒng)由大臂回轉、槍體回轉、槍體擺動及升降系統(tǒng)組成；爐門槍裝置上配置的氧槍，在熔化期可助熔，氧化期可脫碳精煉。爐門槍裝置配置碳槍，主要用于造泡沫渣。
6)氧燃助熔燃料的種類
燒嘴所用燃料有固體、液體和氣體3類。液體燃料中目前較傾向于使用輕柴油，因其使用方便、清潔，設備維護容易，是可選擇的輔助燃料。氣體燃料主要是天然氣，我國目前資源有限，使用較少；而煤氣等氣體燃料因熱值較低、廢氣量也很大，沒有使用。我國曾結合資源條件開發(fā)了固體燃料的煤氧技術，但噴吹的熱效率較低，投資較大，且其中粉煤的制備、存貯、運輸以及燃燒產物中的硫和灰分殘渣的去除和分離等較為繁瑣。
7)自耗式管式爐爐門碳氧槍
目前電爐爐門槍基本采用水冷設計。由于水冷氧槍也存在某些缺點，巴登鋼鐵公司研究應用了自耗式爐門槍，具有噴吹石灰及噴吹炭粉造泡沫渣的功能。與水冷氧槍相比，它的優(yōu)點是操作安全系數大，噴吹角度大，可直接切割廢鋼。缺點是吹氧管成本高，不能連續(xù)吹氧。
8)EBT氧槍
現(xiàn)代電弧爐為了實現(xiàn)無渣出鋼，均采用了偏心爐底出鋼(EBT)技術。這樣不僅減少了出鋼過程的下渣量，而且縮短了冶煉周期、減小了出鋼溫降等。但同時也使得EBT區(qū)成為UHP—EAF的冷區(qū)之一，造成該區(qū)的廢鋼熔化速度較慢，熔池成分與中心區(qū)域有較大差別等。為了解決EBT冷區(qū)問題，可以在偏心爐側上方安裝EBT氧槍，對該區(qū)進行吹氧助熔。EBT氧槍能促進此區(qū)的廢鋼熔化，并在出現(xiàn)熔池后，提高EBT區(qū)的熔池溫度，均勻熔池成分，實現(xiàn)CO的再燃燒。
實際應用中，采用EBT氧槍完全解決了EBT區(qū)域的廢鋼在出鋼時還未熔化及造成的出鋼口打不開等問題，同時使出鋼時EBT區(qū)域的溫度及成分與爐門口區(qū)域溫度及成分的誤差僅相差0．5％～1．0％。EBT氧槍在設計中需要考慮其沖擊力。由于EBT區(qū)的熔池淺，EBT氧槍的氧氣射流的穿透深度在設計上不能超過EBT區(qū)熔池深度的2／3，同時應避開出鋼口區(qū)域。考慮到氧氣射流的衰減，采用伸縮式驅動EBT氧槍，根據冶煉的情況調整槍的位置。
9)影響燒嘴的效率的因素
管式爐是通過電極起弧產生熱量煉鋼，鋼鐵料從電極中心向四周慢慢熔化，熱損耗較大，熔煉時間較長。氧燃槍亦稱氧燃燒嘴，布置在電爐冷區(qū)的爐壁上，依靠燒嘴與電弧供電的合理匹配，實現(xiàn)廢鋼均衡熔化。燒嘴使用效率取決于：(1)廢鋼溫度和受熱面積，若熔化初期廢鋼溫度高，受熱面積大，則燒嘴效率可達80％；(2)在不同階段確定合適的氧油比例，在廢鋼接近熔清時，燒嘴油量應減少。燒嘴所用燃料除油外，還有天然氣或煤粉。也有將氧燃燒嘴用在煙道處預熱廢鋼的，但應注意環(huán)保。
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