3-11  如何确定每吨金属料的氧气耗量?

吹炼1t金属料所需要的氧气量可以通过计算求出来。其步骤是：首先计算出熔池各元素氧化所需氧气量和其他氧耗量，然后再减去铁矿石或氧化铁皮带给熔池的氧量。

3-12  如何确定氧压，氧压过高或过低对氧气射流有何影响?

炼钢操作氧压是测定点的氧压，以p用表示；氧气经过管道、金属软管及氧枪中心管，才能到达喷头喷孔前沿，氧气从测定点到喷头喷孔前这段距离，会有一定的氧压损失。其氧压损失数值是可以测定出来的。

喷孔前的氧压用po表示，出口氧压用p出表示。po和p出都是喷头设计的重要参数。喷孔最佳操作氧压应等于或稍大于设计氧压，绝对不能在低于设计氧压下吹炼。在设计压力下操作时，喷孔出口的氧压p出等于炉内环境压力，可以获得稳定的射流，不会产生激波。

如果操作氧压高于设计氧压过多，则气流在到达喷孔出口时，尚未完成膨胀过程，仍然具有一定的压力能没有转换，这时氧流离开喷孔出口后继续进行膨胀，形成膨胀波系，射流会产生激波，使得氧流很不稳定，射流的能量损失比较大，不利于吹炼。导致这种情况的喷头叫做“膨胀不足的喷头”。

如果操作氧压低于设计氧压，氧流未到达出口之前就完成膨胀，且气流离开喷孔管壁，这时出口氧压小于环境压力，射流能量在喷孔内部由于激波的产生而损失比较大，氧流出喷孔后形成收缩波系使射流轴心速度衰减加快，导致这种情况的喷头叫做“过度膨胀喷头”。

喷孔前氧压po的值由出口马赫数确定。通常选取出口马赫数Ma=1.9～2.1，可以根据公式算出加值。出口氧压p出应稍高于或等于炉内环境压力。

操作氧压最好是在等于或稍高于设计氧压下吹炼，当操作氧压过高时，造成化渣不好，喷溅增加；如果操作氧压超过设计氧压20%上时，能量损失增加，氧流也不稳定，所以不能用过高的氧压操作。操作氧压过低时，熔池搅拌减弱，渣中TFe含量过高，氧气利用率降低。

3-13  确定氧枪枪位应考虑哪些因素，枪高在多少合适？

调整氧枪枪位可以调节氧射流与熔池的相互作用，从而控制吹炼进程。因此氧枪枪位是供氧制度的一个重要参数。确定合适的枪位主要考虑两个因素：一是要有一定的冲击面积；二是在保证炉底不被损坏的条件下，有一定的冲击深度。枪位过高射流的冲击面积大，但冲击深度减小，熔池搅拌减弱，渣中TFe含量增加，吹炼时间延长。枪位过低，冲击面积小，冲击深度加大，渣中TFe含量减少，不利化渣，易损坏炉底。因此应确定合适的枪位。

氧枪枪位是以喷头端面与平静熔池面的距离来表示。氧枪枪位(H／mm)与喷头喉口直径(d喉/mm)的经验关系式为：

多孔喷头H=(35～50)d喉

根据生产中的实际吹炼效果再加以调整。通常冲击深度L与熔池深度Lo之比为：L/L0=0.70左右，若冲击深度过浅，脱磷速度和氧气利用率降低；若冲击深度过深，易损坏炉底，造成严重喷溅。

3-14  氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响？

A  枪位与熔池搅拌的关系

采用硬吹时，因枪位低，氧流对熔池的冲击力大，冲击深度深，气榕渣—金属液乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是脱碳速度加快，大量的CO气泡排出熔池得到充分的搅动，同时降低了熔渣的TFe含量，长时间的硬吹易造成熔渣“返干”。枪位越低，熔池内部搅动越充分。

软吹时，因枪位高，氧流对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量增多，冲击面积加大，加强了对熔池液面的搅动；而熔池内部搅动减弱。脱碳速度降低，因而熔渣中的TFe含量有所增加，也容易引起喷溅，延长吹炼时间。

如果枪位过高或者氧压很低，吹炼时，氧流的动能低到根本不能吹开熔池液面，只是从表面掠过，这种操作叫“吊吹”。吊吹会使渣中(TFe)积聚，易产生爆发性喷溅，应该禁止“吊吹”。

合理调整枪位，可以调节熔池液面和内部的搅拌作用。如果短时间内高、低枪位交替操作，还有利于消除炉液面上可能出现的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

B  枪位与渣中TFe含量的关系

当枪位低到一定的程度，或长时间使用某一低枪位吹炼时，熔池内脱碳速度快，FeO消耗也多，TFe的含量会减少，导致熔渣返干，进而引起金属喷溅。高枪位吹炼时；由于氧流对熔池搅拌作用减弱，熔池内的化学反应速度减慢，熔渣中FeO聚积，起到提高(TFe)含量的作用；但长时间高枪位吹炼也会引起喷溅。

在吹炼的不同时期，应根据吹炼的任务，通过枪位的改变控制渣中TFe含量。如吹炼初期要求稍高枪位操作，渣中TFe含量高些可及早形成初期渣脱除磷、硫；吹炼中期，适当降低枪位控制合适(TFe)含量以防喷溅；吹炼后期最好降低枪位以降低渣中TFe含量，提高钢水收得率。

C  枪位与熔池温度的关系

枪位对熔池温度的影响是通过炉内化学反应速度来体现的，采用低枪位操作，气—熔渣—金属液乳化充分，接触密切，化学反应速度快，熔池搅拌力强，升温速度快，吹炼时间短，热损失部分相对减少，炉温较高。

采用高枪位操作，熔池搅拌力弱，反应速度减慢，因而熔池升温速度也缓慢，吹炼时间延长，热损失部分相对增多，温度偏低。

3-15  如何确定开始吹炼枪位?

开吹枪位一般应比过程枪位高些，其确定原则是早化渣，多去磷、保护炉衬。因此，开吹前必须了解铁水温度和成分，测量液面高度，了解总管氧压以及所炼钢种的成分和温度要求。确定合适的开吹枪位应考虑以下情况：

(1)铁水成分。若硅含量高、渣量大，则易喷溅，枪位不要过高。铁水锰含量高，枪位可以低些；铁水P、S含量高时，应尽快成渣去P、S，枪位应适当高些；废钢中生铁块多导热性差，不易熔化，应降低枪位。

(2)铁水温度。遇到铁水温度偏低时，可先开氧吹炼后加头批料，即“低枪点火”；铁水温度高时，碳氧反应会提前到来，渣中Fe含量降低，枪位可以稍高些，以利于成渣。

(3)装入量。超装量多熔池液面高，应提高枪位。

(4)炉龄。开新炉，炉温低，应适当降低枪位；炉役前期液面高，可适当提高枪位；炉役后期熔池液面降低面积增大，可在短时间内采用高、低枪位交替操作以加强熔池搅拌，利于成渣。

(5)化渣情况及渣料。炉渣不好化或石灰量多，又加了调渣剂，枪位应稍高些，有利于石灰和调渣剂的渣化。使用活性石灰成渣较快，整个过程的枪位都可以稍低些。

铁矿石、氧化铁皮和萤石的用量多时，熔渣容易形成，同时流动性较好，枪位可以适当低些。

3-16如何控制过程枪位?

过程枪位的控制原则是：熔渣不“返干”、不喷溅、快速脱碳与脱硫、熔池均匀升温。在碳的激烈氧化期间，尤其要控制好枪位。枪位过低，会产生炉渣“返干”，造成严重的金属喷溅，有时甚至喷头粘钢而被损坏。枪位过高，渣中TFe含量较高，又加上脱碳速度快，同样会引起大喷或连续喷溅。

3-17  如何控制后期枪位，终点前为什么要降枪?

在吹炼后期，枪位操作要保证出钢温度、碳、磷、硫含量达到目标控制要求。有的操作分为两段即提枪段和降枪段。这主要是根据过程化渣情况、所炼钢种、铁水磷含量高低等具体情况而定。

若过程熔渣黏稠，需要提枪改善熔渣流动性。但枪位不宜过高，时间不宜过长，否则会产生大喷。在吹炼中、高碳钢种时，可以适当地提高枪位，保持渣中有足够TFe含量，以利于脱磷；如果吹炼过程中熔渣流动性良好，可不必提枪，避免渣中TFe过高，不利于吹炼。

在吹炼末期降枪，主要目的是使熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点。同时可以降低渣中TFe含量，减少铁损，提高钢水收得率，达到溅渣的要求。

3-18什么是恒流量变枪位操作，它有几种操作模式?

恒流量变枪位操作，是在一炉钢的吹炼过程中，供氧流量保持不变，通过调节枪位来改变氧流与熔池的相互作用来控制吹炼。我国大多数厂家是采用分阶段恒流量变枪位操作。

由于转炉吨位、喷头结构、原材料条件及所炼钢种等情况不同，氧枪操作也不完全一样。目前有如下两种氧枪操作模式。

(1)高—低—高—低的枪位模式。开吹枪位较高，及早形成初期渣，二批料加入后适时降枪，吹炼中期熔渣返干时可提枪或加入适量助熔剂调整熔渣流动性，以缩短吹炼时间，终点拉碳出钢。

(2)高—低—低的枪位模式。开吹枪位较高，尽快形成初期渣；吹炼过程枪位逐渐降低，吹炼中期加入适量助熔剂调整熔渣流动性，终点拉碳出钢。

3-19什么是变枪位变流量操作?

变枪位变流量操作是在一炉钢的吹炼过程中，通过调节供氧流量和枪位来改变氧流与熔池的相互作用，控制吹炼过程。常用的模式是：供氧流量前期大，中期小，后期大；枪位前期高，中后期低些。

3-20  氧枪喷头损坏的原因和停用标准是什么，如何提高喷头寿命?

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和浸泡，逐渐地熔损变薄；由于温度频繁地急冷急热，喷头端部产生龟裂，随着使用时间的延续龟裂逐步扩展，直至端部渗水乃至漏水报废。

(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，或喷头性能不佳而粘钢，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入，当高温并具有氧化性的金属液滴击中和粘附在喷头端面的一瞬间，铜呈熔融状态，钢与铜形成Fr勘固溶体牢牢地粘结在一起，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粘结，会发生[Fe]-[O]反应，放出的热量使铜熔化，喷头损坏。

(4)喷头质量不佳。制作喷头用的铜，其纯度、密度、导热性能、焊接性能等比较差，造成喷头寿命低。经金相检验铜的夹杂物为CuO，并沿着晶界呈串状分布，有夹杂物的晶界为薄弱部位，钢滴可能从此侵入喷头的端面导致喷头被损坏。

喷头不能保持设计的射流特性，就应及时更换。氧枪喷头停用的标准如下：

(1)喷孔出口变形大于等于3mm，应更换。

(2)喷孔蚀损变形，冶炼指标恶化，应及时更换。

(3)喷头、氧枪出现渗水或漏水，要更换。

(4)喷头或枪身涮进大于等于4mm时，应更换。

(5)喷头或枪身粘钢变粗达到一定直径，应立即更换。

(6)喷头被撞坏、枪身弯曲大于40mm时，应更换。

提高喷头寿命的途径有：

(1)喷头设计合理，保证氧气射流的良好性能。

(2)采用高纯度无氧铜锻压组合工艺或铸造工艺制作喷头，确保质量。

(3)最好用锻压组合式喷头代替铸造喷头，提高其冷却效果和使用性能，延长喷头使用寿命。

(4)采用合理的供氧制度，在设计氧压条件下工作，严防总管氧压不足。

(5)提高原材料质量，保持其成分的稳定并符合标准规定。采用活性石灰造渣；当原材料条件发生变化时，及时调整枪位，保持操作稳定，避免烧坏喷头。

(6)提高操作水平，实施标准化操作。化好过程渣，严格控制好过程温度，提高终点碳和温度控制的命中率；要及时测量炉液面高度，根据炉底状况，调整过程枪位。

(7)采用复合吹炼工艺时，在底吹流量增大时，顶吹枪位要相应提高，以求吹炼平稳。

3-21  氧枪喷头的主要尺寸是如何计算和确定的?

喷头的合理结构是氧气转炉合理供氧的基础。氧枪喷头的计算，关键在于正确选择喷头参数。

(1)供氧流量计算。通过物料平衡计算能精确求得吨钢耗氧量，对于中、小型转炉，以转炉炉役平均出钢量进行计算。

(2)理论氧压。理论设计氧压(绝对压力)是喷头进口处的氧压，是设计喷头喉口和出口直径的重要参数。在选择理论设计氧压时，考虑到氧流附面层的存在，喷头有效出口直径减少，会使实际的理论设计氧压大约降低0.049MPa左右。确定马赫数后，理论设计氧压可由公式计算，一般在0.7～1.0MPa为宜。

(3)喷头出口马赫数。马赫数的大小决定喷头氧气出口速度，即决定氧射流对熔池的冲击能力。选用值过大，则喷溅大，增大渣料消耗及金属损失，而且转炉内衬及炉底易损坏；选用值过小，由于搅拌减弱氧的利用率低，渣中TFe含量高，也会引起喷溅。当Ma>2.0时随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样在技术上不够合理，经济上也不合算。

目前国内推荐Ma=1.9～2.1。大于120t转炉，Ma=2.0～2.1。

(4)喷孔夹角和喷孔间距。喷头孔数和夹角之间的关系可参考有关数据选用。

喷孔之间间距过小，氧气射流之间相互吸引，射流向中心偏移，从而影响每股射流中心速度的衰减。因此在喷头端面，喷孔中心同喷头中心轴线之间的距离保持在(0.8～1.0)d出(d出为喷孔出口直径)较为合理。

来源：钢铁技术网