本實用新型涉及鋼鐵冶金領域，具體涉及一種冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭。

背景技術：

超低碳鋼通常指碳含量≤0.03％的鋼種，主要包括IF鋼(無間隙原子鋼)系列、ULCB(超低碳貝氏體鋼)系列、SFCC(超純鐵素體不銹鋼)系列以及硅鋼和電工鋼等。

在當前世界鋼鐵冶金發展水平的基礎上，以上鋼種均為超低碳純凈鋼范疇，生產超低碳鋼主要以轉爐吹氧冶煉生產極低碳含量或超低碳含量鋼水為基礎，通過RH或VOD等工序進一步控制碳含量，從而達到生產超低碳純凈鋼的目的。因此，轉爐冶煉成為生產超低碳鋼的決定性基礎，直接影響著后續工序的處理效果和效率，甚至決定著生產過程的成敗。轉爐高效冶煉超低碳鋼，需要較高的供氧強度、極佳的脫碳反應效率和合理的爐渣物化性質，而這些因素幾乎都與轉爐氧槍的結構和應用效果有關。

200噸級大型轉爐在國內特大型鋼廠應用較為普遍，該200噸級大型轉爐的氧槍噴頭為周邊五孔平均分布型傳統結構，使用過程中存在以下問題：

1)冶煉初期爐渣熔化不充分或熔速過慢，氧槍噴頭端部中心區域產生的負壓區造成氧氣射流向中心偏移，射流聚集引起局部沖擊力過大，產生噴濺；

2)由于傳統型五孔噴頭氧槍供氧強度受滯止氧壓影響較大，工作氧壓變化時，供氧強度和冶煉效率將產生明顯波動，影響過程穩定性控制；

3)傳統型五孔噴頭氧槍在脫碳末端的反應動力不足，向超低碳區間推進的效率不高，超低碳鋼鋼水初始條件不佳，增加后續處理負擔，影響總體處理效率。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是針對上述技術的不足，提供一種避免冶煉初期爐渣噴濺、且提高冶煉效率的冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭。

為實現上述目的，本實用新型所設計的冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭，所述氧槍噴頭包括噴頭端部及沿圓周均勻分布在噴頭端部上的多個周圍噴射孔，以及分別與噴頭端部外壁、中壁及內壁焊接的外焊管、中焊管及內焊管，內焊管與中焊管之間的中層間隙、中焊管與外焊管之間的外層間隙相連通形成循環水冷卻通道，內焊管的內層間隙為總氧道，且多個周圍噴射孔均與內層間隙和外界連通，所述噴頭端部的中心部位還開設有中心噴孔，所述中心噴孔的中心軸線位于所述噴頭端部的中心軸線上，且所述中心噴孔與內層間隙和外界均連通。

進一步地，所述中心噴孔的中心軸線與多個所述周圍噴射孔的中心軸線的夾角α均為14.8°～15.3°，多個所述周圍噴射孔的出口面與所述中心噴孔的出口面的夾角β均與夾角α相等。

進一步地，所述周圍噴射孔為五個。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1)由于噴頭端部中部噴孔的存在，可有效抵消超音速射流條件下噴頭端部中心區域產生的負壓區，保證五個周圍噴孔射流按預定方向噴射，避免冶煉初期的爐渣噴濺；

2)中心噴孔的中心軸線與五個周圍噴射孔的中心軸線的夾角α均為14.8°～15.3°，大于傳統200t轉爐氧槍的噴孔傾角，可擴大沖擊面積，加上中心噴孔的存在，進一步提升對金屬熔池的攪拌能力及供氧強度，在冶煉初期快速升溫、化渣，從而提高冶煉效率；

3)采用五加一式的噴孔結構，氧氣通量大，可保證冶煉末期碳氧持續反應的熱力學和動力學條件，以快速達到超低碳鋼的冶煉終點要求；

4)本實用新型大流量的氧槍噴頭可配合0.08m³/t·min以上大氣量轉爐底吹，進一步提高冶煉效率并優化脫磷效果。

附圖說明

圖1為本實用新型冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭的剖視結構示意圖；

圖2為圖1的A向示意圖。

噴頭端部1、外壁2、中壁3、內壁4、外焊管5、中焊管6、內焊管7、外層間隙8、中層間隙9、內層間隙10、周圍噴射孔11、中心噴孔12。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

如圖1、圖2所示的冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭，氧槍噴頭包括噴頭端部1及沿圓周均勻分布在噴頭端部1上的多個周圍噴射孔11(本實施例中設有五個均勻分布的周圍噴射孔11)，以及分別與噴頭端部1外壁2、中壁3及內壁4焊接的外焊管5、中焊管6及內焊管7，內焊管7與中焊管6之間的中層間隙9、中焊管6與外焊管5之間的外層間隙8相連通形成循環水冷卻通道，即冷卻水從中層間隙9進入，從中層間隙9和外層間隙8流出，保證氧槍工作狀態的穩定，而內焊管7的內層間隙10為總氧道，且五個周圍噴射孔11均與內層間隙10和外界連通。本實用新型的關鍵點在于：噴頭端部1的中心部位還開設有中心噴孔12，該中心噴孔12的中心軸線位于噴頭端部1的中心軸線上，且中心噴孔12與內層間隙10和外界均連通；并且，中心噴孔12的中心軸線與五個周圍噴射孔11的中心軸線的夾角α均為14.8°～15.3°(優選為15°)，同時，五個周圍噴射孔11的出口面與中心噴孔12的出口面的夾角β均與夾角α相等。在0.9MPa工作氧壓條件下，五個周圍噴射孔11與中心噴孔12的結構滿足射流馬赫數相等的條件。

采用本實用新型冶煉超低碳鋼用氧槍噴頭冶煉超低碳鋼的過程如下：

1)將氧槍噴頭與槍體焊接，保證焊接接口平滑、密封性良好，之后將氧槍裝入升降系統；

2)在200t轉爐中冶煉低溫低硅鐵水時，向爐內兌入廢鋼和鐵水總量約200t后，按多次少量的原則加入活性石灰，專用氧槍開始吹煉，槍位與常規氧槍冶煉普通鐵水時保持一致，約1.8m左右，底吹強度初始控制在0.05～0.06Nm³/t·min。此狀態維持約120-150s,進入中期冶煉冶煉階段；

3)在冶煉中期，可配合爐料加入操作及爐內綜合狀況，在1.6～1.8m之間調整槍位，在穩定冶煉期槍位保持在1.65m，吹煉總時間至850～900s后，進入冶煉終點調整階段，此階段底吹強度控制在0.08Nm³/t·min左右；

4)冶煉終點調整階段及冶煉中末端，氧槍槍位控制在1.55m左右，對熔池進行強攪拌和深脫碳，底吹流量增加至0.1Nm³/t·min的水平，以使熔池碳氧達到平衡狀態，最后測溫、取樣，升槍出鋼，冶煉終點鋼水碳含量在0.04％以下、溫度1650℃以上。

綜上所述：由于噴頭端部1中部噴孔12的存在，可有效抵消超音速射流條件下噴頭端部1中心區域產生的負壓區，保證五個周圍噴孔11射流按預定方向噴射，避免冶煉初期的爐渣噴濺；中心噴孔12的中心軸線與五個周圍噴射孔11的中心軸線的夾角α均為14.8°～15.3°(優選為15°)，大于傳統200t轉爐氧槍的噴孔傾角，可擴大沖擊面積，加上中心噴孔的存在，進一步提升對金屬熔池的攪拌能力及供氧強度，在冶煉初期快速升溫、化渣，從而提高冶煉效率；采用五加一式的噴孔結構，氧氣通量大，可保證冶煉末期碳氧持續反應的熱力學和動力學條件，以快速達到超低碳鋼的冶煉終點要求，實踐中可在900s時間內達到冶煉終點，終點碳含量在0.04％以下、溫度達到1650℃以上，為后續RH工序進一步控制碳含量提供成分和溫度基礎；另外，本實用新型大流量的氧槍噴頭可配合0.08m³/t·min以上大氣量轉爐底吹，進一步提高冶煉效率并優化脫磷效果。