陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂 陕西省 韩城市 715405
摘要：本文主要就如何提高氧枪的使用效率，对顶吹转炉冶炼过程中氧枪刮渣器与氧枪枪身喷涂高温防粘梯度陶瓷涂层的组织、性能及应用结果进行了对比。
关键词：氧枪；刮渣器；梯度陶瓷涂层
Abstract:In this paper, how to improve the use efficiency of the oxygen lance, the structure, the performance and the application results of the oxygen lance slag scraper and the oxygen lance body spraying high temperature anti-adhesion gradient ceramic layer in the top-blown converter smelting process are compared.
Key words:oxygen lance；Slag scraper；Gradient ceramic coating
前言
采用高纯度氧气（99.95%以上）通过氧枪从转炉顶部吹炼铁水成钢的炼钢方法称为顶吹转炉炼钢法。自投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，空气转炉法和平炉炼钢法逐渐被淘汰，现代炼钢的主要方法是顶吹转炉炼钢法。与此同时，炉龄是决定炼钢各项指标的一个重要参数，随着转炉炼钢技术的不断发展，溅渣护炉技术得到了迅速推广，但自身的缺点也随之凸显出来，主要表现为氧枪粘渣严重，不仅增加人工劳动强度、维护机率，也降低了氧枪的使用寿命。在生产过程中，相应的问题也逐渐浮现出来，其中，就解决氧枪粘渣问题成为多年以来努力研究解决的一个重要课题。本文就两种能有效降低和减少氧枪粘钢的方法作了简单对比。
1、现状
目前，国内大多钢厂均采用氧气顶吹转炉炼钢，人工清理氧枪钢渣占多数。陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂在新区120T顶吹转炉试用过刮渣器，但因后期存在较多问题，暂停使用，氧枪粘钢时也采用人工清理的方法。吹炼过程中和溅渣护炉，因物料不稳定和操作原因等因素，经常会有钢渣粘附在氧枪表面，有时会伴有少量钢液，大大增加除渣时的劳动强度。在出渣过程中，由于人工除渣的不确定因素太大，经常会出现钢钎打漏氧枪的现象，在生产任务紧张时，会直接影响产量。因此，研究一项能降低氧枪粘钢的技术显得尤为重要。
2、类型
2.1刮渣器
棘轮式氧枪刮渣器，在氧枪两侧对称布置，主要由气缸、气缸支座、底座、轴承座、刮渣棘轮以及接近开关等零部件组成。气缸通过气缸支座固定在底座上，气缸伸缩杆与刮渣棘轮通过接轴及销轴链接，气缸行程由接近开关控制。
图1 棘轮式氧枪刮渣器
它的工作原理是：待氧枪工作完毕，提至氮封口时，两侧的气缸同时推动刮渣棘轮，到达预设定的工作位置时，气缸停止工作，两侧棘轮夹住氧枪，在氧枪提升时，钢渣通过棘轮挤压、切割而破碎脱落，从而将粘附在氧枪外层的钢渣刮除。棘轮可随着氧枪提升而转动，氧枪粘附的钢渣受棘轮的反复碾压而脱落，而且可避免棘轮被大块钢渣卡住。刮渣完毕后，两侧气缸反向运动，两侧刮渣棘轮打开，氧枪上升，远离氮封口。该装置及工作原理简单，刮渣效果良好，安装维修方便，但加工制造工艺复杂、成本高。
2.2高温防粘梯度陶瓷涂层
2.2.1实验材料及方法
氧枪枪身材质为20钢，涂层粉末为Al2O3、ZrO2、Y2O3、Cu、Ni-Al、Ni-Cr。涂层采用Ni-Al为底层，Ni-Cr为联接层，然后为金属陶瓷梯度过渡层，陶瓷为Y2O3，ZrO2增韧Al2O3的ZTA，其含量分别为（%）：20~30、50~60、70~80、100。选用SPH—4/h型喷涂喷焊两用炬，喷涂工艺参数为：喷枪与基面距离100mm，喷枪与基面夹角80°，氧气压力为0.5MPa，乙炔压力为0.06MPa，送粉量2Kg/h，喷枪移动速度为70mm/s，基材预热温度350℃。
2.2.2实验结果分析
喷涂后对涂层的组织和性能进行检测分析，并在120T转炉现场实验。
表1 涂层的性能
从表1中可知，涂层的结合强度较高，抗热震性能良好，与钢液几乎不润湿。进一步测试得知，本涂层表面成分为（%）：Ni6.23、Cu2.76、Zr1.99，其余为Al。
在实验过程中，选择枪身最容易粘钢的位置（距喷头1.5~6.0m），喷涂本梯度陶瓷涂层上炉冶炼，每次提枪时观察并记录。结果发现，喷涂段氧枪表面光滑无粘钢现象，仅有少量的钢渣，很容易除去。本涂层的化学稳定性好，熔点较高，且与钢液不润湿，基本上可以胜任氧枪枪身防粘钢的需要。但530炉后，涂层受损剥落，粘钢现象较严重。另外，实验结果还表明，喷涂本梯度陶瓷涂层后，使氧枪的使用寿命提高约15.22%。
目前，陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂老区60T顶吹转炉每天炼钢炉数为60炉左右，新区120T转炉每天炼钢炉数为45炉左右。根据实验结可知，如果采用梯度陶瓷涂层，有足够的时间对备用氧枪进行喷涂，定期更换氧枪，不仅可以减少人工强度，也大大增强氧枪使用寿命。
3、比较
4、结论
棘轮式氧枪刮渣器具备一次投资，后期维护保养方便，使用周期长等优点，但相较于氧枪枪身喷涂梯度陶瓷涂层，棘轮式氧枪刮渣器对氧枪枪身和氧枪钢丝绳有略微损耗。氧枪枪身喷涂梯度陶瓷涂层具有较高的结合强度和良好的耐急冷急热的性能，与钢液的润湿性差，有明显的防粘钢作用。对备用氧枪进行喷涂，定期更换冶炼氧枪，能极大地提高转炉炼钢的生产效率，降低工人的劳动强度，投资少、成本低，适用于工业推广。
参考文献
1.【几种转炉氧枪刮渣器的比较与应用】赵孝峰 方强国 中冶华天工程技术有限公司炼钢事业部 江苏南京 210019.
2.【转炉氧枪枪身表面防粘涂层的实验研究】高家诚 宋启年 张亚平（重庆大学） 徐维华 刘荣蒂 李远春（攀枝花钢铁公司）.
论文作者:高超
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
标签：转炉论文; 棘轮论文; 涂层论文; 梯度论文; 枪身论文; 钢渣论文; 气缸论文; 《防护工程》2019年9期论文;