介紹
近20年來，國內電爐氧氣輸入設備從人工吹氧發展到爐門吹氧機械手吹氧裝置，進一步發展到爐壁供氧設備。其目的均為提高電爐的供氧強度，提高電爐冶煉的氧氣利用率，達到縮短冶煉周期。在電爐爐內充滿廢鋼進行熔化時，由於爐記憶體在多個冷區，如不採用爐壁吹氧，會造成爐內廢鋼熔化速度不平衡，影響冶煉節奏；鋼液熔池形成後，由於電爐的鋼液熔池較淺，熔池攪拌的動力學條件較差（相對於轉爐爐型），影響了鋼液熔池中碳等元素的傳質速度及熔池溫度的升高。提高電爐噸鋼用氧量，是強化電爐冶煉、加快電爐生產節奏最有效的手段之一。目前，電爐煉鋼氧氣產生的化學能在電爐能量輸入中已占了較大的比例，達到20%至30%。特別是電爐採用熱裝鐵水後，化學能的比例達到總能量的40%以上，相當於電爐增加了近1至2倍的能量輸入，大量輸入氧氣是現代電弧爐煉鋼工藝的一個重要特點。目前，爐門吹氧裝置主要通過爐門區進行熔化廢鋼操作及攪拌鋼液進行脫碳升溫，脫碳的限制性環節是碳在熔池的傳質，所以有必要採用多個脫碳操作點以改善電爐的脫碳條件。
目前，ustb集束氧槍裝置可以取代傳統意義上的爐壁助熔燒嘴，而且能夠根據冶煉進程的變化，通過智慧型控制實現二次燃燒。二次燃燒的實質是通過富氧操作，充分地利用未完全燃燒產生的一氧化碳氣體進行二次燃燒產生化學能。二次燃燒的難點在於工作點的界定，通過控制程式對廢鋼區域的軟吹及硬吹進行調節，可實現二次燃燒。集束氧槍噴吹裝置可產生主氧和次氧兩種射流，保證了合理的射流結構，最大限度地加快廢鋼熔化速度。由於廢鋼料情況和熱態金屬的比例不同，我們可以通過USTB集束氧槍的軟體設定和流量調節，保持最有效的加熱面積，同時避免不恰當吹氧形成的爐料“搭橋”等現象。USTB集束氧槍可形成爐中多點噴碳的能力，確保全程泡沫渣埋弧冶煉；採用超音速氧氣射流促進了碳氧反應以及利用其動能與化學能，特別是在留鋼留渣或熱裝鐵水的情況下，可促進儘早進行富氧操作並加強熔池攪拌，從而縮短冶煉時間、提高生產效率、降低電耗，獲得滿意的脫碳和升溫效果。這尤其適用於加入鐵水或生鐵比例較高，或者是冶煉低碳品種的情況。由於集束氧流的強烈攪拌作用，在氧化早期極大地改善了脫磷反應的動力學條件，脫磷效果大大提高。這對於提高廢鋼質量和品質的適應性、提高產品鋼材的內部質量均有現實意義。
目前，國外有多家企業正在研究並大力推廣該技術裝置。早在1998年，北京科技大學就開發了具有完全自主智慧財產權的電爐煉鋼USTB爐壁集束氧氣噴吹裝置。由於該裝置克服了傳統轉爐噴氧的弊端，所以一經推廣就獲得了廣闊的市場。迄今為止，USTB噴吹技術已推廣到撫順特鋼等十餘家國有或民營電爐企業，並且其套用規模還在不斷擴大。USTB集束氧槍裝置安裝使用後，鋼鐵企業的經濟效益具體表現在：冶煉時間縮短5%至20%，日均提高爐產量2至5爐，噸鋼電耗下降約80至150kWh，電極消耗下降0.5kg/t，氧氣消耗增加3至10m3/t，綜合生產成本下降50元以上。
電爐煉鋼已經發展成了使用各種原料和混合料如廢鋼、DRI／HBI、生鐵或鐵水的冶煉裝置。此外，越來越多的使用碳和燃料作為電能的替代品，進一步增加了系統及流程控制的複雜性。隨著電爐冶煉節奏的不斷加快，電爐的冶煉工藝開始由單元控制發展到多元靜態及動態控制，我們必須同時考慮電能、熱能、原輔材料及設備的運行。這些必將進一步提高對電爐供氧水平的要求，也就是對電爐噴氧裝置的要求進一步提高。電爐爐壁集束噴氧裝置也正是在這種要求下應運而生的，這不僅是未來電爐煉鋼噴氧裝置發展的必然趨勢，同時對提高我國電爐的整體冶煉水平、提高冶煉產品的質量和鋼鐵企業的效益產生巨大的影響。
