氧气顶吹转炉内多相流行为模拟研究

发布时间：2020-07-09 08:51

【摘要】：转炉炼钢是现今钢铁冶炼的主要方法之一,其中要数氧气顶吹转炉的使用最为广泛。顶吹喷出的超音速射流冲击炼钢熔池,对熔池进行机械搅拌带动熔池内钢液的流动,加快整个冶炼的反应进行。在本文中建立了120t的4孔转炉,对其进行三维三相流的模拟研究,对超音速射流特性、射流与熔池表面相互作用以及熔池内部速度分布进行模拟分析。当射流从氧枪喷口射出时还是独立分布的四股射流,然后因为射流之间的相互吸引的作用使得流股向转炉中心线处聚拢,射流的边界处相融合,而射流冲击熔池后由于液体的阻碍作用又会彼此分开,再次成为独立的射流。射流冲击熔池表面形成表面波,表面波的周期性振荡以及界面的不稳定性使得熔池表面产生喷溅。射流冲击产生的凹坑形状受渣层厚度、枪位以及喷口夹角的影响,随着渣层厚度的增加,射流冲击凹坑深度增加而冲击面积却减小;凹坑深度随枪位的提高而减小,而与喷口夹角没什么关系;而凹坑面积却随着枪位和喷口夹角的增大而增大。熔池内速度分布状况以及死区面积大小是衡量熔池搅拌作用强弱的依据。速度越大分布越均匀、死区面积越小,则对熔池搅拌作用越好。在枪位低时熔池表面处的分布速度要大,而高枪位熔池内部速度小死区面积大但是速度分布更为均匀。而随喷口夹角的增大,熔池内部速度分布虽然更为均匀但是与此同时死区面积也随之增大,对搅拌效果并无多少改善。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF713
【图文】：

氧气顶吹转炉,流动情况,熔池,复合吹炼

成 SiO2、MnO 等物质，这些生成物和生石灰之间进行相互反应，最后一起变水中存在的少许的氧化亚铁用硅铁、锰质[7]。池表面，一部分穿透熔池，对熔池进行这个过程中，穿透熔池进行氧化作用的定氧的量时，应根据所需氧化元素的含，要想提高氧气利用率则必须想办法使减小[11-12]。的转炉炼钢法为如下三种[13-15]：氧气顶钢法以及顶底复合吹炼转炉炼钢法（复转炉主要使用如图 1.1 所示的LD法，合吹炼法。

超声速,喷头,喉口

则此时必须选择拉瓦尔喷管[44-45]。段三部分组成，如图 1.3 所示。个横截面变小的一段距离，它的主要作行加速，使其能够在喉口处达到音速段和扩张段的交界面，是整个拉瓦尔管，喉口的直径被称为临界直径，在喉口寸大小是极其重要的，因为在设计好过喉口的截面积来表现。因此喷头的喉内，拉瓦尔管的截面积不断增加，经过度会持续增加直至到达喷口处时达到与外界压力是相等的。是以扩张段的长流对熔池的撞击程度。

超声速射流

图 1.4 超声速射流结构Fig.1.4 The structure of the supersonic jet flow如图 1.4 所示，超音速自由流股结构[18]可以划分成几个区段，即势能核心区、超音速区和亚音速区。其中势能核心区和超音速区合称为超声速核心区，后段称为超音速射流完全展开流动区。在靠近喷嘴出口的是势能核心区，在这个区中各点速度 v 都与出口速度相同。射流从喷管喷出后，进入一个与之前不同的环境中，它会不断地和周围的介质进行动量的交换，并不断将该介质吸引加入到自己原有的射流中。因为不断吸引其他介质，因此管这种现象叫做射流的卷吸效应。由于卷吸效应[18-20]的存在，流股在卷入部分气体后并与之混合一起运动，行进到某一点，在该点处由于速度不断降低使得主射流的速度值降到音速,将该点与周边截面上处于音速状态的点连起来，围成的这一部分即为超音速区，在这圈内的所有点的速度都比音速要大，而分布在边界的速度都是声速大小。这一整段长度被称为超音速核心流长度 Ls，它是表征超音速特征的重要参数。除了这部分之外的

【参考文献】