转炉用聚合射流氧枪基础研究

发布时间：2020-07-18 09:04

【摘要】：聚合射流氧枪是在超音速氧枪喷头周围增加伴随保护孔,以减少主氧射流对环境气体的卷吸,保证主氧以较强的速度和刚度冲击炼钢熔池。尽管国内外有很多专家学者对聚合射流流场及其在电炉上的应用进行了一定的研究,但目前对多孔聚合射流氧枪基本结构及其在转炉上的应用研究较少。本课题采用数值模方法深入研究伴随气体性质、伴随结构参数、氧枪枪位等因素对聚合射流流场及其与炼钢熔池相互作用效果的影响规律,对改进氧枪结构设计并确定射流吹氧参数以及实现聚合射流氧枪在转炉上的应用有重要的意义。本文以120t转炉为目标炉型,基于超音速喷管设计基本原理,确定氧枪喷头基本结构参数;在喷头周围增设环状伴随孔,模拟分析无伴随及氧气、氢气和氦气作为伴随气体时的单孔射流核心区长度、多孔射流纵横截面速度、多孔射流抽吸效应;分析伴随气体温度、炉膛温度、伴随孔径、伴随孔距主氧孔的间距等参数变化对聚合射流流场的影响,以实现多孔聚合射流氧枪的优化设计;建立氧气顶吹转炉气液两相流数学模型,模拟分析多孔射流冲击炼钢熔池的冲击深度、气液两相速度、液滴的喷溅规律;改变氧枪枪位,分析枪位变化对炼钢熔池冲击效果的影响规律。通过以上研究,得出如下结论:(1)超音速氧枪单股射流核心段长度为0.63m,聚合射流氧枪单股射流核心段长度可达到1.52m,伴随保护气使主氧射流核心区长度显著增加。(2)伴随流气体分别为氧气、氦气、氢气时,单股射流核心段长度分别为0.67m、1.28m、1.37m。随着伴随保护气密度的减小,单股射流超音速核心区长度增大,射流流股中心线偏移量减小。(3)伴随气体温度分别为300K,1500K,2500K时,单股射流核心段长度分别为1.28m、1.41m、1.52m;环境温度为300K,1073K,1873K,单股射流核心段长度分别为0.96m、121m、1.37m。随着伴随流温度的增大以及环境温度的增大,聚合射流氧枪射流流股核心段长度愈长,射流流股品质愈好。(4)伴随孔孔径和伴随孔位置对于聚合射流效果的影响遵循着同样的规律。随着孔径和孔间距的不断减小,各射流流股之间的抽引作用以及主氧射流与周围气体的卷吸作用愈小,保护气对主氧流股的保护愈好。(5)三种枪位下,钢液流动的最大速度在0.5m/s左右,在炉膛的底部和底部边缘容易形成“死区”,不利于钢液的冶炼。枪位在1m时,喷溅的液滴对于炉壁的冲刷压力为10pa左右,钢液流动对于炉壁的冲刷压力为5pa左右,喷溅对于炉壁的损害比较大。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF341.1


本文编号：2760689