多孔氧枪射流行为及与熔池相互作用的研究

发布时间：2023-02-12 13:34

　　氧枪是转炉炼钢中不可缺少的装置,它的性能直接影响钢的产量、质量、品种、原材料消耗及成本等主要经济指标。氧枪喷头的评定标准主要是冶炼过程中的氧射流特性。在氧气顶吹转炉炼钢过程中,氧气经过氧枪喷头喷出,形成氧射流,冲击在熔池表面,并穿入熔池,对熔池起机械搅拌作用。若机械搅拌作用强且均匀,则有利于冶炼过程中的化学反应平稳和快速的发生。因此,研究氧枪射流行为及与熔池相互作用问题,对于了解氧气顶吹转炉工作原理和指导氧气顶吹转炉实际冶炼有重要意义。鉴于此,本文以某钢厂260t转炉5孔氧枪为原型,针对转炉冶炼过程中存在的问题,进一步改进喷头特性。首先重新设计出传统的等流量等角度六孔氧枪和新型的变流量变角度六孔氧枪;其次建立了转炉可压缩氧气射流三维CFD的模型,研究了传统六孔氧枪和新型六孔氧枪的射流特性和聚并行为,并比较了与熔池相互作用的冲击面积;然后建立了顶吹炼钢转炉的1:7水力学模型,考察了不同操作参数下的冲击坑形态及熔池内搅拌能力,为数值模拟提供验证依据;最后建立了二维气液两相流模型,研究了高温条件下的射流与熔池之间相互作用,并探究了射流冲击熔池的气液界面行为,揭示了液滴喷溅的机理,分析了熔池内...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
符号表
1.绪论
    1.1 引言
    1.2 氧气转炉炼钢法的发展历程
    1.3 氧枪概述
        1.3.1 氧枪的分类
        1.3.2 氧枪的工艺要求
    1.4 氧气顶吹转炉炼钢的特征
        1.4.1 氧气射流流股运动规律
        1.4.2 氧气流股与熔池之间的相互作用
        1.4.3 熔池运动
    1.5 研究方法
        1.5.1 数值模拟
        1.5.2 水力学模拟
    1.6 射流行为及与熔池相互作用研究现状
    1.7 研究目的与意义
    1.8 本课题研究内容
    1.9 本课题创新性
2.多孔氧枪射流行为的数值模拟
    2.1 物理模型的建立
        2.1.1 传统六孔氧枪和新型六孔氧枪的尺寸确定
        2.1.2 物理模型的建立与网格的划分
    2.2 数学模型及边界条件的建立
        2.2.1 模型假设
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 湍流模型的选取
        2.2.4 边界条件的建立
    2.3 模拟结果及分析
        2.3.1 射流中心线上各参数分布规律
        2.3.2 聚并行为
        2.3.3 冲击面积
    2.4 本章小结
3.多孔氧枪射流与熔池作用的物理模拟
    3.1 实验原理
    3.2 实验装置
    3.3 实验参数确定
        3.3.1 枪位
        3.3.2 顶吹流量
    3.4 实验数据处理
        3.4.1 冲击坑尺寸
        3.4.2 混匀时间
    3.5 实验结果分析
        3.5.1 冲击坑深度与枪位、流量的关系
        3.5.2 冲击坑直径与枪位、流量的关系
        3.5.3 传统六孔氧枪与新型六孔氧枪的混匀时间对比分析
    3.6 本章小结
4.多孔氧枪射流与熔池作用的数值模拟
    4.1 物理模型的建立
    4.2 数学模型与边界条件的建立
        4.2.1 模拟假设
        4.2.2 控制方程
        4.2.3 边界条件的建立
    4.3 模拟结果及分析
        4.3.1 模型验证
        4.3.2 气液界面模拟与分析
        4.3.3 熔池内流场形成及特点
        4.3.4 熔池内部速度场分布
    4.4 本章小结
5.结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介



本文编号：3741203