聚合射流氧枪技术的特点及其应用

介绍了聚合射流氧枪技术的特点及其在电炉和转炉上的应用现状，对今后该技术在国内如何发展进行了分析。     

聚合射流氧枪射流特性的实验研究

利用带有中心主孔的Laval喷管和16个副孔的聚合射流氧枪喷头的氧枪射流检测系统研究氧枪射流中心速度的衰减规律,测试常温氦气代替高温燃烧的保护气体作为伴流而产生的聚合射流,以及高温以主孔通空气,两副孔分别通入氧气和丙烷来产生保护气体模拟的聚合射流。结果表明,聚合射流特性优于传统射流特性,常温下随氦气入口压力增加,中心射流的轴向衰减变缓,获得比传统超音速射流更长的超声速区域;高温下通过调节燃气和氧气流量可改变环状火焰长度,同时可以根据生产实际情况变化主射流长度,满足冶炼工艺要求。     

RH-KTB氧枪射流特性的数值模拟

以西昌钢钒200 t RH-KTB真空精炼装置为原型,借助CFD数值模拟的方法,通过分析射流马赫数、射流动压和半射流宽度,研究了常压及真空条件下超音速氧气射流的特性.研究结果表明:射流马赫数随着环境压力的降低而增加,但以牺牲流动稳定性为代价;尽管存在"流动不稳定"的情况,但适当降低环境压力至10000 Pa有助于减小半...     

100 t转炉四孔聚合射流氧枪三相流数值模拟

文章采用数值模拟软件Fluent,建立了一个四孔聚合射流氧枪顶吹转炉的三维模型,通过改变氧枪枪位和氧枪喷孔夹角,对转炉炼钢条件下的聚合射流与熔池的相互作用进行了模拟与分析。结果表明：在相同操作条件下,随着氧枪枪位的提高,射流对熔池的冲击直径由1.93 m增大到2.30 m、冲击深度由0.48 m降低到0.32 m,同时低枪位时射流对熔池的冲击动能大;在同一喷吹枪位下,随着氧枪喷孔夹角的增大,射流对转炉熔池的冲击直径由1.41 m增加到2.14 m、冲击深度由0.60 m降低到0.48 m。     

转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟

用Fluent软件对炼钢转炉氧枪在不同工况条件和环境温度下的射流行为进行数值模拟研究。结果表明:出口马赫数、环境温度和出口压力对氧气射流影响显著;氧枪射流超音速核心长度与出口马赫数和环境温度呈正相关,与环境气体压力呈负相关;在设计工况下,回归得到无因次超音速核心长度与出口马赫数的关系方程;非设计工况下,随着出口压力的变化,超音速核心长度与出口压力比(Pe/Pa)呈线性关系。此外,进一步研究了转炉内环境温度变化对超音速射流核心长度的影响,通过引入"引射率"分析了射流在传输过程中对周围气体的引射特性,并得到轴向引射率随出口马赫数和环境温度的变化关系。     

氧枪喷头射流的数值模拟

采用可实现k-ε模型对4孔氧枪的一个喷孔进行了二维流场模拟。以O2、N2和CO2射流为例,通过模拟计算确定在实际炼钢转炉环境下3种射流的流场分布,并对比分析了3种不同气源的射流特性,为进一步优化氧枪参数提供了依据;模拟计算也得出了激波和膨胀波的产生形式。结果表明,O2和N2的射流流场分布几乎不存在差别,而CO2射流流场核心区长度比前两射流要短,因此要达到同样的射流流场效果,要提高CO2射流的入口压力;在实际的操作环境下,很难做到完全满足喷孔的设计条件,产生了微弱的斜激波。     

炼钢氧枪的集束射流数值模拟研究

利用Fluent软件对炼钢氧枪射流流场的速度进行了模拟,发现集束氧枪较超音速氧枪气流沿中心轴线的速度衰减显著下降。对集束氧枪流场的温度和密度进行模拟,采用燃气燃烧产生的高温的、低密度保护区域是集束氧枪核心段延长的主要原因;而采用纯氧作为保护气不能增加主射流核心段长度,因此纯氧方案作为保护气是不可行的。研究为炼钢用氧的集束射流设计提供了理论依据。     

传统与聚合射流氧枪冲击炼钢熔池效果的数值模拟

通过90 t转炉的传统氧枪喷孔周围增加环氧孔,通人辅助氧气保护主氧射流形成聚合状态,建立二维两相数值模型,分析传统氧枪和聚合射流氧枪射流轴线上氧气射流速度分布及不同枪位下熔池中钢液的流动特性和冲击深度。结果表明,与传统氧枪相比,枪位相同时,聚合射流氧枪射流衰减慢,冲击力大,冲击凹坑深度深;在30De(De-氧枪出口直径)枪位下的最大冲击深度与20De枪位下的传统氧枪相同,当聚合射流氧枪在40De枪位下喷吹得平均冲击深度与传统氧枪20De枪位喷吹时相当。     

氧枪射流检测与特性分析

介绍了氧枪超音速射流流场的检测系统.实现了流场数据的实时采集、传输和存储,有效地解决了超音速射流流场检测系统中的数据传输和存储等问题,其各项性能指标均达到了设计要求.该氧枪检测系统不仅能实现高速的数据采集,而且还能绘制氧枪喷头的实际检测速度场和压力场,建立氧气射流特性的图谱集,给出不同环境参数下的最佳射流.     

基于数值模拟的电炉氧枪结构及参数优化

探索基于数值模拟对电炉氧枪结构及参数进行优化.在氧枪常用工作压力等条件下,应用数值模拟软件对氧枪射流特征进行了模拟,得到了不同氧枪结构及参数下的射流特性.经比较,主氧压力0.79MPa情况下当弧形燃烧室长度为80mm,环氧流量为450m3/h时,氧枪超音速核心段长度最长,氧枪聚合度最好,射流特性最优.并进行了冷热态实验,实验结果与数值模拟结果基本相符,证明了数值模拟结果的可信性.     

100t转炉氧枪射流的数值模拟研究

以首钢水城钢铁有限责任公司炼钢厂100t转炉氧枪为研究对象,利用Fluent流体力学软件对氧枪射流进行仿真模拟,研究氧枪喉口直径、出口直径和氧流量对氧气射流的影响。通过对氧气射流的研究来提高转炉冶炼的供氧强度,缩短供氧时间,降低生产成本。研究认为：喉口直径36．8mm,出口直径47．6mm,氧流量为20000m3／h为...     

集束射流氧枪的设计与应用

利用软件CFX10.0对电炉炼钢氧枪在集束射流和普通射流两种状态下的特征进行了数值模拟.通过结果对比,论证了集束射流氧枪的优越性,并且在安阳一炼轧厂100t竖式电炉使用并对其使用效果进行了分析.结果表明,安阳一炼轧厂电炉使用集束氧枪后,吨钢电耗平均降低了30kW·h,吨钢氧耗和生产成本等方面都有明显的优势.冶炼周期略有增加,主要在于采用的原料中铁水比例增加,导致周期增加.当热装铁水比处于50%左右时,吨钢氧耗、吨钢电耗、冶炼周期和生产成本均变化不大,所以建议铁水比保持在50%.     

氧燃枪喷吹工艺数值模拟研究

为了研究流场分布更为稳定、废钢预热效果更佳的氧燃枪喷吹工艺,本文参考某钢厂实际生产用的预热废钢系统,采用数值模拟法研究了两种喷吹模式(A-B型和A-B-A型)下四种喷吹方式(CO-O2式,O2-CO式,CO-O2-CO式,O2-CO-O2式)的钢包内流场及温度场.研究结果表明,采用A-B-A型O2-CO-O2式喷枪喷吹...     

单孔炼钢氧枪冲击深度的数值模拟

转炉炼钢是一个高温冶金过程,传统的方法难以计算炼钢过程中氧枪冲击钢水的深度。关于氧枪枪位和冲击深度的关系式有些是出于理论计算,有些是经验的。利用Fluent软件对不同枪位的氧枪冲击深度进行模拟,发现模拟结果与现有理论公式相差较大,然后利用origin数学工具软件拟合出较合理的枪位和冲击深度的关系式。     

高供氧压力下高马赫数氧枪数值模拟

  以北方某钢厂100 t转炉为原型，建立顶吹转炉炉内流场的三维数学模型，采用Fluent软件研究了不同高马赫数氧气射流与熔池钢液速度流场分布之间的依赖关系。研究发现，高马赫数氧枪在Ma（马赫数）为2.0～2.3时，曲线平稳，为最佳供氧压力。在提高供氧压力的同时，氧气射流的最大速度、熔池钢液面的冲击直径及冲击深度也随之增加。模拟结果显示，氧气射流在设计工况氧压小于1.0 MPa时，射流之间相互干扰作用最弱；氧气射流在设计工况氧压力大于1.0 MPa后，冲击直径与冲击深度增幅较小。基于上述研究，在实际生产中应用了高马赫数氧枪后，并结合变枪变压操作工艺，可以改善熔池底部钢液流动状况、稳定转炉吹炼过程、控制炉渣喷溅。     

两种氧枪喷头射流行为的数值模拟

对80 t转炉四孔氧枪进行实验室的数值模拟研究,通过对比两种不同参数的氧枪射流以及对熔池的作用效果,得出OL-M2氧枪比OL-M1氧枪的最大射流半径提高6.7%,冲击深度降低4.5%,熔池作用面积提高3.3%。为保证氧枪能处于良好的作用条件,给出了氧枪合理的操作压力和枪位控制区间。通过对熔池混匀时间的模拟,得出OL-M2氧枪下的平均混匀时间比OL-M1氧枪下的混匀时间缩短48 s,使用OL-M2氧枪相比使用OL-M1氧枪对熔池的搅拌效果更好,这有利于促进冶炼前期脱磷反应的传质进行。     

转炉炼钢用氧枪快换装置和大锥度氧枪的应用

为了实现快速炼钢,降低工人的劳动强度,氧枪快换和大锥度氧枪的应用是炼钢厂发展的必然选择。文章详细介绍了氧枪快换和大锥度氧枪的结构、性能及特点,以及在鞍钢260t转炉实际使用的情况。     

集束氧枪技术在韶钢的应用

介绍了韶钢90tConsteel电炉进行集束氧枪技术改造的工艺流程及降成本的生产实践情况,可供同类型企业参考。     

Numerical simulation and application of oxygen lance in 120t BOF of PANSTEEL

In this study, the numerical simulations were carried out to analyse the structure of the oxygen lance nozzle, the flow conditions of oxygen and the flow status of molten steel in the converter. Through the quantitative comparison of the mixing time of the bath under different angles of oxygen lance nozzle, the angle parameter of the oxygen lance nozzle is finalised to be 16°. There are significant improvements on the industrial applications of optimised oxygen lance 536-16, in which the average time of early slag formed is decreased from 5.25 to 4.1 min, the rate of dephosphorisation is increased from 80.02 to 82.49%, the life of oxygen lance is raised from 428 heats to 800 heats, and all technical-and-economic indexes are improved.     

基于K-means聚类算法的电弧炉强化用氧的优化研究

主要采用数据挖掘技术中的聚类分析算法对电弧炉炼钢的历史数据进行分析、加工处理,得出不同热装铁水比、炼钢成本、氧耗情况下的炉次分类,再利用K-means聚类法得到聚类结果,并对结果进行分析.通过分析比对,在结果的不同分类中选出最优的用氧和用电曲线.