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。     

攀钢炼钢转炉氧枪的数值模拟及优化实践

根据攀钢集团攀枝花钢钒有限公司120 t转炉的具体实际条件,通过计算机对氧枪喷头和转炉内的氧气和钢水流动过程进行数值模拟。模拟了不同支管角度下的主射流流场的速度衰减规律,不同角度氧气射流及转炉内各种流体的流动情况;利用计算机对转炉钢水的混匀时间进行了定量描述。通过数值模拟,最终确定了氧枪喷头支管的具体角度参数为16°。采用数值模拟结果,将优化后的536-16氧枪应用于工业实践,得到了很好的效果。     

100t转炉用炼钢四孔氧枪射流数值模拟研究

利用Fluent软件对100t转炉超音速氧枪射流流场的速度进行模拟,模拟了普通超音速氧枪的炼钢氧气和钢液两相流动,包括氧气射流对钢水熔池的冲击面积和冲击深度,对实际炼钢生产有重要的指导意义。     

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。     

转炉氧枪喷头参数的数值模拟研究

为解决某厂转炉冶炼时出现操作氧压高、化渣困难、喷溅严重等问题,对其转炉氧枪喷头进行了结构优化改进,并建立起描述该喷头射流特性的数学模型,利用FLUENT软件对原喷头和改进后喷头的氧气射流进行了冷态数值模拟.结果表明:在距喷头相等距离上,改进后喷头的氧气射流速度明显降低,冲击面积增大.研究结果为下一步进行工业实验提供了坚实的理论基础.     

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。     

电弧炉炼钢集束氧枪射流冲击深度特征规律研究

电弧炉炼钢广泛采用集束射流供氧技术以强化熔池搅拌、加速冶金反应和提升产品质量.本文利用数学分析方法推导出射流冲击深度理论计算模型并进行了修正, 利用数值模拟和水模型实验方法验证所推导计算模型的可靠性.实验结果表明:集束射流与普通超音速射流的冲击深度规律相似.同射流条件下, 随着氧枪枪位的提升, 冲击深度逐渐减小;同枪位条件下, 集束射流冲击深度大于普通超音速射流冲击深度;集束射流的k值和射流轴线密度大于普通超音速射流, 这表现为相同氧枪枪位条件下, 集束射流的冲击深度更深.     

脉动氧枪炼钢初步试验

介绍了炼钢转炉脉动氧枪的试验情况，与普通氧枪相比，脉动氧枪具有化渣快，吹炼时间短，终渣ΣＦｅＯ低、合金收得率高等优点，是提高转炉生产率，降低消耗的新技术，应引起重视。     

转炉炼钢氧枪的冷却

一种实验级可用于氧气顶吹转炉冶炼的氧枪已被开始和试验，这种新型氧枪采用热导管技术，使氧枪使用中不用任何冷却循环水管。氧枪喷嘴处于约１ＭＷ／ｍ＾２的热流也可在正常的正碳速度和供氧强度下被很快散发，另外，一个较易使用的软件程序“ＨＥＡＴＰＩＰＥ”（热导管）已经开发，并证明能用于热导管和氧枪行为的预测。     

变角氧枪对熔池弱搅拌区影响的数值模拟研究

针对唐钢50 t转炉冶炼条件,采用Fluent软件对氧气射流—钢液两相间相互作用进行了数值模拟研究,分析了变角氧枪作用下熔池内钢液流场、枪位及喷孔倾角对弱搅拌区比率的影响规律,为变角氧枪结构优化提供了理论依据。结果表明:与非变角氧枪相比,变角氧枪作用下钢液流场更均匀;熔池底部存在弱搅拌区,随着枪位的提升,熔池弱搅拌区比率有所增加;除喷头F外,研究的变角氧枪作用下熔池的弱搅拌区比率普遍低于非变角氧枪;在同一枪位下,与对角喷孔倾角相差0.5°相比,对角喷孔倾角相差1°时,熔池内弱搅拌区比率更低;在研究的9个喷头中,喷头D(11°/12°)作用下熔池内弱搅拌区比率最小。     

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...     

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%.     

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...     

转炉超音速氧枪喷头磨损后的吹炼特性变化

 转炉氧枪喷头会随枪龄的增加发生不同程度的侵蚀,为了探究氧枪喷头侵蚀程度对超音速气体射流吹炼特性的影响,建立了120 t转炉及超音速氧枪的三维全尺寸几何模型,研究了氧枪喷头不同磨损角度对气体射流特性、熔池速度及壁面侵蚀的影响。发现随着磨损角度增加,射流速度衰减加快,射流核心区长度缩短,同一等速线长度缩短,射流中心最大速度和最大速度点距中心距离增大。射流动压衰减速度随磨损角度增加而加快,磨损角度由0增至20°,距喷头端面1.5 m处最大动压减小了14.84%,14 000 Pa等压线包围面积由0.038 m2减小至0.002 m2。钢液面处高速区面积随着磨损角度增加而减小,死区面积随着磨损角度增加而增大。熔池纵截面高速区域主要分布在冲击凹坑和底吹元件附近,低速区域主要分布在熔池底部,死区主要分布在熔池底部中心和炉壁下部区域。当熔池深度小于0.6 m时,顶吹气流对熔池的搅拌起主要作用,磨损角度增加,熔池搅拌能力变弱,熔池横截面高速区面积减小,低速区和死区面积增大;当熔池深度大于0.6 m时,底吹气流对熔池搅拌起主要作用,高速区面积基本不变。渣-金作用区域和底吹流股附近流体湍动能较大、壁面剪切应力较为集中,该部位耐火材料侵蚀严重。熔池壁面附近流体湍动能和壁面剪切力随磨损角度增加而降低,转炉炉衬侵蚀速度减小。     

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。     

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。     

大型转炉双角度氧枪喷头高供氧强度炼钢

为了把宝钢炼钢厂300 t转炉的氧流量由60 000提高到69 000 m3/h,设计了6孔双角度氧枪喷头.根据第一个双角度喷头的试验结果,结合实验室内进行的氧枪喷头射流流场测定、射流与熔池作用的水模研究,对喷头设计进行了改进.为制定正确的供氧制度和喷头设计,对宝钢一炼钢的管道压力损失进行了测定.经过优化的3号6孔双角...     

聚合射流氧枪射流特性的数值模拟及应用

利用Fluent软件对电炉炼钢中两种常用氧枪,聚合射流氧枪和普通超音速氧枪进行了射流特性的数值模拟,分析了保护气位置、射流角度及压强对聚合射流氧枪射流特性的影响,并在天津钢铁集团公司110t电炉进行了生产实践。结果表明,使用聚合射流氧枪后电炉冶炼效果改善,平均冶炼周期缩短10～15min,各项消耗指标改善。     

自旋转氧枪对熔池混匀时间影响的冷态模拟

针对传统氧枪对熔池搅拌能力有限,无法高效冶炼磷含量较高铁水的问题,设计一种新型自旋转氧枪,并建立了相应的冷态模拟系统,对比研究了自旋转氧枪与传统氧枪对熔池混匀时间的影响规律。结果表明,随着顶吹、底吹流量的提高以及枪位的下降,熔池混匀时间均缩短;自旋转氧枪对熔池的搅拌效果明显优于传统氧枪,熔池流场更加均匀;转速分别为0、3.14～5.23、7.33～9.42、11.51～13.61 rad/s时,混匀时间分别降低12.0%、23.8%、24.4%、8.1%;能量密度的变化对混匀时间的影响小于传统氧枪。