超音速氧枪射流特性的数值模拟

利用GAMBIT建立了轴向计算长度2 200 mm和径向计算长度800 mm的超音速氧枪的数学模型,并采用FLUENT软件对氧枪射流特性进行数值仿真研究。分析了单孔氧枪超音速射流特性,以及操作压力(0.6~1.0 MPa)和环境温度(298~1 873 K)对流动特性的影响。结果表明,入口滞止压力在设计压力±25%内对射流轴向衰减及径向扩展影响不大,其与射流的超音速区长度呈二次曲线关系变化,随环境温度升高,射流轴向衰减变缓慢,核心区长度增加,超音速区长度和环境温度呈线性关系,环境温度对射流径向影响很小。     

150t脱碳转炉氧枪结构模拟优化

采用数值模拟方法，对150 t脱碳转炉顶吹氧枪射流流动特性进行了模拟研究，以提高氧枪冲击搅拌能力，强化其冶金使用效果。为满足承德钒钛脱碳转炉的实际冶炼要求，设计了三种氧枪结构，通过对比优化前后氧枪的熔池流场分布特性及冶炼指标，确认优化后提钒氧枪结构参数。研究表明，相较优化前氧枪，选用设计马赫数为2.02的优化后氧枪，熔池平均流动速度提高39.2%,冲击直径提高2.8%,冲击深度提高12.9%。为确认数值模拟研究结果的可靠性，共进行了1 542炉次工业试验，结果表明优化后氧枪，在相同冶炼条件下，平均冶炼时间及终点碳氧积分别减小0.2 min及0.000 5,总渣料消耗节约6.6%。     

200 t转炉交错氧枪设计优化研究

以200t转炉5孔氧枪为原型,优化设计内外喷孔相同倾斜角度下不同流量配比的交错氧枪.基于射流特性仿真研究,通过数值模拟方法,分析交错氧枪喷头射流特性与传统5孔氧枪的不同,探讨内外孔流量比变化对氧枪射流轴向速度衰减和有效冲击面积的影响规律.结果 表明:交错氧枪内孔射流轴向速度大于传统氧枪,外孔的轴向速度与传统氧枪相近,但...     

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。     

聚合射流流场的仿真模拟

 为研究有低密度伴随的聚合射流氧枪射流流场,利用氧枪射流检测系统,对常温下(冷态)以空气模拟的射流进行了物理模拟。结合数值模拟结果,分析了传统无伴随流射流以及带有副孔氦气低密度伴随情况下射流流场的流动状态,讨论了在不同的滞止压力和环境温度时有、无伴随射流流场特性。结果表明,修正的k ε双方程模型能较好地预测实验结果,伴随流的存在减缓了中心射流的沿程衰减,环境温度的变化影响射流在径向和轴向的流动状态。     

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.     

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。     

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。     

273氧枪喷头空气动力学模拟研究

运用试验和数值模拟相结合的方法研究了273氧枪喷头射流的空气动力学特性,结果表明,试验喷头的合理吹氧压力为0.9MPa左右,合理的操作枪位为1600～2000mm;喷头的射流中心线与喷孔中心线偏移距离均小于等于30mm,可以满足使用要求;枪位对射流截面面积的影响程度大于压力的影响,枪位是控制熔池反应速度的有效手段.     

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。