【摘要】：聚合射流氧槍是在超音速氧槍噴頭周圍增加伴隨保護(hù)孔,以減少主氧射流對環(huán)境氣體的卷吸,保證主氧以較強(qiáng)的速度和剛度沖擊煉鋼熔池。盡管國內(nèi)外有很多專家學(xué)者對聚合射流流場及其在電爐上的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究,但目前對多孔聚合射流氧槍基本結(jié)構(gòu)及其在轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用研究較少。本課題采用數(shù)值模方法深入研究伴隨氣體性質(zhì)、伴隨結(jié)構(gòu)參數(shù)、氧槍槍位等因素對聚合射流流場及其與煉鋼熔池相互作用效果的影響規(guī)律,對改進(jìn)氧槍結(jié)構(gòu)設(shè)計并確定射流吹氧參數(shù)以及實現(xiàn)聚合射流氧槍在轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用有重要的意義。本文以120t轉(zhuǎn)爐為目標(biāo)爐型,基于超音速噴管設(shè)計基本原理,確定氧槍噴頭基本結(jié)構(gòu)參數(shù);在噴頭周圍增設(shè)環(huán)狀伴隨孔,模擬分析無伴隨及氧氣、氫氣和氦氣作為伴隨氣體時的單孔射流核心區(qū)長度、多孔射流縱橫截面速度、多孔射流抽吸效應(yīng);分析伴隨氣體溫度、爐膛溫度、伴隨孔徑、伴隨孔距主氧孔的間距等參數(shù)變化對聚合射流流場的影響,以實現(xiàn)多孔聚合射流氧槍的優(yōu)化設(shè)計;建立氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氣液兩相流數(shù)學(xué)模型,模擬分析多孔射流沖擊煉鋼熔池的沖擊深度、氣液兩相速度、液滴的噴濺規(guī)律;改變氧槍槍位,分析槍位變化對煉鋼熔池沖擊效果的影響規(guī)律。通過以上研究,得出如下結(jié)論:(1)超音速氧槍單股射流核心段長度為0.63m,聚合射流氧槍單股射流核心段長度可達(dá)到1.52m,伴隨保護(hù)氣使主氧射流核心區(qū)長度顯著增加。(2)伴隨流氣體分別為氧氣、氦氣、氫氣時,單股射流核心段長度分別為0.67m、1.28m、1.37m。隨著伴隨保護(hù)氣密度的減小,單股射流超音速核心區(qū)長度增大,射流流股中心線偏移量減小。(3)伴隨氣體溫度分別為300K,1500K,2500K時,單股射流核心段長度分別為1.28m、1.41m、1.52m;環(huán)境溫度為300K,1073K,1873K,單股射流核心段長度分別為0.96m、121m、1.37m。隨著伴隨流溫度的增大以及環(huán)境溫度的增大,聚合射流氧槍射流流股核心段長度愈長,射流流股品質(zhì)愈好。(4)伴隨孔孔徑和伴隨孔位置對于聚合射流效果的影響遵循著同樣的規(guī)律。隨著孔徑和孔間距的不斷減小,各射流流股之間的抽引作用以及主氧射流與周圍氣體的卷吸作用愈小,保護(hù)氣對主氧流股的保護(hù)愈好。(5)三種槍位下,鋼液流動的最大速度在0.5m/s左右,在爐膛的底部和底部邊緣容易形成“死區(qū)”,不利于鋼液的冶煉。槍位在1m時,噴濺的液滴對于爐壁的沖刷壓力為10pa左右,鋼液流動對于爐壁的沖刷壓力為5pa左右,噴濺對于爐壁的損害比較大。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF341.1


本文編號：2760689