聚合射流氧槍作為一種新型氧槍,通過在噴頭四周添加環(huán)繞副孔,使副孔通入的伴隨氣體之間發(fā)生燃燒反應形成高溫低密度的火焰保護主氧射流。與傳統(tǒng)超音速氧槍相比,其具有主氧射流衰減慢、射流勢能核心區(qū)長等優(yōu)點。該技術被推出后很快在全球范圍內被廣泛關注,在電爐煉鋼上進行了普遍應用并獲得成功,但是在轉爐上的使用較少。鑒于現(xiàn)在轉爐噸位的逐漸增大,以及傳統(tǒng)吹煉方式遇到的問題,對轉爐用聚合射流氧槍的研究變得日益重要。本文以120t轉爐用聚合射流氧槍為研究對象,通過Fluent軟件進行數(shù)值模擬,對聚合射流的形成原因進行基礎研究。用模擬結果來比較聚合射流氧槍噴頭結構的變化對聚合射流的影響,以得到比較合理的聚合射流氧槍的設計。選用不同種類的燃氣進行伴隨保護,采用對比分析選擇最為適合的伴隨燃氣,分析伴隨燃氣的壓力和環(huán)境溫度的變化對燃燒火焰長度和聚合射流流場的影響。最后模擬聚合射流氧槍和傳統(tǒng)超音速氧槍頂吹熔池的氣液兩相流,并對模擬結果進行分析,為聚合射流氧槍應用于轉爐上的可行性提供參考。通過數(shù)值模擬研究得到以下主要結論:（1）用燃氣伴隨能夠對主氧射流起到屏蔽保護作用,有效地降低了主氧射流與射流空間內的環(huán)境氣體間的卷吸作... 

【文章來源】：遼寧科技大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1 引言
    1.2 煉鋼概述
        1.2.1 煉鋼的基本任務
        1.2.2 煉鋼的基本方式
        1.2.3 轉爐煉鋼的方式和發(fā)展
        1.2.4 我國轉爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 轉爐煉鋼的供氧制度
        1.3.1 氧槍噴頭結構形式
        1.3.2 供氧壓力和供氧強度
        1.3.3 供氧制度中的槍位操作
    1.4 氧槍噴頭超音速氧氣射流核心區(qū)長度及研究狀況
    1.5 聚合射流氧槍
        1.5.1 聚合射流氧槍的工作原理
        1.5.2 聚合射流氧槍的特點
        1.5.3 聚合射流氧槍技術的研究現(xiàn)狀
        1.5.4 聚合射流氧槍的應用現(xiàn)狀
    1.6 氧氣射流與煉鋼熔池相互作用的研究狀況
        1.6.1 氧氣射流與煉鋼熔池相互作用的研究意義
        1.6.2 氧氣射流與煉鋼熔池相互作用的研究方法和結果
    1.7 課題研究的內容及創(chuàng)新性
        1.7.1 課題研究的內容
        1.7.2 課題研究的創(chuàng)新性
2. 氧槍噴頭及轉爐物理模型的建立
    2.1 氧槍噴頭尺寸的確定
        2.1.1 氧槍噴頭的馬赫數(shù)選取及供氧量的確定
        2.1.2 噴頭各部分尺寸確定
    2.2 轉爐尺寸的確定
        2.2.1 爐型設計
        2.2.2 轉爐設計的主要參數(shù)
        2.2.3 熔池的尺寸
    2.3 傳統(tǒng)超音速氧槍結構
    2.4 聚合射流氧槍結構
    2.5 氧槍射流流場物理模型的建立
    2.6 氧槍射流流場的網(wǎng)格劃分
    2.7 頂吹氧氣轉爐物理模型的建立及網(wǎng)格的劃分
3. 數(shù)學模型的建立
    3.1 基本控制方程
    3.2 湍流模型
    3.3 化學反應模型
    3.4 多相流模型
    3.5 邊界條件
4. 聚合射流氧槍流場特性研究
    4.1 伴隨氣體入.壓力的確定
    4.2 火焰伴隨流對主氧射流的聚合效果分析
        4.2.1 射流速度場模擬結果分析
        4.2.2 射流溫度場和密度場模擬結果分析
    4.3 副孔結構參數(shù)對聚合射流流場的影響
        4.3.1 副孔寬度對聚合射流流場的影響
        4.3.2 孔間距對聚合射流流場的影響
    4.4 伴隨燃氣種類對聚合射流流場的影響
    4.5 伴隨燃氣壓力對聚合射流流場的影響
    4.6 環(huán)境溫度對聚合射流流場的影響
    4.7 本章小結
5. 氧槍與煉鋼熔池之間的數(shù)值模擬研究
    5.1 頂吹氧氣轉爐的氣液兩相流流動
        5.1.1 傳統(tǒng)超音速氧槍和聚合射流氧槍頂吹熔池的比較
        5.1.2 熔池內中心軸線上的鋼液速度分布
        5.1.3 兩種氧槍頂吹熔池時中線軸線上氧氣射流的衰減情況
        5.1.4 傳統(tǒng)超音速射流和聚合射流對熔池的沖擊深度
    5.2 不同槍位下對聚合射流氧槍頂吹熔池的影響
        5.2.1 不同槍位下的氣液兩相流動
        5.2.2 不同槍位下熔池內中心軸線上的鋼液速度分布
        5.2.3 不同槍位下中心軸線上氧氣射流的衰減情況
        5.2.4 不同槍位下的沖擊深度
    5.3 不同環(huán)境溫度下對聚合射流氧槍頂吹熔池的影響
        5.3.1 不同環(huán)境溫度下的氣液兩相流動
        5.3.2 不同環(huán)境溫度下熔池內中心軸線上的鋼液速度分布
        5.3.3 不同環(huán)境溫度下中心軸線上氧氣射流的衰減情況
        5.3.4 不同環(huán)境溫度下的沖擊深度
    5.4 本章小節(jié)
6. 結論
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]聚合射流氧槍射流特性的數(shù)值模擬及應用[J]. 傅振祥,潘貽芳,王寶明,蔡振勝,李樹慶,任茂勇,趙宏欣,袁章福.  煉鋼. 2011(06)
[2]氧氣頂吹轉爐的三相流數(shù)值模擬[J]. 董凱,朱榮,何春來,魏鑫燕,劉福海.  過程工程學報. 2011(01)
[3]煉鋼氧槍的集束射流數(shù)值模擬研究[J]. 李三三,朱榮,李存牢.  冶金能源. 2010(05)
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[5]30t轉爐用集束射流氧槍的基礎研究[J]. 李存牢,王慧霞,朱榮,石立光,仇永全.  過程工程學報. 2009(S1)
[6]煉鋼集束氧槍高溫射流特性的數(shù)值模擬及應用[J]. 韓麗輝,朱榮,焦玉亮.  過程工程學報. 2009(S1)
[7]聚合射流流場的仿真模擬[J]. 劉坤,朱苗勇,王瀅冰.  鋼鐵研究學報. 2008(12)
[8]轉爐氧槍頂吹工藝的水力學模擬[J]. 包麗明,劉坤,呂國成,楊晶晶.  特殊鋼. 2007(05)
[9]集束射流技術在煉鋼生產(chǎn)中的應用[J]. 連文敬,袁守謙.  工業(yè)加熱. 2006(06)
[10]燃氣伴隨射流在凝聚射流氧槍工作中的性狀分析[J]. 唐初陽,馬慶元.  冶金能源. 2005(06)

碩士論文
[1]聚合射流氧槍燃氣伴隨流的數(shù)值模擬[D]. 曹生亮.遼寧科技大學 2014
[2]聚合射流氧槍與煉鋼熔池相互作用的仿真研究[D]. 高攀.遼寧科技大學 2013
[3]天然氣再燃還原NO的數(shù)值模擬研究[D]. 孫華偉.山東大學 2011
[4]復吹轉爐煉鋼的流場數(shù)值模擬[D]. 朱麗偉.武漢科技大學 2011
[5]超音速聚合射流氧槍射流特性的基礎研究[D]. 呂國成.遼寧科技大學 2009
[6]聚合射流氧槍射流特性的數(shù)值模擬[D]. 楊春.遼寧科技大學 2008



本文編號：3239182