氧槍是銅和鉛等有色金屬富氧底吹熔煉工藝的核心設(shè)備之一,氧槍的性能對有色金屬冶煉過程中關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)的效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、底吹爐的耐火材料的壽命、運行成本等有著非常重要的影響。因此,合理的氧槍結(jié)構(gòu)和材料成為有色金屬冶煉中備受關(guān)注的重要環(huán)節(jié)。本文針對目前氧槍所普遍存在的壽命短及氧氣高速射流造成的物料噴濺等問題研發(fā)了新型底吹用氧槍,采用了多路螺旋結(jié)構(gòu)輸送氧氣,并根據(jù)底吹爐參數(shù)設(shè)計與之匹配的旋流噴射角度,顯著改善了反應(yīng)熔池內(nèi)的氣固液三相混合效率及混合的均勻性,氧氣卷吸物料的同時減少了物料噴濺,減少噴濺可有效保護(hù)爐內(nèi)耐火材料減少損傷,進(jìn)而提高了爐齡,氧氣通道周圍布置了扇形冷卻氣體通道,高效冷卻并保護(hù)氧槍。本文利用水模型冷態(tài)實驗和ANSYS軟件基于東營方圓底吹爐參數(shù)對此氧槍模型進(jìn)行物理實驗及數(shù)值模擬,驗證了氧槍模型的合理性和可靠性,為下一步的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

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圖2新型氧槍結(jié)構(gòu)設(shè)計

本氧槍采用耐高溫耐腐蝕的金屬制成的氧槍噴頭直接與高溫熔體接觸,降低了氧化燒損的速率,且生成的產(chǎn)物與銅锍成分相似,不會引起熔體的二次污染。氧槍頭采用等離子陶瓷梯度涂層,該涂層在氧槍噴頭的內(nèi)部和外部使用了多層漸變過渡,這樣的設(shè)計可有效地防止涂層的熱裂。該涂層可隔離氧氣和不銹鋼管之間的....

圖3熔池界面模型網(wǎng)格分布

在進(jìn)行正式的數(shù)值模擬求解前,我們對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗證。在不同注入條件下的模擬及不同氧槍布置角度下的測量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果吻合良好,如圖4所示,當(dāng)氣體分別在不同的噴射角度,0?、7?、14?及21?的條件下注入時模型內(nèi)的氣含率,藍(lán)色柱狀代表數(shù)值模擬結(jié)果與桔色的水模型試驗結(jié)果較為接近....

圖4氣含率的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果比對

圖3熔池界面模型網(wǎng)格分布該模型用于預(yù)測氧氣底吹煉銅工藝中的氣泡行為,為研究氣相和液相之間的傳質(zhì)行為奠定了基礎(chǔ)。數(shù)值仿真結(jié)果如下:圖5顯示了在13Nm3/h的流速下該氧槍的氣含率,完全符合預(yù)期。圖6顯示了氣體氧槍螺旋通道中心部分的速率分布。

圖5流速為13Nm3/h時氧槍的含氣率

該模型用于預(yù)測氧氣底吹煉銅工藝中的氣泡行為,為研究氣相和液相之間的傳質(zhì)行為奠定了基礎(chǔ)。數(shù)值仿真結(jié)果如下:圖5顯示了在13Nm3/h的流速下該氧槍的氣含率,完全符合預(yù)期。圖6顯示了氣體氧槍螺旋通道中心部分的速率分布。圖6出口壓力為2.5bar時新氧槍中心截面的速度場

本文編號：3971440