三孔旋流喷头

氧枪是顶吹转炉的关键设备。研制新型的氧枪喷头,改善氧气射流对熔池的搅拌作用,以提高吹炼效果,一直是顶吹转炉研究的重要课题。北京钢铁学院于1975年开始进行三孔旋流喷头的水力学模型试验,试验结果表明,在三孔旋流喷头射流作用下,熔池的运动状态得到明显改善。为解决加强熔池搅拌的动力学条件开辟了一条新路。     

大型转炉氧枪多孔喷头的设计与其射流特性

简要说明近年来关于氧枪研究和使用现状、喷头的合理设计与最佳操作参数。特别是对于大型转炉的氧枪喷头射流流场特性的研究和最新进展并结合武钢５０ｔ转炉扩容为８０ｔ新设计的喷头以及宝钢３００ｔ转炉氧枪改进的５孔喷头的三维流场研究进行报导。     

大型转炉所用五孔喷头射流特性的研究

测定了五孔喷头射流速度的衰减速率。测定结果表明,由于中孔射流和边孔射流的边界条件不同,因而它们的速度衰减速率不同。当中孔和边孔的直径相等时,在正常的枪位下,射流速度中孔比边孔大一倍。为了充分地利用五孔喷头的射流对熔池的有效和均匀的搅拌作用,要求作用于熔池面时,中孔射流的速度应等于或略大于边孔射流的速度,为此设计五孔喷头时应使中孔面积(A_中)小于每个边孔面积(A_边)。测定结果得出A_中/A_边应为0.6～0.8。     

变角氧枪气体射流数值模拟

采用CFD流体模拟软件Fluent6.3,基于压力的分离隐式求解器,运用k-ε双方程模拟了四孔变角氧枪气体射流流场,分析了不同喷孔倾角下气体射流速度和动压分布规律,并确定了适宜的氧枪操作参数.结果表明,与喷孔倾角均为10.5°的喷头A射流相比,喷孔倾角变化1 °或0.5°情况下,气体射流流场基本相似;在射流方向上,射流速度分布和动压分布规律基本一致,喷头A的枪位控制在1 ～1.6m较为适宜;喷孔倾角变化1 °时,喷头B、C、D和E的枪位分别控制在1 ～1.6m、1～1.7m、1～1.8m和1～1.9m较为适宜;喷孔倾角变化0.5°时,喷头F、G、H和I的枪位分别控制在1 ～1.55 m、1～1.6m、1～1.65 m和1～1.75 m时更适于吹炼操作.     

AOD炉用氧枪射流特性的数值模拟

在AOD转炉炼钢过程中,氧枪射流的行为对7台炼效果起着决定性的作用,研究氧枪射流的特性,可以为优化氧枪喷头和氧枪操作工艺提供理论基础。采用标准,κ-ε双方程模型,分析了喷孔倾角对AOD转炉用氧枪射流特性的影响规律。结果表明,在相同的滞止压力（1．2Mpa）下,喷孔倾角减小,射流沿氧枪轴线方向的速度增大,在距喷孔不同距离横截面上动压的面积加权平均值的衰减速度降低。喷孔倾角增大,射流冲击半径增大。对110tAOD转炉,最优的喷孔倾角为9度到10度之间。     

多孔喷头孔间距对射流特性影响的数值模拟

为研究多孔喷头孔间距对射流特性的影响,采用Fluent软件中的标准k-ε湍流模型并结合压力隐式分裂算子(PISO)算法对喷头的双孔射流在不同孔间距及不同压强下的速度分布展开研究,并对结果进行了对比分析.研究表明:卷吸现象的存在对射流的发展起到很大的作用,影响卷吸效应的两个关键因素是射流出口速度和喷孔之间的距离.     

氧气转炉的氧枪喷头优化及操作改进

为使转炉冶炼与连铸生产更好地匹配,通过对80t转炉氧枪喷头和顶底吹的操作改进,使供氧时间平均缩短了1.5min,并减少了冶炼终点钢水溶解氧和渣中铁损。同时评估氧气射流冲击熔池的深度、吹炼过程渣成分的演变以及钢水的氧化性,提出了终点钢水溶解氧含量与指数VO2/w[C]以及转炉炉龄之间的关系。     

转炉局域传质和混匀效果

采用冷态转炉对转炉熔池局域流动和传质效果进行了研究．选用不同氧枪喷头、枪位和熔池形状进行实验,通过测量熔池各区域的电导率值来研究熔池局域传质和混匀效果．根据实验结果,分析了各因素对熔池传质、死区分布、混匀时间及熔池速度均匀性等的影响．研究结果发现：标准熔池（径深比为3．1）中,熔池死区主要位于熔池底部侧壁和环流中心处;浅型熔池（径深比为5．2）中,熔池死区主要位于熔池侧壁．适当增加氧枪喷孔倾角和熔池径深比,有利于增大熔池环流半径,改善熔池内部流动,减小熔池内部死区．     

转炉氧枪聚合射流的数值模拟

选取三孔氧枪,建立了可以描述聚合射流特性的数学模型,利用FLUENT软件对转炉炼钢中聚合射流和传统射流分别进行数值模拟,并对模拟结果进行分析。结果表明,保护气体减缓了射流轴向速度的衰减,从而证明聚合射流氧枪在转炉炼钢中的优越性,为今后的研究和实际应用提供理论依据。     

炼钢转炉顶吹气体射流对熔池的穿透行为

在转炉吹炼过程中顶吹气体射流冲击液面形成的冲击坑对于熔池的成渣速率和冶炼效率有较大影响,是冶炼过程中的重要动力学参数。以1/10氧气顶吹转炉为对象进行了水模型实验,研究了枪位、顶吹气量对射流穿透行为的影响;基于实验与理论分析,讨论了液相表面张力对穿透深度的影响机理;通过引入用于冲击坑形成的射流冲击动能利用指数,建立了更为精确的穿透深度分析模型。研究结果表明:穿透深度随枪位的降低、顶吹气量的增大而增大,冲击直径随枪位的提高而增大但受顶吹气量的影响较小;液相表面张力对穿透深度的影响随着表面张力的增大而加强,随着穿透深度的增大影响更为显著;能量利用指数随着枪位的提高而增大,并基于实验得到了其与枪位的定量关系。     

铸造水冷氧枪喷头

纯铜铸造喷头是氧气顶吹转炉氧枪上的重要部件,它对转炉炼钢的钢产量、钢质量和生产成本有着重要的影响。采用中心水冷纯铜铸造喷头是一项先进技术。对于外径φ133mm单三式喷头,在国内是首次采用这种技术,在国际上亦未见报导。 从1982年7月至1983年5月,在首钢炼钢厂30吨转炉上使用了11个铸造喷头,共冶炼了钢水一万多炉,达34万多吨。铸造喷头最高使用寿命达1471炉,最低的由于焊缝漏     

三孔喷枪所产生的同源三股射流结构的理论分析

对三孔喷枪所产生的同源三股射流流场中速度分布、温度分布的实验数据进行分,发现各射流剖面上速度的分布不是轴对称的。经过坐标变换并对射流流股内侧按类似伴随流的方法处理后,射流则具有自模性。 若采用提出的射流积分方法,可以求解三孔喷头所产生的同源三股射流主段内的速度场、温度场。文中算出了三孔喷抢射流流场的自模性、射流主段速度分布、温度分布、射流边界扩展规律、射流轴心速度衰减规律等公式,这些公式与实验数据相符合。同时还找出了伴随流速度u_c以及三个流股之间相互干扰与喷孔夹角α之间的函数关系。这些结果为设计三孔喷枪提供了实践和理论的依据。     

转炉集束射流氧枪的射流特性研究

利用软件FLUW ENT6.2.16模拟转炉集束射流氧枪的射流流场,探讨了转炉集束射流氧枪的射流特性及衰减规律.结果表明,集束氧枪的射流衰减较超音速氧枪衰减减缓,冲击力加大,射流核心段长度平均增加约300mm;集束射流流场的核心段长度随着工作压力的增大而增加,结合使用成本,在实际设计工作压力时有一最佳区间,在转炉炉况条件下一般取值0.8～0.9MPa为佳,同时核心段长度还受环氧温度影响,随其升高而增加;在转炉炉况条件下,环氧流量取主氧流量约1/7时,射流的集束特性最为明显.     

束射流氧枪的射流特性研究

利用软件FLUWENT6.2.16模拟转炉集束射流氧枪的射流流场, 探讨了转炉集束射流氧枪的射流特性及衰减规律. 结果表明, 集束氧枪的射流衰减较超音速氧枪衰减减缓, 冲击力加大, 射流核心段长度平均增加约300mm; 集束射流流场的核心段长度随着工作压力的增大而增加, 结合使用成本, 在实际设计工作压力时有一最佳区间, 在转炉炉况条件下一般取值 0.8~0.9MPa 为佳, 同时核心段长度还受环氧温度影响, 随其升高而增加; 在转炉炉况条件下, 环氧流量取主氧流量约1/7 时, 射流的集束特性最为明显.     

25t转炉自适应静态模型动态化控制

针对中小转炉不宜增设副枪检测,无法进行动态控制的实际状况,提出了自适应静态模型动态化控制的思想;首先建立自适应终点静态控制模型;然后根据枪位－加料模型进行吹炼并自动动态化控制知识库,修正枪位－加料模型及控制量,最后启动预报模型进行终点预报指导出钢。根据实际吹炼数据验证,终点控制模型具有良好的跟踪性,终点预报模型的终点Ｃ,Ｔ命中率分别达到６８％和６３％。     

炼钢厂转炉氧枪氮封对中夹紧装置改造

针对炼钢厂转炉氧枪运行跑偏及其下枪孔密封装置对高温烟尘密封效果差的问题,提出改造设计方案,完成转炉氧枪下枪孔氮封和氧枪杆对中夹紧装置改进,并取得良好使用效果。     

180t顶吹转炉溅渣护炉工艺冷态模拟试验

采用冷态模拟试验,通过测定溅到转炉炉衬上的渣量多少,确定最佳操作工艺参数·结果是在１１％渣量及２３０ｍ３·ｈ－１,２６８ｍ３·ｈ－１顶吹标准状态气体流量条件下,炉衬表面和炉帽部位的最佳溅渣枪位分别是１５５ｍｍ,１６５ｍｍ左右和１２５ｍｍ,１４５ｍｍ左右·     

首钢在氧气顶吹转炉上使用三孔喷头

首都钢铁公司炼钢厂在30吨氧气顶吹转炉上,使用的三孔喷头是先收缩成直径为39毫米的喉口,再分散为三个直径为26毫米的喷嘴,每个喷嘴与中心轴线成8°的交角。氧气流量的大小受喉口控制。喉口的断面积为1194.6平方毫米,比单孔喷头的断面积扩大了20%,每个小孔的断面积为530.9平方毫米,三个孔的总断面积为1592.8平方毫米。三孔总断面积比     

钢水波动的炉前实测——埋入式吹炼转炉钢水波动的研究《二》

对埋入式吹炼转炉钢水波动在生产现场进行实际测定并分析其结果,是本研究的内容。本测定使用测振装置,测到了由波动钢水周期性压力差引起的炉体超低频微小振动,从而间接地测到了钢水波动的讯号。实测结果表明钢水波动频率与理论计算结果符合较好。实测成功对于通过钢水波动频率测定达到间接测定转炉熔池宽度和钢水深度的设想是一个很有力的支持。     

MSP—40型水流互控步进式射流喷头

从1976年开始,嵊县抽水机站经过四年多时间的探索研究,现已试制成功MSP—40型水流互控步进式射流喷头。这种喷头综合了全射流喷头和摇臂式喷头的优点,是一种新颖的射流喷头。它与摇臂式喷头相比,省掉了摇臂及其附件,简化了喷头结构,节省了金属材料,降低了造价,改善了性能。它的最大特点是射程远,雾化程度好,雨量分布均匀,转动稳定可靠,单喷头控制面积大。所以,它是一种十分适合于茶叶、柑桔、蚕桑、蔬菜等经济作物及其它农作物喷灌使用的机具。水流互控步进式射流喷头的组合工作原理如图所示。图中A、B为主喷咀的相互作