180t转炉五孔氧枪的数值模拟及研究

发布时间：2022-12-25 11:15

　　氧气转炉炼钢是当今国内外主要的炼钢方法。氧枪作为转炉中的重要设备，氧射流流动状态及其对铁水熔池的冲击情况与冶炼效果密切相关。随着转炉容量的大型化，氧枪喷头由单孔发展成多孔。多孔氧枪喷头流出的多股射流之间往往存在着相互干扰，流场特性极其复杂，大多数研究停留在冷态实验阶段，而由于各研究者测试条件和实验范围的影响，所得结果不尽相同。因此针对多孔氧枪建立超音速数学模型，用模拟的手段研究复杂的多孔射流问题，对丰富氧枪射流理论、多孔氧枪的优化设计及吹氧工艺的改进有非常重要的意义。 本文以某钢厂180t转炉氧枪为研究对象，结合现场实际生产工艺，依据氧枪设计经典理论，通过设计计算确定五孔氧枪喷管结构参数。以设计氧枪为研究对象，依据空气动力学相关知识以及数值传热理论，选用合适的数学模型，采用CFD流体仿真软件进行计算，模拟分析喷孔夹角、环境温度等因素对射流中心线速度、射流偏移、沿程卷吸、冲击面积的影响规律。结果表明： （1）相同环境温度下，15°氧枪喷头效果最佳，15°为该型氧枪的最优化喷孔夹角，射流的穿透能力较强，有效冲击面积大，能够满足实际生产需要； （2）随着环境温度提高，射流流... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1 引言
    1.2 文献综述
        1.2.1 氧气炼钢技术的发展
        1.2.2 氧枪的发展及分类
        1.2.3 多孔氧枪喷头结构设计
        1.2.4 超音速射流概述
        1.2.5 超音速多孔射流氧枪国内外研究现状
    1.3 课题研究的意义与方法
        1.3.1 课题研究的意义
        1.3.2 课题研究的方法
    1.4 课题研究的内容与创新性
        1.4.1 课题研究的内容
        1.4.2 课题研究创新性
2. 射流研究的理论基础
    2.1 高速射流稳定流动理论
    2.2 自由射流的沿程卷吸
3. 氧枪喷头尺寸确定及模型的建立
    3.1 氧枪喷头尺寸确定
        3.1.1 多孔氧枪的马赫数选取
        3.1.2 多孔氧枪的操作参数计算
        3.1.3 多孔氧枪喷头尺寸计算
    3.2 氧枪射流模型的建立
    3.3 模拟方案
4. 氧枪射流特性的模拟后处理
    4.1 模型的参数修正
    4.2 单个拉瓦尔喷管流场分析
    4.3 五孔氧枪射流流股的流场分析
        4.3.1 喷孔角度对射流流场的影响
        4.3.2 环境温度对射流流场的影响
    4.4 五孔氧枪射流的卷吸
5. 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国转炉炼钢技术的发展[J]. 王承宽,王勇,李中金.  炼钢. 2002(05)
[2]数值模拟技术在我国钢铁工业中的应用现状与展望[J]. 张旻翊,孙雪坤,王国栋,刘相华,张旻宏.  钢铁研究. 2000(03)
[3]提高氧气转炉供氧强度的研究[J]. 韩志杰,常金宝,李荣生,杨文远,杜昆,郑丛杰.  钢铁. 1999(03)
[4]大型转炉氧枪多股射流三维流场的数据与图形处理[J]. 张春霞，涂鸿，蔡志鹏.  钢铁研究学报. 1996(03)
[5]大型多孔氧枪喷头射流速度分布的数学模型[J]. 张春霞，蔡志鹏，许志宏，梁云.  北京科技大学学报. 1995(S1)
[6]转炉氧枪超音速射流速度衰减和分布参数的研究[J]. 张春霞，蔡志鹏，许志宏.  钢铁. 1995(09)
[7]转炉氧枪喷头的射流特性及其冶金效果[J]. 杨文远，刘炳仁，朱立宪，胡勤东，高建军，张德铭.  钢铁研究学报. 1995(03)
[8]氧枪射流的一些研究结果[J]. 吴凤林.  冶金能源. 1989(03)
[9]氧气炼钢过程中射流与溶池作用的某些传递现象[J]. 蔡志鹏,马恩祥,钱占民,杨剑青.  化工冶金. 1983(01)
[10]氧气炼钢过程中射流对熔池的作用[J]. 蔡志鹏,谢裕生,夏安武.  钢铁. 1980(01)



本文编号：3726507