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转炉二次燃烧氧枪射流及燃烧行为研究

转炉二次燃烧氧枪射流及燃烧行为研究

作者：刘月辽宁科技大学

学位级别：硕士

转炉钢铁冶炼的过程中,借助于二次燃烧氧枪实现高效率的二次燃烧是提高废钢比的一种有效途径。喷头的结构直接影响了射流及二次燃烧行为,进而影响转炉废钢比。本文以260 t转炉为研究对象,利用Solid Works建立三维模型,探究转炉二次燃烧... 详细信息

转炉钢铁冶炼的过程中,借助于二次燃烧氧枪实现高效率的二次燃烧是提高废钢比的一种有效途径。喷头的结构直接影响了射流及二次燃烧行为,进而影响转炉废钢比。本文以260 t转炉为研究对象,利用Solid Works建立三维模型,探究转炉二次燃烧氧枪的射流及燃烧行为。研究副氧喷孔的角度、位置、流量占比等对副氧喷孔射流及燃烧行为的影响,为二次燃烧氧枪副氧喷孔优化设计提供理论支撑。具体研究内容及结论如下:(1)在主氧喷孔一定的条件下,分析不同副氧喷孔结构对射流的抽吸与偏移的影响。定义抽吸系数A,用于表征副氧喷孔结构对射流偏移与抽吸的影响,得出副氧喷孔角度增加,射流偏移明显减弱,副氧喷孔位置提高,射流受到抽吸作用减弱。探索适用于转炉二次燃烧的副氧喷孔参数:副氧喷孔流量占比18%,喷孔数目N=6,孔径为28 mm,喷孔夹角为40°,位于主氧喷头之上1 m。(2)基于上述二次燃烧氧枪喷头结构,采用VOF方法模拟研究氧气射流与熔池之间的相互作用,得出射流冲击熔池形成的冲击坑尺寸,并将其作为转炉二次燃烧模型CO的进口边界条件。结论为二次燃烧氧枪35 de吹炼枪位下形成的冲击坑深度为170 mm,冲击坑直径为2.42 m。并探究了不同操作枪位下二次燃烧氧枪的冲击特性,得出枪位从30 de增加到40 de,冲击坑的深度减小了70 mm,冲击面积增加1.57 m。(3)采用有限速率燃烧模型,探究不同副氧喷孔结构对二次燃烧率的影响。结论为副氧喷孔流量占比从16%增加到18%、20%,二次燃烧率分别增加4.97%、6.38%;副氧喷孔位置为1.2 m、1.0 m和0.8 m时,二次燃烧率PCR分别63.73%、63.27%、59.57%。可见随流量占比增加、位置提高,二次燃烧率的增加也有所限制。角度增加时,二次燃烧率呈现先增加后减小的趋势,40°时二次燃烧率PCR最高为为63.27%。故综合考虑,适用于二次燃烧的副氧孔的流量占比为18%、角度为40°、副氧孔的位置在主氧喷头之上1 m时,二次燃烧率最高,与射流行为研究得出的结果一致。改变操作枪位,得出枪位从30de提高到40de,二次燃烧率下降了8.39%。

关键词：二次燃烧氧枪副氧孔冲击坑二次燃烧率

二次燃烧氧枪在120 t复吹转炉的应用实践

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鞍钢技术 2023年第3期 40-43页

作者：王世峰宁生龙于朋程明刚席小波朱晓雷郑淑国鞍钢集团朝阳钢铁有限公司辽宁朝阳122000 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009 东北大学辽宁沈阳110081

结合120 t复吹转炉生产实际,设计了二次燃烧氧枪喷头参数,优化了转炉冶炼工艺制度。实践表明,与普通氧枪相比,应用二次燃烧氧枪吹炼可以缩短供氧时间约93 s,供氧效率提升10.6%,熔池钢水平均温度提升约18.527℃,废钢比提高1.3%,脱磷率提... 详细信息

结合120 t复吹转炉生产实际,设计了二次燃烧氧枪喷头参数,优化了转炉冶炼工艺制度。实践表明,与普通氧枪相比,应用二次燃烧氧枪吹炼可以缩短供氧时间约93 s,供氧效率提升10.6%,熔池钢水平均温度提升约18.527℃,废钢比提高1.3%,脱磷率提高1.5%,且对煤气回收几乎没有影响。

关键词：二次燃烧氧枪复吹转炉氧枪喷头废钢比

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有关炼钢转炉二次燃烧氧枪技术的研究

中国科技期刊数据库工业A 2023年第7期 29-32页

作者：李晓冬黄友坡闫君日照钢铁控股集团有限公司山东日照276806

相对于双流道二次燃烧氧枪,单流道二次燃烧氧枪的生产成本更低、构造简单、应用价值更高。通过分析可知,二次燃烧氧枪的枪位变动频率比普通氧枪更低、过程控制更加平稳,且能达到更好的化渣目的。本文在基于二次燃烧氧枪单转炉大废钢比... 详细信息

相对于双流道二次燃烧氧枪,单流道二次燃烧氧枪的生产成本更低、构造简单、应用价值更高。通过分析可知,二次燃烧氧枪的枪位变动频率比普通氧枪更低、过程控制更加平稳,且能达到更好的化渣目的。本文在基于二次燃烧氧枪单转炉大废钢比条件下,研究得出:转炉终点钢水温度在1598℃时,废钢脱磷率可达92.9%,单转炉废钢比达到 41.6%,铁水消耗降至671 kg/t,该技术在规模化生产与应用中比较可行。但在实践中,需综合考虑转炉冶炼周期、废钢成本等各项因素,并在此基础上选取可行的单转炉废钢比。

关键词：转炉废钢比炼钢二次燃烧氧枪

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二次燃烧氧枪工业试验浅析

山东冶金 1992年第5期14卷 19-23,60页

作者：孙世渭

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国内外转炉二次燃烧氧枪技术的应用

炼钢 1998年第2期14卷 57-60页

作者：贺章瑶刘继姣武汉(集团)钢铁公司

文中介绍了国内外转炉二次燃烧氧枪的分类、构造、操作工艺及技术发展。

关键词：转炉炼钢二次燃烧氧枪二次燃烧

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180t转炉二次燃烧氧枪技术研究

180t转炉二次燃烧氧枪技术研究

作者：王爽东北大学

学位级别：硕士

氧枪在转炉炼钢流程中占据着至关重要的地位,而二次燃烧氧枪又是一种在不污染钢液前提下改善转炉冶炼工艺的技术。单流道二次燃烧氧枪可以在普通氧枪的基础上进行改进,通过设计一定结构的副孔,不但增加主孔氧枪流股进行脱碳反应的能力,... 详细信息

氧枪在转炉炼钢流程中占据着至关重要的地位,而二次燃烧氧枪又是一种在不污染钢液前提下改善转炉冶炼工艺的技术。单流道二次燃烧氧枪可以在普通氧枪的基础上进行改进,通过设计一定结构的副孔,不但增加主孔氧枪流股进行脱碳反应的能力,还可以利用副孔射出的氧气流股与炉内的一氧化碳燃烧放出大量的热量,进而可以减少冶炼周期、提高转炉废钢比等。国内外许多研究学者已对转炉二次燃烧氧枪技术进行了大量的研究,但多数停留在实验室研究阶段。国外有少数企业已经应用于生产实践中,但目前国内还未曾见该技术在大生产中规模化使用。对此,有必要对二次燃烧氧枪技术进行深入研究,为该技术在国内实现工业化应用奠定基础。本课题结合国内某钢厂180吨顶底复吹炼钢转炉,利用GAMBIT建立数学模型,使用FLUENT软件进行了数值模拟研究,对比了普通氧枪与单流道二次氧枪的射流行为特性。重点分析副孔倾角、副孔孔径、副孔数目以及操作压力等因素对二次燃烧区域、射流中心线速度等的影响规律。在此基础上通过现场工业生产试验研究,对比分析了二次燃烧氧枪与普通氧枪的冶金效果(吹炼时间、枪位控制、煤气回收枪龄及废钢比情况)。研究结果如下。(1)喷孔倾角越小,轴线上射流流速增加的越快但当倾角太小的时候,刚射流不久时就会聚合为单股射流,而倾角过大副氧孔射流的氧气又会侵蚀炉衬,总的来说,随着喷孔倾角增加,射流融合距离呈现先增加后降低的趋势。(2)副孔孔径越大,轴线上射流流速增加的越快但当副孔孔径过大的时候,会增大主副氧孔的压力比,减少主氧孔的脱碳能力,副孔孔径过大导致主孔流股汇聚加快,总的来说,随着副氧孔孔径的增加,射流融合距离呈现先增加后降低的趋势。(3)随着副孔个数的增多,副孔射流流股在同一截面上的面积越大,与一氧化碳反应的机会也就越大。有利二次燃烧反应的发生,随着副孔数目变多,主要流股与副氧流股和各副氧流股之间的卷吸加剧,导致副氧流股提早汇入主流股之间,二次燃烧区域减小。(4)随着操作压力的增加,副氧流股的流速得以增加,与主氧流股聚并时对主氧流股的影响变大,所用轴线距离发生聚并的距离相应缩短,此外,在主副流股汇聚前的氧气流速加快,有利于二次燃烧反应的进行。(5)二次燃烧氧枪比普通氧枪在供氧时间上平均上缩短了 38秒;池温度平均提升为21.2℃,相应的可以提高废钢比1.2%;在吹炼时二次燃烧氧枪的变化频率较低,有利于操作,且吹炼后期吊枪高度较普通氧枪低0.5～1 m,相应也减少了冶炼周期。

关键词：二次燃烧氧枪射流特性废钢比数值模拟

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二次燃烧氧枪在中小转炉上的节能优势

节能信息 1999年第1期 5-6页

作者：孙亚宏丁宣梅新余钢铁有限责任公司

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二次燃烧氧枪喷头试验

冶金能源 1990年第6期9卷 22-24页

作者：魏福东邯郸钢铁总厂

转炉二次燃烧氧枪是在普通氧枪上增加副氧流孔的纯氧气用枪,它的用途是增加炉内CO的二次燃烧率来提高熔炼的废钢比。本文介绍了这种枪的关键部件——双流喷头的结构、枪的使用要点以及三支枪共吹炼271炉的吹炼结果。试验表明,多吃了废钢... 详细信息

转炉二次燃烧氧枪是在普通氧枪上增加副氧流孔的纯氧气用枪,它的用途是增加炉内CO的二次燃烧率来提高熔炼的废钢比。本文介绍了这种枪的关键部件——双流喷头的结构、枪的使用要点以及三支枪共吹炼271炉的吹炼结果。试验表明,多吃了废钢,枪的寿命提高了3～4倍,解决了沾枪的老大难问题,年经济效益达50万元以上。

关键词：转炉二次燃烧氧枪喷头试验

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转炉二次燃烧氧枪的开发与应用

钢铁 1994年第4期29卷 14-18页

作者：杨文远张德铭刘志昌陈峨钢铁研究总院鞍山热能研究院

本文介绍我国在开发转炉二次燃烧技术中所进行的基础理论研究和工业试验。总结了我国在二次燃烧氧枪的设计、制做及应用技术方面所取得的经验。指出了这项技术的应用前景。

关键词：转炉炼钢二次燃烧氧枪开发应用