100t转炉四孔聚合射流氧枪三相流数值模拟

文章采用数值模拟软件Fluent,建立了一个四孔聚合射流氧枪顶吹转炉的三维模型,通过改变氧枪枪位和氧枪喷孔夹角,对转炉炼钢条件下的聚合射流与熔池的相互作用进行了模拟与分析。结果表明:在相同操作条件下,随着氧枪枪位的提高,射流对熔池的冲击直径由1.93 m增大到2.30 m、冲击深度由0.48 m降低到0.32 m,同时低枪位时射流对熔池的冲击动能大;在同一喷吹枪位下,随着氧枪喷孔夹角的增大,射流对转炉熔池的冲击直径由1.41 m增加到2.14 m、冲击深度由0.60 m降低到0.48 m。

180 t转炉超音速射流和聚合射流与炼钢熔池作用的水模型实验研究

以鞍钢180 t顶底复吹转炉为原型,设计超音速氧枪喷头进行了复吹转炉传统射流与聚合射流对熔池相互作用的水力学模型实验。超音速射流水模实验确定最佳的均混时间为12.6 s;在保持最佳顶吹气体流量的条件下,以降低枪位模拟聚合射流对熔池的相互作用。结果表明:当氧枪枪位下降到40 mm时,均混时间为11.8 s,这说明聚合射流完全可以达到传统射流对熔池的搅拌效果,可取消底吹系统,简化转炉设备和提高转炉炉龄。

180t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m^3/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m^3/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。

传统与聚合射流氧枪冲击炼钢熔池效果的数值模拟

通过90 t转炉的传统氧枪喷孔周围增加环氧孔,通人辅助氧气保护主氧射流形成聚合状态,建立二维两相数值模型,分析传统氧枪和聚合射流氧枪射流轴线上氧气射流速度分布及不同枪位下熔池中钢液的流动特性和冲击深度。结果表明,与传统氧枪相比,枪位相同时,聚合射流氧枪射流衰减慢,冲击力大,冲击凹坑深度深;在30De(De-氧枪出口直径)枪位下的最大冲击深度与20De枪位下的传统氧枪相同,当聚合射流氧枪在40De枪位下喷吹得平均冲击深度与传统氧枪20De枪位喷吹时相当。

转炉聚合射流氧枪水模实验

以炼钢厂180 t转炉为原型,进行顶底复吹转炉聚合射流氧枪吹炼的水力学模拟实验。实验通过降低枪位提高射流到达液面的速度,模拟聚合射流氧枪,在优化顶底复吹参数的基础上,研究聚合射流氧枪对转炉钢液搅拌效果的影响。实验结果表明:聚合射流氧枪可显著降低熔池均匀混合时间,其搅拌效果与顶底复吹相当。

聚合射流氧枪的发展及应用

主要介绍了聚合射流氧枪的射流特性及在电炉、转炉中的应用状况,还介绍了氧气聚合射流的研究方法及国内聚合射流氧枪的模拟及应用情况。对聚合射流氧枪的进一步发展进行了分析。

聚合射流氧枪射流特性的实验研究

利用带有中心主孔的Laval喷管和16个副孔的聚合射流氧枪喷头的氧枪射流检测系统研究氧枪射流中心速度的衰减规律,测试常温氦气代替高温燃烧的保护气体作为伴流而产生的聚合射流,以及高温以主孔通空气,两副孔分别通入氧气和丙烷来产生保护气体模拟的聚合射流。结果表明,聚合射流特性优于传统射流特性,常温下随氦气入口压力增加,中心射流的轴向衰减变缓,获得比传统超音速射流更长的超声速区域;高温下通过调节燃气和氧气流量可改变环状火焰长度,同时可以根据生产实际情况变化主射流长度,满足冶炼工艺要求。

聚合射流氧枪射流特性模拟研究

建立了聚合射流氧枪数学模型,基于CFD计算软件对有无伴随流的超音速氧气射流特征进行了模拟,以射流温度和密度计算云图阐明了火焰伴随聚合射流的基本原理,分析了不同伴随流条件下火焰伴随聚合射流核心区长度的变化规律。模拟结果表明:火焰伴随流氧枪射流核心区长度优于纯氧聚合射流,是传统超音速氧枪核心区长度的4倍左右,主氧周围甲烷和副氧反应所产生的高温低密度火焰能够保护主氧射流,使主氧射流形成高度聚合状态;随燃气伴随流热值的提高,聚合射流核心区长度增加;随甲烷燃气压力以及环境温度的升高,聚合射流核心区长度变长。

聚合射流氧枪射流特性的数值模拟

通过计算机数值模拟软件Fluent,对聚合射流技术的形成条件、射流流场特性进行了模拟和分析研究,分别模拟了伴随流压力、环境温度、伴随流温度和伴随流成分对聚合射流流场的影响,为聚合射流技术的实际推广应用提供了很好的理论支撑。

三孔聚合射流氧枪的数值模拟

为了研究多孔聚合射流的射流特性,以某钢厂120 t转炉为例,设计了三孔聚合射流氧枪喷头,并用计算流体动力学中的FLUENT软件对其进行数值计算。通过使用低密度的氢气和氦气作为保护气,分析了多孔聚合射流的射流特性。结果表明,在保护气的存在下,主氧射流速度衰减减慢,改善了氧枪射流的品质,保护气的密度越低,保护效果越好。

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。

基于聚合射流氧枪数值模拟的研究

聚合射流氧枪是转炉炼钢的一种新型氧枪,设计者们在主氧的外层加上一圈保护气体,以延长射流核心区长度,提高射流的穿透能力。与传统氧枪相比,该聚合射流氧枪在促进钢渣反应、提高氧气利用率方面具有极大优势。利用FLUENT软件对聚合射流和传统射流进行数值模拟,得到了两种不同射流的流动性特性,对模拟结果进行分析比较,证明了聚合射流氧枪的优越性,为以后的实际生产提供理论参考。

180t转炉超音速射流和聚合射流与炼钢熔池作用下实验研究

为了延长180t转炉炉龄,简化转炉结构,以顶底复吹转炉为原型,按照10:1的比例设计模型,利用该模型开展复吹转炉超音速射流水模实验、聚合射流水模实验。超音速射流水模实验中,以枪位高度、气体流量作为变量,统计均混时间数据。实验结果显示,顶吹气体流量39m3/h,枪位150mm条件下,均混时间达到最佳,为11.2s。聚合射流水模实验中,以枪位为变量,根据均混时间变化特点,建议取消底吹系统,从而达到实验目的。

聚合射流氧枪射流特性的数值模拟及应用

利用Fluent软件对电炉炼钢中两种常用氧枪,聚合射流氧枪和普通超音速氧枪进行了射流特性的数值模拟,分析了保护气位置、射流角度及压强对聚合射流氧枪射流特性的影响,并在天津钢铁集团公司110 t电炉进行了生产实践。结果表明,使用聚合射流氧枪后电炉冶炼效果改善,平均冶炼周期缩短10～15 min,各项消耗指标改善。

聚合射流氧枪技术的特点及其应用

介绍了聚合射流氧枪技术的特点及其在电炉和转炉上的应用现状 。

气流场和聚合物射流运动对液喷纺纤维形貌的影响

为研究液喷纺丝过程中气流场分布和聚合物溶液射流运动对纤维形貌的影响,通过数值模拟分析变压力条件下液喷环形喷嘴下方的气流场分布,采用高速摄影技术捕捉聚丙烯腈(PAN)溶液射流在湍流场中的运动并分析其运动规律。结果表明:随气流压力的增加,气流中心线速度和湍流强度增加;液喷纺PAN微纳米纤维直径逐渐降低并变得均匀,但压力过大会恶化纤维形貌,并伴随着纤维束的出现。液喷纺丝过程中纤维的细化与气流的拉伸作用、聚合物射流的弯曲不稳定性和摆动作用等因素有关。