转炉氧枪喷头参数的数值模拟研究

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Vol127　No16

ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRYNov12008

冶　金　能　源

转炉氧枪喷头参数的数值模拟研究

卢帝维　朱　荣

(北京科技大学冶金与生态工程学院钢铁冶金系)

摘　要　为解决某厂转炉冶炼时出现操作氧压高、化渣困难、喷溅严重等问题,对其转炉氧枪喷头进行了结构优化改进,并建立起描述该喷头射流特性的数学模型,利用FLUENT软件对原喷头和改进后喷头的氧气射流进行了冷态数值模拟。结果表明:在距喷头相等距离上,改进后喷头的氧气射流速度明显降低,冲击面积增大。研究结果为下一步进行工业实验提供了坚实的理论基础。

关键词　氧枪喷头　数值模拟　转炉炼钢

NumericalsimulationresearchontheparametersofBOFlanceLuDieiofosrhighoxygenpressure,hardslagsmeltingandseriousofBOFlancenozzleisoptimizedandthemathematicalmodelthatdescribesjetcharacteristicissetup.TheoxygenjetbeforeandaftertheoptimizationissimulatedbyCFDsoftwareFLUENTinnormaltemperaturecondition.Theresultshowsthatjetvelocityisreducedandcross2sectionareaisenlargedafterthenozzleoptimization.Thisresearchprovidesstrongbasisforin2dustrialexperimentintheory.

Keywords　lancenozzle　numericalsimulation　BOF

　　转炉氧枪是转炉炼钢中的重要供氧设备,高

压氧气通过它喷入转炉熔池,完成脱碳脱磷等去杂质反应。喷头是氧枪的部件之一,喷头参数的改变直接影响氧枪的各项性能。某厂转炉冶炼中出现了操作氧压高(0195MPa)、化渣困难、喷溅严重等问题,经初步分析认为,喷头参数的不合理是导致上述问题的重要原因。文中使用FLUENT软件对改进前后的喷头进行了数值模拟计算和分析,所得结论对改进后喷头的工业实验具有重要参考价值。1　改进前后的参数

炉去除杂质的重要途径。氧气射流具有一定的冲

击面积可以保证氧枪的化渣能力,熔池冲击面积

[1]

越大,表明氧气射流的化渣能力越强,脱磷效果越好。为此,新喷头增大了喷孔间的夹角,从原来的10°增加为1015°。为降低转炉氧枪氧压,在保证其供氧量的情况下,适当增大了喉口尺寸,从原来的25mm增加为2612mm。

[2]

考虑到转炉喷溅的原因,初步认为现有氧枪冲击深度过大,反应区过度集中是目前该厂冶炼过程中喷溅严重的直接影响因素。因此,适当降低氧气射流速度,减小射流冲击深度将有利于减轻喷溅。

喷头的结构示意图如图1所示,改进前后的喷头参数如表1所示。

转炉冶炼中,渣钢之间的物理化学反应是转

收稿日期:2008-06-24

卢帝维(1983-　),硕士生;100083北京市海淀区。