变角氧枪射流与熔池作用机理研究

发布时间：2025-07-03 05:52

　　已有试验表明变角氧枪对熔池的搅拌能力、冶炼效果和工艺指标显著高于非变角氧枪，课题组以唐钢50t转炉及氧枪的结构和工艺参数为基础，采用Fluent软件对变角和非变角氧枪气体射流及其对熔池的作用机理进行了研究。 根据气体单相射流模拟，确定了喷孔倾角对射流速度、融合距离及有效冲击面积的影响规律。与非变角氧枪相比，变角氧枪流股融合增加，可降低炉口溅出量；喷头H（11°/11.5°）射流的融合距离最大；喷头E（11.5°/12.5°）的有效冲击面积最大。 在气液两相模拟的基础上，构建了熔池弱搅拌区比率的统计方法。与非变角氧枪相比，变角氧枪的搅拌能力更强，熔池速度分布更均匀，对角喷孔倾角相差1°时，熔池的弱搅拌区比率更低、对熔池的搅拌能力更强；9个喷头中，喷头D（11°/12°）作用下熔池中弱搅拌区比率最小。 通过示踪剂浓度变化和被自由面捕获几率相结合的方式，构建了熔池混匀时间的数值模拟方法。与非变角氧枪相比，变角氧枪的熔池混匀时间最短；与0.5°相比，对角喷孔变角1°更利于缩短熔池混匀时间；相同枪位下，喷头D作用下熔池混匀时间最短，对熔池的搅拌能力最强。

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1超音速射流区域

第1章文献综述区域包括：核心段，过渡段，以及亚音速充分发展区域。核心段的射流速度与氧枪射流的出口速度相同，射流受到周围气体的影响，逐渐衰减。轴线速度在距氧枪出口3～7De内基本不受影响。如图1所示，圆锥区域为核心段，即：喷头出口处的速度保持不变一直到圆锥顶点这段距离....

图2射流作用下熔池流动示意图

cm。我们发现，为了保证熔池获得较冲击面积。但是，由于转炉的高温击面积目前没有可以依据的计算公积达到40%便可满足冶炼要求。用下的流动池形成凹坑，排出的气流层与射出的气体与金属溶液速度差较大坑外运动，形成了一个“凸台”体，这样就形成了以凹坑最低点

图3氧枪射流计算域

1600mm情况下，氧气射流自喷孔喷出后进入到一个没有盛放钢液的转炉内，为了减少计算时间，根据喷头的对称性将模型的四分之一作为计算域，喷头结构和计算域如图3所示。数值模拟采用流体动力学软件FLUENT6.3，后处理采用Tecplot360。将计算域进行划分，网格节点约90000....

图4不同喷头氧气射流流场

(a)喷头A(b)喷头B(c)喷头C(d)喷头D（e)喷头E(f)喷头F

本文编号：4055870