转炉炼钢二级喷射氧枪的研究与开发

论文摘要

氧气顶吹转炉炼钢法的优点是：设备简单、投资少、生产率高等。但它同样也存在着一些缺点，如：在吹炼的前期和后期，熔池搅拌弱、炉温不均，成份不均、粘枪和烧枪等，而这些缺点与氧枪不合理结构是密切相关的，因此，对氧气顶吹转炉氧枪进行技术改造是十分具有研究意义的。造成氧气顶吹转炉炼钢缺点的主要原因是：(1)造成熔池搅拌弱、炉温不均，成份不均的主要原因是气体射流与液态金属的冲击面积和冲击动能的配比不够合理。(2)造成粘枪和烧枪的主要原因是氧枪的枪头是浸没在泡沫渣中的。通过大量的理论研究和实践调研，本人对原氧枪进行了技术改造，在原氧枪的喷头上方700毫米处增设了一个由4个单孔拉瓦尔喷嘴构成二级级喷头。对所设计改造的二级喷射氧枪进行了冷态水和甘油模拟冲击试验，可得出如下主要结论：(1)搅拌液体的作用力是由二部分构成，即气体射流与液体之间的摩檫力和溶解于液体中的气体上升时的浮力。(2)液体的运动是环流运动，并有大量的小液滴存在。(3)二级氧枪可使气体射流与液态金属的冲击面积和冲击动能的配比更为合理，使原氧枪的喷头处在上方喷头的气体保护下工作，从而减轻粘枪和烧枪现象。本论文的创新点在于顶吹转炉氧枪的技术改造，使用二级喷射氧枪可加强熔池搅拌，使炉温不均，成份不均得以改善，二级喷射氧枪使用寿命得到明显提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 氧枪的构造及种类
• 1.1.1 氧枪的构造
• 1.1.2 氧枪的种类
• 1.2 氧气顶吹转炉炼钢工艺对氧枪的要求
• 1.3 多孔喷头给生产带来的效益
• 1.4 问题的提出和本论文主要工作
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本论文主要工作
• 第2章 氧气顶吹转炉供氧
• 2.1 氧气顶吹转炉供氧特点
• 2.1.1 转炉炉膛内氧气射流的特征
• 2.1.2 顶吹转炉炉膛内实际射流的规律及其影响因素
• 2.2 氧射流与熔池的相互作用
• 2.3 金属熔池的搅拌强度和搅拌均匀性
• 2.3.1 射流和熔池之间的相互破碎和乳化
• 2.3.2 金属熔池的温度场和浓度场
• 2.4 供氧制度
• 2.5 喷溅
• 2.5.1 喷溅的分类
• 2.5.2 喷溅产生的原因
• 第3章 氧枪的设计改造过程、设计原理及其工作特点
• 3.1 氧枪的设计改造过程
• 3.2 氧枪设计改造的原理
• 3.3 二级喷射氧枪的模拟试验
• 3.3.1 实验使用的设备及材料
• 3.3.2 实验步骤
• 3.3.3 实验的观察结果及分析
• 3.3.4 实验结果的环流运动理论分析、
• 3.3.5 二级氧枪对熔池的搅拌作用与原氧枪对熔池的搅拌作用的对比理论分析
• 3.3.6 二级喷射氧枪对减轻粘枪、烧枪及延长氧枪使用寿命的研究分析
• 3.3.7 二级喷射氧枪的副作用分析
• 第4章 二级氧枪设计计算
• 4.1 一级喷嘴设计计算
• 4.1.1 超音速氧气射流的特点
• 4.1.2 获得超音速氧气射流的必要条件
• 4.1.3 超音速喷嘴主要尺寸的确定
• 4.1.4 喉口段长度的确定
• 4.1.5 收缩段尺寸的确定
• 4.1.6 选择多孔喷头的孔数
• 4.1.7 设计喷嘴倾斜角大小应考虑的因素
• 4.2 二级喷嘴设计计算
• 4.2.1 计算前需知的条件和计算
• 4.2.2、氧枪吸收的热量
• 4.2.3 耗水量Q的计算:
• 4.2.4 冷却水耗水量的定量计算
• 4.2.5 水流速度的确定
• 4.2.6 二级喷头位置确定
• 4.2.7 二级喷嘴个数的确定
• 第5章 二级喷射氧枪工业化的可行性研究
• 5.1 原氧枪的特点、工作原理
• 5.2 氧气顶吹转炉二级喷射氧枪的基本要求
• 5.3 二级喷射氧枪设计改造后的特点及工作原理
• 5.4 二级喷射氧枪工业化生产的可行性
• 第6章 总结及未来展望
• 6.1 氧枪喷头冷态测试
• 6.2 总结
• 6.3 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果