【摘 要】
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氧枪在氧气转炉炼钢过程中扮演着举足轻重的角色,其结构参数的重要性更是不言而喻。氧枪结构参数不同,导致其射流行为也不同,进而影响其冶炼效果,最终影响到出钢的质量。对于传统氧枪,影响其射流特性的结构参数主要是喷孔倾角的变化,研究其冶炼效果时存在局限性。因此除了六套倾角不同的传统六孔氧枪,本文还设计了六套双角度等流量六孔氧枪和六套双角度双流量六孔氧枪,以研究结构参数对射流特性和冶炼效果的影响,为实际生产
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氧枪在氧气转炉炼钢过程中扮演着举足轻重的角色,其结构参数的重要性更是不言而喻。氧枪结构参数不同,导致其射流行为也不同,进而影响其冶炼效果,最终影响到出钢的质量。对于传统氧枪,影响其射流特性的结构参数主要是喷孔倾角的变化,研究其冶炼效果时存在局限性。因此除了六套倾角不同的传统六孔氧枪,本文还设计了六套双角度等流量六孔氧枪和六套双角度双流量六孔氧枪,以研究结构参数对射流特性和冶炼效果的影响,为实际生产提供理论参考。本文的研究以数值模拟为主,理论分析为辅。数值模拟方面,基于标准k-ε模型,建立了可压缩三维超音速气体射流数学模型,根据数值计算结果,分析不同枪型之间喷孔倾角变化对射流特性的影响。理论分析方面,在前人研究的基础上,根据无穷级数的思想理论,宏观地建立氧气射流中心线轨迹的数学模型,完善预测多股射流融合距离的数学表达式,提出反映射流偏移程度相关系数,发现融合距离主要受氧枪倾角和射流中心线偏移程度的影响。并将数值模拟结果与理论模型进行拟合,得到氧枪在不同倾角下的射流偏移程度系数,明确喷孔倾角对射流偏移程度的影响以及喷孔倾角、射流偏移程度和融合距离三者之间的关系。以传统六孔氧枪为例,倾角越大,射流流股偏移程度越小,射流刚性越好,融合距离越大。在双角度等流量六孔氧枪的模拟结果和理论分析中能够发现,与射流偏移程度相比,喷孔倾角对融合距离的影响占主导地位。另外根据冲击面积的模拟结果,无论是传统六孔氧枪还是双角度双流量六孔氧枪,有效冲击面积随倾角的增大均存在一极值点,分别为15°和13°-16°。
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