电弧炉炼钢集束射流搅拌熔池特征研究

Coherent jet is developed in the recent years for the EAF steelmaking.The properties of coherent jet directly affect the production demand of steelmaking。 How to design coherentjet for enhancing stirring ability is an important problem. The parameters of original oxygen jet is determined by converter steelmaking formula; Because the high temperature flame make the jet field hard to detected. This topic use numerical simulation, water simulatione, hot jet injection and 500kg electric furnace for testing three-dimensional numerical simulation model and analysis of phenomenon between coherent jet and bath of EAF. Putting forward electric furnace flow field flow characteristic index concept, showing the shape of cavity, revealling the electric furnace steelmaking decarburization condition. Establishing coherent jet design basis. To provide theoretical basis and data support, for EAF steelmaking.

集束射流是近年开发的适合电弧炉炼钢工艺的吹氧技术，其射流特性直接影响到冶炼过程的能源消耗及产品质量。原有电弧炉炼钢氧气射流参数确定沿用转炉炼钢的经验计算公式；由于集束射流被高温火焰包裹，难以通过冷、热态实验进行验证，造成集束射流设计参数存在缺陷，未能充分发挥其冶炼效果。如何优化设计可进一步提高射流搅拌能力，满足冶炼需求的集束射流装置，是炼钢工作者追求的目标。本课题采用多体系模拟架构及相似原理研究方法，通过热态射流喷吹及500kg级实验电弧炉进行试验，依靠高温成像、在线烟气分析等检测手段，建立电弧炉全尺寸三维数学模型，分析集束射流与熔池间的流体流动现象，提出电弧炉流场特征指数概念，研究集束射流冲击熔池所形成的凹坑形貌特征，探明电弧炉熔池的脱碳条件及速率变化，揭示电磁场及底吹条件的集束射流搅拌规律，确立集束射流参数的设计依据，为电弧炉炼钢集束射流技术的工程设计及高效应用提供理论依据和数据支撑。

集束射流是近年开发的适合电弧炉炼钢工艺的吹氧技术，其射流特性直接影响到冶炼过程的能源消耗及产品质量。如何优化设计可进一步提高射流搅拌能力，满足冶炼需求的集束射流装置，是炼钢工作者追求的目标。本课题针对电弧炉炼钢集束射流搅拌特征展开了深入研究，从而确定氧气射流参数、优化集束氧枪结构，充分发挥其冶炼效果，并取得了如下研究进展：研究了集束射流的喷吹特征规律、集束射流搅拌熔池动力学、电弧炉熔池气-渣-金三相流流场、电弧炉流场流动特征指数，量化了集束射流、底吹气对熔池搅拌强度的贡献比例，确定了不同冶炼模式的搅拌功大小；建立了集束射流特征与脱碳速度的关系；确定了高温包裹下的超高音速氧气射流速度场与温度场的检测方法，推动了电弧炉炼钢的高速发展。