23Metallurgicalsmelting冶金冶炼180t转炉超音速射流和聚合射流与炼钢熔池作用下实验研究刘海鹏摘要：为了延长180t转炉炉龄，简化转炉结构，以顶底复吹转炉为原型，按照10：1的比例设计模型，利用该模型开展复吹转炉超音速射流水模实验、聚合射流水模实验。超音速射流水模实验中，以枪位高度、气体流量作为变量，统计均混时间数据。实验结果显示，顶吹气体流量39m3/h，枪位150mm条件下，均混时间达到最佳，为11.2s。聚合射流水模实验中，以枪位为变量，根据均混时间变化特点，建议取消底吹系统，从而达到实验目的。关键词：聚合射流；枪位；均混时间；超音速射流；气体流量我国在炼钢技术变革方面投入了大量资金，尝试采用聚合射流、超音速射流工艺，展开顶底复吹搅拌实验研究。均匀混合时间作为熔池内混合特性参数，对炼钢技术中的吹炼工艺实施效果影响较大，所以需要探究该参数与氧枪枪位、顶吹气体流量之间的关系。根据参数变化特点，确定最佳氧枪枪位、顶吹气体流量。另外，为了提高炉龄，简化转炉设备，还需要展开聚合射流与熔池之间相互作用实验，以气体流量作为固定条件，观察顶底复吹搅拌效果，判断聚合射流工艺方案可靠性。由于顶底复吹搅拌实验研究时间尚短，受多项因素影响，未能得到较为可靠的实验方案与结论。本文尝试以鞍钢180t转炉为例，设计一套模拟实验方案进行深入探究。1实验设计1.1实验装置为了保证实验的有效性，本研究以鞍钢180t转炉作业装置及作业环境要求为实验装置部署要求，按照10：1的比例缩小180t转炉，制备模拟实验装置。实验装置的主要参数为：顶枪枪位范围1300mm～2100mm；顶枪压力范围0.85MPa～1.18MPa；顶枪流量3200m3/h；熔池深度1675mm；熔池直径5150mm；底枪流量480m3/h。1.2实验条件提出氧枪喷头、模型几何尺寸设计方案，从而为本实验的顺利开展创造有利条件。1.2.1氧枪喷头设计为了得到较为准确的实验模拟结果，本次试验选取超音速射流氧枪作为模拟工具，根据转炉实际作业参数要求，设计氧枪喷头结构尺寸。本设计方案建立在相似理论基础上，与相似准数为核心，采用修正处理方法，得到Froude准数。关于氧枪尺寸的设计，采用流量计算公式求解尺寸参数。超音速射流氧枪工艺出口处，通过查询等熵流表，获取氧枪作业压力与温度相关参数数值，计算喉口面积7.8mm2，由此推算喉口直径，利用直径计算公式得到此参数数值为3.14mm。根据出口面积与喉口面积之间的关系，求解出口参数数值，得到出口半径数值为4.1mm。如果...
