CN111593160A - 一种转炉氧气射流动态调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉氧气射流动态调整方法，属于金属材料冶炼技术领域。本发明的技术方案是：数模或射流实验得到喷头标准状态时的压力及侵蚀到极限时的压力。以喷头标准压力、喷头侵蚀到极限时的压力和极限侵蚀量，计算得到喷头实际压力对应的侵蚀量；通过喷头实际侵蚀量计算得到喷头马赫数变化；依据实际马赫数变化引起的流速变化得到侵蚀后喷头达到标准喷头冲击深度所需的氧枪高度。本发明的有益效果是：有效的解决了喷头磨损带来的射流变化对吹炼稳定性的影响，保证氧枪射流对熔池作用稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉氧气射流动态调整方法，属于金属材料冶炼技术领域。
背景技术
转炉通过氧枪向熔池的钢水吹入氧气实现脱碳、升温、造渣。转炉吹氧的基本特征为：使用特定参数的氧枪喷头，在一定的供氧强度下，通过氧枪枪位的调整实现氧气射流对钢液合理的搅拌强度。
目前主要通过设定固定的氧气流量和氧枪高度来控制氧气射流。但是同一根氧枪由于喷头的磨损等原因，相同的供气条件下，射流强度已经在发生变化。目前的氧气吹氧模型设定没有考虑这些因素，仅针对初始条件给定固定的枪位和氧气流量设定值，造成吹炼过程的不稳定。吹炼过程及更换喷头后需要根据人工经验从新调整枪位等参数设定。
发明内容
本发明目的是提供一种转炉氧气射流动态调整方法，通过喷头侵蚀引起的供气压力变化推导出喷头端部侵蚀量；通过采用侵蚀后喷头参数计算出和标准状态下相同冲击深度的氧枪高度，达到相同的熔池搅拌效果；有效的解决了喷头磨损带来的射流变化对吹炼稳定性的影响，保证氧枪射流对熔池作用稳定，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种转炉氧气射流动态调整方法，包含以下步骤：
步骤1：数模或射流实验得到喷头标准状态时的压力及侵蚀到极限时的压力，以喷头标准压力P0、喷头侵蚀到极限时的压力P1和极限侵蚀量△d1，计算得到喷头实际压力P对应的侵蚀量d
d=△d1×(P-P0)/(P1-P0)×f
f：压力和侵蚀相关系数；
步骤2：通过喷头实际侵蚀量d计算得到喷头马赫数变化
喷头的喉口与出口面积比A/A*=0.578/M*(1+M*M/5)^3
M：喷头马赫数
喉口面积不变，通过喷头侵蚀后出口面积的缩小得到实际马赫数值M1；
步骤3：依据实际马赫数变化引起的流速变化得到侵蚀后喷头达到标准喷头冲击深度所需的氧枪高度
H=H1×（M1/M）×β
H1：标准状态下氧气喷头高度
β：马赫数变化引起氧枪高度变化的相关系数。
本发明的有益效果是：通过喷头侵蚀引起的供气压力变化推导出喷头端部侵蚀量；通过采用侵蚀后喷头参数计算出和标准状态下相同冲击深度的氧枪高度，达到相同的熔池搅拌效果；有效的解决了喷头磨损带来的射流变化对吹炼稳定性的影响，保证氧枪射流对熔池作用稳定。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种转炉氧气射流动态调整方法，包含以下步骤：
步骤1：数模或射流试样得到喷头标准状态是的压力及侵蚀到极限时的压力，以喷头标准压力P0、喷头侵蚀到极限时的压力P1和极限侵蚀量△d1，计算得到喷头实际压力P对应的侵蚀量d
d=△d1×(P-P0)/(P1-P0)×f
f：压力和侵蚀相关系数；
步骤2：通过喷头实际侵蚀量d计算得到喷头马赫数变化
喷头的喉口与出口面积比A/A*=0.578/M*(1+M*M/5)^3
M：喷头马赫数
喉口面积不变，通过喷头侵蚀后出口面积的缩小得到实际马赫数值M1；
步骤3：依据实际马赫数变化引起的流速变化得到侵蚀后喷头达到标准喷头冲击深度所需的氧枪高度
H=H1×（M1/M）×β
H1：标准状态下氧气喷头高度
β：马赫数变化引起氧枪高度变化的相关系数。
在实际应用中，转炉吹氧的基本特征为：使用特定参数的氧枪喷头，在一定的供氧强度下，通过氧枪枪位的调整实现氧气射流对钢液合理的搅拌强度。氧气射流对熔池的搅拌可用冲击深度L表示。
氧枪喷头的马赫数为喷头的出口速度，氧枪喷头在给定的流量条件下，枪位和马赫数决定了氧枪的冲击深度。
转炉氧枪用的拉瓦尔喷头为超音速喷头，氧枪出口的侵蚀即扩张段的缩短会造成出口马赫数的降低，造成射流强度降低，影响冲击深度。
本发明提出一种依据射流的变化调整吹炼策略的方法。通过喷头侵蚀引起的供气压力变化推导出喷头端部侵蚀量；通过采用侵蚀后喷头参数计算出和标准状态下相同冲击深度的氧枪高度，达到相同的熔池搅拌效果。有效的解决了喷头磨损带来的射流变化对吹炼稳定性的影响。保证氧枪射流对熔池作用稳定。
实施例：
200吨转炉，使用的氧枪喷头马赫数M=2.15，对应喷头喉口40.11mm，喷头出口55.52mm；标准状态下氧气流量42000m3/h，氧气压力P0=1.04Mpa；工艺要求冲击深度1.07m，对应氧枪高度1.80m。
最大磨损条件下端口磨损量3.45mm，对应氧气压力P1=1.15Mpa
实际条件下，相同流量下的氧气压力值1.1Mpa；
按上述计算方法得到喷头端口磨损量d=1.88mm；磨损后的马赫数M1=2.07
按上述计算方法得到磨损后喷头要达到1.07m的冲击深度对应的氧枪高度为H=1.70m。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现，因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1. 一种转炉氧气射流动态调整方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：数模或射流试样得到喷头标准状态是的压力及侵蚀到极限时的压力，以喷头标准压力P0、喷头侵蚀到极限时的压力P1和极限侵蚀量△d1，计算得到喷头实际压力P对应的侵蚀量d
d=△d1×(P-P0)/(P1-P0)×f
f：压力和侵蚀相关系数；
步骤2：通过喷头实际侵蚀量d计算得到喷头马赫数变化
喷头的喉口与出口面积比A/A*=0.578/M*(1+M*M/5)^3
M：喷头马赫数
喉口面积不变，通过喷头侵蚀后出口面积的缩小得到实际马赫数值M1；
步骤3：依据实际马赫数变化引起的流速变化得到侵蚀后喷头达到标准喷头冲击深度所需的氧枪高度
H=H1×（M1/M）×β
H1：标准状态下氧气喷头高度
β：马赫数变化引起氧枪高度变化的相关系数。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104060029A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-09-24 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 优化转炉氧枪的设计方法和优化转炉冶炼的方法 |
| CN207002785U (zh) * | 2017-02-28 | 2018-02-13 | 无锡东雄重型电炉有限公司 | 调束变角射流氧枪 |
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2020
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