转炉炉膛内氧气射流的特性是怎样的?
氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下。① 氧枪经常在出口马赫数远大于1的条件下工作。因此,喷孔出口的超 音速射流与自由射流不同。在靠近喷孔产生激波的一段中,氧气射流与周围介 质之间不进行传质。 射流横断面的变化不明显,它只是射流的压力与周围介质 的压力接近使射流密度发生变化的结果。其后,当射流与周围介质的压力变为 相等时,开始从周围介质向射流内部传质,射流的横断面逐渐扩大,一直到周 围介质传递到轴心,而射流轴心速度仍等于出口的速度,这一段称为初始段。 此后,射流轴心速度逐渐降低到音速,这一段称为过渡段,过渡段以后的亚音 速段称为基本段。通常在顶吹氧气转炉内,在氧气射流...全部
氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下。① 氧枪经常在出口马赫数远大于1的条件下工作。因此,喷孔出口的超 音速射流与自由射流不同。在靠近喷孔产生激波的一段中,氧气射流与周围介 质之间不进行传质。
射流横断面的变化不明显,它只是射流的压力与周围介质 的压力接近使射流密度发生变化的结果。其后,当射流与周围介质的压力变为 相等时,开始从周围介质向射流内部传质,射流的横断面逐渐扩大,一直到周 围介质传递到轴心,而射流轴心速度仍等于出口的速度,这一段称为初始段。
此后,射流轴心速度逐渐降低到音速,这一段称为过渡段,过渡段以后的亚音 速段称为基本段。通常在顶吹氧气转炉内,在氧气射流到达熔池的路程中射流 应具有超音速或音速。氧气在喷孔内膨胀不足时,射流的射程比自由射流的射程大。
② 在转炉炉膛内,氧气射流在与射流运动方向相反,以C0为主的相遇 气流的作用下,使射流的衰减加速,其影响在吹炼的不同时期是不同的。在强 烈脱碳的吹炼中期影响最大。此时,在氧气射流下的一次反应区进行着碳的强 烈氧化,伴随着金属液从一次反应区向上剧烈翻腾,阻滞氧气射流向下穿透。
在吹炼的初期和末期,脱碳速度不大,相遇气流的影响较小。③ 氧气射流在转炉炉膛内向下流动的过程中,将从周围抽吸烟尘、金属 滴和渣滴等比重很大的质点,使射流的速度降低,扩张角减小。有时还会受到 熔池中喷溅出来的金属和炉渣的冲击。
④ 转炉炉膛内的氧气射流,其初始温度比周围介质的温度低得多,当射 流与从周围抽吸的高温介质混合时,射流被加热。同时,进人射流的C0和金 属滴要在射流中燃烧放热,并使射流的黑度增大而接受周围介质的辐射热。
氧 气射流因被加热膨胀,使射程和扩张角增大。同时,氧气射流的高温还会危及 炉衬。⑤ 多孔喷头与单孔喷头的射流流动状况有重要区别。首先,在总喷出量 相同的情况下,就绝对值而言,多孔喷头射流的速度衰减和全能衰减都较快, 因而射程较短。
这是由于每一喷孔的直径都大大减小,同时射流与周围介质的 总接触面积显著增大,因而与周围介质之间的传质加快。其次,无中心孔的喷 头,每一射流都与周围环境是非轴对称的。每一射流的内侧,存在着高速射流 的影响,内侧与介质之间的传质较外侧弱,因而射流内侧的速度衰减较外侧慢,造成射流横断面上的速度分布不对称,内侧速度偏高,射流轴心相应 内移。
⑥ 氧枪出口处的氧气射流,其密度显著大于周围气相介质的密度,有利 于射程的增大。当然,这种密度差将随远离喷孔而迅速减小。综上所述,氧气射流在转炉炉膛内的流动规律与自由射流有相同的方面, 也有重要的不同。
这在运用自由射流的规律分析转炉内的状况时,应当特别注意。收起