电弧炉炼钢集束射流氧枪的射流特征

　　1集束射流氧枪技术概述传统超音速氧枪存在喷吹距离短，冲击强度小等缺点，集束射流氧枪是新型氧气喷吹技术，较好地解决了传统超音速氧枪存在的缺陷。

　　集束射流氧枪是应用气体力学的原理来设计的。其要点是111：喷嘴中心的主氧气流指向熔池。高的动能和喷吹速度不足以使射流在较长的距离上保持集束状态，必须用另一种介质来引导氧气，即外加燃气流，使燃气流对主氧气流起封套作用，这样主氧气流就能在足够长的距离上聚合在一起。

　　集束射流氧枪技术的关键是设计专用喷嘴，该喷嘴能够以超音速的速率向电炉内输入氧气。

　　集束射流氧枪的出口马赫数可以达到2.0，对金属熔池具有较高的冲击能，其射流凝聚距离能够达到1.2 ~2.1m111.由于集束射流能量集对钢水的搅拌强度，因此对促进钢渣反应、均匀成分与温度、减少喷溅、提高氧气利用率、提高金属收得率和生产率都有好处，同时随着穿透能力的强，枪位可适当提高，使氧枪寿命提高。

　　2冷态试验2.1试验装置及方案试验所使用的集束射流氧枪是按照与莱芜特钢厂工业试验用集束射流氧枪1：1的比例制作，整个冷态为在射流径向上超音速射流和集束射流的气体流速分布情况。由图可知：在距喷嘴出口相同的距离上，集束射流流股内的速度变化率比传统超音速射流流股内的速度变化率大。这说明集束射流具有较高的聚合度，而且这种较高的聚合度能够在较长的距离内一直保持。在距喷头端部1.0m和1.2m处集束射流仍有特别高的聚合度，而传统超音速射流己比较发散。

　　集束射流氧枪冷态试验示意图是一个固定的位移量，由为在射流轴向上传统超音速射流和集束射流的中心气体流速分布情况。由图可知：出口气体流速和压力相同条件下，在射流中心，集径向距射流中心的距离/i径向距射流中心的距离/m 3热态试验3.1试验装置及方案主要。

　　试验方案：比较传统超音速射流氧枪与集束氧枪射流的火焰特征；改变试验工况，寻求使集束氧枪射流达到*佳状态的工况条件。

　　3.2试验结果及分析当试验的工况条件为：液化气流量120m3h主氧气流量550m3h从无二次氧气时的传统超音束射流氧枪火焰特征的数码相机照片看到：燃烧火焰较为发散，而且长度较短，约为0.验测得的火焰温度约为2200*C.由于在喷射过程中不断卷吸入周围空气而膨胀，并且动能下降，射流火焰就显得特别发散而且长度较短。

　　在使用集束氧枪时，当液化气流量40m3h主氧气流量为3⑴m3i的工况下，由于引导介质气体液化气与二次氧气燃烧而形成的封套作用，氧枪的射流长度（约0.8m）得到大和聚合度提高，火焰温度约为2300*C.但由于液化气流量较小，在很短的距离内就完全燃烧了，因此对主氧气流的封套作用就较弱，使主氧气流在超过一定距离后仍然能够卷吸入空气而发散，长度也较短。

　　/h时，集束射流氧枪的射流聚合度明显得到了很大的提高，这是由于液化气的流量大了。因为引导介质气体流量大就很好的对主氧气流形成封套作用，使主氧气流很难卷吸入周围空气，从而达到很高的聚合度。但由于主氧气流量较小，射流无法达到较长的距离，该工况下的射流长度约为1.3m，火焰温度约为2 550°0.经过许多次试验后得到液化气流量120m3h主氧气流量550m3 /的*佳工况，此时集束射流氧枪射流具有很高的聚合度，长度达到2.0m，火焰温度约为2集束射流氧枪较大的射流长度和较高的聚合度使得它能够比传统超音速射流氧枪具有更大的用，提高钢液成分和温度的均匀性。另外，由于氧气能够喷入到熔池更深的地方，大了与熔池中钢液的接触时间，所以可以有效地提高氧气的利用率，减少炼钢的氧气消耗，降低冶炼成本。

　　4工业应用为了进一步研究集束射流氧枪在工业上的使用效果，在山东莱钢特钢厂50t超高功率电弧炉上进行集束射流氧枪的工业试验。

　　该集束射流氧枪的设计参数为：氧气流量/.外层钢管的尺寸为Y02mmX4mm枪体长度为1m材质为热轧无缝钢管。

　　氧气通过输氧管进入集束射流氧枪后，自动分流为主氧气流和二次氧气流，分流比根据具体情况可以调节。引导介质气体为焦炉煤气。

　　通过对50炉次的生产数据进行统计分析，使用集束射流氧枪后，电弧炉冶炼电耗降低了20kWh /氧气消耗降低15%，生产作业率提高5%吨钢成本降低10元左右。目前该氧枪使用情况良好，但试验中发现有些参数设计得还不尽合理，有待在今后的氧枪设计中加以改进。

　　5结论集束射流氧枪的氧气射流的衰减小于传统超音速射流氧枪，聚合度更高；集束射流氧枪热态试验下*佳工况为：液化气流量120m3h主氧气流量550m3h氧枪火焰温度为2600*C左右，火焰长度可达2.0m并具有较高的聚合度；工业试验表明：使用集束射流氧枪后，电耗降低20kWh/t，氧气消耗降低15%生产作业率提高5%吨钢成本降低10元左右。