顶吹转炉旋流二次燃烧氧枪射流特性的研究

摘要

二次燃烧氧枪将转炉熔池内CO气体再次燃烧生成CO₂，从而有效提升熔池温度，提高炼钢效率。然而，传统二次燃烧氧枪冲击面积不足等问题制约其应用及推广。本文提出一种旋流二次燃烧氧枪，使主射流旋流化，以消除主射流间的相互干扰以及主射流与二次射流之间的聚合效应，从而增强氧气射流的冲击速度，缩短冶炼时间。构建顶吹转炉射流区域的三维模型，数值模拟分析不同旋流角下的流场分布、射流聚合特性以及射流冲击区域的变化。模拟结果表明，随着旋流角度的增加，主射流的径向速度和切向速度均有所提升。在熔池轴向深度H=20d_e处，旋流角15°时的径向和切向速度比常规二次燃烧氧枪分别提升21.44 m/s和10.94 m/s。旋流角由0°增加至15°时，主射流之间的相互干扰作用以及主、二次射流的聚合效果减弱，主射流的径向冲击距离增加。随着轴向位置的增加，射流的有效冲击面积增大。在熔池轴向深度H=30de处，旋流角12°时的冲击面积比常规二次燃烧氧枪增加4.64%。

关键词

旋流氧枪 / 旋流二次燃烧氧枪 / 顶吹转炉 / 射流特性