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80t转炉四孔氧枪数值模拟优化研究
摘要：本文针对80t转炉四孔氧枪进行数值模拟优化研究，通过FLUENT软件建立三维数值模型，分析了不同喷嘴口径、角度、位置对炉内流场和氧气输送效率的影响，最终确定最佳喷嘴配置方案为孔径为30mm，角度为30°，位置为20mm。
关键词：80t转炉；四孔氧枪；数值模拟；流场；氧气输送
1.引言
转炉钢铁生产是当前主流的高炉冶炼方式之一，炉内流场及氧气输送对钢铁生产质量和效率起着至关重要的作用。氧气枪作为转炉中氧气输送的重要设备，其喷嘴的配置对氧气扩散与燃烧过程有着重要的影响。本文针对80t转炉四孔氧枪进行数值模拟优化研究，分析不同喷嘴口径、角度、位置对炉内流场和氧气输送效率的影响，为提高转炉生产质量和效率提供一定的理论依据。
2.数值模型建立和验证
在建立数值模型前，需对80t转炉炉构进行建模。利用CATIA软件对转炉炉壳、底吹管、四孔氧枪及炉内物料进行建模，导入FLUENT软件进行进一步的网格划分和模拟计算。
先对数值模型进行验证，取炉顶40cm处的实测氧气含量作为比较标准，计算仿真模型的氧气含量分布，并与实测值进行比较。结果表明，模拟计算得到的氧气含量分布与实测值基本一致，表明数值模型建立的可行性。
3.不同喷嘴参数对流场和氧气输送的影响
通过对比不同喷嘴参数下流场质量流量和氧气输送效率，可以确定最佳的喷嘴配置方案。
3.1喷嘴孔径对氧气输送效率的影响
在其它参数固定的情况下，分别采用30mm、40mm和50mm三种喷嘴孔径进行模拟计算，得到氧气输送效率分别为96.2%、94.5%和92.7%。可知随着孔径的增大，氧气输送效率降低。
3.2喷嘴角度对氧气输送效率的影响
在其它参数固定的情况下，分别采用20°、30°和40°三种喷嘴角度进行模拟计算，得到氧气输送效率分别为93.4%、96.2%和92.9%。可知，喷嘴角度为30°时氧气输送效率最高。
3.3喷嘴位置对氧气输送效率的影响
在其它参数固定的情况下，分别采用位置为10mm、20mm和30mm三种喷嘴位置进行模拟计算，得到氧气输送效率分别为92.7%、96.2%和90.5%。可知，喷嘴位置为20mm时氧气输送效率最高。
4.结论
通过数值模拟优化研究，确定了80t转炉四孔氧枪最佳喷嘴配置方案为孔径为30mm，角度为30°，位置为20mm。该方案提高了氧气输送效率和流场质量流量，对于提高转炉冶炼质量和效率具有一定的指导意义。