会计学教学要求：1.了解转炉炼钢的特点，氧气转炉炼钢不同吹炼方式(fāngshì)的冶金特点。2.氧气射流与熔池的相互作用。3.掌握顶吹氧气转炉炼钢工艺及操作制度,氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化。重点：顶吹氧气转炉炼钢工艺难点：氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化与控制§2.1氧射流(shèliú)及其与熔池的相互作用1）自由射流的运动规律⑴自由射流：气体(qìtǐ)从喷孔向无限大的空间喷出后，喷出气体(qìtǐ)与空间气体(qìtǐ)的物理性质相同时所形成的气流，称为自由射流。②随着流股的前行，高速氧气流股的外侧与环境气体接触，由于摩擦力的作用，流股将带动周围的气体流动，同时将部分外界气体吸入流股中→增加了流股气体的体积，流股断面扩大，形成一个扩张角为22~26º的圆锥形流股。③由于吸入气体的不断增加和摩擦的作用，流股失去部分动能，速度不断降低。吸入气体是从流股外侧不断扩向中心的，所以外侧先降速，中心后降速，流股任意横断面上的气流分布是不均匀的。流股在某一段长度内，其中心部分气体流速仍处于音速范围(fànwéi)，称之为流股的超音速段。而在中心部分之外称为亚音速段。实际生产过程中,一般希望超音速核心区能达到熔池表面,使之对熔池有足够的冲击力。人们习惯用马赫数来表示(biǎoshì)超音速射流。⑶氧枪结构：由枪身、喷头和枪尾装置三部分组成。喷头结构：是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成,也有用压力浇铸而成的。为拉瓦尔型，由收缩段—喉口段—扩张段组成。当喷头出口氧压与进口氧压之比：P出/P0<0.5283时才形成(xíngchéng)超音速射流。目前(mùqián)应用最广泛的喷头为：三孔、四孔及五孔喷头。2）多孔喷头氧气流股的运动规律设计多孔喷头的目的：提高(tígāo)供氧强度和冶炼强度，增大流量，分散射流，增加流股与熔池液面的接触面积，利于成渣，使气体逸出更均匀，吹炼更平稳。但喷头端面中心区域由于气压低，钢渣和熔液易吸入黏在喷头鼻子尖部而被烧坏。单孔喷头和多孔喷头射流流动状态的区别：在总流量相同的情况下，多孔喷头射流的速度衰减要快些，射程要短些，而且几股射流之间还互相影响。⑵多孔喷头(pēntóu)射流之间的相互作用多孔喷头(pēntóu)是从一个喷头(pēntóu)流出几股射流，而每一股射流要从其周围的空间吸入空气。各射流围成的中心区域比外围空间小得多，因而在中心区域的压力下降，介质流速增大，作用结果使各单独射流的特性参数变为非轴对称性,在靠近喷头(pēntóu)中心线一侧速度明显偏高,而压力明显偏低。多孔喷头(pēntóu)压力和速度分布图见下页。注意：多孔喷头的喷孔必须要与氧枪中心轴线有一合理的夹角，保证(bǎozhèng)各流股氧流在到达熔池液面前基本不汇合，才能充分发挥多孔喷头的优越性。从单孔拉瓦尔喷嘴(pēnzuǐ)中喷出的氧射流具有反向流(主要是由炉内C-O反应所产生的CO气流)的、非等温的、超声速的、轴对称的湍流射流。氧气顶吹转炉内实际工况的氧射流特征：⑴在超声速的边界层里，除发生氧与周围介质之间的传质和传动外，还要抽引炉膛里的烟尘、渣滴、金属滴及炉内喷溅的冲击→降低射流的流速和减小其张角。⑵转炉里存在着自上而下流动的，以CO为主的反向流→加快射流的衰减。⑴和⑵使射流具有湍流属性。⑷当采用多孔喷头时,射流截面及射流与介质的接触(jiēchù)面积增大,传输过程加剧。另外,每股射流内侧与介质的传输过程弱于外侧,因而内侧的衰减较慢,从而使射流断面上的速度和压力分布发生变化。→射流不均衡二、气体(qìtǐ)射流与熔池之间的相互作用使用单孔喷枪时熔池运动情况1-氧射流2-氧流流股3-喷溅4-钢水的运动5-停滞区⑴熔池凹坑的特点①成分(chéngfèn)：主要是铁的氧化物，FeO85~98%②温度：是熔池中温度最高区,其温度达2200~2600℃,界面处温度梯度达200℃/mm,比炉内其他地方的钢液温度高500~600℃。熔池运动示意图H-枪位高度h-熔池深度L-凹坑深度dc-凹坑直径实际生产中,希望氧射流对金属熔池有一定的冲击深度和搅拌强度,这样才能获得平稳快速的冶炼反应，保证(bǎozhèng)良好的氧气利用率和脱碳速度。通常冲击深度L与熔池深度h之比选取L/h=0.4~0.62、熔池的运动(yùndòng)熔池运动示意图3、熔池与射流间的相互破碎(pòsuì)与乳化⑵炉渣泡沫化定义：在转炉(zhuànlú)吹炼过程中，当炉渣中分散的小气泡的总体积超过炉渣本身的体积时，将炉渣鼓起，使渣层厚度大为增高的现象称为炉渣泡沫化。1-氧枪；2-气-钢-渣乳化相；3-CO气泡；4-金属熔池；5-火点；6-金属液滴；7-CO气流；8-飞溅出的金属液滴；9-烟尘⑶转炉