Simulation study on the jet characteristics of coherent jet oxygen lance used in basic oxygen furnace (BOF)

Estudio de simulación de las características del chorro de la lanza de oxígeno de chorro coherente utilizada en el horno de oxígeno básico (BOF)

La lanza de oxígeno de chorro coherente es un nuevo tipo de lanza de oxígeno. En este trabajo, se realizó un estudio numérico sobre el flujo de chorro de la lanza de oxígeno de chorro coherente con diferentes gases protectores fuera del espacio circular alrededor de la boquilla de la lanza de oxígeno supersónica de acero. Los resultados de la simulación mostraron que la densidad del gas de protección era menor y la longitud del núcleo de oxígeno era mayor. El dióxido de carbono a alta temperatura y el gas hidrógeno tenían el mismo efecto protector sobre la longitud del núcleo principal de oxígeno. La longitud del núcleo principal de oxígeno aumentaba al aumentar la temperatura y la presión del gas de protección de dióxido de carbono. El resultado de este trabajo proporciona una base teórica para el diseño de la lanza de oxígeno de chorro coherente utilizada en BOF.

INTRODUCCIÓN

La lanza de oxígeno de chorro coherente se utiliza principalmente en hornos eléctricos, y se han realizado muchos estudios al respecto [1,2] en los que se ha estudiado la técnica de la lanza de oxígeno de chorro coherente utilizada en hornos de fusión de 30 toneladas. En comparación con la tradicional, la lanza de oxígeno de chorro coherente tiene una mayor distancia de flujo de chorro y un menor consumo de oxígeno y acero en las mismas condiciones [3]. Los resultados de este estudio mostraron que el efecto de fundición del horno eléctrico se mejoró y el ciclo de fundición del horno eléctrico se acortó después de usar la lanza de oxígeno de chorro coherente [4]. Además, los resultados mostraron que se mejoró cada indicador de consumo del horno eléctrico. Los resultados de la investigación de Kun Liu y Li-ming Bao mostraron que la lanza de oxígeno de chorro coherente tenía un tiempo de mezcla de hierro fundido más corto, una salpicadura más pequeña y una profundidad de impacto más profunda [5,6]. Las ventajas de la lanza de oxígeno de chorro coherente utilizada en el horno eléctrico, proporcionaron la posibilidad de utilizar esta técnica en el BOF. En este trabajo, con los orificios de acompañamiento abiertos alrededor de una lanza de oxígeno tradicional, se modificó una lanza de oxígeno tradicional para convertirla en una lanza de oxígeno de chorro coherente que se utiliza en BOF. La influencia del tipo de gas protector, la presión del gas y la temperatura en la longitud del núcleo principal de oxígeno se simularon mediante el software CFD.

MODELO DE CÁLCULO Y PARÁMETROS RELEVANTES

El modelo de lanza de oxígeno de chorro coherente era un tubo laval, con los orificios de flujo de acompañamiento a su alrededor, tal como se muestra en la figura 1. En la práctica, los tubos del flujo acompañante son un cierto número de orificios con distribución uniforme, el diámetro de los orificios es de 4 mm.