·94· 北京科技大学学报 第33卷 实验的方法对集束射流氧枪进行模拟，为了配合实 烷气体，底吹气体选择瓶装氨气，介质参数如下表3 验，按照1：4比例等比例缩小，设计制造了小型实 所示. 验用集束射流氧枪，氧枪参数如表1所示.氧枪实 表3实验介质参数 物如图1所示. Table 3 Parameter of service fluid 表1实验用集束射流氧枪参数 压力/ 密度/ 热值/ 序号 介质种类 Table 1 Parameter of the coherent jet oxygen lance for experiment MPa (kg'm-3) (M·m3) 马赫数， 主氧流量/ 燃气流量/ 环氧流量/ 1 氧气 >0.5 1.429 Ma m3.h-!) (m3-h) (m3.h 2 丙烷 >0.15 1.964 101.5 1.7 120 60 30 3 氮气 >0.2 1.251 实验金属冷料选择生铁，成分如下表4所示 表4金属冷料成分（质量分数） Table 4 Composition of the cool metal material % C Si Mn P Fe 4.200 0.900 0.800 0.2000.04093.860 2实验计划 2.1配料方案 生铁加入总量为200kg,采用分批次加入.配 图1集束射流氧枪枪头 料方案如表5所示 Fig.1 Head of the coherent jet oxygen lance 表5配料方案 设计制造了小型炼钢炉，炼钢炉采用简单直筒炉 Table 5 Material recipe 型，炉体设计参数如表2所示，实物如图2所示 一批料 二批料 三批料 表2实验炉炉体设计参数 80kg生铁，20kg焦炭 60kg生铁 60kg生铁 Table 2 Parameter of the steel making furnace 2.2供氧流量控制 容量/ 炉壳 熔池 熔池 炉膛 kg 直径/mm 直径/mm 深度/mm 深度/mm 供氧工作模式分为两种，分别为烧嘴模式和脱 碳模式，相关参数设定数据如下表6所示. 200 950 350 300 700 表6供氧模式参数设定 Table6 Parameter of the oxygen supply mode 主氧流量/燃气流量/环氧流量/枪位/底吹流量/ 模式 (m3h-1)(m3h-)(m3h-1)mm (m3h-) 烧嘴模式 50 20 50500 3 脱碳模式100 10 30 400 3 2.3取样分析方案 实验计划采用燃烧废气成分分析的方法对燃烧 集束射流火焰燃烧特性进行研究.根据研究要求对 燃烧废气进行取样，废气取样采用抽气泵+集气袋 方式.废气成分采用奥式气体分析仪化学法分析， 分别分析样气中的C0、C0,和02成分. 图2实验炼钢炉 Fig.2 Steel making furnace for experiment 3 实验过程及结果分析 1.2实验材料 3.1热态实验火焰燃烧情况 实验选择使用瓶装气体作为气源.燃气选择丙 在冶炼过程中，对火焰燃烧产物进行取样，共北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 实验的方法对集束射流氧枪进行模拟，为了配合实 验，按照 1∶ 4比例等比例缩小，设计制造了小型实 验用集束射流氧枪，氧枪参数如表 1 所示． 氧枪实 物如图 1 所示． 表 1 实验用集束射流氧枪参数 Table 1 Parameter of the coherent jet oxygen lance for experiment 马赫数， Ma 主氧流量/ ( m3 ·h － 1 ) 燃气流量/ ( m3 ·h － 1 ) 环氧流量/ ( m3 ·h － 1 ) 1. 7 120 60 30 图 1 集束射流氧枪枪头 Fig． 1 Head of the coherent jet oxygen lance 设计制造了小型炼钢炉，炼钢炉采用简单直筒炉 型，炉体设计参数如表 2 所示，实物如图 2 所示． 表 2 实验炉炉体设计参数 Table 2 Parameter of the steel making furnace 容量/ kg 炉壳 直径/mm 熔池 直径/mm 熔池 深度/mm 炉膛 深度/mm 200 950 350 300 700 图 2 实验炼钢炉 Fig． 2 Steel making furnace for experiment 1． 2 实验材料 实验选择使用瓶装气体作为气源． 燃气选择丙 烷气体，底吹气体选择瓶装氮气，介质参数如下表 3 所示． 表 3 实验介质参数 Table 3 Parameter of service fluid 序号 介质种类 压力/ MPa 密度/ ( kg·m － 3 ) 热值/ ( MJ·m － 3 ) 1 氧气 ＞ 0. 5 1. 429 — 2 丙烷 ＞ 0. 15 1. 964 101. 5 3 氮气 ＞ 0. 2 1. 251 — 实验金属冷料选择生铁，成分如下表 4 所示． 表 4 金属冷料成分( 质量分数) Table 4 Composition of the cool metal material % C Si Mn P S Fe 4. 200 0. 900 0. 800 0. 200 0. 040 93. 860 2 实验计划 2． 1 配料方案 生铁加入总量为 200 kg，采用分批次加入． 配 料方案如表 5 所示． 表 5 配料方案 Table 5 Material recipe 一批料 二批料 三批料 80 kg 生铁，20 kg 焦炭 60 kg 生铁 60 kg 生铁 2. 2 供氧流量控制 供氧工作模式分为两种，分别为烧嘴模式和脱 碳模式，相关参数设定数据如下表 6 所示． 表 6 供氧模式参数设定 Table 6 Parameter of the oxygen supply mode 模式 主氧流量/ ( m3 ·h － 1 ) 燃气流量/ ( m3 ·h － 1 ) 环氧流量/ ( m3 ·h － 1 ) 枪位/ mm 底吹流量/ ( m3 ·h － 1 ) 烧嘴模式 50 20 50 500 3 脱碳模式 100 10 30 400 3 2. 3 取样分析方案 实验计划采用燃烧废气成分分析的方法对燃烧 集束射流火焰燃烧特性进行研究． 根据研究要求对 燃烧废气进行取样，废气取样采用抽气泵 + 集气袋 方式． 废气成分采用奥式气体分析仪化学法分析， 分别分析样气中的 CO、CO2和 O2成分． 3 实验过程及结果分析 3. 1 热态实验火焰燃烧情况 在冶炼过程中，对火焰燃烧产物进行取样，共 ·94·