D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.0M.007 第17卷第4期 北京科技大学学报 Vol.17 No.4 19958Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.19%5 煤氧火焰熔化废钢的基础研究 朱荣张鉴 万天骥 北京科技大学冶金系，北京100083 摘要在实验基础上，通过建立数学模型，对煤氧火焰熔化棒体进行了研究·结果表明：采用一维 不稳态有移动边界的熔化数学模型计算棒体的熔化速度与实验结果相符合· 关健词数学模型，废钢熔化，煤氧枪 中图分类号TF703.40241.82 Basic of Scrap Melting by Coal-Oxygen Burner Zhu Rong Zhang Jian Wan Tianji Department of Metallurgy,USTB,Beijing,PRC ABSTRACT Based on the experimental data,a melting mathematical model for simulating the unsteady one-dimensional moving boundary has been set up.The cal- culated melting rate of scrap was consistent with experimental value. KEY WORDS mathematical models /scrap melting,coal-oxygon burner 近年来，国外已开发出及正在开发的熔化废钢技术主要有：以氧一燃料燃烧产生的高 温火焰为主要能源的废钢熔化炉，如：EOF、KSS-EAF2)、Z-BOPI到、KS4等等. 国内也正在开发以煤氧熔化废钢的技术).这类依靠氧一燃料燃烧产生的高温高速火焰进行 加热熔化废钢的方法，熔化机理是：火焰通过对流及辐射将热量传递给废钢表面，逐渐将 废钢熔化·如何定量描述这一现象，尚无文献报道，本文通过在实验室内棒体（钢棒或铁 棒)的熔化实验，建立数学模型；对单一棒体的熔化过程中，不同煤氧枪功率对熔化速度的 影响进行了初步的研究· 1实验装置及方法 将一直径为40m,长度等于L的棒体，水平放置于实验炉内，煤氧枪正对棒体的端 面，火焰完全覆盖端面·考虑到实际熔化炉内废钢之间是并肩排列的，因此在棒体与实验炉 壁之间填充车屑.这样，棒体的端面将同时受到火焰对流及辐射传热的控制，而在棒体的 侧面可不考虑对流及辐射的影响.实验前将炉温升至1000℃左右· 实验用新研制的高强度内燃式煤氧枪进行，煤氧枪功率40~150kVA,火焰出口最高温 度2400~2500℃，火焰焰心长度400~600mm,火焰中C02/C0=0.25~8.0,火焰出口 1994-12-28收稿 第一作者男32岁博士第 17 卷 第4 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1望巧 年 8 月 Jo u 丁n a l o f U 苗v e rs lty o f s a e n c e a nd Te 改m o fo g y Be ij ing V d . 17 N 6 . 4 A 嗯 . 1望巧 煤 氧火焰 熔化废钢 的基础研究 朱 荣 张 鉴 万天骥 北京科技大学冶金 系 , 北 京 1X( X) 8 摘要 在实验基 础上 , 通过建立数 学模 型 , 对煤氧火焰熔 化棒体进行 了研究 . 结果表明: 采 用一维 不稳态有移动边界 的熔化数学模型计算棒体 的熔化 速度 与实验结果相符合 . 关健词 数学模 型 , 废钢熔化 , 煤氧枪 中图分类号 刃曰 03;.4 0 24 1 . 82 B as i c o f S er a P M e lt ign b y C o a l 一 O x gy e n hZ u R on g 1无p art n ℃ n t Z h a n g J 泛a n o f M e t a l l u r g y , U S T B Wd n iT a nj i B e i j i n g , P R C A B S T R A C T B a s e d o n t h e e x P e r ime n t a l d a t a , a me lt i n g m a t h e am t ica l m o d e l fo r s i m u l a t i n g t h e u n s t e a d y o n e 一 d im e n s i o n a l mo v i n g b o u n d a r y h a s b e e n s e t u P . T h e ca l - e u l a t e d me lt i n g r a t e o f s c r a P w a s co n s i s t e n t w i t h e x P e r i me n t a l v a l u e . K E Y W O R D S am t h e m a t i e a l mo d e l s / s c r a P me lt i n g , c o a l 一 o x y g o n b um er 近年来 , 国外 已 开 发 出及 正 在 开发 的熔 化 废钢 技 术 主要 有 : 以 氧 一 燃 料 燃 烧产生 的高 温 火 焰 为 主 要 能源 的废 钢 熔 化 炉 , 如 : E O F[ ’ ] 、 K S S 一 E AF 12 、 Z 一 B O P 13] 、 K S 14] 等 等 . 国 内也正在 开发 以煤氧熔化 废钢 的技 术 [ ’ ] . 这类依 靠 氧 一 燃 料燃 烧产 生 的高温 高速 火焰 进 行 加热 熔化废 钢 的方法 , 熔化 机理是 〔6 :] 火 焰通 过对流及 辐射 将热 量传递给废 钢 表 面 , 逐 渐 将 废钢 熔化 . 如何 定量 描述 这 一现 象 , 尚无 文 献报道 . 本文 通 过 在 实验 室 内棒体 (钢 棒或 铁 棒 ) 的熔化 实验 , 建立 数学模型 ; 对单一棒 体 的熔化 过程 中 , 不 同煤 氧枪 功率 对熔化 速度 的 影 响进行 了初 步 的研 究 . 1 实验装置及方法 将 一 直 径 为 40 m n l , 长度 等 于 L 的 棒体 , 水 平 放置 于 实验 炉 内 , 煤 氧 枪 正 对棒体的 端 面 , 火焰 完全覆盖 端面 . 考虑 到 实 际熔化 炉 内废 钢之 间是 并肩 排列 的 , 因此在 棒体 与实验炉 壁 之 间填充车屑 . 这 样 , 棒体 的端 面将同 时 受 到 火 焰 对流 及 辐 射 传 热 的控 制 , 而 在 棒 体的 侧 面可不 考虑 对流 及 辐射的影 响 . 实 验前将 炉温 升至 1 0 0 ℃ 左 右 . 实验用新研制 的高强 度 内燃 式煤 氧枪进行 , 煤氧枪功 率 40 一 1 50 k V A , 火 焰 出 口 最 高温 度 2 4X() 一 2 50 ℃ , 火 焰 焰 心 长 度 4 0 一 60 O l l n n , 火 焰 中 C O Z / C O = .0 25 一 .8 0 , 火焰 出 口 1哭科 一 12 一 2 8 收稿 第 一作者 男 32 岁 博士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 04. 007