·342 北京科技大学学报 1995年No.4 速度500~1000m/s. 煤氧枪功率等指标控制由图1的操作系统 控制，通过调节氧气流量、载气流量、煤粉量 Q 可给定煤氧枪的功率，火焰的氧化性及火焰出 口速度的大小， 在棒体轴向不同位置焊接有W-Re热电 偶，测量棒体表面温度及棒体内轴向的温度分 布·表面热流是通过表面温度、棒体内温度等 进 出 测量数据计算以及表面热流计测量得到的· 图1煤氯枪控制图 1氧气瓶：2减压阀；3阀门；4,5分配表：6流量计： 2实验结果及分析 7压力表；8煤粉罐：9给料器；10煤氧枪 (1)表面热流密度 根据文献，内燃式煤氧枪出口后的高温高速火焰，沿轴向是1条衰减的温度曲线，高 温段的火焰，温度衰减快，低温段火焰温度衰减慢，由传热学的基本概念可知，受对流及辐 射传热控制的情况下，表面热流密度9=(T(T,为棒体端面火焰的温度).实验测得不同煤 氧枪输出功率下，轴向表面热流密度的变化，如图2所示·从图中可以看到，沿轴向表面热 流密度的衰减与距煤氧枪出口的距离近似KL的关系· (2)棒体的熔化速度 实验对20*钢棒、45#钢棒、生铁棒在 不同煤氧枪输出功率下的熔化长度随时间的变 56 化进行了测量（图3、图4）.由于20#钢棒 ●W=1250kW oW=80 kW- 与45#钢棒的物性参数相差不大，实验又难 W=50 kW 免存在误差，所以图3中的3种功率下的20# 740 钢棒、45#钢棒的测量值相近，没有分别标 32 0 示·从图4看到，生铁棒熔化速度随着熔化时 0 ● 间的延长，熔化界面推进逐渐缓慢(20# 16 0 钢棒及45#钢棒也有类似的规律)，煤氧枪输 0 0 出功率为125kW时，生铁棒平均熔化速度达 到40mm/min左右，而钢棒的平均熔化速度为 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 14.5 mm/min左右.生铁棒的熔化速度是钢棒 L/m 的熔化速度的2倍多，可见：实际炼钢炉废钢 熔化过程中配入一定比例的生铁块，对加速度 图2轴向热流密度的变化 钢熔化是有作用的· 3熔化模型 以实验所测量的数据为基础，建立单一棒体的熔化数学模型.进一步假定：· 孙 2 · 北 京 科 技 速度 5 0 一 1 0 0() m ./s 煤氧枪功率等指 标控 制 由 图 1的操作 系统 控 制 . 通 过调节 氧气流量 、 载气流量 、 煤粉量 可给定煤氧 枪的功率 , 火焰 的氧 化性及 火焰 出 口 速度的大小 . 在 棒体轴 向 不 同 位 置 焊接 有 W 一 eR 热 电 偶 , 测 量 棒体表面 温度 及棒 体内轴 向的温度分 布 . 表面 热流是 通 过表 面温 度 、 棒休 内温 度等 测量 数据计算 以 及 表 面热 流计 测量得 到 的 . 大 学 学 报 1卯5 年 N 6 . 4 ` . - ~ . . . 曰 8 2 实验结果 及分析 图 1 煤报枪控制 图 l 氧气瓶: 2 减压阀: 3 阀 门: 4 , 5 分 配表 ; 6 流量计: 7 压 力表 ; 8 煤粉罐; 9 给料器 ; 10 煤氧枪 ( l) 表 面 热流 密 度 根 据 文献 「7 ; , 内燃 式煤氧 枪出 口 后 的高 温高速 火焰 , 沿 轴 向是 1 条 衰减 的 温 度 曲线 , 高 温 段的火 焰 , 温度衰 减快 , 低 温段 火焰 温度衰减慢 . 由传热学 的基本概念可 知 , 受对流及 辐 射传热控 制 的情况 下 , 表 面热 流 密度 q = 人界X不 为棒 体端 面火 焰 的温度 ) . 实 验 测 得 不 同煤 氧枪输出功率 下 , 轴 向表 面 热流 密度 的变化 , 如 图 2 所示 . 从 图中可 以 看到 , 沿轴 向表 面热 流密 度 的衰减 与距 煤氧枪 出 口 的距离 近似 K 厂 的关 系 . ( 2) 棒体 的熔化速 度 实验 对 2沪 钢 棒 、 45 # 钢 棒 、 生铁棒在 蒸/ ,。一xb 不 同煤氧 枪输 出功率 下 的熔化长 度 随时 间的变 化进 行 了测 量 ( 图 3 、 图 4) . 由于 2沪 钢 棒 与 4 5 # 钢棒 的 物性 参数相 差 不 大 , 实 验 又难 免存在误差 , 所 以 图 3 中的 3 种 功率下的 20 # 钢棒 、 45 # 钢 棒 的 测 量 值相 近 , 没 有分 别 标 示 . 从图 4 看 到 , 生 铁棒 熔化 速 度随着 熔化 时 间 的延 长 , 熔 化 界 面 推 进 逐 渐 缓 慢 ( 20 # 钢 棒及 45 # 钢棒 也有 类 似 的规律 ) . 煤 氧枪 输 出功 率为 12 5 kw 时 , 生 铁 棒 平 均 熔 化 速 度 达 到 4D 浏叫而n 左右 , 而钢 棒 的平 均熔 化 速 度 为 14 . 5 俐叫m in 左右 . 生 铁 棒的 熔 化 速 度 是 钢 棒 的熔化速 度的 2 倍多 . 可 见 : 实 际炼 钢炉废 钢 熔化过程 中配人 一定 比例 的生铁块 , 对加 速 度 钢熔化是 有作 用 的 . . — 。 冲 = 阳I K W — O W = 劣 k w l . O . . O . 住 4 L / m 0 . 6 0 . 8 图 2 轴 向热流密度的变化 3 熔化 模型 以 实 验所测量 的 数据 为基础 , 建立 单一 棒体的熔化数学模 型 . 进一 步假定 :