D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.s1.038 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 集束射流火焰燃烧特性热态实验 中景霞12)董凯)凶刘文娟)朱荣) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)山东菜芜钢铁集团股份有限公司，莱芜271104 ☒通信作者，E-mail:dongkaismanker(@yahoo.com.cm 摘要通过实验室建立的小型实验炉，进行集束射流加热金属冷料的热态模拟实验，分析了集束射流火焰在不同冶炼阶段 的成分变化.实验研究表明：集束射流火焰形态呈现多样性特点，燃烧产物成分不断变化.在金属冷料的存在作用下，少量 C0,气体产生，0，增加，C0下降：熔化期中，0，逐渐升高，C0逐渐降低，C0,体积分数一直保持在1%~2%；脱碳期与熔化 期相比，O2下降，而C0上升，C02稍有增加：脱碳期中，钢水中C含量逐渐降低，CO2和O2有所增加，而C0含量剧烈降低. 集束射流火焰燃烧产物中，各成分之间关系密切，C0的含量随着O2含量的升高而降低.在熔化期中，C0气体含量随着CO2 气体含量的增加而增加：在脱碳期，C0气体含量随着C0,气体含量的增加而降低. 关键词集束射流：燃烧：炉气：电弧炉：冶炼 分类号TF03·1:TF058 Experiment of the coherent jet lance combustion behavior SHEN Jing-ia,DONG Kai,LIU Wen-juan,ZHU Rong 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Laiwu Iron and Steel Group,Laiwu 271104.China Corresponding author,E-mail:dongkaismanker@yahoo.com.cn ABSTRACT A small experimental furnace was established,the hot simulation test for coherent jet heating cold metal material was conducted,the flame was measured.and the off gas composition was sampled and analyzed in different stages.The results show that the coherent jet flame presents the different characteristics in different stages,and the composition of combustion products is in change. Under the effect of cold metal material,little COappears,O increases,and CO decreases:in the melting stage,O rises and CO re- duces gradually,and the mass fraction of CO stays about from 1%to 2%:compared the decarburization stage with the melting stage. 0 reduces,CO increases,and CO,increases little;in the decarburization stage,the carbon content in molten steel reduces gradually, CO and O rise a little,but the CO content reduces violently.Every composition in the coherent jet flame connects with each other.CO content increases as O content reduces;in the melting stage,CO content increases as CO content increases,but in the decarburiza- tion stage,CO content reduces as CO,content increases. KEY WORDS coherent jet;combustion;off gas:electric arc fumace:smelting 集束射流氧枪是在普通超音速氧枪的基础上增学反应，产生液态金属和高温炉气，过程中气液相 加燃气和环氧，形成由火焰环绕的氧气射流.通过 互作用，反应复杂.以往的研究中，没有对集束射 改变集束射流氧枪中氧气与燃气的配比，可以分别 流的火焰燃烧特性进行专门研究，在此专门设计实 实现加热熔化冷料和熔池脱碳升温的作用.集束射 验对集束射流进行热态实验，对火焰进行实际测 流技术已广泛应用于电弧炉炼钢生产)，对电弧 量，研究火焰燃烧特性. 炉高效化生产起到了重要作用. 1实验准备 集束射流相关技术的研究在国内外取得多项成 果-，但是研究方法仍以数值模拟为主-.电弧 1.1实验设备 炉内，高温集束射流与金属冷料接触发生物理和化 为了研究集束射流的火焰燃烧特性，采用热态 收稿日期：201108-22第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 集束射流火焰燃烧特性热态实验 申景霞1，2) 董 凯1) 刘文娟1) 朱 荣1) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2) 山东莱芜钢铁集团股份有限公司，莱芜 271104 通信作者，E-mail: dongkaismanker@ yahoo． com． cn 摘 要 通过实验室建立的小型实验炉，进行集束射流加热金属冷料的热态模拟实验，分析了集束射流火焰在不同冶炼阶段 的成分变化． 实验研究表明: 集束射流火焰形态呈现多样性特点，燃烧产物成分不断变化． 在金属冷料的存在作用下，少量 CO2气体产生，O2增加，CO 下降; 熔化期中，O2逐渐升高，CO 逐渐降低，CO2体积分数一直保持在 1% ～ 2% ; 脱碳期与熔化 期相比，O2下降，而 CO 上升，CO2稍有增加; 脱碳期中，钢水中 C 含量逐渐降低，CO2和 O2有所增加，而 CO 含量剧烈降低． 集束射流火焰燃烧产物中，各成分之间关系密切，CO 的含量随着 O2含量的升高而降低． 在熔化期中，CO 气体含量随着 CO2 气体含量的增加而增加; 在脱碳期，CO 气体含量随着 CO2气体含量的增加而降低． 关键词 集束射流; 燃烧; 炉气; 电弧炉; 冶炼 分类号 TF03 + 1; TF058 Experiment of the coherent jet lance combustion behavior SHEN Jing-xia1，2) ，DONG Kai 1) ，LIU Wen-juan1) ，ZHU Rong1) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Laiwu Iron and Steel Group，Laiwu 271104，China Corresponding author，E-mail: dongkaismanker@ yahoo． com． cn ABSTRACT A small experimental furnace was established，the hot simulation test for coherent jet heating cold metal material was conducted，the flame was measured，and the off gas composition was sampled and analyzed in different stages． The results show that the coherent jet flame presents the different characteristics in different stages，and the composition of combustion products is in change． Under the effect of cold metal material，little CO2 appears，O2 increases，and CO decreases; in the melting stage，O2 rises and CO re￾duces gradually，and the mass fraction of CO2 stays about from 1% to 2% ; compared the decarburization stage with the melting stage， O2 reduces，CO increases，and CO2 increases little; in the decarburization stage，the carbon content in molten steel reduces gradually， CO2 and O2 rise a little，but the CO content reduces violently． Every composition in the coherent jet flame connects with each other，CO content increases as O2 content reduces; in the melting stage，CO content increases as CO2 content increases，but in the decarburiza￾tion stage，CO content reduces as CO2 content increases． KEY WORDS coherent jet; combustion; off gas; electric arc furnace; smelting 收稿日期: 2011--08--22 集束射流氧枪是在普通超音速氧枪的基础上增 加燃气和环氧，形成由火焰环绕的氧气射流． 通过 改变集束射流氧枪中氧气与燃气的配比，可以分别 实现加热熔化冷料和熔池脱碳升温的作用． 集束射 流技术已广泛应用于电弧炉炼钢生产［1--2］，对电弧 炉高效化生产起到了重要作用． 集束射流相关技术的研究在国内外取得多项成 果［3--4］，但是研究方法仍以数值模拟为主［5--6］． 电弧 炉内，高温集束射流与金属冷料接触发生物理和化 学反应，产生液态金属和高温炉气，过程中气液相 互作用，反应复杂． 以往的研究中，没有对集束射 流的火焰燃烧特性进行专门研究，在此专门设计实 验对集束射流进行热态实验，对火焰进行实际测 量，研究火焰燃烧特性． 1 实验准备 1. 1 实验设备 为了研究集束射流的火焰燃烧特性，采用热态 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.038