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1 绪论1

1.1 国内外转炉氧枪系统的发展2

1.2 电弧炉炼钢用氧技术7

1.2.1 氧燃烧嘴9

1.2.2 氧（碳）枪脱碳及造泡沫渣10

1.2.3 炉气二次燃烧用氧10

1.3 炼钢用氧过程的安全与经验11

1.3.1 事故的种类与分析11

1.3.2 氧气管道的设计与施工14

1.3.4 氧枪的安全使用与经验15

1.3.3 氧枪的设计要求与制造15

1.4 电弧炉与转炉的炼钢技术耦合16

参考文献17

2 可压缩气流的理论基础18

2.1 气体动力学的基本概念18

2.1.1 气体状态参数与理想气体状态方程18

2.1.2 常用气体系数和单位20

2.1.3 相似准数22

2.2 一维可压缩流体流动的基本方程23

2.2.1 连续性方程23

2.2.2 动量方程24

2.2.3 能量方程24

2.2.4 可压缩气体的流出速度25

2.3.1 声速26

2.3 亚声速与超声速气流26

2.3.2 马赫数、马赫角和马赫线27

2.3.3 流动区域的划分29

2.3.4 亚声速气流与超声速气流的差异30

2.4 超声速气流的临界参数31

2.4.1 获得超声速气流的条件31

2.4.2 滞止参数或总参数32

2.4.3 气体的临界参数34

2.4.4 超声速气流各参数随喷管面积比的变化关系35

2.5 压缩性气体流出的质量流量36

2.5.2 临界流量的计算37

2.5.1 亚临界流量的计算37

2.6 激波与喷管流动特性38

2.6.1 激波38

2.6.2 正激波、斜激波和膨胀波39

2.6.3 喷管的流动特性41

2.7 等熵流函数计算图表44

2.7.1 可压缩气体等熵流图44

2.7.2 氧气焓熵图45

参考文献45

3 超声速喷头的冷态测试46

3.1 喷头测试系统装置及其原理46

3.2.1 根据出口与喉口截面的比值确定47

3.2 超声速喷管出口马赫数的测定47

3.2.2 根据激波后的总压和激波前的静压确定48

3.2.3 用测量斜激波角的方法确定50

3.3 超声速气流温度的测定52

3.3.1 高速气流温度测定的理论公式52

3.3.2 气流温度的实验测量53

3.4 喷头流量和管道内部压力损失的测量54

3.4.1 孔板流量计的原理54

3.4.2 标准状态时体积流量的计算公式56

3.4.3 管道内部压力损失的测量58

3.5 流股动压衰减规律的测定58

3.5.1 动压衰减的测定59

3.5.2 流股径向的动压分布特征60

3.5.3 流股刚性角的测量60

3.6 冲击面积和有效冲击面积的测定60

3.7 流股引射量和引射系数的测定61

3.8 用光学方法观察流股的结构62

3.9 三维多股射流流场的图形处理63

3.9.1 网格化63

3.9.2 流场图形的处理64

参考文献66

4 喷头射流的特性67

4.1 湍流自由射流67

4.1.2 轴对称射流的流动68

4.1.1 等温自由射流的特性68

4.2 单股轴对称超声速湍流射流73

4.2.1 超声速轴对称自由射流的结构73

4.2.2 超声速长度与马赫数的关系73

4.3 多股超声速射流的特性与模型75

4.3.1 射流中心线的偏移75

4.3.2 抽引系数76

4.3.3 二次燃烧氧枪喷头的流场特性77

4.4 氧枪喷头射流的速度分布80

4.4.1 超声速射流湍流特性80

4.4.2 脉动速度82

4.4.3 自相关系数83

参考文献84

5 氧气射流与熔池的相互作用86

5.1 氧枪射流的冲击深度86

5.2 氧枪射流的冲击面积89

5.2.1 射流冲击面积的测定与计算公式89

5.2.2 冲击面积的影响因素89

5.3 射流作用下的熔池流动与传质91

5.3.1 顶吹气体射流冲击下熔池流场的数学模型91

5.3.2 顶底复吹转炉熔池流场及循环流量96

5.3.3 射流作用下熔池传质的模拟实验与计算100

5.4 转炉炉内流场、传热与传质105

5.4.1 转炉炉气流动的数学模型105

5.4.2 转炉中金属液滴的产生、运动及传热模型111

5.4.3 炉内二次燃烧的流动、传热与传质模型113

5.5 转炉火点区域的反应特性119

5.5.1 火点面积的计算119

5.5.2 氧气射流吹炼时的氧化反应121

5.5.3 炉内耗氧量与反应动力学121

5.6 射流侧吹作用熔池的特性123

参考文献125

6 转炉氧枪的设计与应用127

6.1 氧枪设计127

6.1.1 氧枪枪体127

6.1.2 氧枪喷头133

6.1.3 氧枪受热机理与热平衡计算136

6.1.4 氧枪枪身套管的确定138

6.1.5 喷头加工与氧枪装配141

6.1.6 氧枪的密封及膨胀装置145

6.1.7 一种氧枪新型进出水方法147

6.2 多孔喷头的设计148

6.2.1 喷头端底结构149

6.2.2 喷头冷却水流动的模拟155

6.2.3 几种喷头设计方法的比较158

6.2.4 喷头主要参数的计算与确定160

6.3 100t转炉用氧枪的设计实例163

6.3.1 吨钢氧消耗量的计算163

6.3.2 氧枪喷头的设计165

6.3.3 枪身各层管径尺寸的确定166

6.3.4 氧枪长度与冷却水的计算169

6.4 一些喷头在炼钢过程的使用效果171

6.4.1 旋流喷头171

6.4.2 双角度低喷溅喷头182

6.4.3 宝钢用双角度6孔喷头194

6.4.4 聚合射流喷头200

6.4.5 日本顶吹氧枪射流特性204

6.5 转炉二次燃烧氧枪喷头的设计212

6.5.1 二次燃烧氧枪的发展及基本机理212

6.5.2 二次燃烧氧枪的射流特性216

6.6.1 转炉底吹供气元件的类型及主要特点218

6.6 转炉底吹喷嘴的设计218

6.6.2 底吹喷嘴的设计220

6.7 氧枪与转炉煤气回收技术224

6.7.1 转炉煤气回收系统224

6.7.2 供氧强度等对煤气回收的影响225

6.7.3 提高煤气回收量的综合措施226

参考文献227

7 氧枪在溅渣护炉中的作用230

7.1 转炉溅渣护炉工艺与技术230

7.1.1 溅渣护炉的发展230

7.1.2 溅渣护炉的理论与工艺230

7.2 氧枪溅渣护炉过程的物理模拟234

7.2.1 溅渣护炉物理模型的建立234

7.2.2 溅渣护炉的水模试验235

7.2.3 溅渣护炉用喷头射流特性与熔池的作用240

7.3 溅渣护炉氧枪与氮气系统241

7.3.1 溅渣护炉氧枪241

7.3.2 溅渣护炉氧枪的设计与维修241

7.3.3 溅渣护炉供氮系统与用氮量的计算243

7.4 顶底复吹溅渣工艺与底部供气245

7.4.1 溅渣护炉的复吹冶炼工艺245

7.4.2 底吹对溅渣护炉的影响246

参考文献247

8.1.1 多功能氧枪249

8.1 多功能氧碳枪与Consteel电弧炉249

8 电弧炉用氧技术249

8.1.2 Consteel电弧炉炼钢技术253

8.1.3 炉门碳氧枪261

8.1.4 炉墙碳氧枪265

8.2 氧燃烧嘴助熔技术266

8.2.1 氧燃烧嘴助熔原理267

8.2.2 氧燃烧嘴的设计268

8.2.3 煤氧枪助熔技术与工艺277

8.3 聚合射流氧枪技术280

8.3.1 聚合射流氧枪的特点281

8.3.2 聚合射流氧枪在电弧炉上的应用283

8.3.4 聚合射流氧枪技术在电弧炉中的应用效果284

8.3.3 聚合射流氧枪技术在国内的应用前景284

8.3.5 Cojet技术的优越性及推广应用285

8.4 电弧炉用二次燃烧技术286

8.4.1 二次燃烧的基本原理286

8.4.2 二次燃烧的系统组成及技术特点287

8.4.3 二次燃烧用氧技术要点287

8.4.4 二次燃烧技术进展288

8.5 Conarc炼钢法与Danarc技术288

8.5.1 交替使用氧枪和电极的Conarc炼钢法288

8.5.2 Danarc电弧炉技术291

参考文献295

9.1.1 炼钢用煤技术297

9.1 煤氧炼钢技术297

9 煤氧炼钢技术与炉外精炼用氧枪技术297

9.1.2 煤氧炼钢方法298

9.1.3 煤氧炼钢与电弧炉炼钢的比较301

9.1.4 双膛煤氧炼钢炉303

9.2 炉外精炼用氧枪技术304

9.2.1 氧枪在RH精炼炉的应用305

9.2.2 CAS-OB精炼炉用氧枪技术307

9.2.3 一种可滑动的烧嘴及组合氧枪310

参考文献312

附录313

附录1 激波前马赫数与P0y/px的关系表（k=1.4）313

附录2 气体绝热函数表314