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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