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氧枪，是氧气转炉炼钢中的主要工艺设备之一，其性能特征直接影响到冶炼效果和吹炼时间，从而影响到钢材的质量和产量。 在吹炼过程中，氧枪不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射，还基于氧枪射流行为及气液两相流的基础理论研究，开发了基于射流特性评估的氧枪设计软件，形成了基于给定参数及冶炼需求的正向、反向双流量双角度氧枪喷头设计方法，拥有多项关于氧枪设计及双结构氧枪及喷吹工艺方面的发明专利。其中双结构氧枪喷头主要由氧气入口、内孔、外孔、进水环缝，出水环缝构成。内外孔交错排列分布，内外孔的流量比变化范围在0.4-2.0；内孔中心轴线与喷头的中心轴线夹角α1和外孔的中心轴线与喷头的中心轴线夹角α2关系为：α2-α1= 3°-5°。内孔出口处的中心线距喷头中心线L1和外孔出口处中心线距喷头中心线为L2关系为：L2：L1=1.10-1.30。对于120-260吨转炉，氧枪喷头数量为内孔3个，外孔3个；对于300-350吨转炉，氧枪喷头数量为内孔4个，外孔4个。内外孔的射流出口马赫数为2.05-2.1。该成果已成功应用到在鞍钢260吨转炉上得到了成功应用，冶炼时间短、铁耗低、脱磷率搞的良好效果。

本成果一种大型转炉喷吹工艺方法，所述转炉设有喷吹系统，喷吹系统包括设于转炉顶部的旋流氧枪及设于转炉底部的水平缝式底吹元件；所述旋流氧枪、水平缝式底吹元件用于向转炉内喷入气体或弥散态的固体颗粒，固体颗粒包括CaO固体颗粒或稀土元素固体颗粒；旋流氧枪喷入的气体包括氧气、氩气或氮气；所述水平缝式底吹元件喷入的气体包括CO2、氩气、氮气或氧气。本发明通过设于转炉顶部的旋流氧枪及转炉底部的水平缝式底吹元件选择性地向转炉内吹入空气或固体颗粒，双结构氧枪喷头成果亮点在于：采用了两组不同结构的喷孔并交错布置，突破了传统氧枪结构设计单一的局限性。其中第一组喷孔布置在内侧，喷孔中心轴线与氧气入口中心轴线采用小倾斜度布置，第二组喷孔布置在外侧，喷孔中心轴线与氧气入口中心轴线采用大倾斜度布置。在吹炼过程中，内、外喷孔协同作用，其中内侧喷孔强化射流对熔池的冲击效果和搅拌强度，增大了喷头的射流核心区长度；外侧喷孔缓解了内侧喷孔的射流衰减，增加了熔池冲击面积，内外喷孔的交错布置减少了射流流股之间汇合可能性，降低炉口喷溅的发生。此外这种交错布置也会增加柱间缝隙，增大冷却水流量，改善喷头冷却效果，延长喷头使用寿命。

团队由刘坤教授领衔，现有教授2人，副教授1人，讲师2人，其中博士生导师1人，硕士导师4人，团队先后共培养博士研究生7人，硕士研究生89人，其中在读博士研究生4人，在读硕士研究生30人。团队成员秉承“敢为人先，开拓创新”的精神，打破学科壁垒，聚焦冶金能源、废弃资源高效利用，形成喷吹新设备、新工艺、新材料研发等交叉学科研究方向，探索新知，为冶金理论进步和工业技术创新产生了较大的推动作用。 团队围绕转炉冶炼关键设备，基于射流及两相流及燃烧传热理论，采用计算流体软件及现代化测试手段，联合中钢集团鞍山热能研究院、鞍钢钢铁研究院、鞍钢股份公司炼钢厂，东北大学，开展产学研合作，探索氧枪喷头设计新方法、射流剪切掺混及喷溅新理论，从延缓射流衰减出发，研发多结构参数氧枪喷头，以解决转炉吹炼供氧强度低、喷溅严重、金属收得率低等问题。近5年，团队成员承担省级以上科研项目19项，其中国家重大专项课题2项，国家自然科学基金8项，发表高水平论文36篇，获批专利10余项，实现成果转化2项。

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