转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟研究

唐逸兴，董 凯，姚柳洁，韩德文，魏光升

(1.北京科技大学 冶金与生态工程学院,北京 100083；2.高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京 100083；3.河钢股份有限公司承德分公司,河北 承德 067000)

在转炉炼钢过程中，氧气通过氧枪喷头形成超音速射流，经高温炉气与熔池接触，带动熔池流动，促进化学反应发生并均匀熔池成分和温度[1]。作为转炉炼钢系统的关键设备，氧枪在转炉冶炼过程中起到了脱碳升温，搅拌熔池，造渣，去夹杂等冶金效果[2]。为了进一步响应绿色冶金的号召，节能减排，提高冶炼效率，研究氧枪的超音速射流特性及其对冶炼效果的影响非常有必要。

近年来随着计算流体力学的发展，国内外许多学者采用CFD方法对氧枪的超音速射流特性进行了模拟研究。吕明[1]等研究了转炉内不同枪位条件下的顶吹气体射流特性,并通过与理论计算结果的对比分析，发现：单孔氧枪数值模拟的冲击深度小于理论计算值、冲击面积大于理论计算值,且随着枪位的提高,冲击深度差值变小,冲击面积差值变大。陈兴华等[3]研究了转炉枪头参数对超音速射流流场分布特性的影响,并将研究结果应用到转炉的常规冶炼过程中，使冶炼的平均时间缩短了1.5 min。阚永海等[4]研究了转炉氧枪优化前后两种氧枪顶吹射流特性，并分析射流与熔池的相互影响，其研究成果投入工业生产后，优化后的氧枪供氧时间缩短2.12 min/炉，吨钢氧耗下降5 m3/t(标准)。

某钢厂150 t转炉炼钢平台采用双联法提钒炼钢，现有1座120 t提钒转炉，3座150 t炼钢转炉。……