第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体流动的数学模拟：
模型对侧顶复吹过程的应用及结果
魏季和，贺元，史国敏12
(1.上海大学材料科学与工程学院，上海200072：2.宝山铜铁股份有限公司不锈锅分公司，上海200431）
VoL.1I No.1 Feb.2011
流体流动计算结果的叠加，处理和分析了复吹过程中120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流动.所得结果显示，该数学模型可用以模拟复吹AOD熔池内流体流动.侧吹气流对复吹AOD熔池内流体流动起主导作用，整个熔池液体同样处于活泼的搅拌和循环运动中，无明显的死区，与纯侧吹下的情况相比，顶吹气流并未改变熔池内气体搅拌和液体流动的基本特征，但会使液体局部流态显著变化.侧枪数和枪位的受化同样未改变熔池内气体搅拌和液体流动及液相滞动能分布的基本特征和规律，但会使之发生局部改变采用6枪27°比采用7枪18°或22.5°和6枪 22.5°可得更均匀的液体流场及动能分布
关键词：不锈钢；AOD转炉；侧顶复吹过程；流体流动：数学模拟
中图分类号：TF72 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)01-0040-04
得到了侧项复吹条件下AOD熔池内液相的流场
对应于文款[2中图1所示ABCD、EFGH、ADMN、
在本工作第二和三部分中，分别应用提出的侧项复吹AOD(ArgonOxygenDecarburization)熔池内钢液流动三维数学模型的纯侧吹和纯顶吹分量对纯侧吹和纯顶吹下120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体流动作了计算(2.3，如前所述，复吹下AOD熔池内的流体流动当是侧吹和顶吹气流共同作用的效果，或者说，当是在顶吹气流影响下由侧吹气流所致，这正是提出的侧项复吹AOD熔池内钢液流动数学模型的基点. 这样，在得到可靠的纯侧吹和纯顶吹下AOD熔池内流体流动结果后，就可对复吹条件下相应的流动作出合理的模拟和估计.据此，作为首次尝试，对复吹下120t AOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流
动作了处理和分析.本文报道所得结果 2计算结果
假设侧顶复吹条件下AOD熔池内液相流场是侧吹和顶吹熔池内液相流场在理想情况下的叠加，那么，只要将二者的速度矢量相加就可得侧顶复吹条件下相应的液相流场.鉴于今为止文献中尚无相关报道，这为进行侧项复吹条件下转炉型熔池内流体流动数学模拟提供了-一种可行的方法。将分别计算得的纯侧吹和纯顶吹熔池内液体的速度矢量(23)在每个结点对应相加，由此
收稿日期；2010-0819，修回日期：2010-11-21
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：50374047)
N-N、M-M截面，按上述方法得到的7枪18°下水模型熔池（侧吹总气量101.78Nm/h，顶吹气量79.87Nm/h) 和120tAOD转炉（侧吹总气量8400Nm/h，顶吹气量 6600Nm/h)熔池内液体的流场分别示于图1和2，相应
的动能分布分别示于图3和4. 3结果分析及讨论
3.1侧顶复吹条件下熔池内流体的流动特征
由图1和2可清楚地看到，对应于7枪18°，在侧顶复吹条件下，熔池内气体搅拌和液体流动与纯侧吹下的情况大致相似，同时作用于熔池的项吹气流并未改变其基本特征和规律，侧吹气流的水平穿透距离仍约为熔池半径的1/3，在两相区和气流出口侧壁间也无垂直方向的环流，液体始终以较大速度沿壁向上流动.整个熔池液体依然处于活跃的搅拌和运动之中，无明显的死区，但顶吹气流使由侧吹气流引起的液体流态发生显著的局部变化
在复吹条件下，液体流动于凹坑右侧液面层附近和侧枪出口对壁附近得以加强，凹坑左侧液面层附近则有所减缓相应地，主循环流动的区域更大，其涡心位置向侧枪出口对面上部炉壁偏移，另外，两相区内液体的流向和速度值均发生细微变化，液面层、炉壁附近和熔
作者简介：数予和(1942-)，男，江苏省无锯市人，博士生导师，教授，主要研究方向为冶金反应工程学、钢铁冶金及其物理化学、特种冶炼及二次精炼，
E-mail: jihew@staff.shu.cdu.cn. 万方数据