S集0 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Journal 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：
模型对纯侧吹过程的应用及结果
魏季和，贺元，史国敏11
(1，上海大学材科科学与工程学院，上海200072：2.宝山铁股份有限公司不锈钢分公司，上海200431)
Vol.10 No.5 Oct.2010
摘要；应用提出的侧项复吹AOD熔池内钢液流动三维数学模型的纯侧吹分量，对纯侧吹下120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流动分别作了模拟和估计，考察了侧枪数和枪位的影响.结果显示，该分量可相当可靠地模拟纯侧吹AOD熔池内液体的流动。在与多股气流的相互作用下，整个熔池液体处于活没的视拌和循环运动状态，无明显的死区，侧枪数和枪位的受化未改变熔池内气体搅拌和液体流动的基本特征，也不会改变熔池内液相滞动能和含气率的分布规律，但在给定的侧枪数和侧吹气量或给定的枪位和侧吹气量下，枪位或枪数的变化会使之局部改变.与7枪18°或22.5°及6枪22.5°下的情况相比，采用6枪27°可获得更均匀的液体流场及滞动能和含气率分布关键调：不锈钢；AOD精炼；侧顶复吹过程；纯侧吹过程；流体流动：数学模报拟
中图分类号：TF72 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)05-0959-05
布分别示于图4和5及图6和7.
在本工作第一部分中，视侧顶复吹下液体流场为侧吹和顶吹气流共同作用的结果，将其分解为两个分量，分别建立了纯侧吹和纯顶吹条件下AOD熔池内钢液流动的三维数学模型，进而由两者的合成给出了该精炼过程中熔池钢液流动的数学模型"，应用该模型对纯侧
吹、纯顶吹和侧顶复吹条件下120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内的流体流动分别作了模拟和估
计.本文报道纯侧吹条件下的有关结果， 2
计算结果
以该数学模型的纯侧吹分量计算了纯侧吹下120t
AOD炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内液体流场，并得到了相应的动能和含气率，图1所示为AOD炉的一些削面，其中ABCD为对称面，EFGH和ADMN分别为侧枪轴线和液面所在位置的横截面，K-K为过熔池轴线并与ABCD相垂直的纵剖面，N-N和M-M分别为与K-K平行的左侧和右侧1/2熔池半径处的纵副面，
对应图1中的ABCD,EFGH,ADMN,N-N,M-M 各截面，101.78Nm/h的总气量下7枪18°时水模型熔池内液体流场的模型估计示于图2.该总气量下模型的情况当更接近实际(2.3]，原型内钢液流场示于图3，总气量8400Nm/h系实际过程中主脱碳期总侧吹气量.所得水模型及其原型内这些截面上的端动能和含气率分
收稿日期：20100821，修图日期：2010-10-12
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：50374047)
图1AOD转炉对称的半熔池(上)及其俯视图(下)示意图 Fig.1 Schematic diagram of symmetric half bath of an AOD
converter (upper) and its vertical view (lower)
3结果分析及讨论
3.1熔池内气体搅拌和液体流动特征
图2和3显示，经多枪水平吹出的气体呈射流进入
熔池：因惯性力和浮力共同作用，各气流沿水平方向穿透一距离后渐转为向上运动，并驱使液体一起流动。与液体的动量交换和能量耗散及液体动能向位能转变使气、液流速减小，在本工作条件下，射流在水和钢液内穿透深度均约为熔池半径的1/3.随气流上升，各流股内压力减小，其周围液体不断被吸入形成两相流，其横截面逐渐增大，并使液体强烈搅拌和混合，于液面逸入上方气相.在此过程中，液体剩余动能转为位能，使顶部液面高于其周围液面：这部分液体下落会引起整个熔面波动。鉴于将熔面视为平面，所得流场未能显示该效应，但在各枪所夹扇形区，这部分液体流向侧枪出口对壁在壁处沿壁流向下底部，再次被卷吸入两相区，由此完
作者简介：魏季和(1942-)，男，江苏省无锡市人，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，
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