地转偏向力对侧顶复吹AOD炉流场影响的理论分析

D0L:10.13374M.issn1001-053x.2011.s1.001 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 地转偏向力对侧顶复吹AOD炉流场影响的理论分析 唐海燕李京社丁小明唐雯聃 北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京100083 通信作者，E-mail:tanghaiyan(@metall.ustb.cdu.cn 摘要基于地转偏向力的原理和120t侧顶复吹A0D炉的构造，对A0D炉和地转偏向力的关系进行了理论分析和计算，认 为地转偏向力通过对AOD炉内侧枪和顶枪气流的作用影响其流场.针对本研究的AOD炉，计算表明地转偏向力使顶枪气流 从出口到熔池液面发生7.92×10“()的偏转，使侧枪气流发生1.88×10·4()的偏转，说明地转偏向力对侧枪气流的影响 更大 关键词地转偏向力：AOD炉：顶枪：侧枪：偏转 分类号T℉762.8 Theoretical analysis on the influence of Coriolis force on the flow field of com- bined side and top blowing AOD converter TANG Hai-yan,LI Jing-she,DING Xiao-ming.TANG Wen-dan State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:tanghaiyan@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT Based on the principle of Coriolis force and the structure of 120t combined side and top blowing AOD converter,the re- lationship between Coriolis force and the AOD was analyzed and calculated theoretically.The results show that Coriolis force affected AOD's flow field by the action on the gas flow of top and side lances.As to the AOD converter in this research,it is found that the de- flection angles of top gas and side gas from outlet to bath surface generated by Coriolis force were 7.92x 10-()and 1.88 x 10- ()respectively,showing that the influence of Coriolis force on side gas was greater than on top gas. KEY WORDS Coriolis force:AOD converter;top lance;side lance;deflection 地转偏向力亦称克里奥利力，因地球自转而产 采用AOD(argon oxygen decarburization)侧顶复吹工 生，能使在地球表面做水平运动的物体发生偏转. 艺.研究表明对于大吨位的AOD炉，采用多孔的具 在北半球有水平速度的物体会发生向右的偏转，而 有一定倾角的顶枪比用直立顶枪喷吹效果好， 在南半球有水平速度的物体会发生向左的偏转.漏 AOD侧枪一般是水平方向布置的喷嘴-6，这样不 斗漏水产生的水漩，大气中因热量不均产生的热气 管是顶枪还是侧枪都具有水平速度，也就具备了地 旋，都能体现地转偏向力的存在▣ 转偏向力产生影响的基本条件. 在自然现象中，地砖偏向力不仅作用于风，还作 如果AOD炉的流场能够契合地转偏向力的作 用于河流，使位于北半球的河流发生右岸侵蚀，南半 用趋势，则能提高流场的循环强度，缩短冶炼时间. 球的河流发生左岸侵蚀.火车轨道的两侧磨损程度 尽管地转偏向力不是影响AOD炉流场的决定因素， 的不同也体现了地转偏向力的作用.既然地转偏向 但它的作用却不容忽视.关于AOD炉流场的射流 力是广泛存在的，就应当考虑到它对建筑、水利和工 行为和流体流动行为有一些文献报道[5，但到目 业生产的影响2) 前为止，国内外还未见关于地转偏向力对AOD炉流 在不锈钢的冶炼过程中，为提高脱碳速度，普遍 场影响的相关报道.因此，本文基于地转偏向力的 收稿日期：20110101 基金项目：教有部博士点基金资助项目(No.200800080016):博士后基金资助项目(No.20100480204)

第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 地转偏向力对侧顶复吹 AOD 炉流场影响的理论分析 唐海燕 李京社 丁小明 唐雯聃 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: tanghaiyan@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 基于地转偏向力的原理和 120 t 侧顶复吹 AOD 炉的构造，对 AOD 炉和地转偏向力的关系进行了理论分析和计算，认 为地转偏向力通过对 AOD 炉内侧枪和顶枪气流的作用影响其流场． 针对本研究的 AOD 炉，计算表明地转偏向力使顶枪气流 从出口到熔池液面发生 7. 92 × 10 － 8 ( °) 的偏转，使侧枪气流发生 1. 88 × 10 － 4 ( °) 的偏转，说明地转偏向力对侧枪气流的影响 更大． 关键词 地转偏向力; AOD 炉; 顶枪; 侧枪; 偏转 分类号 TF762. 8 Theoretical analysis on the influence of Coriolis force on the flow field of com￾bined side and top blowing AOD converter TANG Hai-yan ，LI Jing-she，DING Xiao-ming，TANG Wen-dan State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: tanghaiyan@ metall． ustb． edu． cn ABSTRACT Based on the principle of Coriolis force and the structure of 120 t combined side and top blowing AOD converter，the re￾lationship between Coriolis force and the AOD was analyzed and calculated theoretically． The results show that Coriolis force affected AOD’s flow field by the action on the gas flow of top and side lances． As to the AOD converter in this research，it is found that the de￾flection angles of top gas and side gas from outlet to bath surface generated by Coriolis force were 7. 92 × 10 － 8 ( °) and 1. 88 × 10 － 4 ( °) ，respectively，showing that the influence of Coriolis force on side gas was greater than on top gas． KEY WORDS Coriolis force; AOD converter; top lance; side lance; deflection 收稿日期: 2011--01--01 基金项目: 教育部博士点基金资助项目( No． 200800080016) ; 博士后基金资助项目( No． 20100480204) 地转偏向力亦称克里奥利力，因地球自转而产 生，能使在地球表面做水平运动的物体发生偏转． 在北半球有水平速度的物体会发生向右的偏转，而 在南半球有水平速度的物体会发生向左的偏转． 漏 斗漏水产生的水漩，大气中因热量不均产生的热气 旋，都能体现地转偏向力的存在［1］． 在自然现象中，地砖偏向力不仅作用于风，还作 用于河流，使位于北半球的河流发生右岸侵蚀，南半 球的河流发生左岸侵蚀． 火车轨道的两侧磨损程度 的不同也体现了地转偏向力的作用． 既然地转偏向 力是广泛存在的，就应当考虑到它对建筑、水利和工 业生产的影响［2--3］． 在不锈钢的冶炼过程中，为提高脱碳速度，普遍 采用 AOD( argon oxygen decarburization) 侧顶复吹工 艺． 研究表明对于大吨位的 AOD 炉，采用多孔的具 有一定倾角的顶枪比用直立顶枪喷吹效果好［4］， AOD 侧枪一般是水平方向布置的喷嘴［5--6］，这样不 管是顶枪还是侧枪都具有水平速度，也就具备了地 转偏向力产生影响的基本条件． 如果 AOD 炉的流场能够契合地转偏向力的作 用趋势，则能提高流场的循环强度，缩短冶炼时间． 尽管地转偏向力不是影响 AOD 炉流场的决定因素， 但它的作用却不容忽视． 关于 AOD 炉流场的射流 行为和流体流动行为有一些文献报道［5--11］，但到目 前为止，国内外还未见关于地转偏向力对 AOD 炉流 场影响的相关报道． 因此，本文基于地转偏向力的 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.001

增刊1 唐海燕等：地转偏向力对侧顶复吹AOD炉流场影响的理论分析 ·35· 原理和AOD炉的构造探讨了地转偏向力对AOD炉 则CH=CH+A,因为Cu和F:相互平衡，结果使运动 流场的影响规律，以为实际生产中AOD炉喷枪的设 物体除重力外在地平方向还有一个向南运动的力 置提供理论依据. A,对于式(5，由于2o>。所以可认为 Rcos 1地转偏向力的参数分析 A =2moVsino (6) 假设在地球表面上有一质量为m的物体，该物 同理可得当物体由东向西运动时，切线方向的 体在静止时和运动时的受力情况是不一样的.当物 分力为CH=CH-A',式中：C1表示物体由东向西运 体静止时，它受万有引力F和地转离心力C的作 动时，切线方向的总分力，C为地转离心力C在切 用，如图1所示.其中，C=mw2 Rcosp. 线方向的分力，A为物体在地平方向上受到的向北 将C、F分解为轴向和切线方向，分别表示为 的力，这样物体除受重力外，在地平方向还有一个向 Cz、CH和Fz、FH:于是得到： 北的力A',其大小也为2 mwVsin. Cz =m(w'Rcosop)cos o (1) 由此可见，当物体沿纬线运动时，均要受到一个 Cz =m(w'Rcos sino' (2) 与其运动方向相互垂直的力，对北半球而言，力的方 式中：m为物体质量，kg:w=7.292×10-5rads-1, 向在运动速度方向的右方，对南半球则在运动速度 为地球自转角速度；R=6.371×103km,为地球平均 方向的左方，其大小为2 moVsing,该力即为水平地 半径；p为物体所在位置的地理纬度；p‘为地心纬 转偏向力. 度.因地球半径很大，故p≈o) 当物体沿经线运动时，惯性将影响物体的运动 方向.以北半球为例，当物体由赤道向极地运动时， 一方面由于地球自转的线速度在从赤道到极地的方 向上逐渐减小，另一方面因为惯性的缘故，物体将保 持其原来沿纬线方向的较大的线速度的运动状态， 这就使得它总是有多余的速度，其方向由西向东，即 在该方向上有加速度存在，于是在它的运动方向上 就显示出向东偏转的现象，即在北半球运动物体的 运动方向右偏。这就说明沿经线运动的物体也要受 到水平地转偏向力的作用) 图1位于地球表面某处静止物体的受力分析 综上所述，在地球表面的物体只要有水平速度 Fig.1 Force analysis of stationary object on the earth's surface 就会受到地转偏向力的影响，其影响的大小由物体 C:和F:方向相反、大小相等，相互抵消，而Fz 所在地区的纬度、物体的速度和质量决定 远大于Cz,两者合力就是重力.相对于地球静止的 2地转偏向力对AOD炉流场的影响分析 物体，由地球自转引起的离心力可以不必考虑.而 对于沿经线或者纬线运动的物体，都会出现偏转现 2.1地转偏向力对AOD炉顶枪射流的影响 象.当物体沿纬线运动时，意味着物体在地球自转 以国内某钢铁企业所用的侧顶复吹120tAOD 的方向产生额外的离心力.以北半球为例，物体若 炉为例，其枪头为三个孔，每个孔的倾角为11°，喷 以速度V由西向东沿纬线运动，即沿地球转动的方 射气体的流量为6100m3h-,扩张段长度60mm, 向运动，此时运动物体对地球的角速度为V/ 氧枪枪位2.4m,出口直径为27.9mm.图2是顶枪 (Rcosp),此时作用于该物体的离心力为C 枪头一个孔的示意图.当气体从喷孔射出时其速度 ca 3 Rcosp (3) 可看作是沿倾角方向.如图所示将出口速度V分解 为水平速度V。和垂直速度V,,则沿V方向气流到达 其切线方向的分力为 液面实际经历的路程为l=2.4m/cos11°=2.5m. Cu =C'sino =m @ V Rcososino 由于喷枪存在0.7°的扩张角度，假设在理想状态下 Rcoso 气体不发生自然扩散，那么可认为气体仅在V方向 V CH +m 20+ Vsing (4) Rcoso -0.7°~0.7°的范围内分布. 假设从喷孔到液面的速度衰减为匀速，则有式 令 A=m(2w+。 Vsino (5) Rcoso (7)和式(8)：

增刊 1 唐海燕等: 地转偏向力对侧顶复吹 AOD 炉流场影响的理论分析 原理和 AOD 炉的构造探讨了地转偏向力对 AOD 炉 流场的影响规律，以为实际生产中 AOD 炉喷枪的设 置提供理论依据． 1 地转偏向力的参数分析 假设在地球表面上有一质量为 m 的物体，该物 体在静止时和运动时的受力情况是不一样的． 当物 体静止时，它受万有引力 F 和地转离心力 C 的作 用，如图 1 所示． 其中，C = mω2 Rcosφ． 将 C、F 分解为轴向和切线方向，分别表示为 CZ、CH和 FZ、FH ． 于是得到: CZ = m( ω2 Rcosφ) cos φ' ( 1) CZ = m( ω2 Rcos φ) sinφ' ( 2) 式中: m 为物体质量，kg; ω = 7. 292 × 10 － 5 rad·s － 1 ， 为地球自转角速度; R = 6. 371 × 103 km，为地球平均 半径; φ 为物体所在位置的地理纬度; φ'为地心纬 度． 因地球半径很大，故 φ≈φ' ［3］． 图 1 位于地球表面某处静止物体的受力分析 Fig． 1 Force analysis of stationary object on the earth’s surface CH和 FH方向相反、大小相等，相互抵消，而 FZ 远大于 CZ，两者合力就是重力． 相对于地球静止的 物体，由地球自转引起的离心力可以不必考虑． 而 对于沿经线或者纬线运动的物体，都会出现偏转现 象． 当物体沿纬线运动时，意味着物体在地球自转 的方向产生额外的离心力． 以北半球为例，物体若 以速度 V 由西向东沿纬线运动，即沿地球转动的方 向运 动，此 时 运 动 物 体 对 地 球 的 角 速 度 为 V / ( Rcosφ) ，此时作用于该物体的离心力为 C'． C' = m ( ω + V Rcos ) φ 2 ·Rcosφ ( 3) 其切线方向的分力为 C' H = C'sinφ = m ( ω + V Rcos ) φ 2 Rcosφsinφ = CH + m ( 2ω + V Rcos ) φ Vsinφ ( 4) 令 A = m ( 2ω + V Rcos ) φ Vsinφ ( 5) 则 C' H = CH + A，因为 CH和 FH相互平衡，结果使运动 物体除重力外在地平方向还有一个向南运动的力 A，对于式( 5) ，由于 2ω V Rcos φ ，所以可认为 A = 2mωVsinφ ( 6) 同理可得当物体由东向西运动时，切线方向的 分力为 C″ H = CH － A'，式中: C″ H 表示物体由东向西运 动时，切线方向的总分力，CH为地转离心力 C 在切 线方向的分力，A'为物体在地平方向上受到的向北 的力，这样物体除受重力外，在地平方向还有一个向 北的力 A'，其大小也为 2mωVsinφ． 由此可见，当物体沿纬线运动时，均要受到一个 与其运动方向相互垂直的力，对北半球而言，力的方 向在运动速度方向的右方，对南半球则在运动速度 方向的左方，其大小为 2mωVsinφ，该力即为水平地 转偏向力． 当物体沿经线运动时，惯性将影响物体的运动 方向． 以北半球为例，当物体由赤道向极地运动时， 一方面由于地球自转的线速度在从赤道到极地的方 向上逐渐减小，另一方面因为惯性的缘故，物体将保 持其原来沿纬线方向的较大的线速度的运动状态， 这就使得它总是有多余的速度，其方向由西向东，即 在该方向上有加速度存在，于是在它的运动方向上 就显示出向东偏转的现象，即在北半球运动物体的 运动方向右偏． 这就说明沿经线运动的物体也要受 到水平地转偏向力的作用［3］． 综上所述，在地球表面的物体只要有水平速度 就会受到地转偏向力的影响，其影响的大小由物体 所在地区的纬度、物体的速度和质量决定． 2 地转偏向力对 AOD 炉流场的影响分析 2. 1 地转偏向力对 AOD 炉顶枪射流的影响 以国内某钢铁企业所用的侧顶复吹 120 t AOD 炉为例，其枪头为三个孔，每个孔的倾角为 11°，喷 射气体的流量为 6 100 m3 ·h － 1 ，扩张段长度 60 mm， 氧枪枪位 2. 4 m，出口直径为 27. 9 mm． 图 2 是顶枪 枪头一个孔的示意图． 当气体从喷孔射出时其速度 可看作是沿倾角方向． 如图所示将出口速度 V 分解 为水平速度 V0和垂直速度 V1，则沿 V 方向气流到达 液面实际经历的路程为 l = 2. 4 m /cos11° = 2. 5 m． 由于喷枪存在 0. 7°的扩张角度，假设在理想状态下 气体不发生自然扩散，那么可认为气体仅在 V 方向 － 0. 7° ～ 0. 7°的范围内分布． 假设从喷孔到液面的速度衰减为匀速，则有式 ( 7) 和式( 8) ［12］: ·35·

·36· 北京科技大学学报 第33卷 孔 将式(9)~(13)代入式(14)可以得到0，= 7.92×10-8().由此可见，由地转偏向力引起的 AOD炉顶枪射流从喷出到液面的偏转角度很小，在 理论上似乎可以忽略它的影响，但是实际中这个很 小的角度偏转是否对流场构成影响还需要进行实验 验证 2.2地转偏向力对侧枪射流的影响 目前该120tA0D炉的侧枪共7支，位于炉体 靠近底部一侧，水平射流.枪的出口直径为0.016 m,熔池深度1.940m,气体总流量4067m3.h-1,每 支的流量581m3h-.根据以上条件可求得侧枪气 图2喷孔的气流喷射示意图 Fig.2 Gas injection diagram of hole 体在出口处的水平速度为803m·s.水模实验表 明当气体从炉体底部侧壁经喷枪水平吹入熔池时， '末=V+ato (7) 由于惯性力、浮力和阻力的共同作用，射流在液体内 I=0.5ato Vto (8) 沿水平方向穿透一定距离速度迅速减小后即向上运 式中，V表为气体到达液面时的速度，根据已知条件 动，随着气流的上升，流股内的压力降低，其周围的 有V表≈201.3ms;a表示气体由出口到液面的加 液体不断被吸入，形成气液两相流，并分裂成大量小 速度，ms2;to为空气从喷孔出口到达液面所需的 气泡，其横截面也逐渐增大，直至升至液面，气体逸 时间，s.已知出口速度为V=924.3ms1,l=2.5 入熔池上方气相，液体的动能转变为势能.根据实 m,联立式(7)和(8)解得t。=4.44×10-3s. 验观察气泡的上浮时间大约为2s,设射流速度衰减 由式(6)得到气体在喷枪出口处和到达液面处 到200m·s-时气泡开始上浮，到达液面时水平速度 受到的地转偏向力分别为 接近0.用与前面相似的方法求得因地转偏向力作 fA。=2 moVosing 用而使气流从底部上浮到液面的偏转角为1.88× (9) Ao =2moVosin 10-4(). 式中：气体在出口处的水平速度为V。=Vsinl1°= 根据计算结果，针对本研究的120t顶侧复吹 176.4m·s1,经过时间t到达液面的速度V6=V表 AOD炉，侧枪气流的偏转角度比顶枪气流大4个数 sinl1°=38.4ms1;地球自转角速度w=7.29× 量级，说明地转偏向力对侧吹气流的影响更大.这 10-5rads-';北京地区所处纬度p=40°. 主要是由于熔池中熔体对气流的阻力大，造成气流 因为偏向力始终与物体运动方向垂直，而物体 上浮时间长引起的. 的速度方向是不断变化的，因此如果经过一段时间 根据地转偏向力的右手规则，顶枪气流和侧枪 它的运动轨迹将形成一条弧线 气流将发生不同的偏转趋势，因此在枪的设计和布 地转偏向力的衰减速度可近似用下式计算. 置时如果能让由于枪本身的布置而产生的流场趋势 44=6-4。 契合地转偏向力的作用趋势，则能提高流场的循环 (10) 强度，缩短反应时间.这一假设正在寻求实验的检 那么在从出口到液面的某一时刻t,地转偏向力的总 验.针对顶底复吹转炉我们已通过水模拟实验证实 表达式为 了这一点 A,=A-△Mt (11) 3结论 m 由向心力公式：F=mw2r= .A,提供向心力，即 r (1)理论分析表明地转偏向力通过对AOD炉 A,=F (12) 内侧枪和顶枪气流的作用影响其流场 物体在t时刻的运动速度为 (2)计算表明地转偏向力使侧顶复吹AOD炉 V,=V+at (13) 中顶枪气流发生7.92×10-“()的偏转，使侧枪气 对射流偏转角度ω积分得出： 流发生1.88×104()偏转，侧枪气流的偏转角度 比顶枪气流的偏转角度大4个数量级，即地转偏向 (14) 力对侧枪气流的影响占主导地位·

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 2 喷孔的气流喷射示意图 Fig． 2 Gas injection diagram of hole V末 = V + at0 ( 7) l = 0. 5at 2 0 + Vt0 ( 8) 式中，V末为气体到达液面时的速度，根据已知条件 有 V末≈201. 3 m·s － 1 ; a 表示气体由出口到液面的加 速度，m·s － 2 ; t0为空气从喷孔出口到达液面所需的 时间，s． 已知出口速度为 V = 924. 3 m·s － 1 ，l = 2. 5 m，联立式( 7) 和( 8) 解得 t0 = 4. 44 × 10 － 3 s． 由式( 6) 得到气体在喷枪出口处和到达液面处 受到的地转偏向力分别为 A0 = 2mωV0 sinφ A' 0 = 2mωV' 0 { sin φ ( 9) 式中: 气体在出口处的水平速度为 V0 = Vsin11° = 176. 4 m·s － 1 ，经过时间 t 到达液面的速度 V' 0 = V末 sin11° = 38. 4 m·s － 1 ; 地球自转角速度 ω = 7. 29 × 10 － 5 rad·s － 1 ; 北京地区所处纬度 φ = 40°． 因为偏向力始终与物体运动方向垂直，而物体 的速度方向是不断变化的，因此如果经过一段时间 它的运动轨迹将形成一条弧线． 地转偏向力的衰减速度可近似用下式计算． ΔA = A' 0 － A0 t0 ( 10) 那么在从出口到液面的某一时刻 t，地转偏向力的总 表达式为 At = A0 － ΔA·t ( 11) 由向心力公式: F = mω2 r = mV2 t r ． At提供向心力，即 At = F ( 12) 物体在 t 时刻的运动速度为 Vt = V + at ( 13) 对射流偏转角度 ω'积分得出: θ1 = ∫ 0t 0 ω'dt = ∫ 0t 0 F mVt dt ( 14) 将式( 9) ～ ( 13) 代入式( 14) 可以得到 θ1 = 7. 92 × 10 － 8 ( °) ． 由此可见，由地转偏向力引起的 AOD 炉顶枪射流从喷出到液面的偏转角度很小，在 理论上似乎可以忽略它的影响，但是实际中这个很 小的角度偏转是否对流场构成影响还需要进行实验 验证． 2. 2 地转偏向力对侧枪射流的影响 目前该 120 t AOD 炉的侧枪共 7 支，位于炉体 靠近底部一侧，水平射流． 枪的出口直径为 0. 016 m，熔池深度 1. 940 m，气体总流量 4 067 m3 ·h － 1 ，每 支的流量 581 m3 ·h － 1 ． 根据以上条件可求得侧枪气 体在出口处的水平速度为 803 m·s － 1 ． 水模实验表 明当气体从炉体底部侧壁经喷枪水平吹入熔池时， 由于惯性力、浮力和阻力的共同作用，射流在液体内 沿水平方向穿透一定距离速度迅速减小后即向上运 动，随着气流的上升，流股内的压力降低，其周围的 液体不断被吸入，形成气液两相流，并分裂成大量小 气泡，其横截面也逐渐增大，直至升至液面，气体逸 入熔池上方气相，液体的动能转变为势能． 根据实 验观察气泡的上浮时间大约为 2 s，设射流速度衰减 到 200 m·s － 1 时气泡开始上浮，到达液面时水平速度 接近 0． 用与前面相似的方法求得因地转偏向力作 用而使气流从底部上浮到液面的偏转角为 1. 88 × 10 － 4 ( °) ． 根据计算结果，针对本研究的 120 t 顶侧复吹 AOD 炉，侧枪气流的偏转角度比顶枪气流大 4 个数 量级，说明地转偏向力对侧吹气流的影响更大． 这 主要是由于熔池中熔体对气流的阻力大，造成气流 上浮时间长引起的． 根据地转偏向力的右手规则，顶枪气流和侧枪 气流将发生不同的偏转趋势，因此在枪的设计和布 置时如果能让由于枪本身的布置而产生的流场趋势 契合地转偏向力的作用趋势，则能提高流场的循环 强度，缩短反应时间． 这一假设正在寻求实验的检 验． 针对顶底复吹转炉我们已通过水模拟实验证实 了这一点． 3 结论 ( 1) 理论分析表明地转偏向力通过对 AOD 炉 内侧枪和顶枪气流的作用影响其流场． ( 2) 计算表明地转偏向力使侧顶复吹 AOD 炉 中顶枪气流发生 7. 92 × 10 － 8 ( °) 的偏转，使侧枪气 流发生 1. 88 × 10 － 4 ( °) 偏转，侧枪气流的偏转角度 比顶枪气流的偏转角度大 4 个数量级，即地转偏向 力对侧枪气流的影响占主导地位． ·36·

增刊1 唐海燕等：地转偏向力对侧顶复吹AOD炉流场影响的理论分析 ·37· 参考文献 steel..1S0nt,2011,51(3):365 [1]Zhao SQ.Liu Z Q.Discussion on Coriolis force.J Jiangxi Norm [7]Wei J H.Zhu H L.Shi G M.et al.Preliminary investigation of Uni,1990.143):87 mathematical modeling of stainless steelmaking in an AOD convert- (赵树清，刘自清.地转偏向力的探讨.江西师范大学学报， er:mathematical model of the process.Steel Res Int,2007,78 (4):305 1990,14(3):87) [2]Guo L S.Cao J L.Analysizing Coriolis force from mechanical [8]Wei J H.Zhu H L,Jiang Q Y.et al.Physical modeling study on view.J Tianjin Norm Univ Nat Sci Ed,1992(2):78 combined side and top blowing AOD refining process of stainless steel:back-attack phenomenon of gas streams with horizontal side (郭来拴，曹金莲.从力学角度分析地转偏向力.天津师大学 报：自然科学版，1992(2)：78) blowing and its influence on erosion and wear of refractory lining. [3]Zhuang C F.Thehorizontal Coriolis force.J Fujian Norm Unie Nat 1SJ1mt,2010,50(10):1347 [9]Wei J H,Zhu H L.Chi H B.et al.Physical modeling study on Sci,1987,3(1):91 (庄垂锋.水平地转偏向力.福建师范大学学报：自然科学版， combined side and top blowing AOD refining process of stainless 1987,3(1):91) steel:fluid mixing characteristics in bath.IS//Int.2010.50 [4]Li D G.Chi H B.Shao S J.Analysis of AODtop lance blowing (1):26 [10]Wei J H.He Y.Shi G M.Mathematical modeling of fluid flow in process at Baosteel.Iron Steel,2008,43(5):22 (李冬刚，池和冰，邵世杰.宝钢A0D炉治炼不锈钢顶枪吹炼 bath during combined side and top blowing AOD refining process of stainless steel:application of the model and results.Steel Res, 工艺分析.钢铁，2008,43(5)：22) [5]Zhu M Y.Zhou H B.Chen Z P.et al.Behaviors of jet and fluid 2011,82(6):693 flow in AOD converter for stainless steel refining.Acta Metall Sin, [11]Sato T,Bjurstrom M.Jonsson P.Swinging motion of bath surface 2006.42(6):653 induced by side gas injection.ISI/Int,2004.44(11):1787 (朱苗勇，周海斌，陈兆平，等.不锈钢治炼用AOD炉内的射 [12]Fan Z H.Wang JG.Unitersity Physics.Xi'an:Northwest Uni- versity Press,2005 流行为和流体流动，金属学报，2006,42(6)：653) [6]Wei J H,Cao Y,Zhu H L,et al.Mathematical modeling study on (范中和，王晋国.大学物理.西安：西北大学出版社，2005) combined side and top blowing AOD refining process of stainless

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