第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 转炉氧枪枪位对炼钢熔池流速的影响 李智峥，朱荣，刘润藻，吕明四，王慧知 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:lvmingsteel@l63.com 摘要转炉炼钢利用供氧枪位的改变实现前期化渣、中期脱碳升温以及后期强化搅拌的目的.本文基于1001炼钢转炉，研 究了四孔超音速氧枪喷吹时枪位变化对熔池流动状况的影响.研究发现：低枪位有利于增加射流冲击深度，加速熔池表层钢 液：高枪位有利于增大射流冲击面积，促进钢液速度在径向方向上均匀分布，增加熔池底部钢液速度.随着枪位从1.2提高 至1.8m,冲开渣层的直径从2.119m增加为2.645m,射流的冲击深度显著降低. 关键词炼钢：钢液：流速：供氧：枪位 分类号T℉713.1 Effect of oxygen lance position on the flow velocity of molten steel in BOF LI Zhi-zheng,ZHU Rong,LIU Run-zao,LU Ming,WANG Hui-zhi School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:Ivmingsteel@163.com ABSTRACT In the converter steelmaking process,oxygen lance position is adjusted to realize slagging,decarburization,heating and stirring.The effect of oxygen lance position on molten pool flow was studied when blowing by a four-hole supersonic oxygen lance in a 100t converter.It is found that low lance position has significant benefit to increase the impact depth and the flow velocity of molten steel at the surface,but high lance position is in favor of enlarging the jet flow impact area,improving the uniform velocity distribution of molten steel in the radial direction and increasing the flow velocity of molten steel at the furnace bottom.When the lance position in- creases from 1.2 m to 1.8 m,the impact cavity of the slag layer enlarges from 2.119m to 2.645m and the impact depth of jet flow de- creases obviously. KEY WORDS steelmaking;molten steel:flow velocity:oxygen supply:lance position 转炉炼钢是采用超音速氧枪向熔池供氧完成脱 壁底部钢液流动速度较小.相关研究主要集中在气 磷、脱碳及升温的治金任务·超音速氧气射流与熔 体射流和熔池的搅拌方面. 池接触时对熔池产生强烈的冲击作用，实现熔池 我国钢铁企业的转炉炼钢主要采用“恒压变 中气体、炉渣和金属液的三相流动回，改善氧气与 枪”的操作方式，即通过供氧枪位的控制实现前期 熔池中元素反应的接触面积，加速熔池流动. 化渣、中期脱碳升温、后期强化搅拌6-；但有关枪 目前，数值模拟技术己广泛应用于研究钢铁治 位变化对炼钢熔池流动的影响鲜有研究。本文基于 金过程的流场分布.Asahara等利用CFD模拟 100t转炉，采用四孔超音速氧枪，研究氧枪枪位的 研究了冲击凹坑形状和喷溅特性与多孔氧枪的顶吹 改变对转炉炼钢熔池流场的影响. 特性之间的关系：徐栋等的利用三维数值模拟研究 1模型建立 了100t顶吹转炉炉内不同时期冲击形貌和速度分 布以及熔池内部不同深度处速度分布情况，发现顶 1.1控制方程 吹转炉冲击凹坑处钢液具有较大的速度，炉底和炉 炼钢气液两相流模型采用的是VOF模型.VOF 收稿日期：201308-15 基金项目：“十二五”国家科技支撑资助项目(2012BAC27B01) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.004:http://jourals.ustb.edu.cn第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 转炉氧枪枪位对炼钢熔池流速的影响 李智峥，朱 荣，刘润藻，吕 明，王慧知 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: lvmingsteel@ 163． com 摘 要 转炉炼钢利用供氧枪位的改变实现前期化渣、中期脱碳升温以及后期强化搅拌的目的． 本文基于 100 t 炼钢转炉，研 究了四孔超音速氧枪喷吹时枪位变化对熔池流动状况的影响． 研究发现: 低枪位有利于增加射流冲击深度，加速熔池表层钢 液; 高枪位有利于增大射流冲击面积，促进钢液速度在径向方向上均匀分布，增加熔池底部钢液速度． 随着枪位从 1. 2 m 提高 至 1. 8 m，冲开渣层的直径从 2. 119 m 增加为 2. 645 m，射流的冲击深度显著降低． 关键词 炼钢; 钢液; 流速; 供氧; 枪位 分类号 TF713. 1 Effect of oxygen lance position on the flow velocity of molten steel in BOF LI Zhi-zheng，ZHU Ｒong，LIU Ｒun-zao，L Ming ，WANG Hui-zhi School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: lvmingsteel@ 163． com ABSTＲACT In the converter steelmaking process，oxygen lance position is adjusted to realize slagging，decarburization，heating and stirring． The effect of oxygen lance position on molten pool flow was studied when blowing by a four-hole supersonic oxygen lance in a 100 t converter． It is found that low lance position has significant benefit to increase the impact depth and the flow velocity of molten steel at the surface，but high lance position is in favor of enlarging the jet flow impact area，improving the uniform velocity distribution of molten steel in the radial direction and increasing the flow velocity of molten steel at the furnace bottom． When the lance position in￾creases from 1. 2 m to 1. 8 m，the impact cavity of the slag layer enlarges from 2. 119 m to 2. 645 m and the impact depth of jet flow de￾creases obviously． KEY WOＲDS steelmaking; molten steel; flow velocity; oxygen supply; lance position 收稿日期: 2013--08--15 基金项目: “十二五”国家科技支撑资助项目( 2012BAC27B01) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 004; http: / /journals． ustb． edu． cn 转炉炼钢是采用超音速氧枪向熔池供氧完成脱 磷、脱碳及升温的冶金任务． 超音速氧气射流与熔 池接触时对熔池产生强烈的冲击作用［1］，实现熔池 中气体、炉渣和金属液的三相流动［2］，改善氧气与 熔池中元素反应的接触面积，加速熔池流动． 目前，数值模拟技术已广泛应用于研究钢铁冶 金过程的流场分布［3］． Asahara 等［4］利用 CFD 模拟 研究了冲击凹坑形状和喷溅特性与多孔氧枪的顶吹 特性之间的关系; 徐栋等［5］利用三维数值模拟研究 了 100 t 顶吹转炉炉内不同时期冲击形貌和速度分 布以及熔池内部不同深度处速度分布情况，发现顶 吹转炉冲击凹坑处钢液具有较大的速度，炉底和炉 壁底部钢液流动速度较小． 相关研究主要集中在气 体射流和熔池的搅拌方面． 我国钢铁企业的转炉炼钢主要采用“恒压变 枪”的操作方式，即通过供氧枪位的控制实现前期 化渣、中期脱碳升温、后期强化搅拌［6--7］; 但有关枪 位变化对炼钢熔池流动的影响鲜有研究． 本文基于 100 t 转炉，采用四孔超音速氧枪，研究氧枪枪位的 改变对转炉炼钢熔池流场的影响． 1 模型建立 1. 1 控制方程 炼钢气液两相流模型采用的是 VOF 模型． VOF