66* 工程科学学报，第38卷，增刊1 如图6所示，冲击深度随顶吹流量的提高而增大， 率分别为-0.086，-0.089和-0.071.通过与图4 随枪位的上升而降低.倾角较大的氧枪可以获得更大 ()和图5(b)进行对比可知，在所研究枪位范围内， 的冲击深度.通过对图6(b)数据的分析可知，在枪位 冲击深度与枪位呈线性变化关系，并无枪位的拐点的 为125~150,150~175和175~200mm时，其平均斜 存在 0 50r 45 (a) 45 35 47 40 47 30 45 35 v450 43 30 41 20 39° 15 10 32 34363840 4244 20 120130140150160170180190200210 顶吹流量(m3·h少 枪位/mm 图6不同复吹条件下冲击深度对比示意图.()冲击深度随顶吹流量变化规律：(b)冲击深度随顶吹枪位变化规律 Fig.6 Comparison of impacting depth:(a)relations between the top-blowing rate and the impacting depth:(b)relations between the lance height and the impacting depth 水模拟实验的统计结果如图7所示.根据结果可 和47°氧枪获得，但是39°氧枪的冲击面积和47°氧枪 知冲击深度的变化规律随冲击面积的规律相反，43°氧 的冲击深度又是最小，且他们的混匀时间均大于43°氧 枪所得的混匀时间最短，其冲击深度与冲击面积的大 枪.因此43氧枪有利于强化熔池的搅拌效果，可以提高 小均为第三. 最大的终极面积与冲击深度分别由39· 磷在熔池的扩散速度，促进熔池中的磷向钢渣中传递 /60 ☑混匀时间 名 签冲击直径/mm 冲击深度/mm 1) 100 64 2 20 39°顶吹何枪 41项吹氧枪 43顶吹氧枪 45顶吹氧枪 47顶吹氧枪 图7水模拟实验统计结果 Fig.7 Comparison of average values with various oxygen lances 3.2数值模拟分析 线包裹范围也最小.倾角氧枪在轴向和径向方向上向 图8为钢包纵截面速度场分布示意图，熔池中存 熔池传递动能，如果倾角过小熔池径向速度偏高，轴向 在两个高速流动区(A区和C区).靠近冲击凹坑的A 速度不足：如果倾角过大熔池轴向速度偏高，径向速度 区流速在0.1~1m/s之间；在熔池深度范围在1040~ 不足.当氧枪倾角合适时，熔池轴向和径向速度适中， 2400mm内的C区流速在0.03~0.08m/s之间；同时， 平均流速最大. 在A区下方290~1600mm存在一个低速流动区(B 图9为钢包不同深度横截面速度场分布示意图 区).当氧枪倾角角度变化时，这种流动情况仍然 由图可知：熔池中靠近冲击凹坑和底吹流股处的钢液 存在. 速度最大，随着钢液距冲击凹坑和底吹流股处距离的 39°、41°、43°、45°和47°氧枪的熔池平均流速分别 增大，其速度明显降低.图9(a)中43°氧枪深黄色区 为0.0245、0.0281、0.0329、0.0291和0.0255m/s.根 域面积（速度范围为0.2~1m/s)最大；随着熔池深度 据结果可知43°氧枪熔池的平均流速最大，由0.02m/s 的增大（图9(b),原本的1个高速区(A区）分裂成2 的等速线包裹范围也最大，以及由0.005m/s的等速 个速度亚高速区（速度范围为0.01~0.05m/s),同时工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 如图 6 所示，冲击深度随顶吹流量的提高而增大， 随枪位的上升而降低． 倾角较大的氧枪可以获得更大 的冲击深度． 通过对图 6( b) 数据的分析可知，在枪位 为 125 ～ 150，150 ～ 175 和 175 ～ 200 mm 时，其平均斜 率分别为 － 0. 086，－ 0. 089 和 － 0. 071． 通 过 与 图 4 ( b) 和图 5( b) 进行对比可知，在所研究枪位范围内， 冲击深度与枪位呈线性变化关系，并无枪位的拐点的 存在． 图 6 不同复吹条件下冲击深度对比示意图． ( a) 冲击深度随顶吹流量变化规律; ( b) 冲击深度随顶吹枪位变化规律 Fig． 6 Comparison of impacting depth: ( a) relations between the top-blowing rate and the impacting depth; ( b) relations between the lance height and the impacting depth 水模拟实验的统计结果如图 7 所示． 根据结果可 知冲击深度的变化规律随冲击面积的规律相反，43°氧 枪所得的混匀时间最短，其冲击深度与冲击面积的大 小均为第三． 最大的终极面积与冲击深度分别由 39° 和 47°氧枪获得，但是 39°氧枪的冲击面积和 47°氧枪 的冲击深度又是最小，且他们的混匀时间均大于 43°氧 枪． 因此43°氧枪有利于强化熔池的搅拌效果，可以提高 磷在熔池的扩散速度，促进熔池中的磷向钢渣中传递． 图 7 水模拟实验统计结果 Fig． 7 Comparison of average values with various oxygen lances 3. 2 数值模拟分析 图 8 为钢包纵截面速度场分布示意图，熔池中存 在两个高速流动区( A 区和 C 区) ． 靠近冲击凹坑的 A 区流速在 0. 1 ～ 1 m/ s 之间; 在熔池深度范围在 1040 ～ 2400 mm 内的 C 区流速在 0. 03 ～ 0. 08 m / s 之间; 同时， 在 A 区下方 290 ～ 1600 mm 存在一个低速流动区( B 区) ． 当氧枪倾角角度变化时，这种流动情况仍然 存在． 39°、41°、43°、45°和 47°氧枪的熔池平均流速分别 为 0. 0245、0. 0281、0. 0329、0. 0291 和 0. 0255 m / s． 根 据结果可知 43°氧枪熔池的平均流速最大，由 0. 02 m / s 的等速线包裹范围也最大，以及由 0. 005 m / s 的等速 线包裹范围也最小． 倾角氧枪在轴向和径向方向上向 熔池传递动能，如果倾角过小熔池径向速度偏高，轴向 速度不足; 如果倾角过大熔池轴向速度偏高，径向速度 不足． 当氧枪倾角合适时，熔池轴向和径向速度适中， 平均流速最大． 图 9 为钢包不同深度横截面速度场分布示意图． 由图可知: 熔池中靠近冲击凹坑和底吹流股处的钢液 速度最大，随着钢液距冲击凹坑和底吹流股处距离的 增大，其速度明显降低． 图 9( a) 中 43°氧枪深黄色区 域面积( 速度范围为 0. 2 ～ 1 m / s) 最大; 随着熔池深度 的增大( 图 9( b) ) ，原本的 1 个高速区( A 区) 分裂成 2 个速度亚高速区( 速度范围为 0. 01 ～ 0. 05 m / s) ，同时 · 66 ·