·92 北京科技大学学报 第36卷 w(m.s) 50150250350450 常规喷 50 旋流喷头 8 旋流喷头 G旋流喷头 13 流喷头 (ax-0 b）x=0.5m (c)x=1.0m (d)x=15m (e)x=2.0m 图4五个喷头不同横截面上的射流速度分布 Fig.4 Velocity distribution on different cross sections of five nozzles 度线，每两条相邻等值线之间的速度差为50m·s1, 偏转程度越大 最外面环线的速度值为50ms1,由外向内递增，具 旋流喷头的射流在绕轴线发生旋转的同时，还 体值如图例所示 有沿径向远离轴线方向扩散的趋势.从图4(c)x= 横向比较五组图可以看出，射流在喷头出口处 1.0m和图4(d)x=1.5m的两组图可以明显看出： 速度最大，此后发生衰减，速度逐渐减小，同时流股 5°旋流喷头的速度分布与常规喷头基本相同，但己 直径变大.从喷头出来的高速气流在向前扩散的过 有沿径向远离轴心方向扩散的趋势：随着旋流角的 程中带动周围静止的质点向前移动，将自身部分动 增大，环孔流股径向扩散趋势增强；8°旋流喷头的五 能转化为其他质点的动能，因此速度逐渐减小.由 股射流之间相互聚合己较少，环孔射流沿径向外散 于环孔与氧枪轴线存在夹角（即喷孔夹角），射流在 的趋势已显现出来；10°旋流喷头的五股射流之间已 向前运动的同时，不断向外扩张，流股直径增大.同 基本分离，沿各自方向向前扩散：当旋流角增至13° 时由于周围气体质点的加入，流股逐渐变宽. 时，环孔射流与中心流股几乎无影响，相距较远 不同喷头的射流在喷头出口处(x=0)速度大 2.2冲击性能比较 小和分布位置基本相同.离开喷头后，流场显示出 高压氧气经氧枪喷头变为超声速射流吹入熔 不同的分布特性.旋流喷头的射流沿顺时针方向发 池，在流股的冲击下，熔池形成一定的冲击深度和冲 生偏转，且旋流角越大，射流的偏转越多.这是因为 击面积，保证转炉提钒过程的进行.在保证合适冲 旋流角的存在导致旋流喷头的环孔轴线发生了旋 击深度条件下，冲击面积越大，氧气射流与熔池的接 转，因而环孔射流的流场会发生旋转。旋流角越大， 触面积越大，越有利于钒的氧化与提取.射流冲击北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 4 五个喷头不同横截面上的射流速度分布 Fig． 4 Velocity distribution on different cross sections of five nozzles 度线，每两条相邻等值线之间的速度差为 50 m·s － 1 ， 最外面环线的速度值为 50 m·s － 1 ，由外向内递增，具 体值如图例所示． 横向比较五组图可以看出，射流在喷头出口处 速度最大，此后发生衰减，速度逐渐减小，同时流股 直径变大． 从喷头出来的高速气流在向前扩散的过 程中带动周围静止的质点向前移动，将自身部分动 能转化为其他质点的动能，因此速度逐渐减小． 由 于环孔与氧枪轴线存在夹角( 即喷孔夹角) ，射流在 向前运动的同时，不断向外扩张，流股直径增大． 同 时由于周围气体质点的加入，流股逐渐变宽． 不同喷头的射流在喷头出口处( x = 0) 速度大 小和分布位置基本相同． 离开喷头后，流场显示出 不同的分布特性． 旋流喷头的射流沿顺时针方向发 生偏转，且旋流角越大，射流的偏转越多． 这是因为 旋流角的存在导致旋流喷头的环孔轴线发生了旋 转，因而环孔射流的流场会发生旋转． 旋流角越大， 偏转程度越大． 旋流喷头的射流在绕轴线发生旋转的同时，还 有沿径向远离轴线方向扩散的趋势． 从图 4( c) x = 1. 0 m 和图 4( d) x = 1. 5 m 的两组图可以明显看出: 5°旋流喷头的速度分布与常规喷头基本相同，但已 有沿径向远离轴心方向扩散的趋势; 随着旋流角的 增大，环孔流股径向扩散趋势增强; 8°旋流喷头的五 股射流之间相互聚合已较少，环孔射流沿径向外散 的趋势已显现出来; 10°旋流喷头的五股射流之间已 基本分离，沿各自方向向前扩散; 当旋流角增至 13° 时，环孔射流与中心流股几乎无影响，相距较远． 2. 2 冲击性能比较 高压氧气经氧枪喷头变为超声速射流吹入熔 池，在流股的冲击下，熔池形成一定的冲击深度和冲 击面积，保证转炉提钒过程的进行． 在保证合适冲 击深度条件下，冲击面积越大，氧气射流与熔池的接 触面积越大，越有利于钒的氧化与提取． 射流冲击 ·92·