钢铁研究学报

作者：侯福庆¹, 吕明¹, 李鑫航¹, 郭红民², 林雪亮¹, 梁少鹏²

单位：1.西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055;；2.陕西龙门钢铁有限责任公司,陕西韩城715405

关键词：转炉炼钢,顶底复吹,气-渣-金多相流,搅拌能,壁面剪切力

基金：国家自然科学基金面上资助项目(52374346);陕西省重点研发计划资助项目(2024QY2-GJHX-34);陕西省技术创新引导专项资助项目(2023-YD-CGZH-17);秦创原“科学家+工程师”队伍建设资助项目(2025QCY-KXJ-156)

转炉炼钢主要是通过向熔池喷吹气体,促进气-渣-金三相乳化,在吹炼过程实现造渣、脱磷、脱碳和升温。为了探究转炉吹炼不同阶段的气-渣-金多相流特性变化,建立了120 t顶底复吹转炉三维全尺寸模型,基于吹炼过程中的氧枪枪位、底吹强度及熔池成分、温度等参数,研究了不同阶段的搅拌能、射流特性、渣-金界面特性、熔池速度及壁面剪切力变化。研究结果表明:吹炼前期,枪位较高,氧气射流主要作用于渣相,渣面波动强度为1.27,金属液面速度大于1 m/s区域的面积为9.36 m²,熔池搅拌能量密度为2 333.21 W/t;吹炼中期和中后期,枪位降低,氧气射流冲击面积减小,底吹强度减小,射流作用对象由渣面转变为金属液,碳氧剧烈反应,渣面波动强度增大,金属液面速度大于1 m/s区域的面积减小,熔池搅拌能量密度减小;吹炼后期,压枪至1.35 m,底吹强度增大,射流对熔池的冲击深度进一步增加,渣面波动强度减小至1.32,金属液面速度大于1 m/s区域的面积减小至8.15 m²,熔池搅拌能量密度增大至2 996.36 W/t。气-渣-金三相作用区域壁面剪切力较为集中,随着吹炼的进行,最大剪切力作用区域逐渐下移,此作用区域内耐火材料侵蚀严重,从吹炼前期到后期,4个阶段对应的最大剪切力分别为2.80、3.31、3.56、3.81 Pa。

来源：2026年第2期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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