转炉炼钢是现今钢铁冶炼的主要方法之一,其中要数氧气顶吹转炉的使用最为广泛。顶吹喷出的超音速射流冲击炼钢熔池,对熔池进行机械搅拌带动熔池内钢液的流动,加快整个冶炼的反应进行。在本文中建立了120t的4孔转炉,对其进行三维三相流的模拟研究,对超音速射流特性、射流与熔池表面相互作用以及熔池内部速度分布进行模拟分析。当射流从氧枪喷口射出时还是独立分布的四股射流,然后因为射流之间的相互吸引的作用使得流股向转炉中心线处聚拢,射流的边界处相融合,而射流冲击熔池后由于液体的阻碍作用又会彼此分开,再次成为独立的射流。射流冲击熔池表面形成表面波,表面波的周期性振荡以及界面的不稳定性使得熔池表面产生喷溅。射流冲击产生的凹坑形状受渣层厚度、枪位以及喷口夹角的影响,随着渣层厚度的增加,射流冲击凹坑深度增加而冲击面积却减小;凹坑深度随枪位的提高而减小,而与喷口夹角没什么关系;而凹坑面积却随着枪位和喷口夹角的增大而增大。熔池内速度分布状况以及死区面积大小是衡量熔池搅拌作用强弱的依据。速度越大分布越均匀、死区面积越小,则对熔池搅拌作用越好。在枪位低时熔池表面处的分布速度要大,而高枪位熔池内部速度小死区面积大但是速度分布更为均匀。而随喷口夹角的增大,熔池内部速度分布虽然更为均匀但是与此同时死区面积也随之增大,对搅拌效果并无多少改善。