在硅碳棒电炉熔池垂直方向上，物质可大致分为3个部分。底层是熔融钢液流动难以驱动的堆积废钢，中间层为可在流体带动下发生移动的随动废钢，上层则为完全熔化的高温钢液。3部分之间相互穿插、相互混合。侧吹气流可侵入上层钢液甚至中层上部区域。水平偏转后的侧吹能够使高温钢水形成环流，从而提高传热效率。该环流并非简单的层流，而是由多个复杂紊流共同叠加所形成的宏观流动。因此，每一支侧吹枪的射流变化均会对硅碳棒电炉熔池内部流场产生重要影响。为研究均匀与非均匀气量分布对混匀效果的影响，在总气量保持180 L/min不变的条件下，对SOSS试验组分别测定了其平均混匀时间。试验结果如图所示。

       根据试验结果，各组平均混匀时间S4SSS3S1S2S0。在相同总气量下，增大某一单支的非均匀气量侧吹比均匀气量侧吹的平均混匀时间更短，更有利于硅碳棒电炉熔池的均匀性。因此，增大4号枪的气量在相同总气量下是优选的非均匀气量侧吹方案。为进一步探究硅碳棒电炉熔池内气液两相流的相互作用，向硅碳棒电炉熔池中加入高锰酸钾溶液作为示踪剂，探究气液两相流的流动特性。

       图所示为SO试验组下的高锰酸钾溶液0一15 s的扩散情况。加入示踪剂后，溶液在各侧吹射流区域迅速扩散。同时，在逆时针偏转的侧吹气流带动下，加入溶液Ss时硅碳棒电炉熔池中可见明显逆时针环流。这种逆时针环流带动溶液向EBT区扩散。至lOs时，溶液几乎覆盖射流主辐射区，但EBT区仍有一定的空白区域。到加入墨水15s时，左侧硅碳棒电炉熔池中心其区域未完全棍匀，该区域即为中心弱搅拌区。EBT区仅一半区域被覆盖，硅碳棒电炉熔池整体未扩散均匀。上述现象表明，尽管侧吹偏转形成的环流促进了硅碳棒电炉熔池内流体的流动，但射流作用范围相对独立。各环流间相互作用较弱，未能产生足够的推动力促进混匀。

       所示为S1和S2试验组下的高锰酸钾溶液的扩散情况。在S1与S2试验条件下，气量增大的侧吹枪均位于距离硅碳棒电炉熔池冷区相对远的位置。这两个试验组表现出相似的流动特征:增大气量的枪位附近示踪剂扩散显著加快，并带动整体环流速度提升。在加入高锰酸钾溶液5一10 s期间，S1与S2均出现快速扩散区与中心慢速区整体向气量增大枪位的射流方向偏移的现象。至15s时，两者左侧硅碳棒电炉熔池及EBT区的扩散范围相对SO有所扩大，但仍未能实现完全均匀，说明单纯在远离冷区位置增强搅拌难以彻底消除死区。大的侧吹枪均位于硅碳棒电炉熔池冷区邻近位置。3号枪靠近加料区，5号枪靠近EBT区，4号枪位于加料区和EBT区的交界区。相较于气量增大位置远离冷区的试验组，加入高锰酸钾溶液Ss时，硅碳棒电炉熔池均表现出更显著的环流加速与液面波动。在加入高锰酸钾溶液lOs时，可观察到中心慢扩散区在发生偏移的同时范围明显缩小。至15s时，硅碳棒电炉熔池内低浓度区域大幅减少，示踪剂几乎覆盖整个硅碳棒电炉熔池。此时，EBT区的覆盖程度表现为S4>S3>SS，说明在冷区附近增强搅拌可有效提升混匀效率，其中以S4试验组的布置方式效果最优。http://www.zbqunqiang.cn/