Page 21 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）

的主流和吹入流，流体的质量流量（V[m s ]）和流速（μ[ms ]）的关系如果用
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流路的截面积（A[m ]）和孔隙率（ε[-]）表示，则变成式（31）和式（32）。
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V  A  u （31）
main main main
V  A  u （32）
inj inj inj
如上所述，在两流体的流速相等的条件下，可得到式（33）。

A V A V
inj  inj 或 inj  inj （33）
A V A  A V  V
main main main inj main inj
在流动充分发展的下游区域中，吹入流所占流路截面积的截面积比率仅由两
流体的体积流量比决定，与吹入流速、方向等吹入条件无关。即，归结为 Nishio

和 Miyashita 实验得到的结果。具体而言，在从平板状流路或遍及流路宽度整体

设置的窄缝喷嘴吹入这样的二维流动时，可以通过流路宽度乘以体积流量比得到

渗透深度。另外，在从单孔喷嘴吹入的情况下，吹入流的流路截面为以吹入口为

中心的扇形，其面积由流路截面积和体积流量比决定，由此可以求出渗透深度。

在主流和吹入流的物性不同的情况下，产生相同压力梯度的流速不同。因此，
在发达区域的主流和吹入流的流速不同。另一方面，由于体积流量与速度的关系

没有变化，所以在吹入流的物性与主流相比压损变低的情况下，吹入流的速度相

对增大，流通面积变小，在压损变大的情况下，流速降低，流通面积变大。

对本文所述炉身吹入的流动进行了上述反复分析，但即使不进行与本文课题

相反的流动分析，也能够通过理论方面的研究预测基本特性。另一方面，在复杂

的填充结构成为研究对象的情况下，为了研究反应、传热的行为，需要热流动分

析。

3.2 填充结构仿真

在高炉内进行还原的矿石（烧结、团块、块矿石）粒子被加热，从软化、变

形到熔融的区域即软熔带是高炉内产生大部分压力损失的最重要区域之一。如果

炉内压力损失过大时，则还原气体的流动会阻碍炉料的下降，引发高炉作业的不

畅。在软熔带中，还原矿石（烧结、团块、块矿石）粒子被加热、软化而变形，

CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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