齊紅宇，陳 超，薛利強，2，楊榮旺，倪培遠，尹力賦，辛毓杰

(1.太原理工大學 材料科學與工程學院，太原 030024；2.山西太鋼不銹鋼股份有限公司 煉鋼二廠，太原 030030；3.東北大學 冶金學院，沈陽 110819)

在實際的鋼鐵生產(chǎn)過程中，改善鋼包中鋼液的流動狀態(tài)，對提高鋼液潔凈度、消除鋼包溫度梯度和化學梯度、縮短混勻時間有著重要的作用[1]?；靹驎r間是衡量鋼包均勻化程度的一個重要標準，如何縮短混勻時間一直是研究者們重點研究的問題。有大量研究者采用水模型及數(shù)值模擬的方法[2-3]，探究鋼包吹氣流量、底部透氣塞布置(直徑、個數(shù)、分離角度、位置[4-7]以及有無頂渣層的存在[8])、水模型比例[9]、示蹤劑加入量[10-12]等因素對混勻時間的影響，并得出了不同情況下的最佳透氣塞布置方式。還有部分研究者通過改變鋼包底部的吹氣方式，如強弱吹氣、交替吹氣等，改善鋼包中的循環(huán)流。GRYGOROV et al[13]在轉(zhuǎn)爐底部采用強弱吹氣的方式加強鋼液攪拌。王月等[14]采用水模型對鋼包中交替吹氣進行了研究，即開始時采用一側(cè)吹氣孔吹氣，經(jīng)過一段時間后采用另一側(cè)吹氣孔分別吹氣5 s、10 s、15 s后再切換回來，結(jié)果表明，當交替吹氣時間為15 s時，混勻時間最短。

不同透氣塞布置及不同吹氣方式會引起鋼包中死區(qū)位置的改變，對鋼包局部混勻時間造成影響。KRISHNAMURTHY et al[15]和NARITA et al[16]的實驗結(jié)果表明，當鋼包底部使用一個透氣塞時，若位于中心處，會在鋼包底部周圍形成死區(qū)，若位于0.5R處，會在鋼包頂部和底部透氣塞對應另一側(cè)形成死區(qū)；若位于壁面附近，會在鋼包底部透氣塞附近形成死區(qū)。張丹等[11]通過數(shù)值模擬的方法發(fā)現(xiàn)在鋼包偏心側(cè)底部存在死區(qū)。LIU et al[17]發(fā)現(xiàn)，當鋼包底部使用兩個透氣塞時，會在底部透氣塞與壁面之間形成死區(qū)。

綜上，對如何縮短混勻時間的研究主要集中在改變透氣塞布置，而對于改變吹氣方式來縮短鋼包混勻時間的研究較少，對于交替吹氣前后鋼包內(nèi)流場的改變和死區(qū)位置的變化缺乏研究。本文采用數(shù)值模擬的方法對130 t鋼包按1/5比例縮小之后的水模型進行研究，探究交替吹氣對鋼包內(nèi)部流場、示蹤劑傳輸過程、死區(qū)位置、混勻時間的影響，為水模型實驗及實際工廠生產(chǎn)提供指導。

1 數(shù)學模型建立

1.1 水模型尺寸

本次數(shù)值模擬研究以130 t鋼包按1∶5的比例縮小之后的水模型為建模原型，模擬所用的氣體流量為0.4 m3/h，具體的原型及模型參數(shù)如表1所示。

表1 鋼包原型和水模型尺寸Table 1 Size of prototype and water model of ladle

本次數(shù)值模擬采用的是雙透氣塞交替吹氣，即開始時氮氣從距離鋼包底部中心0.2R處的右側(cè)吹氣孔吹入，一段時間后，切換至與右側(cè)透氣塞呈180°對稱布置的左側(cè)吹氣孔進行吹氣，直至示蹤劑達到混勻，中途不會再切換至右側(cè)吹氣孔。示蹤劑從頂部中心位置加入。為了監(jiān)測示蹤劑的混勻時間，在距液面0.15 m處設(shè)置四個監(jiān)測點，在底部設(shè)置四個監(jiān)測點，具體布置如圖1所示。

圖1 水模型中監(jiān)測點位置、吹氣位置和示蹤劑加入位置示意圖Fig.1 Diagram of monitoring points position, gas stirring position, and tracer injection position in water model

1.2 數(shù)學模型

1.2.1模型假設(shè)條件

1) 氣液兩相均為不可壓縮的黏性流體，氮氣在上升過程中不發(fā)生化學反應；

2) 固體壁面設(shè)為非滑移壁面，在近壁面處應用壁面函數(shù)；

3) 不考慮溫度的影響；

4) 在模擬過程中默認氣泡的尺寸為常數(shù)，且在傳輸過程中不發(fā)生聚合和破裂行為。

1.2.2計算方程

本文所采用的模型包括歐拉-歐拉多相流模型、Realizablek-ε湍流模型、示蹤劑傳輸模型。采用歐拉-歐拉模型和湍流模型求解連續(xù)性方程及動量方程，并計算穩(wěn)態(tài)流場。在穩(wěn)態(tài)流場的基礎(chǔ)上，使用瞬態(tài)模型計算示蹤劑的傳輸過程。計算時考慮了KCl溶液的密度、擴散系數(shù)等性質(zhì)。模型介紹在文獻[11]中已有報道，此處不再贅述。

1.2.3求解過程

本文使用STAR-CCM+軟件來進行網(wǎng)格劃分及求解計算方程。網(wǎng)格劃分采用定向網(wǎng)格的劃分方法，主體部分是六面體網(wǎng)格構(gòu)成，情況如圖2所示，網(wǎng)格總數(shù)為427 382個。

圖2 鋼包網(wǎng)格劃分Fig.2 Meshing of ladle

2 結(jié)果與討論

2.1 單孔吹氣流場及示蹤劑傳輸過程

2.1.1單孔吹氣流場

圖3為吹氣孔位于鋼包右側(cè)時，鋼包內(nèi)的流場分布圖以及速度場分布圖。從圖中可以看出，當氣體從吹氣孔進入時，在上升過程中會形成氣-液兩相區(qū)，氣體到達鋼包上表面并溢出，液相從氣柱中心向四周擴散，在氣柱左側(cè)形成一個大循環(huán)流，在氣柱右側(cè)上方形成一個較小的循環(huán)流，在右側(cè)下方形成一個較大的循環(huán)流。

圖3 底吹鋼包水模型中流場分布Fig.3 Flow field distribution in water model of bottom gas-stirred ladle

2.1.2單孔吹氣示蹤劑傳輸過程

單孔吹氣時，示蹤劑在吹氣孔縱截面的運動過程如圖4所示，從圖中可以看出，示蹤劑在3 s時完全加入到鋼包中并由頂部中心位置開始向鋼包內(nèi)部進行擴散，具體可概括為以下三個階段：

圖4 單孔吹氣方案中示蹤劑傳輸過程Fig.4 Tracer transport process in one plug stirring case

1) 示蹤劑首先沿著加入位置垂直向下運動，隨后受到氣柱羽流的作用，小部分示蹤劑運動至右上方小循環(huán)流進行擴散。

2) 大部分的示蹤劑沿著左側(cè)大循環(huán)流在鋼包內(nèi)部進行擴散，沿左側(cè)壁面運動至鋼包底部氣柱附近時，一部分示蹤劑沿著氣柱直接向上運動至自由表面，另一部分在鋼包底部沿氣柱兩側(cè)運動至右側(cè)壁面，隨著右側(cè)循環(huán)流在鋼包中擴散混勻。

3) 當示蹤劑運動至鋼包底部右側(cè)時，有一部分示蹤劑在壁面附近滯留較長時間，逐漸向鋼包其他位置擴散，最終達到混勻。

2.2 交替吹氣流場及示蹤劑傳輸過程

2.2.1交替吹氣時間選擇依據(jù)

交替吹氣時間根據(jù)單孔吹氣下示蹤劑運動狀態(tài)決定：當示蹤劑加入10 s左右時，示蹤劑剛好在表面擴散完畢；25 s時，左側(cè)示蹤劑剛好隨逆時針主環(huán)流運動至左側(cè)透氣塞上方，此時采用左側(cè)吹氣，會有一大部分示蹤劑被新形成的氣柱帶至鋼包表面進行擴散；30 s時，示蹤劑前沿已經(jīng)運動至右側(cè)壁面附近，大部分示蹤劑位于鋼包底部，并隨著右側(cè)氣柱向鋼包表面擴散；42 s時，示蹤劑在鋼包中完成第一次循環(huán)；48 s時，示蹤劑在鋼包中開始第二次循環(huán)，并在鋼包表面進行擴散，此時更換吹氣位置可以加速示蹤劑在鋼包表面擴散；56 s時，示蹤劑在鋼包中進行第二次循環(huán)并有大股示蹤劑運動至鋼包左側(cè)，此時采用左側(cè)吹氣孔吹氣，會將左側(cè)示蹤劑帶至鋼包表面進行擴散。本文選擇如上時刻作為交替吹氣的時間。

2.2.2交替吹氣流場分析(以25 s為例)

在25 s進行交替吹氣，流場變化如圖5所示。從圖中可以看出，更換吹氣位置后，左側(cè)氣柱會在交替后1 s左右形成，并且位于右側(cè)上方的小循環(huán)流會隨著流場變化逐漸消失。30 s時，左側(cè)吹氣的氣柱逐漸穩(wěn)定，新的流場開始逐漸形成，右側(cè)上方開始出現(xiàn)順時針流向的小循環(huán)流，且壁面兩個渦流開始逐漸向著氣柱附近靠近。50 s時，右側(cè)重新形成的小循環(huán)流逐漸擴大。在65 s時，側(cè)壁的兩個渦流已經(jīng)運動至氣柱附近消失，右側(cè)下方的循環(huán)流已經(jīng)消失不見。在75 s時，左側(cè)上方逆時針小循環(huán)流開始形成，右側(cè)的順時針大循環(huán)流已經(jīng)完全形成。在90 s時，左上方小循環(huán)流已經(jīng)形成，氣柱左右兩側(cè)流場達到穩(wěn)定狀態(tài)，最終形成了與交替前完全鏡像的流場。

圖5 25 s交替吹氣流場轉(zhuǎn)變過程Fig.5 Flow field transformation process of alternate stirring at 25 s

在采用交替吹氣方案之前，鋼包中的流場與右側(cè)單孔吹氣時一致，當更換吹氣位置后，新的氣柱快速形成，鋼包內(nèi)的流場被迅速打亂，右側(cè)的順時針小循環(huán)流逐漸擴大率先形成大循環(huán)流，當左上側(cè)逆時針小循環(huán)流形成時，鋼包內(nèi)的流場基本達到穩(wěn)定，此時形成與右側(cè)單孔吹氣呈鏡像的流場。對于25 s交替的方案，從更換吹氣位置到形成鏡像流場約需要65 s時間。每個方案從開始更換吹氣位置到形成左側(cè)小循環(huán)流即為達到穩(wěn)定流場所需時間。圖6為交替吹氣各方案達到穩(wěn)定流場所需的時間，在10 s左右開始進行交替吹氣時，所用時間最長，大約為76 s，而其他各交替吹氣方案的時間均在50～65 s左右。這和本研究的計算模型[11]中考慮了KCl溶液示蹤劑的密度差對流場的影響有關(guān)，即加入示蹤劑后流場發(fā)生動態(tài)變化。

圖6 各交替吹氣方案達到穩(wěn)定流場所需時間Fig.6 Transition time of steady flow field after alternate stirring of each scheme

2.2.3交替吹氣示蹤劑傳輸過程

交替吹氣時間為25 s時，吹氣孔縱向截面的示蹤劑運動過程如圖7所示，從圖中可以看出，示蹤劑的傳輸過程大致可以分為四步：

1) 交替吹氣前，示蹤劑傳輸過程與單孔吹氣的傳輸過程一致。

2) 在25 s時，更換至左側(cè)吹氣孔單孔吹氣，隨著左側(cè)氣柱形成，會將底部位于氣柱附近的大股示蹤劑帶至自由表面，加快示蹤劑擴散。

3) 由于鋼液流動具有慣性，少量未能被氣柱帶到頂部的示蹤劑會繼續(xù)沿著底部向鋼包右側(cè)逆時針運動，到達右側(cè)壁面中間高度后，隨著新形成的順時針循環(huán)流進行擴散。

4) 隨著新的流場形成，位于右側(cè)壁面的示蹤劑運動到底部并向左側(cè)移動，經(jīng)過氣柱時，大部分的示蹤劑會隨著氣柱運動至自由表面并沿著順時針循環(huán)流擴散。另一部分示蹤劑運動至鋼包左側(cè)底部并進入到新形成的左側(cè)循環(huán)流中進行擴散，最終達到混勻。

圖7 25 s交替吹氣方案中示蹤劑傳輸過程Fig.7 Tracer transport process in alternate stirring case from 25 s

交替吹氣時間為48 s時， 示蹤劑運動過程如圖8所示?？梢钥闯?，在交替吹氣之前，示蹤劑傳輸過程與單孔吹氣的傳輸過程一致。當更換吹氣位置后，由于鋼液流動具有慣性，大部分示蹤劑仍會從右側(cè)壁面以逆時針向鋼包表面擴散，隨著新的流場的形成，在80 s左右時鋼包底部的示蹤劑會隨著新形成的順時針循環(huán)流沿鋼包底部向左側(cè)移動。經(jīng)過左側(cè)氣柱附近時，示蹤劑被氣柱帶至鋼包表面，沿著鏡像流場進行擴散。由于交替時間較晚，示蹤劑在鋼包中已經(jīng)完成第一次循環(huán)，在鋼包左側(cè)區(qū)域示蹤劑濃度較為均勻。少部分示蹤劑繞過底部左側(cè)吹氣孔，擴散至鋼包左側(cè)底部，但是沒有引起示蹤劑濃度的顯著變化。

2.3 各方案監(jiān)測點無量綱濃度曲線

2.3.1頂部監(jiān)測點無量綱濃度曲線

圖9(a)為各方案鋼包右上方監(jiān)測點1的無量綱濃度曲線，從圖中可以看出，各方案在10 s左右時會有一個較小的峰值，這是由于在示蹤劑剛剛加入之后，會在自由表面向四周擴散，在10 s左右時會有一部分示蹤劑到達監(jiān)測點1，造成監(jiān)測點1附近濃度快速升高。當采用10 s交替時，新形成的流場會迅速將監(jiān)測點1附近的示蹤劑帶走，所以在20～30 s時，示蹤劑濃度先快速降低。當交替時間為10 s、25 s、30 s時，由于更換吹氣位置時間較早，不會再有大股的示蹤劑運動至監(jiān)測點1，在流場達到穩(wěn)定的過程中，逐漸有示蹤劑擴散至監(jiān)測點1，濃度緩慢上升。當交替時間為42 s、48 s、56 s時，由于更換吹氣位置時間較晚，示蹤劑已經(jīng)完成在鋼包內(nèi)的第一次循環(huán)，由于鋼液流動具有慣性，示蹤劑仍會從右側(cè)壁面以逆時針向鋼包表面擴散，在40～50 s左右監(jiān)測點1的示蹤劑濃度曲線存在峰值。隨后更換至左側(cè)吹氣孔，監(jiān)測點1的示蹤劑會隨著新形成的流場快速擴散。

圖8 48 s交替吹氣方案中示蹤劑傳輸過程Fig.8 Tracer transport process in alternate stirring case from 48 s

圖9(b)為各方案鋼包左上方監(jiān)測點2的無量綱濃度曲線，從圖中可以看出，各方案在監(jiān)測點2的濃度曲線基本一致。示蹤劑加入之后，在5～10 s左右時示蹤劑沿著逆時針環(huán)流到達監(jiān)測點2，在10 s左右示蹤劑濃度曲線存在峰值，隨后逐漸在鋼包內(nèi)擴散混勻。

圖9(c)為各方案鋼包前上方監(jiān)測點3的無量綱濃度曲線，監(jiān)測點3的濃度曲線和監(jiān)測點2處比較相似。不同的是，交替吹氣的時機會影響示蹤劑濃度變化走勢及二次峰值。

圖9 不同交替時間方案下頂部監(jiān)測點濃度曲線對比Fig.9 Comparison of concentration curves of top monitoring points under different alternate time schemes

2.3.2底部監(jiān)測點無量綱濃度曲線

圖10(a)為各方案鋼包左下方監(jiān)測點6的無量綱濃度曲線。從圖中可以看出，在15 s左右時，示蹤劑會沿交替吹氣前的逆時針環(huán)流運動到監(jiān)測點6，在30 s左右示蹤劑濃度曲線存在峰值。當交替時間變化時，這一峰值不會變化。交替時間為10 s、25 s、30 s時，大部分示蹤劑位于鋼包左側(cè)壁面及鋼包底部，并且濃度較高，大股的示蹤劑會隨著氣柱運動至自由表面，并沿著順時針環(huán)流運動到監(jiān)測點6，引起局部濃度增加，示蹤劑濃度曲線分別在80 s、100 s、120 s存在二次峰值。

交替時間為42 s、48 s、56 s時，交替吹氣前，大部分示蹤劑位于鋼包右側(cè)壁面靠上位置，更換吹氣位置后，示蹤劑仍會沿著交替吹氣前的流場以逆時針向鋼包表面擴散。此時，鋼包左側(cè)區(qū)域示蹤劑濃度較為均勻。之后，僅有小股示蹤劑會隨著新形成的順時針循環(huán)流沿鋼包底部向監(jiān)測點6移動，示蹤劑濃度變化較小，且無交替時間較早時產(chǎn)生的濃度曲線的二次峰值。

圖10(b)為各方案鋼包前下方監(jiān)測點7的無量綱濃度曲線。類似于監(jiān)測點6，在20 s左右示蹤劑會沿交替吹氣前的流場運動到監(jiān)測點7，在40～45 s左右示蹤劑濃度曲線存在峰值。交替吹氣后，示蹤劑仍會在慣性作用下繼續(xù)沿著逆時針環(huán)流傳輸。新的流場形成并達到穩(wěn)定時，鋼包右側(cè)壁面上方的示蹤劑隨著順時針循環(huán)流到達鋼包底部監(jiān)測點7，引起局部濃度增加，濃度曲線出現(xiàn)一個較大的“臺階”。交替時間為10 s、25 s、30 s時，濃度曲線在90～100 s左右出現(xiàn)“臺階”，該臺階持續(xù)時間在20～30 s左右，表明在此處存在死區(qū)。交替時間為42 s、48 s、56 s時，濃度曲線有“臺階”的形狀，但波動較大，甚至會出現(xiàn)三次峰值。但是，臺階出現(xiàn)的時間并不是隨著交替時間的延長而延后，這和達到穩(wěn)定流場所需時間有關(guān)。例如10 s交替方案達到穩(wěn)定流場所需時間最長，但濃度曲線形成臺階的時間要晚于交替時間為25 s、30 s、42 s的方案。

圖10(c)為各方案鋼包右下方監(jiān)測點5的無量綱濃度曲線。類似于監(jiān)測點6和7，示蹤劑濃度曲線分別在30 s左右開始升高并在50 s左右達到峰值。該峰值時間不會受交替時間變化影響。表明鋼液流動具有慣性，鋼包底部的逆時針環(huán)流并未改變。采用交替吹氣后，當新流場形成后，在80～105 s鋼包右側(cè)壁面上方的示蹤劑會隨著順時針循環(huán)流到達鋼包底部右下方監(jiān)測點5，該處示蹤劑濃度下降較為緩慢，甚至在無量綱濃度曲線上出現(xiàn)較小的峰值。

2.4 混勻時間分析

表2為各方案各監(jiān)測點的混勻時間(95%標準)。從表中可以看出，對于單孔吹氣方案，頂部監(jiān)測點的混勻時間在59～82 s，底部監(jiān)測點的混勻時間在90～98 s.對于交替吹氣方案，頂部監(jiān)測點混勻時間在51～80 s，底部監(jiān)測點混勻時間在90～160 s.交替吹氣之后，頂部監(jiān)測點的混勻時間較單孔吹氣時有所減少，底部監(jiān)測點的混勻時間則有所增加。

對于各交替吹氣方案，當流場穩(wěn)定后，示蹤劑均會在新形成的順時針環(huán)流的作用下從鋼包右側(cè)運動至鋼包底部，造成示蹤劑在監(jiān)測點5附近停留時間較長，為120～130 s左右，且不受交替吹氣時間的影響。示蹤劑在鋼包底部運動過程中在監(jiān)測點7與監(jiān)測點8處形成死區(qū)，造成該位置的混勻時間較長，為160 s左右。

圖10 不同交替時間方案下底部監(jiān)測點濃度曲線對比Fig.10 Comparison of concentration curves of bottom monitoring points of different alternate time schemes

表2 各方案各監(jiān)測點混勻時間對比Table 2 Comparison of mixing time at each monitoring point of each scheme

當交替時間為10 s、25 s、30 s時，大股示蹤劑會在順時針環(huán)流的作用下從鋼包底部運動至鋼包左側(cè)，使監(jiān)測點6的混勻時間延長，為110～150 s左右。當交替時間為42 s、48 s、56 s時，示蹤劑在逆時針環(huán)流的作用下在鋼包左側(cè)分布較為均勻，并且只有小股示蹤劑在新形成的順時針環(huán)流的作用下從鋼包右側(cè)運動至鋼包底部，示蹤劑濃度變化較小，監(jiān)測點6的混勻時間較短，為90～100 s左右。綜上，監(jiān)測點6的混勻時間會隨著交替時間的延長而減少。

2.5 討論

與單孔吹氣相比，采用交替吹氣時，鋼包內(nèi)的流場轉(zhuǎn)變，原先單孔吹氣時的逆時針主循環(huán)流被破壞，右上方的順時針小循環(huán)流逐漸擴大為順時針大循環(huán)流，當左側(cè)上方的小循環(huán)流形成時，新的流場形成并達到穩(wěn)定，最后形成與單孔吹氣呈鏡像的流場。對于不同交替吹氣方案，其達到穩(wěn)定流場所需的時間也不同，采用10 s交替吹氣時所用時間最久，為76 s，其他各方案均在55～65 s之間。這和加入KCl溶液示蹤劑后流場發(fā)生動態(tài)變化有關(guān)。

隨著流場的改變示蹤劑傳輸過程也發(fā)生變化。這和交替吹氣的時機有關(guān)。當交替時間為10 s、25 s、30 s時，在交替吹氣之前，大部分的示蹤劑位于鋼包左側(cè)壁面和鋼包底部，還沒有擴散到鋼包右側(cè)壁面。更換吹氣位置后，左側(cè)氣柱會將底部位于氣柱附近的大股示蹤劑帶至自由表面，這部分示蹤劑隨著新形成的順時針主循環(huán)流進行傳輸。這一過程會增加底部位置的混勻時間，同時縮短頂部的混勻時間。

當交替時間為42 s、48 s、52 s時，此時示蹤劑已經(jīng)接近或已經(jīng)完成第一次循環(huán)，在交替吹氣之前，鋼包中大部分示蹤劑集中在右側(cè)壁面附近靠近液面中上方位置，由于鋼液流動具有慣性，示蹤劑仍以逆時針向鋼包表面擴散，示蹤劑在鋼包左側(cè)濃度較為均勻。在鏡像流場形成后，僅有少量示蹤劑沿著新形成的順時針主循環(huán)流進行擴散，該部分示蹤劑不會引起鋼包底部左下方位置的濃度變化，該位置的混勻時間有所縮短。

張丹等[11]發(fā)現(xiàn)在右側(cè)單孔吹氣時，鋼包底部右下方會形成死區(qū)。采用交替吹氣后，在右下方死區(qū)的示蹤劑會隨著交替流場的形成先后以逆時針和順時針的環(huán)流進行傳輸，這一過程延長了底部不活躍區(qū)的混勻，此時的死區(qū)位于與吹氣位置所在中心線呈90°夾角的鋼包壁面底部，即本文的鋼包前下方和后下方監(jiān)測點7和8.

本研究關(guān)注的重點是交替吹氣后流場的變化及示蹤劑的傳輸過程。在實際過程中，爐渣對流場有一定影響，在交替吹氣過程表面的流動可能造成鋼包卷渣及二次氧化，應在未來進行深入研究。本文所采用的歐拉-歐拉雙相流模型更適用于研究示蹤劑的傳輸過程，未來可以使用VOF多相流模型或者大渦模擬[18]研究卷渣過程。

3 結(jié)論

本次實驗采用數(shù)值模擬的方法對不同時間點進行交替吹氣的鋼包水模型中流場的變化、示蹤劑傳輸過程、對混勻時間的影響進行模擬計算，得出以下結(jié)論：

1) 與單孔吹氣相比，采用交替吹氣時最終會形成與右側(cè)單孔吹氣呈鏡像的流場。對于不同交替吹氣的方案，其達到穩(wěn)定流場所需的時間略有差異，在55～76 s之間。

2) 交替吹氣后，由于慣性，示蹤劑仍會以逆時針的環(huán)流向鋼包表面?zhèn)鬏?，交替流場形成后，示蹤劑以順時針的主環(huán)流進行傳輸，此時死區(qū)位于與吹氣位置所在中心線呈90°夾角的鋼包壁面底部，即鋼包底部的前下方和后下方。交替吹氣的時機會影響示蹤劑參與逆時針的慣性引起的環(huán)流和參與新流場中順時針主環(huán)流的分配比例。

3) 采用交替吹氣后，頂部監(jiān)測點示蹤劑的混勻時間比單孔吹氣時縮短10 s左右，底部監(jiān)測點的混勻時間比單孔吹氣時有所增加。