近年来，随着我国钢铁工业的发展，人们对高品质钢铁产品的需求和低成本生产的要求日益提高，转炉冶炼是控制钢液洁净度的重要生产环节。氧枪是氧气转炉炼钢中的主要工艺设备之一，其性能直接影响到冶炼效果和吹炼时间，从而影响到钢材的质量和产量。
　　本文研究了一种新型旋流氧枪的射流特点及其在炼钢转炉中的应用。首先，建立了旋流氧枪射流非等温、可压缩流动的三维数学模型，系统解析了旋流氧枪射流的旋流特征、聚并行为、射流轴向动力学参数分布和射流流场分布，考察了旋流角度对射流动力学行为的影响。其次，通过水模型实验，研究了旋流氧枪对转炉熔池混合特性、喷溅速率及分布、冲击坑特点等的影响。得出主要结论如下:
　　(1)相比于传统氧枪，旋流氧枪的喷嘴扭转角是关键参数，正是由于扭转角使得氧枪射流产生了一个绕枪体轴线的涡流，该涡流导致了反应器内的周向运动，有利于强化反应器效率。而涡流的强度取决于旋流氧枪的喷嘴扭转角和射流的流动距离，研究发现随扭转角的增大，涡流强度显著增强，而且旋流氧枪射流会减弱射流聚并现象，轴向速度衰减较快，其作用效果随扭转角的增大愈加明显。
　　(2)旋流氧枪在周向产生一个切向速度分量，且随旋流氧枪的扭转角增加而增大。当扭转角增加到20°时，在反应器内会产生一个明显的旋流场。旋流氧枪增加了反应器内流体的周向运动，有效强化反应器的搅拌效果。
　　(3)使用旋流氧枪时，随着旋流角度的增大，熔池的冲击坑深度变小，射流对熔池的冲击点越分散，因而熔池环流中心逐渐向炉壁方向外延，导致熔池在径向上的流动分布越均匀。在研究范围内，当旋流角为20°时，混匀时间最短，旋流氧枪对熔池的搅拌效果最好。
　　(4)旋流氧枪射流冲击熔池时，随旋流角由0°（传统氧枪）增加到30°时，喷溅量沿径向的变化速率显著变小。旋流氧枪的扭转角增加，冲击坑的半径变大，熔池运动剧烈程度逐渐降低，液面振荡幅度逐渐变小，有利于转炉平稳冶炼，减少喷溅的发生。