氧枪作为转炉冶炼过程的关键操作单元之一,其氧气射流与熔池的相互作用在一定程度上决定了转炉熔池的运动状态和搅拌特点,从而影响到钢材的质量和产量。因此,如何优化氧枪设计,进而改善物料在熔池中的传输动力学条件,是转炉炼钢法发展的关键技术之一。本文以新型旋流氧枪为研究对象,首先,通过实验研究明确旋流氧枪形成的旋流射流对转炉熔池的冲击特性,研究射流冲击坑的大小和深度、熔池混合程度,阐明旋流射流氧枪对熔池混合的影响规律。其次,实验研究渣-铁界面的传质速率,阐明旋流射流氧枪对渣铁界面传质的影响规律。最后,通过数值模拟计算,研究旋流氧枪的设计参数对熔池特性,尤其是熔池流场分布的影响规律。得出主要结论如下。（1）相比于传统氧枪,旋流氧枪的混匀时间急剧缩短。此外,混匀时间随喷孔扭转角增大而缩短,随顶吹流量增大而缩短;在喷孔扭转角为0°时,混匀时间随枪位的提升而缩短,但随着喷孔扭转角的增大,混匀时间随枪位的提升而增大。（2）相比于传统氧枪,旋流氧枪的冲击深度减小,冲击直径增大;而且,冲击深度随喷孔扭转角增大而变小,随顶吹流量增大而增大,随枪位提升而变小;冲击直径随喷孔扭转角增大而增大,随氧枪高度的增大而增大。（3）相比于传统氧枪,旋流氧枪可加快溶质组元在渣金间的传质速率,溶质组元具有更大的容量传质系数;当枪位小于96 mm时,渣-金间传质速率随喷孔扭转角的增大而增大,但当枪位高于126 mm时,传质速率随喷孔扭转角的增大存在极大值,此条件下的临界喷孔扭转角为20°;当喷孔扭转角小于20°时,渣-金间传质速率随枪位的提升先增大后下降,此条件下的临界枪位随喷孔扭转角的不同而变化,但当扭转角大于20°时,传质速率随枪位的提升而下降。（4）对于传统氧枪,湍动能的最大值在熔池中心处取得,同时随着远离中心,湍动能逐渐变小;对于旋流氧枪,湍动能的最大值在熔池周边取得,且随着扭转角的增大,熔池周边湍动能越大,熔池中心湍动能反而越小。对于传统氧枪,在距中心处较远的截面不活跃区面积较大;对于旋流氧枪,在距中心处较远的截面不活跃区面积相对较小,且随着扭转角的增大,在该截面不活跃区面积越小。