矿热炉理想熔炼模子初探  
发布时刻： 2003-12-19  作者：秩名  
摘　要　从铁合金矿热炉内的等效电路及其热分布出发，提出冶炼过程中炉内回响反映区和炉料区之间存在着一个最佳的配热相干，由此而竖立起铁合金矿热炉简单的熔炼模子。这个熔炼模子是由底面为金属液面（或导电炉底）的半球形回响反映区和长为电极间距、炉料有用截面积为S′的炉料区组成的。文章简要地论说了此熔炼模子的合理性，并由此导出了极心圆直径、二次电流、炉膛有用深度、电极直径、垄断电阻等模子参数的数学表达式。经过过程对该模子参数表达式的简化，从而得出威斯特里履历策画法中电炉参数系数与炉料物理化学机能的相干式；经过过程对模子参数表达式的进一步推导，即可对照具体、正确地回响反映出工艺相似法中相似数的物理意义。文中还介绍了该熔炼模子在现实出产中的指导浸染。

要害词　回响反映模子　矿热炉　参数

中图分类号　TF611　文献标识码A　

DISCUSSION ON IDEAL SMELTING MODEL

OF SUBMERGED?ARC FURNACE

Li  Jingchun

(Jilin Ferroalloy  group Co.Ltd.,Jilin,China   132002)

Absrtact　Starting from the equivalent circuit and heat distribution in submerged?arc furnace,it is put forward that an optimum heat distribution relationship exists between the reaction area and furnace charge area,in view of this,a simple smelting model of submerged?arc furnace is set up.The model is constituted by the hemisphere reaction area whose bottom is molten metal surface(or conductive furnace bottom)and furnace charge area whose length is electrode spacing and effective charge sectional area is S′.The model′s rationality is briefly discussed,from this the mathematical formula for model ′s parameters are derived such as pitch circle diameter,secondary current,effective depth of hearth,electrode diameter and operation tesistance etc.The relationship formula of parameter coefficient in Westly experimental calculation and charge physical?chemical properties from simplifying model′s parameter formula are also derived;by further deiving parameter formala,physical significance of analogue number in analogue method can be reflected more specifically and exactly.The directive function of the smelting model in the production is also introduced.

Keywods　reaction moldel,ore smelting electric arc furnace,parameter

1　前　言

  

　　跟着铁合金冶炼手艺的络续提高，铁合金电炉向着年夜型化、关闭化和策画机节制的偏向成长。若何更正确地策画出适合出产现实的电炉参数尤为主要。以在安德烈的周边电阻——K因子法、威斯特里的威氏策画法、米库林斯基和斯特隆斯基的三年夜策画方式为主的多种算法中，威氏策画法应用较为普遍，策画效果对照接近现实。然而在策画过程中若何确定参数系数，则是影响策画效果正确性的要害〔1〕。依据。

  

2　矿热熔炼炉内的配热剖析

  

　　矿热炉内电极与炉底及电极之间的等效电路图如图1所示〔2〕。

　　从宏不雅观上剖析，对于三相三电极的矿热炉，炉内电路可归纳为星形和三角形两个回路。星形回路是每根电极下端、电极与炉墙间、炉料与炉底（金属熔池）间组成的“星形电阻”Rr。对于三角形回路，每两电极间炉料形成一个可变电阻，称为“三角电阻”Rc。这两个回路是彼此并联的，所以垄断电阻： 

图1　矿热炉熔池等效电路图

  

　　这样矿热炉内就可以简单地分为两个区，电阻为Rc的炉料区和电阻为Rr的回响反映区。这里炉料电阻发生热量使材料熔化，熔滴落入回响反映区，完成还原回响反映。

　　既然电炉熔炼电路由两个彼此并联的电阻组成，这就存在着在两者之间的能量分配题目问题。由此提出炉料配热系数的概念：

　　Q料=C1×Q总（或P料=C1×PR）（1）

式中，

　　C1——炉料配热系数，与入炉材料的弃世机能及还原剂的回响反映活性有关；

　　Q料——未熔化炉料区所分得的热量；

　　Q总——进入电炉的总热量；

　　P料——未熔化炉料区所耗损功率；

　　PR——进入电炉的总有用功率。

　　由电工事理可推导出：　　

　　R=C1R料（2）

式中，

　　R——垄断电阻；

　　R料——未熔化炉料区域的炉料电阻。

　　对应每一个产物的冶炼工艺的每一种炉料组成，都存在一个最佳的炉料配热系数，此时炉料的熔化速度与其还原回响反映速度相成家。若是输入的电能过多地耗损在熔化炉料上，熔料速渡过快，回响反映区温度低，渣多而产物少，炉内结瘤，电极上抬，料面堆高，还原回响反映不彻底，渣中主元素含量高。若是炉料熔化过慢，则产物过热，有用元素挥发损失落增年夜，单元电耗升高，产量少，回响反映区过小，炉底过热，侵蚀快。

　　文献〔3〕介绍，热分布事理的前提是假定回响反映区和炉料区相星散。

　　硅铁电炉中回响反映区和炉料区的星散，是因为电极尖端形成的坩埚而造成的。若是炉料频仍堆入坩埚，则只能造渣而生成不了任何金属。

　　对于有渣法工艺，焦炭层将熔渣和未熔的炉料分隔。用合适粒度的焦炭调整焦炭层的厚度是极端主要的。焦炭粒渡过小，焦炭层簿，回响反映区和炉料区欠好星散，垄断难题。焦炭粒渡过年夜，会使垄断电阻降低，炉气温度高，电耗高。

  

3　矿热熔炼炉熔炼模子

  

3?1　回响反映区和炉料区若干很多若干外形切实其实定

　　回响反映区和炉料区若干很多若干外形切实其实定原则，是以某一等温线作为分袂界限。

3?1?1　矿热炉内的温度分布

　　111?5MVA敞口电炉冶炼硅铬合金时的料柱温度分布（见图2）〔4〕

　　图2中等温线的外形很像电极之间电场的电力线，其分布与该电场的电路合适。电场中央部门等温线对照慎密，声名炉料机能不整齐。在对撒布热极小导热机能低的无渣熔池中，熔池各层的温度，不凡是接近熔池外面的温度，首要取决于该部位放出的能量密度。在此可以设定回响反映区以坩埚边缘温度（1900℃）作为界限温度。

　　224MVA炉料级铬铁关闭电炉内的温度分布〔5〕

　　据有关文献〔6〕介绍，用碳作还原剂时，生成Cr3C2的温度为1096℃，生成Cr7C3的温度为1130℃，而生成纯铬的最先温度为1775℃。由图3的温度分布情形，可设定1250℃的等温线作为界限温度。

　　从两台电炉内的炉料热分布可见，若是把某等温线作为区分回响反映区与炉料区的界限，那么回响反映区的外形就如统一个由曲面围成的圆台体。而炉料区的外形对照复杂，且冶炼分歧产物其外形差异也较年夜。

3?1?2　回响反映区若干很多若干外形切实其实定

　　理想状况下的回响反映区应具有较年夜的体积和较小的散热面积，而球体就具备此特征。是以，模子的回响反映区外形可设定为半球体，其底面为金属液面或导电炉底（见图4）。

  

  

  

  

  

  

  

图4　回响反映区外形暗示图

  

　　回响反映区体积：

　　（3）

式中，

　　D——回响反映区底面；

　　d——电极直径；

　　α——电极端头插入回响反映区部门的外形系数，当端头呈半球形时α=1。

3?1?3　炉料区若干很多若干外形切实其实定

　　炉料区的外形对照复杂，但炉膛有用体积可假定为以回响反映区底面为底、高度为H（炉膛的有用深度）的正若干很多若干体。对于三电极电炉，其炉料区体积为：

　　（4）

　　（忽略电极插入炉料区所占的体积）

　　为剖析轻易，将组成炉料电阻的炉料区设定为长度为L、有用面积为S′的若干很多若干体。

　　L为两相电极外面间距；

　　S′为垂直两相电极中央毗邻线的炉料截面的有用面积（不包含“物化料区”面积）。

　　因为三根电极的外侧外面与炉墙间的炉料区的电流回路为三角形回路，故在此将其忽略。

3?2　回响反映区及炉料区的功率分布

3