矿热炉理想熔炼模型初探

　　（16）

3?2?5　操作电阻数学表达式的推导

　　由及（12）式可推导出下述操作电阻的表达式。

（17）

4　讨　论

4?1　模型参数数学表达式与经验公式的关系

4?1?1　威斯特里经验式中电炉参数系数的数学表达式

　　从模型极心圆的数学式（6）中可见，当插入反应区的电极体积忽略不计时，极心圆的表达式可简化为：

　　D=[4(1－C1)/πPVT]1/3PR1/3（18）

　　在忽略电极半径对电极表面间距的影响，即·D=L时，二次电流的表达式可简化为：

　　（19）

　　电极直径及操作电阻的简化式分别为：

　　（20）

（21）

　　通过（19）、（20）式可推导出

　　（22）

　　从上述简化了的表达式中可以分别得出，威斯特里经验式中各参数系数与炉料物化性能的关系。

4?1?2　工艺相似法中相似数的物理意义

　　从（12）式及可推导出下式：

　　（23）

式中，ρ'与炉料中导电物的数量、粒度及温度分布有关，这与相似数和炉内固定碳量与金属之比有关是同一概念，并更为全面。所以说，（23）式比较具体和准确地反映了相似数的物理意义。

4?2　模型对生产实际现象的解释

　　 埃肯公司对56台75％硅铁电炉的电流系数C 流进行了统计[10]，发现其平均值为10?80，而最大值为13?60，最小值约为8?20。并发现使用木炭和大量木块的炉子C流值最小，使用硬焦冶炼的C流 值最大。同时还发现，使用的硅石纯度高则C流  小，使用含氧化铝和氧化钙高的硅石时C流大。

　　对此可利用本文简化模型的电流计算式（19）得到的电流系数的表达式进行分析。

　　（24）

　　从式（24）可见，当操作处于最佳状态时，C1是一定的，PVT与所炼合金品种有关，因此C流∝，即C流与炉料比电阻的二分之一次方成反比。而高纯度硅石的熔化温度高于含氧化铝和氧化钙高的硅石，即高纯硅石的PV大，反之则PV小。这个分析结果与埃肯公司的统计结果相符。

　　某厂12?5MVA电炉冶炼炭素铬铁，极心圆由2?5m改为2?65m后，有关参数的调整及指标对比见表1。

　　某厂25MVA电炉冶炼炭素铬铁时二次电压由225V改为210V，为获得良好的操作指标，焦炭粒度由25～40 mm调整到30～50 mm。

　　两台电炉当某一参数变化后，共同的作法是调整炉料电阻，以保证热分配系数C1的恒定，从而获得良好的操作指标。

　　文献〔11〕也介绍了通过改变炉料电阻达到改善操作指标的作法，这与模型明确的炉料电阻的作用是相同的。

5　结　语

5?1　矿热熔炼炉熔炼模型是由半球型的反应区和长为两电极间距、有效面积为S′的炉料区构成。粗略的分析论证了此模型的合理性，由此导出了有关参数的数学表达式：

以及相似法中相似数的物理意义，即

5?2　当忽略电极直径对参数计算的影响时，利用本模型可推导出威斯特里参数计算式中各系数与炉料物化性能的关系：

　　C极∝（1－C1)1/3·

　　C流∝（ρ′PV）－1/2·(1－C1)－1/3·

　　C膛∝〔4－απ（PVT－PV)〕·

　　K2j∝(ρ′PV）3/2·

　　C操作电阻∝ρ′PV（1－C1)2/3·

　　在原料物化性能发生变化时由上述关系式对各参数的变化趋势进行判断、调整，以达到良好的操作指标及设计参数的准确性。

参　考　文　献

1　李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，

      1996(5):1

2　斯特隆斯基.矿热熔炼炉：54

3　埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁合