矿热炉中电弧对自焙电极的侵蚀机理及消耗

矿热炉中电极的消耗一直是人们关注的重点,电弧侵蚀造成的电极消耗占主要部分,由于矿热炉在运行过程中环境复杂,无法直接测量。因此文章以基本传热学原理为出发点,建立了电弧对自焙电极阴极斑点的侵蚀模型,并将其运用到整个电弧运动区域,从而评估电极消耗的总量。并利用Visual Studio编写了电极消耗计算软件,预测电极在各时刻的消耗量。

埋弧矿热炉温度场与电磁场数值模拟研究

介绍了采用数值模拟的方法对埋弧交流矿热炉冶炼铬铁合金的温度场与电磁场进行研究。对交流埋弧矿热炉三维建模,采用划分电弧区和矿料区的方法,研究矿料瞬态升温过程。矿热炉的电磁场、温度场以及流场之间相互耦合,电弧热和焦耳热共同作用提高矿料温度。研究结果表明:在冶炼过程中,电弧区的温度最高。随着冶炼时间的增加,炉内矿料的高温区域增加。电流密度最大值集中在电极表面区域,在电极圆心处的电流密度较小,满足交流电的集肤效应。当冶炼时间达到20 min,磁场强度最大值为0.012 67 T。

电冶金过程中熔融FeO中离子电化学输运模拟研究

介绍了在离子输运和电化学反应理论基础上,建立了二元对称电解质FeO电化学输运的数值模型,模型包括两个平行平板电极和熔融FeO电解质。采用有限体积法对无量纲Poisson-Nernst-Planck方程和非线性Butler-Volmer方程进行求解,模拟离子的电迁移和扩散行为。同时分析了稳态电解质内的离子浓度、电荷密度和电势的变化。研究表明:受外加电压的影响,O2-向阳极迁移。Fe^(2+)因参与法拉第反应,在阴极积累。当外加电压分别为0.1 V、0.2 V、0.3 V时,X=0.05 mm处的电势分别为-0.029 V、-0.016 V、-0.006 V。随着外加电压的增大,电极附近的电势梯度逐渐增大,阴极和阳极电荷密度差值也逐渐增大。

矿热炉自焙电极三维仿真计算及焙烧参数分析

以某矿热炉自焙电极为原型,采用多物理场耦合的方法研究自焙电极温度、电流密度和焦耳热分布。为进一步分析电流、筋片长度、筋片数量和电极糊电导率对自焙电极温度分布影响,绘制接触元件部位z=-0.725 m、z=-0.362 5 m和z=0 m截面温度沿x轴分布曲线。研究表明,自焙电极以400 mm/d的速度压放,焙烧区位于接触元件2/3处时,自焙电极强度能够支撑自身重量,不会发生流糊和软断事故;电流为25、55和100 kA时,随着电流增大,电极焙烧区向接触元件上部移动,电极糊电导率取0.5、1.0和2.0倍时,随着电导率的增大,电极焙烧区向接触元件下部移动;而筋片长度和筋片数量对自焙电极温度场影响较小,筋片长度增减100 mm或筋片数量增减2个,焙烧区变化不明显。

直流矿热炉熔炼硅锰合金温度场-电磁场数值模拟

采用直流供电成为电弧炉熔炼硅锰合金的发展方向。由于直流供热强度增加,炉衬的温度分布及传热规律需要重新考察及设计。建立了炉衬与炉内熔池耦合的三维非稳态传热模型,研究给定不同外加电压时直流矿热炉炉内的温度场和电磁场。研究表明,外加电压由100 V增大到300 V后,电弧区的最高温度增大了150%。底电极中心与炉壁的温差T_(GH)随外加电压U增大呈二次线性增加,拟合曲线为T_(GH)=0.00429U^(2)-1.16229U+135.2;底电极中心与炉衬外壁的温差T_(GI)随外加电压U增大呈二次线性增加,拟合曲线为T_(GI)=0.00563U^(2)-1.36943U+1188.4。故在提高炉内熔炼效率的同时,应考虑炉内高温对底电极带来的损耗以及炉内温差过大对矿热炉炉衬材料承受能力的影响。外加电压增大导致的炉内温度差过大,会造成炭砖的受热不均匀。结合实际冶炼情况,选择200~250 V的外加电压,最接近实际冶炼的最优指标。