铁合金-3.ppt

3.1 矿热炉参数计算及选择 电气参数: 1)变压器额定功率, KV·A;2)功率因数cosφ 3)电炉的电效率η; 4)二次电压，V; 5)最大电极电流，kA。 几何参数: 1)电极直径;2)炉缸内径;3)炉壳直径;4)极心圆直径;5)炉高。 工艺参数: 1)电炉生产能力G，t/d或t/a;2)平均单位电耗,KW·h/t;3)昼夜平均有效电能耗量，KW·h/t;4)1t合金炉料的单位消耗，t/t;5)计划外停炉时间，%;6)电极电流密度，A/cm2;7)单位产品电极消耗，kg/t等。 一、矿热炉概况 电炉分为三类，即电弧炉，电弧电阻炉，电阻炉。 矿热炉按电源供电可分为交流和直流电源供电。 矿热炉按容量大小可分为大（炉用变压器＞9000KV·A）中（2000～9000 KV·A）小（＜2000 KV·A）容量三类电炉。 矿热炉按电极分成单相单电极，单相双电极电炉，三相长方形、圆形电炉和三相六根电极电炉等。 矿热炉按炉体结构可分为开口炉和封闭炉两类。 (一) 矿热炉参数计算及选择 1、确定变压器功率 变压器功率计算公式: 式中 P——某种品种需要变压器额定容量，KV·A Q——该种产品设计的年产量， t/·a W——产品单位电毫，KW·h/t T——电炉年工作时间天数，d/a cosφ——电炉功率因素， K1——电源波动系数，取值为0.95～1.0 K2——变压器功率利用系数，取值为0.93～1.0 K3——变压器时间利用系数，一般取0.91～0.95 2、工作电压和工作电流 根椐矿热炉炉内基本电路的分析可知，埋弧操作的矿热炉，是一个具有固定电抗和变化电阻的电路。 电抗是由变压器特性及包括电极在内的短网设计等所决定的。 电阻是由炉料电阻、电弧电阻、熔渣及合金电阻决定的。 电流在炉内主要有两条回珞，炉料电阻回路与电弧熔池回路并联， Ⅰ电极＝ Ⅰ料＋Ⅰ熔。 二次电压过高，弧光拉长，电极上抬，使高温区上移，因此热损失剧增，炉底温度降低，炉内温度梯度增大，坩埚区缩小，炉况变坏。 二次电压过低，除使工作电流过大时，无功功率和有功功率损失增大，电效率和输入功率下降外，还因电极下插过深，炉料层电阻减少，从而将增加通过料层的电流，减少通过弧光的电流，使炉料熔化和还原速度减慢，电炉出现“闷死” 现象，炉内坩埚急剧减小。 不是二次电压越低就越好，而是应有一个适合的I2／V2比值。下面是一种较小炉子粗略选择工作电压的经验公式（米库林斯基公式）： V2＝K 式中，K为电压系数。一般大容量炉子，易还原、易挥发的合金品种K值取小些。 工作电流（电极电流）： P有功＝ Ⅰ 2V2cosφ P有功∝I2 P无功＝3I X总 P无功∝I P损失＝3 I Z P损失∝I η＝（P有功- P损失）/ P有功 3.1.2 电炉几何参数的计算和选择 3.1.2.1 电极直径 电极直径的计算式:d电极＝ 式中I——二次电流，A; δ——电极电流密度，A/cm2; 决定电极直径大小的最重要因素是电流密度。 电流密度选择过大，会使电极过早烧结，电极温度过高，容易产生硬料；而且会使铜瓦和电极接触不良，从而导致电极发红，电极上电损增大，压降增加，有效相电压降低。 电流密度选择过小，则使电极烧结不良，电极温度过低，易造成软断或流糊，使铜瓦夹不紧，电极下滑。 电极直径是电炉几何参数中最基本的参数。 电极直径选择过大，升降时操作电阻变化较大，因此影响电极深插，影响实际热分布；被加热的料柱体积变大，而使体积功率密度降低，此时会使炉温降低。 而电极直径过小，电极可以深插，炉料中此时便于调节操作电阻，电极消耗快，电极不能充分烧结。因此选择电极直径时要进行具体分析，根据现场条件综合分析而定。 3.1.2.2 极心圆直径 极心圆直径：在三相圆形矿热炉中按正三角形配置的三根电极的圆心所形成圆的直径。 经验公式计算:d心圆=ad电极 极心圆直径的计算式:d心圆＝ 式中P——电炉功率，KV·A; p——冶炼产品单位功率， KV·A/cm2; 电极极心圆直径，决定电极布置的远近， d心圆影响到三相电极的熔化连通、功率分布及坩埚大小，以致影响到冶炼炉况的正常与否。 假定功率一定，电极直径，冶炼品种及使用炉料一定，那么反应区直径大小一定，不同的电极间距，会产生下列三种情况，如下图所示。 设计推荐：D极心＝2.4～2.7 D电极。 3.1.2.3 炉膛尺寸 (1)炉膛内径: d膛内＝kd电极 (2)电极与炉衬间