熔炼范文10篇
时间：2023-04-05 00:38:40
熔炼范文篇1
关键词反应模型矿热炉参数
中图分类号TF611文献标识码A
DISCUSSIONONIDEALSMELTINGMODEL
OFSUBMERGEDARCFURNACE
LiJingchun
(JilinFerroalloygroupCo.Ltd.,Jilin,China132002)
AbsrtactStartingfromtheequivalentcircuitandheatdistributioninsubmergedarcfurnace,itisputforwardthatanoptimumheatdistributionrelationshipexistsbetweenthereactionareaandfurnacechargearea,inviewofthis,asimplesmeltingmodelofsubmergedarcfurnaceissetup.Themodelisconstitutedbythehemispherereactionareawhosebottomismoltenmetalsurface(orconductivefurnacebottom)andfurnacechargeareawhoselengthiselectrodespacingandeffectivechargesectionalareaisS′.Themodel′srationalityisbrieflydiscussed,fromthisthemathematicalformulaformodel′sparametersarederivedsuchaspitchcirclediameter,secondarycurrent,effectivedepthofhearth,electrodediameterandoperationtesistanceetc.TherelationshipformulaofparametercoefficientinWestlyexperimentalcalculationandchargephysicalchemicalpropertiesfromsimplifyingmodel′sparameterformulaarealsoderived;byfurtherdeivingparameterformala,physicalsignificanceofanaloguenumberinanaloguemethodcanbereflectedmorespecificallyandexactly.Thedirectivefunctionofthesmeltingmodelintheproductionisalsointroduced.
Keywodsreactionmoldel,oresmeltingelectricarcfurnace,parameter
1前言
随着铁合金冶炼技术的不断提高，铁合金电炉向着大型化、封闭化和计算机控制的方向发展。如何更准确地计算出适合生产实际的电炉参数尤为重要。以在安德烈的周边电阻——K因子法、威斯特里的威氏计算法、米库林斯基和斯特隆斯基的三大计算方法为主的多种算法中，威氏计算法应用较为广泛，计算结果比较接近实际。然而在计算过程中如何确定参数系数，则是影响计算结果准确性的关键〔1〕。本文从矿热炉内等效电路及热分布（即功率分布）的分析出发，提出对于同一产品的同一冶炼工艺，在原料条件（即物化性能及粒度组成）相同时反应区及炉料区的功率密度存在一个最佳值，从而推导出电炉主要参数的数学表达式，明确了工艺相似法中相似数及威氏计算法中操作电阻系数、电流系数等的物理意义和数学式。为今后在生产及矿热炉设计过程中研究电炉参数与炉料性质之间的关系提供依据。
2矿热熔炼炉内的配热分析
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〕。
从宏观上分析，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）间构成的“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。这两个回路是相互并联的，所以操作电阻：
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的反应区。这里炉料电阻产生热量使原料熔化，熔滴落入反应区，完成还原反应。
既然电炉熔炼电路由两个相互并联的电阻组成，这就存在着在两者之间的能量分配问题。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，与入炉原料的物化性能及还原剂的反应活性有关；
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——未熔化炉料区所消耗功率；
PR——进入电炉的总有效功率。
由电工原理可推导出：
R=C1R料（2）
式中，
R——操作电阻；
R料——未熔化炉料区域的炉料电阻。
对应每一个产品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反应速度相匹配。如果输入的电能过多地消耗在熔化炉料上，熔料速度过快，反应区温度低，渣多而产品少，炉内结瘤，电极上抬，料面堆高，还原反应不彻底，渣中主元素含量高。如果炉料熔化过慢，则产品过热，有用元素挥发损失增大，单位电耗升高，产量少，反应区过小，炉底过热，侵蚀快。
文献〔3〕介绍，热分布原理的前提是假定反应区和炉料区相分离。
硅铁电炉中反应区和炉料区的分离，是由于电极尖端形成的坩埚而造成的。如果炉料频繁堆入坩埚，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开。用合适粒度的焦炭调整焦炭层的厚度是十分重要的。焦炭粒度过小，焦炭层簿，反应区和炉料区不好分离，操作困难。焦炭粒度过大，会使操作电阻降低，炉气温度高，电耗高。
3矿热熔炼炉熔炼模型
31反应区和炉料区几何形状的确定
反应区和炉料区几何形状的确定原则，是以某一等温线作为划分界线。
311矿热炉内的温度分布
1115MVA敞口电炉冶炼硅铬合金时的料柱温度分布（见图2）〔4〕
图2中等温线的形状很像电极之间电场的电力线，其分布与该电场的电路吻合。电场中央部分等温线比较紧密，说明炉料性能不一致。在对流传热极小导热性能低的无渣熔池中，熔池各层的温度，特别是接近熔池表面的温度，主要取决于该部位放出的能量密度。在此可以设定反应区以坩埚边缘温度（1900℃）作为界线温度。
224MVA炉料级铬铁封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℃，而生成纯铬的开始温度为1775℃。由图3的温度分布情况，可设定1250℃的等温线作为界线温度。
从两台电炉内的炉料热分布可见，如果把某等温线作为区分反应区与炉料区的界线，那么反应区的形状就如同一个由曲面围成的圆台体。而炉料区的形状比较复杂，且冶炼不同产品其形状差异也较大。
312反应区几何形状的确定
理想状态下的反应区应具有较大的体积和较小的散热面积，而球体就具备此特征。因此，模型的反应区形状可设定为半球体，其底面为金属液面或导电炉底（见图4）。
图4反应区形状示意图
反应区体积：
（3）
式中，
D——反应区底面；
d——电极直径；
α——电极端头插入反应区部分的形状系数，当端头呈半球形时α=1。
313炉料区几何形状的确定
炉料区的形状比较复杂，但炉膛有效体积可假定为以反应区底面为底、高度为H（炉膛的有效深度）的正几何体。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）
为分析方便，将构成炉料电阻的炉料区设定为长度为L、有效面积为S′的几何体。
L为两相电极表面间距；
S′为垂直两相电极中心连接线的炉料截面的有效面积（不包括“死料区”面积）。
由于三根电极的外侧表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。
32反应区及炉料区的功率分布
321极心圆直径数学表达式的推导
每个冶炼操作过程，都相应地存在一个适宜的反应区功率密度。这个值一方面在一定程度上决定着冶炼的电气制度是以电阻方式还是以电弧方式进行工作的先决条件；另一方面决定着反应区的温度分布，三电极电炉反应区功率密度表达式为：
（5）
式中，PVT为反应区功率密度；P反为反应区所占功率，即P反=PR（1－C1）。
将（3）式代入（5）式，得到（6）式：
（6）
根据斯特隆斯基的理论，反应区底圆直径等于极心圆直径[7]，只有这样才能使整个料面（其中包括三个电极的中间部分）都成为活性区，否则或是中心区成为死料区，或是生产能力降低。
所以，（6）式可以被认定是极心圆的表达式。
322二次电流数学表达式的推导
三电极电炉炉料区功率密度表达式为：
（7）
其中，PV为炉料区功率密度；P料为炉料区所占功率，即
P料=C1·PR（8）
V为炉料区构成角形电阻部分的体积，即
V=S′·L（9）
炉料区两电极之间的炉料电阻为
（10）
式中，ρ′——炉料区有效比电阻。
通过（7）～（10）式可推导出（11）式：
（11）
是角形回路电阻，将其换成星形电阻，则R料=。
R=C1R料，,结合（11）式可推导得出（12）式：
（12）
由于D·=L＋d，则上式可变为，
（13）
323炉膛有效深度数学表达式的推导
PR=反应区体积×PVT＋炉料区体积×PV
（14）
对于三电极电炉在忽略电极尺寸的影响时，从（3）、（6）式可得VT=
将此两式及（4）式代入（14）式，可推导出表达式（15）：
324电极直径数学表达式的推导
半球状装置插入的导电系数恒定，且尺寸无限大的均一介质的电阻可用公式[8]来表述：
式中，ρ为这一均匀介质的比电阻；d为半球装置的直径。
矿热熔炼炉的反应区电阻也可以用上述公式表示。考虑到反应区尺寸有限，且并非均匀介质，只是插入反应区的电极端头近似为半球体，所以可引用修正系数k[9]，即结合，可得：
（16）
325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
41模型参数数学表达式与经验公式的关系
411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。
412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。
42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1080，而最大值为1360，最小值约为820。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125MVA电炉冶炼炭素铬铁，极心圆由25m改为265m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25～40mm调整到30～50mm。
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
51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
52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
金，1978(1～2）：41
4斯特隆斯基.矿热熔炼炉：33
5HeikkiTuovinen等.原料质量对炉料级铬铁冶炼的
影响.铁合金，1980（增刊）:35
6周进华主编.铁合金生产技术.北京：科学出版社，
1991344
7斯特隆斯基.矿热熔炼炉：18
8李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
9李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
10埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁
合金，1978(1～2）：37
熔炼范文篇2
他从生产一线普通的操作工干起，成长为一名基层生产管理人员，参与了贵冶二期、三期建设，为转炉改造后新技术、新设备的推广使用作出了积极贡献，有力保障了工艺改造前后的顺利接轨以及贵冶三期工程的达产达标。
他提出转炉烟罩进水系统的改造，并主持该项目的实施和验收，成功杜绝了困扰转炉生产的烟罩漏水现象。贵冶三期工程投产后，致力于各项生产技术经济指标的优化，特别是针对转炉进料量和冷料处理能力的提升，展开了《转炉耐火砖减薄扩容研究》、《铜吹炼系统的节能》及plc系统改造等攻关。其中，《转炉耐火砖减薄扩容研究》项目攻关，增加了转炉容积，年可多产粗铜2万吨，年产值达4个亿，比新建一台转炉节省资金800多万元；《转炉炉龄攻关》项目，每年为贵冶节约资金2千万元以上，令日本专家大为震惊。
如今，他正着手于转炉作业率的提高这一攻关项目，已取得了初步成绩。
他利用科技进步解决了许多生产过程中的技术难题，在高品位冰铜吹炼的物料、炉况和渣含铜的控制中，提出了有效的工艺操作方案，成功实现了在高冰铜品位吹炼条件下的中间物料平衡和渣含铜的稳定。由于工作业绩突出，1999、2000年××被授予贵冶青年岗位能手称号，2002年，他负责的《转炉耐火砖减薄扩容研究》获得××冶炼厂科技进步二等奖，同年，还获得××冶炼厂先进劳动者荣誉称号。2004年，又被评为××十佳青年荣誉称号。
××事迹材料
“点石成金”的科技尖兵
科技是第一生产力。科技创新是一个企业强基固本、保持持续发展的坚实后盾。
××××冶炼厂熔炼车间转炉工段长××，满腔热情扎根生产一线，痴心不渝从事冶金技术研究，以“点石成金”的技改之作，在车间的产量提升和科技攻关及技术跨越中，发挥了一名基层科技人员的重要作用，为贵冶这座现代化大型炼铜工厂的生产顺行与蓬勃发展作出了突出的贡献，大伙毫不吝啬给他起了个“科技尖兵”的美誉。
（一）
××毕业于昆明工学院冶炼专业，1997年，他带着年青人的梦想和憧憬，走进了贵冶这座大熔炉，开始拓展青春的“闪亮点”。
万事开头难。记得刚到熔炼车间转炉工段，置身于高大、喧嚣、宽敞的厂房，面对繁杂、林立、陌生的设备，感受着紧张、忙碌、火热的工作场景，感觉到周围的一切与自己那瘦小身躯、厚重眼镜的“文弱书生”形象是那么不相协调，随之而来的是一阵困惑和茫然，在高温、烟气、粉尘交织的艰苦环境里，自己能顺利驾驭设备，熟练掌握高、精、尖的炼铜技术吗？
准确定位，寻找行动的支点。分到转炉工段后，××便迫不及待地将一摞一摞的生产操作资料与设备图纸当成“有味诗书”咀嚼起来，常常是一个人挑灯夜战，直到深夜。他凭借“初生牛犊”的闯劲和青春的满腔豪情，用虚心请教学习、踏实勤勉工作、执着进取钻研去填补实践的空白，用青春的汗水去催开成功之花，在一次次的实战中，他找到了专业理论知识与实践相结合并相互促进提高的最佳切入点。
功夫不负有心人。不到半年，他不仅能够完全独立胜任转炉工序任何一个岗位，而且总能出色地完成领导交下的各项生产任务，逐渐成为了转炉吹炼技术的“行家里手”。
车间转炉每天有着上千万吨的物料吞吐量，是保证生产连续、稳定和产品高精度的关键环节。随着贵冶产量的逐年提升，传统的转炉吹炼控制技术已日显“笨拙”，越来越不能与工厂生产发展的要求相匹配。
在实践中日趋“见多识广”的××凭着自己敏锐的专业嗅觉，深感从日本引进的全套生产设备的控制系统已大大落后于时代步伐，一场技术革新迫在眉睫，不容置疑。
但一个“改”字谈何容易？当时没有任何资料，也没有其它厂家的经验可借鉴，困难重重。设备改造必须与生产实际严密吻合，加之熔炼车间设备呈现出自动化程度高，连锁性强的特点，只要某台设备的“神经”稍有短路，都有可能导致严重的设备和人身事故。××经过几番认证，以惊人的胆识和魄力，向被喻为“老虎屁股摸不得”的洋设备动起了“手术”。
在转炉二期改造工程中，他主持了转炉控制系统的重大改造工程，在时间紧、任务重、控制系统复杂的情况下，一旦改造失败将给工厂带来无法挽回的损失，面临着巨大的压力和挑战，他沉着冷静应对，敢于在洋设备上“动刀”，果断地将原有的控制系统拆除，使用了代表最新科学技术发展的plc可编程序逻辑控制技术，使转炉的控制系统发生了质的变化，此次改造是贵冶历来电气项目中最大的一次，无论从工作量、难度还是控制系统的复杂性来说，都是史无前例的，在他的组织安排和技术指导下进行攻关，取得了令人满意的效果，不但准确性能高，故障率少，而且操作简单、直观，大大减轻了工人的劳动强度，从而大大拓展了转炉的生产空间，为今后生产能力的提升打下了扎实基础。
2000年，××全面参与了工厂二期二步试车计划的编写及全方位试车工作，2002年又主编了近百万字的《转炉岗位培训教材》，为贵冶的产量提升、技术跨越作出了积极贡献。
有人说，××天生就是干技术的“行家里手”，可又有谁知道为了练就这“手到擒来”的本领，他付出了多少心血和汗水啊！××房间的书柜里全被《××工程》、《有色金属》、《闪速炼铜》等专业书籍塞得满满当当，“学无止境”成为他牢记在心的座右铭。
贵冶是我国第一座从日本成套引进、采用世界先进闪速熔炼技术的现代化炼铜工厂，可谓高标准规划，一开始就紧跟当代世界炼铜工业发展水平。高起点的引进，同时，也给工厂的技术进步和创新带来了难度，进入21世纪，面对日新月异世界炼铜科技发展潮流，熔炼转炉如何进行工艺改造，使生产能力再上台阶呢？一副副重担压在了时任转炉工段长的××身上。
（二）
沿着人家的老路求发展，只能是永远“慢半拍”，并有可能陷入“盲目”的尴尬境地。创新，必须走自己的路，形成自身的技术优势。
贵冶三期工程改造后，熔炼车间年产阳极铜实现了由20万吨提升至30万吨的大跨越，但从以往车间多年生产实绩来看，因转炉期交换作业炉次无法“拔高”，而使转炉日处理冰铜量难上新台阶，若不采取针对措施，三期投产后转炉工序将成为熔炼车间生产工序的一个大“瓶颈”。
在生产困难面前，从不言败的××深知：只要用好科技这把“利剑”，没有过不去的火焰山。
他独辟蹊径，在现有转炉单炉生产能力下，利用减薄炉衬扩大炉膛有效容积这一手段，来增加转炉冰铜处理量，从而达到增产的目的。根据生产实践，××将炉体耐火砖的长度从原来的400mm减为350mm，这50mm的“细微”差别，便能使转炉多“腾挪”出4m？的容积，从而使转炉“肚量”大开，单炉处理冰铜量由原先的185吨一举提高到205吨，年可多产粗铜约2万吨，相当于1台转炉的生产能力，而建设1台转炉至少也需要1000万以上的资金费用。
延长炉寿命是降低成本的有效方法。××并没有满足现状，在一方面加大转炉冷料处理量的同时，对转炉炉龄展开了攻关，他细研大量国内外相关资料，根据造渣含硅率和冷料率、富氧率及炉衬消耗速度，绘制了作业曲线图，严格标准化操作，使炉龄攻关取得突破性进展，2004年，2＃、5＃、3＃转炉炉龄相继取得240炉次以上的好成绩，创贵冶三期生产以来的最好值，按每炉200万元的炉修耐火砖费用计算，××每年为工厂节约的资金就达1000万元以上，该项成果在中日技术交流中令日方专家大为震惊，他们看到了有贵冶特色的炼铜模式正在强势崛起。
2003年，××参与了大型冶金工程类教科书《现代铜冶金学》的编写工作。在熔炼车间，科技创新与技术攻关已渗透到了××日常工作中的每一天，尤其近几年，他更是有数篇高技术含量的科技论文相继在省、部级和部级刊物上发表，有《转炉水冷烟罩的技术性能与管理措施》、《转炉炉龄的生产实践》等。
工作中的××尽心尽责，敬业精业，在他的创新管理和技术革新下，熔炼车间的新老设备在大幅度的生产跨越中，始终保持着良好的运行状态，发挥着巨大的生产效能，他本人也由于出色的工作成绩多次被公司评为“先进工作者”。
（三）
作为一名生产工段长，身心都要经受到巨大的考验，用××的话说，就是“累并快乐着”。
每当自己的技术改造项目获得成功，他感到无比的欣慰和自豪，以至于他将自己的婚姻大事一拖再拖，无暇顾及。
作为车间最年轻的工段长，他自然有他的管理“秘诀”。他工作中朝夕相处的同事谈到吴段长都会翘起大拇指，在他们心中，吴段长是那种技术过硬、可以交心谈心的朋友。“碰到生产中难以解决的难题，找吴段长准没错……”一名刚分来转炉两年的大学生一脸佩服地说。
生活中的××也有着太多的“缺憾”，自从担任生产工段长以来，他从来没有休过一次探亲假和年休假，父母亲家虽然离工厂只有区区一百公里之遥，但也只是偶尔过年时回去短暂的匆匆一瞥，因为工厂已牢牢栓住了他那颗充满奋斗豪情的心。
熔炼范文篇3
关键词反应模型矿热炉参数
中图分类号TF611文献标识码A
DISCUSSIONONIDEALSMELTINGMODEL
OFSUBMERGEDARCFURNACE
LiJingchun
(JilinFerroalloygroupCo.Ltd.,Jilin,China132002)
AbsrtactStartingfromtheequivalentcircuitandheatdistributioninsubmergedarcfurnace,itisputforwardthatanoptimumheatdistributionrelationshipexistsbetweenthereactionareaandfurnacechargearea,inviewofthis,asimplesmeltingmodelofsubmergedarcfurnaceissetup.Themodelisconstitutedbythehemispherereactionareawhosebottomismoltenmetalsurface(orconductivefurnacebottom)andfurnacechargeareawhoselengthiselectrodespacingandeffectivechargesectionalareaisS′.Themodel′srationalityisbrieflydiscussed,fromthisthemathematicalformulaformodel′sparametersarederivedsuchaspitchcirclediameter,secondarycurrent,effectivedepthofhearth,electrodediameterandoperationtesistanceetc.TherelationshipformulaofparametercoefficientinWestlyexperimentalcalculationandchargephysicalchemicalpropertiesfromsimplifyingmodel′sparameterformulaarealsoderived;byfurtherdeivingparameterformala,physicalsignificanceofanaloguenumberinanaloguemethodcanbereflectedmorespecificallyandexactly.Thedirectivefunctionofthesmeltingmodelintheproductionisalsointroduced.
Keywodsreactionmoldel,oresmeltingelectricarcfurnace,parameter
1前言
随着铁合金冶炼技术的不断提高，铁合金电炉向着大型化、封闭化和计算机控制的方向发展。如何更准确地计算出适合生产实际的电炉参数尤为重要。以在安德烈的周边电阻——K因子法、威斯特里的威氏计算法、米库林斯基和斯特隆斯基的三大计算方法为主的多种算法中，威氏计算法应用较为广泛，计算结果比较接近实际。然而在计算过程中如何确定参数系数，则是影响计算结果准确性的关键〔1〕。本文从矿热炉内等效电路及热分布（即功率分布）的分析出发，提出对于同一产品的同一冶炼工艺，在原料条件（即物化性能及粒度组成）相同时反应区及炉料区的功率密度存在一个最佳值，从而推导出电炉主要参数的数学表达式，明确了工艺相似法中相似数及威氏计算法中操作电阻系数、电流系数等的物理意义和数学式。为今后在生产及矿热炉设计过程中研究电炉参数与炉料性质之间的关系提供依据。
2矿热熔炼炉内的配热分析
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〕。
从宏观上分析，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）间构成的“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。这两个回路是相互并联的，所以操作电阻：
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的反应区。这里炉料电阻产生热量使原料熔化，熔滴落入反应区，完成还原反应。
既然电炉熔炼电路由两个相互并联的电阻组成，这就存在着在两者之间的能量分配问题。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，与入炉原料的物化性能及还原剂的反应活性有关；
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——未熔化炉料区所消耗功率；
PR——进入电炉的总有效功率。
由电工原理可推导出：
R=C1R料（2）
式中，
R——操作电阻；
R料——未熔化炉料区域的炉料电阻。
对应每一个产品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反应速度相匹配。如果输入的电能过多地消耗在熔化炉料上，熔料速度过快，反应区温度低，渣多而产品少，炉内结瘤，电极上抬，料面堆高，还原反应不彻底，渣中主元素含量高。如果炉料熔化过慢，则产品过热，有用元素挥发损失增大，单位电耗升高，产量少，反应区过小，炉底过热，侵蚀快。
文献〔3〕介绍，热分布原理的前提是假定反应区和炉料区相分离。
硅铁电炉中反应区和炉料区的分离，是由于电极尖端形成的坩埚而造成的。如果炉料频繁堆入坩埚，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开。用合适粒度的焦炭调整焦炭层的厚度是十分重要的。焦炭粒度过小，焦炭层簿，反应区和炉料区不好分离，操作困难。焦炭粒度过大，会使操作电阻降低，炉气温度高，电耗高。
3矿热熔炼炉熔炼模型
31反应区和炉料区几何形状的确定
反应区和炉料区几何形状的确定原则，是以某一等温线作为划分界线。
311矿热炉内的温度分布
1115MVA敞口电炉冶炼硅铬合金时的料柱温度分布（见图2）〔4〕
图2中等温线的形状很像电极之间电场的电力线，其分布与该电场的电路吻合。电场中央部分等温线比较紧密，说明炉料性能不一致。在对流传热极小导热性能低的无渣熔池中，熔池各层的温度，特别是接近熔池表面的温度，主要取决于该部位放出的能量密度。在此可以设定反应区以坩埚边缘温度（1900℃）作为界线温度。
224MVA炉料级铬铁封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℃，而生成纯铬的开始温度为1775℃。由图3的温度分布情况，可设定1250℃的等温线作为界线温度。
从两台电炉内的炉料热分布可见，如果把某等温线作为区分反应区与炉料区的界线，那么反应区的形状就如同一个由曲面围成的圆台体。而炉料区的形状比较复杂，且冶炼不同产品其形状差异也较大。
312反应区几何形状的确定
理想状态下的反应区应具有较大的体积和较小的散热面积，而球体就具备此特征。因此，模型的反应区形状可设定为半球体，其底面为金属液面或导电炉底（见图4）。
图4反应区形状示意图
反应区体积：
（3）
式中，
D——反应区底面；
d——电极直径；
α——电极端头插入反应区部分的形状系数，当端头呈半球形时α=1。
313炉料区几何形状的确定
炉料区的形状比较复杂，但炉膛有效体积可假定为以反应区底面为底、高度为H（炉膛的有效深度）的正几何体。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）
为分析方便，将构成炉料电阻的炉料区设定为长度为L、有效面积为S′的几何体。
L为两相电极表面间距；
S′为垂直两相电极中心连接线的炉料截面的有效面积（不包括“死料区”面积）。
由于三根电极的外侧表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。
32反应区及炉料区的功率分布
321极心圆直径数学表达式的推导
每个冶炼操作过程，都相应地存在一个适宜的反应区功率密度。这个值一方面在一定程度上决定着冶炼的电气制度是以电阻方式还是以电弧方式进行工作的先决条件；另一方面决定着反应区的温度分布，三电极电炉反应区功率密度表达式为：
（5）
式中，PVT为反应区功率密度；P反为反应区所占功率，即P反=PR（1－C1）。
将（3）式代入（5）式，得到（6）式：
（6）
根据斯特隆斯基的理论，反应区底圆直径等于极心圆直径[7]，只有这样才能使整个料面（其中包括三个电极的中间部分）都成为活性区，否则或是中心区成为死料区，或是生产能力降低。
所以，（6）式可以被认定是极心圆的表达式。
322二次电流数学表达式的推导
三电极电炉炉料区功率密度表达式为：
（7）
其中，PV为炉料区功率密度；P料为炉料区所占功率，即
P料=C1·PR（8）
V为炉料区构成角形电阻部分的体积，即
V=S′·L（9）
炉料区两电极之间的炉料电阻为
（10）
式中，ρ′——炉料区有效比电阻。
通过（7）～（10）式可推导出（11）式：
（11）
是角形回路电阻，将其换成星形电阻，则R料=。
R=C1R料，,结合（11）式可推导得出（12）式：
（12）
由于D·=L＋d，则上式可变为，
（13）
323炉膛有效深度数学表达式的推导
PR=反应区体积×PVT＋炉料区体积×PV
（14）
对于三电极电炉在忽略电极尺寸的影响时，从（3）、（6）式可得VT=
将此两式及（4）式代入（14）式，可推导出表达式（15）：
324电极直径数学表达式的推导
半球状装置插入的导电系数恒定，且尺寸无限大的均一介质的电阻可用公式[8]来表述：
式中，ρ为这一均匀介质的比电阻；d为半球装置的直径。
矿热熔炼炉的反应区电阻也可以用上述公式表示。考虑到反应区尺寸有限，且并非均匀介质，只是插入反应区的电极端头近似为半球体，所以可引用修正系数k[9]，即结合，可得：
（16）
325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
41模型参数数学表达式与经验公式的关系
411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。
412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。
42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1080，而最大值为1360，最小值约为820。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125MVA电炉冶炼炭素铬铁，极心圆由25m改为265m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25～40mm调整到30～50mm。
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
51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
52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
金，1978(1～2）：41
4斯特隆斯基.矿热熔炼炉：33
5HeikkiTuovinen等.原料质量对炉料级铬铁冶炼的
影响.铁合金，1980（增刊）:35
6周进华主编.铁合金生产技术.北京：科学出版社，
1991344
7斯特隆斯基.矿热熔炼炉：18
8李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
9李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
10埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁
合金，1978(1～2）：37
熔炼范文篇4
关键词反应模型矿热炉参数
中图分类号TF611文献标识码A
DISCUSSIONONIDEALSMELTINGMODEL
OFSUBMERGEDARCFURNACE
LiJingchun
(JilinFerroalloygroupCo.Ltd.,Jilin,China132002)
AbsrtactStartingfromtheequivalentcircuitandheatdistributioninsubmergedarcfurnace,itisputforwardthatanoptimumheatdistributionrelationshipexistsbetweenthereactionareaandfurnacechargearea,inviewofthis,asimplesmeltingmodelofsubmergedarcfurnaceissetup.Themodelisconstitutedbythehemispherereactionareawhosebottomismoltenmetalsurface(orconductivefurnacebottom)andfurnacechargeareawhoselengthiselectrodespacingandeffectivechargesectionalareaisS′.Themodel′srationalityisbrieflydiscussed,fromthisthemathematicalformulaformodel′sparametersarederivedsuchaspitchcirclediameter,secondarycurrent,effectivedepthofhearth,electrodediameterandoperationtesistanceetc.TherelationshipformulaofparametercoefficientinWestlyexperimentalcalculationandchargephysicalchemicalpropertiesfromsimplifyingmodel′sparameterformulaarealsoderived;byfurtherdeivingparameterformala,physicalsignificanceofanaloguenumberinanaloguemethodcanbereflectedmorespecificallyandexactly.Thedirectivefunctionofthesmeltingmodelintheproductionisalsointroduced.
Keywodsreactionmoldel,oresmeltingelectricarcfurnace,parameter
1前言
随着铁合金冶炼技术的不断提高，铁合金电炉向着大型化、封闭化和计算机控制的方向发展。如何更准确地计算出适合生产实际的电炉参数尤为重要。以在安德烈的周边电阻——K因子法、威斯特里的威氏计算法、米库林斯基和斯特隆斯基的三大计算方法为主的多种算法中，威氏计算法应用较为广泛，计算结果比较接近实际。然而在计算过程中如何确定参数系数，则是影响计算结果准确性的关键〔1〕。本文从矿热炉内等效电路及热分布（即功率分布）的分析出发，提出对于同一产品的同一冶炼工艺，在原料条件（即物化性能及粒度组成）相同时反应区及炉料区的功率密度存在一个最佳值，从而推导出电炉主要参数的数学表达式，明确了工艺相似法中相似数及威氏计算法中操作电阻系数、电流系数等的物理意义和数学式。为今后在生产及矿热炉设计过程中研究电炉参数与炉料性质之间的关系提供依据。
2矿热熔炼炉内的配热分析
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〕。
从宏观上分析，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）间构成的“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。这两个回路是相互并联的，所以操作电阻：
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的反应区。这里炉料电阻产生热量使原料熔化，熔滴落入反应区，完成还原反应。
既然电炉熔炼电路由两个相互并联的电阻组成，这就存在着在两者之间的能量分配问题。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，与入炉原料的物化性能及还原剂的反应活性有关；
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——未熔化炉料区所消耗功率；
PR——进入电炉的总有效功率。
由电工原理可推导出：
R=C1R料（2）
式中，
R——操作电阻；
R料——未熔化炉料区域的炉料电阻。
对应每一个产品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反应速度相匹配。如果输入的电能过多地消耗在熔化炉料上，熔料速度过快，反应区温度低，渣多而产品少，炉内结瘤，电极上抬，料面堆高，还原反应不彻底，渣中主元素含量高。如果炉料熔化过慢，则产品过热，有用元素挥发损失增大，单位电耗升高，产量少，反应区过小，炉底过热，侵蚀快。
文献〔3〕介绍，热分布原理的前提是假定反应区和炉料区相分离。
硅铁电炉中反应区和炉料区的分离，是由于电极尖端形成的坩埚而造成的。如果炉料频繁堆入坩埚，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开。用合适粒度的焦炭调整焦炭层的厚度是十分重要的。焦炭粒度过小，焦炭层簿，反应区和炉料区不好分离，操作困难。焦炭粒度过大，会使操作电阻降低，炉气温度高，电耗高。
3矿热熔炼炉熔炼模型
31反应区和炉料区几何形状的确定
反应区和炉料区几何形状的确定原则，是以某一等温线作为划分界线。
311矿热炉内的温度分布
1115MVA敞口电炉冶炼硅铬合金时的料柱温度分布（见图2）〔4〕
图2中等温线的形状很像电极之间电场的电力线，其分布与该电场的电路吻合。电场中央部分等温线比较紧密，说明炉料性能不一致。在对流传热极小导热性能低的无渣熔池中，熔池各层的温度，特别是接近熔池表面的温度，主要取决于该部位放出的能量密度。在此可以设定反应区以坩埚边缘温度（1900℃）作为界线温度。
224MVA炉料级铬铁封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℃，而生成纯铬的开始温度为1775℃。由图3的温度分布情况，可设定1250℃的等温线作为界线温度。
从两台电炉内的炉料热分布可见，如果把某等温线作为区分反应区与炉料区的界线，那么反应区的形状就如同一个由曲面围成的圆台体。而炉料区的形状比较复杂，且冶炼不同产品其形状差异也较大。
312反应区几何形状的确定
理想状态下的反应区应具有较大的体积和较小的散热面积，而球体就具备此特征。因此，模型的反应区形状可设定为半球体，其底面为金属液面或导电炉底（见图4）。
图4反应区形状示意图
反应区体积：
（3）
式中，
D——反应区底面；
d——电极直径；
α——电极端头插入反应区部分的形状系数，当端头呈半球形时α=1。
313炉料区几何形状的确定
炉料区的形状比较复杂，但炉膛有效体积可假定为以反应区底面为底、高度为H（炉膛的有效深度）的正几何体。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）
为分析方便，将构成炉料电阻的炉料区设定为长度为L、有效面积为S′的几何体。
L为两相电极表面间距；
S′为垂直两相电极中心连接线的炉料截面的有效面积（不包括“死料区”面积）。
由于三根电极的外侧表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。
32反应区及炉料区的功率分布
321极心圆直径数学表达式的推导
每个冶炼操作过程，都相应地存在一个适宜的反应区功率密度。这个值一方面在一定程度上决定着冶炼的电气制度是以电阻方式还是以电弧方式进行工作的先决条件；另一方面决定着反应区的温度分布，三电极电炉反应区功率密度表达式为：
（5）
式中，PVT为反应区功率密度；P反为反应区所占功率，即P反=PR（1－C1）。
将（3）式代入（5）式，得到（6）式：
（6）
根据斯特隆斯基的理论，反应区底圆直径等于极心圆直径[7]，只有这样才能使整个料面（其中包括三个电极的中间部分）都成为活性区，否则或是中心区成为死料区，或是生产能力降低。
所以，（6）式可以被认定是极心圆的表达式。
322二次电流数学表达式的推导
三电极电炉炉料区功率密度表达式为：
（7）
其中，PV为炉料区功率密度；P料为炉料区所占功率，即
P料=C1·PR（8）
V为炉料区构成角形电阻部分的体积，即
V=S′·L（9）
炉料区两电极之间的炉料电阻为
（10）
式中，ρ′——炉料区有效比电阻。
通过（7）～（10）式可推导出（11）式：
（11）
是角形回路电阻，将其换成星形电阻，则R料=。
R=C1R料，,结合（11）式可推导得出（12）式：
（12）
由于D·=L＋d，则上式可变为，
（13）
323炉膛有效深度数学表达式的推导
PR=反应区体积×PVT＋炉料区体积×PV
（14）
对于三电极电炉在忽略电极尺寸的影响时，从（3）、（6）式可得VT=
将此两式及（4）式代入（14）式，可推导出表达式（15）：
324电极直径数学表达式的推导
半球状装置插入的导电系数恒定，且尺寸无限大的均一介质的电阻可用公式[8]来表述：
式中，ρ为这一均匀介质的比电阻；d为半球装置的直径。
矿热熔炼炉的反应区电阻也可以用上述公式表示。考虑到反应区尺寸有限，且并非均匀介质，只是插入反应区的电极端头近似为半球体，所以可引用修正系数k[9]，即结合，可得：
（16）
325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
41模型参数数学表达式与经验公式的关系
411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。
412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。
42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1080，而最大值为1360，最小值约为820。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125MVA电炉冶炼炭素铬铁，极心圆由25m改为265m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25～40mm调整到30～50mm。
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
51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
52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
金，1978(1～2）：41
4斯特隆斯基.矿热熔炼炉：33
5HeikkiTuovinen等.原料质量对炉料级铬铁冶炼的
影响.铁合金，1980（增刊）:35
6周进华主编.铁合金生产技术.北京：科学出版社，
1991344
7斯特隆斯基.矿热熔炼炉：18
8李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
9李景春.矿热熔炼炉参数计算方法浅析.铁合金，
1996(5):2
10埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁
合金，1978(1～2）：37
熔炼范文篇5
关键词反应模型矿热炉参数
中图分类号TF611文献标识码A
DISCUSSIONONIDEALSMELTINGMODEL
OFSUBMERGEDARCFURNACE
LiJingchun
(JilinFerroalloygroupCo.Ltd.,Jilin,China132002)
AbsrtactStartingfromtheequivalentcircuitandheatdistributioninsubmergedarcfurnace,itisputforwardthatanoptimumheatdistributionrelationshipexists
betweenthereactionareaandfurnacechargearea,inviewofthis,asimplesmelting
modelofsubmergedarcfurnaceissetup.Themodelisconstitutedbythehemispherereactionareawhose
bottomismoltenmetalsurface(orconductivefurnacebottom)andfurnacechargeareawhoselengthiselectrodespacingandeffectivechargesectional
areaisS′.Themodel′srationalityisbrieflydiscussed,fromthisthemathematicalformulaformodel′sparametersarederivedsuchaspitchcirclediameter,secondarycurrent,effectivedepth
ofhearth,electrodediameterandoperationtesistanceetc.Therelationshipformulaof
parametercoefficientinWestlyexperimentalcalculationandchargephysicalchemicalpropertiesfromsimplifyingmodel′sparameterformulaarealsoderived;byfurtherdeivingparameterformala,physical
significanceofanaloguenumberinanaloguemethodcanbereflectedmorespecifically
andexactly.Thedirectivefunctionofthesmeltingmodelintheproductionisalso
introduced.
Keywodsreactionmoldel,oresmeltingelectricarcfurnace,parameter
1前言
随着铁合金冶炼技术的不断提高，铁合金电炉向着大型化、封闭化和计算机控制的方向发展。如何更准确地计算出适合生产实际的电炉参数尤为重要。以在安德烈的周边电阻——K因子法、威斯特里的威氏计算法、米库林斯基和斯特隆斯基的三大计算方法为主的多种算法中，威氏计算法应用较为广泛，计算结果比较接近实际。然而在计算过程中如何确定参数系数，则是影响计算结果准确性的关键〔1〕。本文从矿热炉内等效电路及热分布（即功率分布）的分析出发，提出对于同一产品的同一冶炼工艺，在原料条件（即物化性能及粒度组成）相同时反应区及炉料区的功率密度存在一个最佳值，从而推导出电炉主要参数的数学表达式，明确了工艺相似法中相似数及威氏计算法中操作电阻系数、电流系数等的物理意义和数学式。为今后在生产及矿热炉设计过程中研究电炉参数与炉料性质之间的关系提供依据。
2矿热熔炼炉内的配热分析
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〕。
从宏观上分析，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）间构成的“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。这两个回路是相互并联的，所以操作电阻：
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的反应区。这里炉料电阻产生热量使原料熔化，熔滴落入反应区，完成还原反应。
既然电炉熔炼电路由两个相互并联的电阻组成，这就存在着在两者之间的能量分配问题。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，与入炉原料的物化性能及还原剂的反应活性有关；
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——未熔化炉料区所消耗功率；
PR——进入电炉的总有效功率。
由电工原理可推导出：
R=C1R料（2）
式中，
R——操作电阻；
R料——未熔化炉料区域的炉料电阻。
对应每一个产品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反应速度相匹配。如果输入的电能过多地消耗在熔化炉料上，熔料速度过快，反应区温度低，渣多而产品少，炉内结瘤，电极上抬，料面堆高，还原反应不彻底，渣中主元素含量高。如果炉料熔化过慢，则产品过热，有用元素挥发损失增大，单位电耗升高，产量少，反应区过小，炉底过热，侵蚀快。
文献〔3〕介绍，热分布原理的前提是假定反应区和炉料区相分离。
硅铁电炉中反应区和炉料区的分离，是由于电极尖端形成的坩埚而造成的。如果炉料频繁堆入坩埚，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开。用合适粒度的焦炭调整焦炭层的厚度是十分重要的。焦炭粒度过小，焦炭层簿，反应区和炉料区不好分离，操作困难。焦炭粒度过大，会使操作电阻降低，炉气温度高，电耗高。
3矿热熔炼炉熔炼模型
31反应区和炉料区几何形状的确定
反应区和炉料区几何形状的确定原则，是以某一等温线作为划分界线。
311矿热炉内的温度分布
1115MVA敞口电炉冶炼硅铬合金时的料柱温度分布（见图2）〔4〕
图2中等温线的形状很像电极之间电场的电力线，其分布与该电场的电路吻合。电场中央部分等温线比较紧密，说明炉料性能不一致。在对流传热极小导热性能低的无渣熔池中，熔池各层的温度，特别是接近熔池表面的温度，主要取决于该部位放出的能量密度。在此可以设定反应区以坩埚边缘温度（1900℃）作为界线温度。
224MVA炉料级铬铁封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℃，而生成纯铬的开始温度为1775℃。由图3的温度分布情况，可设定1250℃的等温线作为界线温度。
从两台电炉内的炉料热分布可见，如果把某等温线作为区分反应区与炉料区的界线，那么反应区的形状就如同一个由曲面围成的圆台体。而炉料区的形状比较复杂，且冶炼不同产品其形状差异也较大。
312反应区几何形状的确定
理想状态下的反应区应具有较大的体积和较小的散热面积，而球体就具备此特征。因此，模型的反应区形状可设定为半球体，其底面为金属液面或导电炉底（见图4）。
图4反应区形状示意图
反应区体积：
（3）
式中，
D——反应区底面；
d——电极直径；
α——电极端头插入反应区部分的形状系数，当端头呈半球形时α=1。
313炉料区几何形状的确定
炉料区的形状比较复杂，但炉膛有效体积可假定为以反应区底面为底、高度为H（炉膛的有效深度）的正几何体。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）
为分析方便，将构成炉料电阻的炉料区设定为长度为L、有效面积为S′的几何体。
L为两相电极表面间距；
S′为垂直两相电极中心连接线的炉料截面的有效面积（不包括“死料区”面积）。
由于三根电极的外侧表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。
32反应区及炉料区的功率分布
321极心圆直径数学表达式的推导
每个冶炼操作过程，都相应地存在一个适宜的反应区功率密度。这个值一方面在一定程度上决定着冶炼的电气制度是以电阻方式还是以电弧方式进行工作的先决条件；另一方面决定着反应区的温度分布，三电极电炉反应区功率密度表达式为：
（5）
式中，PVT为反应区功率密度；P反为反应区所占功率，即P反=PR（1－C1）。
将（3）式代入（5）式，得到（6）式：
（6）
根据斯特隆斯基的理论，反应区底圆直径等于极心圆直径[7]，只有这样才能使整个料面（其中包括三个电极的中间部分）都成为活性区，否则或是中心区成为死料区，或是生产能力降低。
所以，（6）式可以被认定是极心圆的表达式。
322二次电流数学表达式的推导
三电极电炉炉料区功率密度表达式为：
（7）
其中，PV为炉料区功率密度；P料为炉料区所占功率，即
P料=C1·PR（8）
V为炉料区构成角形电阻部分的体积，即
V=S′·L（9）
炉料区两电极之间的炉料电阻为
（10）
式中，ρ′——炉料区有效比电阻。
通过（7）～（10）式可推导出（11）式：
（11）
是角形回路电阻，将其换成星形电阻，则R料=。
R=C1R料，,结合（11）式可推导得出（12）式：
（12）
由于D·=L＋d，则上式可变为，
（13）
323炉膛有效深度数学表达式的推导
PR=反应区体积×PVT＋炉料区体积×PV
（14）
对于三电极电炉在忽略电极尺寸的影响时，从（3）、（6）式可得VT=
将此两式及（4）式代入（14）式，可推导出表达式（15）：
324电极直径数学表达式的推导
半球状装置插入的导电系数恒定，且尺寸无限大的均一介质的电阻可用公式[8]来表述：
式中，ρ为这一均匀介质的比电阻；d为半球装置的直径。
矿热熔炼炉的反应区电阻也可以用上述公式表示。考虑到反应区尺寸有限，且并非均匀介质，只是插入反应区的电极端头近似为半球体，所以可引用修正系数k[9]，即结合，可得：
（16）
325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
41模型参数数学表达式与经验公式的关系
411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。
412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。
42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1080，而最大值为1360，最小值约为820。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125MVA电炉冶炼炭素铬铁，极心圆由25m改为265m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25～40mm调整到30～50mm。
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
51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
52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
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3埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁合
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影响.铁合金，1980（增刊）:35
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10埋弧电炉设计和运行中的主要参数.戴维译.铁
合金，1978(1～2）：37
熔炼范文篇6
在熔炼机组优化运行的过程中，机组的运行性能指标与人员的操作水平、负荷及运行参数之间有着复杂的相互关系，这种关系在大量的生产历史数据中与机组各数据项之间关联，因此可以通过数据挖掘的方式把其中的关联关系定量的反映出来，最终反馈到实际运行中。本文结合工厂的实际情况，分析由工厂的DCS系统采集的实时运行数据，来得到用户期望的相关参数间定量的关联规则。
2交互式关联规则挖掘算法
关联规则挖掘算法在数据库的记录或对象中抽取关联性，展示了数据间位置依赖关系，其目的是寻找在大量的数据项中隐藏着的联系或相关性。其优越性在于能将用户的定制信息整合到挖掘过程中，以一种友好的方式引入约束，使挖掘出更加符合用户需要的信息，并且提高了挖掘的效率和有效性。
2.1目标数据库的确定
数据挖掘应熟悉对象的背景知识，明确挖掘的目标，根据目标确定相关数据，以此作为目标数据库，来完成对数据的预处理、挖掘和规则评价。
2.2交互式关联规则挖掘算法
表示A成立则B成立，其中给出了可信度C和支持度S。可信度C是对关联规则准确度的衡量，即在出现A的情况下出现B的概率；支持度S是对关联规则重要性的衡量，即A和B同时出现的概率。
3熔炼机组数据挖掘的实现
本文采用的是冀某工厂于2013年5月运行的数据，采样频率为2~3秒/次，采样模式为实时监测值，得到7595组数据。在分析阶段，对影响机组的主要可控参数进行了提取及预处理，参数主要包括：转速、有功功率、主蒸汽压力、调节级压力、中压缸排汽压力。以机组转速设计值为3600r/min为例来分析。对各个可控参数数据进行曲线化处理，作为分析它们之间的关联规则的数据表。上述关联规则表示，在三种负荷工况下，工厂熔炼机组有功功率与主蒸汽压力、调节级压力、中压缸排汽压力三者之间最优变化区间的关联。经分析，在机组中应用关联规则的数据挖掘技术与传统方法相比，优点是其可以对不同的可测参数进行挖掘，方法简单有效、可操作性强；运用关联规则进行挖掘，对过程能够较灵活控制，处理后的目标值直观，便于操作指导和提高运行效率。
4结论
熔炼范文篇7
［关键词］合金及其熔炼；大学教育；教学改革；双语教学
一、高校合金及其熔炼课程双语教学的必要性
双语教学就是在学校里用两种教学语言进行的教学，其中一种教学语言是我们的母语汉语，另一种教学语言是某种外语，现阶段通常指英语。中国是发展中国家，正在崛起，迫切需要提高国际竞争力；而要想提高国际竞争力，就必须培养大量的双语复合型人才。现在，国际上的主流语言之一是英语。因此，在中国，以英语和汉语为教学语言的双语教学便应运而生。双语教学应以提高学生的英语水平为目的，以加强学科渗透为手段，在条件成熟的学校，逐步过渡到用英语作为某些非语言学科的主要教学语言。合金及其熔炼是材料加工工程里非常重要的一门学科，开设这门课程是为了让学生了解、掌握常用铸造材料的成分、组织和性能之间的关系及其熔炼过程。此课程较好地衔接了材料科学与基础，是材料、化学、物理、工程等多学科交叉的学科，其涉及面广，教师在教学研究方面不能有所偏颇，应将多学科的知识有机结合才能展现其精髓。这门课程让学生不仅能温习以前的课程，而且能够学到更多有用的新知识。因此，有必要在合金及其熔炼这门课程应用双语教学，旨在提高学生英语水平的同时增强学生的专业知识。双语教学的最终目的有二：一是使学生可以熟练地运用第二语言交流、学习、工作；二是使学生在需要的时候，两种语言的运用能够做到自由“切换”。双语教学为学生培养双语能力，开阔国际视野，为学生的未来奠定可持续发展的基石。通过双语教学，能促使学生结合专业知识强化对第二语言的学习和实际运用，进而拓宽学生专业学习和交流的接触面，满足社会对专业双语人才的需求，同时还可以更好地贯彻素质教育，培养创新人才，增强学生的创新意识，提高学生接受国际先进科技水平的速度，让他们与国际接轨，增强国际竞争力。可见，加强高校双语教学是非常有必要的。
二、合金及其熔炼双语课程与专业英语的关系
专业英语是在基础英语的学习之后,培养学生的专业文献阅读能力、翻译能力、写作能力和听、说能力,以帮助其在今后的专业岗位上顺利获取和交流专业信息能力的一门课程,是培养大学生英语实际应用能力极其重要的一个环节[1]。与专业课双语教学相比，两者的教学目的有所不同，但是又有很大的联系。笔者认为只有学好专业英语这门课，掌握更多的专业英语基础知识，才能较好的接受更为精细的专业课双语教学，这是一个由面及点的过程。同时，专业课双语教学也是对专业英语完美应用、实践的过程。专业英语仅仅是让学生获取最大范围信息的工具，专业课双语教学才能让他们更扎实地掌握专业知识。因此，明确专业课双语教学和专业英语的关系也是非常重要的。材料类课程的双语教学与大学英语的教学具有很大的区别，大学英语注重的是学生日常生活所必需的单词、语法和句子，偏向于生活，而专业课双语教学更侧重于对学生专业知识的培养，为学生以后的工作和科研打下坚实的基础。大学英语基本不会涉及与专业相关的单词，例如“cementite”一词是“渗碳体”的意思，在大学英语中基本没有出现，很多学生提及这一词就觉得非常生疏，但是它在材料类专业双语课程中很常见，并且在合金及其熔炼这门课里面经常涉及。再者，学生对大学英语里面的单词只是一知半解，仅了解单词最常规的用法，有的在专业类双语课程里出现就不清楚其用意。例如“wear”一词，大部分学生看到“wear”这个词只知道是“穿戴、穿着”的意思，但是这个词从材料专业方面说是“磨损”的意思。
三、合金及其熔炼课程双语教学的现状
通过查看相关文献，访问已经具备较为完整双语教学体系的学校以及咨询从事双语教学相关工作的教师，笔者发现这些年来双语教学的成效较十年前有了很大的提高，但是近几年的同比增长率比较低，也就是说双语教学的成果并没有达到理想状态，以下是笔者总结的几点成效。首先，对于大学生来说，一些毕业生在本科期间接触过双语教学，并且认真学习相关课程后，大部分已经可以轻松自如地在双语情景下表达自己的想法，和未进行双语课程前相比，其明显克服了语言和心理上的障碍，在工作中，凡提及专业课英语的地方，接受过双语教学的学生比未接受过双语教学的学生应用更加娴熟与自如，也能够更快地融入本行业，了解该方向国内外发展情况[2]。对于研究生来说，在接受双语教学期间，他们会自己搜集相关资料、讨论难点以及寻找交流机会进行语言练习，这也提高了他们对英文文献的阅读速度和理解能力，为一些研究生独立完成英文科研论文写作打下了基础。再者，对于教师来说，完成了一年又一年的教学之后，自我评估能力显著提高，他们通过自己对该专业课的理解，进行知识整合，并用英语的形式表达出来，这个过程，让授课教师的英语表达能力显著提高，而且间接地提升了他们在科研方面的建树。
四、合金及其熔炼课程双语教学中存在的问题
在过去的十多年里，我国高校双语教学取得了不错的成果，但与此同时，也存在一些问题，现将存在的问题总结如下。（一）环境因素。双语教学要求教师和学生均具备良好的英语语言功底，但是当前的情况是我们生活在一个几乎被汉语围绕的语言环境中，语言环境是双语教学顺利进行的前提。尽管我们从小就接受较好的英语教育，或者尝试在现阶段恶补英语，但由于我国的大环境都是说汉语，即使有些人的英语水平很高，但在这样的环境中也会慢慢弱化。中国大学生就是一个典型的例子。他们从小接触英语，英语的学习过程也持续了十几年，直到现在，大部分大学生仍然听不懂别人用英语说了什么，不能用英语和他人进行正常的交流，无法准确理解文章的核心理念，更谈不上写出语法完全正确且十分流畅的文章。这些问题的根源，主要就是没有一个良好的英语学习环境。因此，在我国这个非英语的语言环境中如何开展好双语教学是一个重要的问题，这个问题也会持续影响我国高校双语教学的发展。（二）师资力量。师资力量对高校双语教学的成效起着至关重要的作用，如何开展好双语教育，也是对教师能力的考验。从事双语教育的教师，不仅仅要对本专业的学科理论熟记于心、对专业知识了然于掌，具备较好的教学技能，还需要具备良好的英语水平，能够娴熟地使用英语进行交流。要想成为一名合格的高校双语教学教师，具备上面的基本能力十分重要。就目前情况而言，在我国从事高校专业课双语教学教师队伍的这辆“大巴车”里主要有三大类：第一类是国内高校培养出来的、经过双语教学培训的中青年教师；第二类是留学归国人员；第三类是外籍教师。其中，前两类教师的数量有限，第三类教师则大多从事语言教学，真正从事专业课教学的外教数量少之又少，其中还有一部分主要是进行短期的讲学[2]。例如，近期我校请来韩裔美籍长江学者在材料学院授课，但只有短短的几个课时，而且学生们遇到这种外籍教师讲外语也很不习惯。总的来说，具备深厚专业课知识的教师，不一定能提供原汁原味的英语教学，而精通外语交流的教师，在专业课知识以及教学技巧方面有所缺乏，而外籍教师授课的方式让学生不太适应，也不能长期应用于教学。此外，由于教师进行双语教学要付出大量的劳动，而各高校若由于种种原因不能合理地确定教师的工作量，会不利于教师积极性的调动。可见，加强我国专业课双语教学教师团队建设极为重要。（三）学生方面。高校专业课双语教学中存在的另一问题体现在学生方面。开展双语教学要求学生不仅要有充足的词汇量、较好的阅读能力，还要具有一定的听、说、写能力。倘若一半的学生能达到这个要求，我国的双语教学进度也不会发展得这么缓慢。尽管近年来在各方面的共同重视和努力下,大学生公共外语水平有了很大提高,四六级外语通过率不断上升，但就整体而言,学生外语水平仍参差不齐。笔者调查了一个大学三年级并且接触过双语课的班级，四级通过率也就在50%左右,而六级通过率则不足10%。在双语教学过程中我们发现,即使有的学生通过了四六级考试，但他们在听、说、读、写方面仍然有所欠缺，更不用说将这能力运用到专业课上。UniversityEducation外语水平基础较好的，可以通过教师讲解的重点以及文章的上下文推测出意思，然而对于那些基础一般甚至比较差的学生，让他们掌握双语课的内容非常困难。总之，学生自己也需要巩固提高自己的类语水平，只有教师和学生相互配合，才能把教学质量提上去。（四）教材相关的问题。现阶段，在进行专业课双语教学的过程中，教材的选取仍是一个较大的问题。有的学校直接使用纯外文教材，这样的课本虽然非常纯正并且能够充分表达该学科的专业知识，但是对于我国学生来说，要想理解有一定的难度。其次，各专业课的教材设置也存在要改进的问题，例如教材适用性低、课程资源有限、没有原版教材等。在合金材料及其熔炼这门课中，我校以陆文华等主编的《铸造合金及其熔炼》和王小江主编的《铸造合金及其熔炼》作为参考教材，在此基础上进行改动，并制作成PPT在课上进行讲解。而从这过程中笔者发现，必须给学生配备一本实际的课本，才能调动他们的学习积极性。然而学生没有固定的教材，这对学生理解造成极大的阻碍。
五、关于推进合金及其熔炼课程双语教学的思考
目前，国家较为重视双语教学，我们需要以科学的态度、严谨的思想以及新颖的方式，努力为双语教学提供应有的帮助。
（一）改善语言环境。应尽可能给学生营造一个良好的语言环境，让学生适应这样的环境，以达到较好的教学成效。笔者认为，不能仅仅设置专业课方面的双语教学课，还应当组织双语教学班。例如我院开设了专门的“国际班”，实行课上、课下相融合，让学生课上与教师交流，课下与同学交流，在潜移默化中激起学生对双语教学的热爱，提高他们的基本外语能力，生活、学习中处处都穿插与英语相关的知识。此外，我们还可以设置双语社团，让那些热爱英语以及专业知识的学生加入进来，并且带动其他同学共同进步，举办合金及其熔炼双语相关知识竞赛，考核学生的材料类专业词汇及其应用，提高学生对双语教学的兴趣。只有这样多方位、多层次地改善双语教学的语言环境，才能达到我们想要的效果。（二）优化师资队伍。开展双语教学师资认定，提高双语教学质量，教师队伍建设是关键[3]。教师犹如双语教学和学生之间的桥梁，这座桥梁是否能承其重，就在于师资队伍的建设。一方面，可以“引进来”，把更多的外籍教师或留学国外多年的华裔教师引进国内，为我们的学生讲授相关专业课，同时也可以让国内教师学习他们的授课方式，加以借鉴，并且这也能改善双语学习的氛围。另一方面，我们必须要全方位加强国内教师的各种能力，学校应重视教师双语教学的培养，例如进行相关培训以及考核，激发教师的最大潜力，从中选拔出教育精英充实我们的大学教育师资队伍，尽可能地“走出去”，让优良人才获得更多的机会以及更大的提高空间，体验国外先进教育机制，进行短期的交流、学习。例如将优秀教师送到国外进修学习，这不仅能提高他们的英语水平，而且能让他们接触到本学科最前沿、最新颖的相关动态。（三）提高学生的基础英语水平。应加强学生的英语基础建设，让学生尽早适应双语课堂。在双语教学过程中，学生也是一个很难突破的点，因为学生的英语水平参差不齐，必须提高他们的综合英语运用能力。笔者认为，首先，应加强各地小学、初中以及高中的英语教学，不以英语达标为目的，要本着激发学生学习英语的潜力进行教学，夯实学生们的基础。其次，要尽早地让学生接触双语教学，让学生们的适应期尽可能地提早到上大学之前，这样学生在大学期间才能真正掌握相关专业知识，达到双语教学的目的。另一方面，学生要充分发挥个人的自主性，毕竟自己的努力胜过一切外界因素的推动；学生应从小锻炼自己的英语水平，抓住任何提高自己英语水平的机会，尽量掌握基础的词汇，并能够完美地完成听、说、读、写，尽早发现自己的不足，及时“补短板”，为以后更好地融入专业课双语课堂而奋斗。少年强，则国强，笔者相信学生的力量以及潜质是不可估量的。（四）选用或编写合适教材。选用或编写合适教材，改革教学方法建立严格的审核制度，选用真正优秀的能体现学科发展前沿的教材，不能因引进外文原版教材而完全放弃对国内优秀教材的选用与教材建设[4]。通过增加本专业相关的英文材料阅读量，让学生明白双语教学的重要性会，从而使他们终身受益。对原版教材的引进，一方面应尽量选用能提供该领域较新的专业知识、实用性强、难度适中的优秀原版教材，引进原版教材还须与其他相关课程相协调，避免出现知识点重复、失衡、缺乏衔接与不连贯等现象；另一方面，应组织学科骨干结合实践优势，自行编写适合我国国情的英语教材。有条件的学校甚至可以成立专门的双语教材编写小组，组织教师对原版的英文教材进行改编，编写出适合本专业学生的双语教学教材[5-6]。研究教学教法，教师首先要对英文教材进行充分理解，然后要采用行之有效的方法将其内容传授给学生。这就要求教师仔细研究教学教法，在教学中要及时不断地创建英语氛围。借助多媒体课件、辩论等形式有利于教师充分地讲清知识的内涵和外延，提高学生学习的积极性。同时要加强课堂练习，其是课堂中必不可少的一部分，要将英文试题在投影或其他形式的展板中做好示范，这样能有效提高正确率。同时，对定义、公式的背诵与默写也要采用英文的形式进行；要加强各门专业课教学内容之间的联系，积极开展双向交流活动。
六、总结
熔炼范文篇8
编制：王鹳惟
1、认真学习本公司管理章程文件，将文件思想贯彻到本车间所有班组、人员心中，并按管理规定实施、执行。
2、认真学习本公司技术文件，结合相关资料组织本车间所有班组、人员进行培训，不断提高员工、班组和车间的业务能力与技术水平。
3、组织本车间所有班组、人员学习安全知识，树立“安全为了生产、生产必须安全”的思想，严格按照安全管理规定实施，将安全工作一抓到底，绝不懈怠。
4、熟悉本车间所有设备和使用工具，组织本车间班组、人员学习设备知识、使用方法和保养制度等，并按照总公司设备部的要求对设备进行正确的使用、维护和保养。
5、组织熔炼车间所有班组---电弧炉班、精练炉班、中频炉和浇注修砌班，合理安排本车间所有人员，按时、按质、按量完成公司的生产任务。
6、按照公司生产日计划安排班组人员工作，在过程中对班组及人员的工作进度、工作态度、工作效率等进行监督、指导，在必要时做出合理调整。公务员之家版权所有
7、严格以工艺文件和操作规程作为指导，按照最合理的方式安排生产、最优化的过程组织生产，为“节能降耗”提出合理化建议。
8、按照iso9001质量体系要求，做好本车间的质量资料汇录的管理工作。
9、按照公司质量文件要求与技术文件要求，解决车间的日常质量问题和疑问。
10、参与质量事故分析会议，会同相关部门找出事故的直接原因或间接原因，并提出整改意见和预防事故发生处理意见。
11、代表公司关心本车间职工的日常生活，尽量为每一位职工创造一个和谐、人性化的工作环境，对于不能解决的问题可汇报公司经理给予意见。
熔炼范文篇9
关键词:电熔氧化锆;稳定型氧化锆;节能
1前言
稳定型氧化锆（简称稳定锆）是一种性能优异的高温结构材料用原料，被广泛地用在耐火材料、陶瓷材料等行业，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高韧性等特性。稳定型氧化锆的制备工艺主要有：电熔法、固相法、共沉淀法、水热法、分解法、溶胶-凝胶法和反胶束法等。电熔法生产的稳定型氧化锆（简称电熔稳定锆）主要应用于锆质耐火材料、氧化锆涂层、结构陶瓷等领域。稳定剂主要有氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈等氧化物，根据稳定化程度可分为全稳定电熔稳定锆和部分稳定电熔稳定锆，其中部分稳定电熔稳定锆应用较为广泛。电熔稳定锆生产方法是将锆英石与碳粉按比例混匀后，经电弧炉电熔脱硅处理，骤冷，再经破碎制成单斜氧化锆。再将单斜氧化锆根据需要按比例配入某种稳定剂，混合均匀后进行第二次电熔，电熔好后骤冷，再经破碎、热处理后便可制成稳定型氧化锆.我国电熔稳定锆现有的生产技术是二次电熔法，由于该法工序步骤多，时间长，能耗高，成本也必然高。因此，开发一种相对于二次电熔法的电熔稳定锆生产新工艺，在确保电熔稳定锆质量的前提下，简化生产流程，缩短时间，降低生产成本，便成为稳定锆生产企业实现长远发展所面临的一大技术课题。近几年，三祥公司在总结自身多年的生产经验的基础上，通过自主创新，开发了具有流程短、节能降耗、产品质量稳定的单炉法熔炼稳定型氧化锆的新工艺。
2技术原理
将原料锆英砂混入适量还原剂碳等配料后加入电炉内，在电弧热的作用下SiO2被还原出来，以气态形式随烟气排走.在物料完全熔解混匀后倾倒入一保温模具中，使稳定氧化锆晶型进一步生长。冷却后进入粉体加工工序进行粉碎加工，根据不同用途加工成不同粒度的产品。粉体加工工序分为粗碎和细磨两个阶段，粗加工使用离心冲击式粉碎机，细磨使用组合球磨机组粉磨。最后采用组合式除铁设备进行除铁，经筛分后包装入库。整个工艺主要包括混合、脱硅熔炼、晶型熔炼、亚稳消除、脱碳处理、粉磨、包装等工序，分别得到稳定锆产品和微硅粉副产品，工艺节能减排，且使资源得到最大限度的综合利用。
3规模化试生产及技术经济指标
工业试验成功后，进行了规模化试生产，累计生产6个月，主要技术经济指标如下：稳定型氧化锆产品按照二氧化硅的含量高低划分为低硅稳定型氧化锆和普通稳定型氧化锆，SiO2含量≤0.05%的产品归类为低硅稳定型氧化锆，0.05%＜SiO2≤0.2%的产品归类为普通稳定型氧化锆，对规模化试生产期间所生产的低硅稳定型氧化锆（1#样）和普通稳定型氧化锆（2#样）的产品成份和稳定度进行分析，综合样品送至洛阳耐火材料研究院进行质量检验.规模化试生产的产品质量完全达到了应用要求的各项指标。通过对规模化试生产的物耗和能耗统计，各项物耗和电耗都处于较低水平，产品综合生产成本较低。节能单炉法工艺是采用锆英砂为原料，在电炉熔炼过程中配入稳定剂，在一台炉内一次熔炼而成；二次熔炼法是先将锆英砂原料脱硅熔炼出炉得到电熔脱硅氧化锆，然后再以脱硅氧化锆为原料，配入稳定剂后在电炉内再次熔炼而成。节能单炉法与二次熔炼法比较，单位产品电能消耗下降2000kWh/t以上，节能效果十分明显。
4结语
节能单炉法熔炼稳定型氧化锆的生产工艺，是一种符合国家产业发展方向的流程短、生产周期短、生产成本低的节能环保型新工艺。节能环保是该新工艺的最大特点，与二步熔炼法相比，相同质量的产品每吨可降低电耗超过2000kWh。新工艺对排放的三废进行回收利用和良好处理，硅微粉被回收利用后成为副产品，冷却水净化后作循环水利用，余热用于烘干物料，废气净化处理后达标排放。
参考文献：
[1]宋作人，徐宝奎，李福山.中国电熔氧化锆的生产和市场展望.耐火材料，2007，41(4):293-297
熔炼范文篇10
关键词：中频电源；功率因数角φ调节；关断时间控制
1概述
常规中频电源是由AC/DC可控整流器与单相DC/AC电流型并联谐振逆变器组成的，它在感应加热熔炼过程中的正常工作如图1所示，是以负载电路中的电流iH超前其电压uH为前提条件的。逆变电路中晶闸管的超前触发时间应大于晶闸管关断时间，即
t>（γ＋δ）/ω（1）
式中：γ为晶闸管换流重叠角；
δ为恢复角；
ω为中频电源角频率。
设β为超前触发角，为保证安全换流，应考虑安全裕量角θ，则
β=γ＋δ＋θ（2）
负载电流iH的基波超前其电压uH的角度称为负载超前功率因数角，从图1（b）可见
φ=γ/2＋δ＋θ（3）
当中频电源用于熔炼金属时，其被熔炼材料大多为铁磁材料，负载电路的谐振角频率ω随炉温升高而增大。从式（2）可知，这会导致超前触发时间
t=β/ω=(γ＋δ＋θ)/ω
减少，也会使超前功率因数角φ变小，若换流重叠角γ及θ不变，这意味着晶闸管的关断恢复角δ减小，因而有可能导致逆变失败。可见，当实际恢复关断时间减小时，为确保电源的安全运行，要及时调节触发角β或超前功率因数角φ。
2中频电源实现高效控制原理
中频电源用于熔炼时，其理想运行状况应是保持熔炼期尽可能有较大的功率输出或恒功率输出，以迅速提高炉温，减少热损，缩短熔炼时间，提高单产和效率。但在实际熔炼金属过程中，由于被熔炼材料的磁导率和电导率都随温度的变化而变化，将引起负载等效电阻RH改变，使熔炼过程大部分时间达不到设计的最大输出功率（即Pdmax=UdmaxIdmax）。
事实上，从图1（a）主电路组成框图可看出，要实现恒功率输出，只要让等效直流电阻Rd(Rd=Ud/Id)与中频负载电路阻抗匹配就行，即当RH变化时，采用某种方法使Rd不变，这样中频输出功率便不会随RH变化而变化。
根据并联谐振中频电源Rd，RH及φ的相互关系式
Rd≈0.81cos2φRH（4）
可知当负载电路等效电阻RH变化时，只要调节功率角φ，就可以使Rd保持不变，从而实现高效节能。
3晶闸管关断时间（TOT）控制电路的引用
以德国AEG公司，英国RADYNE公司为代表的中频电源产品，都采用了TOT（turnofftime）定时控制法。其特点是按标准给定的TOT和实际TOT之间的差值及时对触发角进行调整，以便准确控制逆变晶闸管的关断恢复时间。前已述及，无论从安全运行要求，还是确保恒功率输出的要求，都希望调节触发角（即超前功率因数角φ）。为此，我们从参考文献[2]引用了“TOT”定时控制法的“超前触发脉冲形成电路”，以满足高效中频熔炼电源输出恒功率对φ角调节的要求。
图2是TOT控制法“超前触发脉冲形成电路”框图及波形图。该电路由中频负载电路电压uH和电容支路电流信号及其转换电路，异或非门U1A，比较器B，JK触发器U3A和斜波生成电路组成。其核心部分是保证在uH过零之前的TOT时间内，比较器B产生下降沿，使JK触发器翻转，由Q及Q端输出超前触发脉冲。比较器B反相输入端接斜坡电压信号uc2；而同相输入端接角调节信号uc1。通过uc1与uc2比较（交点）确定触发脉冲位置。
图3
4φ角的控制思想和策略
常规并联谐振电流型中频电源一般按下列思想设计控制电路，即在升温初期，让触发角固定在某一min下，依靠调节整流桥的控制角α来提升中频电压uH；而在升温后期，则靠保持最大直流输出功率Pdmax=UdmaxIdmax完成熔炼。但由于RH的变化，使熔炼大部分时间达不到Pdmax，因而熔炼周期长，热损大，效率低。为此，可以保留升温初期的控制过程不变，而在升温后期，采用调节的控制方法，使Rd保持不变，维持最大功率输出，使中频电源由低效变成高效。
调节φ角的控制电路如图3所示。图中①是用于控制场效应管Q1“通－断”的比较器；②是φ角调节器；③是加法器；④是限幅电路；⑤是超前触发脉冲形成电路。图4给出了φ角调节过程中uHf（中频炉线圈电压反馈值），ud及uc1的变化曲线。系统在投入工作前uH＊为最大值（可根据中频负载电路中电容器和逆变晶闸管的耐压确定），uc1的最大值uc1max和最小值uc1min对应于φmin和φmax。在阶段Ⅰ，直流电压ud还没有达到最大值，uH的大小完全由原有整流桥控制角α调节，此时ud小于比较器①整定值ub1，比较器①输出高电平，场效应管Q1导通，φ角调节器②不起作用，③输出为最大值，④输出为uc1的最大限幅值uc1max（φmin）；在阶段Ⅱ，直流电压ud已达到最大值，比较器①翻转，使场效应管Q1截止，φ角调节器开始工作，并自动进行调节。若调节过程中φ角大于φmax。则由④输出进行限幅。
5结语
本文所设计的高效中频熔炼电源控制电路有以下几个特点：
——电路集成化高，抗干扰能力强，适用于频率为1000Hz～2500Hz的中频感应熔炼；
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