直流矿热炉熔炼硅锰合金温度场-电磁场数值模拟

摘要

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。