电熔镁炉极心圆的优化研究

发布时间：2023-04-10 05:53

　　中国是电熔镁砂生产大国,产量居世界首位。目前国内大多数电熔镁企业仍在沿用国际40、50年代原始电弧炉的生产方式,功率低、容量小、效率低。虽然有些电熔镁企业的生产方式逐渐在向大功率炉型转变,但由于大功率炉型的生产工艺理论研究不充分,实际生产效果并不理想,产量低、能耗高的问题仍没有得到很好的解决。 当前对于大功率电熔镁炉的优化研究比较少,主要有以下两种：(1)采用大炉径熔炼,减少了炉体的散热损失,同时预热了皮砂层物料,但也影响了熔坨内的结晶效果。(2)在电熔镁熔炼完成后加余热回收系统,可以有效的回收余热,但不能提高有效热能利用率。在电熔镁炉工艺参数中,能够方便调节的参数是极心圆直径,选择合理的极心圆直径进行熔炼,得到较大的熔池区域面积,可以在保证结晶效果的同时提高有效热能利用率。 本文首先提出了一种极心圆直径的计算方法,并建立了极心圆直径的计算关系式。其次利用Ansys软件对影响熔池区域大小的极心圆等因素进行分析,找出各因素合理搭配方式,以得到最大的熔池区域。最后根据分析结果对现场炉子进行节能分析。 本文计算了线电流在12KA时电弧热传给熔池的热量。利用Ansys软件建立了电弧炉有限元模型...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 研究意义
        1.1.1 电熔镁产业发展背景
        1.1.2 电熔镁用途
    1.2 电熔镁生产工艺
        1.2.1 国内电熔镁生产技术
        1.2.2 国外电熔镁生产现状
        1.2.3 电熔镁冶炼节能思想
    1.3 电熔镁炉数值模拟
    1.4 原料性质
    1.5 本文研究主要任务和内容
第2章 电熔镁炉模型建立
    2.1 三相交流电熔镁炉冶炼工艺
    2.2 物理模型
    2.3 求解方法
    2.4 控制方程
        2.4.1 柱坐标系下的电流连续性方程
        2.4.2 相变控制方程
        2.4.3 电磁场控制方程
    2.5 物性参数处理
        2.5.1 氧化镁物性参数
        2.5.2 电弧等离子体物性参数
        2.5.3 电极物性参数
    2.6 条件处理
        2.6.1 固液分界面
        2.6.2 电弧等离子体
        2.6.3 电弧功率
        2.6.4 电流条件
        2.6.5 边界条件
    2.7 时间步长的确定
    2.8 本章小结
第3章 熔池熔融区大小研究
    3.1 温度分析
        3.1.1 模拟对比
        3.1.2 焦耳热分析
        3.1.3 结晶分析
    3.2 极心圆理论
        3.2.1 电熔镁炉能流图
        3.2.2 等面积法计算极心圆直径
    3.3 熔池熔融区域大小的影响因素
        3.3.1 极心圆大小对熔池边界的影响
        3.3.2 电流对熔池固液边界的影响
        3.3.3 电极直径对熔池固液边界的影响
        3.3.4 炉体直径对熔池固液边界影响
    3.4 本章小结
第4章 现场炉子节能改进研究
    4.1 理论能耗
    4.2 现场测量
    4.3 轻烧粉量理论计算
    4.4 现场实际节能分析
    4.5 实际生产中的不足及优化改进方案
        4.5.1 电极偏置
        4.5.2 电极极心圆过小
        4.5.3 余热回收系统
        4.5.4 炉体直径的变化
    4.6 炉型结构优化节能研究
        4.6.1 有余热回收系统时炉体的节能研究
        4.6.2 无余热回收系统时炉体的节能研究
    4.7 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3788448