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高碳锰铁矿热炉运行概况之炉内电热变化关系

高碳锰铁矿热电炉的热量来源主要为电热转换,炉内电能如何分配直接关系电炉运行指标。电炉每根电极下端,实际上等于连接了一个可变电阻(炉料随温度的变化、电极接触炉料的深度等均会对炉料电阻产生一定影响)。三相电极在炉内的用电情况可以简化为星形连接的负载,而反应区或炉底就是这个星形负载的中性点。我注意过,即使是那些声称“一切都是命中注定的,而我们无力改变”的人,在过马路时都会左右看。你日渐平庸,甘于平庸,将继续平庸。

负载电阻的大小与电极下端对反应区或炉底距离有关,距离大电阻也就打,距离小电阻也就小。但是他们之间并不是成正比关系,根据这一规律,可以采用升降电极的方法,、调节负载电阻的大小,也是调节了电极的负载电流。当三相负载电阻调到平衡时,电炉就是一个对称的三相负载电路。电极在炉料中对炉底的电压,称之为入炉有效相电压。所谓有效电压是指已经除去变压器和短网上的电压降,而加在电炉负载电阻上的电压。有效相电压、负载电阻、与电极电流的三者关系负荷欧姆定律。

星形回路是炉内电路的主要回路,但是三根电极的每两相之间的炉料也形成了一个可变电阻。当电极按等边三角形布置时,所形成的三个电阻构成了三角形连接的回路,通常称为支路。由于电炉正常运行时,三角回路的电阻处于低温区,电阻值远比星形回路的电阻大,而其电流只占电极总电流很小的比例。另,由于电极距离在运行时基本为一常数三角回路的电阻也是随电极的下降而减少。电极的下降,其插入料中的深度增加,相当于导电断面增加,就更有可能把它的影响并到星形回路中去考虑。

在指定功率的电炉里,当炉料组成一定时,如果入炉有效相电压恰当,那么支路的电流就很小很小而接近于零。电极电流基本全部经过星形回路,而到炉底三相汇合。这时电极在炉料中有适当的深插,同时电极下端对炉底有效恰当的距离,这是很理想的情况。但如果有效相电压增加了,那么就会引起支路电流的增大,以及它在电极总电流中所占的比例也增大。从而也增加了电极的负荷总电流。因而一定要提升电极,以保持原有的额定电流值。但附带而来的是电极下插减少及其下端与炉底距离增大。电极入料浅距离过大都会影响电炉的生产指标更有甚者,由于支路电流的增大或过大,料层上部温度升高,还会降低三角回路的电阻值,电极提升将更加频繁,以及电极四周料面层变成粘稠物,炉内堵塞。当有效相电压超过一定极限值,三根电极都会从炉料中抽出,而在电极下端发生敞弧,料层出现三个敞开凹坑。

以上系假定负荷电流及炉料比电阻均为定值,只是有效相电压变化的情况而言,如果有效相电压及负荷电流一定,高碳锰铁价格那么就看电炉负荷电阻是如何变化了?电阻小则电极上升以至于离开料面。电阻大则电极可以深插。这里应该注意电炉负荷电阻的大小,并不单纯决定于电极下端对炉底的距离,而是与炉料构成及其物理性能以及粒度大小,均有很大关系。在正常情况下电极下端与炉底之间有一个高温的反应区,其中心位置温度很高,故其导电性强,在它外围各层导电性依次降低。反应区容积的大小主要决定于该电极的输入功率。反应区的高度一般与有效相电压有关。有效相电压增大,则高度增加,反之亦然。反应区直径的大小,除与负载电流大小有正向增减倾向外,还与电极端与炉底距离大小,有反向增减的倾向,即电流大,直径也同样变大。距离变大则直径变小。因此有人形象的描述反应区“熔池”说:熔池就好比浸泡在水里的毛笔头,电极好比是毛笔杆,当笔杆适当下插时,毛笔头便缩短而均匀散开,直径扩大了,当笔杆上提时,毛笔头便伸长靠拢而直径缩小了。三相电炉中有这样三个反应熔池或坩埚。当电炉设计良好并且操作适当时,它们都是靠近炉底。液态金属集聚在三个坩埚底部,形成三个熔池。由于熔池之间相互联通的关系,故只用一个出炉孔,及可将三个熔池的金属放出。由于熔池或坩埚内壁不断熔化、反应,上部的炉料依自重逐渐下降补存,故熔池或坩埚的几何形状在正常情况下相当稳定。当然随着料层的逐渐下降,电炉操作者则使用继续相应加料,以保持料面高度的一致。

电炉的冶炼生产一般不仅仅是一个熔化的过程,而主要是靠反应区的高温得以进行的化学还原反应。反应的终结生产物,一为液态的金属产物,下落到熔池底部。一为气态的一氧化碳气体,也有少量的金属蒸汽或气态半成品,则向上曲折渗透料层而溢出。由于它们离开反应区时,携带较多热量,当其上溢时,不断碰到下降的炉料。便放出一部分热量,对炉料进行预热。除一氧化碳溢出料面燃烧成二氧化碳外。有些能够冷凝的气态物质,会在炉料温度较低的部分冷凝,与炉料凝成硬块,因此一定要时常捣炉,以维持炉料良好的透气性。

根据上述情况,也不能就认为,料层厚度越厚越好,因此料层厚度,气态 物质与炉料的热交换就越好,岂不是提高了热效率?事实上,如果料层过厚,则能够冷凝的气态物质会积存在温度较低的炉料层。使之烧结,将会阻碍炉料的均匀下降,也大大降低了炉料的透气性,妨碍还原反应的进行。因为还原反应生成大量的一氧化碳气体,在电炉高温下,气体体积膨胀非常大,一定要让它及时的渗透炉料溢出料面才能破坏其化学平衡,助长正向反应的进行。由此可见,炉料的透气性,也是运行中一定要要注意的。因此炉料应当避免采用粉末,单其块度也不可过大,特别是还原剂的粒度,更应该特别注意,因为它对电炉负载电阻有很大关系。总之,高碳锰铁选择适当的炉料粒度及料层厚度,即保证有良好的透气性,有要使气态物质曲曲折折地渗透过料层,进行合理的热交换。

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