论文部分内容阅读
电渣重熔是在初炼的基础上进一步提纯钢、及其合金和改善钢锭的结晶组织,从而获得高质量的金属产品,与其它冶金方法相比,电渣重熔具有较多的优点。因此,电渣重熔工艺以其独特的冶炼特点,在现有的诸多精炼方法中始终占有重要位置。
由于电流的存在,在电渣炉中的用电设备的周围必然存在着电场和磁场。处于磁场中的铁磁体将产生感生涡流,引起额外能量损失。这种涡流损耗,一方面增加了电渣炉能量消耗,降低了效率;另一方面还使钢结构发热。此外,磁场与熔体中的电流相互作用产生电磁力,导致了熔体流动和界面波动,影响了电渣炉的电效率、能量消耗和设备寿命等技术经济指标。
因而,只有准确地进行电渣炉大电流导体的磁场测量和计算,才能讨论如何合理地设计电渣炉的供电制度、短网布置、机械设备和导电元件,进而减小磁场的不良影响、节约电能、降低能耗。对指导工程设计,提供定性,甚至定量的依据。
本文以某厂3吨电渣炉体为物理模型,建立数学模型。针对电渣炉重熔期大电流导体产生的磁场在空间的分布,建立有限元模型,利用ANSYS软件包进行划分网格和计算,模拟炉体周围磁场的空间分布,计算不同区域的磁感应强度。在与实际测量数据进行对比后发现,误差值在±20%的占总测量点的40%,误差值在±30%的占总测量点的73.3%,误差值在±45%的占总测量点的86.7%。因此,本模型具有较高的准确性。
本文还对比了不同供电短网布置的磁场分布;以及不同距离对磁感应强度和铁磁构件的功率消耗的影响。研究中发现,改变支撑钢支撑的结构形式,改变其与短网的相对位置与方向,可以加大涡流阻抗,减小涡流,降低涡流发热量;从磁场对重熔工艺产生影响的角度来考虑,采用结构对称炉型可较好的减少磁场对电极的不利影响,减少熔池内搅拌力不同等不利因素;非导磁材料可以断开部分磁感应回路,减少涡流发热量。
因此,在条件允许的情况下,应加大钢构件与供电回路的距离,钢制构件尽可能配置在距离短网400~500mm以外;合理的选择钢结构与导线的相对位置,减少平行于磁力线方向的钢质构件面积;在闭合的钢质构件中建立空气隙或加绝缘垫;在可能的情况下,采用铜带或铝带包围钢质构件,作为磁屏蔽;采用非磁性钢作为短网附近部件;为避免形成磁感应回路,在构件的连接处加非导磁材料以隔断磁路。采用以上可以措施可以起到减少钢构损耗的作用。
本模型较为方便、准确地模拟电渣炉大电流导体产生的磁场分布,通过模型的改进,其模拟准确性可以进一步提高。