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細(xì)微處彰顯壓塊機(jī)的競爭力 |
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鞏義市三誼重工機(jī)械制造廠http://www.caizhucers.cn在電孤爐里的液態(tài)熔池中熔化球團(tuán)（在鋼水溫復(fù)不變Ⅳ情況下）時(shí)，裝料速度等于球團(tuán)熔化速度。球團(tuán)熔化速度取決于輸入的電功率、電爐熱艘率和熔化過程的電能需要量。在實(shí)踐中，根據(jù)采用的直接還原鐵的種類和電爐容量，在熔池溫度不變的條件F．達(dá)到的較大裝料速度為28-72公斤／（分·兆瓦）[104，107)。
下面來比較在實(shí)踐中達(dá)到的和根據(jù)液個(gè)球團(tuán)熔化模型算出的單位熔池面科的單位熔化速度。這樣比較劃于提高熔化速度的潛力的分析，對于弄清金屬化料熔煉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特剮
是爐殼直徑（熔池面積）與變壓器功率之間的比例關(guān)系可能是有益的。
爐子的足寸以及熔池的直徑主要取決于爐壁E的允許熱負(fù)荷�，F(xiàn)代大型電爐在開弧運(yùn)轉(zhuǎn)期，功率因數(shù)cos(p在。．7J～o．75范圍內(nèi)，而在此期間變壓器功率利用率為0.85-0.9。
根據(jù)變壓器晟大功率和爐殼直徑，可以估算有效功率和單位熔池面積上球團(tuán)的單位熔化速度。對于50-200噸的電爐，有效功率和單位熔化速度分別為』．。-1.7兆瓦／米z和32-54
公斤／（米2．分）。
當(dāng)然，當(dāng)熔池積存的鋼水少或者熔灘的自由面受到未熔化爐料的限制（這種情況發(fā)生在裝球目的初期），單位功率可增大到J．5-z.5兆瓦／米1。計(jì)算表明，如果在實(shí)踐中裝料
初期采用的單位裝料速度j ia-20公斤／（分·兆瓦）000，則單位熔池面上的熔化速度大致可達(dá)到布滿熔池時(shí)的速度。這說明了液態(tài)熔池的面積和不堆積球目的熔化速度之間的關(guān)系。
現(xiàn)在根據(jù)單個(gè)球團(tuán)熔化模型，計(jì)算穩(wěn)定制度下球團(tuán)的單位熔化建度。但設(shè)整個(gè)熔池表面上裝了一層球團(tuán)，熔化速度受球團(tuán)在爐渣中停留時(shí)間的限制。
小的皮{改準(zhǔn)數(shù)值相當(dāng)于球團(tuán)在爐渣中熔化，實(shí)際上這剛在球團(tuán)半徑和熔化時(shí)間之間存在線性關(guān)系，所以單位熔池面上球團(tuán)的單位熔化速度在這種情況下與球團(tuán)糙度無關(guān)。
圖35示出較大實(shí)際速度對計(jì)算速度的比值變化與熱交換系數(shù)的關(guān)系，這種關(guān)系是在單位功率不同的電爐中熔池溫度比球團(tuán)液相線溫度高/OO'C時(shí)得到昀。
當(dāng)（。春際／∞甚算值<』時(shí)，爐渣表面層不是布滿球團(tuán)，熔化時(shí)熔池巾并不堆積球團(tuán)。這個(gè)情況大致發(fā)生在a>】．。千瓦，(米'-K)的范圍內(nèi)，這相當(dāng)于強(qiáng)烈攪拌爐渣的情況.
速度比超過j， 可以看艋是熔池表面上的球團(tuán)層次增多，即轉(zhuǎn)移到球團(tuán)堆積的熔化區(qū)中。
這樣的熔化制度發(fā)生在爐渣攪拌程度差的時(shí)候，其中一個(gè)原圍可能是爐渣中存在導(dǎo)大量球團(tuán)。
從圖35可以看出，雖然所做的速度計(jì)算是定性的，但是在單位裝料速度為32公斤／（分·兆瓦）時(shí)不堆積球團(tuán)的熔化制度就轉(zhuǎn)移到爐渣具有的較大熱交換值的區(qū)域。由于組織上和技術(shù)上的原斛，在整個(gè)連續(xù)裝料期間保持這樣的熱交換是很困難的。在實(shí)踐中，只有在強(qiáng)烈沸騰的熔池里在裝料的較后階段才能達(dá)到上述屜火速度（在熔池恒定溫度下）。
當(dāng)裝料速度[公斤／（分·兆瓦）]減小或者變壓器單位功率減�。ê笳叩扔谠龃笕鄢刂睆剑⿻r(shí)，囝35中的直線向左側(cè)移動(dòng)，同時(shí)不堆積球團(tuán)的熔化制度的范圍擴(kuò)大。因此，從球團(tuán)熔化的動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看，大概電爐的熔池面積比用廢鋼煉鋼的超高功率電爐的大些才好。利用金屬化球圃煉鋼的超高功率電爐的變壓器功率和爐膛直瑪?shù)谋壤P(guān)系，現(xiàn)在還不能說已經(jīng)解決了，特別是以熔弛繭位面積小為特征的容積大于j 00噸的電爐更是如此。這個(gè)關(guān)系不僅要根據(jù)允許的熱負(fù)荷，而且還要根據(jù)球團(tuán)熔化的動(dòng)力學(xué)來分析。
渣中傳熱我們不詳細(xì)分析電弧爐里液態(tài)熔池生成后的傳熱條件，而在下面定性地分析由球團(tuán)熔化特點(diǎn)和爐渣性質(zhì)所決定的某嗤熱交換特性。
從傳熱理論可知，在液體純強(qiáng)制常定運(yùn)動(dòng)的條件下平均散熱系數(shù)a(在這里采用散熱這一術(shù)語代替熱交換，因?yàn)檫@里指的是在液體中的熱傳遞)可概括地用無量綱量和準(zhǔn)數(shù)表示C13Z]tU-f (Re，Pr)式中．NU=datiiA渣一散熱系數(shù)的無量綱形式；
Re - WX1／v洼-雷諾準(zhǔn)數(shù)平均值；
P r=v矗，a2fi-普蘭德物理性質(zhì)準(zhǔn)數(shù)
從式（舶）可以得出：
依靠有目的的改變爐淹的物理性質(zhì)提高由液體渣向固體球團(tuán)散熱的可能性是比較小的。在溫度1500- /6'OO'C范圍內(nèi)，列于在成分上0球團(tuán)熔化期的爐渣相似的爐渣，熱物理性質(zhì)大致在下列范嗣內(nèi)變化：導(dǎo)熱性譴一』J -3 5瓦，[/2e，2塘頁]：密度.P滿=2 8-3，J兆克／米8(/36]；熱容cf~ -2 0—2.3千焦耳／(公斤．K)[j37）；運(yùn)動(dòng)枯度質(zhì)變化中，普蘭德準(zhǔn)數(shù)Pr -0.3～j．7。因此，決定散熱的主要參數(shù)是爐渣環(huán)繞球團(tuán)流動(dòng)的速度，這個(gè)速度取決于脫碳反應(yīng)析出的cO氣泡對爐渣的攪拌強(qiáng)度。液體的攪拌強(qiáng)度除了與脫碳反應(yīng)速度有關(guān)以外，還與反應(yīng)前沿的位置有關(guān)。反應(yīng)前沿離爐渣一爐氣界面越遠(yuǎn)，攪拌強(qiáng)度就越大，因?yàn)闅馀萆系囊簩訅毫λ斐傻臍怏w等溫?cái)U(kuò)散功增大了。
在熔池中熔化金屬化球團(tuán)時(shí)，有兩個(gè)涉及不同相的過程同時(shí)發(fā)生·在加熱的和熔化的球團(tuán)中碳和鐵氧化物之間的相互作用；爐渣中的氧和鋼水中的碳之問的反應(yīng)。這兩個(gè)過程在爐渣攪拌中的作用是不一樣的。
金屬化球團(tuán)一般都含有一定數(shù)量的未完全還原的鐵氧化物和碳。在加熱到800-8-）℃以上時(shí)，氧化物便開始還原，隨著溫度的提高還原加快。這個(gè)過程也可霸作是脫碳，因?yàn)橄那驁F(tuán)的碳。
球團(tuán)的脫碳可以在其熔化的全部階段中進(jìn)行。在加熱到熔化溫度之前，脫碳只在球團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行。球團(tuán)在爐渣中和鋼水中熔化時(shí)，其脈石的氧化物，其中包括在球團(tuán)層燒熔之前還未反應(yīng)的氰化亞鐵便進(jìn)A爐渣中，札而使?fàn)t涪中氧化物的含量提高。在局部熔化的球周液體膜上的碳也可能與爐渣氧化亞鐵相亙作用，但是這個(gè)反應(yīng)大致上可以不考慮，設(shè)主要來自周相中的反應(yīng)。
在固相中還原的強(qiáng)度和時(shí)間r船與很多因素有關(guān)·碳和氧的告量及其在球剛體積中的分靠，燒透速度，等等。假定在金屬化球團(tuán)熔化之前球團(tuán)的某個(gè)層中鐵氧化物還原的完成程度取決于這個(gè)層處于高溫的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間在球團(tuán)導(dǎo)熱性不變時(shí)與爐渣一球團(tuán)界面上的散熱（熱交換）值有關(guān)。
在連續(xù)裝料的穩(wěn)定熔化過程中，爐渣一鋼水宏觀系統(tǒng)中的脫碳反應(yīng)的速度和析出CO的強(qiáng)度，除了其他因素之外，都與進(jìn)入爐渣中的鐵氧化物有關(guān)，鐵氧化物的一個(gè)主要來源是金屬化球團(tuán)。
現(xiàn)對脫碳反應(yīng)前沿向熔池深處移動(dòng)時(shí)因散熱變化（球團(tuán)熔化時(shí)間的變化）致使☆1渣攪拌特性發(fā)生變化的簡囝做一分析當(dāng)加熱非常慢以及球團(tuán)中碳和氧的含量比較低肘，或者碳氧的比值和按還原反應(yīng)的計(jì)算值有很大出入時(shí)，在球圃里脫碳比球團(tuán)下降到爐渣一錒水界面結(jié)束得早。
在這里即使與球團(tuán)直接接觸的渣層中湍流度很大，因?yàn)榍驁F(tuán)沉降的深度�。甤0的析出對爐渣的攪拌也不明顯。
在這里，在爐渣中自由對流條件下傳熱值小和球團(tuán)熔化速度慢有著相互關(guān)系。
提高加熱速度或者增大固體球團(tuán)中碳和氧的反應(yīng)列間，例如增加碳和氧的含量，可使反應(yīng)前沿轉(zhuǎn)移到爐渣深處(圖366)。氣泡上升使這里的渣層發(fā)生明顯的攪拌。
在上述情況F，金屬化球團(tuán)里鐵氧化物的全部氧與碳的反應(yīng)早于熔化結(jié)束，即氧不進(jìn)入爐渣，或者進(jìn)入渣中的氧很少。因此錒水中的碳和渣中的氧之間的反應(yīng)得不到發(fā)展。
進(jìn)一步減少熔化時(shí)間或者提高球團(tuán)中的碳和氧含量，就會(huì)使熔池中的脫碳反應(yīng)前措的位置發(fā)生質(zhì)變。
當(dāng)球團(tuán)中的還原反應(yīng)在熔畢之前來不及結(jié)束時(shí)，未反虛的鐵氧化物便進(jìn)入爐渣中， 從而促使鋼水脫碳反應(yīng)的發(fā)展。此時(shí)有兩個(gè)反應(yīng)區(qū)——在爐碴中和在錒水中（圖38，B）。
co氣泡由熔池向上升，爐渣一鋼水界面波動(dòng)造成整個(gè)渣層攪拌，并且攪拌強(qiáng)度高于僅在渣中析出c0時(shí)的強(qiáng)度。局部攪拌和整個(gè)渣層攪拌相結(jié)合就為傳熱達(dá)剄較大值創(chuàng)造了條件。
還可能有在球團(tuán)里不發(fā)生脫碳的少見的極端情況，例如含碳量非常少時(shí)，爐渣的全部攪拌全靠從熔池中析出的co（圖36，r）。在相當(dāng)高的溫度下爐渣中含有氧化亞鐵時(shí)，熔池中的脫碳反應(yīng)可以保證高強(qiáng)度攪拌和傳熱，但是攪拌和傳熱強(qiáng)度大概都不超過上一種情況。
從上述可以看出，球團(tuán)熔化時(shí)在c0的析出條件和傳熱強(qiáng)度之間存在著一定的關(guān)系。提高爐渣中的散熱會(huì)導(dǎo)致熔化速度的提高，從而增強(qiáng)攪拌強(qiáng)度。顯然，這里存在著一個(gè)金屬化球圃中碳和氧含量較好的配合，在這樣的配合下能依靠爐渣和錒水的局部攪拌和傘部攪拌的有利配臺保證由電弧向單個(gè)球團(tuán)產(chǎn)生較大的熱傳遞。
在實(shí)踐中通常根據(jù)熔池沸騰的特點(diǎn)只能把a(bǔ)、6情況與B，r情況區(qū)別開（見圖3日）。在溫度低或者在大量加入明顯降低渣中氧化亞鐵濃度（由于稀釋作用）的造渣剎時(shí)，以及球團(tuán)中碳含量高時(shí)發(fā)生****種情況。****種情況的特點(diǎn)是熔池加熱正常（一般在/530℃以上），造渣良好，球團(tuán)中的含碳量達(dá)到化學(xué)計(jì)算量或低干化學(xué)計(jì)算量。
還會(huì)遇到這樣的情況，例如在煉高碳鋼時(shí)，有意采用含碳量超過平衡的球團(tuán)，即球團(tuán)的含碳量太大地超過按化學(xué)計(jì)算還原鐵氧化物所需要的數(shù)量。采用這種球團(tuán)，如不采取專門措施，就會(huì)網(wǎng)熔池?cái)嚢栉⑷醵斐傻偷娜刍俣�。此時(shí)，為使脫碳反應(yīng)前沿由表面向深部轉(zhuǎn)移，為增大熱傳遞和提高熔化速度，可以采用下列幾個(gè)方法；增加球團(tuán)中的氧含量來提高淹的氧化度（降低金屬化率），向爐渣加入氧化荊（鐵礦球團(tuán)．礦石），向熔池加人氣體氧。
震取****個(gè)方法時(shí)，在軺個(gè)加熱和熔化期問不能排除碳和氧在球團(tuán)內(nèi)部發(fā)育的表面上發(fā)生相互作用，所以需要加入犬囂的氧并使錒吸收的球團(tuán)的碳減少。此外由于一部分鐵氧化物的還原從專門的還原裝置中轉(zhuǎn)移到效率比較低的和載能體價(jià)格比較高的電爐里，所以能量爨用增大。提高球團(tuán)的氧化度還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是調(diào)整熔池沸騰強(qiáng)蜒和鋼水含碳量的可能性減小。
****個(gè)方法（向爐渣加氧化剖）比****個(gè)方法經(jīng)濟(jì)、靈活。
調(diào)整熔池氧化度和沸騰強(qiáng)度的較有效方法整向熔池里吹氧。lN為這時(shí)沒有使脫碳速度達(dá)到較大的任務(wù)，而只不過是促進(jìn)熔池內(nèi)的反或，使攪拌有所加強(qiáng)而已，所以耗氧量以及從熔池中去昧的碳量都是不多的。
對于熔煉高碳鋼還有另一種方法；利用含碳量完全平衡的球團(tuán)（在金屬化率較適宜的條件下），并且在熔化期、精煉期或出錒時(shí)利用增碳的辦法彌補(bǔ)熔池中碳的不足。
關(guān)于球團(tuán)中碳含量和氧含量的較適宜比例關(guān)系問題，將在下面詳細(xì)敘述。
因此，壓塊機(jī)的競爭力彰顯在細(xì)微處。
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