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电极熔化和钢锭的结晶过程

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  2.1金属电极的熔化
 
  2-1.1电渣重熔过程的热量分布
 
  电流通过渣池时,在渣池中析出为熔化自耗电极并使金属熔池和渣池保持熔融及过热状态所必需的热量。
 
  单位时间内渣池中析出的热量Q取决于以下公式:
 
  Q=0.24I2R
 
  式中I--通过熔池的电流;
 
  R--渣池电阻。
 
  同时,电流/的大小与加在渣池上的电压1/存在着直线关系。因此,渣池中析出的热量取决于过程中3个相互有密切关系的参数。例如,增加电流导致渣池 电压的下降,渣池的有效电阻也减少。渣池电压的变化又导致渣池电阻的变化, 这是由于在渣池中自耗电极的位置和温度场分布发生了变化的结果。
 
  通电时,渣池中析出的热量被用来熔化金属电极及保持金属熔池和渣池的过热状态。热量一部分被结晶器和底盘的冷却水带走,一部分被金属的钢锭蓄积起 来。如果熔炼的钢锭对结晶器而言是移动的话,则还有一部分热量被钢锭辐射散发而损失掉。
 
  关于电渣重熔热量的一般分配如图2-1 所示。
 
  由图2-1可清楚地看出,渣池中电流析出 的热量,其基本的消耗项目如下:
 
  (1)加热和熔化电极金属以及金属熔滴穿过渣池时使之过热所消耗的热量①。从能量观点来看这部分的热量是有用的消耗。除了从热电极表面向大气辐射的热损失外,热量由电极金属熔滴带入金属熔池。
 
  (2)从渣池向结晶器壁输出的热量②。这部分热量由冷却结晶器的水带走,这项消耗的热量是相当大的。
 
  3)从渣池向金属熔池传递的热量和由金属熔滴从渣池带人金属熔池的热 量。这部分热量又可分为三部分:铸锭传给底盘的热量⑤、铸锭通过传导(熔池 中金属通过渣皮与结晶器壁接触)或辐射(在下部渣皮和结晶器壁之间形成间 隙时)传给结晶器壁的热量③和储存于铸锭中的热量④(如果铸锭脱出后送至 加热炉,这部分热量中一部分是有用的)。
 
  (4)从渣池辐射到大气⑥、结晶器壁⑦和电极⑧的辐射热量。这些只有预 热电极的热量才是有用的。
 
  在所讨论的消耗热量的项目中,由结晶器带走的热量是最多的。
  表2-1为结晶器中熔炼至一定高度的钢锭热传递的热量平衡表。这些数据证明渣池中电流析出的绝大部分热量(②、③、⑦项)被结晶器的冷却水带走。
 
  热量分配的特点与工艺、电参数和其他因素有关(炉渣的成分和数量、电极和结晶器截面积比、冶炼电制度、重熔金属的性能、电极表面状态、渣面上气氛、重熔方式等)。这就说明了重熔It钢锭实际消耗的电能在750 ~ 2000kW·h范围内波动的原因。这个数值大大地超过了理论熔炼It碳素钢所需的能量(约400kW·h)。
 
  因此,电渣重熔在能量方面决不能认为是高效率的,电渣重熔时直接消耗在熔化金属电极上的有效电功率仅为20% -50%,但是采用电渣重熔能够使金属的 质量发生变化。
 
  
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