矿热炉调控方法技术

本发明专利技术公开了矿热炉调控方法，热分配系数C与炉料比电阻R料比存在如下函数关系：C＝a·R料比

Control method of ore heating furnace

The invention discloses the control method of the ore heat furnace. The relationship between the heat distribution coefficient C and the ratio of the material to the material ratio resistance R material is as follows: C = a. R ratio

【技术实现步骤摘要】
矿热炉调控方法
：本专利技术涉及矿热炉应用领域，特别是涉及一种矿热炉调控方法。
技术介绍
：矿热炉是一种利用电极端部的电弧热和炉料的电阻热将电能转换成热能，使金属等有用元素从矿石或氧化物中被还原出来的电冶金设备，由于它主要用于金属氧化矿石的还原冶炼，所以称为矿热炉或矿热还原矿热炉。矿热炉用于生产铁合金时称为铁合金炉；用于生产电石时称为电石炉；用于生产黄磷时称为黄磷炉；用于生产冰铜时称为冰铜炉，用于生产钛渣时称为钛渣炉。矿热炉生产铁合金时，大多数以焦炭作还原剂，根据生产品种的不同采用不同的原料，如以硅石、氧化锰矿、氧化铬矿、钛铁矿做原料，则分别得到硅铁、锰铁、铬铁、钛渣等系列的铁合金产品。因此矿热炉是涵盖铁合金、化工、黑色金属、有色金属等多个行业的冶炼设备。矿热炉应用如此广泛，但在生产实践中，至今没有一个行之有效的方法作指导，完全凭借操作工人的经验进行调控，没有明确的调控方向，耗时长，矿热炉生产很不稳定，产量低、电耗高，重大人身事故、设备事故时有发生。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种快速准确，保证矿热炉稳定生产的矿热炉调控方法。本专利技术的目的由如下技术方案实施：矿热炉调控方法，热分配系数C与炉料比电阻R料比存在如下函数关系：C＝a·R料比2+b·R料比，其中a＜0，且当C＝0.5时，利用该函数关系调控矿热炉。具体的，利用热分配系数C与炉料比电阻R料比的函数关系，调控矿热炉的具体步骤为：(1)定义区间为不稳定区，为炉料熔化区，S＜R料比＜P为高温还原区，其中，(2)依据炉况判定炉料比电阻所处区间，进而根据生产要求调整炉料比电阻，将炉料比电阻调整至炉料熔化区或高温还原区。具体的，所述步骤(2)具体为：如矿热炉在运行过程中，电极不稳定，电极不能深插，电极上浮，三根电极高低不平，此时，炉料比电阻处于不稳定区，应在配料中综合考虑几种原料的比电阻，进而提高混合料的炉料比电阻，避开此工作区；如矿热炉在运行过程中，化料快，三根电极平稳，易融通，温度低，热反应区上移，炉底上涨，此时，炉料比电阻处于炉料熔化区，对于粉料产品，易过早软熔、塌料、翻渣，对于仅以化料为主的生产，选择此范围较为适宜；如矿热炉在运行过程中，三根电极平稳，炉温高，热反应区下移，炉底略深，电极端部平直，烧损小，此时，炉料比电阻处于高温还原区，对于以还原为主的生产，选择此范围较为适宜。其中，“S”点非常重要，影响“S”点的因素有两点1、通过调整几种入炉原料的比例。2、通过调整矿热炉变压器档位，改变点位置，同时也就改变了“S”点。“S”点表示某一产品在某一确定容量的炉子下，“S”点为最佳炉料比电阻值，这一点也具有最佳的热分配系数，也有最佳的炉温，同时，矿热炉变压器也处于合适的档位。本申请中“炉温高”、“炉温低”，都是相对“s”点而言的，没有具体的数值。找到“S”点，就是找到最佳炉料配比，也就是本申请的终极目的。而找到“S”点就是将炉况与二次曲线相结合，来调整炉料配比，同时，调整矿热炉变压器档位，当炉料配比和矿热炉变压器档位均达到最优时，即找到“S”点。矿热炉的工作原理“就是将混合后的物料施以不同比例的电阻热与电弧热，使之熔化还原的过程。不同的产品采用了不同比例的电阻热和电弧热，也就是采用了不同的用电制度，也就是电阻制和电弧制。”矿热炉应用如此广泛，怎样驾驭好自己使用的炉子？根据矿热炉原理，就是将物料施以不同比例的电阻热和电弧热。其关键是“不同比例”，掌握和控制了调整不同产品的“不同比例”的方法，使之运行于最佳用电制度下，这就是驾驭矿热炉的最根本的手段。一、矿热炉运行过程中的电热转换1、矿热炉重要电气参数---操作电阻矿热炉操作电阻的大小，可用有效相电压与电极电流的比值计算，即式中.R------------操作电阻MΩU相效----有效相电压VI极----------电极电流KA电流在炉内有很多路径，主要分为炉料区电流(角形电流)和熔池区电流(星形电流)，也就存在角形电阻和星形电阻，因此操作电阻可认为是由此两组电阻并联而成，有：R--操作电阻mΩRm---溶池电阻即星形电阻mΩRn---炉料电阻即角形电阻mΩ如图1所示：已有证明：ρn---两电极间深度hn的介质电阻率Ω.mhn----电极柱体埋入深度L-----两电极中心间距d-----电极直径ρm----电极下端熔体的介质电阻率Ωmhm---电极下端至炉底深度r0-----电极端半径2、操作电阻与炉内热能的分配关系进入矿热炉的有效功率转化为热能，这些热能分为两个部分，一个是电阻热，另一个是电弧热。电阻热用于未熔化的炉料区，提高炉料温度，并进行熔化炉料，为溶池区的反应创造良好条件；电弧热也是其主要热能，用于溶池反应区，决定该区的温度，促进该区化学反应，这两个部分的热能的合理分配，即合理的热分配系数，是矿热炉能够运行良好的重要条件，这也是本申请主要讨论的内容。热分配系数C即操作电阻R＝C·RnC---炉料热分配系数表示未熔化的炉料区所分得的热量占总热量的比例Q料----未熔化的炉料区所分得的热量Q总-----进入炉内的有效功率所转换的总热量P料-----未熔化炉料区所消耗功率KWP炉----进入矿热炉的总有功功率KWRn------角形电阻mΩRm-----星形电阻mΩU相效--有效相电压V3、操作电阻在矿热炉运行中的重要性操作电阻是一非常重要的电气参数，控制了它就等于控制了以下四项：①有效相电压及电极电流以及他们的比值②电阻热与电弧热的分配③三根电极输入的有效功率④电极在炉料中的插入深度4、怎样才能控制操作电阻以上介绍过ρnρm分别为两电极间介质电阻率和电极下端熔体电阻率，这个电阻率可以通过调整入炉混合料的比电阻R料比即炉料比电阻进行调节。R料比正比于ρnρm，R料比是常温状态下入炉混合料的比电阻，它是人工唯一能够直接干预的矿热炉参数(俗称配料)，通过调整R料比值，即可调节RmRnhnhm同时还调节了热分配系数C，在这里要提到R料比不是炉子的操作电阻，但能调节操作电阻。二、炉料比电阻与矿热炉各参数的函数关系1、炉料比电阻R料比与电极插入深度的函数关系电极插入深度反映了溶池反应区在竖直方向的位置，正常熔炼时，如图2所示，随着R料比增加，插入深度加大，当R料比达到一定值时，电极端部距离底部的距离为一定值。hn不会无限制的插入炉底，否则会造成电极与炉底中性点短路，因此当R料比为合理状态下，hn为一定值。2、炉料比电阻R料比与角形电阻、星形电阻和操作电阻的函数关系①炉料比电阻R料比与角形电阻的函数关系如图3所示，当炉料比电阻在“0P”范围内时，角形电阻Rn的大小，主要随电极插入深度而改变，当炉料比电阻大于P点时，hn为定值，角形电阻主要随ρn而改变，ρn正比于R料比，所以在这个范围内角形电阻随ρn改变而改变。②炉料比电阻R料比与星形电阻的函数关系星形电阻随着炉料比电阻R料比增加，插入较深，hm逐渐变小，hm→r0时，且hm>r0,星形电阻不会因为R料比增加而显著增大，所以Rm在合理的R料比时为一定值③炉料比电阻R料比与操作电阻的函数关系因为Rn≥RmR≤Rm在稳定状态下Rm为一定值，故操作电阻在矿热炉稳定状态下也为一定值。K为安德烈公式中的周边电阻∴为一定值此式在此验证了安德烈公式的周边本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿热炉调控方法，其特征在于，热分配系数C与炉料比电阻R料比存在如下函数关系：C＝a·R料比

【技术特征摘要】
1.矿热炉调控方法，其特征在于，热分配系数C与炉料比电阻R料比存在如下函数关系：C＝a·R料比2+b·R料比，其中a＜0，且当C＝0.5时，利用该函数关系调控矿热炉。2.根据权利要求1所述的矿热炉调控方法，其特征在于，利用热分配系数C与炉料比电阻R料比的函数关系，调控矿热炉的具体步骤为：(1)定义区间为不稳定区，为炉料熔化区，S＜R料比＜P为高温还原区，其中，(2)依据炉况判定炉料比电阻所处区间，进而根据生产要求调整炉料比电阻，将炉料比电阻调整至炉料熔化区或高温还原区。3.根据权利要求2所述的矿热炉调控方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：如矿热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良，陈慈媛，赵龙，
申请(专利权)人：陈良，
类型：发明
国别省市：河北,13