【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 減少。如直徑 50 毫米的電極，電流密度為 ～ 安培 /毫米 2；而直徑為 200 毫米的電極時(shí)，電流密度 則減少為 安培 /毫米 2左右。電極直徑對(duì)于電渣過(guò)程的穩(wěn)定性等方面的影響是明顯的。 圖 533 電流密度與電極直徑的關(guān)系 24 圖 534 電流與電極直徑的關(guān)系 對(duì) 電極直徑與工作電流、電流密度的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 得 出了 圖 533 和圖 534。 從圖 533 可以看出，當(dāng)電 極直徑小于 100 毫米時(shí)，電流密度大于 安培 /毫米 2；當(dāng) 100＜ d 極 ＜ 250 毫米時(shí)，電流密度波動(dòng)在 ～ 安培 /毫米 2；當(dāng) d 極 ﹥ 250 毫米時(shí)，其值波動(dòng)在 ～ 安培 /毫米 2。圖中 1， 3 線分別為穩(wěn)定電渣過(guò)程的上下限； 2 線為其平均值。根據(jù)該圖曲線導(dǎo)出 如下的經(jīng)驗(yàn)公式： 極極 dA64~36? （ 522） 式中 極A —— 根據(jù)電極直徑計(jì)算的電流密度（安培 /毫米 2） ； d 極 —— 電極直徑（毫米）。 其平均直徑為： 極極 dA50? （ 523） 根據(jù)圖 534，可導(dǎo)出電極直徑與電流的關(guān)系式： 極極 dKA ?? （ 524） 式中 A—— 工作電流（安培）； 25 K 極 —— 電極的線電流密度，由圖 534 可知其值波動(dòng)范圍 32～ 48 安培 /毫米。 一般可用平均電極的線電流密度來(lái)計(jì)算所需的工作電流： 極dA 40? （ 525） 式（ 524）所得的結(jié)果與進(jìn)行回歸分析的（ 526）式也是相符的。 極dA ?? （ 526） （ 2）結(jié)晶器直徑與電流 的關(guān)系： 如果從將爐渣作為一個(gè)電阻發(fā)熱體來(lái)考慮電流的大小，研究電流與結(jié)晶器直徑（ D 結(jié) ）間的函數(shù)關(guān)系似乎更為合理。因此，對(duì)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析， 得到圖 53圖 536。 圖 535 電流密度與結(jié)晶器直徑的關(guān)系 從圖 535可看出，結(jié)晶器直徑與結(jié)晶器的電流密度的關(guān)系為： 結(jié)結(jié) DA315~205? （ 527） 式中 結(jié)A — 結(jié)晶器的電流密度（安培 /厘米 2）； 結(jié)D — 結(jié)晶器的直徑（厘米） 。 結(jié)晶器平均電流密度為： 26 結(jié)結(jié) DA260? （ 528） 根據(jù)圖 536 可導(dǎo)出結(jié)晶器直徑與所用工作電流的關(guān)系式。在穩(wěn)定電渣過(guò)程中，電流值波動(dòng)在下式的范圍： 結(jié)結(jié) DKA ?? （ 529） 式中 A —— 工作 電流（安培）； 結(jié)K —— 結(jié)晶器線電流密度（ 安培 /厘米 ）， 結(jié) K 值波動(dòng)在 150～ 250 安培/厘米 ； 結(jié)D —— 結(jié)晶器直徑（厘米）。 一般可用平均結(jié)晶器線電流密度來(lái)計(jì)算工作電流： 結(jié)DA 200? （ 530） 式中結(jié)晶器直徑的單位為厘米。 圖 536 電流與結(jié)晶器止境的關(guān)系 對(duì)上述討論應(yīng)指出兩點(diǎn)：一是上述經(jīng)驗(yàn)式（ 522）～式（ 530）適用條件為：結(jié)結(jié) Dd / ≈ ～ 這樣一個(gè)范圍。如 與 此次相差太大，應(yīng)作適當(dāng)修正；二是經(jīng) 27 驗(yàn)式中的 結(jié)d 和 結(jié)D 皆 指圓形電極和結(jié)晶器的直徑。如采用異型電極和結(jié)晶器時(shí)，結(jié)d 和 結(jié)D 分別為其等效直徑。 如果采用雙極串聯(lián)工藝時(shí)，應(yīng)取電流密度的下限值。 熔鑄電壓的確定 熔鑄電壓與電流一樣，是電渣 冶煉的基本參數(shù)之一。如何確定熔鑄電壓是制定工藝的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 熔鑄工作電壓（ 工作V ），又稱為 爐口電壓 或有效工作電壓。這是指電極端部與底結(jié)晶器間的電壓。這部分電壓可以認(rèn)為是整個(gè)供電電壓中的有效工作部分。雙極串聯(lián)的 工作V 就等于兩極間在爐口處的電壓。 由于一般電渣爐的電壓表是接在變壓器二次邊，所以電壓表上的電壓（ 表V ）又稱帶載電壓， 表V 應(yīng)為： 線工作表 VVV ??? （ 531） 式中 線V? — 線路短網(wǎng)壓降，一般短網(wǎng)每米壓降 1～ 2 伏，不同設(shè)備有所區(qū)別，一般 50 赫頻率 線V? 為 15～ 30 伏不等。 變壓器空載電壓（ 空V ）為： 空V = 表V + 載V? （ 532） 式中 載V? — 變壓器帶負(fù)載后產(chǎn)生的電壓降，他的大小與變壓器的外特性有關(guān)，一般應(yīng)你忒性單項(xiàng)變壓器波動(dòng)在 1 伏左右。 額定電壓 額V 指變壓器二次邊各級(jí)名義電壓： 變空額 VVV ??? （ 533） 式中 變V? — 變壓器本身鐵損產(chǎn)生的壓降，一般為 1 伏左右。 所以 VVV ??? 工作額 （ 534） 式中 V? = 變V? + 載V? + 線V? ，稱之為非有效工作電壓。 因此，只要先確定有效工作電壓，然后再加上該設(shè)備的非有效工作電壓值，就可確定供電的額定電壓。非有效工作電壓因設(shè)備不同而異。有效工作電壓與熔 28 渣的高溫錐體有效電阻、結(jié)晶器直徑及電流有關(guān)，但這方面的數(shù)據(jù)目前研究得還很不成熟，只有靠生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出有效工作電壓與結(jié)晶器直徑的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。根據(jù)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)數(shù)據(jù)繪出圖 537，并進(jìn)行分析得到下列關(guān)系式。 圖 537 電壓與結(jié)晶器直徑的關(guān)系 baDV ?? 結(jié)工作 式中 工作V — 有效工作電壓（伏 ）； 結(jié)D — 結(jié)晶器直徑（厘米）； a — 線電壓系數(shù)，這里為 （伏 /厘米）； b — 常數(shù)，為 26。 因此，上式可具體地寫為： ?? 結(jié)工作 DV （ 535） 該式復(fù)相相關(guān)系數(shù) B=， 其統(tǒng)計(jì)相關(guān)性是可靠的。這與有關(guān)資料 [16]、 [19]報(bào)道的結(jié)果是基本相符的。他們?cè)榻B了如下的關(guān)系式： 27( ?? 結(jié)工作 DV ～ 37） （ 536） ?? 結(jié)工作 DV (537) 經(jīng)驗(yàn)式（ 535） ～式（ 537） 僅求出穩(wěn)定電渣過(guò)程中的電壓范圍。 電渣 29 工作者可參考這一計(jì)算結(jié)果， 再根據(jù)具體情況作必要的調(diào)整。經(jīng)驗(yàn)式（ 535） 系結(jié)晶器直徑為 75～ 800 毫米范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，其計(jì)算結(jié)果基本適用。上述經(jīng)驗(yàn)式采用的渣系是 70%CaF2+30%Al2O3以及性質(zhì)與其相近的渣系 ； 并且 結(jié)極 Dd / =～。式中的 結(jié)D 為圓形結(jié)晶器的直徑，若采用異型結(jié)晶器時(shí)， 結(jié)D 應(yīng)為等效直徑。當(dāng)采用雙極串聯(lián)工藝時(shí)，有效工作電壓應(yīng)比上述計(jì)算值稍高些，以適應(yīng)雙極串聯(lián)工藝的特點(diǎn)。 6 熔鑄功率及其變壓器容量的選擇 電渣熔鑄功率是一個(gè)重要的冶煉參數(shù)。它是電流、電壓的綜合反映。生產(chǎn)中經(jīng)常不是以電功率來(lái)制定工藝的。研究有效供電功率至少有兩方面的意義：一是校核工作電 流及有效工作電壓選擇的合理性；二是為工藝或設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)選擇變壓器提供必要的依據(jù)。 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)式（ 530）與（ 535）兩式，可導(dǎo)出有效供電功率（ W 效 ）： ??效 結(jié) 結(jié) （ 538） 式中 W 效 ——有效供電功率（千瓦）； D 結(jié) ——結(jié)晶器直徑（厘米）。 但式（ 538）為二次方程，計(jì)算不便。我們可將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析繪出圖 538。對(duì)圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，其回歸方程為： 109WD??效 結(jié) （ 538） 式中 D 結(jié) ——結(jié)晶器直徑（厘米）。 30 圖 538 有效供電功率與結(jié)晶器直徑的關(guān)系 將（ ）與（ 539）兩式畫在圖 539 中，兩式結(jié)果很相近。并且，上述結(jié)果與有關(guān)資料 [16]的計(jì)算結(jié)果也是相符的。 根據(jù)結(jié)晶器斷面積的有效供電比功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果見圖 539，比功率波動(dòng)值一般為： 9 ~16W D?效結(jié) （ 540） 式中 W效 ——有效供電比 功率（千瓦 /厘米 2）； D 結(jié) ——結(jié)晶器直徑（厘米）。 其平均值為： W效 = D 結(jié) （ 541） 當(dāng)結(jié)晶器直徑小于 200 毫米時(shí)，式（ 540）、（ 541）皆顯得偏高，可根據(jù)圖539 的曲線 4 導(dǎo)出： ~ D?效結(jié) （ 542） 從圖 539 可粗略地看出： 當(dāng) 400 D 結(jié) 800 毫米時(shí)， W效 =~ 當(dāng) 200 D 結(jié) 400 毫米時(shí)， W效 =~ 當(dāng) D 結(jié) 200 毫米時(shí)， W效 應(yīng)指出上述圖式適用于 D 結(jié) 800 毫米； d 極 /D 結(jié) ≈~。式中D 結(jié) 系圓型結(jié)晶器直徑。如采用異型結(jié)晶器時(shí)， D 結(jié) 系等效直徑。 31 圖 539 有效供電比功率與結(jié)晶器直徑的關(guān)系 掌握了有效供電功率，為選擇變壓器容量提供了依據(jù)。 選擇變壓器 時(shí)，應(yīng)考慮冶煉過(guò)程中的功率損失（ W 損 ），這主要是（ 534）式中指出的電壓損失（ ΔV）造成的。如果按前面介紹的不同設(shè)備（頻率為 50 赫者）電壓損失為 15~30 伏計(jì)算，則功率損失： W 損 ≈（ 20~35%） W 總 （ 543） 故總供電功率應(yīng)為 WW C? 效總 （ 544） 式中 W 總 ——總供電功率（千瓦）； W 效 ——有效供電功率（千瓦）； C——有效功率系 數(shù)，隨設(shè)備電壓損失波動(dòng)在 ~。 所以，變壓器容量為： cosWPh C??? ?效 （ 545） 式中 P——變壓器容量（千伏安）； W 效 ——有效供電功率（千瓦），按式（ 539）算： H——余量系數(shù)，為 ~； Cosφ——功率因數(shù)，單極單相電渣爐為 ~； C——有效功率系數(shù)，波動(dòng)在圖 540 變壓器容量與結(jié)晶器直徑的關(guān)系 32 ~，一般可按 考慮。 應(yīng)指出，（ 545）式是以結(jié)晶器大小來(lái)考慮的。按式（ 545）選擇的變壓器容量大約為的 W 效 一倍左右，這樣，既考慮到變壓器不會(huì)經(jīng)常滿載或超載運(yùn)行，又兼顧到不致使容量過(guò)大造成浪費(fèi)。 為了更直觀些，我們將變壓器容量與結(jié)晶器直徑的關(guān)系用圖 540 表示出來(lái)。 圖 540 繪出了對(duì)應(yīng)結(jié)晶器直徑所選擇變壓器容量的范圍，其參考方程為： P=27 D 結(jié) 220 （ 546） 式中 P——變壓器容量（千伏安）； D 結(jié) ——結(jié)晶器直徑或等效直徑（厘米）；系數(shù) 27 的單位為千伏安 /厘米。 圖中 D 結(jié) 150 毫米，一般實(shí)際選擇的 P 值比經(jīng)驗(yàn)式（ 546）要高 ，具有可參照?qǐng)D示選擇。 電渣熔鑄的目標(biāo)參數(shù) 電渣熔鑄和其他煉鋼方法一樣，必須根據(jù)爐況隨時(shí)進(jìn)行控制與調(diào)整。否則隨冶煉過(guò)程電參數(shù)與渣參數(shù)都要變化，以致影響電渣過(guò)程的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量以及冶煉效率。 電渣熔鑄過(guò)程是每瞬間熔化與凝固結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，這是異于其他一般煉鋼方法的突出特點(diǎn)。因此，不能用爐前分析來(lái)掌握爐況。為了隨時(shí)掌握與控制爐況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電渣過(guò)程和程序自動(dòng)控制，就要求有一套代表電渣過(guò)程穩(wěn)定性和冶金質(zhì)量的參數(shù)，作為控制與調(diào)整爐況的目標(biāo)，這種參數(shù)稱為目標(biāo)參數(shù)（有人稱為判據(jù)參數(shù)或幾何參數(shù)）。如圖 541所示： 金屬熔池深度（ H 金 ）、電極埋入深度（ H 埋 ）、熔化率（ ?熔 ） 都是主要的目標(biāo)參數(shù)。此外，渣池溫度（ t 渣 ）、極間距離（ H 極間 ）、冷卻水溫（ t 水 ）、渣皮厚度（ ? 渣皮 ）等也都是與過(guò)程有關(guān)的目標(biāo)參數(shù)。下面將主要目標(biāo)參數(shù)對(duì)電渣過(guò)程以及冶金質(zhì)量的