矿热炉炉料导电行为的研究.doc

- PAGE 85 - 北京科技大学博士学位论文 论文题目：矿热炉炉料导电行为的研究 摘　　要 本文研究了冷态时矿热炉炉料结构对炉料导电行为的影响及锰硅合金冶炼过程中矿热炉炉内电流的分配规律。 用于矿热炉冶炼的粒状碳质还原剂的导电性质是由其结构电阻率确定的。结构电阻率包括焦炭本身的“本征电阻率”和焦粒之间的“接触电阻率”。“本征电阻率”是焦炭的固有电阻率，随温度变化而变化。“接触电阻率”则与焦炭颗粒的大小、形状、颗粒分布以及所处的压力状态等因素相关。 应用逾渗结构理论来描述混合炉料的导电性质。在本实验条件范围内，逾渗临界值（焦炭占混合炉料总体积的体积分数）约为0.4。矿石与焦炭的粒径变化引起的置换原理和填充原理是混合炉料的导电行为发生不同变化规律的主要原因。本文同时采用Monte Carlo法对矿热炉炉料导电行为进行了模拟研究。结果表明，矿石粒径一定，随焦炭粒径增大，形成逾渗结构的临界值增大，在临界点以上，炉料导电性的模拟结果与实测值的变化规律相同。 利用Ergun公式计算炉料的空隙率，用于评价矿热炉炉料的透气性。实验结果表明，混合炉料中焦炭体积大于矿石体积时，调整焦炭粒度，炉料随平均粒度增加，炉料电阻率减小，而透气性则增加；调整矿石粒度，炉料随平均粒度增加，炉料电阻率增加，而透气性则减小。当混合炉料中焦炭体积小于矿石体积时，调整矿石粒度，炉料随平均粒度增加炉料的电阻率减小，而炉料透气性则呈非线性变化规律。 根据锰硅合金矿热炉内熔池的结构特征及相似理论，进行了熔池导电行为的冷态模拟实验，并提出了“熔融层操作电阻”的概念。得到了锰硅合金矿热炉中焦炭层厚度、焦炭粒度和导电相的电导率（固相与液相）与通过熔池底部电流占总电流的比例的关系式。同时实验证明，通过熔池底部电流与总电流之比随熔融层操作电阻的增大而变小。其中，改变熔渣电导率比改变电极插入深度对熔池内电流分布的影响要更明显。 应用美国施耐德公司生产的电力参数线路监控仪，针对四台锰硅合金矿热炉生产时的电气参数进行连续测量并记录，为合理调整矿热炉的运行参数，改善操作制度提供了理论依据。 关键词：铁合金，炉料，导电行为，透气性，焦炭层Research on Conductivity of Charging Stock Used for Submerged Arc Furnace 关键词：铁合金，炉料，导电行为，透气性，焦炭层 Abstract In this dissertation, the effect of structural characteristics of batch charge on its electrical behavior at room temperature has been studied. The current distributional relation in submerged arc furnace has also been investigated, during the refining of manganese-silicon alloy. For the ferroalloy process, the structural current behavior of granular coke used for the submerged arc furnace is affected by its construction resistance, which involves intrinsic resistance of coke itself and contact resistance between granular cokes. The former is a proper parameter only relative to temperature, while the latter could be affected by such factors as the size of granular coke, shape, distribution of the particle size, and surrounding pressure. The electric behavior of mixed charging stock could be explained by the percolation structure theory. According to the experimental results, the percolation critical value , i.e., the volume ratio of coke to mixed charging stock, was adop