電渣爐大電流導(dǎo)體的電磁場數(shù)值模擬.pdf

1、電渣重熔是在初煉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提純鋼、及其合金和改善鋼錠的結(jié)晶組織，從而獲得高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品，與其它冶金方法相比，電渣重熔具有較多的優(yōu)點(diǎn)。因此，電渣重熔工藝以其獨(dú)特的冶煉特點(diǎn)，在現(xiàn)有的諸多精煉方法中始終占有重要位置。 由于電流的存在，在電渣爐中的用電設(shè)備的周圍必然存在著電場和磁場。處于磁場中的鐵磁體將產(chǎn)生感生渦流，引起額外能量損失。這種渦流損耗，一方面增加了電渣爐能量消耗，降低了效率；另一方面還使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱。此外，磁場與熔體中的

2、電流相互作用產(chǎn)生電磁力，導(dǎo)致了熔體流動和界面波動，影響了電渣爐的電效率、能量消耗和設(shè)備壽命等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 因而，只有準(zhǔn)確地進(jìn)行電渣爐大電流導(dǎo)體的磁場測量和計算，才能討論如何合理地設(shè)計電渣爐的供電制度、短網(wǎng)布置、機(jī)械設(shè)備和導(dǎo)電元件，進(jìn)而減小磁場的不良影響、節(jié)約電能、降低能耗。對指導(dǎo)工程設(shè)計，提供定性，甚至定量的依據(jù)。 本文以某廠3噸電渣爐體為物理模型，建立數(shù)學(xué)模型。針對電渣爐重熔期大電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場在空間的分布，建立有

3、限元模型，利用ANSYS軟件包進(jìn)行劃分網(wǎng)格和計算，模擬爐體周圍磁場的空間分布，計算不同區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，誤差值在±20％的占總測量點(diǎn)的40％，誤差值在±30％的占總測量點(diǎn)的73.3％，誤差值在±45％的占總測量點(diǎn)的86.7％。因此，本模型具有較高的準(zhǔn)確性。 本文還對比了不同供電短網(wǎng)布置的磁場分布；以及不同距離對磁感應(yīng)強(qiáng)度和鐵磁構(gòu)件的功率消耗的影響。研究中發(fā)現(xiàn)，改變支撐鋼支撐的結(jié)構(gòu)形式，改變其與短網(wǎng)

4、的相對位置與方向，可以加大渦流阻抗，減小渦流，降低渦流發(fā)熱量；從磁場對重熔工藝產(chǎn)生影響的角度來考慮，采用結(jié)構(gòu)對稱爐型可較好的減少磁場對電極的不利影響，減少熔池內(nèi)攪拌力不同等不利因素；非導(dǎo)磁材料可以斷開部分磁感應(yīng)回路，減少渦流發(fā)熱量。 因此，在條件允許的情況下，應(yīng)加大鋼構(gòu)件與供電回路的距離，鋼制構(gòu)件盡可能配置在距離短網(wǎng)400～500mm以外；合理的選擇鋼結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線的相對位置，減少平行于磁力線方向的鋼質(zhì)構(gòu)件面積；在閉合的鋼質(zhì)構(gòu)件中建