矿热炉内镍铁还原过程电流密度分布与温度场的有限元分析

• 作者: 李宝宽 李拓文 王子坤
• 来源期刊: 材料与冶金学报
• 学科: 工学
• 关键词: 矿热炉 电流密度分布 温度分布
• 年，卷（期）: 2013,（3）
• 所属期刊栏目: 冶金
• 页码范围: 177-184,217
• 页数: 9页
• 分类号: TF632|TF644
• 字数: 3577字
• 语种: 中文

摘要

矿热电炉埋弧还原焙烧渣过程是利用“回转窑焙烧-电炉熔炼法”(RKEF法)冶炼镍铁合金工艺中的关键环节.本文建立了矿热炉熔炼镍铁过程中三维多物理场的数学模型,模型中采用Maxwell方程、Joule定律结合能量方程,对矿热炉内料层、渣层和产品层的一体化系统进行电磁行为和传热过程有限元分析.由于料层中电极下方坩埚区对熔炼过程有重要影响,在炉体建模时,建立比圆柱形更复杂的碗型坩埚区模型,采用结构化网格,使计算结果更接近生产实际.本研究着重分析了炉内电流密度分布规律,并且考查了电极直径、极心圆直径和炉膛高度对温度场分布的影响.结果表明:流经电弧时电流密度较高,成发散状,进入渣层后电流密度减小并重新分布;渣层和料层的交界区域为主要的产热区域;高温区集中在电极底端与坩埚区,料层内温度梯度大;渣内温度呈分层分布,纵向温度梯度大于径向温度梯度;镍铁层温度分布较为均匀;减小电极直径可以使炉内温度升高,但制约电极直径无限减小的因素是电极承载电流能力;减小炉体高度可以使炉内温度升高,但炉体高度也要受产量因素制约.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李宝宽	东北大学材料与冶金学院	117	633	14.0	20.0
2	李拓文		9	27	3.0	4.0
3	王子坤	东北大学材料与冶金学院	1	5	1.0	1.0