[发明专利]双电极直流电熔镁炉操作电阻计算方法

说明书

本发明提供一种双电极直流电熔镁炉操作电阻计算方法，包括：求解生料电阻：将生料模型简化成以电极为中心的圆柱形模型，确定圆柱形模型中电极周围的生料层所形成的电场中各点电场强度，根据电场中各点电场强度计算两电极间的生料电压，进而得到两电极间的生料电阻；求解电弧电阻关系式模型；确定实际电弧弧长与电极到熔池表面距离关系，求解出电弧电压与实际电弧长度关系式，即电弧电阻关系式模型；求解熔池电阻，即两根电极的熔池电阻串联之和。本发明通过对电阻进行调控可以很好的控制功率输出，进而对电熔镁炉工作过程进行控制。

技术领域

本发明属于工业电熔镁冶炼技术领域，具体涉及一种双电极直流电熔镁炉操作电阻计算 方法。

背景技术

现阶段工业电熔镁炉主要用来生产电熔镁砂，生产过程为首先将固态电熔镁砂打碎成粉， 然后加入到电熔镁炉中，插入电极，通电后主要依靠电极电弧热对电熔镁砂进行融化，熔炼 结束后抬出电极，等到电熔镁砂冷却后搬离出电熔镁炉，并进行自然结晶。双电极电熔镁炉 设备的整体组成及工作原理如图1所示，其中1为变压器，2为短网，3为晶闸管电路，4为 石墨电极，5为炉壳，6为车体，7为电极夹，8为生料，9为电弧，10为熔池。

在双直流电熔镁电气模型中，存在着诸多的电阻，包括：变压器电阻、晶闸管电阻、短 网电阻、生料电阻、熔池电阻、电弧电阻。它们在氧化镁熔炼过程中起着很大的影响，有些 对电熔镁炉的设计起着关键作用。变压器内阻、短网电阻以及晶闸管的波动，在恒流调控过 程中，会产生很大的负面作用。因此，怎样保证他们的稳定性是重中之重。其次，电弧是冶 炼的关键，它是氧化镁熔化的能量最直接的供应者，电弧的长度、电弧的电压存在着一定的 关系，电弧受磁场影响会存在偏弧效应，对电弧电压又会产生影响，在设置电极间距的时候 也需要考虑偏弧效应。生料电阻和熔池电阻在实际应用中被合称为操作电阻，生料电阻会占 据电气模型一部分的能量，其产生的电阻热对生料的均匀熔化起到很大的作用。在对电极的 自动调控过程中，恒流模式、恒阻模式是经常使用的手段，其中的恒流调控的实质就是通过 保证电流稳定来保证电弧长度的稳定，从而保证熔炼过程的连续进行。电阻和功率有着紧密 的关系，因此通过对电阻调控可以很好的掌握功率模型，进而对过程进行控制。因此，研究 电熔镁炉中操作电阻有着重要的意义。

双电极直流电熔镁炉与三相交流电熔镁炉最大的区别就是：变压器二次侧由交流供电变 为直流供电，石墨电极由三根变为两根，电弧由交流电弧变为直流电弧。图3给出了双电极 电熔镁过程的电路图，为了方便对操作电阻分析，图2给出了熔炼过程中石墨电极位置的模 型图。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双电极直流电熔镁炉操作电阻计算方法。

本发明的技术方案如下：

一种双电极直流电熔镁炉操作电阻计算方法，包括：

求解生料电阻：将生料模型简化成以电极为中心的圆柱形模型，确定圆柱形模型中电极 周围的生料层所形成的电场中各点电场强度，根据电场中各点电场强度计算两电极间的生料 电压，进而得到两电极间的生料电阻；

求解电弧电阻关系式模型：确定实际电弧弧长与电极到熔池表面距离关系，求解出电弧 电压与实际电弧长度关系式，即电弧电阻关系式模型；

求解熔池电阻，即两根电极的熔池电阻串联之和。

所述求解生料电阻，包括：

根据电极插入生料的深度以及双电极直流电熔镁炉中两电极中心线间的距离，将生料模 型简化成以电极为中心的圆柱形模型；

确定圆柱形模型中电极周围的生料层所形成的电场中各点电场强度；

对圆柱形模型中距离电极中心线x处的电场强度进行从电极表面到两电极中心线间的距 离的一半进行积分，得到两电极间的生料电压的一半，计算出两电极间的生料电压，进而求 出生料电阻。

所述求解电弧电阻关系式模型，包括：