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1 矿热炉概述 1

1.1 矿热炉的用途 1

1.2 矿热炉的基本结构 1

1.3 矿热炉的发展 3

2 矿热炉的冶金原理 6

2.1 还原反应的通式 6

2.2 反应的热效应 7

2.3 反应的标准自由能变化 8

2.4 氧化物的稳定性 9

2.4.1 氧化物的分解压 9

2.4.2 氧化物的△G？-T图 9

2.5 平衡常数与选择还原 11

2.6 化学反应速率 13

3 矿热炉的电热原理 15

3.1 矿热炉中的电弧现象 15

3.2 电弧特性 18

3.3 电弧传热过程 20

3.4 矿热炉电路分析 21

3.4.1 矿热炉炉内电流回路解析 21

3.4.2 矿热炉操作电阻 22

3.4.3 矿热炉的电抗和高次谐波分量 26

3.4.4 矿热炉内各部位电压梯度 27

3.4.5 矿热炉功率分布 28

3.5 矿热炉中的高温反应区 28

3.5.1 矿热炉高温区的形成 28

3.5.2 矿热炉反应区 29

3.5.3 炉膛温度和炉膛功率密度 32

3.5.4 矿热炉热稳定性 32

4 矿热炉的熔池结构 34

4.1 矿热炉熔池分类 34

4.1.1 无渣法熔池 34

4.1.2 有渣法熔池 35

4.2 熔池物理模型 39

4.2.1 物理模拟方法 39

4.2.2 熔池电场 39

4.2.3 电极电流在熔池内的分布 44

4.2.4 利用电流踪影研究的熔池电场 45

4.2.5 输入功率在熔池内的分布 47

4.2.6 熔池电阻 52

4.2.7 熔池电抗 59

4.3 熔池热动特性 62

4.3.1 熔池温度场 62

4.3.2 熔池流场 64

4.4 熔池冶金特性 72

4.4.1 熔池中炉料熔化特性 72

4.4.2 渣流特性与加料、布料制度的关系 73

4.4.3 熔池反应区模型 77

4.4.4 熔池反应区功率密度 80

4.4.5 电阻电热和电弧电热在熔池内的分配 81

4.4.6 电极插入深度与熔池电气特性的关系 82

4.4.7 极心圆直径与熔池电气特性的关系 83

4.4.8 熔池的抗热震性 86

4.4.9 电极电流密度及电极载流能力 86

4.5 矿热炉的电气特性 89

4.5.1 电流圆图 89

4.5.2 特定电压级下矿热炉的特性曲线 89

4.5.3 特性曲线组和恒电阻曲线 90

4.6 电极 91

4.6.1 预焙电极 92

4.6.2 自焙电极 95

4.6.3 电极的使用和维护 105

4.7 矿热炉熔池砌筑 111

4.7.1 筑炉材料的种类、要求及其选择 111

4.7.2 熔池砌筑方法 113

4.8 矿热炉的开炉 118

4.8.1 新开炉电极焙烧 119

4.8.2 电烘炉、投料冶炼 122

4.8.3 出铁时间的确定 123

4.8.4 合金成分的控制 123

5 矿热炉的机械设备 125

5.1 炉体 125

5.1.1 圆形炉壳 126

5.1.2 矩形炉壳 127

5.1.3 炉壳底部 128

5.1.4 炉体冷却 129

5.2 烟罩与炉盖 131

5.2.1 烟罩演化 131

5.2.2 低烟罩结构 132

5.2.3 密闭炉炉盖 135

5.2.4 矩形炉炉盖 136

5.3 加料系统 137

5.4 排烟通风设施及除尘装置 139

5.5 矿热炉电极把持器 140

5.5.1 电极把持器的抱紧装置 140

5.5.2 把持筒 145

5.5.3 导电装置 145

5.5.4 电极水冷系统 146

5.5.5 电极升降装置 147

5.5.6 电极压放装置 148

5.6 电极液压系统 148

6 矿热炉的电气设备 153

6.1 矿热炉供电系统 153

6.1.1 高压配电设备 154

6.1.2 二次配电设备 154

6.1.3 继电保护回路 155

6.1.4 矿热炉变压器 155

6.1.5 矿热炉短网 160

6.2 矿热炉的无功补偿及谐波治理 166

6.2.1 矿热炉电气系统的单相等效电路 166

6.2.2 无功补偿方法 168

6.2.3 低压就地补偿 169

6.3 矿热炉三相电极功率不平衡的预防 171

6.3.1 产生功率不平衡的原因 172

6.3.2 功率不平衡对冶炼操作的影响 172

6.3.3 影响矿热炉功率不平衡的因素 173

6.3.4 功率不平衡的监测和预防 175

6.4 矿热炉的经济运行 175

6.4.1 矿热炉运行条件的改进 175

6.4.2 矿热炉的经济负荷运行 176

6.5 矿热炉的自动控制 176

6.5.1 供电自动控制 176

6.5.2 工厂电能需要量控制 178

6.5.3 电极压放自动控制 178

6.5.4 电极深度控制 179

6.5.5 上料及称量控制 180

6.5.6 过程计算机控制 181

7 矿热炉工艺计算示例 183

7.1 电石炉的物料平衡及热平衡 183

7.1.1 工况测定及体系模型 183

7.1.2 物料平衡计算 185

7.1.3 热平衡数据及数据处理 191

7.1.4 热平衡数据分析 201

7.2 冶炼硅铁75的物料平衡及热平衡计算 205

7.2.1 炉料计算 205

7.2.2 物料平衡计算 210

7.2.3 热平衡计算 211

7.3 冶炼锰硅合金的物料平衡及热平衡计算 214

7.3.1 炉料计算 214

7.3.2 物料平衡计算 217

7.3.3 热平衡计算 218

7.4 钛渣生产物料平衡和热平衡计算 223

7.4.1 原料成分及计算参数设定 223

7.4.2 物料平衡 225

7.4.3 热平衡计算 236

8 矿热炉参数计算及选择 246

8.1 安德烈公式与凯利图解 246

8.2 珀森公式 251

8.3 威斯特里计算法 251

8.4 斯特隆斯基计算法 253

8.5 马尔克拉麦模型 254

8.6 海斯模型 255

8.7 埃肯公司计算法 256

8.8 矿热炉几何参数的相似计算法 257

8.9 我国常用的矿热炉参数计算及选择 258

8.9.1 圆形矿热炉参数计算 258

8.9.2 矩形矿热炉参数计算 269

8.9.3 计算例解 281

8.9.4 矿热炉全电路分析例解 283

9 矿热炉防公害和综合利用与节能减排技术 291

9.1 炉气的产生、治理与综合利用 291

9.1.1 炉气的产生 291

9.1.2 我国大气环境质量标准 292

9.1.3 炉气的治理 294

9.1.4 炉气余热、余能的综合利用技术 296

9.2 废水的产生、治理与综合利用 299

9.2.1 废水的产生 299

9.2.2 污水排放及地面水水质卫生标准 299

9.2.3 废水的治理与综合利用 301

9.3 固体废弃物的产生、治理与综合利用 304

9.3.1 固体废弃物的产生 304

9.3.2 固体废弃物的主要物理化学性能 304

9.3.3 固体废弃物的治理与综合利用 307

9.4 噪声的产生与治理 308

9.4.1 噪声的产生 308

9.4.2 我国工业企业噪声控制设计标准 308

9.4.3 矿热炉冶炼企业噪声的治理技术 309

9.5 矿热炉节能减排技术 309

9.5.1 精料入炉 310

9.5.2 革新冶炼工艺 310

9.5.3 选择矿热炉合理参数、优化设备、降耗提效 311

9.5.4 选择合适的功率补偿方式 311

9.6 国外矿热炉余热余能利用 311

参考文献 314