直流电弧炉水冷钢棒式底电极熔损机制的数值模拟

【摘要】 直流炉作为炼钢电弧炉最初的型式,在上世纪80年代中后期才开始进入真正的工业应用并被大规模建造。随后在实践中逐渐发现和证实了直流炉所存在的问题,例如底电极问题,这使得人们对其优越性产生了怀疑。作为四种主要的底电极型式之一,水冷钢棒式底电极自发明以来已经历了超过20年的使用实践。然而,就作者看来,迄今为止仍未获得关于水冷钢棒式底电极熔损机制的科学认识。为解决这一复杂的问题,作者建立起一套完备的数学模型。在该模型中,首次耦合了传热与流动,特别地发现并引入了电磁效应的影响,还建立起钢棒与铜套间隙效应的估算方法,因而得以解释所观察到的实际现象。计算结果表明电磁力的轴向分量是驱动电极孔穴内流动的基本因素,而焦耳热并不占冷却水带走热量之主要部分。计算和分析得到了一个重要结论,即改变底电极直径会产生一种两面效应。因此提出了一种底电极的变直径结构,预计该结构在改善底电极热状态方面会带来明显的效果。更多还原