艾萨炉喷枪渣层的热平衡计算

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.10.004艾萨炉喷枪渣层的热平衡计算李东，朱云（昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093）摘要：按1∶23的几何尺寸比例对生产用艾萨炉喷枪进行试验，得到渣层纵向高度、横向厚度变化以及进出水温度等数据，同时还对渣层稳态热传导过程进行了热平衡计算。结果表明，渣层纵向高度h与喷枪外壁温度t的关系为：367.668t+1972828.44=exp(20.196918－45.798h)。按照该式计算的渣层最顶端处喷枪外壁温度为912℃，与实际测得的908℃相符合，证明了艾萨炉喷枪渣层的热平衡计算是正确和合理的。关键词：艾

2、萨炉；喷枪；渣层；热平衡；计算中图分类号：TF812;TF803.11文献标识码：A文章编号：1007-7545（2012）10-0000-00HeatBalanceCalculationofSlagLayerforISAFurnaceSprayGunLIDong,ZHUYun(FacultofMetallurgicalandEnergyEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract：ThespraygunforISAfurnacewastestedinaccordancew

3、ith1∶23realsizescale.Thedatasofverticalheightandhorizontalthicknessofslag,aswellasthewatertemperatureinandoutwereobtained.Meanwhile,theheatbalanceforsteady-stateheatconductionprocessoftheslagwascalculated.Theresultsshowthattherelationshipbetweenverticalheight(h)ofslaglayerandtheouterwalltemperatu

4、re(t)ofthespraygunis367.668t+1972828.44=exp(20.196918－45.798h).Accordingtothisformula,thetemperatureofspraygunouterwallatthetopoftheslaglayeris912℃,whichiscorrespondwiththeactualmeasurementof908℃.Theheatbalancecalculationisprovedtobecorrectandreasonable.Keywords：ISAfurnace;spraygun;slaglayer;heat

5、balance;calculation为了探讨ISA法炼铅中覆层保护氧枪能力的问题，首先必须研究覆层的传热规律。经分析，氧枪喷头端面施加覆层后，覆层的传热状态为一维稳态传热，服从传热的傅里叶方程[1]；提高氧枪的冷却强度是提高氧枪寿命的一种有效途径，氧枪的冷却强度与氧枪的进回水冷却系统有很大的关系[2]，而氧枪的高氧耗与电炉工况以及氧枪的传热过程有关系。计算指出，氧枪的口径、氧压、喷头面积等因素都将影响喷枪的氧耗和传热[3]。然而，对艾萨炉喷枪在吹炼过程中的挂渣层的热平衡情况的计算很少有报道。实际艾萨炉喷枪的口径为D325，枪头插入熔池300mm左右，工作温度1170℃左右[4]。本文按

6、照1∶23的几何尺寸比例缩小工厂艾萨炉喷枪，模拟工厂艾萨炉喷枪的结构、工作环境，并通过水冷喷枪的方式，仿照艾萨炉喷枪挂渣操作，使喷枪能挂上一层固态圆锥状富铅渣，渣层的纵向高度h从0增加到120mm，同时渣层横向厚度从1mm增加到5mm情况下，对渣层稳态热传导过程进行热平衡计算。1试验部分1.1试验原料及设备试验原料为富铅渣，主要仪器和设备有310S不锈钢（模拟艾萨炉喷枪）；刚玉坩埚（模拟艾萨炉圆柱炉体）；SG2-8-13型高温电阻炉；塑料水管；ZM0.9-3型空气压缩机；流量计。1.2试验装置及原理试验装置图见图1。其中，进水温度在接自来水处测得，出水温度以及自来水流量在出水处测得。模拟

7、喷枪的外径为14mm。在试验开始时，仿照工厂对喷枪进行挂渣。具体操作如下，开启高温坩埚电阻炉，调节温度到1170℃，待富铅渣融化以后，将喷枪插入熔池8~14mm左右深处，启动空气压缩机并打开进水阀门，上下移动喷枪，使喷枪挂渣。反复操作几次，以保证喷枪挂渣效果良好。待水流稳定后，每隔2h记录一次数据，结果见表1。收稿日期：2012-03-30作者简介：李东(1985-)，男，贵州遵义人，硕士研究生.图1试验装置示意图Fig.1Sket