钢铁

第４３卷

图１铁水罐一兑铁包模式

Ｆｉｇ．１

Ｍｏｄｅ

ｏｆ

ｈｏｔ

ｍｅｔａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ

正，将辐射换热热流量计算公式①＝饨肺［（ｔ，＋

２７３）４一（￡：＋２７３）４］近似地用垂一口，Ｆ（ｔ１一ｔ２）代替，

其中ｅ、Ｘ、仃分别为发射率、角系数和斯蒂芬一玻耳兹

曼常数，Ｆ为换热面积；

（６）考虑到在铁水预处理和扒渣过程中，铁水

温降受具体工艺影响，情况比较复杂，在此采用经验

法进行估算。

１．２受铁过程

为了方便建立模型，将受铁过程分解成为两个

环节（铁水人罐前的空冷环节和铁水在罐中的散热

环节）进行分析。

（１）铁水入罐前的空冷环节

在这一环节中，铁水的热损失主要是表面对流

和辐射散热。

参考铁水在这一过程的内能变化，建立能量平

衡方程：

Ｑｋ】＝ＣＦｅＭ（ｔ。啦一ｔｏ）

（１）

式中，Ｑ。－为铁水在空冷过程中的热能损失，Ｊ；ｃｎ为

铁水的定压比热容，Ｊ／（ｋｇ・℃）；Ｍ为整个过程中

铁水实际装入总量，ｋｇ；ｔｏｒｉ。为出铁温度，℃；ｔ。为铁

水抵罐平均温度，℃。

将铁水空冷环节的散热过程等效为一个铁水组

成的圆柱的散热过程，如图２所示。则有：

１

１

Ｑｋｌ—Ｆ（专ｔｏｒｉｇ一‘参岛一氏）（＾Ｆｅ—ａｒ）ｒｋＩ（２）

Ｆ一一２７ｒ／＂ｏｒｉｇＭ一三坠

（３）

ｐＦｅ＇【“＾ｇ。

ＩＤＦｅｒｏｒｉ８

（４）

式中，Ｆ为等效圆柱体的侧面表面积，ｍ２；ｔ。。为环境

温度，℃；巩－为铁水空冷时间，ｓ；ｒｏ啦为等效出铁半

径，ｍ；ｐＦｅ为铁水密度，ｋｇ／ｍ３；Ｈ为出铁口高度，ｍ；Ｚ

为铁水罐圆柱部分高度，ｍ；ｒ为铁水罐球形底部的

外径，ｍ。

联立式（１）～（４），可解得ｔ。。

图２铁水空冷过程的等效处理

Ｆｉ参２

Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ

ｔｈｅ

ａｉｒ－ｃｏｏｌｉｎｇ

ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ

ｈｏｔ

ｍｅａｌ

（２）铁水在罐中的散热过程

如图２所示，铁水入罐后，它的散热大体可认为

有两种方式：铁水上表面与空气接触部分的散热（同

时存在辐射和对流换热）和铁水与内衬接触部分的

散热（主要为对流换热）。设铁水入罐温度均为ｔ。，

刚入罐时时间为ｒｏ；装满球状罐底时铁水温度为ｔ７。，

时间为／，；受铁完毕后铁水温度为ｔ。，时间为ｎ。

当ｚ．＜ｒ，时，根据铁水的能量平衡：

铁水在ｒ时刻的内能变化量一铁水在ｒ时刻的

对外散热量。

即：

Ｊ１

一ＣＦｅＭＦ。芈一瓯＋瓯ｂ

（５）

Ｕｒ

瓯＝（九。４－口。）Ｒ（ｔＦｅ—ｔ。）

（６）

垂。ｂ—ｈｄＦｄ（ｏＦｅ—ｔ。ｂ）

（７）

式中，ＭＦ。为罐内铁水的质量，ｋｇ；ｔ＆为铁水在ｒ时

刻的温度，℃；瓯为铁水上表面的散热量，Ｗ；瓯ｅ为

铁水和铁水罐内衬接触部分面积的散热量，Ｗ；ｈ。

为铁水上表面的对流换热系数，Ｗ／（ｍ２・℃）；口。为

等效修正后的“辐射换热系数”，Ｗ／（１Ｔ１２・℃）；Ｆｍ

为铁水上表面积，ｍ２；ｈａ为铁水与球状底部内衬之

日

ｆ

万方数据