巩义市三谊重工机械制造厂http://www.hnsyzg.com在屯弧炉里炉料熔化期的特点足，热工因素相工艺因素的作用造成的传质和传热过程的多样性。工艺因素指的是随着熔化而发生的所有物理一化学过程·钢水脱碳，造渣，钢水被炉气的氧所氧化，等等。
炉内发生的各种物理一化学过程锟复杂，所以对其总体的数学描述目前还是待解决的瀑题。如果注意到连续入炉或分批八炉金属化球团在电弧炉里熔化的一些特点，则建立一个能够反应真实条件和数学描述的熔化模型就简化了。
  对于利用金属化炉料的典型熔炼来说，假设球团在液态熔池里的溶解过程起从属作用而熔化过程起主要作用不会有大的谋差。如果炉料的熔化温度超过液态熔池温度，则发生单纯溶解。在连续或分批装球团的熔炼条件下，便发生相反的温度关系。从球团的中等含碳量来看，球鄹的熔化温度为1400-14HO℃，而熔池温度通常超过这个范围。
  从有关熔化的一些问题来看，仃意义的是卉·埘由物料的热的物理特№所造成的熔化过程的特点，吲为球刚的熔化特点不同丁腰馏。泞先是被加热休（球团）和介质（液态金 属、炉渣）2lⅥ的掬奎换模型通台丁。i决上面提出的谍题。与外部介质的热交换（从炉先表面损失曲热，r}却水惜走的热，通过工作门辐舯捌失f『J热'等）模型能够估¨j 4个#增，和各期的能耗指标。
可根据在第五类绗定的边界条件下（即牲介质温度垣定n．斟球形物体中的导热方式传热的模型为基础，米研究加热和熔化译个球踊或团块的动力学。
  A．C．聂夫斯基[10]、3．M．高利德法尔勃[J5]A-格林科夫[J2s)等在炼钢设备条件下制定了形状规则的物体的弹细熔化模型。在这里嚣们对布什的著作(127]中引用的球体熔化简易模型进行分析，闲为这个模型很远台熔化雠团佝情况，并H作者以罔表的形式列举了充分的说明熔化过程的资料。
现芷来研究球形物体（会嚼化球跚）在炉渣熔体或金属熔体中加热和熔化的模型。
  这个过程可分为两个时期·球体或者至少是球体表面加热到熔化温度：真正熔化期，此时物体充分烧遗，或者熔化和球体内冒进一步烧遥同时进行。
如果物体温建比熔体温度低得多，这相当于装冷球团的情况，则在物体的表面f：形成一层结冻的金属或炉渣。
之所以生成这种结冻已是由于域初由物体表面向物体里面的热流（闲山温度梯度大）大于山介质Jc向分界面的热流。只要热流不一衡，这个冷凝层就含继续增长。然后随着物体的进一步烧透，冷凝层开始熔化，物体恢复原来的尺寸。
1 打t在热熔体中的冷物体表而上的冷凝屡的形成和熔化阶在总旦塑塑些！！i堡堑的[127，128)，大致上可以忽略不计。
在转入建立熔化垃程数学模型之前，先做一些假设，以简化表达课题的公式。设熔化过程在等温条件下进行，即介质的温度在整个时问内都保持不变。如果熔化着的髂体蘑舅比熔池重量小得多，这个条件就能成立。
  假定物体的熔化温度不变，而材料的性质与温度，几何尺寸都无关，在物体的整个体积内也无变化。材料和介质性质的均一性使我们能够按一维对称熔化的情况取代三维熔化的情况进行研究。上述假设对于真实金属化球田来说是很不确切的。碳的含量以及与此有关的熔化温度、密度和导热性都可能在球团截面上发生变化。材料外层的密度比较大(129]因此其导热性也比较大。尽管理想的球团和真实球团有某些差别，但足所做的假设不会严蕈曲解熔化状况。从下面列举的公式看出，上述参数的变化在某种程度上互相补偿。例如，密度的提高导致导热性的提高。但是含碳量高的球团表面层熔化之后，剩余部分中的碳含量梯度（以及熔化温度的差别）是不大的。
在解央不稳定导热性的课题时，为了减窆掣审l援，分析，引入一些无量纲数值和相似准数是有益的。
  在这里引用r列淮旗f雨亘弄幕数l。="／r，(7)作为相对时间的特住，皮欧准数Bi -ar。n(8)，它是固体中的温度场和在Ⅲ体表面上的各种热交换条件之删的相互关系的特性树娈准数l也—州i端化／LC(tC—t熔化)一(9)，它表示熔化潜热和物体各点加热至熔化温度所需的热量之间的比例关系。球沐各点的座标用相对半径表示R-( r/r。)(IO)，雨点上的物体温度乖J用表示热交换过程完成程度的相对剩余温度口’罩C(t-to)／(tc-t。))‘(¨)表示。
在加热和熔化期，球体辩中的不稳定传热性利用规定符号写成停里叶微分方程式， 堡生 0 21，2 0p aFo- aR'十R—a豆 (J2) O/R/1 0/Fo/Fo加热； 。≤Ri-R熔化； Fo加热』Fo./ Fo/mrh.+ Fo熔化=Fo垒加热初期，每个点的温度是恒定的，O(R，o)=日。。根据热流平衡，记下球体表面上的边界条件。在加热期为 Bi (1-一口表面)=梯度口l R-j(13) 对于熔化期，还要另外考虑熔化热；Bi（j—。蚺他）-梯度日I R；R熔化+Ph（日熔化）(ds/dFo)=常数(14) 球心的边界条件(ao iaR)I R-O-。表示加热和熔化过程的径向别称。
不稳定导热性微分方程的汁算结果，为了技术上的应用通常用图解法整理成无量纲温度或时间的函数r /30_/32。
驾27示出，在球，1：与介质对流热交换条件下被加热的球体表面和中心温度的王．化与无量纲时间Fo的关系(127)。Bi越小，也就是依靠球休材料的导热性在球体中的散热量比导向分界面的竹位热流越多，以及球体半径越小，整个球体均热就越恍。
改善热交换条件[加大r域者提高过热温度(t c～￡)可缩短加热时问．但是这样会加大璩体截面E温度的不均匀性。由于熔化物体表面上的边界条件是非线性的，所以实际上不可能对所有加热情况的熔化规律提出解析概念。有两个情况的数学描述比较简单，切实可行的熔化情况是在这两个情况之间(/27)。
圈27球面(J)和球心(2)上无量纲置废日-t -t。itc-t。）与无量纲时间 (Fo-af/r 2)的关系(曲线上的数据lBi_ar／) ****个熔化模型假定物体在熔化开始之前完全加热到熔化温度。这在熔化小球圈时实际上能做到。此时熔化时间用F列公式表示： Fo熔化I-Ph/Bi; (j5)
1熔化I-H熔化pr。／（Ⅱ(tc-t熔化)） (6) 这两个公式能适用于板形料，厕柱形料和球形料。
在任意时间r内未熔化物料的相对数量可以由F式水得 M／M。-（j一（r／r镕ml）]n'i式中-n2 0适用于板形料；¨一』适用J：测柱形料：n -2适用于球形料。
****个熔化模型中设物体表而在无限小的时间内达到熔化温鹰，而物体内部仍保持初始温度。过时产生准稳定熔化过程。这种情况适合于直释大而导热性小的球体。这种球体的熔化公式如下： Foffim - ph/=Bt:≮瞄嚣舻-立 ph+/／(AOc) Bi r镕mt -：。 蒜r 3 11t(/9)-t式中t AOc-（j一。熔化）／（8熔化一日）。
这两种情况（I和Ⅲ）的熔化时间只相差熔化物体的初始“过冷”一项的值，即。
Fo熔化I-Fo熔化I+1/ (AOtBi) (20)
真实情况的熔化时间与上述情况的差别，在于熔化开始前球体烧透程度不同，列用连续问隔法计算了这个熔化时间，其计算结果概括于图28。
如果皮欧准数值小，即如果从物体表面散热的速度大于或相当于供热的速度，则真实熔化曲线与****模型相符合，并且相变准数越大、相对于液相线温度的过热越小，重合就越好。随着皮欧准数值的增大，由于熔化开始之前球体烧逢程度降低，真实曲线与理想的曲线之间的偏差增大。
当皮欧准数值大的剁候，即当导热性不好的物体在高效率热交换的条件下加热时，真实熔化计算曲线接近于****模型。
这种情况与皮欧值小的情况（导热性好的物体）不同之处，是在熔化开始之前只有球体的表层烧透。熔化是在准稳定制度下进行的。大部分供热经常是用于球体的熔化，而一小部分用于球体的进一步烧透。
在整个过程中熔化速度几乎都保持不变，但在过程的较后阶段璩体的剩余部分加热剐熔化温度，熔化速度加快。
这样的熔化特点大约从Bi>25开始出现。当皮欧准数值ft75和/00之问时，****个模型涉及熔化时问的80-95qo。
对于Bi<10和ph>/的情况，文献(12]的作者引用以下方程．Fo熔化=(ply'Bi)(+0.jl(Bj1…5／ph”0 a)](2/) 做一些假设后把这个方程改成以下形式： t**={i等焉薪}+o．，．（一。。／）（锄 在Bi和ph值的其他范围，熔化时间可根据图28所示曲线估计。根据陶27和2中的曲线求出的结果相加，就得到加热和熔化的总时问。

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