[发明专利]预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法

权利要求书

1.一种预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法，其特征在于，包括：

建立熔渣传热模型，利用热量守恒方程求解渣-金界面处的反应温度；

建立铝钛烧损的渣-金反应热力学模型，计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量；

计算下一熔炼阶段合金铸锭中Al、Ti元素含量：

根据式（29）计算平均熔速，然后根据式（30）-（32）更新渣系质量和成分，重新计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量；

（29），

渣中氧化铝质量的变化：（30），

渣中氧化钛质量的变化：（31），

渣总质量的变化：（32），

其中，M_i为物质i的物质的量，m_i为物质i的质量；

所述“重新计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量”之前，判断是否达到热封顶阶段；若未达到热封顶阶段，则无需重新计算；若达到热封顶阶段，则需更新熔炼参数，重新计算；

若冶炼过程中改变冶炼参数，则需按照改变后的冶炼参数重新计算；

所述热量守恒方程为：

（1），

其中，

（2），

为1h内熔渣产生的总热量，U为熔炼电压，I为熔炼电流，为功率因子，取0.46；

（3）；

（4）；

其中，

（5）；

为1h内熔渣向冷却水的传热量，为渣的热损失系数，F为渣的热损失因子，为熔渣与结晶器的接触面积，为金属熔池表面积，为熔渣体积，R为结晶器半径；

（6），

为1h内熔渣向合金锭的传热量，为合金液的平均温度，为铸锭的初始温度，为合金的质量定压热容，L为合金的潜热，为熔速；

（7），

为1h内熔渣表面的辐射散热量；

由式（1）-（7）计算得到；

用热流公式表示：

（8），

为渣池到冷却水的平均传热系数，取0.14kW/（m²·℃）；为熔渣温度；为冷却水的出水口温度；

由式（3）-（8）计算得到；

渣-金界面反应温度由式（9）计算得到：

（9）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量”包括：

根据离子分子共存理论和质量守恒定律，建立熔渣活度方程组，计算得到熔渣组元活度；

基于瓦格纳法，计算合金铸锭中铝和钛的组元活度系数；

根据渣-金平衡反应，计算平衡状态下合金铸锭中的Al、Ti含量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔采用的渣系为四元渣系，其成分包括CaF₂、CaO、Al₂O₃和TiO₂；

按照离子分子共存理论，该四元渣系包括Ca²⁺、O^2-、F^-三种简单离子，Al₂O₃和TiO₂两种简单分子，3CaO•Al₂O₃、12CaO•7Al₂O₃、CaO•Al₂O₃、CaO•2Al₂O₃、CaO•6Al₂O₃、CaO•TiO₂、3CaO•₂TiO₂、4CaO•3TiO₂、Al₂O₃•TiO₂、3CaO•2Al₂O₃•CaF₂、11CaO•7Al₂O₃•CaF₂共11种复杂分子。