В настоящее время ВДП широко распространен во всех высокоразвитых промышленных странах. Хотя количественные данные о производстве металла этим способом не публикуются, возможна косвенная оценка по численности и ёмкости печей ВДП. Количество печей ВДП в США и Западной Европе превышает 200 шт. В основном они рассчитаны на получение слитков массой до 30 т. Исходя из этих данных, полагают, что ВДП в начале 80-х годов сохранил за рубежом ведущую роль в производстве высококачественной стали и сплавов.
Преобразование электрической энергии в теплоту, необходимую для осуществления ВДП, происходит в дуговом разряде (электрической дуге). Специфические свойства источника теплоты предопределяют конструктивно-технологические, энергетические и металлургические особенности ВДП. Для лучшего понимания этой взаимосвязи ознакомимся с явлением дугового разряда
20. Электрический дуговой разряд как источник теплоты
Электрическим разрядом называют прохождение электрического тока в газе или паре под действием электрического поля. Обычно газ – изолятор, поскольку его молекулы нейтральны. Однако он приобретает проводимость при появлении в нем заряженных частиц – электронов и ионов.
Электрические разряды по характеру и внешним признакам весьма разнообразны. Несамостоятельные разряды существуют только при действии внешних факторов, способствующих появлению заряженных частиц в разрядном промежутке между электродами, к которым приложено напряжение. Такими факторами могут быть, например, ультрафиолетовое, рентгеновское или космическое излучение. При их устранении несамостоятельный разряд прекращается. Самостоятельные разряды возникают под действием какого-либо фактора, далее существуют без его помощи. К ним относятся темный, тлеющий, искровой, дуговой разряды (рис.3.1, а).
В промышленности применяются самостоятельные разряды всех видов. Нас будет интересовать наиболее мощный из них – дуговой.
Явление электрической дуги открыл В.В. Петров в 1802 г. Он показал, что с её помощью можно расплавлять металлы, восстанавливать их из окислов, окислять атмосферный азот. Его труд «Известие о гальвани-вольтовских опытах» (1803 г.) считается началом открытия совершенно новой отрасли знания – электротехники.
В самостоятельном разряде уже при очень малом токе напряженность электрического поля неравномерна. В межэлектродном пространстве выделяют три зоны: катодную, анодную и столб дуги (рис.3.1,б). Заряженные частицы могут возникнуть во всех трех зонах, но особое значение имеют процессы эмиссии на катоде и ионизации в столбе
21. Источником теплоты при ВДП служит электрическая дуга постоянного тока. Ее питают либо от электромашинных преобразовательных агрегатов, либо с помощью выпрямительных устройств от трехфазной сети (рис. 3.2).
Для повышения энергетической эффективности переплава расходуемый электрод подключают к отрицательному полюсу источника питания (прямая полярность). В камере печи поддерживают разрежение 0,13–1,3 Па (10–3–10–2 мм рт. ст.). Электрическая дуга горит между торцом электрода и поверхностью металлической ванны, соединенной с положительным полюсом источника питания по цепи слиток – кристаллизатор. Место подсоединения токоведущих шин к кристаллизатору имеет очень большое значение. При неблагоприятной схеме подключения электромагнитное взаимодействие тока дуги и тока, проходящего через жидкий металл, вызывает вращение ванны со скоростью 0,08–0,1 с–1, нестабильность горения дуги (переход дугового в тлеющий разряд) и ее смещение относительно устойчивого положения. Это приводит к ухудшению качества поверхности и тела слитка, к опасности переброса дуги на стенку кристаллизатора и его прожога.
Вредное влияние магнитных полей при переплаве устраняют за счет коаксиального токоподвода (рис. 3.3) и равномерного распределения тока по контакту верхнего фланца кристаллизатора с камерой печи. Иногда для стабилизации дуги при ВДП применяют соленоид, располагаемый между охлаждаемым кожухом и внутренней стенкой кристаллизатора
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.