Электротермическое оборудование
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 306 307 308 309 310 311 312... 414 415 416
|
|
|
|
9-2] Физические законы горения дуги в печи 309 Если в такой печи происходит процесс восстановления одного или нескольких окислов до элемента, входящего в выплавляемый продукт, печь является по характеру процесса рудовосстановительной. Рудовосстановительные печи являются высокоэнергоемкими агрегатами, поскольку удельный расход электроэнергии на 1 т продукта составляет от 1500 до 15 000 кВт-ч, и имеют следующие конструктивные особенности: открытые или печи с открытым колошником — очистка газов осуществляется лишь в отдельных случаях и связана с необходимостью отсоса больших объемов дожигаемых на колошнике печных газов и десяти-, двадцатикратного объема подсасываемого воздуха; закрытые (или полузакрытые) печи имеют свод, позволяющий поддерживать под сводом избыточное давление в пределах 0—20 Па, однако часть газа (10— 15%) фильтруется через загрузочные воронки вокруг электрода или течки и после дожигания выбрасывается в атмосферу; герметичные печи имеют свод и подвижное уплотнение электрододержателя в своде, позволяют полностью уловить все печные газы, избыточное давление под сводом от о До 20, а иногда до 200—500 Па [9-20]; вакуумные и компрессионные печи — разновидности герметичных печей, позволяющие поддерживать под сводом давление в широких пределах — от 5 -104 до 9-Ю5 Па. Основная часть рудовосстановительных печей работает в непрерывном режиме. Вакуумные дуговые печи предназначены для производства слитков и фасонного литья из высокореакционных металлов (титана, циркония, молибдена, ниобия, тантала, вольфрама и др.), а также специальных сталей и жаропрочных сплавов. В соответствии с этим печи делятся на два вида: для плавки в кристаллизаторе и для плавки в гарниссаже. Вакуумная дуговая печь для выплавки слитков как металлургический агрегат позволяет при расплавлении и затвердевании осуществлять ряд физико-химических процессов, определяющих качество конечного продукта, а именно: удалять летучие примеси посредством испарения; удалять газы, находящиеся в свободном и растворенном виде (водород, азот и кристаллизационная влага); химически связанные газы можно удалять путем перевода в газообразное состояние: удалять неметаллические включения в виде оксидов, нитридов, карбидов, гидридов, сульфидов и их соединений (всплыванием за счет разницы плотностей); растворять лигатуры, которые обычно вводятся в электрод или в ванну из дозатора; формировать кристаллическую структуру слитка в условиях повышенного температурного градиента перед фронтом кристаллизации и двухфазной области небольшой протяженности. Это обеспечивает минимальную дендритную неоднородность и высокую плотность металла, а также исключает дефекты ликвационного происхождения. В вакуумной дуговой гарниссажной печи для получения фасонного литья металл рафинируется в таких же условиях, как и при выплавке слитка, лигатуры растворяются еще в более благоприятных условиях. 9-2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ГОРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В ПЕЧИ Основным источником тепловой энергии в дуговой печи является электрическая дуга, горящая между электродом и расплавом. Необходимым условием возникновения и поддержания электрической дуги является эмиссия электронов из катода. Для дуговых печей основную роль играет термоэлектронная эмиссия. Столб дуги представляет собой сильно ионизированную смесь газов и паров материала катода и анода. Главными носителями тока вследствие более высокой подвижности являются электроны, которые отдают свою кинетическую энергию аноду, разогревая его до 4200 (для углерода) или до 2600 К (для стали). Вблизи электродов имеются области падения напряжения — катодная и анодная, измеряемые по протяженности долями миллиметра, а по напряжению они равны около 10 (катодное падение напряжения) и около 30 В (анодное падение напряжения) [9-10]. Протяженность остальной части столба дуги пропорциональна напряжению, приложенному между электродом и расплавом, за вычетом электродных падений напряжения, т. е. около 40 В. Для плотности тока термоэлектронной эмиссии справедливо выражение ]тъ = АХТ* е~в'1Т(9-1) где /т,э — плотность тока, А/м2; Т — температура электрода, К; А\ и Вх—постоянные, зависящие от материала электрода (табл. 9-1). Таблица 9-1 Значения Ах и В[ в (9-1) Материал Аи 10* А/(м2-К2) ви і о4 к-1 Уголь 5,93 4,57 Кальций 0,12 3,5 Вольфрам 60,2 5,27 Тантал 50,2 4,75 Молибден 60,2 5,13 Серебро 60,2 4,7 Медь 60,2 5,1 Золото 60,2 4,9 Для сильноточных печных дуг можно считать, что напряжение ия и ток /д дуги длиной 1Д связаны уравнением ид = а + Ыд,(9-2) где а — сумма анодного и катодного падений напряжений; Ъ — градиент потенциала в столбе дуги, является функцией состава газа, его температуры и давления. Для устойчивого горения дуги необходимо равновесие процесса поступления электронов и образования ионов с процессами рекомбинации (столкновения частиц, имеющих противоположные заряды, с образованием нейтральных атомов) и диффузии (т. е. выхода ионов в окружающее пространство). Степень ионизации в зависимости от температуры, давления и состава газа описывается уравнением Саха: р = 3,210-2Г2'5 ехр (11 600 ^ , (9-3) где е — степень ионизации газа; р — давление, Па; Т — температура, К; ив — потенциал ионизации элемента, В. Температура столба дуги достигает 6000 К. Для устойчивого горения дуги необходимо и тепловое равновесие, т. е. количество выделяющейся в дуге теплоты должно быть равно количеству потерь теплоты в окружающую среду. Сопротивление дуги с увеличением тока уменьшается, что связано с изменением поперечного сечения дуги. Сопротивление дуги гд выражают формулой '"=^ 9-4
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 306 307 308 309 310 311 312... 414 415 416
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
