книги из ГПНТБ / Сисоян, Г. А. Электрическая дуга в электрической печи

Г. А. СИСОЯН

Электрическая

дуга в электрической печи

Издание третье, исправленное и дополненное

УДК 621.3.014.31 : 669.187.2

Книга содержит систематическое изложение результа­ тов исследования электрической дуги в электрических печах. Рассматриваются общая теория горения электри­ ческой дуги, особенности мощной низковольтной дуги и исследование дуги мощной электрической печи при вы­ плавке электростали, ферросилиция, силикомарганца и карбида кальция.

Предназначена для работников научно-исследователь­ ских институтов и инженерно-технического персонала заводов; может служить пособием для студентов и аспи­ рантов, специализирующихся в области электрических печей. Ил. 211. Табл. 27. Список лит. 45 назв.

© Издательство «Металлургия», 1974 Г.

Список основных принятых обозначений

Глава I

Краткие сведения об электрических печах

1« Общая классификация электрических печей

По способу преобразования электроэнергии электропечи делят на три класса — печи сопротивления, газоразрядные и смешанные.

В печах сопротивления электрическая энергия преобразуется в тепловую в твердой или жидкой среде; в газоразрядных печах преобразование электроэнергии происходит в газовой среде; на­ конец, в смешанных печах преобразование электроэнергии в тепло может происходить в среде любого агрегатного состояния.

Помимо этого, электрические печи классифицируют по характеру рабочего тела. Если электроэнергия преобразуется в самом мате­ риале, перерабатываемом в печи, это будет печь прямого действия. Если же перерабатываемый в печи материал не принимает участия в преобразовании энергии и для этой цели служит специальная проводящая среда, то печь называется печью косвенного действия.

Могут быть, конечно, и такие печи, в которых одновременно происходит и прямой, и косвенный нагрев.

Несмотря на большое разнообразие электропечей, по конструк­ ции и способу преобразования энергии все они охватываются клас­ сификацией, приведенной ниже (см. схему).

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ ПО СПОСОБУ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

1. ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

7

Продолжение

II.ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ (ДУГОВЫЕ) ПЕЧИ

Электроэнергия преобразуется в тепло в газообразной среде

2« Характеристика руднотермических печей

Наибольшую группу печей, в которых применяется дуговой нагрев, составляют руднотермические печи. Поэтому прежде, чем перейти к рассмотрению физики дугового разряда, остановимся на общей характеристике руднотермических печей.

Круднотермическим 1 печам относят очень большое число типов печей самого разнообразного назначения.

Кним относятся, например, фосфорные, ферросплавные печи,

печи для производства муллита, карборунда, различных карбидов

и т. д.

Несмотря на такое разнообразие, мы можем все же указать на ряд признаков, характеризующих эти печи.

В руднотермических электропечах протекают эндотермические химические реакции, сопровождаемые поглощением значительного количества энергии. Обычно в руднотермических печах протекают1

1 Едва ли следует признать этот термин удачным. Еще менее удачен встречаю­ щийся иногда в литературе термин «рудовосстановительные», так как он не всегда характеризует процессы, протекающие в этих печах. (Прим, авт.)

8

процессы восстановления основных элементов из их окислов, пода­ ваемых в печь в виде руды.

Другим признаком руднотермических печей является работа при высоких температурах для того, чтобы обеспечить осуществле­ ние восстановительных химических реакций. Как известно, темпе­ ратурный потенциал различных источников тепла неодинаков. Для топлива каждого вида достижим только определенный уровень температуры, при которой происходит теплоотдача. Для электро­ нагрева же достижимый уровень температуры практически почти не ограничен. Действительно, при помощи электрической дуги можно создать любые температурные условия (вплоть до десятков тысяч градусов), требуемые для технологических процессов.

Правда, ряд руднотермических процессов, осуществляемых в элек­ тропечах, протекает при сравнительно низких температурах, дости­ жимых и при использовании энергии других видов, но в этом случае применение электропечей объясняется особыми преимуществами электронагрева. Во-первых, пользуясь электронагревом, можно получить продукцию исключительной чистоты, и, во-вторых, при электронагреве можно исключительно быстро и точно регулировать подвод энергии, что недостижимо при использовании других видов нагрева. Наряду с этим электроэнергия имеет один очень важный недостаток — она стоит дороже, чем все другие виды энергии.

Поэтому применение электроэнергии для руднотермических це­ лей прежде всего должно быть обосновано технологическими и эко­ номическими соображениями.

При классификации руднотермических печей почти всегда пы­ таются отнести их, в соответствии с протекающими в них отдельными руднотермическими процессами, к определенным классам печей.

Такой подход к классификации руднотермических процессов приемлем только в первом приближении, так как в большинстве случаев он приводит к сильному упрощению действительных про­ цессов в печах.

Признавая неудовлетворительность такой классификации, проф. М. С. Максименко предложил другую, в основу которой он положил «распределение энергии в различных зонах или горизонтах горна» [18]. Для этого он ввел три параметра: поглощение энергии в контакте между концом электрода и шихтой (или шлаком) — р, поглощение энергии в шлаке (или в расплаве) — q и поглощение энергии металлом — г.

Считая г очень малой величиной по сравнению с р и q, М. С. Мак­ сименко пренебрегает ею и намечает два класса нагрева:

1.Процессы, при которых р > q.

2.Процессы, при которых р < q.

Эта классификация по существу мало отличается от классифика­ ции по характеру токопроводящей среды.

Действительно, в контакте между концом электрода и шихтой поглощение электроэнергии может происходить двояко.

Если конец электрода непосредственно соприкасается с шихтой, находящейся в твердом или жидком состоянии, то сопротивление

9