Электрическое оборудование

Из всех рассмотренных видов электропечей УЭН является также одним из самых сложных комплексов электротехнического оборудования.

Главным потребителем электрической энергии является электронная пушка, в которой имеются основные (накал катода, питание преобразователя постоянного тока высокого напряжения) и вспомогательные электрические цепи (питание систем фокусировки, отклонения и развертки электронного пучка).

К основным цепям электропитания УЭН следует также отнести цепи питания системы получения, измерения и контроля вакуума. Суммарная электрическая мощность откачной системы нередко соизмерима с мощностью электронной пушки.

Электрическая схема УЭН включает в себя также цепи питания электроприводов вспомогательных механизмов (см. рис. 116) и цепи измерения, контроля, коммутации и управления режимом работы установки.

Источник питания имеет следующие блоки:

1) силовой трехфазный повышающий трансформатор для преобразования сетевого напряжения 380 В в необходимое высокое напряжение. Для регулирования напряжения применяют автотрансформаторы, вольтодобавочные трансформаторы или реакторы с подмагничиванием, включенные с первичной стороны трансформатора;

2) высоковольтный неуправляемый или управляемый выпрямитель, обычно собираемый по трехфазной мостовой схеме и обеспечивающий пульсацию выпрямленного напряжения не более 3 %.

Проволочные катоды прямого накала нагревают переменным током низкого напряжения (до 12 В) от специального понижающего накального трансформатора, имеющего надежную электроизоляцию между обмотками с учетом величины ускоряющего напряжения.

Для накала массивных катодов используют электронный нагрев, для этого создают небольшое ускоряющее напряжение (2...4 кВ) между вспомогательным проволочным катодом и рабочим катодом, который в этой электрической цепи служит анодом. В качестве выпрямителя используют селеновые выпрямительные элементы, собранные по однополупериодной схеме выпрямления.

Процесс электронного нагрева в мощных УЭН регулируют изменением температуры накала катода, т.е. изменением плотности тока термоэлектронной эмиссии; режим вытягивания слитка контролируют измерительным преобразователем уровня жидкого металла в кристаллизаторе.

Техника безопасности при эксплуатации установок

Эксплуатация УЭН связана с четырьмя группами вредностей и опасностей для обслуживающего персонала:

1. Наличие на некоторых деталях электронной пушки высокого (до 40 кВ) напряжения постоянного тока. Поэтому в конструкции пушки и в схеме силовой цепи должны быть необходимые ограждения, блокировки и сигнализация. Особенно тщательно следует контролировать исправность рабочих и защитных заземлений на УЭН.

2. Возможное появление рентгеновского излучения, интенсивность которого зависит от величины ускоряющего напряжения, силы тока электронного пучка и порядкового номера химического элемента нагреваемого материала в периодической системе элементов Менделеева. Поэтому в УЭН с ускоряющим напряжением до 40 кВ толщина стального кожуха рабочей камеры составляет 10...15 мм, смотровые окна имеют защитные экраны из свинцового стекла толщиной до 40 мм, фланцевые соединения защищены свинцовыми обкладками. При работе УЭН необходимо систематически проводить дозиметрический контроль рентгеновского излучения на рабочих местах.

3. Возможность взрыва, который иногда происходит в результате попадания воды в расплавленный металл, и образование пара (паровой взрыв). Вода в расплавленный металл может попасть из-за проплавления стенок медного кристаллизатора или поддона, а также в результате нарушения вакуумных уплотнений или сварных швов. Поэтому, как и в ДВП, необходимо применять предохранительные клапаны пружинного типа возвратного действия, ограждения в виде экранов из листовой стали и всю печь изолировать в специальное помещение с дистанционным наблюдением за плавкой.

4. Возможное воспламенение продуктов конденсации на стенках рабочей камеры, а также взрыв образовавшихся газов при соприкосновении их с воздухом при открывании, осмотре и чистке УЭН. Поэтому необходимо соблюдать особую осторожность и очередность операций при открывании рабочей камеры после окончания плавки.