3. Схемы электротепловых установок прямого контактного нагрева Для производства слитков из высококачественных сталей применяют

установки электрошлакового переплава (рис.2).

Рис. 2. Схема установки электрошлакового переплава:

1 - переплавляемый металл; 2 - электропроводный шлак;

3 - водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 - водоохлаждаемый поддон; 5 - ванна расплавленного металла; 6 - слиток; 7 - слой гарнисажа

В основу положено явление разогрева расплава соединений шлака до 2000-2300 К проходящим по нему током.

Находящийся в расплаве шлака торец электрода расплавляется, и капли металла стекают с электрода, проходят через шлак, где дополнительно нагреваются, очищаются и собираются на дне охлаждаемого кристаллизатора в виде слитка. По мере оплавления электрод подаётся вниз.

В установках контактной сварки (рис.3) нагревание металла происходит в месте контакта свариваемых деталей по плоскости их соприкосновения. В данном месте сопротивление R_К намного превышает R_Д и R_Э, следовательно, и выделяется наибольшая мощность I²R_K. Из-за неровностей на поверхностях свариваемые детали при их сжатии соприкасаются лишь в отдельных точках, через которые проходит ток.

Рис. 3. Виды контактной сварки:

а - стыковая, б - точечная, в - шовная;

1 - водоохлаждаемые электроды; 2 – свариваемые детали; 3 - место сварки; Тр - сварочный трансформатор; Rк - контактное сопротивление между деталями; Rд - сопротивление детали от электрода до места сварки; Rэ - сопротивление электрода

В них возникает большая плотность тока, что вызывает сильный локальный нагрев металла. Когда металл нагреется до пластического или оплавленного состояния, при сжатии деталей произойдет их сваривание, после чего ток отключается. Процесс сварки происходит за короткий промежуток времени (единицы секунд).

4. Электродный прямой нагрев (проводимость второго рода)

К установкам прямого электродного нагрева относятся электрические котлы для подогрева воды, а также жидкостные электропечи для нагрева металлических предметов. Тепло в них выделяется при пропускании переменного тока через воду, растворы или расплавы соли.

Рис. 4. Электродные системы водонагрева:

1 - изогнутых под углом 120, 2 - из каоксильных цилиндрических электродов, 3 - из плоских электродов

Тепловая мощность, выделяемой в единицу времени в одном межэлектродном промежутке

Р_ПОЛ = I²  R = U² / R = U²  S / l

 - удельная электрическая проводимость нагреваемого материала, (Ом м)^-1

l - расстояние между электродами, м

S – площадь электродов, м²

Удельная электрическая проводимость воды  = 0,310^-5(Ом м)^-1

меди  = 0,610⁸ (Ом м)^-1

Удельная электрическая проводимость солевого раствора

 = 1,910^-4 х (Ом м)^-1

х – солесодержание, мг/ кг

Удельная электрическая проводимость водных растворов в зависимости от температуры

 = ₂₀ (1 + )

₂₀ - удельная электрическая проводимость при температуре 20С

 - коэффициент температурного изменения электропроводности (0,025…0,035)

 = t – 20 (тета) – превышение температуры над 20С, С

Приняв  = 0,025

 = ₂₀ ( t+20 ) / 40