2. Дуговые печи с закрытой (шунтированной) дугой,

руднотермические печи (РТП)

В черной металлургии такие печи (см. рис.12.1, в) применяются для производства ферросплавов. Это печи непрерывного действия. Дуга горит в газовой полости внутри расплавляемой шихты, включенной последовательно или параллельно дуге.

Высокая температура создается за счет тепла дуги, хотя часть энергии (джоулева тепла) выделяется в шихте (дуга как бы шунтируется сопротивлением R шихты). Так как сопротивление шихты бывает значительным, то выделяемое в ней джоулево тепло может быть большим. В таких печах очаг высокой температуры находится внутри шихты, что делает возможным их использование для расплавления материалов с высокой температурой испарения и возгонки. Кладка защищена от воздействия дуг слоем непрореагировавшей шихты (гарнисажем), внутри которой горят дуги. Здесь можно проводить процессы с высокой рабочей температурой, характерной для восстановительных руднотермических печей.

Электроды подвешены вертикально, работают на сжатие, без наклона. Поэтому изготавливаются из недефицитных материалов, любых размеров, что позволяет работать при весьма большой мощности.

Р_трансф= 1650063000 кВА и более.

Получение некоторых сплавов требует большого количества электроэнергии, например:

FeSi ₄₅ 4800 кВтч/т;

FeSi ₇₅ 8400 кВтч/т;

Si кр.(98-99% Si)13000 кВтч/т ;

FeCr угл._.3500 кВтч/т,

а на выплавку стали 500−700 кВтч/т.

Итак, дуговые печи с закрытой дугой мощные руднотермические печи, приспособленные для восстановительных процессов с материалами, обладающими сравнительно высоким удельным сопротивлением. Таковы процессы получения ферросплавов, СаС₂, чугуна, абразивов и др.

2. Печи сопротивления

Электрическая энергия превращается в тепловую в твердом или жидком сопротивлении Rпо закону Джоуля-Ленца.

К печам с Rтвердым относятся лабораторные печи Штейнберга-Граммолина и Таммана, а сRжидкимустановки электрошлакового переплава (ЭШП), которые получили широкое развитие у нас и за рубежом (рис. 12.6).

По аналогии с ВДП, ПДП переплавляются расходуемые металлические электроды. ЭШП (рис. 12.7) ведут на переменном токе, процесс невакуумный, но шлаковый. Поэтому себестоимость переплава примерно на 48% меньше, чем ВДП, высокий выход годного > 96% (против ВДП−80 %).

Слиток формируется под слоем специального шлака на фторидной основе, расход его ~ (3,5-5%) G металла. Процесс ЭШП может начинаться как «холодным», так и «горячим» стартом, т.е. на жидком шлаке, выплавленном в шлакоплавильной печи. Предпочтительнее последний, особенно при плавлении наплавленных слитков большой массы.

Электрические параметры: J_р.= 5кА10 кА100 кА;

U_р.70В.

Скорость плавления значительно выше ВДП до 15 кг/мин.

Средства рафинирования:

1) высокоосновный шлак (удаление [S], (HB));

2) высокая температура (1900−2000 ^оС);

3) направленная кристаллизация.

Недостатком этого процесса является отсутствие дегазации. Сортамент рафинируемого металла аналогичный ВДП. В ЭШП возможен переплав нескольких электродов, получение готовых литых изделий самой различной конфигурации.