1. Индуктор, 2 –магнитопровод, 3 – металл в канале, 4 – металл в ванне.

Современные индукционные канальные единицы имеют специально разработанную форму канала, которая обеспечивает интенсивную одностороннюю циркуляцию в нём металла. Это позволяет избежать опасного для футеровки перегрева металла в канале при мощности канальной единицы до 3000 кВт.

Кроме того, отработана технология замены индукционной канальной единицы без полного слива металла из печи. Это позволяет использовать канальные печи не только в качестве миксеров и заливочных устройств, но и в качестве высокопроизводительных и экономичных чугуноплавильных агрегатов.

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение конденсаторов в установка ИТП.

2. Что называют коротким колебательным контуром.

3. Назначение «болота» при плавке в ИТП

4. Сформулируйте условие эффективной работы системы индуктор-садка.

5. Чем вызвано перемешивание металла в ИТП?

6. Что называют глубиной проникновения тока в садку, индуктор.

7. Что называют настилом тока в индукторе и садке.

8. Каков важнейший вывод от применения закона полного тока к системе индуктор – садка.

9. Сформулируйте условие эффективного индукционного нагрева металлического цилиндра диаметром d.

10. Объясните принцип действия индукционной канальной единицы

2. Нагрев электрической дугой

Дуга это мощный и стабильный разряд электричества в ионизированной среде газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во процессе зажигания дуги (рис.2.12, а) . Этот процесс состоит из трёх периодов: короткое замыкание электрода -1 на металл, отвод электрода на небольшое расстояние от металла и возникновение устойчивого горения дуги. Короткое замыкание приводит к разогреву торца электрода и соприкасавшегося с ним участка поверхности металла. После отвода электрода под действием электрического поля происходит эмиссия электронов и движение их в направлении анода. Столкновение быстро движущихся электронов -3 с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации. Возникает устойчивое горение дуги, температура которой достигает 6000^оС. Дуга может гореть как на постоянном, так и на переменном токе. При работе на переменном токе промышленной частоты электрод 50 раз в секунду становится катодом и 50 раз анодом. Для графитированных электродов, используемых в плавильных печах, наиболее разрушительным являются периоды, когда они являются катодами (рис. 2.12, б). Помимо высокой температуры дуги, торцы электродов испытывают бомбардировку тяжелых положительно заряженных ионов газа -4. Это приводит к их дополнительному разогреву и механическому разрушению.

Рис. 2.12. Зажигание –а) и горение дуги при отрицательном потенциале на электроде –б). 1 – электрод; 2 – металл; 3 –электроны; 4 – катионы газа.

При вакуумной плавке зажигание и горение дуги происходит в результате движения в электрическом поле свободных электронов и ионов, образующихся при испарении металла и электродов. Количество ионизированных частиц (степень ионизации дуги) составляет ≈10% от общего числа частиц в дуговом промежутке. Ионизированную часть дуги, по которой протекает ток, называют столбом дуги. Столб дуги окружён светящимся пламенем, не проводящим ток, но передающим в окружающее пространство путём излучения основную часть энергии дуги. Распределение энергии, излучаемой дугой на свод, стенки печи и металл регулируют, изменяя относительную длину дуги– l_д./d_эл.. При увеличении длины дуги - l_д увеличивается доля энергии доля энергии, излучаемой на металл уменьшается, а на стенки и свод увеличивается. Это объясняется тем, что торец электрода частично экранирует излучение дуги вверх. С увеличением диаметра электрода этот эффект усиливается. Для увеличения длины дуги увеличивают напряжение. По практическим данным градиент напряжения в дуге, горящей на воздухе составляет ≈ 1В на мм длины дуги. Для рационального использования энергии излучения дуги и минимизации воздействия её на свод печи режим горения дуги изменяют различные периоды плавки (см. главу 8).

В трёхфазных электродуговых печах электроды расположены в вершинах равностороннего треугольника. Поэтому электрический ток между каждой парой электродов в упрощённом представлении этого процесса проходит по кратчайшему расстоянию от электрода к жидкому металлу через дуговой промежуток, а затем по жидкому металлу под смежный электрод и вновь через дуговой промежуток на электрод. Таким образом, ось столба дуги находится под углом 90^о к оси тока в металле. Однако в действительности столб дуги представляет собой подвижный, легко деформируемый магнитными полями проводник тока. Взаимодействие магнитных полей пересекающихся токов приводит к отклонению (выдуванию) электрических дуг в сторону стенок печи. Ось столба дуги под действием электромагнитных сил может отклоняться от вертикали и составлять 30…40^о по отношению к горизонту. В результате этого в жидкой ванне возникает циркуляция металла, способствующая выравниванию температуры и химического состава в объёме ванны.