Электросталеплавильное производство. Классификация способов производства стали с использованием электрической энергии

Электроплавильное производство – производство стали в печах, в которых в результате преобразования электрической энергии в тепловую происходит нагрев, плавление и необходимые физико-химические превращения металлосодержащих материалов с целью извлечения и рафинирования металлов а также получения сплавов заданного состава и высокого качества.

Их классифицируют по способам превращения электроэнергии (энергии движения заряженных частиц) в тепловую:

Электроплавильные печи классифицируют по способу преобразования электрической энергии в тепловую и по способу подвода тепла к нагреваемому объекту, т.е. выплавляемому металлу:

1) Дуговые печи – печи, в которых теплогенерация происходит в электрической дуге, горящей в газовой среде или вакууме между электродом и металлом. Подразделяются на:

· ДСП (дуговые сталеплавильные печи) и ДСП ПТ;

· ДВП (дуговые вакуумные печи) – дуга горит в разреженных парах переплавляемого металла;

· ПДП (плазменно-дуговые печи) – дуга горит в струе плазмообразующего газа.

· РВП (рудовосстановительные печи) – печи смешанного нагрева, в которых теплогенерация происходит двояко: в дуге, горящей под слоем рудных шихтовых материалов, и при протекании тока через электропроводную шихту по з-ну Джоуля – Ленца.

2) Печи сопротивления – печи, в которых теплогенерация происходит по з-ну Джоуля – Ленца при протекании тока через нагреваемый объект (прямой нагрев) или через твердые или жидкие нагревательные элементы (косвенный нагрев):

· ЭШП (печи электрошлакового переплава) – печи, в которых нагреваемым элементом является ванна жидкого шлака;

· РВП (рудовосстановительные печи) – печи смешанного нагрева, в которых теплогенерация происходит двояко: в дуге, горящей под слоем рудных шихтовых материалов, и при протекании тока через электропроводную шихту по з-ну Джоуля – Ленца.

3) Индукционные печи – печи, в которых теплогенерация происходит при поглощении энергии переменного электромагнитного поля в расплавляемом металле:

· ИП средней (0,5-10 кГц) частоты;

· ИП промышленной (50 Гц) частоты;

· ВЧГ - высокочастотные плазменные установки, в которых теплогенерация происходит в электропроводной струе плазмообразующего газа (косвенный нагрев);

· ИВП – индукционные вакуумные печи;

· ИПП – индукционно-плазменные печи, оборудованные дуговыми плазматронами.

4) Установки электронного нагрева (УЭН) – установки, в которых теплогенерация происходит в результате преобразования кинетической энергии потока электронов (так называемый электронный пучок), ускоренных в электрическом поле высокого напряжения.

5) Лазерные установки – установки, предназначенные для высокотемпературного локального нагрева.

Коротко от балды ниже (диктовал котельников)

1) Способ сопротивления (электросопротивления) – электроны сталкиваются с частицами металла, происходит колебание – постепенный нагрев. Пример: различные нагревательные печи, муфели, электро-шлаковый переплав (в шлаке сопротивление больше, нагрев до 2000 градусов, металл нагревается от шлака)

Сопротивление в дуге (различные дуговые печи) – температура дуги порядка 3500 градусов

2) При любом движении частиц вокруг любого проводника с током есть магнитное поле. Иными словами, переменное электрическое поле в одной точке создает магнитное поле по соседству с ней, которое в свою очередь вызывает электрическое поле чуть дальше. Поскольку этот процесс происходит снова и снова, возникает колеблющееся электромагнитное поле. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Прямой и бесконтактный нагрев позволяет достигать температуры, достаточной для плавления самых тугоплавких металлов и сплавов. Пример – индукционная плавка.