Bezpłatna biblioteka techniczna

Elektryczny piec łukowy. Historia wynalazku i produkcji

Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas

 Komentarze do artykułu

Cała historia metalurgii to walka o jakość, o poprawę właściwości fizycznych i mechanicznych metalu. A kluczem do jakości jest czystość chemiczna. Nawet drobne zanieczyszczenia siarki, fosforu, arsenu, tlenu i niektórych innych pierwiastków poważnie osłabiają wytrzymałość i ciągliwość metalu, czyniąc go kruchym i słabym. A wszystkie te zanieczyszczenia znajdują się w rudzie i koksu i trudno się ich pozbyć.

Podczas wytapiania w wielkim piecu iw piecu martenowskim główna część zanieczyszczeń jest przenoszona do żużla i wraz z nim usuwana z metalu. Ale w tych samych wielkich piecach i piecach martenowskich szkodliwe elementy z gazów palnych dostają się do metalu i pogarszają jego właściwości. Elektrometalurgia, gałąź metalurgii, w której metale i ich stopy pozyskuje się za pomocą prądu elektrycznego, pomogła uzyskać naprawdę wysokiej jakości stal. Dotyczy to nie tylko wytopu stali, ale także elektrolizy metali, a w szczególności ich stopionych soli – np. ekstrakcji aluminium ze stopionego tlenku glinu.

Elektryczny piec łukowy

Większość wysokogatunkowej stali stopowej jest wytapiana w elektrycznych piecach łukowych.

W łukowych piecach do wytapiania stali i piecach plazmowo-łukowych (PAF) wytwarzanie ciepła następuje w wyniku przemian energetycznych wyładowania łukowego zachodzącego w powietrzu, oparach topionych materiałów, atmosferze obojętnej lub innym medium tworzącym plazmę.

Zgodnie z ogólną teorią pieców M.A. Piece do wytapiania stali i łuku plazmowego Glinkowa są piecami do wymiany ciepła z promieniowym trybem pracy, ponieważ warunki energetyczne na granicy strefy procesowej, czyli w lustrze kąpieli ciekłego metalu, tworzą łuki elektryczne i materiał ogniotrwały podszewka przestrzeni roboczej. Ponadto w łukowych piecach do wytopu stali, pionowo ustawione elektrody grafitowe wytwarzają nierównomierne promieniowanie łuku, które zależy od średnicy elektrod i parametrów reżimu elektrycznego.

Zgodnie z warunkami wymiany ciepła między łukami, powierzchniami przestrzeni roboczej a metalem, właściwościami elektrofizycznych procesów wyładowania łukowego, trybami energetycznymi i elektrycznymi, całość topienia w piecach łukowych od początku topienia ładunku stałego metalu do odprowadzania ciekłego metalu dzieli się na etapy.

Przed rozpoczęciem topienia dach pieca w kształcie kopuły jest podnoszony, zdejmowany na bok, a materiały wsadowe są ładowane do pieca od góry. Następnie sklepienie jest umieszczane na miejscu, przez znajdujące się w nim otwory elektrody są opuszczane do pieca i włączany jest prąd elektryczny. Żeliwo, złom i inne materiały zaczynają się szybko topić.

Gdy ładunek topi się, pod elektrodami i wokół nich powstają „studzienki”, do których opadają łuki i elektrody. Następuje etap „zamkniętego” spalania łuków, kiedy to w „studniach” następuje topienie ładunku od dołu poprzez przenoszenie ciepła przez promieniowanie do sąsiednich warstw ładunku i przewodzenie ciepła przez warstwę nagromadzonego ciekłego metalu na palenisku. Zimny ​​ładunek na obrzeżach przestrzeni roboczej jest podgrzewany z powodu ciepła nagromadzonego przez wykładzinę: w tym przypadku temperatura wewnętrznej powierzchni wykładziny jest intensywnie obniżana z 1800-1900 do 900-1000 stopni Kelvina. Na tym etapie wyłożenie przestrzeni roboczej jest osłonięte przed promieniowaniem łuku, dlatego wskazane jest zapewnienie maksymalnej mocy cieplnej, biorąc pod uwagę możliwości elektryczne transformatora piecowego.

Gdy ilość osadzonego ciekłego metalu jest wystarczająca do wypełnienia pustek między kawałkami stałego ładunku, łuki elektryczne otwierają się i zaczynają płonąć nad lustrem kąpieli metalowej. Następuje etap „otwartego” spalania łuków, podczas którego następuje intensywne bezpośrednie promieniowanie łuków na okładzinę ścian i dachu, temperatura wzrasta w tempie do 30-100 stopni Kelvina na minutę i staje się konieczne do zmniejszenia mocy elektrycznej łuków zgodnie ze zdolnością okładziny do odbioru ciepła.

Schemat pieca do topienia łuku elektrycznego. Piec posiada spawaną stalową obudowę 3. Obudowa pieca wyłożona jest od wewnątrz cegłami termoizolacyjnymi i ogniotrwałymi 1, które mogą być zasadowe (magnezyt, magnezyt-chromit) lub kwaśne (diny). Palenisko 12 pieca wypełnione jest masą ogniotrwałą. Przestrzeń topienia jest ograniczona ścianami 5, paleniskiem 12 i sklepieniem, które również jest wykonane z cegieł ogniotrwałych i ma otwory do przeprowadzenia elektrod. W ścianach pieca znajduje się okienko robocze 10 do kontroli postępu topienia oraz spust do spuszczania gotowej stali wzdłuż rynny 2 do kadzi.

Nowoczesne łukowe piece do wytopu stali pracują na prądzie trójfazowym o częstotliwości przemysłowej. W piecach łukowych łuki elektryczne występują między każdą z trzech pionowych elektrod grafitowych a metalem. W łukowych piecach do wytopu stali obudowa wyłożona ma kształt kulisty. Przestrzeń roboczą przykrywa od góry sklepienie kopulaste. Obudowa zamontowana jest na konstrukcji wsporczej z hydraulicznym (rzadko elektromechanicznym) mechanizmem przechylania paleniska. Aby spuścić metal, piec jest przechylony o 40-45 stopni, aby pobrać żużel - o 10-15 stopni (w drugą stronę). Piece wyposażone są w mechanizmy podnoszenia i obracania stropu – do ładowania wsadu przez górę pieca, przesuwania elektrod – do zmiany długości łuku i sterowania mocą wprowadzaną do pieca. Duże piece wyposażone są w urządzenia do elektromagnetycznego mieszania ciekłego metalu w wannie, systemy usuwania i oczyszczania gazów piecowych.

Piec łukowy plazmowy

Domowe piece plazmowo-łukowe mają pojemność od 0,5 do 200 ton, moc - od 0,63 do 125 MW. Obecna wytrzymałość na potężnych i wytrzymałych piecach plazmowych z łukiem sięga 50-100 kA.

W zależności od procesu technologicznego i składu żużla wyłożenie pieców plazmowo-łukowych może być kwaśne (przy wytopie stali na odlewy kształtowe) lub zasadowe (przy wytopie stali na wlewki).

Schemat pieca plazmowo-łukowego: 1- palnik plazmowy; 2 - elektroda; 3 - otwór z osłoną

Cechą konstrukcji pieców plazmowo-łukowych z wykładziną ogniotrwałą jako różnych pieców do wytapiania z ogrzewaniem łukowym jest obecność jednego lub więcej palników plazmowych prądu stałego i elektrody dolnej - anody. Aby zachować atmosferę gazu tworzącego plazmę, przestrzeń roboczą pieców łukowo-plazmowych uszczelniono specjalnymi uszczelkami. Obecność elektrody chłodzonej wodą w palenisku stwarza niebezpieczeństwo wybuchu, dlatego piece plazmowo-łukowe wyposażone są w system monitorowania stanu wyłożenia paleniska oraz alarm ostrzegający o stopieniu elektrody paleniska cieczą metal.

Obecnie eksploatowane są piece plazmowo-łukowe z wyłożeniem ogniotrwałym o wydajności od 0,25 do 30 ton i mocy od 0,2 do 25 MW. Maksymalna siła prądu wynosi do 10 kA.

Najbardziej energochłonnym okresem topienia w piecach obu typów jest okres topienia. To wtedy zużywa się do 80 procent całkowitego zużycia energii, głównie elektrycznej. Czas trwania całego wytopu, w zależności od przyjętej technologii elektrycznego wytopu stali, może wynosić 1,5-5 godzin. Sprawność elektryczna łukowych pieców do wytopu stali wynosi 0,9-0,95, a sprawność cieplna 0,65-0,7. Jednostkowe zużycie energii elektrycznej wynosi 450-700 kWh na tonę, zmniejszając się ze względu na zmniejszenie właściwej powierzchni wydzielania ciepła w przypadku większych łukowych pieców hutniczych.

Piece łukowe plazmowe mają niższe szybkości. Ich sprawność elektryczna wynosi 0,75-0,85. Wynika to z dodatkowych strat w palniku plazmowym podczas formowania łuku plazmowego. Termiczny wynosi około 0,6, ponieważ dodatkowe straty występują w elementach konstrukcyjnych chłodzonych wodą. Cechą działania pieców plazmowo-łukowych jest stosowanie drogich gazów plazmotwórczych, co wymusza tworzenie układów regeneracji spalin i stosowanie akceptowalnych technologicznie tanich mieszanek gazowych.

Nowe możliwości w hutnictwie pojawiły się w związku z pomyślnym rozwojem pod koniec lat 1980. XX wieku dolnego (przez palenisko) spustu metalu z elektrycznych pieców łukowych. Taki układ wydechowy został z powodzeniem wdrożony m.in. w hucie stali zakładu Thyssenstahl w Oberhausen (Niemcy), w 100-tonowych piecach zakładu we Friedriksferk (Dania) itp. Mogą pracować nieprzerwanie przez dość długo, na przykład duńskie jednostki 100-tonowe - w ciągu tygodnia. Po uwolnieniu stopu, który trwa nie dłużej niż 2 minuty, piec przechyla się tylko o 10-15 stopni zamiast 40-45 stopni (dla jednostek konwencjonalnych). Umożliwia to niemal całkowitą wymianę ogniotrwałej okładziny ściennej na panele chłodzone wodą, drastyczne zmniejszenie zużycia różnych materiałów i energii elektrycznej oraz całkowite odcięcie żużla paleniskowego.

Zaskakujące, jak może się wydawać na pierwszy rzut oka, nowoczesny piec łukowy do stali o ultra dużej mocy charakteryzuje się znacznie niższym jednostkowym zużyciem energii niż piec martenowski. Ponadto praca huta w piecu martenowskim jest znacznie cięższa i bardziej męcząca niż praca konwertora czy elektrycznego pieca do wytapiania stali.

Autor: Musskiy S.A.

 Polecamy ciekawe artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas:

▪ Mill

▪ Samolot

▪ Elektrownia wodna

Zobacz inne artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt 06.05.2024

Dźwięki, które otaczają nas we współczesnych miastach, stają się coraz bardziej przeszywające. Jednak niewiele osób myśli o tym, jak ten hałas wpływa na świat zwierząt, zwłaszcza na tak delikatne stworzenia, jak pisklęta, które nie wykluły się jeszcze z jaj. Najnowsze badania rzucają światło na tę kwestię, wskazując na poważne konsekwencje dla ich rozwoju i przetrwania. Naukowcy odkryli, że narażenie piskląt zebry rombowatej na hałas uliczny może spowodować poważne zakłócenia w ich rozwoju. Eksperymenty wykazały, że zanieczyszczenie hałasem może znacznie opóźnić wykluwanie się piskląt, a pisklęta, które się wykluwają, borykają się z szeregiem problemów zdrowotnych. Naukowcy odkryli również, że negatywne skutki zanieczyszczenia hałasem rozciągają się na dorosłe ptaki. Zmniejszone szanse na rozrodczość i zmniejszona płodność wskazują na długoterminowe skutki, jakie hałas drogowy wywiera na dziką przyrodę. Wyniki badania podkreślają taką potrzebę ... >>

Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

W świecie nowoczesnych technologii audio producenci dążą nie tylko do nienagannej jakości dźwięku, ale także do łączenia funkcjonalności z estetyką. Jednym z najnowszych innowacyjnych kroków w tym kierunku jest nowy bezprzewodowy system głośników Samsung Music Frame HW-LS60D, zaprezentowany podczas wydarzenia World of Samsung 2024. Samsung HW-LS60D to coś więcej niż tylko system głośników, to sztuka dźwięku w stylu ramki. Połączenie 6-głośnikowego systemu z obsługą Dolby Atmos i stylowej konstrukcji ramki na zdjęcia sprawia, że ​​produkt ten będzie idealnym dodatkiem do każdego wnętrza. Nowa ramka Samsung Music Frame jest wyposażona w zaawansowane technologie, w tym Adaptive Audio zapewniający wyraźne dialogi na każdym poziomie głośności oraz automatyczną optymalizację pomieszczenia w celu uzyskania bogatej reprodukcji dźwięku. Dzięki obsłudze połączeń Spotify, Tidal Hi-Fi i Bluetooth 5.2, a także integracji inteligentnego asystenta, ten głośnik jest gotowy, aby zaspokoić Twoje ... >>

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Zieleń otaczająca człowieka spowalnia proces starzenia 26.10.2021 Rośliny wokół człowieka są dobre dla umysłu, ale czy mogą być również dobre dla ciała? Naukowcy z Monash University odkryli, że rzeczywiście może tak być, przynajmniej w przypadku kobiet. Po raz pierwszy na świecie naukowcy wykazali związek między ilością roślinności w bezpośrednim otoczeniu człowieka a wolniejszym starzeniem biologicznym, opierając się na badaniach metylacji DNA. W obliczu starzejącej się globalnej populacji napędzanej przez wydłużającą się średnią długość życia i spadającą płodność, zrozumienie, jak zachować dobry stan zdrowia i produktywność na starość, jest priorytetem. Jednym z najbardziej wiarygodnych markerów biologicznego starzenia się są związane ze starzeniem się zmiany metylacji występujące w ludzkim DNA. To tutaj niektóre odcinki DNA pokryte są cząsteczkami metylu. Niektóre regiony DNA mają regiony CpG, które są szczególnie podatne na zwiększoną metylację wraz z wiekiem, co ogranicza funkcjonalność dotkniętych genów. I odwrotnie, starzenie się może również zmniejszyć metylację w innych obszarach, prowadząc do nadekspresji genów, która może być równie szkodliwa. Zespół wykorzystał odczyty w podczerwieni i świetle widzialnym z satelity NASA, aby oszacować masę lokalnej roślinności w ciągu 12 miesięcy przed pobraniem krwi przez każdego uczestnika. Rośliny absorbują widzialne czerwone światło do fotosyntezy, ale silnie odbijają podczerwień i bliską podczerwień. Naukowcy wykorzystali to – i kilka dość skomplikowanych wzorów matematycznych, które uwzględniały zniekształcenia atmosferyczne w odczytach światła – do oszacowania gęstości zieleni w odległości do 2 km od ich domów. „Odkryliśmy, że przy użyciu najbardziej niezawodnego algorytmu, GrimAge, wzrost zieleni w otoczeniu wiązał się z wolniejszym starzeniem biologicznym” – zauważyli naukowcy. „Nasze badanie pokazuje, że wzrost wskaźnika wegetacji o 0,1 jednostki w promieniu 500 metrów od domu wiąże się z redukcją starzenia biologicznego o 0,31 roku, mierzoną przez GrimAge. - śmiertelność przyczynowa o 3%. Stowarzyszenie było stabilne przy pomiarach zieleni w odległości 300 metrów, kilometra i dwóch kilometrów od domu."

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Słonie w lustrze

▪ Zamek w pokoju otwierany jest przez smartfon

▪ Ujednolicona klasyfikacja neuronów

▪ Nowy etap ewolucji człowieka

▪ 6 uścisków dłoni lub 19 kliknięć

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Bezpieczeństwo pracy. Wybór artykułów

▪ artykuł Zasady postępowania i metody ochrony w przypadku zamieszek. Podstawy bezpiecznego życia

▪ Czym charakteryzowały się główne miasta Grecji: Ateny i Sparta? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Operator laboratorium laboratorium fotograficznego. Opis pracy

▪ artykuł Zgrzewanie szkła z wybuchem folii. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Zagadki o osobie

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024