ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Роль электрической дуги из "Высококремнистые ферросплавы " В ванне дуговой печи, выплавляющей кремний (рис. 18), )аблюдается особого рода распределение температурных областей. В зависимости от количества электродов в содержимом ванны имеется один, два или три фокуса выделения тепла. [c.55] Русанову 64] температура пламени дуги в основном определяется ионизационным потенциалом и зависящей от скорости поступления элементов в пламя дуги концентрацией атомов в газовом облаке. Он приводит интервал значений температуры дугового пламени — для паров графита от 6000 до 7300° при средней температуре порядка 6800°, и для кремнезема-от 5075 до 6000° при средней температуре порядка 5375°. [c.57] Брицке указывает [65], что весь объем пламени дуги-можно охарактеризовать однозначной температурой, возрастающей с увеличением силы тока так, между серебряными электродами температура дугового пламени определена в — 4700° при 5 а и —8200° при 200 а. [c.57] При нормальных условиях в печи для восстановления кремния дуги горят на концах электродов, погруженных в щихту на глубину 600—1500 мм в зависимости от размеров ванны, особенностей шихтовки и электрического режима. [c.57] Дуга может быть сплошной или состоящей из параллельных шнуров (столбов), могут кратковременно гореть у рабочего конца электрода несколько дуг. В отдельных случаях дуга может перемещаться вдоль вертикальной поверхности электрода, хотя типичный износ электродов характеризуется довольно правильной торцевой площадкой, закругляющейся у самого края. [c.57] Согласно тепловой теории дуги, начало которой было положено В. Ф. Миткевичем в 1905 г., источником электронной эмиссии при установившейся дуге является раскаленный катот, температура которого достаточно высока (например, для угольной дуги в атмосфере азота около 3600°). [c.58] Кроме того, по Левассеру температура дуги повышается с увеличением давления. Следовательно, дуга, закрытая толстым слоем шихтовых материалов, имеет более высокую температуру. [c.59] закрытая шихтой, горит в хорошо теплоизолированном высокораскаленном тигле и поэтому обладает высокой устойчивостью. [c.60] По Сисояну [41] осциллограммы электрической дуги переменного тока, горящей в печи, показывают, что и в течение второй полуволны тока, когда катодом являются содержащиеся в ванне материалы, а не угольный электрод, дуга горит без вентильного эффекта, а следовательно, и в этой полуволне катод дает достаточную эмиссию. [c.60] В 1928 г. проф. Тельный выдвинул (на опыте дуги в 25 ква) следующее положение мгновенное значение напряжения дуги в условиях дуговой печи остается постоянным за все время ее горения. С повышением температуры окружающей среды пики сглаживаются и кривая мгновенных значений напряжения дуги превращается в прямую, параллельную оси абсцисс. [c.60] К- К- Хренова при напряжении дуги 15—50 в средняя плотность тока на катоде оказалась 2800 а/см (с отклонениями 2340—3570 а/см-)-, плотность анодного тока составила в среднем 300 а/см (от 200 до 400 а/см ). [c.61] Напряжение дуги расходуется на анодное и катодное падения потенциалов (сумма которых примерно равна потенциалу ионизации газа или пара, в котором происходит дуговой разряд) и на падение потенциала в положительном столбе. Продольный градиент поля в положительном столбе — величина постоянная, что указывает на отсутствие в столбе объемных зарядов. [c.62] В дуге с горячим катодом электроны, вылетая из катода, ускоряются сильным электрическим полем в области катодного падения потенциала и ионизируют ато.мы окружающего газа (в слое, равном одному свободному пробегу электронов). Образующиеся положительные ионы под действие.м электрического поля устремляются к катоду и отдают е.му полученную энергию, поддерживая этим высокую температуру. При равенстве в столбе зарядов электронов и положительных ионов подвижность электронов в 100 раз больше и, следовательно, они переносят 99% тока. [c.62] В положительном столбе имеют место рекомбинация и диффузия. уменьшающие количество заряженных частиц, что возмещается тепловой ионизацией. [c.62] Переход тока на анод обычно сопровождается испарением материала анода. При давлениях несколько выше атмосферного в печной дуге имеет место также автоэлектронная эмиссия. [c.62] В смеси газов ионизируется сильнее газ с меньшим потенциалом ионизации и слабее — с большим потенциалом ионизации, чем каждый из газов в отдельности. Смесь, содержащая углерод и кремний, будет ионизироваться главным образом в результате ионизации кремния, имеющего более низкий потенциал ионизации. [c.62] Напряженность поля в столбе измеряется несколькими вольтами на 1 см. Следовательно, в печи для получения кремния, где полезное фазовое напряжение достигает 70 в, длина столба дуги может составить, по Сисояну, при.мерно 20 см. В действительности (при проплавлении шихты и раскрытии дуги и при наблюдении за нижним торцом электрода через выпускное отверстие) столь длинного дугового промежутка никогда не наблюдали. По Левассеру [67] открытая дуга в сталеплавильной печи при напряжении на ней до 50 в имеет длину 5 см, а при напряжении 150 в — длину 30 сл1. По этим данным длина дуги / = 0,25, Оц—7,5 т. е. она не существует при напряжении менее 30 в. При выплавке кремния по такому расчету дуга будет иметь длину около 10 см. В опытах Семеновой [63] напряжение на дуге менялось от 35 до 70 в при неизменной длине дуги 4 Jмм. [c.62] В условиях устойчивой дуги подводимая к ней электрическая мощность равна отводимой тепловой мощности Е1 — (Т), где Я — радиус столба дуги. Положительный столб теряет энергию вследствие лучеиспускания, теплопроводности и конвекции. Во многих случаях подавляющую роль играют потери на излучение. А в нашем случае окисление углерода шихты и электрода создает непрерывный мощный газовый поток, вызывающий значительный конвективный унос тепла. [c.63] Вернуться к основной статье