ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯдерживать желательную температуру; 4) электротермический нагрев является идеальным нагревом в отношении чистоты, так как при нем металл не может обогатиться никакими вредными примесями, присутствующими в газах, что всегда имеет место при сжигании топлива.
Благодаря этим преимуществам в электрической печи возможно получать сталь лучшего качества по сравнению с мартеновской и бессемеровской сталью. Особенно хорошо протекает в электропечах процесс борьбы с главнейшими врагами стали, а именно — с серой и кислородом (в стали). При надлежащем навыке из электропечи легко получить сталь более чистую й в отношении других примесей, а именно — фосфора, газов и шлака. Эти преимущества сообщают электропечи особое значение в изготовлении высокоответственных сортов стали, получавшихся ранее лишь в тигельных печах.
Производство электро — и тигельной стали в США за последние 20 лет (в тыс. т) развивалось так: Годы
Тигельная сталь
ГОДЫ
1908 1910 1914 1916
64, 50 123, 40 91, 30 131, 77
_ 29, 57 24, 40 171, 60
1919 1922 1925 1927
Тигель
Электроная сталь сталь
64, 55 38, 67 19, 87 12, 70
390, 60 479, 00 625, 36 1.025, 76
История электротермии. Первые попытки использовать энергию электрического тока для плавления металла относятся к половине 19 в.
(Депре); но лишь в 70 — х гг. 19 в., после того как благодаря изобретению динамомашин стало возможным получать электрический ток достаточной мощности, техника оказалась в состоянии использовать электрическую энергию для пром, целей; к этому именно времени относится ряд патентов Сименса (см.), касающихся плавки металлов в электрической печи.
Несмотря на то, что Сименсу удалось получить удовлетворительные технические результаты в электроплавке железа, платины и т. п., пром, значения его опыты не имели, т. к. электрическая энергия в 70—80 — х гг. 19 века стоила еще слишком дорого. Лишь после того как удалось к 1900 снизить стоимость электроэнергии, получилась возможность использовать ее для плавки железа и стали. Около 1900 трем изобретателям в разных странах удалось построить электрические печи (сталеплавильные), имеющие пром, значение. Этими изобретателями были: итальянец Стассано (Stassano), француз Эру (НёгоиН) и швед Челлин (Kjellin). Удачный результат работы построенных ими электрических печей привлек к ним внимание технических и пром, кругов, и с начала 20 в. электрическая печь начала завоевывать себе прочное место среди других металлургических аппаратов. Параллельно с ростом числа электрических печей рос и масштаб отдельных установок. Наибольшей электрической печью в наст, время следует считать 100 — тонную дуговую печь, установленную на заводе Тимкена (Timken) в США. Борьба между электроплавкой и тигельным производством закончилась в США, Германии и других странах около 1915—16 полной победой электроплавки, дающей сталь, по качеству нисколько не уступающую тигельной, но гораздо более дешевую. В настоящее время электрическая печь заняла исключительное положение в деле изготовления высоких сортов стали. Что же касается изготовлениядешевых рыночных сортов стали и железа, к которым в отношении механических свойств не предъявляется особых требований, то такие сорта при настоящем соотношении цен на электрическую энергию и уголь должны производиться в мартеновских печах или в бессемеровском конвертере, стоимость передела в которых дешевле, чем в электропечи. Электрификация СССР производит крупный переворот в нашей пром-сти; поэтому вопрос о применении Э. в разных отраслях производства приобретает у нас особо актуальный интерес.
Типы электрических печей для плавки металлов. Превращение электрической энергии в
тепловую, согласно закону Джоуля и Ленца, выражается следующей формулой: Q = 0, 24 l2rt, гд, е Q — количество тепла, выраженное в г-калориях, I — сила тока в амперах, г — сопротивление в 2, t — время в сек.
Печи сопротивления. Так как сила электрич. тока, подводимого к печи проводами, одинакова с силой тока, проходящего через печь, то для практич. осуществления печей сопротивления необходимо сопротивление (г) не подлежащего нагреву участка цепи (провода) сделать малым, увеличив зато до максимума сопротивление той части цепи (самую печь), где мы хотим сконцентрировать в виде тепла всю энергию электрич. тока. Сопротивление проводника выражается следующей формулой; г = е| и rt = T0(l + at),
где г — сопротивление проводника; q — удельное сопротивление, т. е. сопротивление материала проводника при длине 1 м и сечении 1 мм2; I — длина проводника; # — сечение. Вот почему в нагревательных печах сопротивление делают из тонкой длинной проволоки специальных сплавов с высоким удельным сопротивлением (напр. из нихрома, удельное сопротивление коего примерно в 50 раз больше удельного сопротивления меди). Из печей сопротивления нашли применение: 1) для плавки цветных металлов (гл. обр. для плавки сплавов с высоким содержанием цинка) печь Бэйли, работающая в Москве на аффинажном заводе; 2) для плавки стали — печь Штейнберга и Грамолина, работающая на Златоустовском заводе.
В этих печах сопротивлением служит уголь, удельное сопротивление коего в несколько тысяч раз больше удельного сопротивления меди.
Пром, значение печей сопротивления в электроплавке металлов очень незначительно.
Дуговые печи. Электрическая печь с вольтовой дугой есть металлургический аппарат самого интенсивного действия. Температура самой вольтовой дуги достигает 3.000°.
Пользуясь столь интенсивным источником тепла и сообразуя размер плавильного-пространства с размером вольтовых дуг, легко можно в широких пределах регулировать температуру металла в дуговой печи. Высокий кпд, простота ухода за печью и ряд металлургических достоинств дуговой печи делают ее аппаратом особенно пригодным для плавки стали. В настоящее время ок. 90% всех установленных электрических сталеплавильных печей приходится на долю дуговых печей и лишь менее 10% — на долю печей индукционных, печей сопротивления и печей высокой частоты.
По роду вольтовых дуг электрические дуговые печи могут быть разбиты на 2 катего-
