ВВЕДЕНИЕ. Электроэнергия – это посредник при преобразовании одних видов энергии в другие [3].

Электроэнергия – это посредник при преобразовании одних видов энергии в другие [3].

Установки, в которых происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов, в результате которых происходит изменение вещества, называют электротехнологическими [1, 17].

Следует отметить то, что в электротехнологических процессах используются свойства самих обрабатываемых веществ и материалов: электропроводность, магнитная проницаемость, диэлектрическая проницаемость, теплопроводность, теплоемкость [1, 17].

С веществом, находящимся в каждом из агрегатных состояний (твердое, жидкое, газообразное, плазменное) посредством постоянных и переменных токов (различной частоты), постоянных и переменных электрических и магнитных полей (с широким диапазоном напряженностей), можно совершать бесчисленное множество операций: изменение температуры, формы, структуры, состава, изменение свойств в разных направлениях и т. д.

В настоящее время в различных областях промышленности, сельском хозяйстве, медицине, технике, быту значительно расширилась область применения электротехнологических процессов.

Это обусловлено не только ростом потребности в них, но и в немалой степени сокращением природных запасов и повышением стоимости углеводородного топлива, необходимостью принятия кардинальных мер по охране окружающей среды, созданию безотходных технологий.

Совершенствование электротехнологий повлекло за собой создание материалов, обладающих новыми свойствами: более высокой прочностью, термостойкостью, устойчивостью к агрессивному действию химических реакций, имеющих высокие электроизоляционные свойства и низкую электропроводность, получение высококачественных проводниковых и полупроводниковых материалов и изделий из неиспользовавшегося ранее сырья или отходов производств, работающих по старой технологии [1, 21].

Электротехнологические процессы, особенно их новые разновидности, в короткий срок переходят от лабораторных исследований в науку, технику, производство и быт. Это относится к тем процессам, которые не могут быть выполнены без электроэнергии, либо к тем, в которых использование электроэнергии дает несоизмеримые преимущества, что связано с развитием физики и электротехники.

Большинство электротехнологических процессов (в первую очередь электротермических) являются весьма энергоемкими. В связи с этим электротехнологические процессы превратились в одни из существенных потребителей электроэнергии.

Электротехнологические установки условно можно подразделить на установки общепромышленного и специального назначения.

На рис. 1 представлены основные группы электротехнологических установок общепромышленного назначения [1, 5].

Рис. 1. Основные группы электротехнологических

установок общепромышленного назначения

На рис. 2 представлены основные группы электротехнологических установок специального назначения (установки, представляющие совокупность различного рода воздействий, в частности, перенос энергии за счет электромагнитного поля).

Рис. 2. Основные группы электротехнологических

установок специального назначения

Классификация электротермического оборудования по методу нагрева представлена на рис. 3 [20].

Рис. 3. Классификация электротермического оборудования

по методу нагрева

Из приведенной выше классификации можно выделить ЭТО сопротивления, дуговое ЭТО и сварочное ЭТО (рис. 4). Исходя из основных принципов преобразования электрической энергии в тепловую можно провести классификацию этих типов ЭТО.

Рис. 4. Классификация ЭТО сопротивления, дугового и сварочного ЭТО

по преобразованию электрической энергии в тепловую

Сварочные ЭТО делятся по виду сварки:

Рис. 5. Классификация сварочного ЭТО по виду сварки

Представленные выше электротехнологические процессы можно объединить в специальные процессы электрометаллургии, а именно электрошлаковые процессы.

Дуговые процессы под слоем флюса явились предшественниками электрошлаковых (бездуговых) процессов, в которых происходит выделение теплоты в твердых или жидких телах, включенных непосредственно в электрическую цепь, при протекании по ним электрического тока.

В настоящее время насчитываются десятки способов применения электрошлакового процесса в металлургии, машиностроении, строительстве. Электрошлаковые процессы в классическом виде можно классифицировать следующим образом: электрошлаковая плавка и электрошлаковая подпитка крупнотоннажных слитков и отливок; электрошлаковая сварка и электрошлаковая наплавка (рис. 6) [7]. При этих процессах используется расходуемый электрод и формирование продукта (сварного шва, слитка, отливки) производится в том же месте, где происходит плавление расходуемого электрода [8, 145, 16, 22].

Рис. 6. Классификация электрошлаковых процессов

Любая электрошлаковая установка представляет собой систему электрон­ных и ионных проводников, подклю­ченных к источнику тока. Основой электрошлакового процесса является теплота, которая выделяется при про­хождении электрического тока через подобную систему. В конкретных тех­нологических условиях эта теплота используется для оплавления свари­ваемых кромок и расплавления при­садочного материала, нагрева и плав­ления расходуемых электродов, рафи­нирования жидкого металла, направ­ленной кристаллизации слитков и отливок сложной формы, размерной обработки поверхностей заготовок и т. п. Интенсивность плавления, ра­финирования и кристаллизации метал­ла в электрошлаковых технологиче­ских процессах определяется в первую очередь характером распределения температуры в шлаковом расплаве и в других токоведущих элементах электрошлаковой установки, в свою очередь зависящим от природы прово­дящих сред, применяемых в электро­шлаковой установке; условий на гра­ницах проводников с различным типом проводимости; геометрических пара­метров плавильного пространства и токоподводящих электродов; схемы подключения источника питания и т. п.

Дата добавления: 2015-08-20