Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Электрическая дуга в вакууме

Из рассмотренного механизма дугового разряда следует, что для устойчивого горения электрической дуги необходимо выполнение ряда условий. В частности, одним из важнейших условий существования дуги является поддержание ионизации в разрядном промежутке газа на необходимом уровне.

Степень ионизации х (отношение числа ионизированных молекул к полному числу молекул до ионизации в единице объема) определяется уравнением Саха. Степень ионизации газа связана с его давлением обратной зависимостью. С повышением давления при прочих равных условиях степень ионизации падает, увеличивается сопротивление разрядного промежутка, горение дуги переходит в нестабильный режим, и она может вовсе погаснуть. Уменьшение давления, наоборот, сопровождается увеличением степени ионизации.

Однако уравнение Саха справедливо лишь для малых и средних значений степени ионизации; оно становится непригодным, когда степень ионизации приближается к единице. К такому выводу нетрудно прийти как в результате чисто математического анализа самого уравнения, так и в результате анализа физической стороны явления.

Действительно, с уменьшением давления степень ионизации вначале возрастает. Но уменьшение давления характеризует уменьшение в межэлектродном пространстве концентрации атомов и молекул. С уменьшением концентрации частиц длина свободного пробега электрона увеличивается, и ионизирующее действие каждого электрона уменьшается. Проводимость разрядного промежутка снижается, горение электрической дуги становится неустойчивым, и при некотором давлении и неизменных прочих условиях дуга может погаснуть.

Таким образом, для каждой совокупности условий — состава атмосферы разрядного промежутка, мощности дуги, напряжения источника тока, скорости охлаждения столба дуги и др. — существует порог давлений в разрядном промежутке, определяющий область устойчивого горения дуги.

В большинстве металлургических электропечей дуга горит обычно при давлении, близком к атмосферному. Отклонение давления от нормального в сторону увеличения может происходить, например, при неправильной эксплуатации руднотермических печей, когда под слоем шихты образуются газонепроницаемые корки. В результате в тигле, в котором горит дуга, скапливаются выделяющиеся газы, давление в тигле увеличивается, уменьшается степень ионизации, и дуга начинает гореть неустойчиво и может в конце концов вообще погаснуть. Для восстановления нормального хода плавки в этом случае необходимо понизить давление газов в тигле, что достигается разрушением газонепроницаемой корки.

В последнее время в металлургии нашла широкое применение плавка металла в вакуумных, в том числе и в вакуумных дуговых печах. Эффективность рафинирования металла в процессе вакуумной плавки во многом определяется глубиной вакуума, т. е. давлением, при котором ведется плавка. С точки зрения повышения степени рафинирования металла целесообразно давление уменьшать. Но, как следует из изложенного выше, понижение давления ниже некоторого предела может привести к неустойчивому горению электрической дуги и дуга будет стремиться перейти в тлеющий или тихий разряд. Это ограничивает глубину используемого в дуговых печах вакуума.

Источник [4] → список литературы.

Читать далее: Горение электрической дуги в вакууме

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Электропечи
Вернуться на главную: Черная металлургия