電気アーク炉。発明と生産の歴史

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電気アーク炉。発明と生産の歴史

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冶金の全歴史は、金属の物理的および機械的特性を改善するための品質のための闘いです。そして、品質の鍵は化学的純度です。硫黄、リン、ヒ素、酸素、およびその他の元素のわずかな不純物でさえ、金属の強度と延性を急激に損ない、もろく弱くします。そして、これらの不純物はすべて鉱石やコークスに含まれており、それらを取り除くのは困難です。

高炉および平炉での製錬中に、不純物の大部分がスラグに変換され、それとともに金属から除去されます。しかし、同じ高炉と平炉では、可燃性ガスからの有害元素が金属に入り、その特性を悪化させます。金属とその合金が電流を使用して得られる冶金の一分野である電気冶金は、非常に高品質の鋼を得るのに役立ちました。これは、鋼の製錬だけでなく、金属の電気分解、特に溶融塩の電気分解にも当てはまります。たとえば、溶融アルミナからのアルミニウムの抽出です。

電気アーク炉

合金化された高品質鋼の大部分は、電気アーク炉で製錬されます。

アーク製鋼炉およびプラズマアーク炉 (PAF) では、空気、溶融材料の蒸気、不活性雰囲気、またはその他のプラズマ形成媒体で発生するアーク放電のエネルギー変換により、発熱が発生します。

炉の一般理論によると、M.A。グリンコフアーク製鋼炉およびプラズマアーク炉は、放射モードの操作を備えた熱交換炉です。これは、プロセスゾーンの境界、つまり液体金属バスミラーでのエネルギー条件が電気アークと耐火物を生成するためです。ワーキングスペースの裏地。さらに、アーク製鋼炉では、垂直に配置されたグラファイト電極が不均一なアーク放射を生成します。これは、電極の直径と電気領域のパラメーターに依存します。

アーク間の熱交換の条件、作業スペースの表面と金属、アーク放電の電気物理学的プロセスの特徴、エネルギーおよび電気モード、アーク炉内での溶融の開始からの全体の溶融によると、固体金属装入から液体金属の排出までの工程は、段階に分けられます。

溶解を開始する前に、炉のドーム型の屋根を持ち上げて脇に置き、装入材料を上から炉に投入します。次に、ボールトが所定の位置に配置され、その穴から電極が炉内に降ろされ、電流がオンになります。鋳鉄、スクラップ鉄、その他の材料はすぐに溶け始めます。

電荷が溶けると、電極の下と周囲に「ウェル」が形成され、そこにアークと電極が下降します。チャージの溶融が「井戸」で発生すると、アークの「閉じた」燃焼の段階が発生し、下からチャージの近くの層への放射による熱伝達と、蓄積された液体金属の層を介した熱伝導によって発生します。囲炉裏で。ライニングによって蓄積された熱により、作業スペースの周囲にあるコールドチャージが加熱されます。この場合、ライニングの内面の温度は、1800〜1900度から900〜1000度ケルビンに集中的に低下します。この段階では、作業スペースのライニングはアーク放射から保護されているため、炉の変圧器の電気的能力を考慮して、最大の熱出力を提供することをお勧めします。

堆積した液体金属の量が、固体装入物の断片間の空隙を満たすのに十分な量になると、電気アークが開き、金属浴のミラーの上で燃焼し始めます。アークの「開いた」燃焼の段階があり、その間に壁と屋根の内張りにアークの強い直接放射があり、温度は毎分最大 30 ～ 100 ケルビンの速度で上昇し、ライニングの受熱能力に応じてアークの電力を下げる必要があります。

電気アーク炉
電気アーク溶解炉の概略図。炉には溶接鋼製ケーシング 3 があります。炉ケーシングは、塩基性 (マグネサイト、マグネサイト-クロマイト) または酸性 (ダイナス) の断熱耐火レンガ 1 で内側が覆われています。炉の炉床１２には耐火物が詰められている。溶解空間は、壁５、炉床１２および金庫室によって制限され、金庫室もまた耐火レンガで作られ、電極を通すための開口部を有する。炉の壁には、溶解の進行を制御するための作業窓１０と、完成した鋼をシュート２に沿って取鍋に注ぎ出すための出銑口がある。

最新のアーク製鋼炉は、産業用周波数の三相電流で動作します。直接アーク炉では、40 つの垂直グラファイト電極のそれぞれと金属の間で電気アークが発生します。アーク製鋼炉の内張りケーシングは球形です。作業スペースは、ドーム型のヴォールトで上から覆われています。ケーシングは、炉を傾けるための油圧（まれに電気機械）機構を備えた支持構造に取り付けられています。金属を排出するには、炉を45〜10度傾けてスラグをダウンロードします-15〜XNUMX度（反対方向）。炉には、屋根を持ち上げて回転させるためのメカニズムが装備されています-炉の上部から装薬を装填し、電極を移動させて、アークの長さを変更し、炉に導入される電力を制御します。大型炉には、浴内の液体金属を電磁的に混合するための装置、炉ガスを除去および洗浄するためのシステムが装備されています。

電気アーク炉
プラズマアーク炉

国内のプラズマアーク炉の容量は 0,5 ～ 200 トン、出力は 0,63 ～ 125 MW です。強力で超強力なプラズマアーク炉の現在の強度は 50 ～ 100 kA に達します。

技術プロセスとスラグの組成に応じて、プラズマアーク炉のライニングは酸性 (成形鋳物用の鋼を製錬する場合) または塩基性 (インゴット用の鋼を製錬する場合) になります。

電気アーク炉
プラズマアーク炉の図: 1- プラズマトーチ。 2 - 電極。 3 - カバー付き穴

さまざまなアーク加熱製錬浴炉として耐火ライニングを備えたプラズマアーク炉の設計の特徴は、XNUMXつまたは複数のDCプラズマトーチと下部電極 - アノードの存在です。プラズマ形成ガスの雰囲気を維持するために、プラズマアーク炉の作業スペースは、特殊なシールを使用して密閉されています。炉床に水冷電極が存在すると爆発の危険性が生じるため、プラズマアーク炉には、炉床ライニングの状態を監視するシステムと、炉床電極が液体で溶融することを警告するアラームが装備されています。金属。

現在、耐火ライニングを備えたプラズマアーク炉が、容量 0,25 ～ 30 トン、出力 0,2 ～ 25 MW で稼働しています。最大電流強度は最大 10 kA です。

両方のタイプの炉で最もエネルギー集約的な溶解期間は溶解期間です。その場合、総エネルギー消費量の最大 80% が消費され、そのほとんどが電気です。採用されている電気製鋼技術に応じて、全体の溶解時間は1,5〜5時間になる可能性があります。アーク製鋼炉の電気効率は 0,9 ～ 0,95、熱効率は 0,65 ～ 0,7 です。電気エネルギーの比消費量は、トンあたり 450 ～ 700 kWh であり、より大きなアーク製鋼炉の比熱放出表面積の減少により減少します。

プラズマアーク炉は、レートが低くなります。それらの電気効率は0,75-0,85です。これは、プラズマアークの形成中にプラズマトーチで追加の損失が発生するためです。水冷構造要素には追加の損失があるため、熱は約 0,6 です。プラズマアーク炉の操作の特徴は、高価なプラズマ形成ガスの使用です。これには、排気ガス再生システムの作成と、技術的に許容できる安価なガス混合物の使用が必要です。

製鋼における新たな機会は、1980 年代後半に電気アーク炉からの金属の底部 (炉床からの) 出鋼の成功した開発に関連して現れました。このような排気システムは、たとえば、オーバーハウゼン (ドイツ) のティッセンシュタール工場の製鋼工場、フリードリクスフェルク (デンマーク) の工場の 100 トン炉などで成功裏に実装されています。たとえば、デンマークの100トンユニットなど、かなり長い間-2週間以内です。溶融物が放出されるまでの時間は 10 分以内で、炉は 15 ～ 40 度ではなく 45 ～ XNUMX 度しか傾きません (従来の装置の場合)。これにより、耐火壁ライニングを水冷パネルにほぼ完全に置き換えることができ、さまざまな材料と電力の消費を大幅に削減し、炉スラグを完全に遮断することができます。

一見驚くかもしれませんが、最新の超高出力アーク鋼炉は、平炉よりもエネルギー消費量がはるかに低くなっています。また、平炉の製鉄所の仕事は、転炉や電気製鋼所の仕事よりもはるかに大変で疲れます。

著者：Musskiy S.A.

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同時に、生殖を制御するホルモン（エストロゲン、プロゲステロンなど）のレベルが体内で変化します。それらの一部は脳で合成され、一部は生殖器系自体で合成されます。生殖器系以外には何の影響も及ぼさないと信じるのは奇妙です.

たとえば、少し前に、女性の体内のエストロゲンの定期的な変動には、脳、つまり記憶の主要な中心の XNUMX つである海馬の変化が伴うと書きました。一部の専門家は、女性の性的嗜好も月経周期の段階に応じて変化すると考えていますが、他の情報源によると関係はありません. そして、これは女性の体がホルモン周期にどのように反応するかの別の例です. チューリッヒ大学病院の従業員と生物医学会社 Ava AG の同僚は、排卵時に女性の心臓の鼓動が速くなると報告しています。

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新しい作品の著者は、心拍数を追跡する医療センサーを備えたブレスレットを使用して、これらすべての欠点を回避しようとしました。この実験には、妊娠したことのない 22 歳から 42 歳までの約 XNUMX 人の女性が参加しました。彼らは全員、XNUMX 回の月経周期の間、毎晩就寝前にブレスレットを着用していました。また、周期のどの段階にいるかを正確に評価できるように、尿検査も行われました。

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