История создания электродуговых печей. Часть 2
Начало статьи читайте в журнале
История создания электродуговых печей. Часть 1
Электромагнитное перемешивание металла в дуговой печи
Уже в 10-х гг. прошлого столетия опыт эксплуатации дуговых сталеплавильных печей показал, что интенсификация металлургических процессов, особенно в восстановительный период плавки, может быть достигнута путем перемешивания жидкого металла. В печах, вращающихся или качающихся во время плавки, осуществляется механическое перемешивание металла. В 1916 г. Степан Иванович Тельный (рис. 1), выпускник Екатеринославского горного института (ЕГИ) 1914 г. (профессор этого же института с 1925 г.), и Георгий Евгеньевич Евреинов (рис. 2), доцент ЕГИ (профессор ЕГИ с 1921 г.), совместно предложили в дуговых печах, неподвижных во время плавки, использовать для перемешивания жидкого металла добавочное магнитное поле. На рис. 3 изображена предложенная ими однофазная «дуговая печь с вращающейся дугой». Рабочее пространство печи окружено кладкой 1, ванна жидкого металла 2 охватывается снаружи катушкой 3, выполненной из медной трубы, заложенной в кладку печи и охлаждаемой водой. Ток, питающий печь, проходит последовательно от источника питания через катушку 3, верхний электрод 5, дугу 4, нижний подовый электрод 6 и возвращается к источнику питания. Взаимодействие переменного магнитного потока тока катушки с дугой придает ей форму вращающейся со скоростью до 150 об/мин винтовой спирали. При этом дуга сильно удлинялась, достигая 250–300 мм вместо нескольких десятков миллиметров в обычных условиях. Это позволило увеличить напряжение на дуге, улучшило ее устойчивость и передачу тепла от дуги к металлу. Этот же магнитный поток наводил в ванне индуктированный ток, который отталкивался от токов катушки, обеспечивая перемешивание металла.
Первые печи этого типа были установлены в 1919 г. в Екатеринославских железнодорожных мастерских и в 1920 г. на Екатеринославском трубопрокатном заводе, однако «вращающаяся дуга» С. И. Тельного и Г. Е. Евреинова не имела последующего распространения на дуговых сталеплавильных печах, так как получаемый технико-экономический эффект не окупал усложнения и удорожания конструкции.
Весьма трагична судьба Георгия Евгеньевича Евреинова (1880– 1937) — профессора, доктора технических наук, заведующего кафедрой горной электромеханики Днепропетровского горного института. Решением выездной сессии Военной Коллегии Верховного Суда СССР от 14 сентября 1937 г. он был приговорен к высшей мере наказания. Реабилитирован в 1956 г. посмертно.
Идея С. И. Тельного и Г. Е. Евреинова улучшить дуговую печь при помощи добавочного магнитного поля впоследствии привлекла внимание многих исследователей.
В 1928 г. инженер Л. И. Морозенский предложил устройство, предназначенное для управления дугами и одновременно для перемешивания металла. Вокруг ванны жидкого металла в горизонтальной плоскости по окружности кожуха располагают три катушки, питаемые трехфазным током и создающие вращающееся в горизонтальной плоскости магнитное поле, которое наводит в жидком металле ванны индуктированные токи. Механическая сила между потоком катушек и индуктированными токами приводит в движение металл в направлении вращения магнитного потока катушек. Система подобна асинхронному двигателю: катушки — статор, а жидкий металл — ротор, при этом металл вращается в горизонтальной плоскости. Верхняя часть каждой катушки находится над зеркалом металла и создает механические силы, отклоняющие дуги. Направление выдувания дуг изменяли переключением катушек.
Испытания устройства, проведенные на печи емкостью 0,5 т, дали положительные результаты: расплавление ускорилось в среднем на 30 %, удельный расход энергии уменьшился на 40 %, а обезуглероживание и дефосфация ускорились в 4–5 раз. Однако результаты испытаний, проведенных на промышленной печи 2,5 т завода «Электросталь», оказались неудовлетворительными: продолжительность расплавления и металлургических процессов, а также удельный расход электроэнергии остались прежними, хотя мощность катушек достигала 175 кВА при мощности печного трансформатора 900 кВА. Катушки Л. И. Морозенского не получили практического применения.
Продолжение статьи читайте в апрельском номере журнала "Наука и техника" за 2019 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
На нашем сайте вы можете приобрести уникальные монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
