Особенности электрического нагрева

Электрические печи широко применяются в металлургии. Они используются для расплавления металлов и сплавов, восстановления металлов из руд, нагрева различных изде­лий и заготовок.

Электрические печи позволяют в ряде случаев осуще­ствить процессы, которые невозможно было бы провести в топливных печах, не говоря о многих других существенных достоинствах электрического нагрева. Так, получению качественных сталей в электропечах способствует возмож­ность более точного регулирования температуры в рабочем пространстве, что позволяет обеспечить требуемую техно­логию плавки и снизить угар дорогих легирующих элемен­тов. Очень важную роль играет здесь также возможность создания малоокислительной или слабовосстановительной атмосферы. Легированные стали некоторых марок вообще можно получать исключительно в электрических печах.

Ферросплавы, широко применяющиеся в современном сталеплавильном производстве, имеют высокую температу­ру плавления и их производство наиболее эффективно осу­ществляется в мощных дуговых печах, где концентрируется выделение большого количества тепла в сравнительно ма­лом объеме. Плавка высокореакциокных и тугоплавких металлов (титан, молибден, вольфрам и др.) и сплавов на их основе ведется исключительно в электрических дуговых вакуумных печах или в электронно-лучевых установках в глубоком вакууме.

При использовании электрических печей для нагрева деталей и заготовок существенно облегчается регулирова­ние теплового режима, заметно возрастает точность со­блюдения заданной температуры в печи и создаются воз­можности равномерного подвода тепла к поверхности всех изделий, находящихся в печной камере. Кроме того, элект­ронагрев позволяет осуществить при необходимости мест­ный нагрев отдельных участков изделия, а также нагрев поверхности (для поверхностной закалки). Рабочая каме­ра электрической печи может быть сравнительно легко герметизирована, что позволяет при необходимости применять нагрев в защитных или специальных атмосферах или в вакууме.

Отсутствие отходящих дымовых газов значительно по­вышает тепловую эффективность работы электрических печей и упрощает их конструкцию по сравнению с топливными. Чистота и хорошие условия труда в цехах, оборудованных электрическими печами, также являются сущест­венными преимуществами электрического нагрева.

Все эти достоинства предопределяют большую роль и растущее распространение электротермических процессов в производстве и обработке металлов и сплавов.

Однако электронагреву свойственны и определенные недостатки, сдерживающие его применение: стоимость еди­ницы тепла, полученной за счет электроэнергии, значитель­но выше стоимости единицы тепла, генерируемой в рабо­чем пространстве топливных печей за счет сжигания топ­лива, что влечет за собой более высокие эксплуатационные расходы; капитальные затраты на сооружение электриче­ских печей также обычно заметно больше в связи с их сравнительной сложностью и использованием более дорогих материалов, надежность и долговечность электрических печей ниже, а их эксплуатация находится в жесткой зави­симости от обеспеченности предприятия электроэнергией и работы энергосистемы.

Таким образом, все отмеченные раньше несомненные достоинства электрических печей не означают, что электри­фикация термических процессов в черной металлургии яв­ляется целесообразной абсолютно во всех случаях. Во многих процессах, когда применение электрической энергии не вызывается технологической или теплотехнической необхо­димостью, технико-экономические показатели оказываются лучшими при использовании топливных печей. Следовательно, использование электротермических установок дол­жно быть технически и экономически обоснованно, а так­же учтены народнохозяйственные соображения (месторас­положение предприятия, сравнительная доступность различных энергетических ресурсов), потребность в металлах или сплавах, получаемых только в электрических печах, качество продукции и т.д.).