Понятие «электротермические установки» характеризует электротермическое оборудование в комплексе с элементами сооружений, приспособлениями и коммуникациями (электрическими, газовыми, водяными, транспортнымии др.), обеспечивающими его нормальное функционирование.
Электротермическое оборудование (ЭТО) – это оборудование, предназначенное для технологического процесса тепловой обработки с использованием электроэнергии в качестве основного энергоносителя2. Классификация ЭТОпоказана на рис. 2.10.
Отличительной особенностью электрической печи (электропечи) является преобразование электрической энергии в тепловую и наличие нагревательной камеры, в которую помещается нагреваемое тело. Понятие «электропечь»может охватывать как собственно печь, так и в некоторых случаях печь со специальным оборудованием, входящим в комплект поставки (трансформаторами,щитами управления и пр.). Под «нагревательной камерой» понимается конструкция, образующая замкнутое пространство и обеспечивающая в нем заданный тепловой режим.
Электротермические устройства – оборудование без нагревательной камеры.
Совокупность конструктивно связанных электропечей, устройств и другого технологического оборудования (трансформирующего, охлаждающего,моечного и др.) называется электротермическими агрегатами.Классификация электротермического оборудования по методу нагревапредставлена на рис. 2.11 [12 – 15].
В ЭТО сопротивления [12, 18, 19, 20, 23, 25] происходит выделение теплоты в твердых или жидких телах, включенных непосредственно в электрическую цепь, при протекании по ним электрического тока. На рис. 2.12 приведены схемы нагрева сопротивлением.Нагрев сопротивлением основан на законе Джоуля – Ленца, по которомупри протекании тока в проводнике выделяется тепло, пропорциональное егоэлектрическому сопротивлению, квадрату тока и времени прохождения тока.Ток может протекать по самому нагреваемому телу – прямой нагрев или поспециальному нагревателю, от которого выделяемое тепло передается к нагреваемому телу теплообменом, такой нагрев называется косвенным.
При косвенном нагреве различают три вида теплообмена: излучением,конвекцией и теплопроводностью. При высоких температурах определяющеезначение имеет нагрев излучением. В нагреве излучением выделяется инфракрасный нагрев, основанный на подборе спектрального состава излучения сучетом свойств материалов избирательно поглощать или пропускать его.
Как показано на рис. 2.13 [4, 12,28], падающий на полупрозрачное телопоток излучения в общем случае разделяется на три составляющие: отраженный, пропущенный и поглощенный потоки. Первые две рассеиваются в пространстве, третья превращается в тепловую энергию. Соотношение между этими составляющими зависит от спектраизлучения нагревателя и свойств нагреваемого тела.
Подбор спектра нагревателя, соответствующего характеристикам нагреваемого материала, позволяет получать желаемые технологические результаты.В дуговом ЭТО [3, 12, 25 – 27] происходит выделение теплоты в электрической дуге. Материал нагревается за счет теплоты, поступающей в него изопорных пятен дуги, а также вследствие теплообмена с дугой и электродами.На рис. 2.14 представлены схемы дугового нагрева.