Formation et développement de l'électrométallurgie

Au tournant du XIX-XX siècles. dans la métallurgie pour la fabrication des aciers de haute qualité et les métaux non ferreux sont de plus en plus commencent à utiliser l'énergie du courant électrique. Possibilité de fusion électrique des métaux a été créé par le physicien russe Vladimir Petrov. En 1802, il a créé le plus grand alors que la batterie galvanique, composée de 2100 cellules de cuivre-zinc. le phénomène de l'arc électrique a été découvert grâce à cette source d'alimentation. Petrov a d'abord souligné la possibilité de son utilisation pratique pour l'éclairage, la fusion électrique et soudage électrique des métaux. scientifique russe a également étudié les processus d'oxydation des métaux et leur récupération à partir de minerais dans une zone d'arc électrique.

Un brevet pour le premier four électrothermique a été repris en 1853 par le Français Pichon. La conception du four, dans une certaine mesure, un prototype de four à arc électrique (Stassano E. et al.), Qui ont trouvé une application pratique à la fin du siècle dernier.

Formation et développement de l'électrométallurgie

L'élément principal de fours étaient Pichon deux paires d'électrodes espacées horizontalement entre lesquelles un arc électrique est excité. Le mélange de minerai et le charbon sont passés à travers la zone d'arc où la température est de 3000 à 3500 ° C. Le métal réduit en carbone fondu et allant au four foyer électrique. Cependant, une quantité insuffisante de l'électricité produite au moment de générateurs magnétoélectrique primitifs, ne pouvait pas assurer le cours normal du processus métallurgique et le four Pichon n'a pas été pratique.

Une étape importante dans le développement de dispositifs électrothermiques a commencé des expériences ingénieur britannique W. Siemens, a reçu en 1878-1879 gg. plusieurs brevets sur leur structure de fours électriques.

L'une de ces structures est un creuset réfractaire, qui traverse le fond de l'électrode inférieure d'un métal réfractaire. La seconde électrode métallique, d'un refroidissement par eau, passé à travers le couvercle du creuset. Entre les deux électrodes excitées par un arc électrique. Dans une autre conception, l'électrode inférieure est faite de fer et refroidi pendant le fonctionnement, et une électrode supérieure formée de carbone. La troisième conception est un creuset avec deux électrodes horizontales, définissez une contre l'autre.

La première production d'acier de four électrique installé, généralement dans les zones où il était possible d'obtenir le moins cher de l'électricité en utilisant la puissance de l'eau des cours d'eau dans les environs. En 1898, l'ingénieur italien E. Stassano a pris un brevet pour un casting dans un fer forgé électrique avec une quelconque teneur en carbone. Son four a été installé dans le Nord de l'Italie, riche en ressources en eau.

En 1899, le Français P. Héroult a fait breveter son conception des fours de fabrication d'acier avec des électrodes placées au-dessus du bain. Le premier four a été construit à l'époque de la Savoie, dans les contreforts des Alpes. Cette ville dans le sud-est de la France, et est aujourd'hui l'un des centres de l'électrométallurgie français.

En 1900, en Suède, il a commencé la première induction conception électrique Cellini. L'avantage majeur d'un four à induction par rapport aux autres unités de fusion et de chauffage électrique est que l'énergie thermique se produit dans le matériau chauffé par l'énergie du courant électrique circulant à travers l'enroulement primaire. Les fours à induction assure le chauffage plus uniforme du métal et d'éliminer les effets nocifs des gaz produits dans des fours classiques provenant de la combustion du carburant ou du carbone à l'arc.

Le premier four E. Stassano dans sa conception était semblable au haut fourneau. Elle était la mienne, les épaules et chargé par le haut à travers la trémie. Sa corne a été injecté horizontalement installé deux électrodes de carbone. Dans d'autres constructions Stassano abandonné de type four à cuve. De l'ancien design était en fait seulement la corne. Le nouveau four avait trois paires d'électrodes. Causer brûler un, deux ou les trois arcs électriques, la température peut être réglée dans l'espace de fusion. Charger des matériaux pour la fusion électrique injecté en dessous de la zone de combustion de l'arc électrique.

Quelques années plus tard, E. Stassano construit à Turin électrique tournante. Dans ce cas, l'axe de rotation écarté de la verticale à un certain angle afin d'assurer un mélange plus efficace de la matière fondue sur la sole. unité de production d'acier la structure Stassano construit alors dans les différents pays, leur capacité optimale varie habituellement de 0,5 à 3 tonnes.

Formation et développement de l'électrométallurgie Fours électriques à arc par Eru, Giraud, et un certain nombre d'autres concepteurs, sont appelés fours à feu direct. Dans ceux-ci un courant électrique est appliqué à l'électrode de carbone situé à la verticale et le métal situé dans la cheminée. L'arc électrique entre l'électrode et la salle de bains. Ainsi, dans les fours à énergie thermique de chauffage direct est obtenu à partir de deux sources - de l'arc et de chauffage des bains en raison de sa résistance au passage du courant électrique. P. Héroult a reçu un brevet pour le four monophasé et triphasé électrique conçu pour la production d'acier et de ferroalliages.

En 1912, P. Rennerfeldt (Suède) est quelque peu modifié et amélioré électrique E. Stassano. Son four à l'aide de courant triphasé, avait trois électrodes. L'un d'eux a été placé verticalement et passé à travers le toit du four. Les deux autres ont été insérés à travers les murs du four avec une légère inclinaison de la ligne horizontale. Lors de l'utilisation zone de combustion du four à arc dévie légèrement direction verticale dans le bain d'électrode, en fournissant une température plus élevée dans les couches superficielles du matériau fusible. fours Rennerfeldta sont largement utilisés pour le fer et l'acier de raffinage et de fusion des alliages de cuivre, de nickel, d'argent et de l'aluminium.

Au début du XXe siècle. Professeur de l'Institut Polytechnique de Kiev VP Izhevsk a proposé un certain nombre de modèles de fours de type de laboratoire pour le traitement thermique des métaux et la fusion. Le premier four, construit en 1901, était destiné à une petite quantité de fonte de fer avec des bouts de fer ou d'additifs de minerai. mur en céramique chauffé le courant électrique passant à travers les électrodes intégrées en leur sein. capacité du four était seulement 16,5 kg. Oven possible d'obtenir un métal homogène, il dispose d'un compact, capable de travailler dans la tension AC et DC différent. Dans les années suivantes, le four Izhevsk (jusqu'à une capacité de 100 kg) a travaillé sur un certain nombre de plantes ukrainiennes.

1909 peut être considéré comme le début de la production industrielle de l'acier électrique en Russie. Cette année, le SP Era four à arc, qui a débuté à l'usine Obukhov à Saint-Pétersbourg, 192 tonnes d'acier ont été fondus. En 1911, ce four a déjà produit 1122 tonnes de métal. En 1913, les usines russes travaillé 4 four électrique pour fondre dans l'année 3500 tonnes d'acier.

En 1915, sur Motovilikhinsky usine de Perm a été commandé le premier monophasé four à résistance sidérurgie avec bain chauffé au charbon située au-dessus des barres pour chauffer un choc électrique. Ce four a été conçu par les ingénieurs russes SS Stein Berg et AF Gramolin. À l'avenir, similaire au four d'une capacité de 0,75 - 1 m ont été installés à Zlatoust, Nadezhda et d'autres usines de l'Oural et a réalisé avec succès des ordres militaires au cours de la Première Guerre mondiale.

Le fondateur de la création de haute qualité électrométallurgie en acier dans notre pays devrait être considéré comme un métallurgiste éminent NI Belyaev-En 1916, une petite fonderie près de la ville de Bogorodsk (maintenant Noginsk, Moscou. Reg.), Il a obtenu son premier alliage d'acier électrique. Sous la direction de NI Belyaev a commencé la construction d'une grande usine d'acier de haute qualité avec quatre fours à arc d'action directe. En Novembre 1917, la première puissance électrique de 1,5 tonnes a été mis en service. Usine "Electrostal" est la première entreprise à grande échelle, qui a débuté sous le régime soviétique.

Dès le départ, l'utilisation de l'industrie électrique dans leurs avantages personne dans le doute. Dans le four électrique atteint une température plus élevée que les autres agrégats d'acier refondu facilement usés aciers alliés pourraient produire des alliages réfractaires spéciaux de haute qualité avec des éléments d'alliage avec une quantité minimale d'impuretés nocives. Par conséquent, chaque fois admis la possibilité d'obtenir une quantité suffisante d'énergie électrique par la force développée électrométallurgie.

En 1910, 114 fours électriques ont travaillé partout dans le monde. En 1915, il y avait déjà 213, et par le début de 1920 les fours d'acier fondus en 1025 et 362 unités sont en cours d'installation et de mise en service. Au pays, une fois développés, riche énergie électrique, la production d'acier électrique a augmenté particulièrement rapidement. Aux Etats-Unis, par exemple, la production d'acier dans électrique seulement pendant 4 ans, 1914-1918 est passée de 24-800000. T, t. E. 33 fois. Une tendance similaire a été observée en Allemagne et au Canada. En même temps, l'électricité largement utilisé pour produire des métaux non ferreux à point de fusion ferro, ainsi que dans l'industrie chimique, - pour la production de carbure de calcium, de phosphore et d'autres ingrédients.

Shukhardin S. «La technologie dans son développement historique"