Электрический режим. Электрическая дуга является основным источником тепла в дуговой сталеплавильной печи. Электрическая дуга – это поток электронов и ионов между анодом и катодом. При приложении к ним напряжения достаточной величины происходит эмиссия электронов в катода которые, соударяясь с молекулами газа в межэлектродном пространстве, вызывают их ионизацию; при этом положительно заряженные частицы движутся к катоду, а электроны к аноду, создавая дугу. Движущиеся к аноду электроны бомбардируют его, в результате чего кинетическая энергия электронов превращается в тепловую и световую, аналогичный процесс идет на катоде; температура бомбардируемого пятна анода составляет 3600 – 4000 оС, катода 3200 – 3600 оС, а температура столба дуги достигает 6000 оС. В дуговой сталеплавильной печи дуга горит между электродами и металлом (жидкая ванна, нерасплавившаяся шихта) и представляет собой поток электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака.
Поскольку дуговые печи питаются переменным током, в течение каждого полупериода меняются катод и анод, а напряжение и сила тока дуги достигают максимума и проходят через ноль. Эмиссия электронов с катода существенно облегчается при повышении температуры катода, поэтому в дуговой печи после расплавления шихты дуга горит более устойчиво, чем в начале плавки при холодной шихте.
Длина дуги на больших высокомощных печах может достигать 150 – 200 мм, сила тока 60 – 100 кА. 8.2