Қожды ваннадағы электр физикалық процестер
Балқытылған қож электролит, яғни ток тасығыштар ретінде иондар қызмет атқаратын екінші класты өткізгіш болып табылады. Ток қожды ванна арқылы өткен кезде электродтардағы электрондық ток қождың ионды тоғымен тұйықталады. Бұл ретте анодта электрондарды электродқа берумен аниондар бейтараптанады, ал катодта электродтан электрондарды алумен катиондар бейтараптанады. Иондардың бейтараптандырылуы тиісті электр химиялық потенциалдардың туындауымен және электр қозғалтқыш күштің (ЭҚК) полярлануымен (егер бейтараптандыратын ион электрод материалынан ерекшеленсе) екінші реттік химиялық реакциялармен қатар жүреді. Сондықтан басқа пештермен салыстырғанда, ЭҚҚ пешіндегі қожды ваннаның кернеу кедергісі Ом заңына сәйкес қождың белсенді қарсыласуына Rқож кернеудің құлауы мен кернеудің электрод жанында құлауынан жинақталады.
Белсенді қарсыласу Rқож иондардың электродқа қарай бағытталған қозғалысына қарсы тұратын иондар арасындағы өзара әрекеттесу күшіне, иондардың саны мен қозғалғыштығына және ортаның тұтқырлығына байланысты. Осы себептен ЭҚҚ үшін қолданылатын қож температура жоғарылаған сайын төмендейді (бірінші класты өткізгіштермен салыстырғанда) және қождың химиялық құрамына байланысты болады.
Қожды ваннадағы температуралық өріс. 2000-2200 К максимум температура электрод астындағы аймаққа сәйкес келеді. Электрод пен кристаллизатор қабырғасының арасындағы саңылаудағы қождың температурасы 1950-2000 К дейін жетеді. Электродқа тиесілі қож ваннасы және қож аймағы айнасының температурасы саңылаудағы қож температурасынан 100-150 К төмен. Кристаллизатор қабырғасының жанында қож гарнисажына тұтқыр және аз жылу өткізгішті қождың салыстырмалы жұқа (10-20 мм) қабаты жалғасады, ондағы температура айырымы 200 К шамасында болады. Температураның қож ваннасының көлемі бойынша біркелкі емес таралуы көп жағдайда сұйық қождың айналымымен, әсіресе 30-60 кА жұмыс ток күшіне ие орташа және үлкен сыйымдылықты ЭҚҚ пештерінде түзіледі.
Электр жабдықтары
ИТП қоректендіру жеке немесе орталықтандырылған түрде болуы мүмкін. Орталықтанған қоректену кезінде қоректенудің біршама көздері (жиілік түрлендіргіштері) жалпы (жиналған) шығу шиналары бар бір түрлендіру станциясымен біріккен, оған ИТП қосылған. Жеке қоректену кезінде әрбір ИТП жекелеген қоректену көзіне қосылады.
ИТП қоректендіру сұлбасы негізгі электр жабдықтар — ИП қоректену көзі және әртүрлі көмекші электр жабдықтары: қоректену көзінің және индуктор кернеуінің келісуі үшін — келісуші (контурлы) трансформаторлар; өнеркәсіптік жиіліктегі бір фазалы ИТП қоректенуі кезінде үш фазалы желіде жүктемені симметриялау үшін - симметриялаушы қүрылғы; индуктордың реактивті индукциялық қуатының орнын толтыру үшін және тербеліс контурын жасау үшін - тұрақты немесе айнымалы сыйымдылықтагы конденсаторлы батареяларды қамтиды. Кейбір жағдайда сұлбада кернеу тұрақтандырғышы, түрлендіргіш трансформатор, тиристорлы қоздырғыш және т.б. болуы мүмкін.
Индуктор қуыс цилиндр түрінде болады және шиыршықтар түрінде жатқызылған мыс түтіктерінің орамдарынан түзіледі. Қолданылатын мыс түтіктерінің пішіні 1.2 – суретте көрсетілген; тең қабырғалы түтіктерді әдетте көтеріңкі жиілікті пештер үшін, ал әр түрлі қабырғаларды өнеркәсіптік жиіліктегі пештер үшін пайдаланады.
1 – индуктор;
2 – тигель;
3 – табандық тақта;
4 – алмалы-салмалы тоғыспа;
5 – құйғыш тұмсық;
6 – болат қаптама;
7 – айналу өсі;
8 – трансформаторлық болаттан жасалған магнитті өткізгіш
1.2 – сурет Сыйымдылығы 8 тонна индукциялық пеш
Индукциялық қыздырудың электр пеш қондырғылары жалпы тағайындауы 380 В үш фазалы күштік желіден қоректенеді және 6 немесе 10 кВ кернеумен цехтық таратқыш құрылғылармен қоректенеді.
50 Гц жиіліктегі қондыргы әдетте жалпы электр техникалық тағайындаудағы элементтермен жинақталған. Дайындаушы зауыт орташа және жоғары жиіліктегі ИТП үшін арнайы жабдықтарды жинақ ретінде шығарады.
Қоректену көздері. ИП негізгі элементтері мыналар болып табылады: 380 В-тан 5-8,4 кВ-қа дейін кернеуді жоғарылататын үш фазалы күштік (анодты) трансформатор; нольдік вентилі бар үш фазалы көпір сұлбасы бойынша орындалған жоғары вольтті түзеткіш, 6-11 кВ тұрақты кернеуі (анодты кернеу) бар түрлендіруші айнымалы ток (анодты кернеу); жоғары жиіліктегі электр тербелістерінің энергиясына тұрақты ток энергиясын түрлендіруші.
Индукциялық пештерді екі типке бөледі: 1) жоғары жиіліктегі токпен коректенетін; 2) өнеркәсіптік жиіліктегі токпен қоректенетін (50 Гц). Бірінші типтегі пештерде қоректенуші токтың жиілігі әдетте тигель диаметрі мен сыйымдылық өсуі шамасы бойынша азаяды; шағын (бірнеше килограмм және одан кем) пештер жиілігі 50-тен 1000 кГц-ға дейінгі токпен, ал орташа және ірі пештер (сыйымдылығы ондаған тоннаға дейін) жиілігі 0,5-10 кГц токпен қоректенеді.