БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)
Спецэлектрометаллургия охватывает новые процессы плавки и рафинирования металлов и сплавов, получившие развитие в 50—60-х гг. 20 в. для удовлетворения потребностей современной техники (космической, реактивной, атомной, химического машиностроения и др.) в конструкционных материалах с высокими механическими свойствами, жаропрочностью, коррозионной стойкостью и т. д. Спецэлектрометаллургия включает вакуумную дуговую плавку (см. Дуговая вакуумная печь ), электроннолучевую плавку , электрошлаковый переплав и плазменно-дуговую плавку. Этими методами переплавляют стали и сплавы ответственного назначения, тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ниобий и их сплавы, высокореакционные металлы — титан, ванадий, цирконий, сплавы на их основе и др. Вакуумная дуговая плавка была предложена в 1905 В. фон Больтоном (Германия); в промышленных масштабах этот метод впервые использован для плавки титана В. Кроллом (США) в 1940. Метод электрошлакового переплава разработан в 1952—53 в институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Для получения сталей и сплавов на никелевой основе особо ответственного назначения применяют различные варианты дуплекс-процессов , важнейший из которых — сочетание вакуумной индукционной плавки и вакуумно-дугового переплава. Особое место в спецэлектрометаллургии занимает вакуумная гарнисажная плавка (см. Гарнисаж ), в которой источниками тепла служат электрическая дуга, электронный луч, плазма. В этих печах, применяемых для высокоактивных и тугоплавких металлов (W, Mo и другие и сплавы на их основе), порция жидкого металла в водоохлаждаемом тигле с гарнисажем используется для получения слитков и фасонных отливок.
Рудовосстановительная плавка включает производство ферросплавов, продуктов цветной металлургии — медных и никелевых штейнов, свинца, цинка, титанистых шлаков и др. Процесс заключается в восстановлении природных руд и концентратов углеродом, кремнием и другими восстановителями при высоких температурах, создаваемых главным образом за счёт мощной электрической дуги (см. Руднотермическая печь ). Восстановительные процессы обычно являются непрерывными. По мере проплавления подготовленную шихту загружают в ванну, а получаемые продукты периодически выпускают из электропечи. Мощность таких печей достигает 100 Мва. В некоторых странах (Швеция, Норвегия, Япония, Италия и др.) на основе рудовосстановительной плавки производится чугун в электродоменных печах или электродуговых бесшахтных печах.
Электрохимические процессы получения металлов. Г. Дэви в 1807 впервые применил электролиз для получения натрия и калия.
В конце 70-х гг. 20 в. методом электролиза получают более 50 металлов, в том числе медь, никель, алюминий, магний, калий, кальций и др. Различают 2 типа электролитических процессов. Первый связан с катодным осаждением металлов из растворов, полученных методами гидрометаллургии — выщелачиванием руд и концентратов; в этом случае восстановлению (отложению) на катоде металла из раствора отвечает реакция электрохимического окисления аниона на нерастворимом аноде.
Второй тип процессов связан с электролитическим рафинированием металла из его сплава, из которого изготовляется растворимый анод. На первой стадии в результате электролитического растворения анода металл переводится в раствор, на второй — он осаждается на катоде. Последовательность растворения металлов на аноде и осаждения на катоде определяется рядом напряжений . Однако в реальных условиях потенциалы выделения металлов существенно зависят от величины перенапряжения водорода на соответствующем металле. В промышленных масштабах рафинируют цинк, марганец, никель, железо и другие металлы; алюминий, магний, калий и др. получают электролизом расплавленных солей при 700—1000 °С. Последний способ связан с большим расходом электроэнергии (15—20 тыс. квт ·ч/т ) по сравнению с электролизом водных растворов (до 10 тыс. квт ·ч/т ).
Лит.: Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Еднерал Ф. П., Электрометаллургия стали и ферросплавов, 4 изд., М., 1977.
В. А. Григорян.
Электрометр
Электро'метр (от электро... и ...метр ), прибор, предназначенный для измерения разностей электрических потенциалов, небольших электрических зарядов, очень малых токов (вплоть до 10-15 а ) и других электрических величин, когда необходимо обеспечить пренебрежимо малое потребление энергии измерительным прибором. Э. представляет собой электростатический прибор с тремя электродами, находящимися в общем случае под разными потенциалами. Наиболее распространены струнные и квадрантные Э., применяемые для измерения напряжения.
В наиболее простом струнном Э. измеряемое напряжение подаётся на платиновую нить (струну) и неподвижные электроды (рис. а , б ). Под действием сил электрического поля нить прогибается; перемещение нити, служащее мерой измеряемой величины, наблюдают в микроскоп , что обеспечивает достаточно высокую чувствительность прибора. Для повышения чувствительности струнного Э. на его неподвижные электроды накладывают дополнит. напряжение (50—100 в относительно земли) такого же рода (постоянное или переменное) и той же частоты, что и измеряемое (рис. в ). Чувствительность струнного Э. достигает 300—500 мм на 1 в/м. Квадрантные Э. состоят из подвижной части в виде тонкой и лёгкой металлической пластинки — бисектора, называемого обычно «бисквитом», и связанного с ним зеркала, подвешенных на кварцевой нити, и неподвижной части — цилиндрической металлической коробки, разрезанной на четыре равные части — квадранты. При наличии разности потенциалов на квадрантах между ними и бисектором возникают электростатические силы взаимодействия, отклоняющие подвижную часть Э. в ту или др. сторону. По углу отклонения бисектора при известном его потенциале судят о величине разности потенциалов квадрантов; если же известна последняя, то можно определить потенциал бисектора. Чувствительность квадрантного Э. — до 5000 мм на 1 в/м. Разновидность квадрантного Э. — бинантный Э. (неподвижная часть такого Э. разрезана на две части — бинанты).
Лит.: Курс электрических измерений, под ред. В. Т. Прыткова и А. В. Талицкого, ч. 1, М. — Л., 1960; Векслер М. С., Электростатические приборы, М. — Л., 1964; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина, М., 1972.
Струнный электрометр: а — схема устройства: б, в — схемы включения; 1 — струна (платиновая нить); 2 — электроды; 3 — микрометрический винт, регулирующий натяжение струны (чувствительность прибора); Е — источник дополнительного напряжения.
Электрометрическая лампа
Электрометри'ческая ла'мпа, приёмно-усилительная лампа , используемая в радио- и электроизмерительных приборах для усиления и измерения малых токов (до 10-14 а ) в цепях с очень высоким электрическим сопротивлением. Конструктивно Э. л. выполняется в виде триода (одинарного или двойного), тетрода , или пентода . Катод Э. л. обычно оксидный, прямого либо косвенного накала. Главная особенность Э. л. — высокое входное сопротивление, определяемое требованием получения малых токов управляющей сетки при её отрицательном потенциале. Появление сеточного тока в Э. л. связано с конечным значением сопротивления электрической изоляции сетки (сопротивлением утечки сетки); ионизацией остаточных газов в баллоне лампы; термоэлектронной эмиссией сетки; фотоэлектронной эмиссией с поверхности сетки, обусловленной внешним освещением, тепловым излучением нагретого катода, мягкими рентгеновскими лучами , возникающими при торможении электронов на аноде. Используя различные конструктивно-технологические меры (важнейшие из которых — снижение температуры катода до 750—800 К; уменьшение анодного напряжения до значений, меньших потенциала ионизации остаточных газов, обычно до 10—12 в ; уменьшение размеров управляющей сетки и обеспечение её высокой электрической изоляции), сеточный ток Э. л., обусловленный указанными факторами (кроме последнего), можно снизить до 10-15 а и меньше. Однако получение малых сеточных токов при удовлетворительных значениях таких основных параметров Э. л., как крутизна её сеточной характеристики и коэффициент усиления, затруднено главным образом из-за фотоэлектронной эмиссии, вызванной мягким рентгеновским излучением. Так, при сеточном токе 10-15 а крутизна сеточной характеристики обычно не превышает 100—120 мка/в , а коэффициент усиления — 1,5; у так называемых полуэлектрометрических ламп, работающих при сеточном токе около 5×10-11 а, эти параметры составляют соответственно 1 ма/в и 25—30. Диапазон измеряемых значений тока (отношение его предельных значений) у Э. л. обычно около 100; у разновидности полуэлектрометрической лампы — так называемой логарифмической Э. л. (с характеристикой, обеспечивающей получение на выходе сигнала, пропорционального логарифму входного тока) он может достигать 108 .
