Рис. 27. Трехэлектродная лампа (а) с нитью накала H, сеткой С, анодом А и изображения триода на радиосхемах (б)

В катодно-лучевых или телевизионных трубках (рис. 28) энергия электронов равна примерно десяти тысячам электрон-вольт, а в некоторых современных рентгеновских установках она доходит до миллиона электрон-вольт. Современные ускорители позволяют получить энергию в тысячи и десятки тысяч раз больше, чем миллионы электрон-вольт (рис. 29).

С помощью полученных на ускорителях сверхбыстрых электронов можно изучать структуру протонов, нейтронов и других частиц.

Рис. 28. Схематическое изображение электронно-лучевой трубки

Рис. 29. Линейный ускоритель ионов до энергии 10 МэВ (Харьков)

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА — ТЕМА ОСОБОГО РАЗГОВОРА…

Электронные лампы, или радиолампы — одни из наиболее широко применяемых электронных приборов. Одна из самых простых ламп имеет три электрода: катод, испускающий электроны, анод, который их улавливает, и сетку, которая находится между катодом и анодом и управляет электронами (см. рис. 27).

Впервые трех-электродная лампа была предложена французским изобретателем Луи де Форестом в 1906 г. Электронно-вакуумные лампы — усилители и детекторы — обязательная часть всех радиостанций. В настоящее время электронно-вакуумные приборы переживают «вторую молодость». Они вновь занимают свое место в бытовых высококачественных усилителях для воспроизведения звукозаписи и в радиоприемниках, предназначенных для работы в комплекте с ними (тьюнер), вместо транзисторных устройств, имеющих принципиальные недостатки. Мощные ламповые генераторы используют на заводах для поверхностной закалки деталей, плавки металлов, сушки дерева и т. п.

Достигнув металла, электроны в нем резко тормозятся, и вся кинетическая энергия превращается в тепловую. При этом луч создает на глубине 0,001—0,1 мм энергию в сотни раз большую, чем любой источник теплоты.

Применение электронного луча преобразовало всю технологию сварки.

ЗДЕСЬ ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛУЧ ВЫСТУПАЕТ В КАЧЕСТВЕ ИНСТРУМЕНТА…

Новые возможности открыла электронная плавка. Она позволила путем расплавления и кристаллизации получать сверхчистые вещества. В таких веществах нуждается ракетная и атомная техника, да и сама электроника.

А вот электронный луч совсем в ином применении — с его помощью печатаются книги. Установка похожа на телевизор, но вместо экрана — бумажная лента, на которой луч прочерчивает строку за строкой. От него на бумаге остается заряд. Распыленная типографская краска и наэлектризованная бумага встречаются внутри камеры, бумага притягивает частички краски и текст проявляется, как на фотопленке.

Наиболее искусно электронами управляют в электронно-лучевых трубках (рис. 28). Такая электронно-лучевая трубка — основная часть телевизоров, радиолокаторов, фототелеграфа.

Электроника, радиоэлектроника и радиотехника, электронная оптика и электронная техника, электронография и электрооптика, электроорганический синтез и электрострикция — вот далеко не полный перечень наук и технических применений, предмет которых — процессы в приборах, основанные на движении электронов в вакууме и в веществе. Специальные области техники занимаются разработкой, производством и применением электронных приборов и устройств; в многочисленных научных институтах исследуют процессы, происходящие при формировании, распространении и фокусировке электронных и ионных пучков и т. д. Вот к чему привело открытие электрона.

— Ну что же, давайте пофантазируем, — подумает читатель, — когда-то это будет?

Однако заводы и комбинаты без высоких дымящих труб, без домен и мартенов — это не мечта, а реальность. Принципиальные изменения происходят сейчас даже в тех технологиях, которые, казалось бы, устоялись в веках. Причины тому — не только необходимость повышения качества металлопродукции, но и требования экологии: производство не должно отравлять окружающей среды.

Одним из реальных шагов в выполнении решений XXV–XXVII съездов КПСС о повышении качества металлопродукции является создание Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК) (г. Старый Оскол Белгородской области). Но прежде чем говорить об особенности работы,

ДАВАЙТЕ СНАЧАЛА ВСПОМНИМ О ТРАДИЦИОННОМ СПОСОБЕ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ.

Металлургическое производство возникло на заре развития человеческого общества. В древности железо получали не в жидком, а в размягченном состоянии в сыродувных горнах, где в качестве топлива использовали древесный уголь (рис. 30, а).

По мере развития техники и увеличения потребности в металлах для получения железа использовали более высокие горны, а для подачи воздуха в горн стали применять воздуходувные устройства (рис. 30, б). Это привело к ухудшению механических свойств полученного сплава. Металл стал хрупким, но с хорошими литейными свойствами. Этот сплав был назван чугуном. При таком способе производства появилась возможность для хорошего отделения отходов (шлаков) от металла.

Сначала чугун выбрасывали, а с XIII в. начали вторично переплавлять с рудой (рис. 30, в).

Рис. 30. Способы выплавки железа:

_{а — древний горн для получения железной крицы; б — горн с воздушным дутьем (XVI в.); в — доменная печь (конец XVIII в.)}

Полученный сплав, в котором углерода, кремния, марганца и некоторых других элементов содержалось меньше, чем в чугуне, назвали сталью. Так зародился двухступенчатый способ производства железа из руды: сначала в шахтной печи — домнице (домне) выплавляли железоуглеродистый сплав — чугун, а затем его перерабатывали на сталь в так называемых кричных горнах.

Значительно позже, вероятно, лишь в XIV в., чугун начали использовать еще и для литья готовых изделий.

Такая двухстадийная схема производства стали и в настоящее время является основной. Техника выплавки чугуна и производства стали постепенно совершенствовалась и развивалась. В частности, с 1735 г. для выплавки чугуна стали применять твердое топливо — кокс. Кокс получают путем сухой перегонки специальных сортов (коксующихся) каменных углей без доступа воздуха при температуре 1000–1100 °C в так называемых коксовых батареях. С 1828 г. для ускорения процессов получения чугуна в доменном производстве стали применять дутье нагретого до 1000–1200 °C воздуха. Крупным усовершенствованием доменного процесса стало обогащение воздушного дутья кислородом (до 30 %), а также использование в качестве топлива природного газа.

КАК ГОТОВЯТ РУДУ К ПЛАВКЕ?

Перед плавкой железные руды подвергают специальной обработке с целью увеличения содержания железа в шихте, повышения ее однородности по крупности кусков и химическому составу.

Руда в основном проходит следующие стадии подготовки: дробление и сортировку по классам крупности, обогащение, усреднение, окускование.