Вакуумные дуговые печи
Для получения крупных слитков до 60 т конструкционных нержавеющих, высокопрочных и других сталей применяют ваку- умные дуговые печи. В этих печах наплавление слитка в вакууме в медный водоохлаждаемый кристаллизатор производят при помощи электрической дуги. Вакуумные дуговые печи имеют следующие преимущества: кристаллическая структура слитка получается более мелкозернистой и равномерной; исключается неравномерность распределения элементов (сегрегация); отсутствует усадочная раковина и другие дефекты, которые присущи слиткам, отлитым в обычные чугунные изложницы. Так как тигель медный, благодаря отсутствию контакта с огнеупорными материалами не происходит загрязнения металла примесями и можно получить металл высокой степени чистоты.
Недостатки этого метода: в дуговых вакуумных печах переплавляют готовую заготовку заданного состава; легирование по ходу плавки невозможно. 1
Основную группу вакуумных дуговых печей представляя печи с расходуемым электродом. 1
Схема такой печи представлена на рис. 2. Печь состоит герметичной камеры, к которой прикреплен медный кристаллизатор. Он представляет собой трубу диаметром от 150 до 1000 ми более. Снаружи к трубе приварена рубашка водяного охлажден! в которой под давлением циркулирует вода. Камера печи имеет патрубок для подсоединения к мощным вакуумным насосам. В верхней части камеры имеется сальниковое уплотнение, через которое в печь проходит стальная, полированная водоохлаждаемая штанга - электрододержатель. К концу штанги с помощью специального зажима крепят переплавляемую заготовку – электрод. Электрод может быть круглого или квадратного сечения. Отрицательный полюс от источника постоянного тока при помощи гибких кабелей подводят к электрододержателю, а положительный полюс - к кристаллизатору при помощи медных шин. Перемещение электрододержателя вместе с электродом осуществляют электромеханическим приводом.
рис. 2. Схема вакуумной дуговой печи:
1- механизм подачи электрода;
- электрододержатель;
- сальниковое уплотнение;
- электрод; 5 - камера печи;
- токоподвод к кристаллизатору;
- кристаллизатор; 7- кристаллизатор; 8- дуга; 9 -наплавляемый слиток
Привод имеет автоматические регуляторы, которые управляют подачей электрода. При включении тока между концом электрода и дном кристаллизатора на которое укладывается шайба - затравка, чтобы не повредить поддон, зажигается электрическая дуга. Под действием электрической дуги электрод расплавляется. Капли жидкого металла стекают в кристаллизатор и образуют в нем небольшую ванну. По мере расплавления электрода в кристаллизаторе образуется слиток. Металл затвердевает с высокой скоростью благодаря контакту с водоохлаждаемыми стенками кристаллизатора. Вследствие высокой теплопроводности меди и интенсивного ее охлаждения водой поверхностный слой кристаллизатора, контактирующий с жидким металлом, не успевает нагреться до температуры давления. Благодаря быстрой и направленной кристаллизации слиток дугового переплава имеет более благоприятное строение, чем обычный слиток. Поскольку плавку ведут в вакууме (10-2 Па) и при относительно высокой температуре, то происходит удаленние из металла газов, примесей цветных металлов и неметаллическхих включений. Для получения металла особо высокой чистоты проводят двойной переплав стали в вакуумной дуговой печи или если сначала выплавляют в вакуумной индукционной печи, а затем переплавляют в вакуумной дуговой печи