2.6. Обладнення спеціальної електрометалургії

Основним завданням спеціальної електрометалургії є істотне поліпшення якості металів, надання їм нових властивостей з одночасним зменшенням шкідливого впливу металургійного виробництва на довкілля.

Необхідність задоволення потреб у високоякісному металі, які постійно зростають|зростають|, з'явилося причиною виникнення і розвитку принципово нових методів виплавки сталей| і сплавів: електрошлаковий (ЕШП)|шлаковий|, плазмовий (ПДП), вакуумний (ВДП) і різні комбіновані процеси.

2.6.1. Електрошлаковий переплав

Простота і висока ефективність технології ЕШП забезпечили його найбільше розповсюдження|поширення| серед способів отримання|здобуття| високоякісних сталей| і сплавів методами спецелектрометалургії. Принципова відмінність|відзнака| електрошлакового|шлакової| переплаву полягає в тому, що це бездуговий| процес.

Установки ЕШП (рис. 2.53) застосовують для переплаву сталей і сплавів з метою зменшення шкідливих домішок, особливо сірки, та отримання однорідної макроструктури зливка. Торець витратного електрода (3), підключений через трансформатор (1) до джерела електричного струму, розміщується у ванні електропровідного, але порівняно з іншими розплавами, значним опором рафінувального шлаку (5). Шлак наводять у водоохолодній металевій виливниці-кристалізаторі (8) розплавленням на початку процесу твердої шлакової суміші (флюсу) або заливанням рідкого шлаку, виплавленого в окремій шлакоплавильній печі. Перемінний чи постійний елект­ричний струм проходить від елек­трода до шлаку.

Рис. 2.53. Установка ЕШП та розмішення рафінувальних зон:

І - III зони рафінування; 1 - транс­форматор; 2 - електродотримач; 3 - електрод; 4 - краплі електродного мета­лу; 5 - шлакова ванна; 6 - рідка мета­лева ванна; 7 - зливок; 8 - водоохо-лодний кристалізатор; 9 - кірка твердого шлаку.

Під впливом теп­лової енергії шлак розплавляєть­ся і перебуває в рідкому стані. Вся суть електрошлакового про­цесу визначається властивостями розплавленого шлаку: пропуска­ти електричний струм, акумулювати теплоту, виконувати рафінувальну та захисну від атмосфери повітря функції щодо розплавленого металу.

2.6.2. Плазмово-дугова плавка

Плазмово-дугові печі бувають двох типів: з вогнетривкою футерівкою або з водоохолоджуваним мідним тиглем і водоохолоджуваним кристалізатором з глухим дном або з витягуванням зливка.

У печах з вогнетривкою футерівкою (рис. 2.54) водоохолоджуваний мідний анод - подовий електрод (6), умонтований врівень із подом (5), контактує із металом (4). Камеру печі (2), з якої заздалегідь відкачують повітря, заповнюють газом, який витікає з плазмотрона (1), і після досяг­нення належного тиску, зазвичай близького до атмосферного, завдяки дуговому розряду відбувається йонізація газу і починається плавка. На початку процесу плазмова дуга (3) проплавляє в шихті вузький коло­дязь, і рідкий метал, який стікає вниз, накопичується на подині, а після цього розплавляється вся шихта, що залишилася.

Рис. 2.54. Схема плазмово-дугової сталеплавиль­ної печі з вогнетривкою футерівкою:

1 – плазмотрон; 2 – камера печі; 3 – плазмова дуга; 4 - метал; 5 – под; 6 - подовий електрод.

Схема плазмово-дугової печі для переплаву металевої заготівки з кристалізатором приведена на рис. 2.55.

Рис. 2.55. Плазмово-дугова піч з кристалізатором:

1 – джерело струму; 2 - механізм витягування зливка|зливка|; 3 - зливок|зливок|, що наплавляється; 4 - кристалізатор; 5 - камера печі; 6 - плазмотрони|; 7 - заготівка; 8 – механізм обертання і переміщення заготівки.|заготовки|

У корпусі печі (герметичній камері) розміщені електрод, що переплавляється, – заготівка|заготовка| (7), плазмотрони| (6), мідний водоохолоджуваний кристалізатор (4) і зливок|зливок|, що наплавляється (3).

Джерело постійного або змінного струму підключають за допомо­гою пуско-регулювальної апаратури до плазмотронів (одним полюсом) і до зливка (другим), причому якщо використовують постійний струм - до плазмотронів підключається “мінус”, а до зливка – “плюс”.

Заготівка|заготовка| (7) за допомогою затискача кріпиться|зміцнює| до штока, що проходить через вакуумне ущільнення. Обертання і вертикальне переміщення заготівки|заготовки| здійснюється механізмом (8). Плазмові дуги кожного плазмотрона| направлені|спрямовані| на ванну рідкого металу та заготівку|заготовку|, що сплавляється. Заготівка плавиться, а метал по краплях|краплинах| стікає в рідку ванну. У міру наповнення ванни зливок|зливок| (3) за допомогою механізму (2) витягується з|із| кристалізатора (4). Після встановлення відповідного рівня металевої ванни у кристалізаторі процес переводять у стаціонарний режим, який підтримується вручну або автоматично. Для поліпшення|покращання| якості поверхні зливка|зливка| йому іноді|інколи| додається|наділяє| зворотно-поступальний рух. Узгоджена|погоджена| робота механізмів (2) і (8) дозволяє здійснити безперервний процес переплаву. Заготівка|заготовка| плавиться під дією теплоти плазмових дуг, що передається внаслідок конвекції і випромінювання.