Вакуумно-дуговой переплав

Принцип действия печей вакуумно-дугового переплава (ВДП) основан на использовании тепловой энергии, которая выделяется при горении электрической дуги между металлическими (переплавляемым) электродом и поддоном водоохлаждаемого кристаллизатора в вакууме Р = 0,13...1,33 Па. В металлургии качественных сталей наиболее широко применяют печи ВДП с расходуемым электродом, работающие на постоянном токе для обеспечения стабильности горения электрической дуги. Схема вакуумно-дугового переплава приведена на рис.1.15. Процесс ВДП осуществляется следующим образом. После закрепления в камере печи расходуемого электрода и затравки (металлической шайбы) на поддон печь уплотняют и включают вакуумные насосы. Получив необходимый вакуум (0,13…1,33 Па), включают печь и опускают расходуемый электрод к затравке до зажигания дуги. Возникающая электрическая дуги выделяет тепло, от которого начинает плавиться торец расходуемого электрода и металл падает на затравку, образуя слиток. Расходуемый электрод непрерывно оплавляется, а слиток, кристаллизуясь, растет вверх. По окончании процесса печь выключают, разгерметизируют и извлекают готовый слиток.

Преимущество вакуумно-дугового переплава: отсутствие взаимодействия металла с воздухом; глубокая дегазация; металл не загрязнен шлаковыми включениями; кристаллизация слитка в водоохлаждаемом кристаллизаторе имеет направленное распространение снизу вверх и оказывается лучшей, чем в обычной изложнице; при этом имеется возможность выведения усадочной раковины.

Недостаток: низкое качество поверхности слитка.

Рис.1.15. Схема вакуумно-дугового переплава: 1 - подвижный шток; 2 - рабочая камера; 3 - патрубок; 4 - переплавляемый электрод; 5-водоохлаждаемый кристаллизатор; 6 - переплавленный металл.

Металл после вакуумно-дугового переплава получается очень чистым по содержанию газов и примесей цветных металлов. В результате ВДП на 30…65% ( в зависимости от класса сталей) снижается содержание кислорода, почти полностью удаляется водород, на 25…30% уменьшается содержание азота.

Плазменно-дуговой переплав

Сущность плазменно-дугового переплава (ППД) заключается в переплаве расходуемых заготовок определенного химического состава в металлическом водоохлаждаемом кристаллизаторе. Источником тока для реализации этого способа служит низкотемпературная плазма при температуре 10000...30000 ^ОС. Для создания плазмы служит специальное устройство, являющееся основным элементом плазменно-дуговых печей. Конструкция печи ППД приведена на рис.1.16.

Рис.1.2.13. Схема плазменно-дугового переплава: 1-плазматрон; 2 - рабочая камера; 3- переплавляемая заготовка; 4- кристаллизатор; 5 - слиток

Процесс ППД можно осуществлять как при нормальном или повышенном давлении, так и в вакууме. Степень удаления (рафинирования) металла при ППД от вредных примесей характеризуется следующими данными: содержание кислорода снижается на 30...80 %, азота и водорода в 1,5...2,0 раза, содержание цветных металлов уменьшается на 30...50 %, при использовании соответствующих шлаков в 3...5 раз снижается содержание серы.