Печи с нерасходуемым электродом

Общее описание

Между электродом, обладающим высокой термоионной эмиссией, и жидким металлом зажигается дуга. Сырые материалы при температуре 20° добавляются к расплаву с помощью-специального питателя

Основное применение

Применяется для получения в лабораторных условиях слитков сплавов с заданным составом. Одна из разновидностей этой конструкции применяется для обогрева прибылей слитков в вакуумных индукционных печах

Материал электродов

Углерод, вольфрам, торированный вольфрам, карбид циркония

Требования: высокая температура плавления, низкая упругость пара, высокая термоионная эмиссия

Материал изложницы

Медь и молибден

Требования: высокая теплопроводность и электропроводность.

Атмосфера печи

• A. Инертные газы: аргон, гелий или их смесь

Б. Химически активные газы: водород, углеводороды и их смеси с инертными газами

• B. Вакуум (потери электрода за счет испарения могут быть значительными)

Печи с нерасходуемым электродом

Вид тока и система электропитания

• A. постоянный ток; отрицательный полюс подводится к электроду, так как в этом случае на электроде выделяется меньше тепла, чем в ванне

Б. Можно использовать переменный ток; потери материала электрода в этом случае возрастают

• B. Если электрод является анодом, резко увеличиваются потери вещества электрода

Степень перегрева

Дуговой разряд на нерасходуемом электроде имеет очень высокую температуру, в частности на вольфрамовом электроде температура достигает 7200°

Однако металл, предназначенный для переплава, не нагревается до такой температуры вследствие того, что теплопередача осуществляется за счет радиации. Поэтому степень перегрева ограничена

Достигаемая степень очистки

Возможно загрязнение расплава материалом электрода при плавке в вакууме, поэтому нельзя достичь высокой чистоты металла

Термический к. п. д.

Низкий к. п. д. получается благодаря охлаждению электрода, что вызвано стремлением уменьшить расход электрода

Материалы, пригодные для переплава

Вещества, обладающие исключительно высокой упругостью пара и вызывающие быстрое оплавление электрода. Других ограничений при выборе материала не имеется

Печи с расходуемым электродом

Печи с автотиглем

Общее описание

Исходные материалы приготовляются в виде цилиндрического электрода. Тепло, выделяющееся в результате дугового разряда, расплавляет электрод. Жидкий металл проходит через дуговой разряд и наполняет изложницу

Для получения сравнительно небольшого объема жидкого металла используются либо расходуемые, либо нерасходуемые электроды, либо те и другие вместе. Подача тепла регулируется так, чтобы жидкий металл не контактировал с подом

Основное применение

Применяется для производства очень чистых металлов и сплавов, а также для получения в значительных количествах слитков тугоплавких металлов, сплавов на железной основе и сплавов с повышенными свойствами (суперсплавов)

Применяется для использования скрапа, особенно когда он имеет неудобную форму. Применяется также для изготовления отливок

Материал электродов

Все легирующие элементы должны содержаться в электроде. Электрод может изготовляться непрерывно или подаваться в виде длинной заготовки

Используются нерасходуемые или расходуемые электроды, либо те и другие вместе

Печн с расходуемым электродом

Печн с автотиглем

Материал изложницы

Требования: те же, что и для печей с нерасходуемым электродом

Требования: умеренная теплопроводность, высокая электропроводность

Составной, водоохлаждаемый из меди, углерода и, наконец, из слоя металла, который должен быть расплавлен; или составной, водоохлаждаемый из меди и слоя металла, предназначенного для плавки

Атмосфера печи

• A. Инертные газы

Б. Химически активные газы

• B. Вакуум

• A. Инертные газы

Б. Химически активные газы

• B. Вакуум

Вид тока и система электропитания

А. Возможно использование постоянного тока любой полярности. Изменение полярности изменяет скорость плавки при данной подводимой мощности

Б. В том случае, если материал электрода обладает удовлетворительной термоионной эмиссией для поддержания дугового разряда при уменьшении напряжения до нуля, можно работать на переменном токе

Зависит от типа и конструкции (состава) используемых электродов

Степень перегрева

Поскольку    переплавляемый

металл проходит, через дуговой разряд, температура перегрева зависит от температуры дуги. Последняя в свою очередь зависит от природы металла. Пример: температура дуги на вольфрамовом электроде 7200°, на молибденовом — 6310°, на титановом — 4780°, на железном — 3480°, на медном — 2650°

Зависит от типа и конструкции (состава) применяемых электродов

Достигаемая степень очистки

Исключительно высокая степень чистоты металла может быть достигнута благодаря сочетанию высокого перегрева и глубокого вакуума

Зависит от типа и конструкции (состава) применяемых электродов

Термический к. п. д.

К. п. д. относительно высокий для печей с охлаждаемой изложницей, так как мощность, выделяющаяся в виде тепла в электроде, не теряется с охлаждающей водой, а добавляется к общему теплу

Зависит от типа и конструкции (состава) применяемых электродов

Материалы, пригодные для переплава

Из исходного материала нужно приготовить электрод цилиндрической формы Других ограничений нет

Зависит от типа и конструкции применяемых электродов