Вакуумное оборудованиеВакуумные печи

Эксплуатация европейских дуговых печей

By Vacuum Furnace On Дек 4, 2020

0

Share

Эксплуатация европейских дуговых печей

В 1905 г. Болтен и Сименс впервые в Европе осуществили дуговую плавку тантала в атмосфере аргона при пониженном давлении [1]. Этим методом было получено около 1 т ковкого тантала. За последнее десятилетие техника вакуумной дуговой плавки получила широкое распространение в США, а несколько позже и в Европе. В настоящее время слитки титана, молибдена и стали, легированной цирконием, выплавляются в промышленных дуговых вакуумных печах с расходуемым электродом. Осваивается также получение в дуговых вакуумных печах ниобия, тантала, урана, хрома и благородных металлов. Ниже приведены некоторые данные о производительности дуговых печей, эксплуатируемых в Западной Европе.

Фирма	Страна	Производительность, ml год**
«Импириал кемикл	Англия	>2000
индастриз»…….
«Уильям Джессоп»	» »	500
«Пешини»	Франция	300
«Южин»	» »	200
«Хераус»	ФРГ	200
«Крупп»	» »	200
«Ферайнихт дейче»	» »	От 10 до 100

При выплавке титана в слитках

Кроме того, имеются фирмы: «Монтекатини» (Италия), «Нинэс петролеум» (Швеция), «Юнайтед киндом атомик» (Англия), «Сентр дэтюд нуклер» (Франция) и другие, годовая производительность печей которых неизвестна.

Related Posts

Вакуумная металлургия

Применение вакуума в производстве тугоплавких металлов

Процессы плавки и литья

Фирма «Хераус» является одним из основных поставщиков дуговых печей в Европе. Около 70% европейских печей изготовлено этой фирмой. К концу 1957 г. она предполагала закончить изготовление 60 печей, в том числе плавильную установку для выплавки 2000 т титановых слитков в год для фирмы «Импириал кемикл индастриз» (Бирмингам). На фиг. 1—4 дается некоторое представление о конструкциях дуговых вакуумных печей, эксплуатируемых в Европе.

Основные характеристики дуговых вакуумных печей фирмы «Хераус»

На фиг. 3 показана схема дуговой печи большой емкости для выплавки титана, циркония и стали. Водоохлаждаемый кокиль монтируется в нижней части печи. Установка изложницы осуществляется с помощью тележки с гидравлическим подъемником, который облегчает монтаж электрода в вакуумной камере.

Электрод прикреплен к стержню, с помощью которого он подается внутрь камеры. Под камерой устанавливается изложница, которая зажимается в вакуумном уплотнении. Вакуумные насосы расположены над пылеуловителем, который закреплен у боковой стенки кожуха печи. Динамическое уплотнение, состоящее из нескольких эвакуированных камер, предотвращает возможность образования течей у электрододер-жателя, перемещение которого осуществляется дифференциальной передачей, приводимой в движение двумя электродвигателями, включенными в общую электронную систему автоматического регулирования. Наблюдение за ходом процесса внутри печи осуществляется с помощью теле-оптической системы, экран которой смонтирован над щитом управления.

Подача электрода. Существуют различные конструкции механизмов перемещения расходуемых электродов в вакуумных дуговых печах (см. фиг. 4), которые имеют свои преимущества и недостатки. Из всего многообразия конструктивных вариантов рассмотрим электрододержатель, подвешиваемый на цепи и вводимый в печь через динамическое уплотнение. Преимущества такой конструкции следующие:

• 1. Отсутствие каких-либо переделок печи при использовании электродов различней длины и поперечного сечения. Подвод тока к электроду осуществляется гибким кабелем с внешней стороны печи. В связи с этим отпадает надобность в скользящем или роликовом контакте.

• 2. Тяга механизма подачи электрода поднимается и опускается с помощью гибкой цепи, чем исключается возможность повреждения каких-либо деталей или самого электрода при опускании его вниз до упора в дно изложницы или в находящийся в ней слиток.

Первые слитки могут слегка привариваться к изложнице, но они легко извлекаются с помощью цепи. Вследствие сравнительно большого расстояния между направляющими в уплотнении и ввиду жесткости конструкции последнего отпадает необходимость в дополнительном центрировании электрода.

Недостатком такой конструкции электрододержателя является его скользящая подача в вакуум. Однако этот недостаток был устранен использованием специального уплотнения, представляющего собой ряд отдельных вакуумных шлюзов, через которые проходит электрододержа-тель. Ввиду того, что ток подводится к верхней части электрододержателя, требуется автоматическая компенсация падения напряжения по длине электрода.

Регулирование подачи электрода. Автоматическое регулирование длины дуги не может быть достигнуто только регулированием ее напряжения. Это объясняется следующими причинами:

а) в большинстве конструкций дуговых печей длина электрода не является постоянной, а уменьшается в процессе плавки, что в свою очередь вызывает уменьшение падения напряжения на электроде;

б) иногда температура расходуемых электродов в процессе плавки возрастает, сопротивление его увеличивается, поэтому падение напряжения вдоль электрода неизменной длины постепенно повышается;

в) электроды, изготовленные из прессованной губки или из порошка, при высокой температуре спекаются, что сопровождается уменьшением сопротивления и уменьшением падения напряжения по длине электрода.

Эти факторы сами по себе не имели бы решающего значения, если бы можно было измерить падение напряжения в самой дуге. Однако следует иметь в виду то, что градиент напряжения дуги¹) в вакууме очень мал. Джонсон и его сотрудники [2] нашли, что падение напряжения на дуге в вакууме составляет примерно 0,4 в/см, при более высоких давлениях — 10,4 в/см для длины дуги до 20 мм и 3 в/см при более длинных дугах. Вследствие такого низкого градиента напряжения автоматическое регулирование длины дуги по ее напряжению весьма затруднительно. Правда, при известных обстоятельствах иногда можно значительно изменять длину дуги и доводить ее до нескольких сантиметров.

Следует заметить, что различие градиентов напряжения показывает, что при плавке в вакууме дуга будет отличаться от дуги при плавке в инертной атмосфере при пониженном давлении. Дуговое расстояние может быть большим и непрерывно изменяться, а иногда достигать нескольких сантиметров. Такие расстояния, однако, недопустимы, так как возрастает опасность возникновения паразитных дуг, а следовательно и снижения скорости плавки. Более того, с увеличением длины дуги резко ухудшается поверхность слитка.

Таким образом, если для контроля процесса используется только; регулирование напряжения дуги, то упомянутые выше изменения в длине дуги будут неизбежны. Если же расстояние между электродом и жидким металлом сохраняется меньшим, чем зазор между электродом и стенками изложницы, то опасность прогара последней уменьшается, так как дуговой разряд в этом случае концентрируется только в зоне плавки.

Для дуговых вакуумных печей в настоящее в^ремя применяется специальная, так называемая гератронная система регулирования, которая позволяет использовать не только падение напряжения дуги, но и другие электрические параметры. После усиления с помощью электронной схемы импульсы регулирования поступают к двум электродвигателям, которые соединены с дифференциальной передачей. Небольшие изменения в скорости вращения обоих двигателей отражаются на скорости подачи электрода или, если необходимо, и на изменении направления движения.

Гератронная система автоматики позволяет управлять движением электрода со скоростью 10 м/сек. Отличительной особенностью этой системы от других известных схем регулирования является ее малая инерционность. С помощью этой системы постоянная длина дуги поддерживается в пределах 12—25 мм.