Конструкция нерасходуемых электродов

Скорость эрозии тарированных вольфрамовых и графитовых электродов весьма велика в вакууме и в атмосфере аргона, поэтому изысканию пригодных материалов для их изготовления посвящено много исследований. Вольфрамовые электроды плохо зарекомендовали себя в работе на дуговых вакуумных печах.

Маленькие частицы вольфрама падают в расплав, опускаются на дно ванны, что приводит к скоплению твердых включений в слитке при отливке в водоохлаждаемую изложницу.

Однако при плавке в печах с автотиглем подобные включения не обнаруживаются, так как, по-видимому, они либо растворяются в металле, либо опускаются на дно тигля и при наклоне печи в процессе разливки не попадают в слиток.

При плавке в автотиглях поверхность раздела между твердой и жидкой фазой перемещается вниз, в то время как при плавке в дуговой печи с водоохлаждаемсй изложницей эта поверхность раздела перемещается вверх. Такой характер движения границы раздела фаз в печах с автотиглем способствует улавливанию тех включений, которые опустились на дно тигля, тогда как движение зоны плавления в противоположном направлении, т. е. снизу вверх, способствует растворению включений.

Эрозия вольфрама в процессе обычной плавки в атмосфере аргона возникает почти исключительно вследствие разбрызгивания металла. Если в металле хлорид отсутствует и ванна спокойна, эрозия вольфрама малозаметна. Добавка тория к вольфраму не имеет существенного значения и не уменьшает падения напряжения на поверхности катода, как этого следовало бы ожидать. Однако насыщение поверхности тарированного вольфрама углеродом играет важную роль, особенно в процессе вакуумной плавки.

Насыщение поверхности электрода углеродом может быть достигнуто путем науглероживания его аналогично тому, как это делается при цементации стали, либо путем создания в печи атмосферы ацетилена при низком его давлении. Атмосфера ацетилена создается во время проведения первых плавок и периодически при последующих операциях. Науглероживание тарированного вольфрама широко используется в электровакуумной промышленности, однако, насколько известно автору данной работы, в металлургии она не применяется. Согласно теории, науглероживание приводит к образованию мономолекулярного слоя тория на поверхности вольфрама, что сопровождается уменьшением величины работы выхода электронов и уменьшением запаса энергии на поверхности. Без науглероживания тарированных вольфрамовых электродов в процессе вакуумной плавки нельзя обеспечить надежную работу электрода. Возникает неустойчивая дуга; кроме того, науглероживание тарированного вольфрамового электрода способствует уменьшению эрозии и исключает возможность дугового разряда, особенно при очень малых токах или при высоком давлении в печи.