Лабораторные печи
На фиг. 1 показано внутреннее устройство простейшего типа печи с автотиглем диаметром 225 мм. К внешней поверхности медной изложницы припаян медный змеевик, по которому циркулирует охлаждающая вода. Тигель можно наклонять для выпуска металла. Вольфрамовый электрод в конце плавки перемещают вперед для расплавления и удаления металла, закристаллизовавшегося в сливном носке.
Печь, используется в первую очередь для экспериментального производства точного литья из титана. Электрод представляет собой торированный вольфрамовый стержень диаметром 12;7 мм и длиной 62 мм, срок службы которого составляет около 15 плавок. На продолжительность службы электрода влияют брызги металла и содержание хлорида магния в титане. Обычно плавку ведут в контролируемой атмосфере аргона, гелия или в их смеси при давлении 200—250 мм рт. ст.
Расход воды для охлаждения электрода составляет 2—4 л/мин. Потери тепла с охлаждающей водой не превышают 5% от общей мощности печи. Количество металла, которое можно расплавить в этой печи без чрезмерного перегрева воды, значительно увеличивается, если после разливки удалить корку металла и (или) поместить тонкий слой огнеупорной изоляции между водоохлаждаемым корпусом и автотиглем. Например, в печи (см. фиг. 1), применяя огнеупорный слой изоляции, можно выплавлять около 4 кг титана, а при отсутствии этого слоя — только 2,25—2,7 кг.
Перед началом плавки печь откачивается, и скорость натекания контролируется так, как это делается в обычных вакуумных печах. Еслй исходной шихтой является губка, то перед загрузкой ее брикетируют. Затем печь наполняется аргоном или гелием и начинается плавка.
На фиг. 2 и 3 показана лабораторная дуговая печь небольшой емкости. В этой установке для автотигельной плавки с нерасходуемым электродом применяется водоохлаждаемый наклоняющийся корпус. Устройство для подачи электрода с зубчаткой и передаточной цепью смонтировано в верхней части трубчатого 1,5-метрового кожуха (на фигуре не показано).
Водоохлаждаемый медный стержень проходит через вакуумное уплотнение в верхней части корпуса. Это позволяет вести плавку в вакууме с расходуемым электродом или в атмосфере аргона; кроме того, печь может работать либо с автотиглем, либо как дуговая печь с медной водоохлаждаемой изложницей, которая устанавливается в нижней части печной камеры (автотигель поворачивается на 180° вокруг своей оси и удаляется). В этой печи можно отливать слитки или отливки, используя расходуемые или нерасходуемые электроды.
При проведении исследований иногда весьма важно отливать в атмосфере аргона тонкие длинные слитки из металла, выплавленного в автотигле. Слитки затем используются в качестве расходуемых электродов для последующего переплава в вакуумной дуговой печи с водоохлаждаемой изложницей. Такая методика используется чаще, чем плавка с нерас-ходуемым электродом в вакууме, так как в этих условиях регулирование процесса с расходуемым электродом намного проще, чем с нерасходуемым.
Плавка в вакууме может оказаться практически неприемлемой, если в исходных материалах будет значительное количество летучих примесей. Обычно переплав осуществляется с использованием либо нерасхо-дуемого электрода в автотигле, либо расходуемого электрода в водоохлаждаемой изложнице или автотигле. Печь имеет большой патрубок для присоединения мощной откачной системы, необходимой для эффективного удаления водорода во время плавки титана и циркония или кислорода в виде окиси углерода из металлов с меньшей реакционной способностью.