Металлические пары
Металлические пары
В процессе дуговой плавки наличие низкого давления и высокой температуры обеспечивает условия для образования значительных количеств металлических паров. Наличие этих паров по многим причинам содействует регулированию процесса дуговой плавки. Например, большинство специалистов, работающих в настоящее время в этой области, считают, что при очень низких давлениях дуга поддерживается за счет металлических ионов, а не за счет ионизированных газов, присутствующих в дуге. Вероятной функцией наличия этих газов, по-видимому, является понижение средней длины свободного пробега металлических ионов за счет столкновений, что обеспечивает большую концентрацию паров в зоне дуги. При понижении давления средняя длина свободного пробега металлических ионов уменьшается, что облегчает диффузию металлических паров из зоны дуги. Концентрация металлических ионов в дуге понижается, а это приводит к увеличению подводимой к дуге мощности для поддержания необходимой скорости испарения и ионизации, обеспечивающей стабильное горение дуги. Если высказанные выше соображения относительно горения дуги правильны, то для плавления элементов с относительно высокими упругостями пара необходима была бы низкая плотность тока на катоде, а для плавления элементов с относительно низкими упругостями пара потребовалась бы высокая плотность тока на катоде. Опыт, приобретенный в процессах дуговой плавки с расходуемым электродом молибдена, имеющего точку плавления приблизительно 2650°, и стали с точкой плавления примерно 1500°, показал, что постоянны во всем объеме системы и процесс дуговой плавки протекает в основном в статических условиях, тогда нет особых затруднений для определения кинетической характеристики этих реакций. Однако эти условия не соблюдаются, поэтому очевидно, что для более полного представления о скорости этих реакций возникает необходимость в проведении сложных экспериментов. Существуют два обстоятельства, создающие затруднения, — это неодинаковые температуры и давления в различных зонах печи.
Давление влияет на скорость удаления продуктов реакции, поэтому равновесные парциальные давления в зоне плавления и концентрации различных компонентов в металлах непрерывно меняются на протяжении всей плавки.
Для одинаковых геометрических размеров электрода при плавке молибдена для получения устойчивых дуг требуется больший ток, чем при плавке стали.
Помимо влияния на устойчивость горения дуги, наличие паров металла в зоне дуги содействует повышению эффективности процесса дуговой плавки вследствие взаимодействия этих паров с кислородом, азотом и другими газами в дуге.
При столкновении металлических ионов и пара с частицами газа образуются окислы, нитриды и т. д., которые впоследствии конденсируются на холодной стенке тигля. Эти конденсированные частички затрудняют передачу тепла от слитка к водоохлаждаемому кристаллизатору, что снижает расходы электроэнергии и улучшает поверхность слитка. Интересно отметить, что этот принцип связывания газов очень эффективно используется в испарительно-ионных насосах. Насос такого типа обеспечивает при высокой скорости откачки предельный вакуум приблизительно 10-7 мм рт. ст. Фиг. 5 представляет собой график изменения давления паров различных элементов в зависимости от температуры. По теплоте парообразования элементов с допустимой степенью точности можно установить минимальный ток, необходимый для получения устойчивого горения дуги. Более подробное изучение этого вопроса, несомненно, позволит получить интересные данные о лучшем понимании" факторов, регулирующих устойчивость режима процессов дуговой плавки с расходуемым электродом. “
