Натекание в вакуумных индукционных печах

Степень разрежения, которую можно получить в вакуумной индукционной печи, зависит от многих факторов и в первую очередь от мощности применяемых насосов, газоотделения стенок вакуум-камеры и агрегатов, расположенных внутри ее. Чем меньше в системе неуплотненных мест, тем незначительнее натекание воздуха из атмосферы и, следовательно, тем выше герметичность печи. Га-зоотделение обусловливается свойством материалов, идущих на изготовление вакуумной камеры и ее узлов, удерживать на своей поверхности и в толще молекулы различных газов и паров и медленно выделять их в процессе вакуумирования. Газоотделепие препятствует быстрому получению высокого вакуума даже в герметичной печи.

Особенно большое количество паров и газов выделяют тигель, форма и другие узлы, выполненные из керамических материалов. Эти материалы перед установкой их в печь должны быть предварительно дегазированы. Большое значение имеет чистота и качество обработки поверхностей; на них не должно быть раковин, канавок и прочих неровностей. Рекомендуется производить дегазацию материалов в нагретом до высоких температур состоянии. Дегазированные материалы после соприкосновения с воздухом поглощают пары и газы очень медленно.

Если при подключении работающих насосов в вакуум-камере не происходит увеличения разрежения, то это является следствием трех основных причин: неисправности насоса; газоотделения (наличия в системе источника пара или газа); натекания в систему воздуха из окружающей атмосферы.

Для определения конкретной причины обычно перекрывают откачивающую систему от насоса шибером и измеряют вакуумметром давление в вакуум-камере через определенные промежутки времени. По полученным точкам замера строят график [28]. Изменение давления в изолированном от насоса сосуде представлено графически на фиг. 68-

Если давление в системе оказывается значительно выше предельного вакуума насоса и после закрытия шибера (между насосом и камерой) практически не изменяется, то это означает, что объем не может быть откачай из-за неисправности насоса (фиг. 68, прямая линия а). Если после отключения насоса давление в системе сначала возрастает, а затем перестает изменяться, то это означает, что в системе имеются источники газоотделепия (кривая линия б). Прекращение падения вакуума свидетельствует об установлении равновесия между выделением и поглощением стенками газов или паров.

Если вакуум в системе непрерывно падает пропорционально времени, то причиной этого является натекание атмосферного воздуха извне (прямая линия в). Неисправность насоса легко проверить. Для этого его отсоединяют от вакуумной системы и через резиновую прокладку закрывают заглушкой. В заглушку устанавливают лампу вакуумметра. Затем включают насос и измеряют вакуумметром предельный вакуум насоса при работе «на себя». Если насос дает плохую характеристику, его перебирают и находят причину неисправности. Если же насос исправен, а вакуум при проверке падает вследствие наличия газоотделения, то систему подвергают длительном дегазации в течение нескольких суток.

Обычно сильное газоотделение наблюдается у вновь пускаемой в эксплуатацию печи. Если печь длительное время остается открытой, сообщающейся с атмосферой воздуха, то она успевает адсорбировать значительное количество газов. Величина натекания рассчитывается по формуле

Величина натекания, или течь обычно выражается в лм.к.]сек. Течь величиной 1 лмк.[сек дает натекание, в результате которого в изолированном сосуде объемом в 1 л за 1 сек. давление повышается на 1 мк. Натекание следует проверять в холодной печи после удаления из нее тигля и формы. В противном случае они будут сильно

влиять на показания вакуумметра, так как к натеканию еще добавится сильное газоотделение из формы и тигля. статочной производительностью для нормального ведения плавки и они должны быть заменены на более мощные. Часто наблюдаются случаи резкого падения вакуума при введении в жидкий металл легирующих добавок, таких, как алюминий, титан, углерод и др. Вследствие резкого газовыделения при введении сильно газонасыщенных добавок, а также вследствие происходящего в некоторых случаях экзотермического характера реакции.

Схема подсоединения вакуумной печи для проверки герметичности с помощью гелиевого течеискателя приведена в работе [28]. Вакуумную камеру откачивают механическим насосом до максимального разрежения; затем включают гелиевый течеискатель, соединенный с камерой шлангом из вакуумной резины. После разогрева течеискателя приступают к обдувке предполагаемых мест течи гелия из баллона с помощью специально сконструированного тля этих целей приспособления. Обнаруженные места течи подваривают (если течь была в сварных швах). При наличии течи в стыках ее ликвидируют затяжкой фланцевых соединении или заменой прокладки из вакуумной резины.

Как видно из графика, в этих случаях наблюдается резкое увеличение давления. Явление это нормальное и не должно вызывать беспокойства. Однако, для того чтобы давление не возросло до таких пределов, при которых могут быть выведены из строя бустерные насосы, добавки следует вводить небольшими порциями. Полезно также помещать предварительно добавки в дозатор, снабженный электроподогревом, и производить предварительную дегазацию подогретых присадочных материалов. Типовая диаграмма грева и расплавления металла вакуум не падает, выдержка жидкого металла производится при постоянной величине вакуума. Время выдержки также должно соответствовать установленному по технологии. Постоянные параметры плавки, как об этом говорилось выше, должны быть выдержаны для обеспечения химического состава и свойств сплава. Падение вакуума в случаях введения термопары погружения, ломика для осаживания шихты или при работе приспособлением для очистки тигля от шлака свидетельствует о нарушении герметичности в местах ввода указанных агрегатов в вакуумную камеру. В таких случаях следует устранить имеющиеся неисправности в уплотнениях. Кроме указанных случаев, внезапное увеличение давления может происходить при различного рода неисправностях печи и аварийных случаях. Так, например, при нарушении герметичности в системе водоохлажден ия индуктора пары воды прорываются наружу, вызывая резкое падение вакуума в камере. Наличие глубоких трещин в тигле приводит к тому, что металл, проникая в них, разогревает глубоколежа-щие слои футеровки и изоляционного слоя индуктора; последнее обстоятельство приводит к обильному выделению газов и соответствующему падению вакуума.

Если падение вакуума происходит без видимой причины, то это свидетельствует о какой-то серьезной неисправности в работе печи.

Все случаи внезапного падения вакуума можно разделить на объяснимые ние давления во времени на диаграмме, являются основным показателем исправности работы вакуумной печи.