Техника безопасности

В случае прогорания медной водоохлаждаемой изложницы и попадания воды в металл, нагретый до температуры свыше 1600°, вследствие выделения водорода возможно образование гремучей смеси. Опасность взрыва усугубляется подачей значительной мощности (до 500 кет) в зону горения дуги на сравнительно небольшую площадь.

В литературе описано несколько случаев взрывов дуговых печей [2, 6]. Для обеспечения безопасности работы необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• 1. Длина дуги должна быть возможно более короткой. Для уменьшения опасности возникновения дугового разряда между электродом и изложницей длина дуги должна быть меньше, чем расстояние между электродом и стенкой. Автоматика обеспечивает выполнение этого условия.

• 2. При плавке в вакууме давление в зоне дуги должно составлять около 10^-1 мм рт. ст., что ниже критического давления, при котором возможно возникновение тлеющего разряда. Учитывая градиент давления по оси изложницы, о котором уже упоминалось, давление в печи должно быть не менее 10^-2 мм рт. ст. Следует заметить, что все известные автору взрывы дуговых печей произошли при давлении в камере выше 0,1 мм рт. ст. или в печах с инертной атмосферой, в которых давление было не ниже нескольких мм рт. ст. Разумеется, некоторые сплавы, обладающие высокой упругостью паров, могут быть переплавлены только при более высоком давлении.

• 3. Рекомендуется также устанавливать предохранительный клапан, который открывается в случае резкого увеличения давления в печи. Этот клапан должен автоматически срабатывать и после выпуска излишнего газа из печи плотно закрываться для того, чтобы исключить возможность попадания кислорода внутрь печи. Давление, при котором открывается предохранительный клапан, должно быть в несколько раз выше атмосферного. Автор считает совершенно бесперспективной попытку изготовить печь, способную выдержать водородный взрыв, так как такая печь подобна бомбе. Креме того, при этом возникает ряд трудноразрешимых технических проблем.

Необходимо подчеркнуть, что предохранительный клапан при водородном взрыве может оказаться неэффективным, так как взрывная волна движется со скоростью звука. Иными словами, прежде чем взрывная волна дойдет до клапана и разорвет предохранительные диски, давление в печи в течение нескольких миллисекунд может достичь критического значения. Кроме того, через предохранительный клапан с разрывающимися дисками после взрыва может проникать воздух.

• 4. Эксперименты показывают, что в случае прорыва воды внутрь печи нужно поддерживать давление возможно более низким. Целесообразно откачивать систему с помощью воздуходувки Рута со скоростью откачки около 112 мР/мин, так как насосы этого типа могут поддержать в печи давление порядка нескольких миллиметров даже при прогорании изложницы и попадании воды в печную камеру. По сообщению фирмы «Ютика дроп фордж энд стил корпорейшн», взрыв стехиометрической смеси водорода и кислорода при давлении ниже 40 мм рт. ст. не представляет серьезной опасности для правильно сконструированной вакуумной камеры.

• 5. Несмотря на различные технологические приемы и усовершенствования, нельзя полностью избежать возможности взрыва, поэтому вакуумные дуговые печи устанавливают во взрывобезопасных железобетонных ячейках. Одно из таких сооружений показано на фиг. 8.