На схеме рис. 22.1, а показано, что под воздействием высоких температур, возникающих в зоне электрической дуги между переплавляемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл на нижнем торце электрода расплавляется и капли расплавленного металла падают в ванну, где под воздействием охлаждения кристаллизатора формируется слиток. До начала операции печь вакуумируют (остаточное давление обычно не более 1,33 Па); вакуумные насосы продолжают работать в течение всей плавки. Таким образом, капли металла падают через вакуумированное пространство; при этом обеспечивается очень полное очищение металла от газов, оксидных неметаллических включений (общее содержание кислорода снижается до очень низких пределов), от примесей некоторых цветных металлов. В результате получается плотный слиток. Кристаллизация металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе (обычно медном) имеет четко направленный характер, отвечающий направлению отвода тепла. В результате ВДП механические характеристики металла улучшаются до такой степени, что становятся почти одинаковыми в разных направлениях. В современных установках ВДП получают слитки массой от нескольких сотен килограммов до 40-50 т.
|
|
Достоинством способа ВДП является отсутствие контакта металла с огнеупорной футеровкой, недостатком — невозможность снижения содержания серы из-за отсутствия шлаковой фазы. Дуговая плавка отличается высокой концентрацией тепла в дуге, поэтому ВДП получил широкое распространение при производстве слитков из тугоплавких металлов (титана, циркония, ниобия, молибдена, вольфрама и др.). Переплав, в котором переплавляется электрод, называют ВДП с расходуемым электродом. Со-
Рис. 22.2. Вакуумно-дуговая печь:
У —механизм перемещения электрода; 2—вакуумная камера; 3 — механизм прижима электрода; 4 — направляющие кристаллизатора; 5 — кристаллизатор с поддоном; 6— механизм подъема кристаллизатора; 7—механизм разгрузки; <?—патрубок с вакуумным насосом
Рис. 22.3. Вакуумная дуговая гарнисажная печь:
1 — электрод; 2 — тигель; 3 — желоб; 4 — форма; 5 — стационарные заливочные камеры; 6— стол центробежной машины
временная ВДП с расходуемым электродом приведена на рис. 22.2.
В некоторых случаях изготовить расходуемый электрод невозможно (например, при переплаве титановой губки). В этих случаях губчатый или порошкообразный материал расплавляют, помещая его в зону дуги между постоянным (нерасходуемым) электродом и ванной. Такой метод называют ВДП с нерасходуемым электродом. Полученный таким образом слиток обычно еще раз переплавляют методом ВДП с расходуемым электродом. При ВДП с нерасходуемым электродом вместо кристаллизатора иногда устанавливают металлический водоох-лаждаемый тигель; во время плавки на стенках тигля образуется корочка переплавляемого металла (гарнисаж) и расплав контактирует с гарнисажем из этого же металла. Печи такого типа называют гарнисажными.
|
|
Вакуумные дуговые гарнисажные печи (ВДГП) используют также для фасонного литья отливок особо ответственного назначения. На рис. 22.3 изображена схема современной гарни-сажной печи емкостью 0,6 т с разливкой металла по желобу. Плавильная поворотная камера соединена с двумя стационарными заливочными камерами с помощью патрубков и поворотных вакуумных уплотнителей. Нерасходуемые электроды обычно делают из вольфрама.