ВАКУУМНО-ДУГОВОЙ ПЕРЕПЛАВ

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.