Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




18.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


15.10.2019


13.10.2019


13.10.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Вакуумная дуговая плавка

Вакуумная дуговая плавка

21.03.2019


Вакуумная дуговая плавка получила в последние годы широкое распространение при производстве качественных сталей и сплавов. Схема вакуумной дуговой пени с расходуемым электродом показана на рис. 40. Принцип работы ее заключается в том, что между электродом 7 и затравкой, укрепленной на токоподводе 10, возникает дуговой разряд. Выделяющаяся при этом тепловая энергия идет па расплавление металла, который стекает с электрода (поэтому электрод называют расходуемым) в медный кристаллизатор 8, имеющий водяное охлаждение 9. Электрод крепят в электрододержателе 4, расположенном па штоке 2, который проходит через подвижное вакуумное уплотнение 1. Камера 3 служит для размещения расходуемого электрода, когда он находится в крайнем верхнем положении.

Дуговую плавку в вакууме можно вести с нерасходуемым электродом, изготовленным из графита или какого-нибудь тугоплавкого материала, например вольфрама. Дуга горит между электродом и ванной жидкого металла, а переплавляемый металл подают из дозатора. Однако в промышленном масштабе такие печи не получили распространения, так как переплавляемый металл загрязняется материалом электрода.

Электропитание дуговых печей осуществляют преимущественно постоянным током, так как дуга на постоянном токе горит гораздо устойчивее, чем на переменном. При этом положительный полюс источника постоянного тока (анод) соединяется с ванной металла, а отрицательный (катод) — с расходуемым электродом. В качестве источников постоянного тока используют сварочные преобразователи типа ПСМ, специальные генераторы типа ГПН, мощные полупроводниковые выпрямители (селеновые или кремниевые).

Длину дуги в процессе плавки стали поддерживают в пределах 16—28 мм. Расстояние между стенкой кристаллизатора и электродом должно быть в 1,5—2 раза больше длины дуги, чтобы не было опасности перебрасывания дуги на кристаллизатор и прожога его.

Напряжение на дуге при выплавке сталей лежит в пределах 18—23 в, а сила тока меняется в широком диапазоне в зависимости от диаметра слитка и марки стали.

Преимущества процесса дуговой вакуумной плавки состоят в том, что:

1) нет контакта с футеровкой, благодаря чему исключается возможность загрязнения металла окислами;

2) производительность печей ВДП значительно выше производительности вакуумных индукционных печей;

3) из всех видов вакуумного переплава в печах ВДП можно получить слитки максимальной массы (до 50 г);

4) стоимость передела металла ниже, чем при использовании вакуумных индукционных печей.

Конструкции промышленных печей ВДП многообразни. Рассмотрим некоторые особенности конструкции печей типа ДСВ, специально разработанных для переплава сталей. Основные технические данные этих печей приведены в табл. 28.

Электропечи типа ДСВ (дуговые сталеплавильные вакуумные), общин вид которых показан на рис. 41, имеют глухие кристаллизаторы для ведения плавки только расходуемым электродом, отъезжающий (с помощью специального механизма 8) кристаллизатор, загрузочную тележку с двумя ячейками, что позволяет использовать два кристаллизатора (один в работе, другой в чистке и подготовке). Загрузку электродов производят через низ вакуумной камеры 2.

Все механизмы, кроме механизма перемещения электрода, имеют гидравлический привод. Механизм перемещения электрода 1 имеет электромеханический привод с цепью.

Перед загрузкой в печь электрод устанавливают и закрепляют в кристаллизаторе клиньями, затем механизмом 7, подают под камеру, поднимают до соприкосновения верхнего фланца кристаллизатора 5 с нижним фланцем камеры и закрепляют с помощью механизма прижима кристаллизатора 3.

Конструкция печи предусматривает разгрузку слитка как в горячем, так и в холодном состоянии с помощью механизма разгрузки 10.

Шины, подводящие положительный полюс источника питания, подсоединены к вакуумной камере, к которой прижат снизу кристаллизатор. Отрицательный полюс источника питания соединен гибкими водоохлаждаемыми кабелями со штоком электрододержателя.

Расходуемые электроды для вакуумного дугового переплава изготавливают путем ковки, прокатки, отливки в кокиль или па установках полунепрерывной разливки. Наиболее дешевые электроды получают при использовании полунепрерывной разливки, наиболее дорогие — при ковке слитков.

Перед переплавом расходуемые электроды независимо от того, каким методом их изготовили, обязательно обдирают на токарных станках или протравливают, чтобы удалить окалину и ржавчину. Кривизна электрода по длине не допускается более 3—5 мм на погонный метр.

Наплавление слитка начинают, подводя электрод почти вплотную к затравке, уложенной на поддон. Для облегчения зажигания дуги на затравку обычно насыпают небольшое количество стружки. Как только электрод касается стружки, возникает дуга, и через некоторое время капли металла начинают стекать на затравку, постепенно образуя ванну жидкого металла.

По мере наплавления металла в кристаллизатор у боковых стенок его и у поддона жидкий металл начинает затвердевать. Кристаллы растут от стенок под углом вверх почти с такой же скоростью, с какой кристаллизатор наполняется жидким металлом. Такая последовательная и быстрая (ведь затвердевание идет в медной водоохлаждаемой изложнице) кристаллизация является еще одним очень важным преимуществом вакуумной дуговой плавки. Она уменьшает ликвацию и позволяет получить очень плотный слиток. Плотность металла ВДП почти не отличается от плотности кованого металла.

Глубина ванны по мере наплавлений слитка, как видно на рис. 42, увеличивается из-за уменьшения охлаждающего действия поддона. К концу плавки она может достигнуть значительной величины. Если ток выключить сразу, то образуется усадочная раковина. Поэтому перед окончательным выключением печи обязательно проводят выведение усадочной раковины. Для этого либо производят несколько дополнительных включений тока (на малых печах), либо снижают силу тока постепенно в течение длительного времени (на больших печах).

После отключения печи необходимо замерить натекание в плавильную камеру, величина которого сильно уменьшается к концу плавки в результате удаления газов со многих внутренних поверхностей печи. Эту величину принимают за истинное натекание в рабочий объем в процессе плавки.

Затем в зависимости от указаний технологической инструкции на выплавку данной марки стали слиток разгружают либо в горячем состоянии, либо охлаждают в кристаллизаторе в течение заданного времени.

Качество металла ВДП определяется тем, что в слитках содержится значительно меньше водорода, кислорода, неметаллических включении и вредных примесей. Основное преимущество металла ВДП состоит в том, что последовательная кристаллизация слитка обеспечивает минимальную неоднородность химического состава и структуры по объему слитка. При этом уменьшаются выделения грубых включений по границам зерен, улучшается пластичность металла как при деформации, так и при механических испытаниях. Преимущества металла ВДП особенно ярко проявляются при изготовлении крупных слитков и заготовок.