Показать меню

Вакуумно-дуговая печь

17.12.2020
10

Дуговая вакуумная печь — устройство для получения высокой температуры для плавки металлов в вакууме энергией электрической дуги.

Общее описание вакуумной дуговой печи

С возникновением таких точных отраслей промышленности как космическая, ракетостроение, атомная энергетика и тд, широкое распространение получили вакуумные печи. Печи используются для плавки высококачественных и высоколегированных сталей: нержавеющих, конструкционных, шарикоподшипниковых, тугоплавких и жаропрочных сплавов.

Вакуумно-дуговые печи позволяют получить такие преимущества как низкое содержание газов и неметаллических включений в сплаве, высокую однородность и плотность слитка за счёт направленной кристаллизации жидкого металла, значительно улучшить свойства металла.

В вакуумных печах благодаря их конструкции (использование водоохлаждемого корпуса и нержавеющей стали) возможно достижение особых условий: самых высоких температур до 2000°С и высоких давлений. Вакуум в печах позволяет проводить широкий спектр термообработок: сушка, спекание, плавка и т. д. Управление температурным режимом может производиться как вручную, так и с помощью регулятора.

История

В конце XIX века в металлургии все шире начинают использовать энергию электрического тока для получение наиболее качественных сплавов. Открытие электрической дуги и возможность плавки металлов связано с именем русского физика В. В. Петрова, в 1802 г. он создал крупнейшую гальваническую батарею из медно-цинковых элементов. Патент на первую электро-термическую печь в 1853 году был получен французским инженером Пишоном.

В 1898 году француз П. Эру получил патент на электропечь с электродами расположенными над ванной.

В 1909 году в России начинается промышленное производство стали на электропечах, в первый год на дуговой печи конструкции Эру, расположенной на Обуховском заводе в Петербурге было выплавлено 190 т качественной стали. В 1911 г было выплавлено уже 1120 т, а к 1913 году на заводах в России работало уже 4 печи, производившие в год 3500 т стали.

В 1915 г. на Мотовилихинском заводе в Перми была пущена первая сталеплавильная однофазная печь сопротивления с нагревом ванны от расположенных над ней угольных стержней, созданная русскими инженерами С. С. Штейнбергом и А. Ф. Грамолиным. В дальнейшем аналогичные печи успешно выполняли военные заказы во время первой мировой войны.

Процесс выплавки

Выделение тепловой энергии в дуговых печах происходит благодаря электрической дуге, являющейся одной из форм дугового разряда в газах. При таком небольшом объёме дуги возможно получение очень высоких температур, благодаря концентрации мощности в объёме. Высокая концентрация тепла и мощности в дуге позволяет нагревать металл за короткие промежутки времени. Различают 2 типа печей, прямого и косвенного действия. В печах прямого действия дуга горит между металлом и электродом, в печах косвенного действия нагрев металла происходит излучением, дуга горит между электродами. Условия теплопередачи значительно лучше в печах прямого действия, в этом случае очаг высоких температур находится максимально близко к металлу. Часть тепла из зоны высоких температур поглощается металлом, свод печи обладает экранизирующим действием, это позволяет сконцентрировать в дуге больше мощности и успешно проводить нагрев до высоких температур. Дуговые печи прямого действия не получили широкого применения для плавки дорогих металлов с низкой температурой испарения, так как вблизи поверхности металла происходит его испарение. Но более высокие температуры испарения и меньшая стоимость черных металлов делает недостаток печи прямого действия не существенным, если учесть достоинства этого типа, такие как: возможность проведение высокотемпературной обработки и большую производительность.

Дуговые печи широко распространены в чёрной металлургии и ферросплавной промышленности. Существуют два типа дуговых вакуумных печей, с расходуемым и не расходуемым электродом. В первом типе дуга горит между расходуемым электродом и ванной металла, во втором между графитовым электродом и расплавляемым металлом.

Достоинства и недостатки

Достоинства: возможность безокислительного нагрева металлов; во многих случаях применение низкого давления печной среды вместо защитных и инертных газов экономически выгоднее; обеспечение высокой чистоты металла благодаря вакууму; увеличение рабочей температуры в печи за счет защиты нагревателей от окисления — отсутствие контакта жидкого металла с керамическими материалами.

Недостатки: ограниченное время пребывания металла в жидком состоянии, что существенно снижает рафинирующие возможности вакуума.

Литература

  • Казачков Е. А., Чепурной А. Д. Вакуумно-дуговой переплав 1992
  • Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия чёрных металлов 1986.
Еще по этой теме:
Малая металлургия
22:45, 08 декабрь
Малая металлургия
Малая металлургия (кит. упр. 土法煉鋼 земляные плавильные печи) — кампания по организации повсеместного производства стали в Китае с целью быстрой индустриализации страны. Кампания была ключевой
Фаткуллин, Олег Хикметович
02:44, 06 декабрь
Фаткуллин, Олег Хикметович
Олег Хикметович Фаткуллин (род. 26 сентября 1936, станция Чишмы, БАССР) — специалист в области конструкционных материалов, доктор технических наук, действительный член Инженерной академии РФ,
Угольный электрод: зачем он нужен
00:26, 04 сентябрь
Угольный электрод: зачем он нужен
Угольные электроды не так часто используются в процессе сварочных работ, как стальные. Но, при определенной специфике плавки и резки металла, являются оптимальным выбором, которому нет замены.
Печное отопление в бане: особенности выбора
23:20, 25 апрель
Печное отопление в бане: особенности выбора
Баня — это настоящая роскошь для каждого частного дома. Никто не откажется от предложения попариться в бане, поэтому если есть возможность сооружения подобного здания на частной территории, то
Особенности выбора печи-камина
15:00, 09 март
Особенности выбора печи-камина
Печь-камин – это стильная установка, которая подходит для обустройства загородных домов и коттеджей. Это не только средство обогрева, но и стильный декоративный элемент. Чтобы выбрать печи для дома,
Раствор для кладки печи
04:09, 18 февраль
Раствор для кладки печи
Печное отопление современных жилых домов достаточно редкое явление. Однако некоторые знания печных дел мастеров пригодятся при сооружении камина, бани или барбекю.
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent