ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рабочий процесс вакуумной дуговой печи из "Рабочий процесс и расчет вакуумных дуговых печей" Тепловой баланс для установившегося процесса плавки в вакуумной дуговой печи при работе с коротким дуговым промежутком можег быть представлен в следующем виде. [c.21] Из рассмотрения конструкции печи ясно, что вся потребляемая мощность в конечном счете отводится охлаждающей водой и что аккумулированное печью тепло практически равно нулю. [c.21] Для того чтобы получить возможность перейти к рассмотрению методики расчета печи, необходимо представить себе физическую картину ее рабочего процесса. [c.21] Так как глубина лунки зависит, в частности, от температуры перегрева -жидкого металла над температурой плавления, то уменьшение глубины лунки может быть вызвано лишь уменьшением перегрева расплава. Все это свидетельствует о том, что средняя температура поверхности анода выше средней температуры оплавляемого торца электрода — катода. Подтверждением этого служит также опыт работы печей с нерасходуемым электродом, в которых нерасходуемый электрод является катодом, так как при этом он имеет большую стойкость, чем когда он является анодом. Непосредственные замеры (см. ниже) действительно показали наличие перегрева анода над катодом. [c.22] Примерная схема теплового баланса печи, построенная на основании изложенного выше, представлена на рис. 10. [c.23] Наиболее ответственным элементом теплового расчета конструкции является расчет кристаллизатора, поэтому необходимо рассмотреть процесс кристаллизации слитка. [c.23] Так как наплавление слитка ведется в медный водоохлаждаемый кристаллизатор, условия теплоотвода по сечению слитка резко различны, что приводит к образованию лунки расплавленного металла. [c.23] Некоторые современные печи работают с соленоидами, создающими аксиальное магнитное поле. Так как при переходе линяй то1ка из разря-да на слиток сечеиие проводящей части резко изменяется, происходит растекание тока, при этом векторы напряженности аксиального магнитного поля и тока оказываются непараллельными друг яругу и возникают электродинамические усилия, направленные по касательной к окружности ванны, которые вызывают вращение расплава в ванне. [c.23] Малая толщина (2—10 мм) короны обеспечивает достаточно быстрое ее остывание. При этом происходит термическая усадка, и корона отходит от стенки кристаллизатора. Когда уровень расплава поднимается до данного участка короны, последняя разогревается, расширяется и плотно прижимается к кристаллизатору. Интенсивный теплоотвод от короны, осуществляемый в основном теплопроводностью, предохраняет ее от расплавления. Лишь внутренняя ее часть подплавляется и сваривается с основной массой слитка. Поэтому на поверхности слитков, извлеченных из печи, существует слой неплотного металла, который представляет собой приварившуюся корону. [c.23] Как было указано выше, жидкий металл в поверхностном слое ванны перегрет выше точки плавления до температуры /пов. Вопрос об отводе теплоты перегрева весьма существенен, так как именно при этом возникают максимальные тепловые нагрузки на стенку кристаллизатора. [c.24] Для того чтобы мог начаться процесс кристаллизации, металл, прилегающий к границе раздела фаз, должен отдать теплоту перегрева. По мере снятия теплоты перегрева расплава и роста толщины твердой фазы происходит снижение средней температуры твердой фазы и ее термическая усадка. При этом между слитком и стенкой кристаллизатора образуется зазор, теплопередача через который осуществляется излучением ввиду отсутствия газов в зазоре. [c.24] Как элемент электрической цепи вакуумная дуговая печь представляет собой систему двух электродов, промежуток между которыми заполнен парами металла и выделяющимися в процессе плавки газами. [c.24] Потенциал ионизации атомов металла значительно ниже потенциала ионизации газов (Т1 —6,81 эе Мо —7,2 эв Ре — 7,85 эв 2т—6,92 эв Н2— 13,64 эв N2—12,4 эв О2—13,5 эв Не—24,5 эв Аг—15,7 эв Кг—13,7 эв Хе—11,5 эв Ке — 21,4 эв С12 — 9,95 эв). [c.24] Анализом спектров разряда в печи было действительно показано, что остаточные и выделяющиеся в процессе плавки газы в диапазоне давлений от 1 10- до 1 мм рт. ст. не ионизируются и в процессе проведения тока через разрядный промежуток не участвуют спектр разряда состоит только из линий переплавляемого металла. [c.24] Давление паров металла в разрядном промежутке даже при работе с низким вакуумом (только с форвакуумными насосами) существенно превышает давление остаточных и выделяющихся газов. На крупных печах при малых длинах дуги давление паров металла в центральной зоне разряда приближается к упругости паров при соответствующей температуре. [c.24] Выяснение статической вольт-амперной характеристики (зависимости напряжения между электродами от тока дуги) имеет большое значение. Применительно к рассматриваемому случаю она определяет возможные режимы работы печи при питании от источника по-. стоянного тока и позволяет, рассчитав мощность печи, установить необходимые ток и напряжение на печи. [c.26] Для объяснения процессов, происходящих на катоде (электронной эмиссии с катода), привлекаются механизм автоэлектронной эмиссии с горячего электрода и явление эмиссии под действием ме-тастабильных атомов. [c.27] Особенностью электрошлакового процесса является наличие над поверхностью ванны жидкого металла слоя расплавленного шлака, состоящего обычно из фтористого кальция СаРг с добавками составляющих с повышенной электропроводностью. [c.27] Как уже отмечалось, шлаковые процессы применяются при плавке сплавов с легко испаряющимися компонентами (Мп, Сг и т. д.), так как шлак препятствует испарению металла с поверхности ванны. Значительно более спокойный характер шлаковой плавки по сравнению с вакуумной резко снижает разбрызгивание металла, что исключает образование короны наличие тонкой корочки затвердевшего шлака между металлом и стенкой кристаллизатора уменьшает интенсивность теплоотдачи от слитка и препятствует неравномерному застыванию поверхностных слоев металла. Эти факторы приводят к тому, что слитки, выплавленные под слоем шлака, не требуют предварительной обдирки перед прокаткой. [c.27] Для снятия вольт-амперных характеристик был проведен ряд опытов, в которых менялись два параметра (ток и напряжение) при неизменных остальных — длине разрядного промежутка, длине электрода и т. д. На рис. 13 приведены вольт-амперные характеристики для обследованных металлов. [c.28] Вернуться к основной статье