Расходуемым электродом

Во втором издании (первое—в 1978 г.) рассмотрены вопросы теории и технологии электрошлакового переплава (ЭШП). Описаны конструкции современных печей ЭШП, механическое и электрическое оборудование, необходимое для плавки, методы его ремонта и обслуживания. Приведены основные требования к исходным материалам, качеству и подготовке расходуемых электродов, выбору состава и подготовке флюсов. Рекомендованы способы повышения технико-экономических показателей производства.

5. В ответственных машиностроительных и строительных сварных конструкциях, работающих при статических и динамических нагрузках при: различных температурных условиях, получили применение не только углеродистые, но и легированные стали, а также цветные сплавы. Для этого было разработано достаточное количество различных марок качественных электродов. Годовое количество расходуемых электродов превышало 100 000 т.

При выплавке в вакуумных электропечах или вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом, или методом электрошлакового переплава (переплав расходуемых электродов осуществляется под слоем синтетического шлака в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе) возможно получение металла плотного по макроструктуре, с минимальным количеством неметаллических включений и обладающего в то же время достаточно хорошими технологическими свойствами.

мощных вентиляционных систем. Например, при применении электродов УПИ-ЗОХ10Г10-2 для снижения концентрации соединений марганца до допустимых значений требуется обеспечить воздухообмен в объеме около 13500 м3/ч на 1 кг расходуемых электродов. Устройство таких систем в ремонтных условиях ГЭС практически невозможно. В связи с этим применение электродов УПИ-ЗОХ10Г10 для ремонта гидротурбин запрещено.

В соответствии с этим производительность вентиляционной установки должна быть достаточной для поддержания концентрации вредных та*зов и пыли в воздухе в количестве, не превышающем предельно допустимой. Применительно к ремонтным условиям на ГЭС необходимо применять приточно-вытяжную вентиляцию. При этом производительность вентиляционной установки выбирается исходя из количества расходуемых электродов при ручной дуговой сварке или количества расходуемого ацетилена (природного газа) при газовой резке.

При применении обычных сварочных электродов (ОММ-5, АНО-4, АНО-5, УОНИ 13/45 и т. п.) примерно можно принять, что вентиляционная установка должна удалять около 5000 м3 воздуха на I кг расходуемых электродов, а при газовой резке объем удаляемого воздуха должен быть не менее 1 000 м3 на 1 м3 расходуемого ацетилена. Приточная вентиляция должна обеспечивать подачу в рабочую зону соответствующего количества свежего воздуха. Рекомендуется подавать свежий воздух по шлангам непосредственно в зону дыхания рабочего (сварщика), при этом минимальный объем удаляемого воздуха при сварке в замкнутых пространствах должен составлять 2000—2500 м3 на 1 кг расходуемых электродов.

зовать в качестве расходуемых электродов при дуговой переплавке.

с применением расходуемых электродов. Плавку проводят в вакууме при

в виде расходуемых электродов в большие слитки диаметром от 508 до

качестве расходуемых электродов спрессованные штабики.

ричных расходуемых электродов при дуговой плавке и отливке тория в слит-

Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) применяют в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс осуществляют в вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом (рис. 2.11). В зависимости от требований, предъявляемых к получаемому металлу, расходуемый электрод изготовляют механической обработкой слитка, выплавленного в электропечах или установках ЭШП. Расходуемый электрод 3 закрепляют на водоохлаждаемом штоке 2 и помещают в корпус / печи и далее в медную водоохлаждае-мую изложницу 6. Из корпуса печи откачивают воздух до остаточного давления 0,00133 кПа.

При 'подаче напряжения между расходуемым электродом-катодом 3 и затравкой-анодом 8 возникает дуга. Выделяющаяся теплота расплавляет конец электрода; капли 4 жидкого металла, проходя зону дугового разряда, дегазируются, заполняют изложницу и затвердевают, образуя слиток 7. Дуга горит между расходуемым электродом и жидким металлом 5 в верхней части слитка на протяжении всей плавки. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугой ванны металла создают условия для направленного затвердевания слитка, вследствие чего неметаллические включения сосредоточиваются в верхней части слитка, а усадочная раковина в слитке мала. Слитки ВДП содержат мало газов, неметаллических включений, отличаются высокой равномерностью химического состава, повышенными механическими свойствами. Из слитков изготовляют ответственные детали турбин, двигателей, авиационных конструкций. Масса слитков достигает 50 т.

Для плавки титановых сплавов широко используют специальные вакуумные дуговые печи с расходуемым электродом (рис. 4.53). Перед плавкой в электроде-держателе 2 печи устанавливают электрод Ч, а перед сливным носком тигля 4 укрепляют литейную форму 7. После этого кожух 5 печи герметизируют и вакуумируют. Через токоподвод / на электрод подают напряжение, и между ними и тиглем загорается электрическая дуга. По мере наполнения тигля жидким металлом плавильную печь поворотным механизмом 6 поворачивают на 90°. Титановый сплав при этом переливается в литейную форму 7. После затвердевания отливки форму удаляют, и цикл повторяется.

Рис. 4.53. Поворотная дуговая печь с расходуемым электродом

В процессе отливок из титановых сплавов широкое распространение получили специальные вакуумные установки, плавка сплавов, в которых осуществляется в дуговых печах с расходуемым электродом в графитовых гарнисажных тиглях. Схема гарнисаж-ной плавки показана на рис. 145 и 146.

ся в следующем. Нагрев и расплавление осуществляются электрической дугой, горящей между расходуемым электродом / и ванной жидкого металла 4 в графитовом тигле 2 (см. рис. 145).

Между расходуемым электродом и кусками шихты зажигают электрическую дугу. Расходуемый электрод и кусковые отходы плавятся и жидкий металл накапливается в гарнисажном тигле. Плавку металла ведут до тех пор, пока не будет наплавлено необходимое количество жидкого металла.

Однако плавка в электродуговых гарнисажных печах с расходуемым электродом имеет и ряд недостатков - затруднен перегрев жидкого расплава и переплав отходов, невозможно выдерживать расплавленный металл в печи и др.

В отличие от дуговой плавки с расходуемым электродом электронно-лучевой нагрев позволяет расплавлять кусковой материал, в том числе и отходы применяемых сплавов, производить легирование сплава введением легирующих компонентов в твердую шихту или в расплавленный металл в ходе плавки. При этом представляется возможным выдерживать расплав в течение любого времени и перегревать его до необходимой температуры. Кроме того, электронный нагрев позволяет создавать глубокий вакуум непосредственно над зеркалом ванны жидкого металла для максимальной очистки его от вредных примесей.

ДУГОВАЯ ПЕЧЬ — пром. печь, в к-рой тепло электрич. дуги используется для плавки металлов и др. материалов. Достоинство Д. п.— возможность развить в рабочем пространстве высокую темп-ру (до 2500 °С). По способу нагрева Д. п. делят на печи прямого действия (электрич. дуги горят между электродами и нагреваемым телом), печи косвенного действия (дуга горит между электродами на нек-ром расстоянии от металла) и печи с закрытой дугой (дуги горят под слоем твёрдой шихты, в к-рую погружены электроды). Наибольшее применение в пром-сти (гл. обр. для выплавки стали) находят Д. п. первого типа. Вместимость таких печей достигает 350 т. Большое значение для получения высококачеств. стали, металлов и сплавов приобрели вакуумные Д. п. с расходуемым электродом, к-рым служит материал, подвергаемый переплаву (напр., сталь, титан, ниобий), в виде катаной, кованой, литой или прессованной заготовки. Для переплава измельчённых (дроблёных, порошкообразных) металлов применяют вакуумные Д. п. с нерасходуемым электродом, материалом для к-рого служат вольфрам или графит.

Ниобий (содержащий 0,23 % Та, 0,088 % Fe, 0,088 % Si, 0,022 % О 0,021 % С, 0,014 % N и 0,0007 % Н), плавленный в дуговой вакуумной печи с расходуемым электродом после ковки и отжига 1 ч при 1350 °С, показал непрерывное увеличение относительного сужения от 74 % при 0°С до 100 % при 2300 °С [1].