title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Расходуемый электрод

Расходуемый электрод

Один из первых случаев применения расходуемого электрода в металлургическом производстве имел место в 1910 г. При попытке отогнать алюминий из сплава циркония и алюминия два электрода из этого сплава плавились с помощью дуги, проходящей между ними в вакуумной печи. Позже те же исследователи плавили расходуемые электроды из вольфрама. Первое промышленное применение этого вида плавки относится к 1937 г. для производства высококачественных легированных сталей. Вакуумная печь для промышленного производства молибденовых слитков, сконструированная фирмой Клаймакс Молибденум, работаете расходуемыми электродами и медным тиглем, охлаждаемым водой. Схема этой печи показана на фиг. 100, причем следует отметить, что электрод изготовляется непрерывно в процессе плавки.

Молибденовый порошок поступает из бункера и прессуется в матрице разрезного типа. Под определенным давлением матрица открывается и освобождает сбрикетированный порошок. Выпрессовываясь из матрицы, брикет заставляет электрод продвигаться вниз. Верхняя часть электрода снова наращивается брикетами, прессованными один на другой. В нижней же части эти брикеты спекаются вместе, образуя непрерывный электрод, который плавится в дуге. Эта печь позволяет получать слитки весом 450 кг, причем указывается, что в атмосфере аргона или гелия в ней могут удовлетворительно плавиться также титан и цирконий.
Основная трудность плавки в этой печи циркония или титана заключается в необходимости измельчать металлическую губку до размеров, позволяющих питать матрицы, изготовляющие прочные брикеты. Циркониевая губка вообще не особенно легко поддается измельчению; измельчение же до особо мелких частиц значительно увеличивает опасность насыщения металла кислородом. Несмотря на все сказанное, такой тип печи имеет определенные преимущества при производстве слитков химически активных тугоплавких металлов.
Дуговая печь с расходуемым электродом была сконструирована также специально для плавки циркония. Эта печь была построена и работает в Горном бюро США, проводящем обширные работы по проблемам, связанным с цирконием. Сначала в Горном бюро США цирконий плавили в графитовых тиглях, в печах с графитовым сопротивлением в виде трубы с прорезью, а затем, чтобы избежать загрязнения металла углеродом, стали прибегать к дуговой плавке с вольфрамовым электродом. Ho вместо углерода металл стал загрязняться вольфрамом. При незначительной, в общем, величине загрязнения вольфрамом в слитке образовывались области высокой концентрации, вызывавшие дефекты в прокатанных листах.

В результате пришли к заключению, что эти трудности в производстве циркония можно лучше всего преодолеть с помощью расходуемого электрода из циркония. Электроды изготовлялись путем прессования кусков циркония (размером до 25 мм) в брикеты, которые заключались в стальную оболочку, проковывались и прокатывались в квадратные прутки. На этих прутках делалась нарезка для присоединения к электрододержателю, и затем они плавились в небольшой дуговой печи, показанной на фиг. 101. Перед зажиганием дуги печь откачивалась до остаточного давления менее 1 мм рт. ст. и заполнялась аргоном. Первые результаты применения этих электродов оказались неудовлетворительными, так как дуга была нестабильна и должного плавления не получалось. Наложение тока высокого напряжения и высокой частоты на постоянный ток облегчило зажигание дуги, но не привело к ее стабилизации. Тогда был сделан вывод, что давление паров циркония недостаточно для поддержания устойчивой дуги. Наблюдения показали, что стабильность дуги меняется в зависимости от состава шихты. В частности, при плавлении губки, содержащей повышенное количество магния, стабильность дуги была хорошей. Это навело на мысль, что магний может быть полезной добавкой. И действительно, опыт показал, что добавка к губке небольшого количества магния перед прессованием дает электрод, плавящийся спокойно и устойчиво. Во время плавки между электродом и расплавленной ванной циркония образуется небольшая сферическая зона ионизированных паров магния. Представилась возможность добавлять в жидкий металл куски циркония и получать слиток, содержащий равные части металла из расходуемого электрода и из бункера. При добавке к электроду 0,02—0,45% Mg в слитке его было менее 0,005%. Печь, схематически показанная на фиг. 102, представляет следующую ступень конструирования печей, пригодных для непрерывной плавки циркониевых слитков диаметром 100 мм. Эта конструкция позволяет вводить новый электрод, по мере надобности, из резиновой трубы 1. Электрод плавится до определенной отметки и затем вывинчивается. Новый электрод ввинчивается плавильщиком с помощью резиновой перчатки 5. Как и в предыдущем случае, к циркониевому электроду добавляется магний и плавка ведется в атмосфере аргона. Дуга весьма устойчива вплоть до длины 50 мм. Пробивания тигля не замечается, несмотря на то, что электрод приближается к стенке на расстояние до 3 мм. Слитки весом 18 кг выплавляются в течение 50 мин. с расходом 9 кг металла из электрода и 9 кг дробленой губки. Питание энергией осуществляется от 7 генераторов постоянного тока, подающих на дугу ток 1800 а при напряжении 20 в. На выплавку 1 кг слитка требуется около 2 квт*ч энергии.
Последней конструкцией дуговой печи с расходуемым электродом является печь Горного бюро США, описанная Стефенсом и др. и схематически изображенная на фиг. 103.

Основным нововведением в этой печи является метод изготовления электродов. Губчатый цирконий прессуется в прутки, свариваемые дуговой сваркой на месте в процессе плавки. В циркониевую губку запрессовывается магниевая проволока в количестве 0,02—0,04%. Атмосфера печи состоит из смеси 80% гелия и 20% аргона, что позволяет держать более высокое напряжение на дуге, чем при чистом аргоне, и иметь большую стабильность дуги, чем при чистом гелии. Слитки весом 90 кг выплавлялись при расходе энергии менее 1,1 квт*ч/кг.

title-icon Подобные новости