Вакуумная дуговая печь представляет собой устройство, предназначенное для переплавки металлов и сплавов в условиях вакуума под воздействием электрической дуги. Установки такого вида широко применяются в различных отраслях промышленности, включая очень точные области – например, ракетостроение, атомная энергетика и другие.
Дуговая электрическая печь позволяет получить материалы высокого качества, которые характеризуются низким содержанием газовых примесей и посторонних включений. Особая конструкция установок обеспечивает все необходимые условия для получения слитков отличного качества. Устройства используются не только для плавки металлов, но и для целого ряда других операций – спекание, сушка. Это позволяет сократить затраты на приобретение других видов оборудования.
Вакуумная дуговая печь
Содержание:
- Вакуумные дуговые печи - принцип работы
- Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока - производство стали
- Дуговые печи прямого действия
Вакуумные дуговые печи - принцип работы
Вакуумные дуговые печи, независимо от их предназначения, имеют сходный принцип работы и действия. Тепловая энергия, которая необходима для процесса выплавки, выделяется за счет появления электрической дуги в разреженной вакуумной среде. Это позволяет получить высокую температуру, которая в зависимости от разновидности оборудования может достигать 2000 °C. Благодаря высокой концентрации тепла и мощной электродуге удается нагреть и расплавить металл в кратчайшие сроки, независимо от объема.
Вакуумные дуговые печи: принцип работы
Все электродуговые вакуумные печи разделяются на устройства прямого и косвенного действия. Они отличаются особенностями работы. Устройства прямого действия предполагают горение дуги в пространстве между электродом и массой расплавляемого металла. Для косвенных агрегатов нагревание осуществляется посредством излучения, ведь дуга в таких устройствах появляется непосредственно между самими электродами. Печи прямого действия отличаются увеличенными показателями теплопередачи, что обусловлено особенностями расположения источника нагревания и его близостью к расплавляемой массе. Такая конструкция позволяет выполнять нагрев до более высокого уровня температуры. Установки не используются для плавки дорогостоящих металлов, которые имеют низкий температурный режим испарения. Их активно используют для выплавки обычных и черных металлов – агрегаты характеризуются отличной производительностью и возможностью обработки при высоких температурах.
Дуговые печи электрические применяются в металлургии и других отраслях. В зависимости от типа электрода выделяют два типа оборудования:
- С нерасходуемым электродом.
- С расходуемым электродом.
Каждый тип устройств применяется для работы с различными видами металлов и их соединений. Нагревание материалов и их выплавка в условиях вакуума обеспечивает безокислительность процессе плавки и чистоту получаемых слитков металла. Эксплуатация таких установок очень выгодна и полностью безопасна для окружающей среды.
Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока – производство стали
Вакуумные сталеплавильные дуговые печи разделяются на установки переменного и постоянного тока. Для устройств первого типа подача трехфазного тока осуществляется при помощи посредника, в роли которого выступает сама шихта. Конструкция предполагает наличие компенсирующих устройств.
Установки постоянного тока не нуждаются в установке компенсаторов. Схема оборудования предполагает наличие одного электрода, который может иметь расщепление. Вторым электродом выступает подовый анод. Печи сталеплавильные постоянного тока обладают таким набором преимуществ:
- Графитовые электроды расходуются в 1,5-2 раза меньше.
- Уменьшение расхода электроэнергии на 5-15%.
- Сниженный износ огнеупоров.
- Незначительный выброс пыли – до 1 кг/т.
- Снижение уровня шума при эксплуатации.
Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока
Основной недостаток конструкций состоит в значительных затратах, связанных с преобразованием переменного тока в постоянный. Особые полупроводниковые технологии позволяют компенсировать данный недостаток. В последнее время наблюдается стремительное увеличение количества дуговых сталеплавильных печей, работающих от постоянного источника тока.
Весь процесс плавки в сталеплавильных печах можно разделить на 4 основных этапа:
- Подготовительный – очистка печи, исправление электродов, завалка шихты.
- Плавление – достижение максимальной мощности. На данном этапе происходит нагрев, плавление, формируется шлак. Для расплавления остатков шихты может применяться технология обдува с использованием кислорода.
- Окисление – добавление присадок для удаления из полученного сплава нежелательных элементов. Нагревание сплава до температуры выпуска.
- Восстановление – коррекция содержания хрома и марганца в соответствии с качествами изготавливаемой марки стали. Легирование и выпуск сплава.
На длительность процесса выплавки влияют температура футеровки и показатели мощности. Установки отличаются большим разнообразием конфигураций, параметров и объемов рабочего пространства. При выборе оптимального варианта следует учитывать уровень производительности агрегатов и сферу их использования, а также тип материалов для выплавки и их характеристики.
Дуговые печи прямого действия
В дуговых печах с прямым принципом действия образование дуги происходит между массой расплавляемого металла и электродами, что способствует быстрому нагреву массы. Подобные конструкции характеризуются такими особенностями:
- Наличие контакта между металлом и дугой.
- Высокая испаряемость металла при выплавке.
- Защита свода от излучения.
- Горение дуги в среде разреженного вакуума.
- Используются графитовые электроды с большим сечением.
- Трансформаторы с высокой мощностью.
- Для работы используется трехфазный переменный/постоянный ток.
Производство стали внутри таких установок обеспечивает высокую экономичность процесса выплавки и гарантирует получение стали необходимой марки, которая в полной мере соответствует заявленным характеристикам. Некоторые модели печей оснащены системой водяного охлаждения электродов, что позволяет исключить вероятность перегрева устройств и значительно повышает их производительность. Выплавка в вакууме позволяет создать стабильный температурный режим, постоянный уровень давления в зоне плавки, отличные условия для охлаждения и кристаллизации расплавленной массы.
Дуговые печи прямого действия
Производители вакуумных дуговых печей предлагают большой ассортимент установок для выплавки качественных металлов и сплавов. Это позволяет подобрать агрегаты в соответствии с требуемыми техническими характеристиками и параметрами эксплуатации, уровнем производительности и объемом камеры для выплавки.
Электросталеплавильные печи используются для обработки различных объемов металла. Их использование позволяет получить высококачественный продукт с минимальным содержанием посторонних включений, в том числе газовых. Такие металлы подходят для использования в различных отраслях, включая ракетостроение, космическую сферу и атомную энергетику – там, где к качеству материалов предъявляются особые строгие требования.