Cuptor cu arc cu vid

Cuptor cu vid cu arc  - un dispozitiv pentru obținerea de temperaturi ridicate pentru topirea metalelor în vid cu energia unui arc electric.

Descrierea generală a cuptorului cu arc cu vid

Odată cu apariția unor astfel de industrii de precizie precum spațiale, rachetele, energia nucleară etc., cuptoarele cu vid au devenit larg răspândite. Cuptoarele sunt utilizate pentru topirea oțelurilor de înaltă calitate și înalt aliate: aliaje inoxidabile, structurale, cu rulmenți , refractare și rezistente la căldură .

Cuptoarele cu arc cu vid fac posibilă obținerea unor avantaje precum un conținut scăzut de gaze și incluziuni nemetalice în aliaj, uniformitatea și densitatea ridicată a lingoului datorită cristalizării direcționale a metalului lichid și îmbunătățirea semnificativă a proprietăților metalului. .

În cuptoarele cu vid, datorită designului lor (folosirea unui corp răcit cu apă și a oțelului inoxidabil), este posibil să se realizeze condiții speciale: cele mai ridicate temperaturi de până la 2000 ° C și presiuni ridicate. Vidul din cuptoare permite o gama larga de tratamente termice: uscare, sinterizare, topire etc. Regimul de temperatura poate fi controlat atat manual cat si cu ajutorul unui regulator.

Istorie

La sfârșitul secolului al XIX-lea, metalurgia a început să folosească din ce în ce mai mult energia unui curent electric pentru a obține aliaje de cea mai bună calitate. Descoperirea arcului electric și a posibilității de topire a metalelor este asociată cu numele fizicianului rus V. V. Petrov, în 1802 a creat cea mai mare baterie galvanică din celule cupru-zinc. Un brevet pentru primul cuptor electro-termic a fost obținut în 1853 de către inginerul francez Pichon.

În 1898, francezul P. Erou a primit un brevet pentru un cuptor electric cu electrozi amplasați deasupra căzii.

În 1909, în Rusia a început producția industrială de oțel pe cuptoare electrice; în primul an, 190 de tone de oțel de înaltă calitate au fost topite într-un cuptor cu arc proiectat de Eru, situat la uzina Obukhov din Sankt Petersburg. În 1911, 1.120 de tone erau deja topite, iar până în 1913, la fabrici din Rusia funcționau deja 4 cuptoare, producând 3.500 de tone de oțel pe an.

În 1915, uzina Motovilikha din Perm a lansat primul cuptor cu rezistență monofazat pentru topirea oțelului cu încălzire în baie din bare de cărbune situate deasupra acestuia, creat de inginerii ruși S. S. Steinberg și A. F. Gramolin. În viitor, cuptoarele similare au executat cu succes ordinele militare în timpul Primului Război Mondial.

Procesul de topire

Eliberarea energiei termice în cuptoarele cu arc are loc datorită unui arc electric, care este una dintre formele unei descărcări de arc în gaze. Cu un volum de arc atât de mic, se pot obține temperaturi foarte ridicate datorită concentrației de putere în volum. Concentrația mare de căldură și putere în arc permite încălzirea metalului în perioade scurte de timp. Există 2 tipuri de cuptoare, cu acțiune directă și indirectă. În cuptoarele cu acțiune directă, arcul arde între metal și electrod, în cuptoarele cu acțiune indirectă, metalul este încălzit prin radiație, arcul arde între electrozi. Condițiile de transfer de căldură sunt mult mai bune în cuptoarele cu acțiune directă, caz în care punctul fierbinte este cât mai aproape de metal. O parte din căldura din zona de temperatură înaltă este absorbită de metal, acoperișul cuptorului are un efect de ecranare, care permite concentrarea mai multă putere în arc și încălzirea cu succes la temperaturi ridicate. Cuptoarele cu arc cu acțiune directă nu sunt utilizate pe scară largă pentru topirea metalelor scumpe cu o temperatură de evaporare scăzută, deoarece evaporarea are loc aproape de suprafața metalului. Însă temperaturile mai mari de evaporare și costul mai mic al metalelor feroase fac ca dezavantajul unui cuptor cu acțiune directă să fie nesemnificativ, având în vedere avantajele acestui tip, precum posibilitatea prelucrării la temperatură ridicată și o productivitate mai mare.

Cuptoarele cu arc sunt utilizate pe scară largă în metalurgia feroasă și industria feroaliajelor. Există două tipuri de cuptoare cu arc cu vid, electrod consumabil și neconsumabil. În primul tip, arcul arde între electrodul consumabil și baia de metal, în al doilea, între electrodul de grafit și metalul topit.

Avantaje și dezavantaje

Avantaje: posibilitate de încălzire neoxidantă a metalelor; în multe cazuri, utilizarea mediului cuptorului de joasă presiune în loc de gaze protectoare și inerte este mai economică; asigurarea purității ridicate a metalului datorită vidului; creșterea temperaturii de funcționare în cuptor datorită protecției încălzitoarelor de oxidare - lipsa contactului metalului lichid cu materialele ceramice.

Dezavantaje: timpul limitat de rezidență al metalului în stare lichidă, ceea ce reduce semnificativ capacitățile de rafinare ale vidului.

Literatură