Дуговые печи прямого действия

В дуговых печах прямого действия дуга горит между электродами и расплавляемым металлом, непосредственно нагревая металл (рис. 7).

Основные отличия дуговых печей прямого действия:

• непосредственный контакт выплавляемого металла с дугой;
• высокое испарение выплавляемого металла;
• защищенность свода печи от непосредственного излучения дуг в отличие от дуговых печей косвенного действия;
• горение дуг в атмосфере воздуха;
• вертикально подвешенные электроды или под небольшим углом к вертикали;
• применение графитированных электродов большого сечения;
• высокая мощность трансформаторов;
• применение трехфазного переменного тока или постоянного тока.

Рисунок 7 Схема дуговой сталеплавильной печи прямого действия: 1 – электрод, 2 – футеровка, 3 - рабочая дверца; 4 - летка для выпуска жидкой стали, 5 - жидкая ванна, 6 - механизм наклона, 7 – электрододержатели.

В зоне действия дуг происходит интенсивное испарение металла, и поэтому дуговые печи прямого нагрева не получили широкого применения для плавления дорогих металлов, характеризуемых низкой температурой испарения.

Обычно дуговые сталеплавильные печи прямого действия применяют для плавки стали.

К особым видам дуговых печей прямого действия можно отнести также

• дуговые вакуумные печи (рис. 8);
• плазменные дуговые печи, в которых расплавленный металл служит одним из электродов для дуги (рис. 9).

Рисунок 8 Схема вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом: 1 – расплавляемый электрод; 2 – вакуумная камера; 3 – механизм перемещения электрода; 4 – кристаллизатор; 5 – жидкая ванна.

Вакуумные дуговые печи можно в свою очередь разделить на виды:

• печи с нерасходуемым водохлаждаемым электродом;
• печи с расходуемым электродом;
• печи с двумя расходуемыми электродами.

Важным достоинством вакуумно-дугового переплава является возможность создания постоянных условий рафинирования. Это обеспечивается:

• постоянством температурного режима;
• постоянством давления в зоне обработки жидкого металла;
• постоянством условий охлаждения и кристаллизации металла.

С другой стороны невозможно регулировать распределение тепла между электродом и ванной. Условия устойчивости горения дуги ограничивают пределы увеличения вакуума и пределы напряжения на дуге, а условия кристаллизации подводимую мощность и производительность печи. Давление в печи поддерживают 1Па. Диаметр электродов в ДВП от 50 до 500 мм.

Рис. 9. Схематическое изображение плазменных печей: а — с керамическим тиглем; б — с водоохлаждаемым кристаллизатором

Плазменные печи можно разделить на два вида:

• с керамическим тиглем,
• с водоохлаждаемым кристаллизатором.

В плазменно-дуговых печах (ПДП или ДПП) источником тепла является газоразрядная плазма, имеющая температуру порядка 10³-10⁵К. Плазменные печи с керамическим тиглем подобны обычным ДСП, но отличаются более высокой производительностью и позволяют получать металл более высокого качества. Печи с водоохлаждаемым кристаллизатором используют для рафинировочного переплава, в результате которого свойства металла улучшаются благодаря дополнительной обработке активным газом и принудительной направленной кристаллизации в водоохлаждаемом кристаллизаторе.