Установки електрошлакового переплаву

Установки електрошлакового переплаву (ЕШП) широко

застосовують для виробництва сталей і сплавів підвищеної чистоти з низьким вмістом шкідливих домішок і хорошою м і к р о с т р у к т ур о ю. С п о с і б е л е к т р о ш л а к о в о г о п е р е п л а в у розроблений інституті електрозварювання ім. Є.О.Патона на основі принципу електрошлакового зварювання. В установках ЕШП одержують злитки різної форми (круглі, прямокутні, фасонні) масою від де кількох кілограмів до десятків тон. Для о д е р ж а н н я с уц і л ь н и х п о р о ж н и н н и х к р уг л и х з л и т к і в застосовують схему"електрод - піддон" (рис. 2.22).

 

 

Рисунок 4.4 - Структурна схема широкодіапазонного

Генератора імпульсів

 

В процесі вмиканні транзисторів від блоку підпалу подають малопотужний імпульс. Він сприяє пробою проміжку

 

 

 

Рисунок 2.22 ‒ Схема однофазної установки ЕШП

 

В охолоджуваному водою металічному кристалізаторі 4 і піддоном 7 електричною дугою розплавляють електропровідний шлак 2 (перший період плавки ‒ розплавлення шлаку). Коли шлак розплавиться, в нього завантажують метал, який необхідно переплавити, у вигляді електрода ‒ штанги 1. Електрод і піддон приєднують до джерела живлення 8 (другий період плавки) установка працює як піч опору; струм, що протікає через шлак розігріває його до температури

1800‒2000°С. Торець електрода при цьому оплавляють; каплі 3,

які з нього стікають, проходять через шар шлаку, очищаються

 

 

активно-індуктивний

Швидкодія складає не більше 0.25с для РНТО і 0.02с для РНТТ.

Тиристорний перемикач ТП (рис. 2.17) у порівнянні з електромагнітним контактором (пускачем має більшу допустиму частоту перемикань (8000с, замість 600‒1200 для контактора); великий термін роботи, безшумність роботи, іскро- і вибухо- безпечність, простоту обслуговування і суттєво менші

експлуатаційні витрати. Проте вартість ТП у три ‒ чотири рази

вища вартості контакторів.

Дугові електричні печі і установки

Дуговими називають електротермічні установки, джерелом

тепла в яких є дуга.

Електрична дуга с одним із явищ, що виникають у процесі

проходження електричного струму через газ, пару або вакуум.

Електродугове нагрівання частоо використовують для плавлення високоякісних сталей, кольорових, реакційно- а к т и в н и х м е т а л і в, т уг о п л а в к и х м е т а л і в, в и р о б н и ц т в а феросплавів, вогнетривів, для одержання деяких продуктів у хімічній промисловості (жовтого фосфору).

 

 

Рисунок 2.17 ‒ Принципова схема силового блоку

Тиристорного перемикача 2 безконтактним керуванням

Класифікація дугових електричних печей і установок

Електродугові печі застосовують у металургійній, хімічній,

машинобудівній та у ряді інших галузей промисловості. Вони

можуть бути класифіковані таким чином:

 

 

повторюєтьс я. Частоту імпульсів визна чають за

співвідношеннями L і С у колі генератора. Виконані за такою схемою генератори мають високий ККД і продуктивність.

 

 

Рисунок 4.3 - Схеми релаксаційних генераторів

 

Ввід у зарядне коло RC-генератора індуктивності (перехід до генератора типу RLC) підвищує ККД генератора, оскільки в цьом у випа д к у ни ж чий с трумооб ме ж ую чий опі р. RLC-генератори (рис. 4.3, в) працюють за більш низької напруги, ніж RC-генератори, оскільки за наявності резонансу між індуктивністю і ємністю напруга на конденсаторі-

нагромаджувачі буде більша від напруги джерела живлення.

Максимальна напруга, до якої може зарядитися

конденсатор, залежить від відношення R1/(2L1).

Для електроерозійної обробки застосовують також СС-генератор імпульсів (рис. 4.3, г), в якому як струмообмежуючий елемент використовують конденсатор С1. Такий генератор має вищий ККД у порівнянні з LC-генератором з електромагнітним вібратором. Частотні властивості СС-генератора визначають в основному за частотними характеристиками діодів випрямляча В.

Основний недолік релаксаційних генераторів - зв'язок

 

 

У процесі їх розрядки витрачається енергія, нагромаджена в

реактивних елементах кола (конденсаторі або індуктивній котушці).

RC-генератор імпульсів (рис. 4.3, а) - послідовно з'єднане джереле живлення G, ключ К, струмообмежуючий опір R1 і нагромаджуючий конденсатор С1, приєднаний паралельно між електродного проміжку (МЕП).

Ємнісний нагромаджувач заряджається від джерела живлення через обмежуючий опір R1, завдяки чому зарядний

струм набагато менший від струму імпульсу Ii. Струм зарядки

конденсатора визначають із співвідношення i 1=(Cd Uc /d t).

Напруга на конденсаторі:

 

 

де Uc0- початкова напруга на конденсаторі в момент t = 0. До

кінця зарядки напруга Uс буде дорівнювати напрузі джерела

живлення. Розрядка відбувається на проміжку часу t = Т / n.

У випадку великих запасів імпульсів середнє значення

розрядного струму під час проходження імпульсу tiв n раз

більше від струму зарядки, тому ємнісний нагромаджувач за

своєю суттю є трансформатором струму.

Основні недоліки RC-генераторів: генерування знакозмінних імпульсів; низький ККД (10-20%); мала гранична максимальна потужність (5-19 кВт); велика залежність частоти, амплітуди, тривалості і енергії імпульсу від фізичного стану ерозійного проміжку. Ці недоліки обмежують область застосування генераторів типу RC.

Схема імпульсного LC ‒ генератора показана на рисунку 4.3,6. Зарядний струм проходить до конденсатора С від джерела

живлення G через обмотку вібратора L. Спочатку він притягає якір Я електромагнітного вібратора і збільшує проміжок між електродами, піднімаючи електрод-інструмент.

До кінця зарядки конденсатора струм через обмотку вібратора поступово спадає, електромагнітна сила, яка утримує якір вібратора, послаблюється й електроди починають зближуватись, зменшуючи МЕП. Після пробою проміжку і проходження імпульсу струму цикл роботи генератора

 

 

Дугові печі побічної дії, де електродуговий розряд горить

м і ж е л е к т р о д а м и, р о з м і щ е н и ми н а д м а т е р і а л о м, щ о нагрівається, і теплообмін між електричною дугою і матеріалом здійснюється в основному за рахунок випромінювання.

Дугові печі прямої дії. В них електрична дуга горить між кінцями електродів і матеріалом, що нагрівають. Нагрівання матеріалу відбувається у процесі виділення енергії в опорних плямах дуги, протікання струму через розплав, а також

випромінювання плазми дуги, конвекції та теплопровідності.

Дугові печі опору. В них дуга горить під шаром електропровідної шихти; теплота виділяється у дуговому розряді і переважно у процесі проходження струму через шихту у розплавлених матеріалах. Передача теплоти в об'єм печі здійснюється за рахунок теплопровідності, випромінювання і в меншій мірі конвекції.

Вакуумні дугові печі. В них електрична дуга горить в інертному газі або парах переплавленого матеріалу за низького тиску між електродом, виготовленого з матеріалу, що необхідно переплавити і ванного рідкого металу або між нерозплавленим електродом і ванною рідкого металу.

Плазмові печі або плазмово-дугові плавильні установки. В цих установках метал нагрівають електричною дугою, суміщеною із струменем плазми інертного газу. Це уможливлює виключення забруднення переплавленого металу. Матеріалом електрода, збільшити інтенсивність передачі енергії на ванну печі.

Дугова піч побічної дії

Ця дугова піч призначена для переплавлення кольорових

металів і їх сплавів, а також для виплавки деяких сортів чавуну і нікелю. Їх основна перевага ‒ невелике згорання металу, так як електродуговий розряд не стикається безпосередньо з переплавленим металом. Однофазна дугова піч побічної дії (рис. 2.18) ‒ це горизонтально розміщена ванна, футерована з середини вогнетривом 1. У протилежних бокових її стінках встановлені електроди 2, які переміщують у міру їх обгорання механізмами подачі. Переплавлений матеріал 3 завантажують на

 

 

дно ванни через отвори в боковій поверхні корпуса 5. На

електроди подають напругу, потім вони зводяться до стикання і виникнення струму в колі, після чого розводяться, що приводить до виник­нення електричної дуги 4. Внаслідок поглинання енергії, яку виділяє дуга, проходить нагрівання і розплавлення металу.

 

Рисунок 2.18 ‒ Схема дугової печі побічної дії

 

Після повного розплавлювання металу піч нахиляють механізмом нахилу і із неї зливають розплав. Регулювання потужності печі здійснюють з допомогою джерела живлення за рахунок зміни струму дуги, а також її довжини за умови зближення і віддалення електродів.

До електрообладнання дугових печей побічної дії відносяться пічний трансформатор, регулювальний реактор і електропривід механізму подачі електродів.

Струм до електродів підводиться по гнучких кабелях від пічної трансформаторної підстанції.

Дугові печі побічної дії невеликі, з завантажувальною

місткістю ‒ 0,25‒0,5Т. В них застосовують графітизовані

електроди. Печі комплектують трансформаторами потужністю

175‒250 і 250‒400 кВА.

Дугові печі прямої дії

Основне призначення дугової печі прямої дії (рис. 2.19) ‒

виплавка сталі, в основному, із металічного лому (скрапу).

Дугова сталеплавильна піч (ДСП) - стальний кожух, що

 

 

 

 

Рисунок 4.2 ‒ Форми імпульсів ДЕС.