Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) - это процесс вторичной плавки, используемый в основном для получения высококачественных металлических сплавов, особенно для критических применений в таких отраслях, как аэрокосмическая, энергетическая и атомная. Процесс включает в себя плавление металлического электрода в условиях вакуума с помощью электрической дуги, а затем застывание расплавленного металла в медной пресс-форме с водяным охлаждением для получения рафинированного слитка.
Краткое описание процесса:
-
Плавление электрода: Процесс VAR начинается с металлического электрода, обычно сформированного в результате предыдущего процесса литья. Этот электрод помещается в вакуумную печь, и между электродом и основанием водоохлаждаемого медного кристаллизатора возникает электрическая дуга. Интенсивное тепло от дуги расплавляет кончик электрода.
-
Формирование расплавленного бассейна: По мере расплавления электрода капли расплавленного металла падают в форму, образуя расплавленный бассейн. Этот бассейн постоянно затвердевает снизу вверх по мере расходования электрода, что приводит к образованию цилиндрического слитка.
-
Затвердевание и рафинирование: Расплавленный металл подвергается ряду физических и химических реакций, когда он проходит через зону высокотемпературной дуги и застывает в кристаллизаторе. Эти реакции рафинируют металл, удаляя примеси, улучшая кристаллическую структуру и общее качество слитка.
Подробное объяснение:
-
Вакуумная среда: Вакуумная среда очень важна, так как она предотвращает реакцию металла с такими газами, как кислород, азот и водород, которые могут ухудшить свойства металла. Это также позволяет удалять из металла растворенные газы и летучие примеси.
-
Электродуговой нагрев: Электрическая дуга, обычно питаемая постоянным током (DC), обеспечивает необходимое тепло для расплавления металла. Температура дуги может достигать почти 5000 К, что обеспечивает быстрое плавление и эффективную передачу тепла металлу.
-
Направленное затвердевание: Процесс затвердевания слитка снизу вверх помогает добиться направленного затвердевания. Эта технология минимизирует макросегрегацию (неравномерное распределение элементов) и уменьшает микросегрегацию, что приводит к получению более однородного слитка.
-
Улучшение качества: Процесс VAR значительно улучшает чистоту металла, уменьшая количество включений и повышая его чистоту. Это особенно важно для реакционноспособных металлов, таких как титан и цирконий, которые легко загрязняются при контакте с огнеупорными материалами.
-
Энергоэффективность и безкерамическая плавка: VAR отличается низким энергопотреблением по сравнению с другими процессами переплава. Кроме того, процесс не содержит керамики, что означает отсутствие контакта с керамическими материалами, которые могут вносить примеси в металл.
Выводы:
Вакуумно-дуговой переплав - сложный процесс, предназначенный для получения высококачественных металлических слитков с повышенной чистотой, однородностью и механическими свойствами. Он необходим для производства критически важных компонентов, где производительность и надежность имеют первостепенное значение.
