Механизм перемещения расходуемого электрода печи ВДП должен удовлетворять требованиям непрерывной подачи электрода с постоянной рабочей скоростью, обусловленной скоростью сплавления электрода, и маршевой подачей его на автоматике при перебросе дуги на боковую стенку кристаллизатора, а также при подготовке печи к плавке. На рис. 92 показана наиболее, распространенная схема механизма подачи расходуемого электрода. Расходуемый электрод 1 крепится к штоку 2, который через вакуумное уплотнение 9 вставляется в вакуумную камеру печи. Вакуумный шток с электродом при помощи системы звездочек 4—7 подвешен на втулочно-роликовой цепи и частично уравновешен противовесом 8. Перемещение электрода осуществляется через редуктор 3 от двигателя постоянного тока Mi при сообщении электроду рабочей скорости и от двигателя переменного тока М2 при сообщении маршевой скорости. Привод механизма подачи расходуемого электрода выполнен аналогично приводу, показанному на рис. 83 для механизма перемещения электродов печей электрошлакового переплава. Привод состоит из электродвигателя постоянного тока, коробки скоростей и дифференциального редуктора, позволяющих получать регулируемую рабочую и маршевую скорости.
Установки электроннолучевой плавки
Несмотря на описанные преимущества вакуумной дуговой плавки, на печах с расходуемым электродом вакуумно-дуговой переплав имеет ряд существенных недостатков и получаемый металл не может удовлетворить все повышающиеся требования к его качеству. Объясняется это тем, что в процессе плавки металл находится в жидком состоянии весьма ограниченное время при температуре, лишь немного превышающей температуру плавления металла, из-за чего реакции рафинирования не успевают протекать. Поэтому в ряде случаев для получения металла высокой чистоты необходимо проводить несколько переплавов, что в промышленном масштабе нерационально, а в ряде случаев и невозможно. Кроме того, обслуживание дуговой вакуумной печи является опасным. Как показали опыты, применение нового метода плавки, основанного на электронной бомбардировке переплавляемого металла (электронная плавка), позволяет в значительной мере устранить недостатки, свойственные вакуумной электродуговой плавке с расходуемым электродом. В электроннолучевой установке для нагрева и плавки металлов используют энергию, выделяющуюся при резком торможении (ударе) разогнанных до большой скорости свободных электронов, направленных на металл. Источником свободных электронов обычно служит нагретая в глубоком вакууме до высокой температуры металлическая проволока или пластинка, которая испускает поток электронов, распространяющихся во все стороны с некоторой относительно небольшой скоростью, зависящей от температуры и природы материала проволоки. Явления испускания электронов с нагретой поверхности металла называются термоэлектронной эмиссией, а нагретая металлическая проволока — термокатодом. На рис. 93 показана принципиальная схема электронной плавильной печи, которая представляет собой вакуумный прибор, состоящий из камеры, в которой заключены два основных электрода—катод К и анод А. Анод А обычно выполняют в виде диафрагмы с отверстием. Анод электрически связан с заземленным корпусом печи, а катод изолирован от земли. Управляющий электрод Эу собирает электроны, вылетающие с поверхности катода, в узкий пучок, который должен пройти через отверстие небольшого диаметра в диафрагме — аноде. Взаимодействие вылетающих с поверхности катода электронов с электрическим полем этого электрода и создает силу, направляющую электроды к центральной оси печи. Ниже анода в вакуумной камере или за ее пределами располагаются фокусирующая Lф и отклоняющая системы. Первая служит для собирания электронов, прошедших через анод в узкий пучок, а вторая — для распределения пучка по поверхности нагреваемого металла, который помещается в кристаллизаторе М. Такое устройство для получения свободных электронов, сообщения им больших скоростей и собирания потока электронов в пучок с выведением его в плавильное пространство, где отсутствует электрическое поле, называют электронной пушкой.
РИС. 93. Принципиальная схема электронной плавильной печи
Для ознакомления с принципиальным конструктивным устройством печей ЭЛП рассмотрим схему установки (рис. 94), созданную в Институте электросварки им. Е. О. Патона. Печь ЭЛП предназначена для плавки и рафинирования черных, цветных и редких металлов и сплавов на их основе, включая ниобий, тантал, молибден, вольфрам и химически устойчивые в вакууме тугоплавкие соединения. Печь снабжена радиальными электронными пушками и имеет дифференциальную откачку (полостей плавки и пушки), что позволяет использовать их как с высоковакуумным, так и с бустерным насосом. Над пультом управления печью, на уровне глаз оператора, находится смотровая система стробоскопического типа для наблюдения за процессом плавки и формирования слитка. Под углом 90° к оси основной смотровой системы на люке обслуживания вакуумной камеры смонтирована вспомогательная смотровая система, печь снабжена откидывающимся кристаллизатором, что значительно облегчает загрузку расходуемых электродов и выгрузку слитков.
