В этих установках в качестве источника тепла для расплавления металла используют электрическую дугу постоянного тока. Конструкции дуговых вакуумных печей можно разделить на две основные группы: печи с расходуемым электродом и печи с нерасходуемым электродом. принцип действия дусовой вакуумной печи с расходуемым электродом заключается в следующем. Между электродом, которым служит материал, предназначенный для плавления и затравкой, находящейся в изложнице, возникает дуга. Тепло, выделяющееся в результате горения дуги, расплавляет электрод; жидкий металл, проходя зону дугового разряда в виде отдельных капель, постепенно наполняет медную водоохлаждаемую изложницу. Дуга горит между металлическими электродами. Катодом является расходуемый электрод, анодом — поверхность ванны жидкого металла, интенсивно охлаждаемая через стенки кристаллизатора и затвердевшие слои слитка. На рис. 86 показана схема устройства вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом. В корпусе 1 вакуумной печи устанавливают расходуемый электрод 3, который предварительно выплавляют в специальных кокилях (длинных изложницах) или получают методом обработки давлением из слитков или заготовок. Электрод зажимают в камере 10 электрододержателем 12. К подвижному штоку 11, несущему электрод, присоединены подвод 8 и отвод 9 воды для охлаждения электроде держателя. Ток подводится к электроду от шинопровода 7. В медном кристаллизаторе 4 полость 5 охлаждается водой. Через токопровод 6 ток подводится к медному кристаллизатору. Расходуемый электрод переплавляется в вакуумной камере 2, где вторым электродом (положительным) является выплавляемый металл. При дуговой плавке расплавленный металл стекает с электрода в виде мелких капель, в общей массе имеющих огромную поверхность, в результате чего из металла интенсивно выделяются газы. Поэтому после переплавления электрода в вакуумной камере получается металл или сплав, отвечающий весьма высоким требованиям по содержанию газовых включений. Печи с нерасходуемыми элейтродами отличаются от печей с расходуемым электродом тем, что в них применяется электрод, изготовленный из графита или вольфрама. В процессе плавки частицы материала электрода переходят в расплавленный металл, что приводит к загрязнению слитка и образованию вольфрамовых включений. Вследствие этого дуговые вакуумные печи с нерасходуемым электродом промышленного применения не получили. На рис. 87 изображена схеми вакуумной системы, типичная для любых высоковакуумных плавильных установок.
РИС. 86. Схема устройства вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом
Необходимо обратить внимание на некоторые обязательные элементы подобных схем. Из рассмотрения схемы видно, что в системе, кроме основных патрубков откачки, к которым присоединены бустерный и высоковакуумный насосы, к рабочей камере присоединена магистраль предварительной откачки от мощного форвакуумного насоса ВН-6Г. На этой магистрали обязательно устанавливают фильтры-пылеуловители, предохраняющие насос от попадания пыли, увлекаемой в начале откачки потоком воздуха, еще обладающим ощутимой вязкостью.
Предусмотренная схемой магистраль предварительной откачки позволяет значительно быстрее подготовить установку к плавке, предохраняет масло насосов от засорения и преждевременного старения. Кроме того, она создает возможность, установив два дополнительных вентиля, зарезервировать мощный форвакуумный насос, обеспечивающий необходимое предварительное разрежение для работы бустерных насосов. Для предварительной откачки весьма желательно применять газобалластные насосы * На практике паро-масляные насосы называют бустерными, а насосы предварительной откачки воздуха — форвакуумными. ВНГ потому, что при этом процессе возможна откачка значительного количества влаги. На схеме также видно, что каждый отдельный элемент системы отсекается затворами или вентилями и на нем установлены датчики для присоединения вакуумметров. Технические характеристики печей вакуумно-дугового переплава приведены в табл. 7.
