Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Схема печи с нерасходуемым электродом приведена на рис 29. Электрическая дуга возникает между электродом 8, вставленным в водоохлаждаемый электрододержатель 10, и порцией металла, помещаемой на водоохлаждаемый поддон 9. Через отверстие 3 подается нейтральный газ или производится откачка воздуха. В качестве нерасходуемого электрода применяется графит или вольфрам. Плавка может вестись в атмосфере инертных газов (обычно смесь 20% аргона и 80% гелия) или в условиях вакуума. Подвод постоянного тока производится через контакты 2. Электрод присоединяется к отрицательному полюсу постоянного тока, а поддон 9 изложницы — к положительному. Электрод 8 состоит из наконечника, который изготовляется из плотного графита или спеченного вольфрама и помещается на конце водоохлаждаемого электрододержателя 10. Титановая губка подается в отверстие 3. Кристаллизация слитка происходит в медном водоохлаждаемом тигле 7. Плавка в печи с нерасходуемым электродом отличается недостаточно высоким качеством получаемых слитков. Поверхность слитка имеет, как правило, глубокие неслитины, объясняющиеся наличием крайне малой ванны жидкого металла, образующейся в изложнице в процессе плавки. Это связано с короткой дугой, которая образуется при расплавлении металла. Для удлинения дуги применяется дополнительное магнитное поле, которое образуется соленоидом (одним витком кабеля, пропускающим постоянный ток). Соленоид устанавливается снаружи кожуха печи на уровне дуги. Применение магнитного поля вокруг изложницы, хотя и способствует удлинению дуги и соответственно некоторому улучшению проплавления металла, все же процесс не обеспечивает необходимого качества слитков. Применяемые для электродов вольфрамовые наконечники в процессе плавки разрушаются и в виде осколков попадают в слиток, при прокатке включения вольфрама в титановом слитке вызывают поверхностные дефекты на изделиях. Поэтому применение вольфрамовых электродов в массовом производстве титановых слитков прекращено и допускается в случаях, когда слитки не предназначаются для последующей прокатки. Вольфрамовый электрод должен изготовляться из хорошо прокованного металла.
Плавка в атмосфере инертного газа применяется реже, чем плавка в вакууме, так как при плавке в вакууме предел прочности отлитого слитка после проковки на 4—5 кг/мм2 ниже, а относительное удлинение на 2—3% выше, чем у металла, полученного в среде инертных газов. Ударная вязкость титана при плавке в атмосфере инертных газов снижается в 2—3 раза. Это объясняется тем, что аргон, применяемый для плавки, всегда содержит некоторое количество кислорода и азота, которые в процессе плавки взаимодействуют с титаном и изменяют свойства сплава в сторону повышения прочности и понижения пластичности На рис 29 показана схема печи с нерасходуемым электродом. Печь предназначалась для плавки в вакууме слитков весом до 500 кг, диаметром 330—335 мм и длиной до 1300 мм.
Шихта — порошок или губка — из бункера подавалась в печь через трубу, помещенную в полом электрододержателе при помощи вибрационного питателя в количестве от 25 до 200 кг в час.
До начала плавки на водоохлаждаемый поддон помещали темплет высотой 40—50 мм, отрезанный от титанового слитка. Печь была установлена в стальной камере, наблюдение за плавкой вынесено за пределы камеры и производилось на расстоянии при помощи оптического устройства. При нарушении процесса плавки печь отключалась автоматически.
Наплавка металла велась в цилиндрическую медную водоохлаждаемую изложницу, которая с помощью подъемного механизма могла перемещаться по отношению к неподвижному электроду.
При нормально проведенной плавке с графитовым электродом со держание углерода в титановом слитке не должно превышать 0,05%. Содержание в титане углерода более 0,2% понижает ударную вязкость и ухудшает свариваемость титана.