_being_tapped_n-08_0000383.jpg/1280px-An_electric_arc_furn,ace_(the_large_cylinder)_being_tapped_n-08_0000383.jpg)
Электродуговая печь ( ЭДП ) — это печь , в которой материал нагревается с помощью электрической дуги .
Промышленные дуговые печи различаются по размеру от небольших установок емкостью около одной тонны (используются в литейных цехах для производства чугунных изделий) до установок емкостью около 400 тонн, используемых для вторичного производства стали . Дуговые печи, используемые в исследовательских лабораториях и стоматологами, могут иметь емкость всего несколько десятков граммов. Температура промышленных электродуговых печей может достигать 1800 °C (3300 °F), в то время как лабораторные установки могут превышать 3000 °C (5400 °F).
В электродуговых печах шихтовый материал (материал, вводимый в печь для нагрева, не путать с электрическим зарядом ) подвергается непосредственному воздействию электрической дуги, а ток от электродных клемм проходит через шихтовый материал. Дуговые печи отличаются от индукционных печей , в которых шихта нагревается вихревыми токами .
В XIX веке многие люди использовали электрическую дугу для плавки железа . Сэр Гемфри Дэви провел экспериментальную демонстрацию в 1810 году; сварку исследовал Пипс в 1815 году; Пинчон попытался создать электротермическую печь в 1853 году; а в 1878–79 годах сэр Уильям Сименс получил патенты на электрические печи дугового типа.
Первая успешно действующая печь была изобретена Джеймсом Берджессом Ридманом в Эдинбурге , Шотландия, в 1888 году и запатентована в 1889 году. Она была специально предназначена для получения фосфора . [1] [2]
Дальнейшие разработки электродуговых печей были осуществлены Полем Эру из Франции , а в 1907 году в Соединенных Штатах был открыт коммерческий завод. Братья Сандерсон основали компанию The Sanderson Brothers Steel Co. в Сиракузах, штат Нью-Йорк, установив первую электродуговую печь в США. Эта печь сейчас экспонируется на Стейшн-сквер в Питтсбурге, штат Пенсильвания. [3]
Первоначально «электросталь», производимая электродуговой печью, была специальным продуктом для таких применений, как станки и пружинная сталь . Дуговые печи также использовались для приготовления карбида кальция для использования в карбидных лампах . Электропечь Стассано — это печь дугового типа , которая обычно вращается для перемешивания ванны. Печь Жирод похожа на печь Эру .
Хотя EAF широко использовались во время Второй мировой войны для производства легированных сталей, только позже электросталеплавильное производство начало расширяться. Низкие капитальные затраты на мини-завод — около 140–200 долларов США за тонну годовой установленной мощности по сравнению с 1000 долларов США за тонну годовой установленной мощности для интегрированного сталелитейного завода — позволили быстро создать заводы в разоренной войной Европе, а также позволили им успешно конкурировать с крупными сталелитейными компаниями США , такими как Bethlehem Steel и US Steel , за недорогие «длинные изделия» из углеродистой стали ( конструкционная сталь , пруток и стержень, проволока и крепеж ) на рынке США. [ необходима цитата ]
Когда Nucor — теперь один из крупнейших производителей стали в США [4] — вышел на рынок длинномерной стальной продукции в 1969 году, они использовали мини-завод с ЭДП в качестве сталеплавильной печи, вскоре за ними последовали и другие производители. В то время как Nucor быстро расширялась в восточной части США, компании, которые последовали за ними в операции мини-заводов, сосредоточились на местных рынках длинномерной продукции, где ЭДП позволяла заводам варьировать производство в соответствии с местным спросом. Эта модель была принята во всем мире, причем производство стали в ЭДП в основном использовалось для длинномерной продукции, в то время как интегрированные заводы, использующие доменные печи и кислородные печи , монополизировали рынки «плоской продукции» — листовой стали и более тяжелой стальной пластины. В 1987 году Nucor вышла на рынок плоской продукции, по-прежнему используя метод производства ЭДП. [5]
Электродуговая печь, используемая для производства стали, состоит из огнеупорного сосуда, обычно охлаждаемого водой в больших размерах, покрытого выдвижной крышей, через которую в печь поступают один или несколько графитовых электродов. [6] Печь в основном разделена на три секции:
Под может иметь полусферическую форму или в эксцентричной печи с выпуском металла с нижним выпуском (см. ниже) под имеет форму разрезанного пополам яйца. В современных плавильных цехах печь часто приподнята над полом, так что ковши и шлаковые чаши можно легко маневрировать под любым концом печи. Отдельно от конструкции печи находится опора электродов и электрическая система, а также наклонная платформа, на которой стоит печь. Возможны две конфигурации: опоры электродов и свод наклоняются вместе с печью или крепятся к приподнятой платформе.
Типичная печь переменного тока питается от трехфазного источника электропитания и, следовательно, имеет три электрода. [7] Электроды имеют круглое сечение и, как правило, сегменты с резьбовыми соединениями, так что по мере износа электродов можно добавлять новые сегменты. Дуга образуется между загруженным материалом и электродом; шихта нагревается как током, проходящим через шихту, так и лучистой энергией , выделяемой дугой. Температура электрической дуги достигает около 3000 °C (5400 °F), что приводит к тому, что нижние секции электродов раскаляются добела во время работы. [8] Электроды автоматически поднимаются и опускаются с помощью системы позиционирования, которая может использовать либо электрические лебедки , либо гидравлические цилиндры . Регулирующая система поддерживает приблизительно постоянный ток и потребляемую мощность во время плавления шихты, даже если лом может перемещаться под электродами по мере плавления. Мачтовые плечи, удерживающие электроды, могут нести тяжелые шины (которые могут быть полыми охлаждаемыми водой медными трубами, проводящими ток к зажимам электродов) или быть «горячими плечами», где весь плечо несет ток, увеличивая эффективность. Горячие плечи могут быть изготовлены из омедненной стали или алюминия . Большие охлаждаемые водой кабели соединяют трубы или плечи шины с трансформатором , расположенным рядом с печью. Трансформатор установлен в хранилище и охлаждается циркулирующим насосом трансформаторным маслом, причем масло охлаждается водой через теплообменники. [6]
Печь построена на наклонной платформе, чтобы жидкую сталь можно было перелить в другой сосуд для транспортировки. Операция наклона печи для заливки расплавленной стали называется «выпуском». Первоначально все сталеплавильные печи имели выпускной желоб, закрытый огнеупором, который вымывался при наклоне печи, но часто современные печи имеют эксцентричное нижнее леточное отверстие (EBT) для уменьшения включения азота и шлака в жидкую сталь. Эти печи имеют леточное отверстие, которое проходит вертикально через под и оболочку и установлено не по центру в узком «носике» яйцевидной формы пода. Оно заполнено огнеупорным песком, таким как оливин , когда оно закрыто. Современные заводы могут иметь два корпуса с одним набором электродов, которые могут перемещаться между двумя; один корпус подогревает лом, в то время как другой корпус используется для расплавления. Другие печи на основе постоянного тока имеют аналогичное устройство, но имеют электроды для каждого корпуса и один набор электроники.
Печи переменного тока обычно демонстрируют рисунок горячих и холодных точек по периметру пода, причем холодные точки расположены между электродами. Современные печи монтируют кислородно-топливные горелки в боковой стенке и используют их для подачи химической энергии в холодные точки, делая нагрев стали более равномерным. Дополнительная химическая энергия обеспечивается путем впрыскивания кислорода и углерода в печь; исторически это делалось через фурмы (полые трубки из мягкой стали [9] ) в шлаковой дверце, но теперь это в основном делается через настенные инжекционные блоки, которые объединяют кислородно-топливные горелки и системы впрыскивания кислорода или углерода в один блок.
Современная сталелитейная печь среднего размера будет иметь трансформатор мощностью около 60 000 000 вольт-ампер (60 МВА) с вторичным напряжением от 400 до 900 вольт и вторичным током свыше 44 000 ампер. В современном цехе такая печь, как ожидается, будет производить 80 тонн жидкой стали примерно за 50 минут с момента загрузки холодного лома до выпуска печи. Для сравнения, кислородные печи могут иметь производительность 150–300 тонн на партию, или «плавку», и могут производить плавку за 30–40 минут. Существуют огромные различия в деталях конструкции печи и ее эксплуатации в зависимости от конечного продукта и местных условий, а также от продолжающихся исследований по повышению эффективности печи. Самая большая печь, работающая только на ломе (по весу выпуска и мощности трансформатора), — это печь постоянного тока, эксплуатируемая компанией Tokyo Steel в Японии, с весом выпуска 420 тонн и питанием от восьми трансформаторов мощностью 32 МВА, что обеспечивает общую мощность 256 МВА.
Для производства тонны стали в электродуговой печи требуется приблизительно 400 киловатт-часов (1,44 гигаджоулей ) на короткую тонну или около 440 кВт·ч (1,6 ГДж) на тонну . Теоретически минимальное количество энергии, необходимое для плавки тонны стального лома, составляет 300 кВт·ч (1,09 ГДж) (температура плавления 1520 °C (2768 °F)). Таким образом, 300-тонная, 300 МВА EAF потребует приблизительно 132 МВт·ч энергии для плавки стали, а «время подачи питания» (время, в течение которого сталь плавится с помощью дуги) составит приблизительно 37 минут. [10]
Электродуговое производство стали экономически выгодно только там, где есть обильная и надежная электроэнергия с хорошо развитой электросетью. Во многих местах заводы работают в часы пониженной нагрузки, когда у коммунальных служб есть избыточные мощности по производству электроэнергии, а цена на электроэнергию ниже. Это очень выгодно отличается от потребления энергии при мировом производстве стали всеми методами, которое оценивается примерно в 5555 кВт·ч (20 ГДж) на тонну [11] (1 гигаджоуль равен примерно 270 кВт·ч).
Металлолом доставляется в ломоприемник, расположенный рядом с плавильным цехом. Лом обычно поставляется двух основных сортов: лом ( белые товары , автомобили и другие предметы из аналогичной легкой стали) и тяжелый расплав (большие слябы и балки), а также некоторое количество железа прямого восстановления (DRI) или чугуна для химического баланса. Некоторые печи плавят почти 100% DRI.
Лом загружается в большие ковши, называемые корзинами, с дверцами типа «ракушка» в качестве основания. Необходимо следить за тем, чтобы лом в корзине был уложен слоями, чтобы обеспечить хорошую работу печи; тяжелый расплав помещается поверх легкого слоя защитной стружки, поверх которой помещается еще больше стружки. Эти слои должны присутствовать в печи после загрузки. После загрузки корзина может быть направлена в подогреватель лома, который использует горячие отходящие газы печи для нагрева лома и рекуперации энергии, что повышает эффективность установки.
Затем корзину со скрапом отвозят в плавильный цех, крышу откидывают с печи, и печь загружают скрапом из корзины. Загрузка является одной из самых опасных операций для операторов EAF. Тонны падающего металла высвобождают много потенциальной энергии ; любой жидкий металл в печи часто вытесняется вверх и наружу твердым скрапом, а жир и пыль на скрапах воспламеняются, если печь горячая, что приводит к возникновению огненного шара.
В некоторых двухкорпусных печах лом загружается во второй корпус, пока первый плавится, и предварительно нагревается отходящим газом из активного корпуса. Другие операции — это непрерывная загрузка — предварительный нагрев лома на конвейерной ленте, которая затем выгружает лом в саму печь, или загрузка лома из шахты, установленной над печью, с отходящими газами, направленными через шахту. Другие печи могут быть загружены горячим (расплавленным) металлом из других операций.
После загрузки свод откидывается назад над печью, и начинается расплавление. Электроды опускаются на лом, зажигается дуга, а затем электроды устанавливаются для бурения в слое крошки в верхней части печи. Для этой первой части операции выбираются более низкие напряжения, чтобы защитить свод и стены от чрезмерного нагрева и повреждения дугами. Как только электроды достигнут густого расплава у основания печи и дуги будут экранированы ломом, напряжение можно увеличить, а электроды немного поднять, удлиняя дуги и увеличивая мощность расплава. Это позволяет расплавленной ванне образовываться быстрее, сокращая время от выпуска до выпуска. Кислород вдувается в лом, сжигая или разрезая сталь, а дополнительное химическое тепло обеспечивается настенными кислородно-топливными горелками. Оба процесса ускоряют расплавление лома. Сверхзвуковые сопла позволяют струям кислорода проникать через вспенивающийся шлак и достигать жидкой ванны.
Важной частью сталеплавильного производства является образование шлака , который плавает на поверхности расплавленной стали. Шлак обычно состоит из оксидов металлов и действует как место сбора окисленных примесей, как тепловое одеяло (останавливающее чрезмерные потери тепла) и помогающее уменьшить эрозию огнеупорной футеровки . Для печи с основными огнеупорами, к которым относится большинство печей для производства углеродистой стали , обычными шлакообразователями являются оксид кальция (CaO, в виде негашеной извести ) и оксид магния (MgO, в виде доломита и магнезита ).
Эти шлакообразователи либо загружаются вместе с ломом, либо вдуваются в печь во время расплавления. Другим важным компонентом шлака EAF является оксид железа из стали, сжигаемой с впрыскиваемым кислородом. Позже в процессе нагрева в этот слой шлака впрыскивается углерод (в форме кокса или угля ), который реагирует с оксидом железа, образуя металлическое железо и газ оксида углерода , что затем заставляет шлак вспениваться , обеспечивая большую тепловую эффективность , лучшую стабильность дуги и электрическую эффективность . Шлаковый покров также покрывает дуги, предотвращая повреждение свода печи и боковых стенок от лучистого тепла.
После расплавления начальной загрузки лома в печь можно загрузить еще один ковш лома, хотя развитие EAF движется в сторону конструкций с одной загрузкой. Процесс загрузки лома и расплавления можно повторять столько раз, сколько необходимо для достижения требуемого веса плавки — количество загрузок зависит от плотности лома; лом с меньшей плотностью означает больше загрузок. После того, как вся загрузка лома полностью расплавлена, проводятся операции по очистке для проверки и корректировки химического состава стали и перегрева расплава выше температуры замерзания для подготовки к выпуску.
В ванну вводится больше шлакообразователей и вдувается больше кислорода, выжигая такие примеси, как кремний , сера , фосфор , алюминий , марганец и кальций , и удаляя их оксиды в шлак. Удаление углерода происходит после того, как эти элементы выгорели первыми, так как они имеют большее сродство к кислороду. Металлы, которые имеют меньшее сродство к кислороду, чем железо, такие как никель и медь , не могут быть удалены путем окисления и должны контролироваться только посредством химии лома, например, путем введения железа прямого восстановления и чугуна, упомянутых ранее.
Пенящийся шлак поддерживается на протяжении всего процесса и часто переливается через печь, чтобы вылиться через шлаковую дверь в шлаковую яму. Отбор проб температуры и химических проб осуществляется с помощью автоматических копий. Кислород и углерод могут быть автоматически измерены с помощью специальных зондов, которые погружаются в сталь, но для всех других элементов «холодный» образец — небольшой затвердевший образец стали — анализируется на дуговом эмиссионном спектрометре .
После того, как температура и химический состав будут правильными, сталь выпускается в предварительно нагретый ковш путем наклона печи. Для печей для обычной углеродистой стали, как только шлак обнаруживается во время выпуска, печь быстро наклоняется назад в сторону удаления шлака, минимизируя перенос шлака в ковш. Для некоторых специальных марок стали, включая нержавеющую сталь, шлак также выливается в ковш для обработки в печи-ковше с целью извлечения ценных легирующих элементов. Во время выпуска в поток металла вводятся некоторые легирующие добавки, а сверху ковша добавляются дополнительные флюсы, такие как известь, чтобы начать формирование нового слоя шлака.
Часто в печи оставляют несколько тонн жидкой стали и шлака, чтобы сформировать «горячую пяту», которая помогает подогреть следующую загрузку лома и ускорить ее расплавление. Во время и после выпуска плавки печь «разворачивают»: шлаковый люк очищают от затвердевшего шлака, осматривают видимые огнеупоры и проверяют водоохлаждаемые компоненты на герметичность, а электроды осматривают на предмет повреждений или удлинения за счет добавления новых сегментов. Летка заполняется песком по завершении выпуска плавки. Для 90-тонной печи средней мощности весь процесс обычно занимает около 60–70 минут от выпуска одной плавки до выпуска следующей (время от выпуска до выпуска).
Печь полностью опорожняется от стали и шлака на регулярной основе, чтобы можно было провести осмотр огнеупоров и при необходимости провести более крупный ремонт. Поскольку огнеупоры часто изготавливаются из кальцинированных карбонатов , они чрезвычайно восприимчивы к гидратации от воды, поэтому любые предполагаемые утечки из водоохлаждаемых компонентов рассматриваются крайне серьезно, помимо непосредственной обеспокоенности потенциальными паровыми взрывами . Чрезмерный износ огнеупоров может привести к прорывам, когда жидкий металл и шлак проникают в огнеупор и оболочку печи и вытекают в окружающие области.
Использование EAF позволяет производить сталь из 100% металлолома. Это значительно снижает энергозатраты на производство стали по сравнению с первичным производством стали из руды.
Еще одним преимуществом является гибкость: в то время как доменные печи не могут значительно изменять объемы производства и могут работать годами, электродуговые печи можно быстро запускать и останавливать, что позволяет сталелитейному заводу изменять объемы производства в соответствии со спросом.
Хотя в качестве основного сырья для дуговых сталеплавильных печей обычно используется стальной лом, если чугун из доменной печи или железо прямого восстановления доступны экономически, их также можно использовать в качестве сырья для печи.
Поскольку электродуговые печи потребляют большое количество электроэнергии, многие компании планируют свою работу таким образом, чтобы воспользоваться преимуществами низких цен на электроэнергию в часы пониженной нагрузки .
Типичная дуговая сталеплавильная печь является источником стали для мини-завода, который может производить прутки или полосовую продукцию. Мини-заводы могут быть расположены относительно близко к рынкам сбыта стальной продукции, поэтому требования к транспортировке ниже, чем для интегрированного завода, который обычно располагается рядом с портом для лучшего доступа к судоходству.
В зависимости от пропорций стального лома, железа прямого восстановления и чугуна, выплавка стали в электродуговых печах может привести к выбросам углекислого газа до 0,6 тонн CO2 на тонну произведенной стали [12] , что значительно ниже, чем при традиционном способе производства с использованием доменных печей и кислородного конвертера, который производит 2,9 тонн CO2 на тонну произведенной стали. [13]
Хотя современная электродуговая печь является высокоэффективным переработчиком стального лома , эксплуатация цеха дуговой печи может иметь неблагоприятные экологические последствия. Большая часть капитальных затрат на новую установку будет направлена на системы, предназначенные для снижения этих последствий, которые включают:
Так как при производстве стали в ДСП в основном используются переработанные материалы, такие как железный и стальной лом, то из-за различий в составе образующийся шлак ДСП и пыль ДСП могут быть токсичными. Пыль ДСП собирается оборудованием для контроля загрязнения воздуха. Она называется собранной пылью и обычно содержит тяжелые металлы, такие как цинк, свинец, диоксины и т. д. Она классифицируется как опасные промышленные отходы, и ее утилизация регулируется. [14]
Из-за очень динамичного качества нагрузки дуговой печи энергосистемам могут потребоваться технические меры для поддержания качества электроэнергии для других потребителей; мерцание и гармонические искажения являются распространенными побочными эффектами энергосистемы при работе дуговой печи.
Для производства стали используются дуговые печи постоянного тока (DC) с одним электродом в своде и возвратом тока через токопроводящую подовую футеровку или токопроводящие штыри в основании. Преимуществом постоянного тока является меньший расход электродов на тонну произведенной стали, поскольку используется только один электрод, а также меньше электрических гармоник и других подобных проблем. Размер дуговых печей постоянного тока ограничен допустимой нагрузкой по току имеющихся электродов и максимально допустимым напряжением. Техническое обслуживание токопроводящего пода печи является узким местом при длительной эксплуатации дуговой печи постоянного тока.
На сталелитейном заводе ковшовая печь (КП) используется для поддержания температуры жидкой стали во время обработки после выпуска из ДСП или для изменения состава сплава. Ковш используется для первой цели, когда есть задержка в процессе производства стали. Ковшовая печь состоит из огнеупорного свода, системы нагрева и, когда это применимо, приспособления для впрыскивания аргона в дно расплава для перемешивания. В отличие от печи для плавки лома, ковшовая печь не имеет механизма наклона или загрузки лома. [ необходима цитата ]
Электродуговые печи также используются для производства карбида кальция , ферросплавов и других цветных сплавов , а также для производства фосфора . Печи для этих целей физически отличаются от сталеплавильных печей и могут работать на непрерывной, а не периодической основе. Печи непрерывного процесса также могут использовать электроды пастового типа, Søderberg, чтобы предотвратить перерывы в работе из-за замены электродов. [15]
Такая печь известна как печь с погруженной дугой, потому что кончики электродов заглублены в шлак/шихту, и дуга возникает через шлак, между штейном и электродом. Корпус и ребра корпуса электрода расплавляют электродную пасту посредством электрического тока, проходящего через корпус электрода, и тепла от печи. [15] Для сравнения, в сталеплавильной дуговой печи дуга горит на открытом воздухе. Ключевым моментом является электрическое сопротивление , которое и генерирует необходимое тепло: сопротивление в сталеплавильной печи — это атмосфера, в то время как в печи с погруженной дугой сопротивление обеспечивает шлак (или шихта). Жидкий металл, образующийся в любой из печей, слишком проводящий, чтобы образовать эффективное сопротивление, генерирующее тепло.
Любители построили множество дуговых печей, часто на основе комплектов для электродуговой сварки, содержащихся в силикатных блоках или цветочных горшках. Хотя эти простые печи и грубые, они могут плавить широкий спектр материалов, создавать карбид кальция и многое другое.
Небольшие дуговые печи могут достаточно охлаждаться циркуляцией воздуха по структурным элементам оболочки и крыши, но более крупные установки требуют интенсивного принудительного охлаждения для поддержания конструкции в безопасных рабочих пределах. Оболочка и крыша печи могут охлаждаться либо водой, циркулирующей по трубам, которые образуют панель, либо водой, распыляемой на элементы панели. Трубчатые панели могут быть заменены, когда они трескаются или достигают своего цикла термического напряжения.
Распылительное охлаждение является наиболее экономичным и наиболее эффективным методом охлаждения. Оборудование для распылительного охлаждения можно перефутеровывать практически бесконечно. Нормой является оборудование, которое служит 20 лет. [ требуется ссылка ] В то время как трубчатая утечка сразу же обнаруживается в работающей печи из-за сигнализации потери давления на панелях, в настоящее время не существует немедленного способа обнаружения очень небольшой утечки распылительного охлаждения. Они обычно скрываются за шлаковым покрытием и могут увлажнять огнеупор в горне, что приводит к прорыву расплавленного металла или, в худшем случае, к паровому взрыву. [16]
Плазменная дуговая печь (PAF) использует плазменные горелки вместо графитовых электродов. Каждая из этих горелок имеет корпус с соплом и осевой трубкой для подачи плазмообразующего газа (азота или аргона) и выжигаемый цилиндрический графитовый электрод внутри трубки. Такие печи можно назвать печами плазменной дуговой плавки (PAM); они широко используются в титаноплавильной промышленности и в аналогичных специальных металлообрабатывающих отраслях. [17]
Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) — это процесс вторичного переплава для вакуумной очистки и производства слитков с улучшенной химической и механической однородностью.
В критически важных военных и коммерческих аэрокосмических приложениях инженеры-материаловеды обычно выбирают стали VIM-VAR. VIM означает вакуумно-индукционную плавку, а VAR означает вакуумно-дуговую переплавку. Стали VIM-VAR становятся подшипниками для реактивных двигателей, роторными валами для военных вертолетов, приводами закрылков для истребителей, шестернями в трансмиссиях реактивных самолетов или вертолетов, креплениями или крепежными деталями для реактивных двигателей, хвостовыми крюками реактивных самолетов и другими сложными приложениями.
Большинство марок стали плавятся один раз, а затем отливаются или разливаются в твердую форму перед обширной ковкой или прокаткой до металлургически надежной формы. Напротив, стали VIM-VAR проходят еще две высокоочистительные плавки в вакууме. После плавки в электродуговой печи и легирования в сосуде для обезуглероживания аргоном и кислородом, стали, предназначенные для вакуумного переплава, отливаются в изложницы. Затем затвердевшие слитки направляются в вакуумную индукционную плавильную печь. Этот процесс вакуумного переплава избавляет сталь от включений и нежелательных газов, оптимизируя химический состав.
Операция VIM возвращает эти твердые слитки в расплавленное состояние в свободной от загрязнений пустоте вакуума. Эта строго контролируемая плавка часто требует до 24 часов. Все еще окутанный вакуумом, горячий металл течет из тигля печи VIM в гигантские формы для электродов. Типичный электрод имеет высоту около 15 футов (5 м) и может иметь различные диаметры. Электроды затвердевают в вакууме.
Для сталей VIM-VAR поверхность охлажденных электродов должна быть отшлифована для удаления поверхностных неровностей и примесей перед следующим вакуумным переплавом. Затем заземляющий электрод помещается в печь VAR. В печи VAR сталь постепенно плавится капля за каплей в герметичной вакуумной камере. Вакуумная дуговая переплавка дополнительно удаляет остаточные включения, обеспечивая превосходную чистоту стали и удаляя газы, такие как кислород, азот и водород. Контроль скорости, с которой эти капли образуются и затвердевают, обеспечивает постоянство химии и микроструктуры по всему слитку VIM-VAR, делая сталь более устойчивой к трещинам или усталости. Этот процесс очистки необходим для соответствия эксплуатационным характеристикам таких деталей, как вал ротора вертолета, привод закрылков на военном самолете или подшипник в реактивном двигателе.
Для некоторых коммерческих или военных применений стальные сплавы могут проходить только один вакуумный переплав, а именно VAR. Например, стали для корпусов твердотопливных ракет, шасси или торсионов для боевых машин обычно требуют одного вакуумного переплава.
Вакуумно-дуговой переплав также применяется при производстве титана и других металлов, которые являются химически активными или от которых требуется высокая чистота.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )