Вакуумные печи

Такой вид печи очень быстро набирает популярность и распространение. Вакуумная печь благодаря особому процессу и методу плавки металлических материалов даёт максимально качественный продукт, а наличие различного рода примесей и газов в исходном материале практически равно нулю.

Процесс плавки металла в такой печи позволяет получить почти идеальный готовый слиток с однородным составом. Такого эффекта удается достичь благодаря специфическому процессу кристаллизации сплава в его жидком состоянии. Общие физико-механические показатели такого сплава на порядок выше своих конкурентов. (См. также: Как почистить дымоход)

Существует некие разновидности вакуумных печей. Они отличаются по своему принципу действия и способу выплавки металлов. Всего сегодня такие печи представлены в четырех вариантах исполнения – это печи сопротивления, печи индукционного типа действия, электроннолучевые вакуумные печи и наконец, дугового типа. Постараемся рассмотреть их более подробно и по принципу работы.

Печи дугового типа

Это одни из наиболее распространённых видов при вакуумной плавке металла. Их применяют для получения высококачественного металлического сплава специального предназначения. В печах такого вида выплавляется нержавеющая сталь, сверхпрочная сталь в конструкциях с повышенными требованиями, выплавляются все тугоплавкие металлы, сплавы с повышенной устойчивостью к химическим воздействиям, шарикоподшипниковые материалы высокой прочности и металлы для электротехнического назначения. В общем можно сказать, что такая печь способна выполнить самые сложные задачи по выплавке.

Как она работает?

Принцип работы вакуумной печи дугового типа заключается в следующем. В качестве электрода берется плавильный материал и затравкой в нижней части дуги возникает электрическая дуга. Огромное количество тепла от дуги расплавляет металлический материал, и его капли постепенно преодолевают и заполняют медную мембрану изложницы. Катодом процесса является сам плавательный металл, анодом – его жидкая поверхность ванны, которая получает активное охлаждение посредством стенок кристаллизатора и из затвердевших слоев будущего слитка. (См. также: Карта сайта)

Индукционные вакуумные печи

Это вторая по популярности и применению вакуумная печь, применяется для изготовления различных сплавов и выплавки сложных видов металла. Вакуумные печи такой конструкции оснащены особым тиглем наклонного типа. Именно в тигле и происходит весь процесс переплавки шихты, которая грузится в печь.

При этом с помощью специального насоса из котла плавления делается выкачка воздуха и искусственно создается вакуумная атмосфера. Также в последнее время подобные печи стараются оснастить плазматроном для более быстрой плавки металла.

Ещё один вариант вакуумной печи – это электроннолучевой тип. Ее оборудование дает возможность получить максимально чистые слитки металла и сплава. Качество исходного продукта также самое высшее. Принцип действия следующий: электроды постоянно оказывают воздействие на плавящийся материал. В качестве элемента нагрева служит особого вида пушка, она формирует мощный луч из потока электродов, которые при движении по поверхности металла нагревают и расплавляют его.

Еще одной сферой применения такого рода вакуумной печи является ведение испарительных работ, их используют для создания металлического напыления. Еще одной сферой применения служат научные исследования. Именно благодаря такой технологии можно подробно изучать особенности и свойства различных металлов и сплавов.

Последний самый применяемый вид вакуумных печей – печь сопротивления. Весь процесс сводится к нагреву необходимого материала с помощью имеющегося внутреннего нагревателя, при этом весь кислород откачивается из места ведения нагрева с помощью специального вакуумного насоса. Нагревательные элементы печи пропускают через себя мощные электрические разряды, за счет чего происходит колоссальное выделение тепла и плавка металла.

Почему многие переходят на вакуумную систему плавления и так ли она хороша?

Конечно, получаемый результат весьма радует, это высококлассный и прочнейший материал, но все ли тут гладко. Сначала все же опишем основные преимущества вакуумных печей и их особенности:

• Высокая эффективность расплава металла. Избавление его от максимального количества вредных примесей и получение «чистого» сплава с более высокими характеристиками.
• Возможность широкой регулировки температурного режима плавания.
• Возможность получить высоколегированную сталь с большой стабильностью сплава.
• Универсальность: можно применять для выплавки шихтовых сплавов любые необходимые габариты и формы изделия.
• Огромный производительный потенциал такой установки в результате использования технологии жидкой заливки металла.
• Возможность введения в сплав нужных дополнительных компонентов на любом этапе плавки.

• Доступна технология получения сложного отлива, включая применение способа центробежного литья.
• Металл в процессе плавки приобретает равномерно распределенные характеристики. Это позволяет без проблем его классифицировать.
• Отсутствует опасность теплового загрязнения окружающей среды.
• Низкие затраты на электроэнергию (процесс плавки требует в полтора раза меньше электричества) и позволяет существенно сэкономить на расходах.

Теперь явные недостатки вакуумных печей такого метода плавления:

1. Возможность «загрязнения» неметаллическими включениями исходного материала. В первую очередь попадание излишнего количества кислорода в сплав.
2. Малая устойчивость тиглей при довольно затруднительном процессе установки и монтажа значительно понижает эффективность показателей Цена/качество и вносит дополнительные осложнения в весь процесс изготовления сплавов.
3. Физические свойства и строение полученного слитка порой не отличаются от аналогичного варианта, отлитого в обычных печах.

Где, как и для чего используют такого рода оборудование?

Применение вакуумных печей зачастую связано с желанием получить как можно лучший материал. Стоит справедливо заметить, что с поставленной перед ними задачей данные вакуумные печи пока что справляются.

Их плюсом считаются не только высокие характеристики изготовляемого металла, но и компактность такого оборудования, а главное невысокая сложность использования. Основными показателями работы и параметрами такой печи является размер плавильной камеры. Цена вопроса довольно сносна, один агрегат среднего класса будет стоить от 200 000 до 400 000 тысяч долларов.

Пару слов об их характеристиках

Как уже говорилось выше, такие печи имеют 4 принципиально разных способа плавки металла. Помимо этого, имеются и другие основные параметры, которые позволяют классифицировать их в той или иной категории. В первую очередь это рабочий объём вакуумной камеры и способы быстрого охлаждения полученных сплавов металла.

Из чего состоит подобная установка:

• Кожух охлаждения цилиндрической формы.
• Система нагрева и плавки металла (зависит от вида нагрева вакуумной печи).
• Способ обработки садки с помощью магнитного поля.
• Аппаратура охлаждения садки посредством газа.
• Водяная система охлаждения аппарата.
• Насосно-вакуумная система для откачки кислорода из плавильни.
• Система управления технологическим процессом и работой механизмов вакуумной печи.

Вывод

Вакуумные печи достигли пика своего совершенства, и именно они сегодня в полной мере обеспечивают растущую потребность в надежном и высокопробном материале. К сожалению, их общее распространение еще не так велико, но в недалеком будущем именно они могут стать основой всей металлургии, благодаря своим высоким технологическим качествам, низким затратам электроэнергии и качеству производимого материала. Только в таких печах можно получить некоторые специальные изделия и конструкции, недоступные для изготовления в других условиях.