БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ДУ)

Лит.: Рабочее движение в России в XIX в., т. 2, ч. 1, М., 1950, с. 151—66, 225—26.

Ю. Н. Шебалдин.

Дугова'я ва'куумная печь,электрическая печь для плавки металлов в вакууме энергией электрической дуги. Д. в. п. — газоразрядная система, где дуга существует на парах переплавляемого металла. Различают Д. в. п. для выплавки слитков (главным образом из титана и стали) в медных водоохлаждаемых кристаллизаторах ( рис. 1 ) и для получения фасонного литья из высокореакционных и тугоплавких металлов (главным образом титана и ниобия) путём так называемой плавки в гарнисаже ( рис. 2 ).

Д. в. п. бывают с расходуемым (наиболее распространены в промышленности) и нерасходуемым электродами. Расходуемый металлический электрод состоит из материала, подлежащего переплаву, его химический состав в основном соответствует составу получаемого сплава. Между электродом и затравкой при подаче постоянного тока возникает электрическая дуга. Выделяющееся тепло расплавляет электрод; образующийся жидкий металл стекает либо в кристаллизатор, либо в тигель при плавке в гарнисаже. В Д. в. п. с нерасходуемым электродом, который изготовляют из вольфрама или графита, в зону плавки подают твёрдую шихту. Мощность электрической дуги выбирают с таким расчётом, чтобы обеспечить получение плотной бездефектной макроструктуры слитка. Давление в дуговом промежутке при плавке определяется упругостью паров металла над расплавом и составляет для стали 0,1—1 н/м 2 , для титана 1—10 н/м 2 и для молибдена 0,01—0,1 н/м 2 . Заданное давление поддерживают вакуумными насосами.

Металл, полученный в Д. в. п. с охлаждаемым кристаллизатором, характеризуется высокими механическими свойствами, а также низким содержанием газовых примесей и неметаллических включений. Так, при переплаве стали в Д. в. п. количество неметаллических включений в металле в результате переплава снижается в 2—3 раза, крупные включения (свыше 15—20 мкм ) удаляются полностью. Концентрация азота понижается на 30—35%, кислорода в 2—3 раза, содержание серы уменьшается на 20%. Переплавленный металл характеризуется высокой вязкостью и пластичностью в широком интервале температур, повышенной усталостной прочностью, высокой изотропностью механических свойств.

В Д. в. п. для плавки в гарнисаже применяют графитовые и металлические охлаждаемые тигли. Толщину гарнисажа в течение плавки поддерживают постоянной путём регулирования мощности электрической дуги. При плавке в гарниссаже в тигле наплавляют необходимую массу жидкого металла, которую затем сливают в форму. Для фасонного литья из титана используют кокили, а также формы, изготовленные из графита или магнезита, которые для улучшения заполнения устанавливают на столе центробежной литейной машины, являющейся частью печи. Отливки из титановых сплавов, полученные в Д. в. п. путём плавки в гарниссаже, обладают высокими механическими свойствами. Ведутся работы по созданию Д. в. п. на переменном токе с использованием легко ионизируемых добавок, вводимых в электроды.

Лит.: Неуструев А. А., Ходоровский Г. Л., Вакуумные гарниссажные печи, М., 1967; Белянчиков Л. Н., Основы расчёта дуговых вакуумных печей, М., 1968.

Рис. 2. Схема дуговой вакуумной электропечи для плавки в гарнисаже: 1 — механизм перемещения электрода; 2 — электрод; 3 — горнисаж; 4 — графитовый тигель; 5 — охлаждаемая обойма; 6 — смотровое окно; 7 — форма; 8 — центробежная машина.

Рис. 1. Схема дуговой вакуумной электропечи с кристаллизатором: 1 — расходуемый электрод; 2 — затравка; 3 — поддон; 4 — охлаждаемый кристаллизатор; 5 — слиток; 6 — механизм перемещения электродов.

Дугова'я печь,электрическая печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и др. материалов. Первые промышленные Д. п. построены в 1898—1901 П. Эру во Франции и Э. Стассано в Италии. В России первая Д. п. была установлена в 1910 на Обуховском заводе в Петербурге.

По способу нагрева Д. п. подразделяют на печи прямого действия, печи косвенного действия и печи с закрытой дугой. В печах прямого действия электрические дуги горят между электродами и нагреваемым телом ( рис. 1 , а). В печах косвенного действия дуга горит между электродами на некотором расстоянии от нагреваемых материалов, которым тепло от дуги передаётся излучением ( рис. 1 , б). В печах с закрытой дугой дуги горят под слоем твёрдой шихты, окружающей электроды ( рис. 1 , в). Шихта нагревается теплом, выделяющимся в дуге, а также джоулевым теплом, образующимся при прохождении тока через шихту.

Д. п. нашли широкое применение в металлургии — главным образом для плавки стали и в несколько видоизменённом виде для выплавки ферросплавов и чугуна из руд, а также в химической промышленности — для производства карбида кальция, фосфора и др. продуктов. Электроэнергия в Д. п. подаётся от трансформатора через медные шины и угольные или (чаще) графитированные электроды, большей частью круглого сечения. Наибольшее распространение получили трёхфазные Д. п., в которых дуги горят между тремя электродами и перерабатываемым материалом.

Современная электросталеплавильная Д. п. представляет собой мощный высокомеханизированный и автоматизированный агрегат ( рис. 2 ), в котором сведена к минимуму продолжительность производственных операций между плавками — выпуск предыдущей и загрузка материалов для следующей, что позволяет наиболее эффективно использовать рабочее печное время.

Основной элемент конструкции Д. п. — металлический корпус в виде кожуха, как правило, круглого сечения. Изнутри кожух футерован высокоогнеупорными материалами. Огнеупорная кладка съёмного свода печи выполнена в кольце. Для загрузки шихты в печь свод обычно поднимают и отводят в сторону. В стенах Д. п. имеются одно или два рабочих окна и одно выпускное отверстие с жёлобом для слива металла и шлака в ковш. В своде расположены отверстия для ввода электродов, снабжённые водоохлаждаемыми металлическими коробками (экономайзерами). Д. п. устанавливается на люльке для возможности наклона печи в сторону рабочего окна или выпускного отверстия при помощи механизма наклона с электрическим или гидравлическим приводом. Современные Д. п. снабжены индукторами для электромагнитного перемешивания жидкой ванны.