Характер распределения тока в шлаковой ванне при ЭШП определяется соотношением прохождения тока на участке расходуемый электрод - металлическая ванна (Rэ-м) и расходуемый электрод - стенка кристаллизатора (Rэ-к). Все факторы, увеличивающие отношение Rэ-м/Rэ-к, повышают долю тока, идущего на стенку кристаллизатора (так называемый боковой ток).
К этим факторам относится и увеличение КЗК (уменьшение зазора между электродом и стенкой кристаллизатора при данном диаметре кристаллизатора). При небольших значениях КЗК (до 0,3 - 0,4), когда практически весь ток электрода протекает в слиток, увеличение глубины шлаковой ванны не влияет на размер межэлектродного промежутка и вызывает увеличение погружения электрода в шлак. С ростом КЗК, когда снижается Rэ-к и увеличивается боковой ток, углубление шлаковой ванны приводит к увеличению межэлектродного промежутка и погружение электрода в шлак не происходит.
Так, при ЭШП с КЗК, превышающим 0,6, когда доля тока в цепи кристаллизатора может достигать до 90 - 95 % общего тока, заглубление электрода в шлак практически не зависит от глубины шлаковой ванны.
При неизменной скорости плавки увеличение сечения электрода приводит к уменьшению глубины металлической ванны. Следовательно, увеличивая сечения электрода, можно увеличить скорость плавления при прежней глубине металлической ванны. Указанное справедливо в некоторых пределах, определяемых областью устойчивых режимом процесса и условиями качественного формирования слитка. Уменьшение глубины металлической ванны с увеличением сечения расходуемого электрода объясняется рассредоточением зоны тепловыделения в шлаке вследствие увеличения межэлектродного промежутка и доли тока в цепи кристаллизатора.
Глубина металлической ванны в большей степени зависит от тепла, вносимого в ванну каплями, и в меньшей степени - от температуры шлака. В случае введения тепла только в шлаковую ванну (воспроизводится процесс, соответствующий применению неплавящегося электрода) образуется мелкая ванна с плоским дном (рисунок 24, а, кривая 1), глубина которой находится почти в прямой зависимости от температуры шлака. Так, при изменении температуры шлака от 1500 до 1900 оС глубина ванны изменяется от 30 до 60 мм. Резкое увеличение глубины ванны наблюдается в случае, когда часть тепла от общего количества поступает вместе с каплями в центр металлической ванны (рисунок 24, а, кривая 2) [11].
Форма металлической ванны зависит в значительной степени от диаметра электрода.
На рисунке 24 представлены формы металлических ванн в кристаллизаторе Dкр = 425 мм при изменении диаметра электрода от 180 до 310 мм. При малом диаметре электрода граница между твердой и жидкой фазами характеризуется круто подымающейся кривой с выпуклостью в сторону жидкой фазы. С увеличением диаметра электрода кривая спрямляется и затем приобретает некоторую выпуклость в сторону твердой фазы. Форма дна приближается к плоской. Глубина металлической ванны несколько уменьшается с увеличением диаметра электрода. Таким образом, объем жидкой металлической ванны остается практически неизменным при сохранении постоянной вводимой мощности. При значительной выпуклости дна металлической ванны в сторону твердой фазы и уменьшением глубины ванны при использовании электродов большого диаметра можно увеличить скорость наплавки электрошлакового слитка, не опасаясь появления кристаллов радиальной направленности и ухудшения качества металла.
От величины КЗК зависит и форма конца электрода, погруженную в шлаковую ванну. Рисунок 25 представляет собой яркую иллюстрацию сопоставления ЭШП с низким и высоким КЗК при одинаковых скоростях плавления и при использовании одного и того же количества и типа шлака.
а – неплавящийся (1) и плавящийся (2) электроды диаметром 180 мм; б – плавящийся электрод диаметром 220 – 230 мм; в – то же, 250 мм; г – то же, 310 мм
Рисунок 24 – Влияние диаметра переплавляемого электрода на глубину и форму металлической ванны
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.