Потеря контакта между затравкой и поддоном приводит к перераспределению тока в шлаковой ванне в сторону увеличения тока кристаллизатора и может вызвать пробой. Ток пробоя протекает по цепи электрод - шлак - слиток - стенка кристаллизатора (рисунок 8, в). Уменьшение коэффициента заполнения кристаллизатора и глубины шлаковой ванны, приводящее к возрастанию доли тока слитка, увеличивает вероятность возникновения пробоя при нарушении контакта затравки с поддоном. Механизм образования электропробоев сводится к следующему. Небольшие капли электродного металла, перемещаясь в шлаковой ванне достигают стенок кристаллизатора, прилипают к нему и захватываются поднимающимся металлом, образуя контакт наплавляемого слитка с кристаллизатором. При нарушении электрической проводимости одной из цепей токораспределение в шлаковой ванне восстанавливается благодаря протеканию тока по новой цепи через имеющийся контакт между слитком и кристаллизатором, т.е. возникает пробой. Практические меры по предотвращению электропробоев при ЭШП должны быть направлены на обеспечение хорошей электрической проводимости основных токовых цепей.
По другому течет электрический ток в бифилярных установках ЭШП. Здесь подвод тока осуществляется к двум расходуемым электродам, опущенным в одну шлаковую ванну. В этом случае основной ток протекает между электродами через шлак. То же самое можно сказать и о трехфазных печах с тремя электродами в одном кристаллизаторе. В обоих случаях наблюдается незначительное ответвление тока (уравнительный ток) на стенку кристаллизатора и на металлическую ванну.
Тепло, выделяемое в шлаковой ванне электрическим током, используется для плавления электрода и поддержания в расплавленном и перегретом состоянии шлаковой и металлической ванн и при этом отводится водой, охлаждающей кристаллизатор и поддон, излучением зеркала шлаковой ванны и выделяющимися из нее газами. Часть тепла аккумулируется металлом наплавляемого слитка.
На величину и соотношение перечисленных выше статей расхода тепла оказывает влияние большое количество технологических, электротехнических факторов (состав и количество применяемого флюса, электрический режим, соотношение размеров электрода и кристаллизатора, свойства переплавляемого металла, схема процесса и многие другие). Об этом свидетельствует то, что на практике расход электроэнергии на переплав одной тонны металла колеблется в весьма широких пределах (обычно от 1000 до 2000 кВт×ч). Эти расходы значительно превышают теоретически необходимые (для углеродистой стали около 400 кВт×ч) и имеющие место при выплавке стали в дуговых электропечах. Поэтому применение процесса ЭШП оправдано лишь в тех случаях, когда требуется получить металл особо высокого качества или выплавить нужный металл в печах с огнеупорной футеровкой не представляется возможным.
В результате совместного протекания процессов выделения тепла при прохождения электрического тока и теплоотвода от наиболее нагретых областей в токопроводящих элементах устанавливается некоторое более или менее постоянное распределение температур, зависящее от конструктивных особенностей аппаратурного оформления и технологических параметров электрошлакового процесса. Рассмотрим возможное распределение температуры в основных токоведущих элементах электрошлаковой установки - расходуемых электродах и шлаковой ванне.
Расходуемый электрод нагревается и плавится главным образом теплом шлака. В меньшей степени электрод нагревается джоулевым теплом, выделяемым в самом металлическом электроде. По высоте расходуемого электрода можно выделить три температурных зоны (рисунок 9) [5].
Зона 1 - это тонкий жидкий слой металла на торце электрода, имеющий резкое изменение температуры от температуры шлака до точки плавления металла. Вторая зона распространяется от жидкой пленки до расстояния равному одному диаметру (одной ширине при квадратных электродах) электрода; в этой зоне распределение температуры обусловлено тепловым влиянием шлаковой ванны. Далее следует зона 3, температура которой определяется выделением в электроде джоулева тепла.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.