Литературный и патентный обзор по электрошлаковому переплаву. Флюсы для процессов ЭШП, страница 13

О прочности связи различных катионов с анионами в шлаковых расплавах судят, сопоставляя значения как ионных радиусов, так и ионных потенциалов. Наиболее высокое значение отношения заряда иона к его радиусу имеют ионы Si,Ti, Al,Fe,и  Zn которые характеризуются большими зарядами и малыми ионными радиусами. Связь этих катионов с анионом кислорода О должна быть гораздо прочнее связи других катионов. Комплексные анионы при большом радиусе имеют заметно меньший заряд и соответственно более низкие значения отношения заряда к радиусу, чем катионы металлов, кроме катионов К и Na, что является показателем слабой связи сложных анионов с катионами.

Вязкость и электрическая проводимость являются наиболее важными технологическими свойствами флюсов. Они определяют интенсивность прохождения физико-химических процессов и технико-экономические показатели ЭШП. В области рабочих температур вязкость косвенно характеризует рафинировочную способность шлака и его электрическую проводимость, а при температурах кристаллизации металла — характеризует его формирующую способность. Технологические и электрические параметры могут быть предварительно рассчитаны по результатам замеров электрической проводимости шлака. Легкоплавкостью и повышенной  жидкотекучестью  должны обладать флюсы для сварки металлов и сплавов с низкой температурой плавления,. таких, как алюминий и медь.    Первоначально для ЭШС алюминия и его сплавов применяли флюсы на базе NaCl—NaF. Поэтому возможность управления проплавлением кромок изменением напряжения сварки была ограничена. Повышение напряжения приводило к нарушению устойчивости процесса сварки из-за низкой энергии ионизации составляющих. флюса.

Добавка SiO в количестве 1—8 % к флюсу, содержащему NaF, резко стабилизирует процесс ЭШС. Флюс, содержащий LiF, NaCl и 2— 8 %Si0, оказался наиболее приемлемым.             При сварке заготовок из сплава AlMg 4,5 Mn под натрийсодержащими флюсами содержание натрия в шве достигало 0,045%, что в 50 раз больше, чем в основном металле, а это при деформировании сварного соединения приводило к образованию трещин (из-за скопления свободного натрия в микропустотах на границах зерен). В связи с этим были разработаны флюсы, не содержащие натрий (например, 30 % MgCl, 30% LiF, 30% KCl, 10% MgF). Вредное действие натрия можно нейтрализовать путем ввода висмута во флюс (в количестве 6 г на 1 кг флюса). Однако в промышленности все же продолжают использовать флюсы системы KCl—NaCl— NaAIF (АН-А1, АН-А4 и др.). При сварке алюминиевых листов, например, нашел применение флюс следующего состава: 45% KC1, 27% NaCl; 22% NaAlF; 6% LiF. В ИЭС им. E. 0. Патона АН УССР были разработаны специальные галоидные флюсы АН-А301, АН-А302, АН-А304 и др.

4.  Расчет рабочего пространства печи

Рис. 13     Направление тепловых потоков в шлаковой и металлической ваннах:

1-электрод;  2-шлак;  3- гарнисаж;  4 – кристаллизатор;  5 – жидкий металл (ванна); 6 – отливка.

4.1  Выбор геометрических размеров печи и шлаковой ванны.

4.1.1.  Диаметр электрода.

Т.к. для алюминия плотность тока , а ток на вторичной обмотке (I2) порядка1000A

Минимальная площадь электрода, :  

Sэл = S2 / Is   

(4.1)

Sэл = 1000/2            

Sэл = 500

Следовательно диаметр электрода минимальный, mm;  

d эл =                                                                                                         (4.2)

d эл =

d эл = 27,2

Примем диаметр электрода минимальный  d эл = 30 mm.

Далее расчет будем вести для ряда диаметров от мин-ого до диаметра d = 200 mm

d1	d2	d3	d4	.  .  .	d31	d32	d33	d34	d35
30	35	40	45		180	185	190	195	200

4.1.2  Расчет массы слитка.

Для расчета массы нам требуется задаться длиной электрода. Т.к. по геометрическим хар-кам установки,на базе которой проектируется печь длина электрода  Lэл = 2,2 м.