3.5 Доғалық вакуумдық пештер

Әдетте доғалық (немесе басқа) пештерде алынған метал сапасын жоғарылату үшін оны төменгі қысымда вакуумдық доғалық пештерде (ВДП) қайта балқытып, зиянды қоспалар мен газдардан тазартады. Көбінесе ВДП жоғары реакциялық металдарды (титан, ниобий, вольфрам, цирконий, тантал, молибден) және жоғары сапалы арнайы болатты қайта балқытуға қолданады. Жұмыс камерасындағы қысым 1,000-0,001 Па-ға дейін төмендетіледі. ВДП бірнеше жүз кг-нан 50-60 т-ға дейін құймалар алуға болады. Электрод ретінде ВДП әртүрлі металлургиялық өңдеумен алынған құймаларды пайдаланады. Кейде балқытылмайтын электродтар қолданып, пешке қайта балқытылатын метал кесектері салынады. Бұл тәсілдердің әрқайсысы екі түрлі сұлбамен іске асырылады: бітеу кристаллизаторға балқыту (3.24 а сурет), құйманы суырып алуға балқыту (3.24 б сурет).

         Метал электрод пен сұйық метал ваннасының арасында жанатын доғамен балқытылады. Метал тамшылары вакуум ортадан өткенде қоспалардан  және  газдардан  тазарып,  құйманың   жоғары  жағындағы сұйық

        

3.24 Сурет - Вакуумдық доғалық пештер а) бітеу кристаллизаторлы және б) құйманы суырып алмалы

1-электрод; 2-суытқыш; 3-штоктың вакуумдық тығыздаушысы; 5-түпқойма; 6-құйма; 7-кристаллизатор; 8-соленоид.

 

ваннаға жиналады. Кристаллизаторды қатты суыту металдың тез қатайып кристаллизациялануын қамтамасыз етеді. Доғаны тұрақтандыру, кернеуді көтеру, ваннаны араластыру арқылы металдың құрылымын жақсарту үшін үрдіс барысында доғаға соленоид магнит өрісімен әсер етеді. Балқытып құю аяқталғаннан кейін вакуумды тоқтатады, кристаллизаторды ажыратып, суытады, құйманы түсіреді.

Вакуумде метал қатты шашырап, кристаллизатор қабырғасында тамшылар түрінде қатады. Сондықтан бұл қабаттан тұратын құйманың сырты іркілдек болып қалыптасады және қосымша сыдыруды қажет етеді.

ДВП-де балқыту тұрақты токпен жүргізіледі. Айнымалы ток доғасы терең вакуумның болмауынан, кристаллизатордың қатты суытылуынан тұрақсыз жанады.

Электрод-катодпен балқыту тік полярлы доғамен балқыту деп аталады. Ал электрод-анодпен балқыту кері полярлы деп аталады. Әдетте кері полярлы доға қолданылады. Оның себебі электрондар атқылауынан ванна қосымша қыздырылып, құйманың жақсы қалыптасуына әсер етеді. Доғалық вакуумдық балқыту доға ұзындығын қатаң қадағалауды талап етеді. Доға ұзаратын болса кристаллизатор қабырғасына ауысып, оны күйдіріп кетуі мүмкін. Суытқыштан шыққан судың металмен жанасуы тасырлақ газ тудырып, жарылысқа әкеліп соғуы мүмкін. Доғаның ұзындығының азаюы электрод пен ванна аралығын метал тамшылары тұйықтағанда токтың көтерілуін, ажыратылғанда кернеудің ұлғаюын туғызады. Әдетте ДВП ұзындығы 3-5 см доғамен жұмыс істейді.

         Өндірістік ДВП 1 санатты электр тұтынушыларына жатады. Көбінесе әр пештің өзінің қуат көзі болады. ДВП кернеу ауытқуына өте сезімтал болғандықтан түзеткіш қондырғыларында үш фазалық көпірлік немесе алты фазалық нөлдік түзету сұлбалары пайдаланылады (3.25 сурет).

         ДВП үшін оптималдық қуат көзі болып ток көзі табылады: қуат көздерінде жүктеме тогы бойынша кері байланысты қолдану, резонанстық параметрлік ток көзін пайдалану (3.26 сурет).

 

3.25 сурет - ВДП ТВ тиристорлық түрлендіру агрегатының сұлбасы

Вентильдердің аса жүктелуге қабілетінің төмендігі тамшылық қысқа тұйықталу кезінде токты қатаң шектеуді қажет етеді. Тиристорлық агрегаттар жоғары дәлдікпен ток тұрақтандыруымен қатар ПӘК жоғары, габариттік өлшемдері және массасы шағын болады. 3.25 суретте тиристорлық ТВ агрегатының сұлбасы келтірілген. Трансформатордың екінші орамасына кері жұлдызды екі топ тиристорлар қосылған. Тегістегіш L1 және  L2 реакторлары қысқа тұйықталу кезінде орын алатын токтың күрт ауытқуын шектейді. Ш1, Ш2 шунттары және ДТ1, ДТ2 ток трансформаторлары  ток күшін өлшеуге пайдаланылады. Агрегаттарда импульстық-фазалық басқару қолданылады. Параметрлік ток көзінің құрамына А

3.26 сурет - Параметрлік ток көзінің                    қағидалық сұлбасы

фазасына қосылған кернеуді жүктеме астында реттегіші бар және басқарылмайтын вентильдерді қоректендіретін трансформатор кіреді (3.26 сурет). В фазасына токты реттейтін магниттеуші орамасы бар  дроссель, С фазасына сыйымдылығы реттелетін конденсаторлық батарея қосылған. Реттеудің негізгі шарты қатынасын сақтау. Бұл жағдайда жүктеме тогы оның кедергісі, доға ұзындығы, жану жағдайы өзгергенмен, тұрақты болады.

         Электр жабдықтарының маңызды элементі болып электрод берілу жылдамдығына әсер ететін автоматтық режим реттегіш табылады. Бұл реттегіш электродтың балқу жылдамдығын тұрақтандырады немесе берілген бағдарлама бойынша өзгертеді, доғаны жағуды, бүйірлік доға режимін және көлемдік разряд тууын болғызбауды қамтамасыз етеді.