Плазменные плавильные установки

В металлургии плазму используют для плавки и плазмотехнологических процессов(например, прямое восстановление металла из руды).

Для обработки и получения металлов с помощью плазмотронов применяют плазмотроны прямого действия. На этой схеме основаны плазменно-дуговые печи (ПДП) для выплавки и переплавки высококачественных металлов.

Плавка в ПДП аналогична плавке в ВДП с нерасходуемым вольфрамовым электродом, но плазменная дуга имеет преимущества перед вакуумной: лучшая жесткость, стабильность и большая длина дуги, предохранение металла от загрязнения вольфрамом электрода, более высокие напряжение и мощность.

Состав плазменной струи может задаваться по-разному, что позволяет поддерживать в печи любую атмосферу. Поскольку парциальные давления кислорода, водорода и азота в печи, невелики, то условия дегазации жидкого металла в ПДП приближаются к условиям дегазации в ВДП, оборудованных сложными и дорогостоящими вакуумными системами.

Плазменные и дуговые печи могут быть двух типов: плавильная печь с огнеупорной футеровкой и печь для переплава с водоохлаждаемым кристаллизатором.

При выплавке металла в ПДП с огнеупорной футеровкой (рис. 8.3) форма печи и материал огнеупорной футеровки идентичны форме и материалу обычной дуговой печи. Водоохлаждаемый медный анод-подовый электрод монтируется заподлицо и контактирует с переплавляемым металлом.

Из камеры печи откачивается воздух и заполняется из плазмотрона газом. После достижения необходимого давления начинается процесс плавки.

Дегазация и рафинирование металла особенно интенсивно происходят на поверхности ванны в месте контакта жидкого металла с высокотемпературной струей. Для плавки применяются плазмотроны постоянного и переменного токов различных мощностей.

При плазменно-дуговом переплаве с целью получения особо чистых металлов используются ПДП с кристаллизаторами (рис. 8.4).