Вакуумный дуговой переплав
Принципы получения отливок электродуговой плавкой металлических электродов сформулированы изобретателем дуговой сварки Н.Г. Славяновым в 1892 г. Его труды были изданы на многих языках и получили всемирную известность.
В металлургии идеи Н.Г. Славянова вначале были реализованы для получения слитков тугоплавких и высокореакционных металлов. В 1903 г. В. Болтон применил процесс ВДП в Германии. На его печи, усовершенствованной О.А. Симпсоном, в 1904 г. получена первая тонна литого тантала. В 1909 г. Вайс и Штиммельмайер переплавляли вольфрам в атмосфере водорода, азота, а также в вакууме.
Интенсивное развитие и промышленное применение ВДП вызвано бурным развитием атомной энергетики и реактивной авиации и стало возможным с появлением достаточно производительного вакуумного оборудования.
В 1939 г. В.И. Кролль сообщил о производстве титановых слитков. В 1944 г. Р.М. Парк и Д.Л. Хэм получили ковкие слитки молибдена, впервые осуществив переплав в относительно высоком вакууме — 10 Па (0,1 мм рт. ст.). В 1945 г. ВДП прессованных вольфрамовых прутков получены слитки вольфрама, а в 1950 г.— тантала и ванадия.
Применение ВДП для улучшения качества специальных сталей и жаропрочных сплавов на основе железа, никеля и кобальта началось в США в 50-х годах. Первые результаты промышленного использования ВДП в нашей стране получены к 1960 г., а еще через четыре года начал действовать первый специализированный цех вакуумных дуговых печей для выплавки сталей и сплавов. Помимо многочисленных частных сообщений по различным аспектам исследований ВДП, в бывш. СССР изданы три специальные монографии.
В настоящее время ВДП широко распространен во всех высокоразвитых промышленных странах. Хотя количественные данные о производстве металла этим способом не публикуются, возможна косвенная оценка по численности и емкости печей ВДП. Количество печей ВДП в США и Западной Европе превышает 200 шт. В основном они рассчитаны на получение слитков массой до 30 т. Исходя из этих данных, полагают, что ВДП в начале 80-х годов сохранял за рубежом ведущую роль в производстве высококачественной стали и сплавов.
Преобразование электрической энергии в теплоту, необходимую для осуществления ВДП, происходит в дуговом разряде (электрической дуге). Специфические свойства источника теплоты предопределяют конструктивно-технологические, энергетические и металлургические особенности ВДП. Для лучшего понимания этой взаимосвязи ознакомимся с явлением дугового разряда.