Плазменная сварка

Температура плазменной дуги 
Найдем напряженность поля столба дуги:

Eд = Uд * lд

Затем расчитываем плотность тока по формуле:

Где k = 0,6.. 0,9 - коэффициент заполнения плазмой канала сопла. После этого  находим удельную проводимость плазмы в дуге:

и по известным для различных  газов зависимостям sigma = f(T) определить усредненную по сечению электропроводного  столба температуру Тпл.

Для примера на рис. 1 приведен график указанной зависимости для азота.

Температура плазмы является исходным тепловым параметром плазмотронов. Она  изменяется как по сечению столба дуги, так и вдоль ее оси. Картина  распределения температуры в  плазменной дуге может быть получена довольно сложным экспериментальным или расчетным путем. В большинстве случаев для инженерных расчетов достаточно определять среднюю по сечению электропроводного столба температуру плазмы так, как это было показано выше.

Энтальпия плазменной дуги 
Важным тепловым параметром плазменной струи является ее удельное теплосодержание (энтальпия), т. е. количество тепла, содержащееся в единице объема или массы струи.

I = СТ дж/г

где С - удельная теплоемкость газа при  температуре Т, дж/г. °К. На рис. 2 приведены  зависимости теплосодержания ряда газов от температуры при атмосферном давлении, из которых видно, что теплосодержание молекулярных газов при относительно низких температурах ((4-8) * 103 °К) за счет поглощения энергии, выделяющейся в процессе диссоциации молекул, достигает высоких значений и превышает почти на порядок теплосодержание одноатомных газов. Следующий порог резкого повышения теплосодержания плазмы наступает при температуре ее около 12-103 °К за счет поглощения энергии, выделяющейся при ионизации атомов.

Использование высокоэнтальпийных молекулярных плазмообразующих газов в энергетическом отношении более выгодно, так как они при более низких температурах обладают той же тепловой эффективностью, что и одноатомные газы. При этом уменьшаются потери тепла на излучение в стенки плазмотрона и в окружающую среду (эти потери пропорциональны четвертой степени температуры). Чем выше теплосодержание плазмообразующего (рабочего) газа, тем большую мощность требуется передать единице длины столба дуги, тем выше, следовательно, при данном токе напряженность поля столба Е. Таким образом, напряженность поля столба, а значит, и напряжение плазменной дуги в первую очередь определяются составом плазмообразующего (рабочего) газа.

Вольтамперные характеристики плазмотронов

 
Влияние состава рабочего газа на напряжение дуги наглядно иллюстрируется вольтамперными характеристиками плазмотронов. представляющими собой зависимость между напряжением и током дуги при прочих равных условиях (длине дуги, расходе газа, параметрах плазмотрона, внешних условиях). В области малых токов вольт-амперные характеристики плазмотронов падающие, а с увеличением величины тока переходят в независимые и возрастающие. При неизменном составе газа напряженность всех участков столба плазменной дуги увеличивается при увеличении степени его сжатия. Степень сжатия столба дуги растет (до определенного предела) при уменьшении диаметра формирующего сопла и увеличении расхода рабочего газа. Как показывают исследования, основная масса газа проходит по периферийным областям столба и по мере увеличения расхода все интенсивнее охлаждает и сжимает столб. Чем интенсивнее обжата дуга, тем при меньшем значении тока ее вольт-амперная характеристика переходит в возрастающую. Таким образом, напряжение плазменной дуги зависит от конструктивных размеров плазмотрона (dсопла, lсопла ) от тока дуги, состава и расхода рабочего газа и, наконец, от величины расстояния от торца плазмотрона до обрабатываемого изделия (l5). Для определения области рабочих напряжений плазмотрона данного вида строят семейство вольт-амперных характеристик, каждая из которых снимается при неизменных составе и расходе газа Q, длине l5 и неизменных конструктивных размерах плазмотрона. Иногда также строят внешние характеристики плазменной дуги: Ud=f(Q) и Ud=f(l5 ) при Iд= const. Эти характеристики возрастающие. Их можно аппроксимировать в линейные и использовать при создании систем автоматического регулирования процесса сварки по напряжению дуги.

 
Рационализация плазменной сварки 
Рассказано об преимуществах обжатии дуги, применении различных газов 
Приведем формулу для расчета скорости резки[3]

Очевидно, что не увеличивая ток дуги, существенно  повысить скорость резки путем увеличения напряжения дуги за счет напряженности поля столба дуги Е, что достигается применением высокоэнтальпийных молекулярных плазмообразующих газов (N2, Н2, О2 и др.) и интенсивным обжатием столба, т. е. повышением плотности тока. Благодаря применению вихревой системы формирования столба плотность тока в сопле плазмотронов для резки может быть повышена до 100 а/мм2. При этом скорость резки увеличивается не столько за счет роста мощности дуги, сколько за счет уменьшения средней ширины реза и повышения КПД дуги благодаря уменьшению потерь в кромки. Закономерности изменения напряженности поля столба Е и плотности тока j при изменении состава и расхода плазмообразующего газа и диаметра сопла рассматривались ранее в главе "Плазменная дуга и ее свойства". Таким образом, с увеличением Е и j повышается как производительность, так и экономичность процесса плазменной резки, т. е. уменьшаются затраты электроэнергии и потери выплавляемого металла на погонный метр реза. Однако увеличение плотности тока можно производить до предела, ограниченного стойкостью сопла плазмотрона и определяемого из условий двойного дугообразования. По мере увеличения толщины разрезаемого металла, особенно при толщинах свыше 60-80 мм, изменение плотности тока в сопле все меньше влияет на производительность резки, что объясняется ослаблением эффекта обжатия столба, спадом температуры и скорости плазменной струи по мере удлинения столба дуги. При этом прирост мощности дуги за счет увеличения длины дуги недостаточен. Поэтому появляется необходимость резкого повышения тока Iд. С повышением тока увеличивается ширина реза и уменьшается коэффициент полезного использования мощности дуги, вследствие чего, несмотря на рост мощности при увеличении толщины металла, скорость резки падает и качество реза ухудшается [2]. Повышение тока дуги имеет пределы, определяемые из условий допустимой тепловой нагрузки на катод плазмотрона. В настоящее время предельная толщина нержавеющей стали, которая может быть разрезана, достигает 150 мм, алюминия - 250 мм. Кислородная резка углеродистых сталей значительно превосходит эти пределы. На практике максимальная величина тока при плазменной резке не превышает 1000 а, напряжение дуги - 300 в, скорость резки ~5 м/мин. Качество реза и скорость определяются не только энергетическими параметрами плазменной дуги, но и в значительной степени теплофизическими и химико-металлургическими свойствами плазмообразующих газов. В последнее время в качестве плазмообразующих сред используются природные или искусственные смеси, представляющие различные сочетания четырех основных газов: аргона Аr, азота N2, водорода Н2 и кислорода O2. 
Благодаря высокой теплоемкости водород обладает максимальным теплосодержанием при сравнительно низкой температуре плазмы, а благодаря высокой теплопроводности позволяет получить наилучшие условия теплоотдачи мощности плазменного столба в металл, т. е. максимальный rjn. Поэтому при одинаковой мощности дуги скорость резки в водороде и в смесях на его основе выше, чем в других газах. Плазменная струя на основе водорода сохраняет высокую энергию газа на максимальной длине дуги. Поэтому резку в водородосодержащих смесях наиболее целесообразно применять для высоколегированных сталей больших толщин и высокотеплопроводных металлов, например, меди и алюминия [2] . Применение водорода обеспечивает получение чистой поверхности реза. Экономически наиболее выгодно применение дешевых водородосодержащих газов: аммиака, состоящего из 75% Н2 и 25% N2, или так называемого "смешанного" газа, являющегося исходным сырьем для синтеза аммиака. В отличие от чистого водорода аммиак взрывобезопасный, дешевый. Расход водородосодержащих смесей зависит от величины тока резки и составляет 2-4 м/ч. Однако водородосодержащие смеси имеют существенный недостаток. Вследствие высокой теплопроводности водорода даже при сравнительно небольших мощностях нарушается тепловая и электрическая изоляция сопла плазмотрона от столба дуги, что приводит к разрушению сопла. Нормальная работа сопла при использовании водородосодержащих плазмообразующих газов обеспечивается только тогда, когда к ним добавлено не менее 20% аргона. Предполагают, что вследствие термодиффузии аргон, как значительно более тяжелый по сравнению с водородом газ, скапливается у стенок сопла и, имея сравнительно низкую электро и теплопроводность, обеспечивает тепловую защиту сопла. К сожалению, эта защита не вполне надежна, так как малейшее отклонение столба от оси сопла приводит к разрушению последнего. Аргон дефицитный и дорогостоящий газ, используется и транспортируется в баллонах. Поэтому использование его даже в качестве примеси снижает экономичность процесса резки в водородосодержащих смесях. При резке углеродистых, нержавеющих сталей и алюминия средних толщин часто применяется технический азот. Качество плазменной резки в азоте несколько хуже, а скорость значительно ниже, чем в водородосодержащих смесях (вследствие меньшего теплосодержания азотной плазмы). Кроме того, наблюдается заметное повышение содержания азота в оплавленном слое кромок реза на глубине до 0,15 мм. Технический азот дешев, однако использование его в большинстве случаев также связано с необходимостью применения баллонов, что не всегда удобно. Наиболее простой и экономичной является созданная в Институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР аппаратура для которой - плазмотрон с циркониевым катодом специальной конструкции - работает на сжатом воздухе. Воздух является кислородосодержащим газом (78% N2 и 21% O2). Как видно из табл. 2, по своему теплосодержанию он близок к азоту. Максимальная теплопроводность его Хщах (при Т=7000°К) выше, чем Хтах водорода (при Т=3800°К). Поэтому воздушно плазменная струя обладает большей концентрацией энергии и более высоким ги по сравнению с водородной. При наличии кислорода в плазме тепло поступает в полость реза не только от дуги, но и вследствие теплоотдачи, возникающей в результате реакции окисления железа. Кроме того, при наличии кислорода наблюдается существенное уменьшение гратообразования на нижней кромке разрезаемого листа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей в 1,5- 2,5 раза выше, чем скорость резки при использовании азота в качестве плазмообразующего газа. Качество реза повышается. Исследования показали, что при большем, чем в воздухе процентном содержании кислорода в смеси кислорода с азотом можно несколько повысить скорость резки. Однако с экономической точки зрения применение искусственной азотнокислородной смеси нецелесообразно. По предварительным подсчетам воздушноплазменная резка углеродистых сталей толщиной до 50 мм в полтора-два раза экономичнее по сравнению с газокислородной. Качество реза при воздушно-плазменной резке выше, почти полностью ликвидируется грат, уменьшаются деформации при резке тонколистовых материалов и полностью отпадает необходимость применения газов в баллонах. Воздушно-плазменную резку можно успешно применять для резки цветных сплавов, однако чистота поверхности реза получается несколько ниже, чем при резке водородосодержащих смесей. При толщине меди свыше 40- 50 мм, алюминия свыше 80-100 мм воздушноплазменная резка вследствие понижения скорости не может конкурировать с резкой в водородосодержащих смесях. Идеальной плазмообразующей средой, представляющей удачное и дешевое сочетание водорода с кислородом, является вода. Несмотря на продолжительные исследования, проведенные с целью определения целесообразности использования воды для резки, плазмотроны с водяной стабилизацией дуги в силу сложности и ненадежности в настоящее время еще не нашли широкого промышленного применения. Экономически наименее эффективным плазмообразующим газом является, дорогостоящий и малоэнтальпийный аргон. Однако благодаря низкому напряжению дуги он еще находит широкое применение при ручной разделительной резке цветных и легированных сталей малых и средних толщин, как самостоятельный газ или в смеси с техническим азотом.

Плазменная наплавка и напыление 
О напылении - схемы, параметры.

Некоторые детали и узлы современных машин  и аппаратов работают в таких  условиях, при которых они должны быть одновременно механически прочными и стойкими при воздействии на них высоких температур, химически  агрессивных сред и др. Выполнять такие изделия из одного материала почти невозможно и экономически нецелесообразно. Гораздо выгоднее и проще изготовить деталь, например, из конструкционной стали, удовлетворяющей требованиям механической прочности, и покрыть ее поверхность более дорогим жаропрочным, износостойким или кислотоупорным сплавом. Используя в качестве защитных покрытий различные по составу металлические и неметаллические материалы, можно прида вать деталям в целом требуемые механические, тепловые, диэлектрические и другие свойства. Наиболее универсальными и совершенными методами нанесения защитных покрытий являются наплавка и напыление плазменной дугой [1, 2]. Материал покрытия, специально приготовленный в виде мелкогранулированного порошка или проволоки; подается в поток плазменной струей и, нагреваясь или расплавляясь в этом потоке, переносится с ним на обраба тываемое изделие. Одновременно струя плазмы подогревает изделие.

Преимущества  методов плазменного нанесения  покрытий перед другими (гальваническим, вакуумным, кислородно-ацетиленовым и др.) заключаются в следующем: 
1. высокая температура плазменного потока позволяет расплавлять и наносить самые тугоплавкие материалы; 
2. поток плазмы дает возможность получать сплавы различных по свойствам материалов или наносить многослойные покрытия из различных сплавов. Это открывает широкую возможность получения покрытий, сочетающих разнообразные защитные свойства; 
3. возможности этого способа не ограничены формой и размерами обрабатываемого изделия; 
4. плазменная дуга - наиболее гибкий источник нагрева, позволяющий в широких пределах регулировать его энергетические характеристики. 
Для плазменной наплавки наиболее широко применяется плазмотрон комбинированного действия (см. рис.). При горении независимой дуги такого плазмотрона между вольфрамовым электродом и соплом происходит расплавление присадочного металлического порошка, а при горении дуги между электродом и изделием поверхность последнего нагревается, и обеспечивается сплавление присадочного и основного металла. Использование комбинированной плазменной дуги позволяет получить минимальную глубину проплавления и долю основного металла в составе наплавленного, что является важнейшим технологическим преимуществом плазменной наплавки по сравнению с другими способами наплавки

 
Схема установки для плазменной наплавки металлическим порошком 
1 - источник питания дуги прямого действии; 2 - балластные сопротивления; 3 - источник питания дуги косвенного действия; 4 - осциллятор 5 - сопло для плазмообразующего газа; 6 - корпус горелки; 7 - отверстие для ввода защитного газа; 8 - питатель для подачи порошка; 9 - трубка, по которой подается газ, несущий порошок 
(открытой дугой, дугой под флюсом, индукционной и др.).

Защита наплавляемого слоя от воздействия  окружающей среды обеспечивается потоком  инертного газа, окружающим дугу и подаваемым в наружное сопло плазмотрона. Присадочный порошок подается также инертным транспортирующим газом из специального порошкового питателя.

С помощью  плазменной наплавки металлическим  порошком можно получить жаростойкие  и наиболее износостойкие покрытия из сплавов на основе никеля и кобальта. Этот способ позволяет получить тонкий равномерный слой покрытия с гладкой беспористой поверхностью, часто не требующей дополнительной механической обработки. При плазменной наплавке токоведущей присадочной проволокой дуга горит между катодом плазмотрона и проволокой, являющейся анодом, равномерно подаваемой в пространство между соплом и изделием. При таком способе обеспечивается более высокая производительность процесса наплавки при малой глубине проплавления основного металла, однако возможности получения тонкого и равномерного слоя при таком способе наплавки ограничены. Кроме того, применение присадочного материала в виде порошка позволяет использовать для наплавки практически любые сплавы, что трудно осуществить при использовании проволоки в качестве присадочного материала. При плазменной наплавке в качестве плазмообразующего, защитного и транспортирующего газов обычно используется аргон. Расход газа и диапазон рабочих токов и напряжений при наплавке примерно тот же, что и при плазменной сварке. В отличие от наплавки процесс напыления характеризуется большей концентрацией теплового потока и высокой скоростью течения плазменной струи. Появление этого отличия связано с тем, что при плазменном напылении в качестве материалов покрытия применяются тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, тантал и др.) или окислы металлов (Аl2О3, MgO, ZrO2), силициды (MoSi2), карбиды (В4С, SiC), бориды (ZnB2, HfB2), т. е. неметаллические материалы, обладающие весьма высокой температурой плавления. Эти материалы, приготовленные в виде мелкогранулированного порошка (размеры частиц 40-70 мкм), проходя через плазменную струю, успевают нагреться в основном лишь до пластического состояния. Однако благодаря высокой скорости плазменной струи частицы порошка приобретают значительную кинетическую энергию и при соударении с напыляемой поверхностью расплющиваются внедряясь в нее и заполняя неровности. Пр1 этом кинетическая энергия частиц выделяется в виде тепла, температура их повышается, что обеспечивает прочное сцепление частиц между собой и с поверхностью изделия. Для напыления используется плазменная дуга косвенного действия, горящая между охлаждаемыми водой вольфрамовым катодом и медным соплом (анодом) и выдуваемая через сопло в виде плазменного факела. Схема плазмотрона для напыления показана на рис. 10. На досопловом и внутрисопловом участках плазмотрона происходит плазмообразование. Порошок вместе с транспортирующим его газом подается в небольшое отверстие вблизи выхода из сопла, т. е. вдувается в наиболее высокотемпературную область плазменной струи. Нагрев порошка происходит на участке, который начинается от анодного пятна и заканчивается факелом плазмы. Эффективность нагрева частиц порошка определяется временем их пребывания в плазме, т. е. расстоянием от среза сопла до изделия и мощностью плазменной струи. Повыше ние мощности может быть достигнуто при использовании двухатомных газов с высоким теплосодержанием, например N2 и Н2. Благодаря высокой теплопроводности водорода увеличивается длина высокотемпературной части факела, что дает возможность повысить температуру порошка за счет некоторого удаления плазмотрона от обрабатываемого изделия. Однако скорость плазменной струи с удалением от среза сопла понижается. Поэтому следует выдерживать оптимальное расстояние от среза сопла до поверхности изделия, величина которого зависит от параметров режима напыления, от материала покрытия и изделия и изменяется от 4 до 20 мм. Мощность плазмотрона, используемого для напыления, можно повысить также при увеличении длины досоплового и внутрисоплового участков столба дуги, однако при чрезмерном увеличении внутрисоплового участка столба дуги затрудняется возбуждение дуги, обычно производимое с помощью высокочастотного пробоя. Увеличение длины канала сопла свыше определенного предела приводит к явлению шунтирования столба дуги и снижению к. п. д. плазмотрона. Обычно в плазмотронах для напыления диаметр сопла составляет 5- 6 мм, длина досоплового участка - 4-8 мм, а длина канала сопла - 10-18 мм. Повышение мощности плазмотрона за счет увеличения тока дуги ограничивается стойкостью сопла (анода). При эрозии сопла появляется не только опасность его разрушения, но и возможность загрязнения напыляемого материала, что может резко ухудшить качество покрытия. В плазмотронах для напыления вращение анодного пятна по внутренней стенке сопла создается либо с помощью вихревой системы ввода рабочего газа, либо с помощью магнитного поля, образуемого катушкой постоянного тока, надетой на сопло. При использовании водорода в качестве рабочего газа с целью уменьшения величины теплового потока, направленного от дуги к соплу, водород применяют в смеси с аргоном, обеспечивающим тепловую изоляцию сопла от столба дуги. Обычно в плазмотронах для напыления ток не превышает 400 а, напряжение при использовании азота и смеси водорода с аргоном в зависимости от их расхода изменяется в пределах 60-100 в. Таким образом, мощность не превышает 40 квт. При этом производительность процесса напыления в зависимости от материала покрытия составляет 2-3 кг/ч. Качество обработки поверхности при плазменном напылении определяется максимальной прочностью сцепления материала покрытия с изделием и минимальной пористостью покрытия. Высокое качество покрытия обеспечивается при соответствии физических свойств материалов, например в случае близости значений их коэффициентов теплового расширения. Повышение качества достигается при тщательной подготовке поверхности изделия перед процессом (обезжиривание, пескоструйная обработка, сушка и др.) и правильном выборе параметров режима напыления. Эти вопросы подробно рассмотрены в соответствующей литературе.

Плазменная плавка и переплав. 
Среди разнообразных схем, предлагаемых для обработки и получения металлов с помощью дуговой плазмы, наиболее перспективны те, в которых используются плазмотроны прямого действия (анодом является ванна расплавляемого металла). Почти неограниченные возможности повышения мощности и высокий к. п. д. плазмотронов прямого действия обусловили появление реальной возможности их широкого промышленного применения для плавки и переплава высококачественных металлов [1]. Принципиальная схема выплавки металла в плазменно-дуговой печи с огнеупорной футеровкой представлена на рис., а. По форме ванны и материалам, применяемым для футеровки подины и рабочего пространства, плазменно-дуговая печь не отличается от обычной дуговой электропечи.

 
Схемы плазменно-дуговых печей 
а - для плавки металла, 1 - плазматрон; 2 - камера печи; 3 - соленоид для перемешивания жидкого металла; 4 - подовый электрод - анод; 
б - для переплава металла; 1 - электрод; 2 - камера; 3 - сопло плазмотрона; 4 - кристаллизатор

Водоохлаждаемый медный анод смонтирован заподлицо  с подиной и находятся в  контакте с жидким металлом. Неплавящийся катод плазмотрона выполнен из толстого вольфрамового прутка, зажатого в медной токоведущей цанге. Медное водоохлаждаемое сопло плазмотрона одновременно служит для поджига дуги, ее формирования и защиты катода от брызг металла и шлака. Предварительно откачанная камера печи засполняется вытекающим из плазмотрона газом (аргоном, азотом, водородом) и после достижения определенного давления, обычно близкого к атмосферному, начинается процесс плавки. Вначале плазменная дуга проплавляет в шихте узкий колодец, и жидкий металл, стекая вниз, скапливается на подине, а затем расплавляется весь объем ванны. Дегазация и рафинирование металла особенно интенсивно протекают на поверхности ванны, где жидкий, несколько перегретый плазменной струей металл контактирует с нейтральной или восстановительной газовой атмосферой печи. Для перемешивания жидкого металла в подине печи установлены два соленоида, включенных последовательно в цепь питания плазмотрона. Магнитное поле, создаваемое этими соленоидами, взаимодействуя с магнитным полем тока, протекающего через ванну, приводит жидкий металл в движение. Для плавки используются плазмотроны постоянного тока в несколько тысяч ампер. Напряжение дуги в зависимости от состава, расхода газа и ее длины изменяется в пределах 30-150 В. Часто для повышения мощности печи для расплавления металла в одной ванне параллельно работают несколько плазмотронов. К. п. д. плазмотронов при наплавке достигает 85%. Расход электроэнергии на плавление почти такой же, как в обычных дуговых электропечах. В настоящее время исследуются печи, работающие на плазмотронах переменного тока. Плазменная плавка по сравнению с другими способами плавки имеет следующие преимущества: исключается загрязнение металла нежелательными примесями, например углеродом из графитированных электродов, применяемых в обычных дуговых печах; плазменная струя может состоять из любой необходимой смеси газов, что позволяет поддерживать в печи любую атмосферу - окислительную, восстановительную или нейтральную; в плазменно-дуговых печах можно достичь высоких и легко регулируемых температур, а стабильность процесса упрощает проблему его регулирования. Большие перспективы для получения особо чистых металлов открывает разработанный в Институте электросварки им. Е. О. Патона способ плазменно-дугового переплава (ПДП). Схема процесса ПДП дана на рис., б [2]. Стержень из перерабатываемого материала, так называемая штанга, форма сечения которого может быть любая, подается с постоянной скоростью и оплавляется факелом одной или нескольких плазменных дуг, анодом которых является поверхность ванны жидкого металла в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе. Стекающий со штанги равномерными каплями металл прогревается плазменной струей и растекается по поверхности ванны. В контакте с контролируемой газовой атмосферой камеры металл рафинируется и, затвердевая под воздействием холодных стенок кристаллизатора, вытягивается из него с определенной постоянной скоростью в виде непрерывного слитка круглого или прямоугольного сечения. Включая все преимущества процесса, описанного ранее, данный процесс обеспечивает более стабильное и высокое качество переплавляемого металла без перемешивания его. Благодаря возможности более точного ре гулирования температуры расплавляемого металла за счет изменения геометрических и электрических параметров плазменной дуги процесс ПДП является более гибким по сравнению с существующими процессами вакуумно-дугового или электрошлакового переплава. Так например, при ПДП можно в определенных пределах изменять температуру перегрева металла ванны независимо от скоростей плавления штанги и вытягивания слитка, что очень важно для управления процессами рафинирования металла (удалении газов, раскисления металла, удаления легкоплавких примесей цветных металлов). Кроме того, равномерный обогрев ванны позволяет получить плоскую конфигурацию дна ванны расплавленного металла, что обеспечивает получение высокого качества кристаллизуемого слитка, т. е. обеспечивает плотность, однородность, направленную кристаллизацию его вдоль вертикальной оси. С применением замкнутой системы рециркуляции и регенерации рабочего газа мощные установки плазменной плавки и переплава могут конкурировать с электропечами.