Во время отливки один полюс электрической машины должен быть соединён с формовкою, а другой — с зажимом автоматического регулятора, через который ток проходит в расплавляемый металлический стержень и далее через вольтову дугу — в формовку».

В качестве материалов для формовки изобретатель рекомендует для чугуна и сплавов меди прессованный кокс, а для железа и стали сцементированный кварцевый песок.

Для автоматического регулирования длины дуги употреблялся специально сконструированный им регулятор. Зажигание дуги и подача электрода после значительного его обгорания производились вручную.

«Предлагаемым способом, — говорится в привилегии, — можно отливать небольшие вещи, а также соединять два металлических предмета, то есть заливать промежуток между ними жидким металлом; но наиболее важное применение этого способа заключается в исправлении негодных отливок и отковок, а именно: в заливке раковин в чугунных и медных вещах, волосовин, песочин и проч. — в стальных, непроварок — в железных, и в приливке к имеющейся вещи небольших недостающих её частей... Отлитый металл получается чистый, плотный и мягкий, если заливка произведена в формовку, установленную на заливаемом месте...»

Из описания привилегии видно, что Славянов не случайно назвал своё изобретение способом электрической отливки. Он считал, что главное отличие его заключается не в соединении металлов в шов посредством нагрева электрической дугой, а в заливке жидким металлом, полученным при нагреве дугой с металлическим электродом, «ванны», приготовленной путём соответствующей формовки места соединения или изделия.

Славянов производил сварку под шлакообразующими покрытиями, изолирующими металл от воздействия воздуха и участвующими в металлургическом процессе.

Для этой цели он рекомендует в процессе плавления металла в дуге «подбрасывать в формовку битое стекло». Как известно, стекло по своему химическому составу соответствует материалам, которые составляют основу всех известных в настоящее время флюсов, применяемых в современных способах автоматической сварки. Не ограничиваясь применением стекла, Славянов рекомендует также вводить в ванну расплавленного металла ферросплавы, то есть ферромарганец.

На выставке была представлена и вторая работа Славянова «Электрическое уплотнение металлических отливок», которая, по описанию, «заключается в расплавлении электрическим током верхних слоёв отлитого металла, вследствие чего металл получается без пузыристой и без усадочной раковины».

В качестве экспонатов демонстрировались болванка, отлитая из стали без уплотнения, и болванка, отлитая из стали с электрическим уплотнением.

При электрическом уплотнении металлических отливок одним из электродов является поверхность уплотняемого слитка, другим — стальной или угольный стержень: поддержание теплом дуги верхней части слитка в расплавленном состоянии способствует удалению через неё газов, выделяющихся из металла при его застывании; так как сжатие металла при застывании слитка будет сопровождаться свободным понижением уровня жидкого металла в верхней части слитка, усадочные пустоты должны быть меньше или даже совсем отсутствовать.

О сущности изобретения Славянова говорится в описании к привилегии № 86, которая была ему выдана 25 августа 1891 г.

«Способ электрического уплотнения металлических отливок заключается в подогревании только что отлитых предметов посредством вольтовой дуги, не позволяющей металлу застывать, с целью получения отливки без пузырей (раковин), без усадки и без так называемой «прибыли» в верхней части, обыкновенно идущей в отброс. При этой обработке можно, по желанию, или 1) одновременно с подогреванием добавлять к отливке некоторое количество металла, или же 2) только поддерживать в расплавленном состоянии верхние слои отливки до застывания её.

В первом случае электрический ток должен замыкаться близ поверхности расплавленного металла металлическим же стержнем, который, расплавляясь, добавляет к отливке новые количества металла, а во втором случае близ поверхности отливки проводник тока должен быть неметаллический (кокс, графит, расплавленный шлак и пр.).

В том и другом случаях предлагаемая обработка, по объяснению изобретателя, даёт возможность отлитому металлу застывать постепенно снизу, причём при металлах, застывающих спокойно, без кипения, верхние, до конца застывания жидкие слои служат для наполнения могущих образоваться усадочных пустот, а при металлах, застывающих с кипением, кроме заполнения усадки, жидкие верхние слои дают свободный выход выделяющимся газам.

Применение этого способа к спокойно застывающим металлам обусловливает возможность получать отливки без усадочных пустот и устраняет необходимость в прибыльной части, а применение его к металлам, кипящим при остывании, в особенности же к железу и стали, позволяет получать из этих металлов (из чистого железа и всякого рода стали), без прибавления каких бы то ни было уплотняющих химическим путём веществ (алюминия, кремния) и без механического прессования, совершенно плотные беспузыристые отливки, годные до самых верхних слоёв».

В качестве источника тока для питания дуги использовалась батарея аккумуляторов или электрический генератор, рассчитанные на ток не менее 200—300 ампер при напряжении не менее 50 вольт.

Этим способом Славянову удалось получать стальные отливки в сотни килограммов (до 12 000 кг) с весьма малыми усадочными пустотами.

Впоследствии Славянов провёл множество опытов по электрическому уплотнению металлических отливок, что видно из отчёта за 1895 г. «по производству опытов электрического уплотнения стальных болванок по способу Славянова»:

«Были отлиты болванки из тигельной и мартеновской стали весом от 100 до 800 пудов (1600—12 800 кг) с электрическим уплотнением и без него. Опыт уплотнения болванки из мартеновской стали вёлся в чугунной изложнице, наращенной наверху железным цилиндром, набитым внутри огнеупорным составом из кварцевого песка с жидким стеклом. Плюсовый провод от динамо-машины присоединялся к скобе изложницы, а отрицательный — к угольному электроду.

Поверхность отлитого металла покрывалась сразу после отливки тонким слоем расплавленного шлака из мартеновской печи, а затем, для того чтобы металл был всегда покрыт шлаком во время работы уплотнения, время от времени подбрасывали толчёное обыкновенное стекло».

Поверхность такой разрезанной и остроганной болванки была плотной, без всяких дефектов, в то время как неуплотненная имела усадку и по продольной оси трещину. (Верхние части слитков, имеющие усадочные раковины, обычно отрезались и шли на переплавку.)

Способ электрического уплотнения металлических отливок дал возможность повысить выход годного металла на 4—10%.

Основные принципиальные положения теории электродугового подогрева прибылей слитков, разработанные Славяновым, нашли широкое практическое применение в начале нашего века при электродуговом подогреве для уменьшения прибыльной части стальных слитков — сначала во Франции (с 1914 г.), а затем в США, Германии, Швеции (к 1930-м гг.).

В отечественной металлургической промышленности первые опытно- производственные работы по применению электродугового подогрева прибылей слитков были произведены только в начале 1950-х гг. на заводе «Электросталь», а затем на Кузнецком металлургическом комбинате, Новокраматорском машиностроительном заводе, на Уральском заводе тяжёлого машиностроения.

(В настоящее время разработано большое число методов электрического подогрева прибылей слитков, кроме элекгродугового: электроцинковый, индукционным током высокой и стандартной частоты и т. д.)

Русское техническое общество на IV Электрической выставке в 1892 г. совершенно справедливо удостоило Славянова «за удачное применение вольтовой дуги к производству металлических отливок и последующей их обработке с целью изменения химического состава металла и улучшения его механических свойств» своей высшей награды — золотой медали и почётного диплома.