ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плазменно-дуговые сталеплавильные установки из "Механическое и подъемно-транспортное оборудование электрометаллургических цехов " В последние годы в связи с развитием производства тугоплавких металлов и жаропрочных сплавов и сталей возникла необходимость в высокотемпературных источниках нагрева, способных в промышленных условиях обеспечивать температуры свыше 5500° С. Применявшиеся до сих пор источники нагрева (химическое пламя, обычная электрическая дуга) обладают температурой, не превышающей 2500—5500° С. Значительно более высокие температуры (9500° С и выше) можно получить при помощи плазменного нагрева. [c.273] Плазма — газообразное вещество, нагретое до температуры, при которой наступает заметная ионизация его атомов. При этом подразумевают, что число отрицательно заряженных частиц газа равно числу положительных частиц в единице объема (квазиней-тральная плазма) и газ находится в состоянии термодинамического равновесия. Основное отличие плазмы от ионизированного газа заключается в том, что на движение частиц в плазме влияет внешнее магнитное поле. [c.273] Различают горячую (высокотемпературную) и холодную (низкотемпературную) плазму. Степень ионизации частиц (отношение числа ионов к общему числу частиц) в горячей плазме близка к единице, их температура составляет сотни тысяч градусов. В таком состоянии находится вещество в недрах Солнца. Горячая плазма отличается очень высокой электропроводимостью. Низкотемпературную плазму получают в плазменных генераторах (плазмотронах) со степенью ионизации, равной 1%. Наиболее просто эту задачу решают при помощи дуговых плазмотронов, в которых газ нагревается до 10 ООО—30 000° С, проходя через сжатую электрическую дугу постоянного или переменного тока с высокой концентрацией мощности, и образует достаточно чистую плазму, малоза-грязнунную посторонними примесями. [c.273] При помощи плазмотронов можно передать электрическую энергию нагреваемому изделию тремя способами плазменной струей, плазменной дугой или стабилизированной дугой. [c.273] Стенки охлаждаемого сопла окружены тонким слоем холодного ионизированного газа, который служит тепловой и электрической изоляцией сопла от плазмы дуги. Эта изоляция нарушается в районе анодного пятна, и в этом месте сосредоточивается наибольшая тепловая нагрузка сопла. Для предотвращения износа сопла необходимо заставить анодное пятно быстро перемещаться по каналу сопла. Проще всего этого достигают при тангенциальной подаче газа, когда газовый вихрь придает анодному пятну вращательное движение. [c.274] На рис. 133 показана типичная конструкция дугового плазмотрона постоянного тока. В плазмотроне выполнено совместное охлаждение электрода и сопла, тангенциальный подвод газа и осевая регулировка центрального электрода. [c.274] Однако несомненные достоинства плазменной дуговой плавки компенсируют эти недостатки. [c.275] Плазменно-дуговой нагрев применяют как для выплавки и рафинирования стали и сплавов в печах с огнеупорной футеррв-кой, так и для переплава металлов и сплавов в водоохлаждаемом кристаллизаторе. [c.275] Для ознакомления с устройством плазменно-дуговой печи с огнеупорной футеровкой рассмотрим схему печи конструкции Линде емкостью 140 кг (рис. 134). Т1о форме ванны и материалам, применяемым для футеровки подины и рабочего пространства, плазменно-дуговая печь не отличается от обычной дуговой электропечи. [c.275] Свод печи во избежание загрязнения печной атмосферы уплотняют при помощи лабиринтного песочного затвора. Выпускное отверстие во время плавки закрывают газонепроницаемой крышкой. Плазмотрон работает на постоянном токе с прямой полярностью при этом катодом служит верхний водоохлаждаемый электрод, а анодом — ванна. Водоохлаждаемый катод, изготовленный из сплава на основе вольфрама, защищен от брызг металла и шлака медным водоохлаждаемым соплом. Плазменная дуга формируется в потоке аргона, подаваемого в зазор между вольфрамовым катодом и соплом. Технический аргон, применяемый для стабилизации дуги, одновременно служит защитным газом, необходимым для создания в печи нейтральной атмосферы. Водоохлаждаемый медный подовый электрод смонтирован заподлицо с подиной. Он. находится в контакте с жидким металлом и служит анодом. [c.275] Для перемешивания жидкого металла в подине печи установлено два соленоида, включенных последовательно в цепь питания плазменно-дуговой горелки. Магнитное поле этих соленоидов, взаимодействуя с магнитным полем тока, протекающего по ванне, приводит в движение жидкий металл. [c.275] Принципиальная схема установки плазменно-дугового переплава металлов и сплавов с вытягиванием слитка из кристаллизатора показана на рис. 135. [c.276] Сохраняя основные преимущества вакуумных дуговых и электронноплавильных печей, плазменная печь с водоохлаждаемым кристаллизатором выгодно отличается от электропечей этого типа относительно простым устройством и безопасностью эксплуатации, Плавка в инертной атмосфере плазменной печи равноценна раскислению и дегазации жидкого металла в химическом вакууме, если парциальное давление азота, водорода, паров воды и окиси углерода в атмосфере печи достаточно мало. [c.277] Возможность регулирования скорости плавления и перегрева металла в широких пределах отличает плазменные печи с водоохлаждаемым кристаллизатором от вакуумных дуговых печей, приближая их к электронноплавильным установкам, которые при прочих условиях оказываются более сложными и дорогими. [c.277] Вернуться к основной статье