Способ защиты электрода плазмотрона от окисления
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 8778 02 Союз Советскик
Социалистические
Респубики (51) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 050290 (21) 2902162/24-07 (53jN. Кл. с присоединением заявки М
Н 05 В 7/22
Н 05 Н 1/42
3Ьеудеретекнны11 квинтет
CCCP ае деаем нзебретенн11 и еткрытн11 е (23) Приоритет
Опубликовано 361081., Бюллетень № 40 с
Дата опубликования описания 30.103! (53) УДК621.365.29(088.8)., 1
1 (72) Автор изобретения
А.Ф.Галкин
1".
Производственное объединение "Центроэнерг цвету (71) Заявитель еп,. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДА ПЛАЗМОТРОНА
ОТ ОКИСЛЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике, в частности к получению низкотемпературной плазмы и плазменной обработке материалов. и может быть применено в плазмохимии, металлурции и других областях техники, S использующих электродугоной нагрев.
В плазменных электродуговых устройствах широко используются электроды из тугоплавких материалов, на10 пример из вольфрама. При высокой температуре эти материалы взаимодействуют с химически активными газами, что ведет к сильной эрозии.
Известны способы защиты электродов
3S от окисления путем подачи к электро" ду защитного газа (1).
Для предотвращения окисления электрода необходимо использовать защитный гаэ высокой степени очистки.
Однако для этой цели применяют дешевые, имеющие широкое распространение в промышленности, технически чистые защитные газы. По сущесгвующнм ГОСТам технически чистые защитные газы могут содержать от 0,03 до 0,5Х кислорода, от 0,2 до 1,0Ж двуокиси углерода, от 0,03 до 25 г/мз паров воды.
Ресурс работы электродов при этом невелик.
Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты электрода плазмотрона от окисления, при котором подают к электроду основной плазмооб, разующий и защитный газы, поджигают дуговой разряд и связывают кислород, содержащийся в газах, в термоустойчивое соединение (2 ).
Недостатком данного способа является нестабильность и низкая зффекTHBHocTb защитые
Цель изобретения - увеличение стабильности и эффективности защиты электрода.
Поставленная цель достигается тем, что в защитный гаэ вводят до- полнительньФ газ, содержащий органические соединения, например углеводо"
877802 4
30
55 род, до достижения концентрации, при которой атомное отношение кислорода в газах к углероду равно 0,4-1,6.
Причем вводят дополнительный газ
% в защитный до подачи к электроду.
В качестве защитного газа выбирают газы, не препятствующие образованию окиси углерода, например инертные.
На фиг. изображена схема защиты электрода плавильного плаэмотрона с открытой дугой; на фиг, 2 — то же, с межэлектродной вставкой и вихревой подачей газов.
Плазмотроны имеют установленный в электродержателе 1 зачищаемый электрод 2 из тугоплавкого материала или графита, сопло 3, формирующее поток защитного газа у электрода 2 и электрически изолированное от электродержателя 1 изолятором 4. Перед включением плаэмотрона к электро- ду 2 подают защитный гаэ из линии 5, а иэ линии 6 подают основной рабочий гаэ, например воздух. С помощью расходомеров 7 и 8 устанавливают необходимые при работе расходы газов.
Известным способом измеряют у поверхности электрода 2 в месте привязки дуги концентрации примесей, содержащих кислород. Для уменьшения о юбки определение состава газа около электрода 2 можно производить во время пробного запуска плазмотрона. Используя измеренные концентрации примесей, содержащих кислород, и предпагаемое атомное соотношение между кислородом в примеси и углеродом определяют необходимый расход органического соединения или природного газа. Органическое соединение или природный газ для улучшения смешения с защитным газом подают на линию 9, преимущественно в смеситель 1О на линии 5, и с помощью расходомера 11 устанавливают необходимый расход. Предварительное смешение газов предотвращает разложение добавок с выделением углерода в виде сажи, вызывающее ряд нежелательных эффектов. Далее на электроды 2 и 12 подают напряжение от источника 13 питания и возбуждают электрическую дугу 14. Защитный газ с добавками органического соединения или природного газа попадает в зону нагрева. При высокой температуре углеродная добавка взаимодействует с примесями и связывает содержащийся в них кислород с образованием окиси
1О
50 углерода, Окись углерода в области рабочих температур электрода 2 является термоустойчивой. В результате образования окиси углерода концентрации окислительных примесей падают на несколько порядков и ресурс электрода 2 увеличивается. Непрерывное введение органических добавок в за:щитный газ обеспечивает стабильность и высокую эффективность защиты электрода 2. Как показывают исследования, высокое качество защиты обеспечивается при атомном отношении кислорода к углероду равном от 0,4 до 1„6, При уменьшении указанного отношения ниже нижнего предела .наблюдается увеличивающееся образование свободного углерода, осаждающегося на поверхности электрода 2 и приводящего к карбидизации его материала. Как известно, карбиды тугоплавких металло имеют низкую температуру плавления и электрод 2 расплавляется. При повышении верхнего предела концентрации окислительных компонентов имеют достаточно значимый уровень и уменьшение окисления незначительно. Оптимальное отношение равно примерно Ыдинчце. В качестве защитного газа в данном способе используют газы, нп препятствующие образованию окиси углерода, т.е. инертные газы, азот, водород, окись углерода. При изменении режима работы с помощью известных приборов осуществляют контроль за содержанием окислительных примесей и регулируют соотношение расходов защит ного газа.и органических добавок посредством регулятора 15, установленного на линиях 5 и 9.
Непрерывное введение органической добавки обеспечивает стабильность, значительное снижение концентрации окислительных компонентов, повышает эффективность и надежность газовой защиты электрода. В .результате уменьшения окисления ресурс электрода значительно выпе. Данный способ обеспечивает длительную работоспособность электрода при защите не только инертными газами, но и при защите азотом, водородом, окисью углерода.
Формула изобретения
1. Способ защиты электрода плазмотрона от окисления, при котором подают к электроду основной лазмооб—
877802 р.; ующий и защитный газы, поджигают дуговой разряд и связывают кислород, содержащийся в газах, в термоустойчивое соединение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения стабильности и эффективности защиты электрода, вводят в защитный газ дополнительный газ, содержащий органические соединения, например углеводород, до достижения концентрации при которой атомное отношение кислорода в газах к углероду равно 0,4-1,6 °
2. Способ по .п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что вводят дополниельный гаэ в защитный до подачи к электроду.
3. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве защит5 ного выбирают газы, не препятствующие образованию окиси углерода, например инертные.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
-1. Авторское свидетельство СССР
¹356978, кл. Н 05 Н 1/00, 1967.
2; Авторское свидетельство СССР
¹609218, кл. Н 05 В 7/18, 1976 (прототип).
877802
Составитель Н.Писаревская
Редактор С.Тараненко Техред А.Ач Корректор Е.Рошко
Заказ 965l/86 Тираж 892 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1I3035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4