Электротермическое оборудование
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 351 352 353 354 355 356 357... 414 415 416
|
|
|
|
где Те, Тв — температуры электронов и тяжелых частиц; те, е0, Хе — масса, заряд и длина свободного пробега электронов; М — масса иона; к — постоянная Больцмана; Е — напряженность электрического поля. Для сильноточных дуг (Те—Тв)1Те составляет несколько процентов. При частичном локальном равновесии состояние плазмы характеризуется двумя температурами — электронной Те и ионной Т{ (последняя примерно равна температуре нейтральных атомов Т^). В плазменных нагревательных устройствах достигается температура (10—20) • 103 К (для плазмы, находящейся в состоянии локального термодинамического равновесия) ; в случае неравновесной (находящейся в частичном равновесии плазмы) электронная температура может достигать (30—50)-103К. Образование заряженных частиц происходит в основном за счет термической ионизации, нагрев газа-—за счет энергии, выделяющейся при прохождении через газ электрического тока. Устройства, позволяющие стационарно получать плазму с указанными выше температурами, называются плазмотронами. По своему назначению плазмотроны могут быть разделены на два типа: Первый тип — это плазмотроны, в которых полезным является только тепло, переданное потоку плазмы. К ним относятся высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны, а также электродуговые плазмотроны постоянного и переменного тока с дугой, горящей между электродами плазмотрона. В дальнейшем мы их будем называть струйными плазмотронами. В них дуга горит внутри плазмотрона, рабочие электроды являются элементом конструкции и внутри плазмотрона замыкается электрическая цепь. Эти плазмотроны используются для нагрева газов. Второй тип — это плазмотроны, в которых полезным теплом является и тепло, выделяемое в анодном пятне (при переменном токе — в одном из опорных пятен) дуги, а также, в большей или в меньшей степени, энергия излучения. В этих плазмотронах одно из опорных пятен дуги вынесено на нагреваемое изделие, которое таким образом включается в электрическую цепь. Такие плазмотроны мы в дальнейшем будем называть плавильными. Оба эти названия достаточно условны. Так, плазмотроны, используемые для резки металлов, для нагрева ленты и проволоки по схеме включения, относятся к "плавильным". В области металлургии плазменный нагрев используется для плавки и восстановления металлов, получения тонкодисперсных порошков, сфероидизации порошков, плавки керамики и ряда других процессов. Существуют три типа плазменных плавильных печей: печи для плавки в керамическом тигле; печи для плавки в кристаллизаторе; печи для плавки в гарни-саже. Печи с керамическим тиглем применяются главным образом для плавки сталей и сплавов на никелевой основе и переплава легированных отходов. Обычно в качестве плазмообразующего газа используется аргон, но в зависимости от требований технологии состав газа может меняться, и так как печь в отличие от обычной дуговой может быть хорошо уплотнена, в ней может поддерживаться любая атмосфера. В этом, а также в отсутствии графитовых электродов и исключении возможности науглероживания металла основное отличие плазменной печи от открытой дуговой, что обеспечивает ей следующие преимущества: £) сокращение расхода легирующих элементов, возможность переплава отходов легированных сталей с высоким усвоением легирующих: Мп; Сг; N1; Мо до 96— 100% и Тг до 60—80% [10-14]; б)возможность выплавки малоуглеродистых сталей и сплавов; в)возможность выплавки азотированных сталей с использованием газообразного азота (в этом случае в состав плазмообразующего газа вводится азот); г)улучшение условий труда и существенное уменьшение загрязнения окружающей среды. Плазменные печи работают почти бесшумно и выброс газов и пыли в атмосферу незначителен. Стоимость переплава в плазменных печах в настоящее время выше, чем в открытых дуговых, вследствие большого расхода энергии, вызванного большим количеством водоохлаждаемых узлов, а также значительным потреблением аргона. Плазменные печи для плавки в кристаллизаторе являются переплавными печами. В отличие от вакуумных дуговых печей с расходуемым электродом у них нет жесткой связи между мощностью, вводимой в печь, и скоростью плавки, т. е, они, как и электронно-лучевые, позволяют выдерживать жидкую ванну сколь угодно долго и применимы: для плавки практически всех металлов — сталей, титана, бериллия, ниобия, молибдена, тантала [10-27,10-28]; для плавки сплавов с легко испаряющимися добавками; для переплава отходов реакционных металлов, в том числе титана. Могут использоваться в очень широком диапазоне давлений — от 0,3— 0,5 МПа до Ю-1 Па. При этом вакуумные плазменные печи, работающие при давлении 102—Ю-1 Па, в отличие от электроннолучевых печей не боятся резких изменений давления, связанных с газовыделением из расплавляемой шихты. В связи с более высоким давлением в этих печах меньше потери на испарение, чем в электронно-лучевых. Помимо того, они работают на низких напряжениях и не требуют биологической защиты. Могут быть созданы печи, в которых давление меняется по ходу плавки в диапазоне 105—103 Па. Основными недостатками плазменных печей с кристаллизатором являются: меньший КПД (по сравнению с электронно-лучевыми печами); трудности в достижении больших мощностей, так как мощность может быть увеличена только путем увеличения тока; эрозия катода, в результате которой катодный материал может попасть в ванну печи и загрязнить ее (это особенно существенно для вакуумных печей с вольфрамовым электродом) . В зависимости от типа плазмотрона печи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Печи для плавки в гарнисаже предназначены для получения фасонного литья из сталей, жаропрочных сплавов, тугоплавких и высокореакционных металлов. Эти печи могут выполняться на широкий диапазон давлений. Их достоинства — высокая чистота металла, возможность плавки кусковой шихты и отходов. Печи с плазменным нагревом используются и для плавки керамики. Их достоинство — высокая чистота продукта и возможность получения керамического литья. Для целей восстановления металлов из окислов используются как плавильные, так и струйные плазмотроны. При карботермическом восстановлении процесс идет в твердой и жидкой фазах. В этом случае используются печи, аналогичные печам для плавки в гарнисаже или в кристаллизаторе, но с мощной откачной системой. Шихтой служат гранулы или таблетки из окисла металла и углерода. Восстановленный металл получается в виде компактного слитка. При восстановлении водородом или конвертированным газом используются струйные плазмотроны, создающие поток восстановительной плазмы. Восстанавливаемый материал в виде порошка вводится в этот поток. Конечный продукт получается в зиде порошка.
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 351 352 353 354 355 356 357... 414 415 416
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
