Устройство для перемещения электрической дуги в нагревательной установке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В НАГРЕВАТЕЛЬ УСТАНОВКЕ, содержащее два соосно расположенных электрода, соединенных с источником питания постоянного тока , связанного с источником питания постоянного тока, электромагнитную катушку, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества обрабатьшаемого металла путем расширения диапазона перемещения дуги , оно снабжено не менее чем тремя токопроводящими стержнями, подключенными через переключатель к источнику питания постоянного тока и установленными параллельно оси электродов на равном расстоянии друг от друга, а электромагнитная катушка расположена в плоскости, проходящей через серидину зазора между электродами перпендикулярно оси электродов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Диг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3573611/24-07 (22) 01.04.83 (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (72) П.С.Альтман, В.А.Быков, Б.С.Люханов, С.В.Понедилко, Ю.M.Ïðèлуцких, А.Н.Романов, А.В.Воронин, В.M,Êóçíåöoâ и Б.П.Перегуд (53) 621 .365 .22,088 .8) (56) Патент США № 2978525, кл. H 05 В 7/18, 1968.

Патент США ¹ 3636228, кл. Н 05 В 7/18, 1972. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В НАГРЕВАТЕЛЪНОЙ

УСТАНОВКЕ, содержащее два соосно

„„SU„„1267633 А1 (511 4 Н 05 В 7/18, Н 05 Н 1/24 расположенных электрода, соединенных с источником питания постоянного тока, связанного с источником питания постоянного тока, электромагнитную катушку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества обрабатываемого металла путем расширения диапазона перемещения дуги, оно снабжено не менее чем тремя токопроводящими стержнями, подключенными через переключатель к источнику питания постоянного тока и установленными параллельно оси электродов на равном расстоянии друг от друга, а электромагнитная катушка расположена в плоскости, проходящей через серидину зазора между электродами перпендикулярно оси электродов.

1267633

50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлургии при плавке металлов.

Известно устройство для перемещения электрической дуги в плазмотроне 5 содержащее соосно расположенные два электрода и соленоид, причем длина соленоида больше общей длины двух электродов (1) .

Однако в этом устройстве дуга не- 10 управляемо перемещается вокруг оси.

Это обусловлено тем, что амперова сила, под действием которой перемещается дуга, появляется при взаимодействии однородного магнитного поля соленоида и тока дуги, горящей под углом к оси устройства. Величина угла зависит от неуправляемых процесс.ов, происходящих в дуговом зазоре.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для перемещения электрической дуги,в нагревательной установке, содержащее два соосно расположенных электрода, соединенных с источником питания пос- 5 постоянного тока,и связанную с источФ ником питания постоянного тока элекромагнитную катушку (2j .

Недостатком такого устройства является невозможность перемещения дуги по заданной программе, т.е., перемещения с заданной скоростью, в любую часть пространства дугового зазора по заданной траектории. Дуга под действием амперовой силы, возникающей в неоднородном магнитном поле катушки, перемещается по краю рабочей поверхности нерасходуемого электрода вокруг его оси.

Цель изобретения — улучшение качества обрабатываемого металла путем расширения диапазона перемещения дуги.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для перемещения электрической дуги в нагревательной установке, содержащее два соосно расположенных электрода, соединенных с источником питания постоянного тока и соединенную с источником питания постоянного тока электромагнитную катушку, снабжено не менее чем тремя токопроводящими стержнями, подключенными через переключатель к источнику питания постоянного тока и установленными параллельно оси электродов на равном расстоянии друг от друга, а электромагнитная катушка расположена в плоскости, проходящей через середину зазора между электродами перпендикулярно оси электродов.

Расположение электромагнитной катушки в середине дугового зазора, перпендикулярно оси и введение трех стержней параллельно оси электродов приводит к появлению двух сил, действующих на дугу; амперовой силы i<, появляющейся в результате взаимодействия токов в дуге и степжне и силы Г, появляющейся в неоднородном магнитном поле создаваемым токами в электромагнитной катушке и токопроводящих стержнях из-за диамагнетизма плазмы, находящейся в канале дугового разряда.

Величина силы F< зависит от величин токов в дуге и стержне, а также расстояния между ними.

Величина силы F. зависит от диаметра дуги, величины тока в ней и градиента магнитного поля, создаваемого токами в элек rðoìàãíèòíoé катушке и токопроводящих стержнях. Градиент магнитного поля зависит от взаимного расположения катушки и стержней, величины токов, текущих в них, и может быть рассчитан по формулам для кольцевого и линейного токов.

Взаимное расположение электромагнитной катушки и стержней относительно устройства, также как и направление токов в них, произвольное.

Под действием силы F дуга отталкивается или притягиваетси к стерж— ню, в котором тече I ток. Под действием силы F дуга всегда смещается к оси устройства.

При одновременном действии сил F> и F дуга перемещается на такое расстояние от оси, где эти силы равны.

Перемещение вокруг оси можно осуществить путем последовательного переключения тока от стержня к стержню.

Для однозначности направления перемещения дуги вокруг оси устройства необходимо не менее трех токопроводящих стержней, расположенных на равном расстоянии друг от друга.

Скорость перемещения зависит от величин токов, текущих в дуге, катушке и стержне.

Величины амперовой силы и силы, связанной с диагмагнетизмом плазмы, при напряженности магнитного поля, 1267633 создаваемого токами в электромагнитной катушке и токопроводящих стержнях, более 100 эрстед, намного превосходят силы, действующие на дугу в приэлектродных областях. 5

Таким образом, путем изменения величины токов в катушке и стержнях и переключением тока от стержня к стержню можно перемещать дугу в пространстве дугового зазора по за в 10 данной программе, включающей в себя перемещение с заданной скоростью по заданной траектории.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг,2 — разрез А — А на 1 фиг.1; на фиг.3 — схема подключения токопроводящих стержней; на фиг.4 траектория движения дуги.

Устройство содержит электроды 1, электромагнитную катушку 2 (источник питания катушки не показан,, 1, токопроводящие стержни 3, токоподводы 4 токопроводящих стрежней, электродвигатели 5, винтовой привод 6, штурвал 7 для перемещения электрода, 25 сильфон 8, камеру 9, кронштейн 10 для крепления стержней, кронштейн 11 для крепления катушки, источник 12 питания постоянного тока, агрегат 13 постоянного тока типа АФД-750/1500 А, узел 14 управления током в стержнях.

Электромагнитная катушка 2 укреплена кронштейном 11 и устанавливается в середине дугового зазора с помощью узла перемещения, который содержит два электродвигателя 5 и винтовых привода 6, соединенных с кронштейнами 11 посредством резьбы.

Питание электромагнитной катушки осуществляется от источника постоянного 4О тока 1не показан) . Токопроводящие стержни укреплены кронштейнами 10 и соединены с источником 13 питания через переключатели. Конденсаторы

15 предотвращают возникновение ду- 4 ги в переключателе при размыкании цепи.

Пример. Диаметр угольных электродов 130 мм, средний диаметр электромагнитной катушки 22 мм, максимальное расстояние между электро— цами (длина дуги) 40 мм, сечение электромагнитной катушки 15 мм, расстояние между осью устройства и токопроводящими стержнями 130 мм, число стержней 6, ток в дуге 100 А, максимальная величина тока в элект— ромагнитной катушке 2500 А, число витков в катушке 150, максимальная величина тока в стержнях 1500 А.

Перемещение дуги, представленное на фиг.3, осуществляется следующим образом.

Дуга загорается в точке А, затем под действием силы F, перемещается в центр устройства. В это время токи в стержнях равны нулю. Затем включают ток величиной 100 A в одНоМ из стержней и начинается последовательное переключение токов в стержнях с последовательно одновременным их увеличением. Направление токов в дуге и стержнях согласное.

В точке В дуга выходит на край электрода и погасает. Величина тока в стержне в этот момент 1500 А.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет перемещать дугу по заданной программе, включаеющей в себя изменение скорости и направление движения, что не достигается с помощью известных устройств для перемещения дуги.

Изобретение может быть использовано в металлургии при плавке металлов. Например, использование изобретения при плавке металлов в вакуумной электродуговой печи позволяет значительно уменьшить толщину пористого слоя на поверхности выплавляемого слитка, повысить одно— родность жицкой ванны, и соответст— венно увеличить выпуск готового металла и улучшить его качество. Кроме того, повышается безопасность работы печи и уменьшеньшаются затраты на дальнейшую обработку слитков металла.

1267633

Составитель Г.Тараканова

ТехРед В.Кадар

КоРРектоР М.Пожо

Редактор E.Êîï÷à

Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 5834/58

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4