Способ получения изделий из кварцсодержащего сырья

Предложение относится к термообработке кварцсодержащих материалов, получению изделий из них и может быть использовано в стекольной промышленности, кварцевом производстве при наплаве тиглей большого диаметра. Наплав тиглей осуществляется с помощью привязанной электрической дуги между двумя электродами, путем перемещения электродов относительно друг друга и каждого из них к обрабатываемой поверхности. Процесс наплава привязанной дугой производят от источника питания с крутопадающей внешней характеристикой. Перемещение электродов относительно друг друга и относительно каждого из них к обрабатываемой поверхности изделия осуществляют в момент достижения определенной концентрации продуктов диссоциации кварцсодержащего сырья, достаточной для инициирования привязанной дуги. Расстояние между электродами и обрабатываемой поверхностью в момент привязки дуги относится к расстоянию между крайними обрабатываемыми точками поверхности в соответствии с соотношением:

где l - расстояние между концами электродов и обрабатываемой поверхностью,

D - расстояние между крайними обрабатываемыми точками. 3 ил.

 

Предложение относится к термообработке кварцсодержащих материалов, получению изделий из них и может быть использовано в стекольной промышленности, кварцевом производстве при наплаве тиглей большого диаметра.

Известен способ получения изделий из кварцсодержащего сырья заданной формы с помощью привязанной электрической дуги постоянного тока между двумя электродами, путем перемещения электродов относительно друг друга и каждого из них к обрабатываемой поверхности (см. патент RU №2049742, кл. 6 С03В 20/00).

Недостатком известного способа является то, что при наплаве тиглей большого диаметра происходит деформация дна тигля во время привязки дуги к поверхности тигля при указанных расстояниях между электродами и обрабатываемой поверхностью и неравномерный наплав тигля по высоте, так как привязка электрической дуги к поверхности тигля на расстоянии не более 1/6 между крайними обрабатываемыми точками поверхности деформирует дно тигля, образуя воронку.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение наплава тиглей большого диаметра привязанной к поверхности тигля дугой постоянного тока без деформации дна тигля для получения заданной геометрической формы.

Цель может быть достигнута за счет того, что процесс наплава привязанной дугой постоянного тока производят от источника питания с крутопадающей внешней характеристикой, а перемещение электродов относительно друг друга и относительно каждого из них к обрабатываемой поверхности тигля осуществляют в момент достижения определенной концентрации продуктов диссоциации кварцсодержащего сырья, достаточной для инициирования привязанной дуги, при этом расстояние между электродами и обрабатываемой поверхностью в момент привязки дуги относится к расстоянию между крайними обрабатываемыми точками поверхности в соответствии с соотношением:

где l - расстояние между концами электродов и обрабатываемой поверхностью,

D - расстояние между крайними обрабатываемыми точками.

На фиг.1 показан поджиг электрической дуги над поверхностью тигля большого диаметра.

На фиг.2 - момент привязки дуги постоянного тока к поверхности тигля большого диаметра.

На фиг.3 - графики зависимости напряжения (U) и силы тока (I) для электрической дуги постоянного тока (вольтамперная характеристика) и источника питания дуги постоянного тока (внешняя характеристика), обеспечивающая устойчивое горение дуги постоянного тока.

В плавильной емкости 1 формуют тигель 2 (фиг.1). Электроды 3, 4, размещенные над тиглем 2, сводят поджигают электрическую дугу, разводя электроды 3, 4 (фиг.1), затем электроды 3, 4 постепенно опускают к дну тигля 2 (фиг.2). При опускании электродов к дну тигля на расстояние происходит деформация дна тигля электрической дугой с образованием воронки, что недопустимо при наплаве тиглей заданных геометрических размеров.

Для устранения деформации дна тигля электроды 3, 4 опускают на расстояние, соответствующее соотношению (фиг.2).

Таким образом, для достижения поставленной цели электроды 3, 4 опускают к дну тигля на расстояние, обеспечивающее устранение деформации дна тигля и обеспечивающее привязку электрической дуги к поверхности изделия в соответствии с соотношением

где l - расстояние между концами электродов и обрабатываемой поверхностью,

D - расстояние между крайними обрабатываемыми точками.

Происходит привязка электрической дуги к поверхности тигля. Условием замыкания дугового разряда по цепи электрод - поверхность изделия - электрод (привязки дугового разряда к поверхности изделия) является достаточная ионизация газового промежутка (наличие ионов монооксида кремния и свободных электронов).

Для осуществления дальнейшего наплава тигля электроды 3, 4 разводят и приближают их к стенкам тигля 2 на расстояние (фиг.2), соответствующее соотношению

где l₁ - расстояние между концами электродов и стенками тигля, происходит замыкание дуги по цепи электрод - поверхность изделия - электрод.

Для обеспечения наплава тиглей большого диаметра электроды 3, 4 в разведенном состоянии поднимают к поверхности тигля и производят наплав тигля привязанной электрической дугой постоянного тока, при этом толщина фиксированного слоя определяется количеством поглощенной тепловой энергии, зависящей от скорости перемещения электродов и мощности электрической дуги постоянного тока.

Достижение заданной геометрической формы тиглей осуществляют регулированием количества поглощенной тепловой энергии единицей площади обрабатываемой поверхности за счет изменения скорости перемещения электродов относительно обрабатываемой поверхности и изменением мощности электрической дуги.

Для обеспечения устойчивого горения электрической дуги без произвольных обрывов, требующих повторного зажигания, источник питания дуги постоянного тока должен иметь крутопадающую внешнюю характеристику 6 (фиг.3), что обеспечивается при наклоне вольтамперной характеристики дуги 5 (фиг.3) меньшей наклона внешней характеристики источника питания дуги постоянного тока 6 (фиг.3).

Способ получения изделий из кварцсодержащего сырья заданной формы с помощью привязанной электрической дуги постоянного тока между двумя электродами, путем перемещения электродов относительно друг друга и каждого из них к обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что процесс наплава привязанной дугой производят от источника питания с крутопадающей внешней характеристикой, а перемещение электродов относительно друг друга и относительно каждого из них к обрабатываемой поверхности изделия осуществляют в момент достижения определенной концентрации продуктов диссоциации кварцсодержащего сырья, достаточной для инициирования привязанной дуги, при этом расстояние между электродами и обрабатываемой поверхностью в момент привязки дуги относится к расстоянию между крайними обрабатываемыми точками поверхности в соответствии с соотношением:

,

где l - расстояние между концами электродов и обрабатываемой поверхностью;

D - расстояние между крайними обрабатываемыми точками.