Способ защиты электрода плазмотрона от окисления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ои 877802 Союз СоветсиикСоциаяистичесиикРеспублик(51)м. кл. с присоединением заявкиН 05 В 7/22 Н 05 Н 1/42 3 Ьеудеретекнны 11 квинтет ССьР ае деаам нзебретеннй и еткрытн 11(23) Приоритет Опубликовано ЗШ 081., Бюллетень40сДата опубликования описания 30.103(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДА ПЛАЗМОТРОНА ОТ ОКИСЛЕНИЯИзобретение относится к электротехнике, в частности к получениюнизкотемпературной плазмы и плазменной обработке материалов. и можетбыть применено в плазмохимии, металлурции и других областях техники,5использующих электродугоной нагрев.В плазменных электродуговых устройствах широко используются электроды из тугоплавких материалов, на 10пример из вольфрама. При высокой температуре эти материалы взаимодействуют с химически активными газами,что ведет к сильной эрозии.Известны способы защиты электродов1 Зот окисления путем подачи к электро"ду защитного газа1 ,Для предотвращения окисленияэлектрода необходимо использовать защитный гаэ высокой степени очистки.Однако для этой цели применяют дешевые, имеющие широкое распространениев промышленности, технически чистыезащитные газы. По сущесгвующнм ГОСТам технически чистые защитные газы мо"гут содержать от 0,03 до 0,5 Х кислорода, от 0,2 до 1,0 Ж двуокиси углерода, от 0,03 до 25 г/мз паров воды,Ресурс работы электродов при этомневелик.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ защиты электродаплазмотрона от окисления, при которомподают к электроду основной плазмообфразующий и защитный газы, поджигаютдуговой разряд и связывают кислород,содержащийся в газах, в термоустойчивое соединение 1 21.Недостатком данного способа является нестабильность и низкая эффективностьь защиты еЦель изобретения - увеличение стабильности и эффективности защиты электродаПоставленная цель достигается тем, что в защитный гаэ вводят до- полнительньй газ, содержащий органические соединения, например углеводо"20 30 55 род, до достижения концентрации, прикоторой атомное отношение кислородав газах к углероду равно 0,4-1,6.Причем вводят дополнительный газвв защитный до подачи к электроду.В качестве защитного газа выбирают газы, не препятствующие образованию окиси углерода, например инертные.На фиг.изображена схема защитыэлектрода плавильного плаэмотронас открытой дугой; на фиг, 2 - то же,с межэлектродной вставкой и вихревойподачей газов.Плазмотроны имеют установленный в электродержателе 1 зачищаемыйэлектрод 2 из тугоплавкого материалаили графита, сопло 3, формирующеепоток защитного газа у электрода 2и электрически изолированное отэлектродержателя 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 оюбки 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 газаОрганическое соединение или природный газ для улучшения смешения с защитным газом подают на линию 9, преимущественно в смеситель 10 на линии 5, и с помощью расходомера 11 устанавливают необходимый расход. Предварительное смешение газов предотвращает разложение добавок с выделением углерода в виде сажи, вызывающее пяд 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 1 О 15 25 35 40 45 50 углерода, Окись углерода в областирабочих температур электрода 2 является термоустойчивой. В результатеобразования окиси углерода концентрации окислительных примесей падаютна несколько порядков и ресурс электрода 2 увеличивается. Непрерывноевведение органических добавок в защитный газ обеспечивает стабильность и высокую эффективность защиты электрода 2. Как показывают исследования,высокое качество защиты обеспечивается при атомном отношении кислородак углероду равном от 0,4 до 1,6. Приуменьшении указанного отношения ниженижнего предела .наблюдается увеличивающееся образование свободногоуглерода, осаждающегося на поверхности электрода 2 и приводящего ккарбидизации его материала. Как известно, карбиды тугоплавких металло 0имеют низкую температуру плавленияи электрод 2 расплавляется. При повышении верхнего предела концентрации окислительных компонентов имеютдостаточно значимый уровень и уменьшение окисления незначительно. Оптимальное отношение равно примерно Ыдинчце. В качестве защитного газа вданном способе используют газы, нрпрепятствующие образованию окиси углерода, т.е. инертные газы, азот,водород, окись углерода, При изменении режима работы с помощью известныхприборов осуществляют контроль за содержанием окислительных примесей ирегулируют соотношение расходов защитного газа и органических добавок посредством регулятора 15, установленного на линиях 5 и 9.Непрерывное введение органическойдобавки обеспечивает стабильность,значительное снижение концентрацииокислительных компонентов, повышаетэффективность и надежность газовойзащиты электрода. В,результате уменьшения окисления ресурс электрода значительно выше. Данный способ обеспечивает длительную работоспособностьэлектрода 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 нлазмооб -р,; ющий 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 0,4-1,62. Способ по .п.1, о т л и ч аю - щ и й с я тем, что вводят дополниотельный гаэ в защитный до подачи кэлектроду.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве защит ного выбирают газы, не препятствующие образованию окиси углерода, например инертные.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9356978, кл. Н 05 Н 1/00, 1967.2; Авторское свидетельство СССР9609218, кл. Н 05 В 7/18, 1976 (прототип).877802 оставитель Н,Писаревская ехред А,Ац К актор С араненк ектор Е.Ро б Заказ 9 303 4/5 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 НИИПИ по д Моск Тираж 892 осударственного ам изобретений и , Ж, Раушская Подписимитета СССРткрытийаб., д