Устройство для очистки катанки дуговым разрядом Советский патент 1984 года по МПК B21B45/04 

со

О) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для очистки от дефектов и. окалины металла круглого профиля, преимущественно катанки при подготов ке ее к волочению. Известно устройство для очистки круглого проката дуговым разрядом, содержащее охваченную магнитной катушкой и соединенную с вакуумным насосом электродуговую камеру с водоохлаждаемым кольцевым электродом, и снабженную уплотняющими проводками на входе и вьгходе очищаемой катанки М.. . Недостатком данного устройства яв ляется егонизкая производительность обусловленная невысокими скоростями зачистки из-за нарушения вакуума в электродуговой камере, приводящее к привязке приэлектродных пятен дуги к оплавленным участкам и к уменьшению скорости ее вращения. Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для очистки катанки дуговым разрядом, содержащее охва ченную магнитной катушкой электродуговую камеру с кольцевым водоохлалсда емым электродом, соединенную с распо ложенными соосно с ней со стороны входа и выхода катанки вихревыми эжекторами, и снабхсенное уплотняющими проводками на входе и выходе очищаемой катанки 2. Недостатком известного устройства является низкая производительность обусловленная невысокими скоростями зачистки, так как очищаемая поверхность катанки за один оборот дуговог разряда ограничена размерами дугового пятна, поэтому скорость зачистки лимитируется осевой подвижностью дугового пятна. Производительность известного устройства ограничена невоз можностью интенсификации процесса за чистки в среде восстановительных газов, например СО и Itj , так как отсут ствует подвод восстановительных газо в электродуговую камеру. Кроме того, устройство не позволяет работать с производительностью зачистки, обеспе чивающей скорость движения зачищаемо катанки в диапазоне ,0 м/с, достигаемой в процессе волочения из-за небольших скоростей вращения дугового разряда, ограниченных малым током разряда, который лимитируется опасностью пережога очищаемого металла. Цель изобретения - повьшгение производительности очистки путем увеличения обрабатываемой площади в единицу времени. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для очистки катанки дуговым разрядом, содержащем электродуговую камеру с кольцевым водоохлаждаемым электродом, -охваченную магнитной катушкой, соединенную с расположенным соосно с ней со стороны входа и выхода катанки вихревыми эжекторами, и снабженное уплотняющими проводками на входе и выходе очищаемой катанки, электродуговая камера охвачена магнитопроводом, на .котором закреплены по меньшей мере две дополнительные магнитные катушки, а вокруг ко 1ьцевого электрода установлено соосно с зазором водоохлаждаемое кольцевое газовое сопло. Установка вокруг электродуговой камеры магнитопровода, на котором закреплены по меньшей мере две дополнительные магнитные катушки и соосная установка вокруг кольцевого электрода с зазором водоохлаждаемого кольцевого газового сопла, позволяет повысить производительность устройства для очистки катанки дуговым разрядом путём увеличения скорости очистки за счет расширения осевой подвижности дугового пятна. Расширение осевой подвижности.дугового пятна достигается при наложении переменного магнитного поля с помощью дополнительных магнитных катушек, закрепленных на магнитопроводе, который концентрирует магнитное поле в межэлектродном пространстве. Поэтому колебания приэлектродного пятна на металле под действием переменного магнитного поля увеличивает производительность очистки, так как возрастает площадь металла в единицу времени. На чертеже представлено устройство, разрез. Устройство для очистки катанки дуговым разрядом состоит из электродуговой камеры 1, охваченной магнитной катушкой 2 и магнитопроводом 3, на котором закреплены по меньшей мере две магнитные катушки 4. Электродуговая камера 1 снабжена с торцов двумя вихревыми эжекторами 5. В электродуговой камере 1 соосно с вихревыми эжекторами 5 установлен водоохлаждаемый кольцевой электрод 6, который соединен с трубками 7 для отвода и под31вода охлаждающей воды. Трубки 7 изолированы от электродуговой камеры 1 изоляторами 8. Вихревые эжекторы 5 состоят из эжекторньпс камер 9,. в которых тангенциально установлены сопла 10 подводов рабочего газа. Электр дуговая камера 1 со стороны входа и выхода снабжена коническими патрубка ми 11, выходящими в эжекторные камеры 9 и соединяющими ее с ними. Эжекторные камеры 9 сообщаются через цилиндрические трубы 12 со спиральными диффузорами 13, в.центрах которых на входе и выходе из устройства установ лены уплотнякмцие проводки 14. Вокруг кольцевого электрода 6 установлено соосно с зазором водоохлаждаемое кольцевое газовое сопло 15. Токопровод 16 контактирует с зачищаемой катанкой 17. Устройство работает следующим образом. Первоначально в электродуговую ка меру 1 вводится через уплотняющие проводки 14 очищаемая катанка 17. За тем создается вакуум в электродугово камере 1 путем подачи- в обе эжекторные камеры 9 рабочего газа одинаково го давления. Для этого рабочий газ (воздух, азот и др.) под давлением 0,2-0,4 МПа подводится к тангенциаль ному соплу to, разгоняется в нем, и с большой скоростью вводится в эжекторную, камеру 9, где образуется вра|цакя(ийся поток с центральной вакуум-ной зоной, в которую через конически патрубок 11 эжектируется газ из элек тродуговой камеры 1. Общий поток рабочего и отсасываемого газов через цилиндрическую трубу 12 поступает в спиральный диффузор 13, где происходит его торможение и увеличение давления, после чего полученная смесь выбрасывается в атмосферу. Когда газ из электродуговой камеры 1 откачен, на водоохлаждаемый кольцевой электро 6 подается охлаждающая вода по трубкам 7. Дальнейшая работа устройства возможна в двух вариантах. В первом варианте охлаждаемое газовое сопло 15 является электричес ки нейтральным, а ток подводится на очищаемую катанку 17 через токоподвод 16, на водоохлаждаемый кольцевой электрод 6 через трубки 7, изолированные от электродуговой камеры 1с помощью изоляторов 8, а также на маг нитную катушку 2. На дополнительные магнитные катушки 4 подается потен64циал от источника переменного тока (не показан). Между водоохлаждаемым кольцевым электродом 6 и катанкой 17 возбуждается дуговой разряд с помощью высоковольтного генератора (не показан). Через кольцевое газовое сопло 15 электродуговую камеру 1 в область дугового разряда подается газообразное или парообразное вещество, например аммиак, азот, смесь метана с кислородом, пары меди, парообразные легкоионизирую цие присадки, которые, проходя через кольцевое газовое сопло 15f стабилизируют дуговой разряд в приэлектродной области. Дуговой разряд горит в вакууме и вращается с помощью магнитной катушки 2. Дополнительные катушки 4, закрепленные на магнитопроводе 3, создают осевое магнитное поле, приводящее нестабилизированный участок электродугового разряда в колебательное движние с частотой, соответствующей частоте питающего катушки 4 переменного тока. Увеличение зачищаемой поверхности катанки 17 при наложении сложного магнитного поля от магнитных катушек 2 и 4 возможно не только за счет вращения электродугового разряда, но и путем осуществления движения дуговой привязки вдоль оси электродуговой камеры 1. Если в электродуговую камеру 1 через кольцевое газовое сопло 15 подается в качестве плазмообразующсго газп смесь метана и воздуха, то можно получить восстановительную среду (CG-t-Hji) при конверсии, что способствует восстаковлениюокалины и ynojuiчивает производительность очистки. Очищенная в электродуговой камере 1 катанка 17 поступает в выходной вихревой эжектор 5, где в эжекторной камере 9 и цилиндрической трубе 12 происходит интенсивное ее охлаждение в вихревом потоке защитного газа. Отработанные газы и окалина из электродуговой камеры 1 через конические патрубки 11 отсас1)1ваются и с помощью спиральных диффузоров 13 направляются на очистку (не показано). Во втором варианте работы водоохлаждаемое газовое сопло 15 подключают через балластное сопротивление к источнику питания (не показано) для снижения силы тока во вспомогательном дуговом разряде, горящем межлу кольцевым электродом 6 и газовым 15. Работа устройства со вспомогательным электродуговым разрядом позволяет автоматически зажигать основной электродуговой разряд между кольцевым электродом 6 и очищаемой катанкой 17, в случае его случайного погасания. Кроме того, вспомогательный электродуговой разряд позволяет получить диффузуную привязку к поверхности кольцевого электрода 6, что приводит к увеличению скорости вращения основного электродугового разряда. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично первому варианту.

Установка вокруг электродуговой камеры магнитопровода, на котором закреплены по меньшей мере две дополнительные магнитные катушки и соосная установка вокруг кольцевого электрода с зазором водоохлаждаемого кольцевого газового сопла позволяет повысить производительность устройства для очистки катанки дуговьм разрядом путем увеличения скорости очистки за счет расширения осевой подвижности дугового пятна Расширение осевой подвижности дугового пятна достигается при наложении переменного магнитного поля с помощью дополнительных магнитных катушек, закрепленных на магнитопроводе, который концентрирует магнитное поле в межэлектродном пространстве. Поэтому колебания приэлектрод- ного пятна на металле под действием переменного магнитного поля увеличивает производительность очистки, так как возрастает площадь очищаемого металла в единицу времени. Производительность устройства повышается при установке вокруг кольцевого электрода с зазором водоохлаждаемого кольцевого газового сопла, вследствие интенсификации процесса очистки восстановительными газами, которые получаются в результате конверсии в электродуговом разряде при подаче в электродуговую камеру через вадоохлаждаемое кольцевое газовое сопло природного газа. При этом происходит восстановление наиболее прочных составляющих окисного слоя (, ), что повышает производительность очистки.

В процессе конверсии СН возможно образование мелкодисперсной сажи, которая осаждается на зачищенном металле и может использоваться в качестве подсмазочного слоя при волочении катанки, что позволяет совмещать процесс очистки катанки с нанесением подсмазочного слоя. Предлагаемое устройство позволяет работать с производительностью очистки, обеспечивающей скорость движения очищаемой катанки в диапазоне 1,0-4,0 м/с достигаемой в реальных процессах болочения, что достигается при вводе через водоохлаждаемое кольцевое газовое сопло и электродуговую камеру парообразных и ионириЭукйдих добавок, например КС1 или аргона, которые дают, возможность получить диффузную привязку к очищаемой катанке, при токах на дуге 100-200 А, а так как скорость вращения электродугового разряда пропорциональна току, то это позволяет повышать производительность очистки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАТАНКИ ДУГОВЫМ РАЗРЯДОМ, содержащее электродуговую камеру с кольцевым воSilSJis GT- uA доохлаждаемым электродом, охваченную магнитной катушкой и соединенную с расположенным соосно с ней со стороны входа и выхода катанки вихревыми эжекторами, и снабженное уплотняювщми проводками на входе и выходе очищаемой катанки, отличающеес я тем, что, с целью повышения производительности очистки путем увеличения обрабатываемой площади в единицу времени, электродуговая камера охвачена магнитопроводом, на котором закреплены по меньшей мере две дополнительные катушки, а вокруг кольцевого электрода установлено соосно с эазором водоохлаждаемое кольцевое газовое сопло.