Вакуумная газоразрядная печь Советский патент 1992 года по МПК H05B7/18 

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к конструкциям установок для нагрева металлов с использованием вакуумных источников нагрева.

Цель изобретения - повышение надежности работ« печи и эффективности нагрева, а также снижение эрозии катода.

На чертеже дана вакуумная газоразрядная печь.

Вакуумная газоразрядная печь содержит вакуумную камеру 1 со средствами откачки и установленными в ней источник электронагрева с полым катодом 2 и нагреваемый металл в качестве анода, соединенные с источником 3 электропитания постоянного тока, а также установленный перпендикулярно продольной оси катода 2 металлический водоохлаждаемый токоуправляемый дефлектор 4 с прорезью 5 для рабочего разряда источника электронагрева, соединенный с выводами источника 6 электропитания переменного тока.

Дефлектор 4 соединен с катодом 2 через токоограничивающий резистор 7, Источник электронагрева с катодом 2, дефлектор 4 и подставка 8 для металла электрически изолированы от камеры 1 посредством изоляторов 9.

Дефлектор 4 может быть выполнен в виде трубы с прорезью вдоль ее оси. в виде двух параллельных труб, концы которых электрически соединены при помощи фланцев, в виде диска с круглым центральным отверстием и двумя диаметрально противоположными и сдвинутыми относительно друг друга на прямой угол парами токоподводов, соединенными с выводами источника электропитания, выполненного двухфазным, с фазами, сдвинутыми на , в виде взаимно перпендикулярной крестовины с круглым центральным отверстием, в виде расположенных взаимно перпендикулярно двух пар параллельных труб. Причем концы каждой пары электрически соединены с помощью фланцев.

Вакуумная газоразрядная печь работает следую1цим образом.

Обрабатываемый металл располагают на подставке 8 и в камере 1 создают разрежение 0,10-10 Па. В полость катода 2 подают плазмообразующий газ, в качестве которого применяют гели.й, аргон, азот и их смеси. Известным способом посредством пробоя X разрядного промежутка зажигают разряд 10 между катодом 2 и анодом В. При этом источник 3 электропитания постоянного тока обеспечивает протекание тока разряда в диапазоне до нескольких килоампер. Электроны разряда бомбардируют поверхность металла и нагревают ее. Включают

источник б электропитания переменного тока и пропускают ток через дефлектор 4. При этом дефлектор 4 создает изменяющееся во времени и по знаку магнитное поле прямолинейного проводника с током. Величина этого поля максимальная вблизи поверхности дефлектора 4 и уменьшается при удалении от него. Так как магнитное поле искривляет разряд 10, то величина этой деформации разряда будет максимальна у поверхности дефлектора 4, где величина этого поля наибольшая, кроме того, принимая во внимание замкнутый вихревой характер магнитного поля, следует отметить, что деформация разряда 10 над и под дефлектором 4 будет направлена в противоположные, стороны, что обеспечивает минимальную деформацию разряда в областях вблизи катода и анода, а это, в свою очередь, пбвышает устойчивость горения разряда 10 и обеспечивает надежность работы печи. Так как в прорези 5, где находится разряд 10, магнитное поле также минимально, происходит параллельный сдвиг прианодной области разряда и значительно расширяется зона 3 обогрева при.сохранении формы прианодной области, обеспечивающий высокий КПД печи. При этом наилучшие показатели по устойчивости горения разряда 10 и значению КПД, например 70-80%, достигаются при расположении дефлектора 4 на равном расстоянии от поверхностей катода 2 и металла. Резистор 7 выравнивает потенциалы катода и дефлектора 4, снижая величину мощности, передаваемой разрядом 10 дефлектору 4.

Для ряда осуществляемых в вакуумных печах технологических процессов, например при обогреве жидкометаллической ванны в кристаллизаторе, сварке и наплавке, необходимо обеспечивать перемещение прианодной области разряда ТО по двум ортогональным координатам. В этом случае дефлектор выполняют в виде диска с круглым центральным отверстием, что при двухфазном источнике питания с фазами, сдвинутыми на 90, при равных токах фаз, протекающих через токоподводы, обеспечивает перемещение прианодной области разряда по круговой траектории.

Двухкоординатиое отклонение прианодной области разрядки 10 .может быть осуществлено с помощью сборного дефлектора, представляющего собой пространственную крестовину в виде расположенных взаимно перпендикулярно двух пар параллельных труб, причем концы каждой пары электрически соединены с помощью фланцев. Режим параллельного смещения разряда является существенным преимуществом

5 17095576

предлагаемой системы отклонения по срав-с полым катодом, соединенный с источнинению с известными системами со знакопо-ком питания постоянного тока,.о т л и ч а юстоянным вдоль оси разрядам магнитнымщ а я с я тем, что, с целью повышения

полем. КПД предложенной вакуумной газо-надежности работы печи и эффективности

разрядной печи примерно на 20% выше из-5 нагрева, а также снижения эрозим катода,

вестных, эрозия катода ниже в 2-3 раза приперпендикулярно продольной оси катода и

ее высокой надежности работы.под ним установлен металлический водоохФормула изобретениясо сквозным отверстием, соединенный с

Вакуумная газоразрядная печь, содер-10 источником питания переменного тока и с

жащая вакуумную камеру, средства откачкикатодом источника нагрева через токоограи установленный в камере источник нагреваничивающий резистор.

лаждаемый токоуправляемый дефлектор