Електрод плазмового дугового генератора, генератор, що його містить, та спосіб обробки рідкого металу, який твердіє

1 Электрод плазменного дугового генератора, который совместно с противоположным электродом обеспечивает двухрельсовую структуру, способную генерировать разряд плазменной дуги, способной перемещаться вдоль замкнутого контура в первом направлении, и который имеет электрические средства для соединения с источником постоянного тока электропитания и включает в основном трубчатое тело с первым краем, образующим часть области первого края, и вторым рабочим краем, образующим часть области второго края и служащим для разряда электрической дуги, отличающийся тем, что электрические средства соединения включают по крайней мере одно место соединения на электроде генератора плазменной дуги, трубчатое тело имеет по крайней мере один продольно проходящий зазор с зазорным пространством в области первого края, главным зазорным пространством и зазорным пространством в области второго края, зазоры, каждый из которых разделен поперечно между двумя секторами стенки, где каждый имеет первую и вторую краевую части, причем один из указанных секторов стенки содержит место соединения, связанное с зазором, вторая краевая часть одного из указанных секторов стенки имеет передающую зону плазменной дуги, и вторая краевая часть другого сектора стенки, содержащая указанное место соединения, имеет принимающую зону плазменной дуги, передающая и принимающая зоны плазменной дуги которой разделяются и граничат на зазорном пространстве области второго края продольно проходящего зазора, образуя, таким образом, две стороны указанного зазорного пространства, связанное с зазором место соеди нения расположено так, что его проекция на вторую краевую часть поперечно смещена от указанной принимающей зоны плазменной дуги во втором направлении, которое является противоположным первому направлению, так, что во время работы в указанной двухрельсовой структуре генерируется сила Лоренца, формирующая плазменную дугу между указанным электродом генератора плазменной дуги и противоположным электродом для непрерывного движения в замкнутом контуре в указанном первом направлении вдоль указанной области второго края и поперек каждого из указанных зазорных пространств области второго края 2 Электрод по п 1, отличающийся тем, что каждое зазорное пространство области второго края выполнено существенно не шире, чем наименьший диаметр фактического столба плазменной дуги, и расстояние (L) между проекцией места соединения, связанного с зазором на участке второго края, и принимающей зоной электрической дуги существенно не меньше, чем наибольший диаметр опоры фактического столба плазменной дуги 3 Электрод по п 1 или 2, отличающийся тем, что трубчатое тело электрода плазменной дуги имеет один зазор и указанные два сектора стенки слиты в единое тело, проходящее от одной стороны зазора до другой 4 Электрод по п 1 или 2, отличающийся тем, что трубчатое тело имеет несколько зазоров и несколько секторов стенки, причем каждый сектор стенки проходит между двумя зазорами 5 Электрод по любому из пп 1-4, отличающийся тем, что в по крайней мере одном продольно проходящем зазоре зазорные пространства области первого и второго края расположены не на одной линии 6 Электрод по п 5, отличающийся тем, что зазорное пространство имеет две части, составляющие между собой тупой угол 7 Электрод по п 5, отличающийся тем, что по крайней мере один продольно проходящий зазор выполнен наклонным 8 Электрод по любому из пп 1 - 7, отличающийся тем, что каждое место соединения, связанное с зазором, расположено в области первого края или О ю 54412 вблизи нее 9 Электрод по любому из пп 1 - 8, отличающийся тем, что область второго края выполнена скошенной 10 Электрод по любому из пп 1 - 9, отличающийся тем, что главному пространству указанного по крайней мере одного продольно проходящего зазора придана такая форма, что проекция указанного связанного с зазором места соединения на участок второго края находится в том секторе стенки, который вмещает передающую зону электрической дуги 11 Электрод по любому из пп 1 - 1 0 , отличающийся тем, что секторы в основном трубчатого тела выполнены так, что проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находится на некотором расстоянии от указанного замкнутого контура 12 Электрод по п 11, отличающийся тем, что секторы в основном трубчатого тела выполнены так, что проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находится внутри указанного замкнутого контура 13 Электрод по п 11, отличающийся тем, что секторы в основном трубчатого тела выполнены так, что проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находится с внешней стороны указанного замкнутого контура 14 Электрод по любому из пп 1, 4, 8 - 13, отличающийся тем, что секторы стенки электрода плазменного дугового генератора выполнены так, что по крайней мере пространство области второго края каждого зазора сформировано с перекрытием между примыкающими участками секторов стенки, включающих передающую и принимающую зоны плазменной дуги 15 Электрод по любому из пп 1, 4, 8 - 13, отличающийся тем, что трубчатое тело имеет звездообразную многогранную форму и собрано из множества модульных усеченно-треугольных сегментов, каждый из которых образует сектор стенки и частично перекрыт вблизи зазоров 16 Плазменный дуговой генератор, отличающийся тем, что включает электрод по любому из пп 1-15 17 Генератор по п 16, отличающийся тем, что указанный электрод плазменного дугового генератора может взаимодействовать с электропроводящей основой, служащей в качестве противоположного электрода и образующей совместно с главным электродом двухрельсовую структуру 18 Генератор по п 17, отличающийся тем, что он содержит цилиндрический кожух, который ок ружает электрод генератора и расположен относительно него так, что образует с ним кольцевую камеру 19 Генератор по п 18, отличающийся тем, что он содержит крышку, которая изолирует кожух от торца, ближнего к первому краю электрода 20 Генератор по п 18 или 19, отличающийся тем, что он содержит средства зажигания, смонтированные внутри кольцевого пространства между указанным электродом и кожухом 21 Генератор по п 20, отличающийся тем, что средства зажигания смонтированы вблизи указанного первого края 22 Генератор по любому из пп 16 - 21, отличающийся тем, что он включает средства для аксиального перемещения электрода, генерирующего плазменную дугу 23 Способ тепловой обработки твердеющего жидкого металла внутри формы, отличающийся тем, что используют генератор с перемещаемой плазменной дугой, имеющий главный электрод для взаимодействия с электропроводящей основой, служащей в качестве противоположного электрода, главный электрод совместно с электропроводящей основой обеспечивает двухрельсовую структуру, способную генерировать разряд плазменной дуги, способной перемещаться вдоль замкнутого контура в первом направлении, главный электрод выполнен по любому из пп 1 - 15, и устанавливают его так, что указанный второй край близко расположен к поверхности жидкого металла на приемлемо выбранном расстоянии от него, соединяют главный электрод с одним полюсом источника электропитания, а жидкий металл - с другим его полюсом, поджигают электрическую дугу, посредством которой, во время работы, в двухрельсовой структуре, включающей указанный главный электрод и указанный противоположный электрод, генерируется сила Лоренца, которая заставляет плазменную дугу, возникшую между указанным главным электродом и противоположным электродом, непрерываемо перемещаться в замкнутом контуре в указанном первом направлении вдоль указанной области второго края и поперек каждого из указанных зазорных пространств области второго края, продолжают обработку до тех пор, пока жидкий металл не достигнет затвердения Настоящее изобретение относится к дуговым плазменным генераторам, как к перемещаемому, так и к неперемещаемому типам, и, более конкретно, к плазменному устройству типа генерирующего плазменную дугу, которая циркулирует в замкнутом контуре Изобретение далее относится к электроду для применения в плазменных генераторах особого типа Дуговые плазменные генераторы применяются для тепловой обработки различных предметов в многочисленных технологических процессах, например в металлургических процессах для так называемой плазменной переплавки, плазменной 24 Способ по п 23, отличающийся тем, что опускают электрод, генерирующий плазменную дугу, так, чтобы поддерживать постоянное расстояние между указанным вторым краем и поверхностью металла внутри формы отливки, плазменной очистки, и пр Одним из своих аспектов, изобретение относится к способу нагревания циркулирующей плазменной дугой жидкого металла, закаливающегося и кристаллизующегося внутри литейной формы, с целью исключения типичных дефектов отливки, таких как образование газовых пузырей и пористости, сегрегации, образование усадочных раковин, неоднородности химического состава и кристаллизационной структуры поперек слитка, и пр Плазменные генераторы, включающие плазменные горелки для газоэлектрической сварки, известны в практике, и общее описание их конструкции и их использование в различных металлургических применениях можно найти в многочисленных технических монографиях или справочниках, например, глава "Плазменная плавка и отливка" в Справочнике по металлам, Девятое издание, Том 15, Metals Park, Ohio, и монография "Плазменная металлургия, Основы" V Dembovsky, Eisevier, 1985, стр 314-315 По существу, плазменные генераторы можно разделить на две группы те, в которых оба, катод и анод, образуют часть устройства, которые известны как плазменные генераторы с неперемещаемыми дугами или генераторы с неперемещаемой плазменной дугой, и те, которые включают только один электрод, в то время как противоположный электрод является основой проводящей электричество, которые известны как плазменные генераторы с перемещаемыми дугами или генераторы с перемещаемой плазменной дугой Патент GB 1268843 описывает генераторы с неперемещаемой плазменной дугой, включающие катод с водяным охлаждением и два кольцевых анода, один для зажигания, а другой для регулярной работы, присоединенные к источнику питания Наконечник катода защищается путем нагнетания инертного газа, такого как аргон, гелий или азот Патент US-A-4,958,057 описывает типичный генератор с перемещаемой плазменной дугой для применения при нагревании металла в способе непрерывной отливки Он включает цилиндрический элемент держащий катод с приспособлением для водяного охлаждения, анод зажигания и кольцеобразный катод, имеющий внутренний канал для нагнетания инертного защищающего газа Электрический разряд действует между катодом и основой для обработки, которая устанавливается в качестве анода Недостатком свойственным традиционным плазменным генераторам, как неперемещаемого, так и перемещаемого типов, является то, что для простого функционирования требуется нагнетание защищающего газа или водяное охлаждение Там, где применяется газовое охлаждение, используются так называемые плазменные горелки, которые включают сопло, подающее плазму Нагнетание инертного газа под давлением в горелку связано с образованием продолговатой плазменной струи выбрасываемой с высокой скоростью из сопла, подающего плазму, которая, в случае обработки твердеющего отлитого металла, вызывает воздействие локализованного давления на поверхность еще твердеющего металла, приводя к 54412 образованию больших полостей во время закалки Присутствие охлаждающей воды является опасным, потому что любая утечка воды, которая достигает горячего жидкого металла, может вызвать взрыв Известны также плазменные генераторы, в которых плазменная дуга контролируемо перемещается по отношению к обрабатываемой основе в открытой, например линейной, или закрытой, например круглой форме вдоль соответствующим образом оформленного электрода Такие перемещения дуги исключают перегревание, обеспечивают более однородную обработку основы и уменьшают эрозию электродов, тем самым продлевая время эксплуатации устройства Таким образом, Патент US 5,132,511 раскрывает горелку с неперемещаемой плазмой, имеющую два коаксиальных трубчатых электрода, которые аксиально располагаются относительно друг друга и снабжаются электромагнитной катушкой для вращения дуги Катушка устанавливается в герметизированной цилиндрической камере, расположенной между двумя электродами Патент US 5,393,954 описывает горелку с неперемещаемой плазмой, которая включает два коаксиальных трубчатых электрода, по крайней мере, один из которых окружается магнитным полем, которое связывается с электронными средствами контроля, тем самым опора дуги перемещается в контролируемой форме Когда генерирующий плазму газ нагнетается в камеру, разделяющую указанные электроды, происходит зажигание дуги Известно, что дуга в плазменном генераторе может перемещаться под действием пондеромоторной силы, известной как сила Лоренца Сила Лоренца возникает, когда электрический заряд движется в магнитном поле, и является пропорциональной магнитной индукции поля, электрическому заряду, его скорости, и также зависит от угла между векторами магнитной индукции и скорости движения заряда Известно, что сила Лоренца возникает в плазменном генераторе в результате взаимодействия между дугой (являющейся интенсивным электрическим разрядом), ее магнитным полем, и магнитным полем возникающим в генераторе посредством электрического тока протекающего через электроды Когда электроды образуют так называемую двухрельсовую структуру, сила Лоренца ускоряет и перемещает электрическую дугу Термин "двухрельсовая структура" ("two-rail structure"), используемый здесь со ссылкой на электроды в плазменных генераторах, следует понимать как означающий два параллельных проводящих ток предмета (так называемые рельсы), расположенные на расстоянии друг от друга, и где каждый соединен с одним из полей источника электропитания Когда электрическая дуга возникает между электродами, она движется вдоль рельсов в сторону от места их электрического контакта с источником питания Согласно прежнему уровню технологии, плазменные дуговые генераторы, в которых разряд дуги ускоряется пондеромоторной силой внутри пространства между двумя параллельными элек 54412 тродами, иногда относят к электромагнитным рельсовым ускорителям или плазменным ускорителям с рельсовой геометрией Явление, посредством которого сила Лоренца ускоряет и перемещает плазменную дугу в плазменном дуговом генераторе с двухрельсовой структурой, известно как принцип электромагнитного ускорения Оно упоминается в литературе со ссылкой на плазменные ускорители, или магнитные гидродинамические генераторы, например в "Импульсные плазменные ускорители", Александров и др , Парков, 1983, стр 192, 194 и в "Сварка и плавка электрошлака" Г Компан и Е Щербинин, Машиностроение, 1989, -С 191, 192 Специфическое применение силы Лоренца описывается в "Scallmg Laws for Plasma Armatures in Railguns" by Lmdsey D Tornhill and Others, Transactions of Plasma Science, Vol 21, No 3, June 1993, 289-290 Пример генератора с неперемещаемой плазменной дугой с магнитным рельсовым ускорением описывается в Патенте SU 890567 В этом генераторе, электроды изготавливаются в форме двух коаксиальных эллиптических трубок и пространство между электродами занимает диэлектрический материал Стенка каждой трубки аксиально прорезается так, что прорезь в одной трубке соответствует непрорезанной части стенки другой трубки К каждой прорези примыкает по одному электрическому контакту и таким способом достигается двухрельсовая структура Для непрерывной циркуляции плазменной дуги, она должна обладать способностью пересекать прорези и, с этой целью, ширина каждой прорези должна быть меньше, чем толщина дуги Однако, пересекая какуюлибо из прорезей дуга попадает точно в зону смежного электрического контакта, где направление ее дальнейшего движения является неопределенным, и, следовательно, скорость, с которой дуга движется вблизи прорезей, снижается и разряд иногда даже прерывается, что является очевидным недостатком Авторское свидетельство, Бюл № 2, 1981 г SU 847533 описывает генератор с перемещаемой плазменной дугой для обработки основы проводящей электричество Он включает главный электрод образующий часть генератора, а основа, проводящая электричество, устанавливается в качестве противоположного электрода Главный электрод изготавливается в форме спирально накрученного полого удлиненного тела имеющего единую обмотку, чьи частично перекрывающие концы смещены под углом относительно друг друга с образованием зазора между ними Край одного конца спирального тела помещается вблизи основы (ближний край) и соединяется с полем электрического источника питания с помощью соединительного средства, которое располагается около указанного зазора Спиральная конфигурация электрода соответствует следующему уравнению Y = К(Х)3/2 где Y- является шагом спирали, К- является коэффициентом пропорциональности, и Х- является линейным расстоянием вдоль окружности спирали между соединительным средством и кон 8 цом спирали Согласно такому уравнению, предположительно обеспечивается ускорение дуги вдоль спирального электрода Однако, применение электрода, чья конфигурация удовлетворяет условиям вышеуказанного соотношения, связано с рядом допущений (a) изготовление спирального электрода из графита или вольфрама или некоторых других материалов, традиционно используемых для производства электродов для плазменных дуговых генераторов, является трудным и дорогим, (b) благодаря экспоненциальному увеличению Y как функции X, поток плазмы пульсирует и, следовательно, на практике, плазменный дуговой генератор, согласно Патенту SU 847533, способен надежно работать без вспомогательных средств с диаметром спирали не более 6 см, так как при более крупных диаметрах может случиться прерывание плазмы Чтобы предвосхитить такие прерывания, плазменный дуговой разряд должен повторно зажигаться при каждом цикле с помощью высоковольтного осциллятора, (c) так как плазма ускоряется неравномерно вдоль края спирального ближнего электрода, электрод нагревается неравномерным образом, что требует эффективной и надежной системы водяного охлаждения с соответствующим оборудованием для эффективного контроля температуры воды и давления Все это делает плазменный генератор дорогим и делает невозможным его применение для решения задач, где использование охлажденной воды является нежелательным из-за опасных последствий любой утечки Одной задачей настоящего изобретения является обеспечение простого и недорогого электрода для плазменного дугового генератора, приспособленного для генерации непрерывно циркулирующей, самостабилизированой плазменной дуги без необходимости в каком-либо водяном охлаждении или нагнетании защищающего газа, и который, по крайней мере, вплоть до мощности на выходе 50 киловатт, может работать в течение значительного периода времени Другой задачей изобретения является обеспечение плазменного генератора, включающего новый электрод Еще другой задачей настоящего изобретения является обеспечение плазменного генератора типа перемещаемой дуги, специфически пригодного для тепловой обработки твердеющего жидкого металла в формах Еще дальнейшей задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного способа тепловой обработки твердеющего жидкого металла в формах циркулирующей плазменной дугой В следующем описании и формуле изобретения термины "продольный" ("longitudinal") и "продольно" ("longitudinally") применяются по отношению к электроду, генерирующему плазменную дугу, с трубчатым телом с двумя полюсными краями, для описания любого пути или направления вдоль стенки трубчатого тела, которое ведет от одного края к другому, и термины "поперечный" ("lateral") и "поперечно" ("laterally") означают направление пересекающее продольную линию Одним из его аспектов, изобретение обеспе 54412 чивает электрод плазменного дугового генератора, который совместно с противоположным электродом обеспечивает двухрельсовую структуру способную генерировать разряд плазменной дуги способной перемещаться вдоль замкнутого контура в первом направлении, электрод, который имеет электрические средства соединения для соединения с источником постоянного тока электропитания и включает в основном трубчатое тело с первым краем, образующим часть области первого края, и вторым, рабочим краем, образующим часть области второго края и служащим для разряда электрической дуги, электрод, в котором (і) указанные электрические средства соединения включают, по крайней мере, одно место соединения на электроде, (м) указанное трубчатое тело имеет, по крайней мере, один продольно протягивающийся зазор с зазорным пространством области первого края, главным зазорным пространством и зазорным пространством области второго края, зазоры, каждый из которых разделяется поперечно между двумя секторами стенки, где каждый имеет первую и вторую краевую части, причем один из указанных секторов стенки содержит место соединения связанное с зазором, (ш) вторая краевая часть одного из указанных секторов стенки имеет передающую зону плазменной дуги, и вторая краевая часть другого сектора стенки, содержащая указанное место соединения, имеет принимающую зону плазменной дуги, плазменной дуги, передающая и принимающая зоны которой разделяются и граничат на зазорном пространстве области второго края указанного продольно протягивающегося зазора, образуя, таким образом, две стороны указанного зазорного пространства, (iv) указанное связанное с зазором место соединения располагается так, чтобы его проекция на вторую краевую часть поперечно смещалась от указанной принимающей зоны плазменной дуги во втором направлении, которое является противоположным указанному первому направлению, посредством которого во время работы в указанной двухрельсовой структуре генерируется сила Лоренца, заставляя образовываться плазменную дугу между указанным электродом генератора плазменной дуги и противоположным электродом для непрерываемого движения в замкнутом контуре в указанном первом направлении вдоль указанной области второго края и поперек каждого из указанных зазорных пространств области второго края В основном трубчатое тело электрода плазменного генератора, согласно изобретению, может быть цилиндрическим, призматическим, многогранным со звездообразным очертанием и им подобным Согласно одному варианту изобретения, указанное трубчатое тело имеет один единичный зазор и указанные два сектора стенки сливаются в единое тело, протягивающееся от одной стороны зазора до другой Таким образом, согласно этому варианту, электрод имеет трубчатое тело с одним единичным прорезанным зазором В соответствии с другим вариантом изобрете 10 ния, указанное трубчатое тело имеет несколько зазоров и несколько секторов стенки, причем каждый сектор стенки протягивается между двумя зазорами Часть плазменной дуги, которая находится в контакте со второй краевой областью, называется в указанной области техники "опорой" ("foot") Во время работы электрода плазменного дугового генератора, согласно изобретению, опора плазменной дуги движется в закрытом контуре вдоль области второго края В соответствии с предпочтительным вариантом электрода плазменного дугового генератора согласно изобретению, каждое зазорное пространство области второго края изготавливается с таким размером, что оно было в основном не шире, чем наименьший диаметр фактического столба плазменной дуги, и расстояние между указанной проекцией места соединения связанного с зазором на участке второго края и указанной принимающей зоной электрической дуги является в основном не меньшим, чем наибольший диаметр опоры фактического столба плазменной дуги Замечено, что диаметр столба дуги и диаметр опоры дуги являются, видимо определяемыми величинами, которые можно измерять экспериментально Величины наименьшего и наибольшего диаметров столба дуги могут, кроме того, рассчитываться из величин наибольшего и наименьшего токов дугового разряда, с помощью уравнений известных специалистам в данной области Например, в газообразной окружающей среде при атмосферном давлении, и при токе дугового разряда около 300 А, диаметр столба дуги на твердом электроде будет достигать около 5см, а диаметр опоры дуги обычно находится в пределе диапазона от 3 до 5мм Значение вышеуказанных положений состоит в том, что возможный наиболее узкий столб дуги возникает в устройстве, которое должно быть способным пересекать зазор, и наиболее широкая опора дуги не должна перекрывать зону лежащую ниже места соединения во время пересечения зазорного пространства области второго края, но вместо этого передвигаться через зону, принимающую электрическую дугу, которая поперечно смещается от места соединения способом, который является специфичным, тем самым обеспечивается непрерывное движение электрической дуги Предпочтительно, чтобы место соединения помещалось вблизи области первого края Если желательно, область второго края электрода может быть скошенной, тем самым поверхность для электрического разряда увеличивается и отклоняется от нормали к оси трубчатого тела, делая, таким образом, невозможным контролирование ориентации дуги В соответствии с одним вариантом электрода плазменного дугового генератора согласно изобретению, главному пространству указанного, по крайней мере, одного продольно протянувшегося зазора придается такая форма, чтобы проекция указанного связанного с зазором места соединения, на участок второго края находилась в том секторе стенки, который вмещает передающую 11 54412 12 зону электрической дуги соединения на электроде, Согласно одному варианту изобретения, сек(м)указанное трубчатое тело имеет, по крайторы указанного трубчатого тела конструируются ней мере, один продольно протягивающийся зазор так, чтобы проекция каждого связанного с зазором с зазорным пространством области первого края, места соединения на участок второго края нахоглавным зазорным пространством и зазорным дилась на некотором расстоянии от замкнутого пространством области второго края, зазоры, каконтура, или внутри или с внешней стороны пеждый из которых разделяется поперечно между риметра указанного замкнутого контура двумя секторами стенки, где каждый имеет первую и вторую краевую части, причем один из укаЕсли желательно, секторы стенки электрода занных секторов стенки содержит место соединеплазменного дугового генератора согласно изония связанное с зазором, бретению могут конструироваться так, чтобы, по крайней мере, пространство области второго края (ш) вторая краевая часть одного из указанных каждого зазора формировалось с перекрытием секторов стенки имеет передающую зону плазмежду примыкающими участками секторов стенки, менной дуги, и вторая краевая часть другого секвключающих указанные передающую и принитора стенки, содержащая указанное место соедимающую зоны плазменной дуги При такой конфинения, имеет принимающую зону плазменной гурации, площадь поперечного сечения электрода дуги, плазменной дуги, передающая и принимаювозрастает за пределами цилиндрического трубщая зоны которой разделяются и граничат на зачатого тела, периметр которого определяется с зорном пространстве области второго края укапомощью места соединения на первом крае Назанного продольно протягивающегося зазора, пример, трубчатое тело электрода может иметь образуя, таким образом, две стороны указанного звездообразную многогранную форму и собиратьзазорного пространства, ся из множества модульных сегментов тела, час(iv) указанное связанное с зазором место сотично перекрывающихся вблизи их краев единения располагается так, чтобы его проекция на вторую краевую часть поперечно смещалась от Будучи приведен в действие, электрод плазуказанной принимающей зоны плазменной дуги во менного генератора, согласно изобретению, навтором направлении, которое является противопример из графита или тугоплавкого металла, положным указанному первому направлению, поспособен генерировать разряд плазменной дуги средством которого во время работы в указанной мощностью вплоть до 50квт, без необходимости двухрельсовой структуре генерируется сила Ловодяного охлаждения Однако, для электродов ренца, создавая плазменную дугу, действующую согласно изобретению, с поперечным размером между указанным электродом генератора плазне превышающим 7см, может потребоваться раменной дуги и противоположным электродом для бота с прерываниями непрерываемого движения в замкнутом контуре в Согласно второму аспекту изобретения, обесуказанном первом направлении вдоль указанной печивается устройство плазменного дугового геобласти второго края и поперек каждого из уканератора, включающее электрод специфического занных зазорных пространств второй краевой обвида Устройство плазменного дугового генератоласти ра может быть или неперемещаемого, или перемещаемого типа Устройство генератора с непеВ следующем описании электрод плазменного ремещаемой плазменной дугой согласно дугового генератора согласно изобретению, обраизобретению может использоваться для плазмензующий часть устройства плазменного дугового ной обработки непроводящих основ, таких как сыгенератора, будет называться эпизодически рье для строительной промышленности, отходы "главным электродом" или любой другой диэлектрический материал В одном варианте, устройство генератора с перемещаемой плазменной дугой согласно изоПосредством одного варианта, изобретение бретению, включает цилиндрический кожух, окруобеспечивает устройство генератора с перемежающий главный электрод, и расположенный отщаемой плазменной дугой, включающего элекносительно него так, чтобы образовать с ним трод плазменного дугового генератора для взаикольцевую камеру Если желательно, может обесмодействия с проводящей электричество основой, печиваться крышка для изоляции кожуха от торца которая служит противоположным электродом, являющегося ближним к первому краю электрода электрод плазменного дугового генератора и проКроме того, если желательно, средства зажигания тивоположный электрод, которые образуют вмедля зажигания разряда плазменной дуги могут сте двухрельсовую структуру способную генеримонтироваться внутри кольцевого пространства ровать разряд плазменной дуги способной между кожухом и главным электродом вблизи перемещаться вдоль замкнутого контура в первом первого края, тем самым для зажигания генерирунаправлении, электрод плазменного дугового геется вспомогательная дуга, которая дает начало нератора, который имеет электрические средства главной дуге соединения для соединения с источником постоянного тока электропитания и включает в основТипично, что средства зажигания могут вклюном трубчатое тело с первым краем, образующим чать первый стержневидный электрод, содержачасть области первого края, и вторым, рабочим щийся внутри второго, коаксиального трубчатого краем, образующим часть области второго края и электрода в пространственном отношении, перслужащим для разряда электрической дуги, элеквый и второй электроды, которые являются спотрод, в котором собными соединяться с двумя полями источника (і) указанные электрические средства соединения включают, по крайней мере, одно место постоянного тока электропитания, третий стержневидный электрод, который монтируется в ос 13 54412 14 новном перпендикулярно к указанному второму зоны которой разделяются и граничат на зазорном трубчатому электроду в его торцевой части, трепространстве области второго края указанного тий электрод, который способендля электричепродольно протягивающегося зазора, образуя, ского соединения с осциллятором высокого натаким образом, две стороны указанного зазорного пряжения Предпочтительно, чтобы указанная пространства, торцевая часть трубы изготавливалась с внутрен(iv) указанное связанное с зазором место соним выступом с тем, чтобы сформировать суженединения располагается так, чтобы его проекция ный зазор между стержневидным и трубчатым на вторую краевую часть поперечно смещалась от электродом в области, где высокое осцилляторуказанной принимающей зоны плазменной дуги во ное напряжение подается через третий, стержневтором направлении, которое является противовидный электрод положным указанному первому направлению, установку указанного плазменного генератора так, С помощью одной особой конструкции, средчтобы указанный второй край являлся ближайшим ство зажигания крепится к крышке кожуха и протяк поверхности жидкого металла на приемлемо гивается аксиально к области второго края главвыбранном расстоянии от него, соединение уканого электрода занного главного электрода с одним полем элекВ соответствии с предпочтительным вариантропитания и жидкого металла с другим его потом устройства генератора с перемещаемой лем, зажигание электрической дуги, посредством плазменной дугой согласно изобретению, обеспекоторой, во время работы, в двухрельсовой струкчиваются средства для аксиального перемещения туре, включающей указанный главный электрод и главного электрода, тем самым расстояние второуказанный противоположный электрод, генерируго края от основы может регулироваться и оптиется сила Лоренца, которая заставляет плазменмизироваться в ходе работы ную дугу, возникшую между указанным главным Типичным применением устройства генератоэлектродом и противоположным электродом, нера с перемещаемой плазменной дугой согласно прерываемо перемещаться в замкнутом контуре в изобретению, является тепловая обработка жидуказанном первом направлении вдоль указанной кого металла во время твердения в соответстобласти второго края и поперек каждого из укавующей форме, такой как форма слитка занных зазорных пространств области второго Соответственно, еще другим аспектом изокрая, и продолжение обработки до тех пор, пока бретение обеспечивает способ тепловой обработжидкий металл не достигнет затвердевания ки твердеющего жидкого металла внутри формы, включающий обеспечение устройства генератора Контроль режима закаливания и твердения с перемещаемой плазменной дугой, имеющего жидкого металла путем тепловой обработки плазглавный электрод для взаимодействия с электроменной дугой в соответствии с изобретением, проводящей основой, служащей в качестве протиулучшает качество застывшего металла В соотвоположного электрода, главный электрод, котоветствии с изобретением, было обнаружено, что рый совместно с указанной электропроводящей такое улучшение создается благодаря перемещеосновой обеспечивает двухрельсовую структуру нию плазменной дуги вдоль замкнутого контура способную генерировать разряд плазменной, дуги под действием силы Лоренца, которая генерируспособной перемещаться вдоль замкнутого контуется внутри нового плазменного генератора Дара в первом направлении, главный электрод, колее было обнаружено в соответствии с настоящим торый имеет электрические средства соединения изобретением, что благодаря такой обработке для соединения с источником постоянного тока дефекты отливки предыдущего уровня развития электропитания и включает в основном трубчатое техники, такие как образование газовых пузырей и тело с первым краем, образующим часть области пористости, сегрегация, образование усадочных первого края, и вторым, рабочим краем, образуюраковин и неоднородности химического состава и щим часть области второго края и служащим для кристаллической структуры поперек слитка, исразряда электрической дуги, электрод, в котором ключаются Было также обнаружено, что в соответствии с изобретением уменьшается количество (і) указанные электрические средства соедиметаллического лома Еще далее было найдено, нения включают, по крайней мере, одно место что, как следствие горячей обработки согласно соединения на электроде, изобретению, кристаллическая структура застыв(м) указанное трубчатое тело имеет, по крайшего металла улучшается, возможно, в результаней мере, один продольно протягивающийся зазор те электромагнитных полей, которые являются с зазорным пространством области первого края, причиной возникновения силы Лоренца главным зазорным пространством и зазорным пространством области второго края, зазоры, каКраткое описание рисунков ждый из которых разделяется поперечно между Для лучшего понимания, теперь будут описыдвумя секторами стенки, где каждый имеет перваться некоторые специфические варианты изовую и вторую краевую части, причем один из укабретения, только путем примеров, со ссылкой на занных секторов стенки имеет место соединения прилагаемые рисунки, в которых связанное с зазором, Фиг 1 представляет схематическое трехмерное изображение одного варианта электрода (ш) вторая краевая часть одного из указанных плазменного дугового генератора согласно изосекторов стенки имеет передающую зону плазбретению, менной дуги, и вторая краевая часть другого сектора стенки, несущая указанное место соединеФиг 2А представляет вид сбоку другого вариния, имеет принимающую зону плазменной дуги, анта электрода согласно изобретению, показыплазменной дуги, передающая и принимающая вающим также схематично противоположный 16 15 54412 злеісгрод, краю и может размещаться на любом уровне трубчатого тела, но предпочтительно на доста17 точном расстоянии от рабочего края 4 так, чтобы Фиг 2Б представляет вид сверху варианта поне подвергаться воздействию плазменной дуги и казанного на Фиг 2А, парам основы Штриховая стрелка 14 на Фиг 1 Фиг 3 представляет схематическое трехмерпоказывает направление движения генерированное изображение еще другого варианта электрода ной электрической дуги в процессе работы в реплазменного дугового генератора согласно изозультате действия силы Лоренца, т е так назыбретению, вместе с противоположным электроваемое первое направление Как упоминалось, дом, для цели этого движения, электрод 2 со вторым Фиг 4 представляет схематическое трехмеркраем 4 является одним компонентом требуемой ное изображение еще другого варианта электрода двухрельсовой структуры, а противоположный плазменного дугового генератора согласно изоэлектрод 15 является другим компонентом бретению, Фиг 5 представляет схематический вид попеЗазорное пространство 9 области второго речного сечения одного варианта , края разделяется между передающей зоной 16 электрической дуги и принимающей зоной 17 Фиг 6 представляет схематический вид попеэлектрической дуги Принимающая зона 17 распоречного сечения одного варианта устройства гелагается на том же самом секторе 11 стенки как и нератора с перемещаемой плазменной дугой соместо 12 соединения гласно изобретению, Фиг 7А представляет схематический аксиальКак это видно, в этом варианте, зазор 6 сконный вид поперечного сечения другого варианта струирован так, что проекция 19 места 12 соедиустройства генератора с перемещаемой плазменнения на второй край 4 электрода 2 располагается ной дугой согласно изобретению, вблизи к зоне 16 передающей электрическую дугу и смещается от зоны 17 принимающей дугу в наФиг 7Б представляет вид снизу варианта поправлении (так называемом втором направлении), казанного на Фиг 7А, которое является противоположным упомянутому Фиг 8 представляет увеличенный вид попепервому направления на расстояние L Это расречного сечения средства зажигания в устройстве стояние не является существенно меньшим, чем плазменного дугового генератора согласно изонаибольший диаметр опоры генерированной бретению, столба плазменной дуги Фиг 9 представляет общий вид установки для проведения контролированного закаливания и Когда дуга инициируется между электродом 2 твердения жидкого металла в форме, с помощью и противоположным электродом 15, она образует устройства плазменного дугового генератора сотокопроводящее плазменное тело, соединяющее гласно изобретению, и в виде моста два электрода Так как два электрода составляют двухрельсовую структуру, электриФиг 10 представляет слитки, которые затверческий ток создает магнитное поле, которое взаидели с и без обработки циркулирующей плазменмодействует с током дугового разряда и его ной дугой согласно изобретению магнитным полем, вызывая, таким образом, генеДетальное описание специфических варианрирование силы Лоренца, которая передвигает тов столб дуги вдоль второго края 4 в направлении Фиг 1 иллюстрирует перспективное изобрапротивоположном от проекции 19 места 12 соедижение одного варианта электрода плазменного нения, т е в направлении показанном пунктирной дугового генератора согласно изобретению Как стрелкой 14 показано, электрод 2 включает трубчатое цилиндрическое тело имеющее продольную ось, первыйСогласно изобретению, непрерываемое двикрай 3, второй, рабочий край 4 служащий для разжение плазменной дуги достигается благодаря ряда электрической дуги и являющийся составной тому факту, что при каждом пересечении зазорночастью двухрельсовой структуры, которая в прого пространства 9 второго края опора плазменной цессе работы формирует замкнутый контур для дуги является расположенной дальше по ходу движения электрической дуги в результате дейстдвижения (относительно движения дуги в направвия силы Лоренца, генерируемой в устройстве лении стрелки 14) зоной электрического влияния Боковая стенка 5 цилиндрического тела электрода места 12 соединения, т е расположенной дальше разрезается на части единым проходящим напо ходу движения проекцией 19 сквозь зазором 6, протягивающимся, в основном, Фигуры 2А и 2Б иллюстрируют другой вариант в аксиальном направлении и имеющим зазорное электрода согласно изобретению, включающий пространство 7 области первого края, главное прямоугольное трубчатое тело 20, которое собразазорное пространство 8 и зазорное пространство но из определенного количества сегментов, обра9 области второго края Как показано, главное зующих секторы 21 стенки электрода и разделензазорное пространство 8 включает две части, обных множеством наклонных зазоров 22 Верхние разующие между собой тупой угол Зазор 6 раздеграни сегментов 21 образуют первый край 24 ляется между двумя секторами 10 и 11 стенки 5 электрода 20, а нижние грани их образуют второй Электрод 2 имеет на первом крае 3 связанное с край 27 его, причем каждый из секторов 21 имеет, зазором место 12 соединения плотно прилегаютаким образом, первую и вторую краевые части щее к соединителю 13, который служит для соКаждый из секторов 21 электрода обеспечивается единения с полем источника постоянного тока (не электрическим местом соединения плотно соедипоказан) Замечено, однако, что место соединения ненным с поперечно выступающим соединителем не нуждается, чтобы его располагали на первом 23 и расположенным на верхней внутренней части 18 17 54412 секторов 21 вблизи их первого края Все соединипоказано штриховой стрелкой Кроме того, каждая тели 23 являются взаимосвязанными с помощью первая часть 35 сектора 31 частично перекрывает общей токопроводящей пластины 25, которая мовторую часть 36 стенки смежного сектора 31 элекжет электрически соединяться с полем источника трода с образованием указанных зазоров 32 Тапитания постоянным током (не показан) через токим образом, каждая ближняя грань 38 со связанкопроводящую шину 26 В основном, расположеным соединителем 37 перемещается от смежной ние каждого связанного с зазором соединителя 23 наиболее удаленной грани 39 во втором направотносительно связанного зазора 22 и передающих лении, которое является противоположным укаи принимающих зон электрической дуги, а также занному первому направлению, на расстояние L расположение проекции каждого места соединеВ этом специфическом варианте этот просвет явния на участке второго края являются аналогичляется также расстоянием между принимающей ными устройству, показанному на Фиг 1, хотя зоной электрической дуги и проекцией места формы и количества секторов и зазоров являются средства 37 электрического соединителя на вторазличными Как можно видеть, проекция каждого ром крае 34 (Как определено, передающая зона соединителя 23, связанного с отдельным сектодуги и принимающая зона дуги образуют стороны ром 21 тела электрода, на горизонтальную покаждого из зазоров 32 в области второго края 34) верхность, включающую второй край 27 электрода Благодаря такому устройству, каждая передаю20 падает на смежный сегмент электрода, вблизи щая зона электрической дуги (не показана) переего передающей зоны плазменной дуги На Фигудает движущийся столб дуги со смежной принирах 2А и 2В представлен схематически показанмающей зоной дуги через зазорное пространство ный противоположный электрод 28, который расвторой краевой области в местоположение, котополагается под вторым краем 27 электрода 20 рое располагается дальше по ходу движения от Противоположный электрод обеспечивается места соединителя 37, обеспечивая, таким обраклеммой 29 для соединения с противоположным зом, непрерываемое перемещение дуги в указанполем источника питания постоянным током (не ном первом направлении штрихованной стрелки показан) Когда возникает разряд электрической Фиг 4 показывает схематично еще другой вадуги между электродами 20 и 28, генерируется риант 44 электрода согласно изобретению Аналосила Лоренца, посредством которой плазменная гично, как и в варианте Фиг 3, зазоры являются дуга перемещается непрерываемо вдоль второго аксиальными с их зазорным пространством перрабочего края 27 трубчатого тела в направлении вой краевой области, главное зазорное пространпунктирной стрелки на Фиг 2Б (первое направлество и зазорное пространство второй краевой обние) ласти являются центрированными, и также проекции средств соединения 45 на плоскость Р, Фиг 3 иллюстрирует еще другой вариант включающую второй рабочий край 46 электрода электрода 30 согласно изобретению, имеющему 44, находятся за пределами замкнутого контура 47 звездообразную форму и включающему в основдвижения плазменной дуги на той же плоскости Р ном трубчатое тело собранное из множества усеОднако, в отличие от варианта Фиг 3, проекции ченно-треугольных сегментов, которые образуют соединительных средств 45 падают за пределами множество секторов 31 стенки разделенных аксипериметра контура 47, и секторы 48 стенки не пеально протягивающимися зазорами 32 В аксирекрывают друг друга вблизи зазоров 49 Аналоальном направлении трубчатое тело электрода 30 гично Фиг 3, каждая проекция соединителя 45 на протягивается между первым (верхним) краем 33 плоскость Р, включающем второй край 46 смещаи вторым (нижним), рабочим краем 34 Усеченноется от связанной передающей зоны плазменной треугольные секторы 31 стенки имеют каждый дуги в направлении противоположном направлепервую часть 35 стенки, которая включает прининию движения плазменной дуги на расстояние L, мающую зону плазменной дуги и также электричетем самым в процессе работы обеспечивается ский соединитель 37, и вторую часть 36 стенки, непрерываемое движение плазменной дуги вдоль которая включает передающую зону плазменной ее замкнутого контура дуги Грань 38 первой части 35 сектора 31, которая находится вблизи связанного зазора 32, расВсе варианты электродов, которые иллюстрисматривается здесь как ближняя грань, а противоруются на Фигурах 1-4, предназначаются для положная грань 39 второй части 36 смежного обеспечения непрерываемого разряда циркулисектора 31 рассматривается здесь как дальняя рующей плазменной дуги в плазменных генератогрань 39 Электрические средства 37 соединения рах Как упоминалось, ширина зазорного провсех секторов 31 электродов соединяются с обстранства второй краевой области щей токопроводящей пластиной 40, обеспеченной предпочтительно не должна быть больше, чем шиной 41 для соединения с полем источника пидиаметр наиболее узкого столба дуги предназнатания постоянным током (не показан) Ниже элекченного для создания на электроде, и расстояние трода 30 схематично показывается противопоL предпочтительно не должно быть меньше, чем ложный электрод 42 с клеммой 43 для соединения наиболее широкая опора дуги, которая генерирус противоположным полем источника питания поется на электроде Конфигурация электрода состоянным током (не показан) гласно изобретению позволяет применять ее для Можно видеть, что секторы 31 электрода устанавливаются таким образом, что проекции соединителей 37 на втором крае 34 располагаются внутри периметра замкнутого контура движения дуги в указанном первом направлении, которое относительно больших электродов без какоголибо водяного охлаждения и нагнетания защищающего газа для стабилизации разряда плазмы, и, по крайней мере, вплоть до мощности на выходе около 50квт 20 19 54412 Фигуры 5 и 6 иллюстрируют схематично и пумежду главным электродом и электродом зажигатем лишь примера, варианты устройства плазния, и затем передается вниз в область 78 нижнеменного генератора согласно изобретению, соотго края главного электрода 71 Область нижнего ветственно неперемещаемого и перемещаемого края 78 является скошенной, как показано на ритипов сунке, обеспечивая, таким образом, желаемую форму и ориентацию разряда 79 главной дуги Ссылаясь вначале на Фиг 5, в аксиальном Скошенная область 78 края и окрашенная стенка виде поперечного сечения показывается один вакожуха 74 заставляют дугу 79 возникать от края 78 риант устройства 50 плазменного генератора, кодо поверхности 73, скорее чем до кожуха 74 торый включает главный трубчатый электрод 51 согласно изобретению, имеющий наклонный проФигуры 7А и 7Б показывают схематично аксиходящий насквозь зазор 52, и который обеспечиальное изображение поперечного сечения и вида вается электрическими средствами 53 соединеснизу, соответственно, еще другого варианта 80 ния Главный электрод 51 концентрически перемещаемого устройства плазменного генераокружается проводящим цилиндрическим кожухом тора согласно изобретению Устройство включает 54, имеющим крышку 55 Отмечается, что крышка главный трубчатый электрод 81, установленный 55 является необязательной Главный электрод внутри цилиндрического кожуха 82 изолированно51 и кожух 54 связываются с двумя противопого сверху крышкой 83, из которых последняя явложными полями мощного источника 56 питания ляется необязательной Генератор соединяется с постоянного тока, как известно само по себе, с блоком 84 питания постоянным током, который кожухом 54, служащим в качестве противоположвключает источник мощного тока и осциллятор ного электрода в устройстве Устройство 50 также высокого напряжения (не показан), служащий для обеспечивается средствами 57 зажигания для обеспечения энергией главного и противоположсоздания дополнительного разряда дуги Средстного электродов и средств 85 зажигания устройства зажигания включают электрод 58 зажигания, ва Продольная ось главного электрода 81 являкоторый получает энергию от осциллятора 59 выется вертикальной к поверхности объекта, сокого напряжения, как известно само по себе, и который будет обрабатываться, например, кусок выступ 60, устроенный на внутренней стенке кометалла, который устанавливается в качестве жуха и расположенный вблизи главного электрода противоположного электрода 86 Кожух 82, кото51, служит для облегчения зажигания дополнирый вмещает главный электрод 81, устанавливательной дуги 61, которая после зажигания переется на расстоянии W от поверхности куска медвигается к области нижнего края главного электалла, чтобы обеспечить рабочее пространство трода Вертикальное перемещение для разряда плазменной дуги Главный электрод дополнительной дуги также вызывается силой 81 согласно изобретению, может изготавливаться Лоренца, которая в этом особом случае появляетиз графита или из электропроводного, эрозионнося благодаря существованию токопроводящей, стойкого тугоплавкого материала Средства 85 рельсовидной структуры, включающей главный зажигания выступают из крышки 83 и располагаэлектрод 51 и кожух 54 Разряд 62 главной дуги ются в кольцевом пространстве, образованном устанавливается между областью нижнего края между главным электродом 81 и кожухом 82 главного электрода 51 и противоположным элекЭлектропроводный соединитель 93 съемно монтродом 54, и начинает циркулировать вокруг нижтируется в крышке 83 и электрически соединяется него края 63 трубчатого электрода 51, обеспечис одним концом блока питания 84, а противоповая, таким образом, тепловую обработку основы ложным концом соединяется с главным электро64 (например, бетонной плиты) дом 81 так, чтобы обеспечить его электрической энергией Фиг 6 иллюстрирует схематично изображение поперечного сечения перемещаемого устройства Зазор 88, показанный на Фиг 7А, простирает70 плазменного дугового генератора согласно ся от первого (верхнего) края 89 цилиндрического изобретению Главный трубчатый электрод 71 трубчатого главного электрода 81 вниз ко второму устройства имеет вышеописанную конфигурацию (нижнему), рабочему его краю 90, и имеет зазори связывается с положительным полем источника ное пространство 91 области первого края, глав72 питания постоянным током, в противоположное зазорное пространство и пространство 92 обность отрицательному полю, которое соединяется ласти второго края Как далее показано на Фиг с электропроводящей основой 73, которая являет7А, зазор 88 включает две части, вертикальную ся объектом обработки и служит в качестве прочасть, которая параллельна образующей цилиндтивоположного электрода Отрицательное поле рической боковой стенке электрода 81, и наклонисточника 72 питания также соединяется с цилинную часть, части, которые составляют между содрическим кожухом 74, концентрически окружаюбой тупой угол Благодаря такой конструкции щим главный электрод 71 нижняя часть внутрензазора 88, зазорные пространства 91 и 92 обласней стенки кожуха 74 покрывается тей первого и второго краев не находятся на одвысокотемпературно устойчивым электроизолиной линии, а размещаются под углом, как показарующим слоем, например, окрашенным подходяно на Фиг 7Б Электрод 81 включает один сектор щей краской (не показано) Электрод 75 зажигания электрода плотно соединенный с одним электриустанавливается в кольцевом пространстве, обраческим соединителем 93, который установлен в зованном между главным электродом и кожухом крышке 83 с помощью изолирующей втулки и Когда в главный электрод зажигания 75 подается имеет свое место на первом крае 89 электрода в энергия посредством осциллятора 76 высокого непосредственной близости к зазорному пронапряжения, генерируется дополнительная дуга странству 91 области первого края Проекция со 22 21 54412 единителя 93 на второй край 90 располагается зование дополнительной плазменной дуги внутри между зазорным пространством 92 области второзазора между коаксиально расположенными элекго края и проекцией зазорного пространства 91 тродными средствами 95 и 96 Плазменная дуга области первого края на второй край 90, на рассмещается вниз вдоль боковой стенки главного стоянии L от пространства 92 в направлении проэлектрода 81 благодаря рельсовому ускорению, тивоположном направлению движения плазменкоторое предусматривается между соответствуюной дуги, показанном стрелками на круговой щими параллельными поверхностями цилиндриштрихованной линии 94 ческого кожуха 82 и главным электродом 81, и проталкивается в направлении второго края 90 со Фиг 8 иллюстрирует один вариант средства скоростью около 40м/сек Полное время, требуезажигания в устройстве плазменного дугового гемое для стадии зажигания, не превышает 0 002 нератора согласно изобретению, например такой, сек После того, как дополнительная плазменная как показанный на Фиг 7А под номером 85 Среддуга, генерируемая разрядом зажигания, достигство 85 зажигания может съемно плотно устанавнет второго края 90, она приобретает форму разливаться в крышке 83 устройства Фигур 7А и 7Б ряда 101 главной плазменной дуги между вторым так, чтобы выступать между главным электродом краем 90 главного электрода и поверхностью 86 81 и боковой стенкой кожуха 82 Однако, являются металла, который будет обрабатываться, главной возможными другие местоположения средств заплазменной дуги, которая вращается в рабочем жигания В варианте показанном на Фиг 8, средпространствеW ства 85 зажигания состоят из первого, второго и третьего электродов 95, 96 и 97, которые являютФиг 9 показывает схематично, как плазменся электрически соединенными с блоком питания ный генератор согласно настоящему изобретению может применяться для тепловой обработки жид84 и закрепляются внутри крышки 98, изолируюкого металла, твердеющего внутри формы слитка щей высокое напряжение Электрод 95 имеет форму продолговатого стержня, который частично Установка, показанная на Фиг 9, включает и коаксиально размещается внутри второго, трубформу 120 слитка, которая имеет донное устройчатого электрода 96 пространственно взаимосвяство для заливки с заливочной задвижкой 121 зано с образованием кольцевого пространства 99 Жидкий металл 122 заливается из ковша (не покаТретий электрод имеет форму горизонтального зан) в литниковую чашу 124 заливочной системы стержня 97, установленного вблизи верхней кром121 задвижки, входит в форму 120 слитка через ки трубчатого электрода 96 с внутренней концевой его дно и наполняет его вплоть до высоты контрочастью вблизи к электроду 95 Электрод 97 раслируемой датчиком 125 Смежно с верхней частью полагается в основном перпендикулярно к элекформы 120, располагается устройство 126 плазтродам 95 и 96 и электрически соединяется с осменного дугового генератора, содержащее главциллятором высокого напряжения (не показан) ный электрод 127 согласно изобретению, который находится в тележке 128, имеющей колеса 135, Является преимуществом, если верхняя обкоторые установлены на рельсы 129 и, таким область трубы 96 изготавливается с внутренним разом, способны двусторонне перемещаться мевыступом 100 так, чтобы образовать предназнажду положением покоя за пределами соосности с ченный для этого узкий зазор между электродами формой 120 и рабочим положением при соосности 95 и 96 в области, где применяется осциллятор с формой Кроме того, обеспечиваются средства высокого напряжения (не показаны) способные поднимать и опускать Предпочтительно, чтобы средства зажигания устройство 126 Устройство 126 плазменного ду85 устанавливались на некотором расстоянии от гового генератора включает главный источник 130 рабочего пространства W, так как в этом случае энергии, осциллятор 131 высокого напряжения и на его функционирование не будет существенно контрольную панель 132 для контролирования влиять воздействие, горячей и высоко эрозионной перемещения устройства 126 к и от рабочего поатмосферы, присутствующей в рабочем пространложения, а также его функционирования во время стве На практике, рекомендуется, чтобы средства рабочего цикла С этой целью, контрольная пазажигания изготавливались как модуль с тем, чтонель 132 оборудуется соответствующими элекбы было возможно быстро и удобно обслуживать тронными контрольными средствами (не показаи заменять их ны) способными работать методом ручного Устройство плазменного дугового генератора, управления или в соответствии с запрограммирокоторое иллюстрируется на Фигурах 7А, 7Б и 8, ванным режимом приводится в действие следующим образом Включается энергия и рабочее напряжение приШина 133 с соответствующим электрическим близительно 170 вольт подается одновременно кабелем обеспечивается для электрической связи внутрь рабочего пространства между главным между источниками 130, 131 энергии через конэлектродом 81 и металлической поверхностью 86, трольную панель 132, с плазменным генератором между главным электродом 81 и кожухом 82, а 126, жидким металлом 122 через соединитель также внутрь кольцевого пространства 99 между 134, механизмом 135 и датчиком 125 электродами 95 и 96 средств 85 зажигания После На практике, плазменный генератор 126 приэтого включается осциллятор высокого напряжеводится в рабочее положение над формой слитка ния с тем, чтобы подавать колеблющееся высокое 120, жидкий металл заливается в форму вплоть напряжение достаточное для создания электричедо определенного уровня, который контролируетского разряда между электродами 97 и выступом ся датчиком 125, уровень, который определяет 100, а также разряда между краем 100 и электроширину W рабочего пространства между поверхдом 95 За этим дуговым разрядом следует обраностью жидкого металла 122 в форме и вторым 24 23 54412 (нижним) краем главного электрода 127 Ширина Следует заметить, что благодаря устойчивой W обычно сохраняется в пределах 8-1 Омм, если циркуляции разряда главной дуги, достигнутой в действующее напряжение находится в пределах соответствии с настоящим изобретением, являет60-80 вольт При действующих напряжениях выся возможным выполнить требуемую тепловую ше, чем 80 вольт, ширина возрастает, и при 170 обработку, одновременно изменяя ширину рабовольт, например, она составляет 25мм После чего пространства Таким образом, если желатого, как требуемая ширина рабочего пространсттельно, плазменный генератор может обеспечива отрегулирована, источник 130 энергии и осцилваться средствами (не показаны) для лятор высокого напряжения 131 включаются, тем вертикального обратно-поступательного движения самым зажигается разряд дополнительной дуги и главного электрода 127 внутри кожуха 126, регуподдерживается до тех пор, пока не возникнет лируя тем самым ширину рабочего пространства разряд главной плазменной дуги и не начнется W (Фиг 7А) Такое вертикальное перемещение тепловая обработка металлической поверхности может непрерывно контролироваться датчиком Осциллятор высокого напряжения обычно дейст125, регулирующим уровень жидкого металла в вует, пока не осуществится разряд главной дуги, о форме, обеспечивая, таким образом, понижение наличии которой свидетельствует электрический электрода 127 в соответствии со сжатием металток, соответствующий по мощности, которая трела, тем самым обработка, которая ведет к ликвибуется для особого применения Например, при дации дефектов в слитке улучшается, и количестнапряжении 170 вольт, разряд главной дуги может во металлического лома уменьшается быть достигнут током 300 ампер, который обеспеРезультат тепловой обработки согласно изочивает электрическую мощность 50квт Высота бретению иллюстрируется на Фиг 10, на которой главного электрода 127 составляет приблизипоказываются фотографии двух слитков (а) и (Ь) тельно 40-бОмм для слитка, имеющего массу окоиз алюминиевого сплава А332 0, который затверло 20кг дел без (а) обработки и с (Ь) обработкой методом циркулирующей плазменной дуги согласно изоПродолжительность разряда главной дуги, т е бретению Масса слитков составляет 7 2 кг Травремя, которое требуется для тепловой обработдиционный слиток (а) имеет газовый пузырь в ки, может контролироваться с помощью соответверхней части, и, следовательно, значительный ствующего таймера (не показан) На практике, слой слитка должен быть срезан пользователем таймер должен быть пригодным для непрерывноНапротив, слиток (Ь), который подвергался во го или периодического действия источника энервремя закаливания обработке плазменной дугой гии во время твердения слитка внутри формы согласно изобретению в течение периода 50 сек, После завершения тепловой обработки, устимеет гладкую верхнюю поверхность и не требует ройство плазменного дугового генератора отклюникакой дополнительной обработки, так как он чается и перемещается из рабочего положения, и имеет требуемые точные размеры при дальнейшем охлаждении закаленный слитокможет быть удален из формы 17 19 1 Фиг.1 25 54412 22 23 21 26 — 25 23 21 25 /23 24 21s / f / if _ _ J _ _ Ж 29 л Фиг.2А 7 29 / 22 \ \ 23 21 Фиг.2Б 4 >0 2 / 27 t ^ I I \ 2 7 ч 28 \ 21 3 0 3 3 3 4 4 2 Фиг.З 27 28 45 50 51 52 63 62 Фиг.5 70 Фиг.6 29 54412 Фиг.8 ЗО 31 32 н 132С 10 3 11 3 124 122 Фиг.9 Фиг.10 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)236-47-24