72. Низкотемпературная (103–105 К) плазма нашла практическое применение в различных технических областях, в том числе в металлургических и технологических процессах. Получить низкотемпературную плазму можно термической ионизацией газа или ионизацией электрическим разрядом. В первом случае появление заряженных частиц обусловлено нагревом газа до необходимой температуры, зависящей от потенциала его ионизации. Добавка легкоионизируемых веществ, в частности щелочных металлов, служит эффективным средством повышения степени ионизации плазмы. Так, пламя обычных топливно-кислородных горелок становится электропроводным при температуре около 2000 К, что позволяет пропускать через него постоянный или переменный ток от источника электроэнергии. В результате подогрева пламени электрическим током интенсифицируется тепловложение в нагреваемое изделие. Такой принцип реализован в конструкциях топливно-плазменных горелок. Способ получения низкотемпературной плазмы с помощью электрического разряда более распространен. При этом может использоваться энергия высокочастотного (электромагнитное поле) и дугового разрядов.
Сам столб электрической дуги представляет собой плазму с температурой 5000–6000 К. Принципиально температура дуги повышается с увеличением подводимой электрической мощности и уменьшением радиационных потерь. Возможность такого метода повышения температуры свободно горящей дуги ограничена тем, что при этом одновременно увеличивается сечение столба, сопротивление его уменьшается, а плотность тока и температура заметно не изменяются.
Сжатие (контрагирование) дуги газовым потоком и соплом приводит к увеличению плотности тока и падения напряжения в разрядном промежутке и, как следствие, к повышению концентрации теплоты. Эффективная тепловая мощность, представляющая собой количество теплоты, вводимой источником в нагреваемое тело, при одинаковой силе тока у контрагированной дуги примерно на 40 % больше, чем у открытой, свободно горящей дуги. Эффективный коэффициент полезного действия (КПД) сжатой дуги, т.е. отношение эффективной к полной мощности меньше, чем у открытой дуги, вследствие большой теплоотдачи в сопло и окружающее пространство.
.
73. Основное достоинство генераторов низкотемпературной плазмы состоит в том, что они по аналогии с электронно-лучевыми пушками представляют собой независимые источники теплоты.
Возможности ПДП в этом аспекте значительно шире. Плазменная (сжатая) электрическая дуга устойчива в диапазоне давления окружающей атмосферы от 104 Па (100 мм рт. ст) до (2–3)×105 Па (2–3 атм). Причем в качестве плазмообразующего может использоваться любой газ или их смесь, следовательно, атмосфера в печи может быть различной (нейтральная, восстановительная, окислительная).
74. Вместе с тем, несмотря на большую технологическую гибкость процесса ПДП, при переплаве расходуемой заготовки ему в общем трудно составить конкуренцию методам ВДП и ЭШП. Энергетическая эффективность ПДП ниже, оборудование для него сложнее конструктивно и в обслуживании, требуется применение дорогостоящих инертных газов.
Технологические схемы ПДП, т.е. процесса, предназначенного для получения высококачественных слитков методом наплавленного затвердевания металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе, во многом сходны со схемами ЭЛП (рис.6.1). С помощью плазмотронов можно переплавлять как расходуемую заготовку, так и некомпактную шихту. Переплав может осуществляться либо непосредственно в кристаллизаторе, либо с использованием промежуточной емкости. Расходуемая заготовка может подаваться в зону плавления сбоку и сверху, соосно с кристаллизатором. Подача одной или нескольких заготовок сбоку дает возможность существенно уменьшить высоту печи ПДП, одновременно плавить заготовки различного химического состава и с различной скоростью, т.е. получать слитки сплавов из простых материалов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.