способ контроля процесса вакуумной дуговой плавки
Классы МПК: | C22B9/20 электродуговая переплавка |
Автор(ы): | Альтман П.С. (RU), Смирнов Н.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-04-24 публикация патента:
20.06.2004 |
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в установках электродугового переплава в вакууме. Измеряют интенсивность излучения по крайней мере двух отдельных участков или двух отдельных линий спектра основы выплавляемого сплава в видимой области, полученные интенсивности делят друг на друга. Сравнивают результат с заданной допустимой величиной и по результатам сравнения судят о наличии того или иного разряда. Изобретение позволяет повысить надежность и чувствительность определения вида разряда, а также взрывобезопасность плавки. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ контроля процесса вакуумной дуговой плавки, включающий измерение интенсивности излучения разряда и сравнение ее с заданной допустимой величиной, отличающийся тем, что измеряют интенсивность излучения по крайней мере двух отдельных участков или двух отдельных линий спектра основы выплавляемого сплава в видимой области, полученные интенсивности делят друг на друга, причем в качестве делимого берут интенсивность, увеличивающуюся при изменении вида разряда, а в качестве делителя - интенсивность, не изменяющуюся или уменьшающуюся при изменении вида разряда, сравнивают результат с заданной допустимой величиной и по результатам сравнения судят о наличии того или иного разряда.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано в установках электродугового переплава в вакууме.В зависимости от технологических параметров плавления (ток дуги, глубина вакуума в печи) и физических характеристик переплавляемого металла (Тпл, Ткип и т.п.) в печах для вакуумного дугового переплава могут быть реализованы несколько видов дугового разряда: нормальный (диффузный или контрагированный) и аномальный (“ионизация”).Создание и поддерживание необходимой формы нормального разряда и исключение возникновения аномального разряда (“ионизации”) является обязательным условием для осуществления процесса вакуумного дугового переплава (ВДП).Известен способ контроля процесса ВДП, при котором вид разряда (нормальный или аномальный) контролируют по косвенным параметрам - падению напряжения на дуге и резкому подъему давления в плавильной камере (Андреев Н.Л., Аношкин Н.Ф. и др. Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1994, с.198-200, рис.72).Известный способ обладает низкой надежностью, так как изменение напряжения может быть связано с изменением ряда технологических параметров: магнитного поля соленоида, силы тока дуги, давления паров и газов, длины дугового зазора.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является известный способ контроля процесса ВДП, основанный на обнаружении выхода дуги в кольцевой зазор печи, заключающийся в измерении интенсивности длинноволнового излучения дуги и сравнения ее с допустимой величиной (авт. свид. СССР №362203, кл. G 01 J 5/18, публ. 1971 г.) - прототип.Недостатком данного способа является малая надежность и чувствительность, вследствие того, что интенсивность длинноволнового излучения двух различных видов разряда (нормального и аномального), наблюдаемых в кольцевом зазоре, может быть одинаковой. Кроме того, по мере запыления гляделок оптической системы регистрируемая интенсивность излучения будет уменьшаться.Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности и чувствительности контроля вида разряда в процессе вакуумного дугового переплава, повышение взрывобезопасности процесса плавки.Поставленная задача решается тем, что в способе контроля процесса вакуумной дуговой плавки, включающем измерение интенсивности излучения разряда и сравнение ее с наперед заданной допустимой величиной, согласно изобретению измеряют интенсивность излучения по крайней мере двух отдельных участков или двух отдельных линий спектра основы выплавляемого сплава в видимой области /(3,6-6,0)10-7 м/, полученные интенсивности делят друг на друга, причем в качестве делимого берут интенсивность, увеличивающуюся при изменении вида разряда, а в качестве делителя - интенсивность, не изменяющуюся или уменьшающуюся при изменении вида разряда, сравнивают результат с наперед заданной допустимой величиной и по результатам сравнения судят о наличии того или иного вида разряда.Различные виды дугового разряда характеризуются разными параметрами плазмы, прежде всего разной электронной температурой. Изменение электронной температуры приводит к изменению условий возбуждения атомов в плазме разряда и, как следствие, изменению интенсивности спектральных линий.Согласно способу измеряют интенсивность двух достаточно узких спектральных интервалов, в которых расположены только те линии основы сплава (возможна одна линия), интенсивность которых меняется, т.е. однозначно повышается и понижается при изменении вида разряда.Предлагаемая обработка сигнала исключает влияние оптических полей, связанных с движением разряда и запыленностью гляделок печи. Действительно, интенсивность излучения любого участка или отдельной линии спектра можно представить в виде следующей зависимости: ,где У - интенсивность излучения,L - расстояние от источника излучения до гляделки, - коэффициент ослабления от запыленности гляделки, - коэффициент отражения от ванны жидкого металла,К - константа.Тогда отношение интенсивности излучения двух любых участков или отдельных линий спектра - величина, не зависящая от переменных коэффициентов L, , , то есть На чертеже приведена блок-схема устройства, с помощью которого достигается реализация способа, где 1 - оптическая система; 2 - диспергирующая часть; 3 - блок фотоприемников; 4 - блок усиления и деления; 5 - блок сравнения и формирования команд.Излучение выводится по крайней мере из двух диаметрально противоположных точек зазора при помощи оптической системы 1 и посредством диспергирующей части 2 разлагается в спектр. Для контроля экспериментально были определены два участка спектра излучения в областях ~0,50 мкм и ~0,53 мкм. Выделенные участки спектра подаются в блок фотоприемников 3, каждый участок на свой фотоприемник. Световые потоки, преобразованные в электрические сигналы, подаются в блок усиления и деления 4. Полученное частное, выступающее как результирующий параметр, подается в блок сравнения и формирования команд 5, где происходит сравнение сигнала с наперед заданной величиной, принятой за допустимую. По результату сравнения судят о наличии определенного вида разряда, и если этот разряд аномальный, формируются команды на исполнительные цепи устройств, воздействующих на режим работы печи.Предлагаемый способ контроля процесса ВДП по сравнению с известными позволяет повысить надежность и чувствительность определения вида разряда, своевременно устранить аномальный разряд и исключить опасность прожога кристаллизатора. Повышается взрывобезопасность процесса плавки.Класс C22B9/20 электродуговая переплавка