DE2206369A1

DE2206369A1 - Plasmatron zum metallschmelzen

Info

Publication number: DE2206369A1
Application number: DE2206369A
Authority: DE
Inventors: Janow Wiktor Wasiljewitsc Awer
Original assignee: AWER JANOW
Current assignee: AWER JANOW
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1972-02-10
Publication date: 1973-08-23
Also published as: FR2172851A1; US3811029A; GB1340842A; FR2172851B1; DE2206369B2

Description

C . .. .J : ι. Ö

1. Viktor Vasil'evic Aver'janov, Moskau/UdSSR

2. Nikolaj Iosifovic Bortnicuk, Moskau/UdSSR

3. Viktor Nikolaevic Garanov, Istra/UdSSR

4. Michail Mironovic Krutjanskiö, Moskau/UdSSR

5. Vladimir Sergeevic Malinovskij, Chimki/UdSSR

6. Grigorij Izrailevic Meerson, Moskau/UdSSR

7. Lev Aleksandrovic Hal'cev, Istra/UdSSR

8. Lidija Aleksandrovna Panyceva, Moskau/UdSSR

P 37 7^9/2

10. Februar 1972

BK/Br

PL/iSJVIATRON ZM METALLSCHMELZEN

Die Erfindung bezieht sich auf elektrothermische Ausrüstungen und insbesondere auf Piasmatrone von Stahlschmelz-Lichtbogenöfen mit keramischem.Tiegel.

Zur Zeit werden zum Plasmalichtbogenschweißen Vorrichtungen verwendet, die aus Elektrodenhalter mit Wolframelektrode und Axialverschiebungswerk, Gehäuse, Düse sowie Elementen zu . elektrischen Isolation und

Befestigung bestehen. Diese Vorrichtungen arbeiten
mit Gleichstrom unter Verwendung von Argon oder anderen
plasmaerzeugenden Gasen. In konstruktiver Hinsicht besitzen diese Vorrichtungen verschiedene Bauformen, die beispielsweise aus den US .-Patenten ... 2960594* 2944140, 2955143,

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ersichtlich sind, welche kaum Verwendung fanden, da sie kompliziert und wenig betriebssicher sind. Es ist auch eine analoge Vorrichtung bekannt, die für metallurgische Industrieöfen bestimmt ist (US -Patent 3140292, i960). Diese Vorrichtung besitzt ein Gehäuse, das aus drei, koaxial angeordneten Rohren besteht, deren unteres Ende fest mit einer Kupferdüse verbunden ist und enge Kanäle hat, welche die Kühlräume des Gehäuses und der Düse verbinden. Der kupferne wassergekühlte Elektrodenhalter ist in das Gehäuse mit Hilfe von Elektroisolationsbuchsen eingesetzt, die gleichzeitig als Vorrichtung zum Zentriex^n der Kathode in bezug auf die Düse dienen . Me Lage des Elektrodenhalters wird an der Steile, an der er aus dem Gehäuse austritt, durch einen Klemmring fixiert. Es ist ein Hachteil dieser Konstruktion, daß die Fertigung der mit der Düse verbundenen Gehäuse kompliziert ist, daß der Kühlmittelstrom an ihrer Verbindungsstelle auf einen großen Widerstand stößt, daß die Ausbesserung Schwierigkeiten macht sowie daß keine i.iittel zum Korrigieren der Lage der Kathode in bezug auf die Düse vorhanden sind, was der Grund für die niedrige Betriebsfähigkeit der Vorrichtung beim Einsatz in leistungsfähigen metallurgischen Öfen, insbesondere in öfen mit keramischen Tiegel, ist (hierbei entstehen V/ärmestrom, Spritzer und Ausscheidungen aus dem Metall).

Ss ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenaufgezählten Bachteile zu beseitigen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flasinatron zu schaffen, v/elches zuverlässiges Korrigieren der Kathodenlage in bezug auf die Düse gewährleistet, einfach in der Herstellung und betriebssicher ist,

Diese Aufgabe wird durch Schaffung eines Plasmatrons zum uetallschmelzen gelöst, das folgende Baugruppen enthält: oin Gehäuse, in dem ein Elektrodenhalter so angeordnet ist, daß er zusammen mit der Kathode verschoben v/erden kann; eine Gekühl ce Düse mit einer Durchgangsoffnung zum Durchführen der Kathode, wobei sich die Düse im Unterteil des Gehäuses befindet; eine Vorrichtung zum Zuführen des Kühlmittels zu der

Düse, wobei erfindungsgemäß die Vorrichtung zum Zuführen des Kühlmittels einen Flansch mit Kanälen besitzt, der im Oberteil des Gehäuses mit starr am !Flansch befestigten Enden von mindestens zwei,innerhalb des Gehäuses durchgeführten, Kohren angebracht ist, während die anderen Enden der Rohre starr an der Düse befestigt sind und die i'Ianschkanäle über die Rohre mit dem Hohlraum der Düse in Verbindung stehen und am Körper der Rohre innerhalb des Gehäuses eine Einrichtung zum radialen Justieren der Kathode in bezug auf die Durchgangsöffnung der Düse befestigt ist.

Eine solche Plasmatroruconsxruktion ist einfach, technolojjiegerecht in der Fertigung, erhöht die Betriebssicherheit,.

verlängert die Lebensdauer von Kathode und Düse dank ihres genauen koaxialen Einbaus und ermöglicht es, hochlei-

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stungsfähige Piasmatrone zu schaffen.

hachstehena wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgeiLÖße Vorrichtung und

Pig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1.

Das Plasmatron besteht aus einem Iuetallgehause ^, ν/βίο lies in Form eines gekühlten Rohre ausgeführt ist. Im Gehäuse 1 befindet sich ein Elektrodenhalter 2, der ausemem gekühlten Kupferstab bestehe, an dessen unterem Ende durch Anlöten, mittels Gewindeverbindung oder auf eine andere Art eine Kathode 3 aus aktiviertem wolfram befestigt ist.

Die Kathode 3 Dei'indet sich in der Durchgangs öffnung einer Düse 4. Über den Ringspalt, der durch die Wände der erwähnten Öffnung und die Oberfläche der Kathode 3 gebildet wird, strömt aus dem Innenraum des Plasmatrons plasmaerzeugendes Gas zu. Letzteres wird in das Plasmatron beispielsweise über eine Öffnung im (aus der Figur nicht ersichtlichen) Flansch des Gehäuses 1 des Plasmatrons geleitet.

Auf den Oberteil des Gehäuses 1 wird eine Vorrichtung zum Zuleiten des Kühlmittels aufgesetzt, die in Form eines Flansches 5 mit Kanälen 6 für den Durchfluß des Kühlmittels ausgeführt ist.

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Das Kühlmittel gelangt über die Kanäle 6 im Plansch 5 und über Rohre 7, welche mit einem Ende am Flansch 5 und mit ihrem andern Ende an der Düse 4 angeschweißt sind, zur Düse

An den Rohren ? ist ein Metallring ö mit Gewindebohrungen angeschweißt, in die vier Justierschrauben 9 eingedreht sind, Der Ring ö kann, um seine Steifheit zu vergrößern, bis zum Flansch 5 verlängert und an ihn angeschweißt werden. An den Justierschrauben wird ein elektrischer Isolator 10 aufgehängt, welcher eine zentrale Durchgangsöffnung zum Durchführen des Elektrodenhalters 2 besitzt. Die beschriebene Justiereinrichtung befindet sich in einem Abstand von der Düse 4, der ausreicht ' die Wärmeinwirkung des Licntbogeng,

der am Ende der Kathode 3 des Plasmatrons seinen Anfang nimn.t, ausziischliessen. .

Der Flansch 51 die Rohre 7» die Justiereinrichtung und die Düse 4 bilden eine einheitliche Baugruppe, welche das Kühlen der Düse 4 unabhängig vom Gehäuse gewährleistet. Eine solche Baugruppe ist einfach in der Fertigung sogar für mehr als drei Meter lange Piasmatrone. Die erwähnte Baugruppe wird mittels des Flansches 5 am Oberteil des Gehäuses 1des Plasaiatrons über einen Dichtungsring 11 befestigt, wobei die Düse 4 im Unterteil des Gehäuses 1 auf der Ausgleichzwischenlage 12 aufliegt, welche den Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und der Düse 4 abdichtet, um das Ausströmen von Gas zu verhüten.

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In der Zentralöffnung des Flansches 5 ist eine Elektroisola-fcionsbuches 13 eingesetzt, durch die der Elektrodenhalter 2 geführt ist. Am Oberteil des letzteren ist das Werk zur AxialvefSchiebung befestigt, welches beispielsweise aus einer Mutter 14 besteht, die Rechts- und Linksgewinde besitzt sowie auf der eiiien Seite mit dem Elektrodenhalter 2 und auf der anderen Seite mit einem Flansch 15 verbunden ist, welcher über ( aus der. Figur, nicht ersichtliche ) elektrische Isolatoren am Flansch 5 befestigt ist.

Eine solche Baugruppe, ein Gestell mit einer Justiereinrichtung und einem Elektrodenhalter, der eine Verschiebungseinrichtung aufweist, ermöglicht eine bequeme radiale und axiale Justierung der Kathode in der Düsenbohrung und kann unabhängig vom Gehäuse des Plasmatrons montiert und in dieses eingesetzt werden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.. De-r Elektrodenhalter 2 wird zusammen mit der in ihm eingedrehten Kathode 3 durch die Buchse 13 und den elektrischen Isolgitor 10 der Justiereinrichtung geschoben sowie am Flansch 5 befestigt. Dann wird mitteI^ der Justierschrauben 9 und der Mutter 14 des Verschiebungswerks des Elektrodenhalters 2 letzterer so verschoben, daß die Kathode 3 in bezug auf die Diirchgangsöffnung der Düse 4 die erforderliche Lage einnimmt.

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Hiernach wird die zusammengebaute Baugruppe in das Gehäuse 1 eingesetzt, mittels des Flansches 5 stuf den Oberteil des Gehäuses 1 aufgelegt und befestigt, wobei zuvor an der Verbindungsstelle der Dichtungsring 11 und im Unterteil des Gehäuses 1 unter die Düse 4- die Ausgleichszwischenlage 12 eingelegt werden. Letztere besteht beispielsweise aus einer oder mehreren Asbestschnur s chi cht en ·

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Das Plasmatron wird in einen Ofen oder in ein beliebiges anderes Betriebsoböekt eingesetzt, mit den Anlagen zur Stroa.- und .rasversorgung sowie der Kühlanlage verbunden und letztere werden eingeschaltet. Durch einen Oszillator wird zunächst ein Hilfslichtbogen zwischen der Kathode 3 und der Düse 4 sowie danach der Betriebslichtbogen zwischen der Kathode 3 und dem zu bearbeitenden I;;aterial erzeugt, wobei Lichtbogenleistung sowie Gas- und Kühliaitteldurchstromiiienge eingestellt werden.

3ei Abnutzung der Kathode 3 v/ird der Elektrodenhalter jiiit Hilfe der !/.utter 14 verschoben, bis die Kathode 3 iⁿ der öffnung der Düse 4 die erforderliche Lage einnimmt, oder die Kathode 3 wird ausgewechselt, wobei sie über die Öffnung der Düse 4 herausgenommen wird oder sie v/ird zusammen mit dem Elektrodenhalter 2 ausgebaut.

Eine solche Vorrichtung ist einfach und technologiegerecht in der .Fertigung und ermöglicht es, die Betriebssicherheit zu erhöhen und die Lebensdauer von Kathode und Düse zu verlängern, da sie genau koaxial eingebaut sind· Die Vorrichtung ermöglicht es, Piasmatrone mit höherer Leistung zu schaffen·

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Claims

P 37 749/2 ~ ^ 10. Februar 1972 BK/Br PATENTANSPRÜCHE :

1. l-aasmatron zum Metallschmelzen, das folgende Baugruppen enthält: ein Gehäuse, in dem ein Elektrodenhalter so angeordnet ist, daß er zusammen mit der Kathode verschiebbar ist; eine gekühlte Düse mit einer Durchgangsöffnung zum Durchführen der Kathode, wobei sich die Düse im Unterteil dos Gehäuses befindet; eine Vorrichtung zum Zuführen des Kühlmittels zu der Düse, dadurch

g e k e η η ζ eichnet, daß die Vorrichtung zum Zuführen des Kühlmittels einen Flansch (5) mit Kanälen (6) besitzt, der im Oberteil des Gehäuses (1) mit starr am Flansch (5) befestigten Enden von mindestens zwei, innerhalb des Gehäuses (1) durchgeführten, Rohren (7) angebracht ist, während die anderen Enden der Rohre starr" an der Düse (4) befestigt sind und die Kanäle (6) des Flansches (5) über die Rohre (7) mit dem Plohlraum der Düse (4) in Verbindung stehen.

2. Plasmatron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Körper der Rohre (7) innerhalb des Gehäuses (1) eine Einrichtung zum radialen Justieren der Kat.iode (3) in bezug auf die Durchgangsöffnung der Düse (4) befestigt ist.

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