ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИОНИЗАТОР

Полезная модель относится к области металлургии, а именно для применения на оборудовании
- для подачи газообразного азота в ковш с расплавом с целью легирования,
- для подачи в ферросплавную печь с этой же целью.
Может быть применена в установках по очистке дымовых промышленных газов и др.
Устройства для подачи азота в расплав общеизвестны: это погружные фурмы для подачи газообразного азота в ковш с металлом, пористые огнеупорные блоки и фурмы, расположенные в днище сталеплавильного ковша. При подаче газа такими устройствами с целью легирования стали степень усвоения азота весьма нестабильна: от 3 до 40% [1], поскольку молекулярный азот является весьма устойчивым соединением.
Для достижения эффективного легирования стали требуется качественное изменение структуры газа, а именно его ионизация при помощи устройства, расположенного в непосредственной близости от расплава.
Обзор литературы, в частности, [2], [3] позволяет сделать вывод об электроискровом/электродуговом механизме разложения молекул азота: опыты, приведенные в указанных источниках, свидетельствуют об эффективной диссоциации молекул азота на атомы при помощи оборудования, создающего электрический разряд, дугу.
Поскольку предметом заявки является полезная модель, авторы не углубляются в природу диссоциации молекул азота и рекомбинации (соединения) атомов.
Аналогом электрода для устройства электроискрового разложения молекулы азота на атомы может служить обычная автомобильная свеча.
Другим аналогом может являться запальная горелка [4], применяемая для запала природного газа при просушке огнеупорной кладки металлургического оборудования. Но эта горелка не рассчитана на многократное в короткий промежуток времени включение, обладает значительными линейными размерами и требует обеспечения электропитанием 220V, что небезопасно, если пульт управления расположен непосредственно в зоне обслуживания.
2
Предлагаемая полезная модель «Электроимпульсный ионизатор» (фиг.1) состоит из камеры с подводящим молекулярный азот патрубком N и отводящим атомарный азот патрубком N. Рабочая часть камеры имеет каналы, оснащенные электродами, осуществление сигналов на которые производят блоком управления. (Количество электродов не является критичным: приведенные 8 шт. на фиг.1 представлены в качестве примера).
2
Устройство работает следующим образом: молекулярный азот N подают в подводящий патрубок камеры, имеющую каналы, в каждом из которых расположено по электроду. Блок управления осуществляет подачу поочередных электроимпульсов на электроды аналогично порядку подачи электрических импульсов на автомобильные свечи трамблером. Возникающей электрической дугой в каждом канале осуществляется диссоциация азота на атомы. Концентрация атомов задается режимами подачи и частотой электрического сигнала управляющего блока. Далее через отводящий патрубок N посредством шланга либо трубопровода атомарный азот поступает к фурмам, пористым блокам и другому оборудованию.
Авторам неизвестно подобное устройство по ионизации газов.
Изготовление и использование заявленного устройства реально в условиях действующего производства.
В настоящее время увеличивается спрос на сталь, легированную азотом [5] и уровень решения задачи, таким образом, достаточен для полезной модели.
Литература:
1. Немченко В.П. и др. Опыт и перспективы легирования стали газообразным азотом. Сталь, №10, 1976 г., с.895.
2. Ахмадеев Ю.Х. Влияние газовой среды на процесс азотирования. Автореф. дисс. Институт сильноточной электроники. Томск, 2007 г., с.2.
3. Денисов Г.В. и др. Диссоциация оксидов азота под действием импульсного пучка электронов. Письма в ЖТФ. Том 26, вып.16. Институт электрофизики УрО РАН. Екатеринбург, 2000 г., с.30.
4. Горелка запальная. Эскиз.
5. Свяжин А.Г. Высокоазотистые стали. В сб.: Труды Восьмого конгресса сталеплавильщиков. М., Черметинформация. 2005 г., с.662