Sposób wytwarzania powlok ochronnych na elektrodach weglowych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia powlok ochronnych na elektrodach weglowych stosowanych w piecach lukowych.Znany jest sposób wytwarzania dwóch lub trzy warstwowych powlok ze stopów aluminium na wy¬ robach z weg~a, w którym to sposobie aluminium jest nanoszone na powierzchnie wegla za pomoca natrysku. Warstwa natryskana zostaje nastepnie powleczona sproszkowanymi zwiazkami aluminium oraz skladnikami stopowymi.Po powleczeniu naniesione substancje poddaje sie obróbce lukiem elektrycznym. Wykonuje sie to w ten sposób, ze pomiedzy przedmiotem z wegla, a jedna z elektrod bocznych pali sie luk elektrycz¬ ny, podczas gdy powierzchnia przedmiotu przesu¬ wa sie z odpowiednia predkoscia w stosunku do luku elektrycznego. Mala elektroda boczna prze¬ mieszcza sie równolegle do osi obrabianego przed¬ miotu.W wyniku powyzszego slad luku elektrycznego pozostaje w postaci tasmy nawinietej po linii sru¬ bowej, która nadtapia sie nieco przy kazdym ob¬ rocie.Wada tego sposobu polega na tym, ze obróbka lukiem elektrycznym jest procesem powolnym, któ¬ rego wydajnosc jest o wiele mniejsza od wydaj¬ nosci innych operacji.Celem zwiekszenia wydajnosci obróbki lukiem elektrycznym, jest rzecza konieczna zamontowanie kilku glowic do natapiania na tej samej maszy- 15 25 30 nie. W tym przypadku pola magnetyczne zwiaza¬ ne z zespolem elektroda-luk-elektroda boczna zmie¬ niaja kierunek luku i powoduja rózny stopien od¬ chylenia plamki anodowej co pogarsza jakosc po¬ wloki, w której w warstwie metalowej tworza sie pecherze.Celem wynalazku jest uzyskanie powloki och¬ ronnej na elektrodach weglowych o zwiekszonej szybkosci obróbki lukiem elektrycznym z odpowied¬ nio wieksza wydajnoscia, przy równoczesnym po¬ prawieniu jakosci powloki.Cel ten osiagnieto za pomoca sposobu wedlug wynalazku polegajacego na tym, ze luk elektrycz¬ ny stabilizuje sie polem magnetycznym a proce- obróbki lukiem elektrycznym odbywa sie pradem o natezeniu powyzej 600 A przy skoku posuwu elektrody powyzej 10 mm. Korzystnie jest jezeli stosuje sie pole elektromagnetyczne, którego os jest równolegla lub zbiezna z osia elektrody bocznej.Szczególnie korzystna jest obróbka lukiem ele¬ ktrycznym przy natezeniu 1000—2500 A i skoku 13 mm. Elektromagnes wytwarzajacy pole magne¬ tyczne stabilizujace luk elektryczny jest zasilany z niezaleznego zródla pradu stalego lub przemien¬ nego.Pole magnetyczne jest wytworzone przez caly prad stosowany do wytworzenia luku lub tylko przez te jego czesc, która przechodzi przez uzwo¬ jenie elektromagnesu. Warstwy powloki ochron¬ nej elektrody weglowej do pieców elektrotermicz- 83 5223 83 522 4 nych maja pasy równolegle powyzej 10 mm przy wytwarzaniu powloki lukiem elektrycznym stabi¬ lizowanym polem magnetycznym pradem powyzej 600 A.Przez zastosowanie duzego pradu rzedu 1000— —2500 A do obróbki lukiem elektrycznym elektrod weglowych i zastosowanie pola magnetycznego u- zyskuje sie o wiele lepsze przyleganie powloki wegla, a poza tym przyleganie wystepuje na calej powierzchni elektrody.W celu dokladnego ukierunkowania luku oraz w celu uzyskania wyraznego sladu natapiania przez luk, nie jest rzecza konieczna malowanie obrabia¬ nej warstwy o dobrej emisji jonowej. Dlatego tez nie wymagaja one malowania. W ten sposób uzys¬ kuje sie powloki zawierajace duzy procent alu¬ minium — 95°/o.Sposobem wedlug wynalazku nanosi sie powloki o bardzo dobrej jakosci przy bardzo duzych {±20%) zmianach * natezenia pradu oraz dlugosci luku (±4 mm). Umozliwia to stosowanie do obróbki standartowych prostowników przeznaczonych do spawania elektrycznego. Powloka wykonana w ten sposób ma lepsza odpornosc na utlenianie i moze przecietnie pracowac 16 godzin w komorze pieca elektrycznego. Elektrody powleczone taka'powloka maja powierzchnie czolowa przecietnie wieksza o 10%, co dodatkowo powieksza oszczednosci na zuzy¬ ciu elektrod o 5%.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie zasilane ze wspólnego zród¬ la pradu, wytwarzajace pole magnetyczne, fig. 2 urzadzenie wytwarzajace pole magnetyczne, w któ¬ rym elektromagnes i luk elektryczny sa zasilane z niezaleznych zródel, fig. 3 — czesc elektrody obrobionej lukiem elektrycznym stabilizowanym w polu magnetycznym pradem 1200 A, fig. 4-czesc elektrody o powloce wykonanej lukiem elektrycz¬ nym 350 A, niestabilizowanym w polu magnetycz¬ nym.Na fig. 1 — elektromagnes sklada sie z cylin¬ drycznej cewki 1 stanowiacej chlodzona woda rure metalowa, przy czym boczna elektroda 2 i uchwyt elektrody 3 przechodza przez srodek cewki w kie¬ runku równoleglym do jej osi. Elektromagnes i luk elektryczny sa zasilane z jednego wspólnego zród¬ la pradu stalego 4 polaczonego szeregowo.Na fig. 2 — w urzadzeniu wytwarzajacym pole magnetyczne stabilizujace luk znajduje sie pusty wewnatrz zelazny rdzen 5 chlodzony woda. Do¬ okola rdzenia znajduje sie uzwojenie 1. Czolo 6 elektromagnesu jest wykonane z materialu nie¬ magnetycznego np. z miedzi lub z stali austenicz- nej, niemagnetycznej i jest równiez chlodzone we¬ da. Boczna elektroda 2 i uchwyt elektrody 3 prze¬ chodza przez otwór elektromagnesu w kierunku równoleglym do jego osi. Elektromagnes i luk ele¬ ktryczny sa zasilane oddzielnie, a mianowicie, ele¬ ktromagnes przez zródlo 7 pradu zmiennego, a luk elektryczny przez zródlo 8 pradu stalego.Stabilizacja luku elektrycznego zalezy od nate¬ zenia pola magnetycznego, które to natezenie jest wprost proporcjonalne do pradu przeplywajacego przez uzwojenie elektromagnesu. Z drugiej strony natezenie pola magnetycznego luku elektrycznego zalezy od odleglosci miedzy koncem elektromag¬ nesu a lukiem. Nastawiajace te parametry (t.j. natezenie pradu i odleglosc) uzyskuje sie wymaga- 5 na stabilnosc luku. Gdy pole magnetyczne jest bardzo intensywne — luk gasnie, gdy pole mag¬ netyczne jest slabe — plamka katodowa i luk zmieniaja miejsce. Powierzchnia elektrody ma wów¬ czas pasy srubowe o szerokosci 9 równej skokowi 10 przy którym odbywa sie obróbka lukiem elektrycz¬ nym.Poniewaz obróbka lukiem elektrycznym stabili¬ zowanym w polu magnetycznym odbywa sie przy skoku powyzej 10 mm (zwykle 12—15 mm) (fig. 15 3), a obróbka lukiem elektrycznym niestabilizo¬ wanym w polu magnetycznym (fig. 4) odbywa sie przy skoku ponizej 10 mm (zwykle 6—8 mm), to szerckcsc pasów umozliwia niezawodne ustalenie w jaki sposób byla wykonana powloka elektrody 20 weglowej, to znaczy czy luk byl stabilizowany za pomoca pola. magnetycznego.Przyklad wykonania powloki o duzej zawartos¬ ci aluminium jest opisany ponizej przy czym wszystkie podane ilcsci materialów odnosza sie do 25 -im2 powierzchni wyrobu.Przyklad I. W przykladzie tym stosuje sie urzadzenie przedstawione na fig. 2. Obróbka lu¬ kiem elektrycznym jest wykonana w polu magne¬ tycznym przy czym odleglosc czola elektromagnesu 30 od powierzchni wyrobu weglowego wynosi 40 mm, prad natomiast przeplywajacy przez uzwojenie ele¬ ktromagnesu wynosi 150 A, a napiecie 8 V.Powierzchnie wyrobu weglowego pokrywa sie za pomoca metalizacji natryskowej warstwa 160 g 35 aluminium. Warstwe metalizowana powleka sie mieszanina z proszków zawierajaca 60 g alumi¬ nium, 160 g weglika krzemu, 50 g dwutlenku ty¬ tanu, 20 g kwasu bornego. Wyrób jest podgrzany do 140°C a nastepnie obrabiany lukiem elektrycz- 40 nym przy predkosci obwodowej wynoszacej 11,2 m/min, skoku 13 mm i natezeniu ^pradu 1250 A.Na powierzchnie obrobiona lukiem elektrycznym nanosi sie za pomoca metalizacji natryskowej 550 g aluminium a nastepnie powleka sie ja miesza- 45 nina zawierajaca 60 g aluminium, 50 g krzemu, 50 g dwutlenku tytanu i 20 g kwasu bornego. Po wysuszeniu nastepuje obróbka lukiem elektrycz¬ nym przy predkosci obwodowej 11,12 m/min, skoku 13 mm i natezeniu pradu 1250 A. 50 Druga warstwa jest metalizowana 40 g alumi¬ nium, powlekana 40 g grafitu, a nastepnie obra¬ biana lukiem elektrycznym przy predkosci obwo¬ dowej 16,2 m/min, skoku 13 mm i natezeniu pradu 750 A. Po obróbce lukiem elektrycznym powierz- 55 chnia jest polerowana celem polepszenia jej glad¬ kosci.Przyklad II. W przykladzie tym stosuje sie urzadzenie przedstawione na fig., 2 pole magne¬ tyczne posiada parametry takie same jak w przyk- eo ladzie poprzednim. Powierzchnia wyrobu weglo¬ wego jest metalizowana 60 g aluminium. Otrzy¬ mana warstwa jest obrabiana lukiem elektrycz¬ nym przy predkosci obwodowej 11 m/min, skoku 12 mm i natezeniu pradu 1150 A. 65 Na powierzchnie obrobiona lukiem elektrycznym5 \ nanosi sie za pomoca metalizacji 500 g aluminium i obrabia sie lukiem elektrycznym przy predkosci obwodowej 13,2 m/min, skoku 11 mm, i natezeniu pradu 1150 A. Na druga warstwe nanosi sie za pomoca metalizacji 700 g aluminium i 200 g mie¬ dzi.Obróbka lukiem elektrycznym jest wykonywana przy predkosci obwodowej 13,2 m/min, skoku 1'1 mm i natezeniu pradu 1150 A. Po obróbce lukiem elektrycznym powierzchnie lekko sie poleruje aby polepszyc jej gladkosc.Przyklad III. W przykladzie tym stosuje sie urzadzenie z fig. 1. Obróbka lukiem elektrycznym jest wykonana w polu magnetycznym przy odleg¬ losci czola cewki od powierzchni wyrobu weglo¬ wego wynoszacej 30 mm, natezeniu pradu w cewce cylindrycznej 1900 A, i spadku napiecia w cewce wynoszacej 3 V.Na powierzchnie wyrobu weglowego nanosi sie za pomoca metalizacji natryskowej 700 g alumi¬ nium. Warstwe metalizowana powleka sie miesza¬ nina proszków zawierajaca 80 g aluminium, 120 g weglika krzemu i 30 g kwasu bornego. Wyrób jest podgrzany do 120°C a nastepnie obrabiany lukiem elektrycznym przy predkosci obwodowej 18,3 m/miin. skoku 14,5 mm i natezeniu 1900 A.Na powierzchnie obrobiona lukiem elektrycznym nanosi sie za pomoca metalizacji natryskowej 600 g aluminium i obrabia lukiem elektrycznym po raz drugi przy predkosci obwodowej 15 m/min. skoku 13 mm i natezeniu pradu 1700 A. Na druga warstwe nanosi sie za pomoca metalizacji natryskowej 50Og aluminium i lekko poleruje sie powierzchnie celem jej wygladzenia.W warunkach przytoczonych w powyzszych przy¬ kladach uzyskuje sie wielokrotny wzrost wydaj¬ nosci obróbki lukiem elektrycznym w stosunku do luku elektrycznego niestabilizowanego polem mag¬ netycznym. Wzrost ten uzyskuje sie przez stabili¬ zacje luku elektrycznego i zastosowanie pradu o 83 522. 6 natezeniu powyzej 600 A co daje mozliwosc po¬ wiekszenia predkosci obwodowej i skoku.Za pomoca sposobu* wedlug wynalazku uzyskuje sie wyroby o powlokach ochronnych bardziej wy- 5 trzymalych od powlok ochronnych wykonywanych za pomoca dotychczas znanych sposobów. Wyroby weglowe powleczone warstwa ochronna za pomoca sposobu wedlug wynalazku maja szerokosc pasów warstw zasadniczych pochodzacych z obróbki lu- !o kiem elektrycznym wieksza od 10 mm. PL