Электроискровой ионизатор

Полезная модель относится к устройствам, применение которых возможно в металлургии и отраслях, где применяют ионизированный газ, в частности, азот для легирования расплава.

Предлагаемое устройство позволяет получить, в частности, атомарный азот, непосредственно перед подачей в металлический расплав, либо в рабочее пространство ферросплавной печи, либо в резервуар установки очистки промышленных выбросов и др.

Сущность устройства заключается в наличии электродов на пути газового потока, подвергающегося ионизации за счет импульсных электрических сигналов, подаваемых с блока управления по принципу "автомобильных свечей".

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.

Предлагаемая полезная модель «Электроимпульсный ионизатор» (фиг.1) состоит из камеры с подводящим молекулярный азот патрубком N₂ 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).

Устройство работает следующим образом: молекулярный азот N₂ 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

Устройство для ионизации газа, в частности азота, состоящее из подводящего и отводящего газопровода, камеры с расположенными в ней электродами, блоком управления электрическими сигналами, отличающееся тем, что камера разделена на каналы по числу электродов, расположенных в каналах, а электроды функционально связаны с блоком управления.