Файл: Вакуумные прокатные станы..pdf

манометров ничего не говорят о составе и парциальном давлении отдельных составляющих газовой смеси. Парциальные давления компонентов остаточного газа зависят при проведении техноло­ гического процесса в вакууме от количественного состава газов.

Знание парциальных давлений отдельных компонентов газо­ вых смесей, присутствующих в вакуумных камерах прокатных станов, значительно важнее, чем знание полных давлений, так как величина парциальных давлений активных газов определяет кинетику реакции металл—газ, характер изменения всех пока­ зателей процесса и, в конечном счете, эффективность обработки металлов в средах регулируемого состава.

В связи с этим, основным параметром вакуумных систем, при­ меняемых при различных технологических процессах (плавка, литье, спекание, горячая обработка давлением), должно быть не только полное давление остаточных газов, но и парциальные да­ вления всех компонентов газовой смеси.

Для измерения парциальных давлений наиболее совершенными приборами являются масс-спектрометрические газоанализаторы, отличающиеся высокой чувствительностью, простотой и надеж­ ностью. Масс-спектрометрический метод основан на ионизации

•59

масс-спектрометрах отклонение ионного луча происходит в маг­

применения в вакуумных прокатных станах. Для непрерывного контроля состава остаточных газов в вакуумных камерах более целесообразно использовать простые и портативные динамические масс-спектрометры. Промышленностью выпускаются динамиче­ ские масс-спектрометры: фарвитрон, омегатрон, радиочастотный и время-пролетный. Основные характеристики динамических массспектрометров приведены в табл. 16.

5. НАТЕКАНИЕ И МЕТОДЫ ЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ

Общая характеристика натекания

Натекание является чрезвычайно важной характеристикой вакуумной системы прокатного стана.

Скорость натекания более точно характеризует количество га­ зов в камере, чем величина общего давления. Система откачки может иметь большую мощность, обеспечивающую очень низкое давление, но общее количество газа, проходящего над прокаты­ ваемым металлом, останется значительным, если натекание будет большим. Это вызовет интенсивное окисление металла и пони­ жение механических свойств [21].

Натекание обусловлено наличием неплотностей в оболочке камеры, трещин, отверстий, сообщающих ее внутреннюю полость с внешним пространством. Кроме того, натекание происходит за счет недостаточной герметичности вакуумных соединений. При этом газ поступает в камеру как через уплотнения, так и за счет десорбции с поверхности уплотнения, соприкасающейся с вакуум­ ным объемом.

Как показывает опыт, натекание зависит от отношения суммы периметров всех уплотнений вакуумной системы к ее объ­ ему. В связи с этим, важное значение имеет количество вакуум­ ных соединений системы.

Для измерения величины натекания пользуются следующим методом: откачанную до давления Pï вакуумную камеру с помощью затворов отсоединяют от вакуумных насосов и фиксируют зна­

Определенная скорость газопоступлений может учитывать не только натекание в вакуумную камеру атмосферного воздуха, но

60

также и десорбцию газов с поверхности конструкций и газовыделе­ ния из нагретых материалов. Все эти составляющие учитываются уравнением (24), где скорость газовыделений и скорость десорбции являются переменными величинами. По мере откачки они умень­ шаются и через некоторое время, зависящее от условий эксплуа­ тации стана, становятся равными нулю. После этого скорость газопоступлений определяется только скоростью натекания qH, которое обусловливается конструкцией системы и тщательностью ее выполнения и обычно яв­ ляется постоянной величиной.

Для вакуумной системы прокатного стана Московского инсти­ тута стали и сплавов характерны зависимости скорости газопоступ­ лений от времени откачки, представленные на рис. 29.

Авторы изучали влияние скорости натекания (десорбция и газо­ выделение были сведены к нулю), изменяемой искусственно в ши­

активных металлов — циркония с газами [36]. Исследование про­ водили в реальных условиях прокатки при нагреве циркония до

Интервал изменения скорости натекания определялся совер­ шенством вакуумной системы стана и мощностью системы откачки. Превышение максимальной скорости натекания, равной 340 мкм рт. ст-лісек, в вакууме 1 0 ~ 4 л ш рт. ст. приводило к повышению давления в камере. Из рис. 30, а следует, что общее количество газов, поглощенных цирконием в процессе обработки, существенно возрастает с увеличением скорости натекания, причем влияние

61

этой скорости'на интенсивность взаимодействия циркония с га­

мкм

9

ным значением скорости натекания, равным 20 мкм рт. ст. • л/сек. При больших значениях скорости натекания эффективность применения вакуума определенной степени может быть значи­ тельно ниже, чем влияние более низкого вакуума, но с минималь­ ным натеканием. Так, общее количество поглощенных газов в ва-

62