Содержание к диссертации
Введение
1. Перспективы развития плазменных сталеплавильных процесссов 11
1.1. Особенности плазменных сталеплавильных процессов... 11
1.1.1. Плазменная плавка в печах с керамическим тиглем при производстве сталей с особыми свойствами 13
1.1.2. Плазменные переплавные процессы в производстве высококачественных сталей 15
1.1.3. Интенсификация процессов при традиционных способах выплавки стали 16
1.2. Пути развития плазменной металлургии 16
1.2.1. Экономические и экологические проблемы 18
1.2.2. Физико-химические и технологические аспекты 19
2. Азотирование металлов при плазменной плавке в атмосфере различных газов 21
2.1. Абсорбция азота из плазмы. Анализ литературных данных 21
2.2. Влияние состава газа и металла на азотирование при плазменной плавке в печах с вольфрамовым катодом 30
2.2.1. Поглощение азота железом из смесей Ar+N2 и Ar+NH3 30
2.2.2. Плазменное азотирование сталей 08X18Н10 и Р6М5 38
2.2.3. Роль активных частиц в поглощении азота и оценка их избыточной энергии 45
2.3. Особенности поведения азота и углерода при плазменной плавке в печах с графитовым катодом 53
2.3.1. Поглощение азота и углерода высокохромистыми расплавами
2.3.2. Закономерности растворения азота в стали 08Х25Г11АН7 и сплаве Х20Н80 при высоких температурах 64
2.3.3. Особенности растворения азота в стали 08Х25Г11АН7 и сплаве Х20Н80 при плазменно-дуговом нагреве 67
2.3.4. Влияние углерода на процесс растворения азота при плазменной плавке 69
2.3.5. Термодинамические закономерности растворения углерода в стали 08Х25Г11АН7 при высоких температурах .72
3. Особенности формирования анодной области при плазменно-дуговом нагреве металлов 77
3.1. Процессы формирования электрической дуги в металлургических плазмотронах. 77
3.1.1. Факторы, определяющие механизм формирования столба дуги и приэлектродных участков 81
3.1.2. Энергетический баланс дугового разряда и механизм передачи энергии электрического поля аноду 85
3.2. Особенности прианодной области сильноточных дуг 89
3.3. Физико-химические процессы в пограничной зоне плазма-металл 93
3.3.1. Понятие пограничной области разряда 93
3.3.2. Процессы в пограничной области с участием азота 98
4. Спектральные исследования прианодной области разряда 107
4.1. Состояние вопроса и проблемы спектральных ис следований при плазменной плавке 109
4.2. Исследование влияния различных факторов на параметры дугового разряда и прианодной области при плазменной плавке 111
4.2.1. Описание экспериментального оборудования и разработка методики спектральных исследований 111
4.2.2. Исследование прианодной области при плазменно дуговой плавке в печах со стержневым вольфрамовым
катодом 119
4.2.3. Характеристика дугового разряда и прианодной области при плазменной плавке в печах с полым катодом 137
5. Измерение температуры поверхности расплава спектральным методом 155
5.1 Обзор современных методов исследования температуры металла в условиях плазменного нагрева .155
5.1.1 Методы измерения температуры металла при плазменной плавке 155
5.1.2 Оптические методы измерения температуры поверхности металлов 160
5.2 Разработка спектральной методики определения температуры поверхности расплава при плазменной плавке 163
5.2.1 Методика измерения температуры поверхности расплава в анодном пятне 164
5.2.2 Измерения радиального распределения температуры на поверхности расплава с помощью волоконной оптики 174
6. Дефосфорация стали в условиях плазменной плавки 185
6.1 Проблема дефосфорации высоколегированных сталей и пути ее решения 185
6.2 Поведение фосфора при плазменной плавке металлов в атмосфере различных газов 188
6.2.1 Поведение фосфора в расплавах Fe-P и Fe-C-P в атмосфере аргона, азота и углерода 188
6.2.2 Удаление фосфора из расплавов сталей 08Х18Н10 и Р6М5К5 при обработке азотом 197
6.3 Процессы перехода фосфора из расплава в газовую фазу 200
6.3.1 Факторы, влияющие на испарение фосфора из расплавов железа 201
6.3.2 Химическое взаимодействие фосфора с компонентами газовой фазы 208
6.4 Результаты спектральных исследований фосфорных соединений при плазменной плавке 216
6.4.1 Методы определения фосфора и его соединений 216
6.4.2 Спектры излучения фосфорных соединений 217
6.4.3 Спектральные исследования прианодной области
6.5 Влияние кислорода на процесс газовой дефосфорации 222
6.6 Механизм удаления фосфора из расплава за счет взаимодействия с активным газом 225
7. Исследование взаимодействия металлических расплавов с газовыми смесями на основе компьютерного моделирования 236
7.1 Методы математическое моделирование термодинамических расчетов , 236
7.2 Основные идеи и допущения метода локальных концентраций (МЛК-1) 240
7.2.1 Температурное поле в пограничной области 240
7.2.2Методика определения локального распределения концентрации газов на поверхности расплава 247
7.2.ЗИнтерпретация результатов моделирования, сопоставление с экспериментальными данными 250
7.3 Моделирование процесса азотирования при различных условиях плавки 255
7.4 Моделирование процесса газовой дефосфорации металлов при обработке активными газами
Выводы 285
Список использованных источников
- Интенсификация процессов при традиционных способах выплавки стали
- Влияние состава газа и металла на азотирование при плазменной плавке в печах с вольфрамовым катодом
- Особенности прианодной области сильноточных дуг
- Описание экспериментального оборудования и разработка методики спектральных исследований
Интенсификация процессов при традиционных способах выплавки стали
Экономические и экологические проблемы
Сдерживающим фактором применения плазмы в черной металлургии является высокая стоимость электроэнергии и трудности, связанные с конструкцией мощных плазмотронов (более 10 МВт). Кроме того, в проблемы, касающиеся плазменной металлургии, включены также способы производства и очистки инертных газов(аргона, гелия), используемых в качестве плазмообра-зующего газа. В зависимости от решаемой технологической задачи в металлургии требуется различная степень чистоты газов, причем, по мере снижения в них содержания нежелательных примесей, их стоимость значительно возрастает.
Проблемы, связанные с высокой стоимостью электроэнергии и инертного газа решаемы. В развитых странах уменьшается разрыв между стоимостью тепловой и электрической энергией. Соотношение стоимости эквивалентов электроэнергии и органического топлива за последние годы снизилось с 8-9 до 2-3 и ниже (США, Швеция, Франция) 12/. Таким образом, стоимость электроэнергии становится сопоставимой со стоимостью других видов энергии, что делает ее применение более доступным.
С другой стороны, большая скорость плазменных процессов ведет к упрощению металлургического оборудования, уменьшению его размеров и числа агрегатов, увеличению производительности, снижению трудовых и материальных затрат, что в свою очередь способствует снижению капитальных и эксплуатационных затрат.
Снижение материалоемкости при производстве единицы продукции делает плазменную технологию предпочтительной с точки зрения рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
По сравнению с ДСП, плазменные печи, или их аналоги - дуговые печи постоянного тока (ДППТ), являются более безопасными с экологической точки зрения. В связи с отсутствием колебаний тока существенно снижается подсос воздуха в рабочее пространство печи, соответственно снижается интен 19 сивность и объем газовыделений, кроме того, понижается уровень шума, а также уровень вредных выбросов (пыли, оксидов азота и углерода, цианидов и др.). В ПП общий угар шихты составляет 0,5-1,5 против 6-8% , характерных для ДСП.
В результате реконструкции ДСП-25 и перевода ее на питание постоянным током уровень пылегазовых выбросов уменьшился в 7-10 раз и составил 0,52-0,97 кг/т /17/.
Поскольку ожидается рост производства электростали в обозримом будущем (по меньшей мере первые три десятилетия XXI века), на фоне требований по охране окружающей среды будут пересмотрены все аспекты технологии, с целью обеспечения энерго- и ресурсосбережения, сведения к минимуму возможных вредных выделений, обеспечения рециркуляции ресурсов, эффективного использования сопутствующих продуктов и отходов производства и, в конечном итоге, достижения максимальной эколого-экономической эффективности производства при непременной гарантии высокого качества металлопродукции 111. И в этой связи роль плазменной технологии может быть существенной.
Возможности плазменных процессов гораздо шире, чем реализуются на практике. Несмотря на достигнутые успехи в области использования низкотемпературной плазмы в металлургии, ряд вопросов требуют дальнейших исследований.
Существуют проблемы, связанные со спецификой нагрева металла, с особенностями формирования прианодного слоя и его воздействия на металл и др., которые трудно подаются экспериментальному исследованию. Теоретические разработки в этой области довольно противоречивы. Поэтому полученные для конкретного агрегата эмпирические результаты не могут быть обобщены на другие. Все это свидетельствует о том, что необходимо дальнейшее накопление экспериментальных и теоретических знаний с привлечением современных методов исследований и их обобщение.
Многие специалисты в качестве основы для дальнейшего развития плазменной металлургии отмечают в ряду других исследования: - параметров дуги (радиального и продольного распределения температуры, состава атмосферы и т.д.), зоны разряда, соприкасающейся с поверхностью металла, с целью уточнения структуры пограничного слоя плазмы (т.е. состояния газовых частиц - степень диссоциации, ионизации, возбуждения и т.д.), свойств дуги повышенного давления и плазменных разрядов низкого давления с целью выявить особенности механизма взаимодействия газ-металл в зоне контакта плазменного разряда различного типа с поверхностью металла; - термодинамики и кинетики газообменных процессов, в том числе, азотирования; процессов испарения; раскисления; рафинирования - обезуглероживания, десульфурации, дефосфорации; легирования и т.д. при температурах, соответствующих зоне контакта металла с плазменной дугой (т.е. близких к температуре кипения).
Поскольку технологические возможности процесса плазменной плавки в основном зависят от параметров дуги, состава и температуры пограничной зоны, а также состояния поверхности расплава (температуры, наличия оксидной пленки и др.), изучение этих параметров и влияния их на физико-химические характеристики процесса особо важно и представляет несомненный интерес.
Влияние состава газа и металла на азотирование при плазменной плавке в печах с вольфрамовым катодом
Достоинством описанной модели является то, что она позволяет на основании одного или нескольких экспериментальных значений растворимости азота в расплаве железа оценить его содержание при других парциальных давлениях азота без проведения дополнительных опытов. Кроме того, она позволяет с помощью параметров взаимодействия азота оценить ожидаемую растворимость азота в расплавах сталей любого состава.
Основным недостатком этой модели является то, что она привязана к конкретным условиям плавки. Кроме того, модель не учитывает температуру зоны абсорбции, которая непосредственно связана с температурой плазмы пограничной области разряда (Табс. учитывается только при определении P N).
В расчетах температуру поверхности металла усредняют по зонам абсорбции и десорбции и условно принимают равной 2000-2200 и 1810-2000 К, соответственно В то же время по разным оценкам максимальная температура на поверхности расплава превышает 2300К, а в ряде случаев приближается к температуре кипения материала анода. Отсутствие надежных данных о температуре металла и газовой фазы не позволяет свести многочисленные экспериментальные данные вместе для выработки приемлемой теории, объясняющей механизм процесса азотирования, и создает трудности в интерпретации результатов экспериментов и даже их сопоставлении.
Экспериментальное изучение физико-химических процессов, протекающих в различных зонах расплава и определение их локальных характеристик, представляет определенные трудности. Поэтому обычно используют усредненные характеристики, а опыты проводят в небольших ваннах, поверхность которых полностью покрыта плазмой, с целью исключения, или сведения к минимуму, градиентов температуры и состава газа.
Для получения воспроизводимых результатов и сведения посторонних факторов, влияющих на азотирование, к минимуму, большое внимание во многих работах уделялось методике исследования: для фиксации растворенного азота при охлаждении металла использовали небольшие образцы; в ряде экспериментов металл после окончания плавки подвергали "мгновенной" закалке; плазмообразующий газ подвергали очистке от примесей; контролировали расход аргона и азота, общее давление в камере печи, межэлектродное расстояние, заглубление катода и его размеры и т.д.
Несмотря на эти меры, разброс в содержании азота [N] при одних и тех же параметрах плавки был достаточно велик, что свидетельствует о том, что на процесс азотирования оказывают влияние и другие, не менее важные, факторы.
Этот разброс частично отражен на рис. 2.1. Был сделан вывод о том, что он связан с тем, что в качестве параметров процесса используются усредненные, обобщенные характеристики, тогда как из-за малой протяженности пограничной зоны разряда и высоких градиентов температуры и химического потенциала газа на поверхности металла и в газовой фазе необходимо рассматривать локальные. Анализ литературных данных позволил выявить основных факторы, влияние которых на процесс растворения азота при одних и тех же условиях плавки может быть определяющим: параметры плазмы прианодной области (характер распределения температуры, состава); - характер распределения температуры на поверхности расплава; количество и состав металла (особенно, содержание поверхностно активных веществ), интенсивность его охлаждения; - способ подачи рабочего газа и его состав, в частности, наличие примесей в газовой фазе, особенно кислорода. Источниками примесей в газовой фазе могут быть остаточный кислород в камере печи, примеси в металле и аргоне.
Косвенно на результаты экспериментов могут оказать влияние объем и площадь внутренней поверхности камеры, ее состояние, интенсивность охлаждения тигля, стабильность горения дуги и др. Например, в результате нагрева в процессе плавки стенок камеры печи может происходить десорбция адсорбированных на стенках газов (влага, азот, кислород) и их смешивание с плазмообразующим газом. Попадая в зону реакции, они могут повлиять на процессы абсорбции-десорбции.
Очень важен способ подачи азота в разряд. В ряде работ азот подается в печь не одновременно с аргоном, а только после расплавления металла. При этом в результате смешивания с атмосферой печи его концентрация в пограничной зоне оказывается ниже, чем в исходной плазмообразующей смеси, и в тем большей степени, чем больше объем камеры.
Наличие перечисленных выше проблем требовало проведения собственных экспериментов с целью изучения локальных характеристик процесса взаимодействия плазмы с металлическими расплавами при различных условиях плазменной плавки. Была разработана методика проведения экспериментов, в том числе методика измерения локальных распределений температуры рас зо плава и плазмы пограничного слоя разряда, взаимодействующей с металлом. При этом использовали оптические и спектральные методы исследования. Описание разработанных методик и полученные результаты приведены в соответствующих главах (гл. 4 и 5).
При разработке методики проведения экспериментов было учтено возможное влияние некоторых из перечисленных факторов на результаты исследования, и в ряде случаев проводились дополнительные опыты, с целью выяснения степени этого влияния. Основные результаты предварительных экспериментов, проведенных с целью выбора оптимальной методики исследования, изложены в отчетах НИР /36, 37/.
Особенности прианодной области сильноточных дуг
В связи с дороговизной вольфрамовых катодов и некоторыми проблемами, возникающими при их изготовлении и эксплуатации /8/, возник интерес к графитовым катодам применительно к плазмотронам и тому сортаменту металлов, которые выплавляются в плазменных печах.
Интерес к графитовым катодам для плазмотронов требует всестороннего анализа процессов, протекающих в дуге и их влияния на технологические параметры плавки. В отличие от вольфрамовых катодов графитовые менее стойки и быстро изнашиваются. Расход графитовых электродов зависит как от свойств (качества) самого электрода, так и от состава среды, в котором он работает, от энергетических характеристик дуги и т.д /45-47/. Углерод, попадающий в дугу, достигает поверхности металла и частично усваивается им. Это ограничивает использование графитовых электродов при выплавке стали с низким содержанием углерода. Практически не изучено совместное влияние азота и кислорода на износ катода, а также на поглощение углерода металлом. Не изучена также абсорбция азота в атмосфере углеродсодержащих газов.
В настоящей работе проведено исследование влияния различных факторов (силы тока, состава и расхода газа, межэлектродного расстояния и др.) на износ графитового катода и поглощение азота и углерода металлом в атмосфере азот- и углеродсодержащих газов /48-50/.
Плавки проводили в лабораторной плазменно-дуговой установке ЛПДУ при давлении 0,1 МПа и силе тока разряда 125-225 А. Плотность тока была со в работе принимала участие Мосина Т. А. измерима с промышленными значениями (j 100 А/см2). Для исследования были выбраны сталь 08Х25Г11АН7 и сплав Х20Н80, составы которых приведены в табл. 2.6.
Плотность тока оказывает существенное влияние на износ катода и поглощение углерода и азота. На рис. 2.11 приведены зависимости изменения массы расплава и расхода графитового катода от силы тока разряда. Можно видеть, что с увеличением силы тока разряда от 125 до 225 А износ катода возрастает в 6 раз (от 0,77 до 4,5 г/ч); существенно уменьшается и масса металла.
Изменение концентрации углерода в расплаве Х20Н80 приведено на рис. 2.12. Как видно из рисунка, одновременно с увеличением расхода катода возрастает и содержание углерода в расплаве (с 0,44 до 1,60 %); зависимость [С] от расхода плазмообразующего газа не однозначна.
Усиление интенсивности испарения металла (см. рис. 2.12.) с увеличением силы тока разряда связано с тем, что увеличивается плотность тока, и соответственно, температура поверхности расплава.
Следует отметить, что в этой серии опытов азот не подавали в печь, однако анализ металла показывает, что содержание азота с увеличением силы тока разряда возрастает (см. рис. 2.13.), что, во-первых, указывает на присутствие остаточного азота в камере печи, во-вторых, на изменение параметров пограничной области разряда (температуры, состава газовой фазы и т.д.) при изменении силы тока.
Содержание кислорода в металле колеблется в широких пределах, но можно отметить тенденцию возрастания [О] с увеличением силы тока (см. рис. 2.13).
Содержание углерода в металле в основном зависит от интенсивности его поступления в газовую фазу в результате износа катода. Поэтому при прочих равных условиях, чем выше расход катода, тем выше содержание углерода в металле.
Однако, усвоение углерода металлом может зависеть и от других параметров, например, от расхода плазмообразующего газа QAI . С ОДНОЙ стороны, увеличение QAT должно способствовать сжатию дуги, увеличению ее температуры и усилению испарения металла, с другой - разбавлению паров углерода и снижению его концентрации в разряде. Возможно также выдувание из анодной области паров металла. Все эти факторы по-разному влияют на поглощение углерода из газовой фазы.
Из таблицы 2.7 и рис. 2.14 можно видеть, что при низких значениях силы тока концентрация углерода в Х20Н80 от расхода аргона не зависит. При силе тока 225 А с увеличением расхода аргона содержание углерода в металле заметно уменьшается. Это может быть связано с тем, что при больших токах происходит расширение дуги и эффект разбавления аргоном сказывается в большей степени. Зависимость концентрации углерода в расплаве Х20Н80 от расхода аргона
Кроме того, это может быть связано с тем, что при больших плотностях тока анодное пятно в свободно горящей дуге непрерывно перемещается по всей поверхности расплава и создаются более благоприятные условия для растворения углерода, чем для дуги, стабилизированной аргоном.
Результаты, полученные при плавке стали 08Х25Г11АН7 (см. рис. 2.14), показывают, что при силе тока 125 А с увеличением расхода газа происходит усиление поглощения углерода металлом.
Как известно, состав металла также может влиять на формирование режима горения дуги и можно предположить, что для двух различных металлов он разный. Данные для 08Х25Г11АН7 не согласуется с идеей разбавления дугового промежутка аргоном; более вероятно предположить влияние эффекта сжатия дуги, стабилизированной аргоном. В этом случае выдувание паров металла от поверхности расплава должно способствовать растворению углерода. На рис. 2.15 видно, что увеличение расхода аргона, хотя и незначительно, но усиливает интенсивность испарения металла и практически не влияет на из 60 нос катода. Последнее согласуется с результатами работы /8/, полученными при испытании графитовых катодов на промыпшенной плазменно-дуговой печи У-600.
Описание экспериментального оборудования и разработка методики спектральных исследований
В металлургии используют низкотемпературную плазму, степень ионизации которой, как правило, составляет около 1-2 %. Частица в такой плазме обладает энергией в пределах 0,5-3 эВ. В связи с тем, что 1эВ соответствует энергии теплового движения при температуре около 11600 К, область существования используемой в металлургии плазмы находится в интервале температур (5-50)-103К.
Плазму, из-за наличия в ней заряженных частиц и особенностей протекания в ней физико-химических процессов, относят к четвертому агрегатному состоянию вещества /55-57/. При давлениях, близких к атмосферному, роль процессов с участием заряженных частиц сводится в основном к обеспечению определенного уровня электропроводности и способности системы преобразовывать электрическую энергию в тепловую (выделять джоулево тепло). Однако возможность участия в химических процессах заряженных частиц, как положительных, так и отрицательных, особенно в молекулярных газах сложного химического состава, очень велика /58,59/. Существенное влияние заряженные частицы оказывают на формирование при-электродных участков.
В плазме молекулярные газы приобретают дополнительную энергию за счет колебательного возбуждения и диссоциации. Энергия диссоциации D для большинства молекул находится в интервале от 3,5 до 11 эВ (табл. 3.1). Из простых молекул наименее прочной являются Нг (4.48 эВ), наиболее прочной - N2 (9.76 эВ). Химические соединения, как правило, менее прочны (за исключением СО, у которого энергия диссоциации равна 11,1 эВ). Продуктами диссоциации могут быть фрагменты молекул, радикалы, возбужденные или ионизированные атомы и молекулярные ионы. В табл. 3.1 приведены значения энергии диссоциации для некоторых двухатомных молекул и ионов /59,60/.
В газах энергия ионизации Ui, как правило, выше энергии диссоциации, поэтому концентрация атомов в низкотемпературной плазме выше, чем концентрация заряженных частиц В табл. 3.2 приведены значения для энергий ионизации некоторых атомов и молекул /59,61/.
Степень ионизации а определяется отношением количества ионов ПІ К исходному количеству частиц N0 в долях единицы или процентах /56,57/: a=ni/N0 (3.1) Она в значительной степени зависит от рода газа, температуры и давления; с повышением температуры и понижением давления степень ионизации увеличивается /56,59/: а=щ(кТ)/р=Пе(кТ)/р (3.2) Степень ионизации можно определить на основе уравнения Саха из выражения: a={[(kT)5/2(27rme)3/2/ph3]-gegi/g0)}1/2-exp(-Ui/2kT) (3.3) где Т - температура плазмы, К; к - постоянная Больцмана, (1,38-10"23 Дж/К); те- масса электрона (9,1-10"31кг) ; h- постоянная Планка (6,63-10"34 Дж-с); р -общее давление газа, Па, Ui - энергия ионизации (1эВ = 1,6 10 19 Дж). Подставляя постоянные в уравнение (3.3), получим a=0,182 (Т5/2/р)1/2 (gegi/g0)1/2-exp(-Ui/2kT) (3.4) где ge, gi, и go - статистические веса электронов, ионов и нейтральных атомов. Для электрона ge=2, статистические веса для некоторых атомов и ионов приведены в табл. 3.3 /59/.
Обычно для свободно горящей дуги используют эмпирическое соотношение T=800-Ui /63/, и хотя оно не совсем точно, но позволяет качественно правильно оценить температуру дуги. При такой оценке для аргоновой дуги температура составит 12600 К, в парах железа будет составлять около 6400 К, а в парах цезия - 3100 К.
Как известно, понятие "температура газа" приобретает конкретный физический смысл только в случае полного термодинамического равновесия системы и характеризует среднюю кинетическую энергию частицы газа при максвелл-больцмановском распределении энергии между частицами. Однако, как известно, полное термодинамическое равновесие в плазме дугового разряда не достигается. Поэтому говорят о термическом равновесии плазмы, при котором состояние системы можно описать одним значением температуры Т. Физически это означает, что энергия газа в плазме равномерно распределена между всеми степенями свободы различных частиц.
Следует подчеркнуть, что речь идет о Локальном термическом равновесии, т.е. о равенстве температур между ионами, электронами и нейтральными атомами и молекулами в небольшой области вблизи рассматриваемой точки, ибо в плазменном разряде температура изменяется по сечению и длине столба. Поэтому дуговую плазму следует характеризовать не одним значением температуры для всего объема, а распределением температур по объему - полем температур. 3.1.1. Факторы, определяющие механизм формирования столба дуги и приэлектродных участков
Плазма дугового разряда формируется между анодом и катодом в результате прохождения электрического тока через газ.
Прикатодная область. Дуга на катоде стягивается в так называемое катодное пятно, беспорядочно перемещающееся по всей поверхности катода. Температура в пятне возрастает и достигает температуры кипения (или возгонки) материала катода, в результате чего возникает термоэмиссия электронов. Электроны ускоряются в электрическом поле до энергий, достаточных для ударной ионизации атомов и молекул газа.
В прикатодной области образуется слой положительного пространственного заряда, поддерживающий необходимую напряженность электрического поля, требующуюся для ускорения электронов. Вблизи микронеодно-родностей поверхности катода возможна автоэлектронная или взрывная электронная эмиссия.
Конкретная величина катодного падения зависит от рода газа, материала и формы катода и состояния его поверхности. Оно не зависит от расстояния между электродами и от величины разрядного тока в широком интервале значений последнего. Катодное падением потенциала в дугах с вольфрамовым катодом и медным анодом в атмосфере аргона и азота при силе тока 50-200 А составляет 7±2 В. Плотность тока в дугах с вольфрамовым катодом при режиме работы без пятен находится в пределах (1...3)-107 А/м2, с пятном - (3...7)-108 А/м2 /56,59/.
Прианодная область. Протяженность анодной области невелика, но процессы, протекающие в ней, имеют особо важное значение как для существования самой дуги, так и для физико-химических процессов, протекающих между плазмой дуги и поверхностью анода.
