JPH0117408B2 - - Google Patents

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JPH0117408B2
JPH0117408B2 JP23659583A JP23659583A JPH0117408B2 JP H0117408 B2 JPH0117408 B2 JP H0117408B2 JP 23659583 A JP23659583 A JP 23659583A JP 23659583 A JP23659583 A JP 23659583A JP H0117408 B2 JPH0117408 B2 JP H0117408B2
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molten metal
raw material
metal pool
plasma
raw materials
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JP23659583A
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Japanese (ja)
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Susumu Hiratake
Yoichi Nakanishi
Shinobu Inuzuka
Takao Kato
Hiroyuki Yamada
Yasuo Watanabe
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶湯プールに向けて原料を次々と供
給し、その供給された原料を次々とプラズマトー
チを用いて溶解するようにしてあるプラズマ溶解
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a plasma melting apparatus that sequentially supplies raw materials to a molten metal pool and melts the supplied raw materials one after another using a plasma torch.

この種のプラズマ溶解装置にあつては原料を
次々と溶湯プールに向けて供給する場合、その原
料が小さな粒状のものであつたり或は小さな塊で
ある場合、溶湯プールに向けて落下させる過程で
原料が溶湯プールの外に飛散し、また溶湯に落下
したものでもその勢いで溶湯の一部が溶湯プール
外に飛出す危険があつた。又原料を供給する場
合、その原料がプラズマトーチの溶解能力に対応
しない場合は、均質の溶湯を造るのに好ましくな
い問題が生じていた。
In this type of plasma melting equipment, when raw materials are supplied one after another to a molten metal pool, if the raw materials are small particles or lumps, they are dropped into the molten metal pool. There was a danger that the raw materials would scatter outside the molten metal pool, and even if they fell into the molten metal, some of the molten metal would fly out of the molten metal pool due to the force. Furthermore, when supplying a raw material, if the raw material does not correspond to the melting capacity of the plasma torch, there is a problem in producing a homogeneous molten metal.

そこで本発明は小さな粒状の原料の場合は勿論
のこと、その原料が大小様々の形態であつても、
これを溶湯プールに向けて的確に装入することが
でき、しかもその装入状態はプラズマトーチの能
力に対応して溶湯プールに落下させることができ
るようにしたプラズマ溶解装置を提供しようとす
るものである。
Therefore, the present invention is applicable not only to small granular raw materials, but also to raw materials of various sizes.
To provide a plasma melting device capable of accurately charging the molten metal into a molten metal pool, and also allowing the charged state to drop into the molten metal pool in accordance with the capacity of a plasma torch. It is.

また、原料を供給する場合において大きな塊り
の原料を供給する場合、それが溶湯プール上に直
接落下しても溶湯をはねてスプラツシユ現象を生
じさせる危険を予め防止し、又溶湯プールに大き
な衝撃を与えることのない手段でもつて原料供給
が出来るようにした方法をも提供しようとするも
のである。
In addition, when supplying raw materials in large chunks, it is possible to prevent the danger of splashing the molten metal and causing a splash phenomenon even if it falls directly onto the molten metal pool. It is also an object of the present invention to provide a method in which raw materials can be supplied using means that do not cause impact.

次に本願の実施例を説明する。 Next, embodiments of the present application will be described.

先ず積層凝固式プラズマチタン溶解炉(以下
PPC溶解炉と略称する)の概様を説明する。
First, a stacked solidification type plasma titanium melting furnace (hereinafter referred to as
This section explains the outline of the PPC melting furnace (abbreviated as PPC melting furnace).

(イ) プラズマアーク溶解 プラズマアークは、電極間に生じるアークを
ガス流でその周囲を覆い、熱ピンチと磁気ピン
チの作用で収縮させ温度を高めたものである。
実際には、水冷タングステン棒を陰極とし、こ
れを絶縁された水冷銅ノズルで囲み、その隙間
に作動ガスを流してノズルの穴から噴出させる
ようにしたプラズマトーチを用いる。
(a) Plasma arc melting Plasma arc is an arc generated between electrodes that is surrounded by a gas flow and contracted by the action of thermal and magnetic pinches to increase its temperature.
In practice, a plasma torch is used in which a water-cooled tungsten rod is used as a cathode, surrounded by an insulated water-cooled copper nozzle, and a working gas is flowed through the gap and ejected from the hole in the nozzle.

溶解用トーチは、この原理をもとに給電、給
気、給排水を工夫し、炉内の厳しい環境に耐え
安定でパワフルなプラズマアークを発生するよ
う設計されるもので、次の特徴をもつ。
Based on this principle, the melting torch is designed to withstand the harsh environment inside the furnace and generate a stable and powerful plasma arc by devising power supply, air supply, water supply and drainage, and has the following characteristics.

(a) 12000℃の超高温を発生。 (a) Generates extremely high temperatures of 12000℃.

(b) 指向性よく被熱物に向い、アーク長や雰囲
気圧の変化に対し安定。
(b) Aims toward the heated object with good directionality and is stable against changes in arc length and atmospheric pressure.

(c) 不活性のアルゴンガスで作動。 (c) Operated with inert argon gas.

(d) 出力の微調整が容易。 (d) Fine adjustment of output is easy.

(e) ソフトなプラズマアークが発生され、被熱
物の飛散や騒音が少い。
(e) A soft plasma arc is generated, with less scattering of heated objects and less noise.

(f) 大電流で所望の出力を発生し、熱伝達が良
い。
(f) Generates the desired output at large currents and has good heat transfer.

(ロ) PPC溶解の特徴 PPC溶解は、特にチタン等の活性金属やそ
の合金の溶解用に開発された技術で、水冷るつ
ぼに連続的に装入される原料をプラズマアーク
により溶解し、同時にるつぼの底を引下げるこ
とにより、積層凝固した鋳塊を得るようにした
連続溶解鋳造プロセスである。
(b) Characteristics of PPC melting PPC melting is a technology developed especially for melting active metals such as titanium and their alloys, in which the raw materials that are continuously charged into a water-cooled crucible are melted by a plasma arc, and the crucible is simultaneously melted. This is a continuous melting and casting process in which a layered and solidified ingot is obtained by pulling down the bottom of the ingot.

非消耗のプラズマトーチ、水冷金属容器、ア
ルゴン大気圧雰囲気の組合せにより、PPC溶
解では、次の特徴が発揮される。
The combination of a non-consumable plasma torch, a water-cooled metal vessel, and an argon atmospheric pressure atmosphere allows PPC melting to:

(a) 原料を汚染なく溶解鋳造できる。 (a) Raw materials can be melted and cast without contamination.

(b) 原料や合金成分の蒸発による損失や変動が
ない。
(b) There is no loss or fluctuation due to evaporation of raw materials or alloying components.

(c) 多種形状の原料がそのまま利用でき、また
精錬用スラグの添加も可能。
(c) Raw materials in various shapes can be used as they are, and slag for refining can also be added.

(d) パワーの調整が自由で、溶解条件や凝固条
件の設定が任意に可能。
(d) Power can be adjusted freely, and melting conditions and solidification conditions can be set arbitrarily.

(e) 均一な加熱が得られ、溶湯を浅く保持で
き、良好な積層凝固が可能。
(e) Uniform heating can be obtained, the molten metal can be kept shallow, and good layered solidification is possible.

(ハ) 次にバージン原料(スポンジチタン、添加合
金等)をはじめ、線材、板切れ、ダライ等の各
種スクラツプを原料として溶解し、得られた鋳
塊やさらに〓再溶解した鋳塊について詳細な調
査を行つた結果を示せば次の通りである。
(c) Next, virgin raw materials (sponge titanium, additive alloys, etc.) as well as various scraps such as wire rods, plate cuts, and die plates are melted as raw materials, and the resulting ingots and the remelted ingots are detailed. The results of the survey are as follows.

(a) PPC溶解は、100%スクラツプでも溶解可
能。
(a) PPC can be dissolved even with 100% scrap.

(b) 不純物の増加はない。 (b) There is no increase in impurities.

(c) PPC溶解では低速溶解、高速溶解が自由
で、十分緻密な〓用電極が得られる。
(c) In PPC melting, low-speed or high-speed melting is possible, and a sufficiently dense electrode can be obtained.

(d) PPC溶解ではスポンジに含まれる塩化マ
グネシウムが除去され、〓溶解が通常より安
定かつ容易。
(d) PPC dissolution removes the magnesium chloride contained in the sponge, making dissolution more stable and easier than usual.

(e) その二次鋳塊は、〓2回以上溶解材と同等
の外観、組成、清浄度、偏析度、機械的性質
を示す。これによりPPC一次溶解+〓再溶
解というプロセスが、優れた品質の鋳塊をよ
り経済的に製造するとの結論が得られる。
(e) The secondary ingot exhibits appearance, composition, cleanliness, degree of segregation, and mechanical properties equivalent to that of the material melted twice or more. This leads to the conclusion that the process of PPC primary melting + remelting produces ingots of superior quality more economically.

(ニ) 次にPPC溶解炉の設計上の留意点につて説
明する。
(d) Next, we will explain the points to keep in mind when designing a PPC melting furnace.

設計にあたつては、前述のPPC溶解の特徴
が最大限に生かされることはもちろん、生産
性、安全性、操作性、保守性の面でも十分注意
し次の特徴をもたせる。
When designing, we not only maximized the features of PPC melting mentioned above, but also paid careful attention to productivity, safety, operability, and maintainability, and provided the following features.

(a) 原料添加、溶解、鋳造はいずれも真空容器
と同じ気密構造の中で行われる。
(a) Addition of raw materials, melting, and casting are all carried out in the same airtight structure as the vacuum container.

(b) 真空排気により雰囲気を完全にアルゴンガ
スに置換できる。
(b) The atmosphere can be completely replaced with argon gas by evacuation.

(c) 2台のフイーダにより外部からバージン材
やスクラツプを連続的に円滑に供給できる。
(c) Virgin materials and scrap can be continuously and smoothly supplied from the outside using two feeders.

(d) 原料通路は広く、しかも原料をるつぼ中心
にソフトに添加できる。
(d) The raw material passage is wide, and raw materials can be added softly centered around the crucible.

(e) プラズマアークはるつぼ上のまわりを自動
旋回し、撹拌コイルの効果も加わり一層広範
囲に加熱する。
(e) The plasma arc automatically rotates around the crucible, and the effect of the stirring coil is added to heat a wider area.

(f) アークの発生停止にトーチ昇降操作は不
要。
(f) There is no need to lift or lower the torch to stop arc generation.

(g) るつぼは交換式で、鋳塊サイズの変更が可
能。
(g) The crucible is replaceable and the ingot size can be changed.

(h) 多段シリンダ式鋳塊引下げで鋳塊室が小さ
い。
(h) The ingot chamber is small due to the multi-stage cylinder type ingot lowering.

(i) 炉内の異常昇圧に対し、レリーフ弁、破壊
口、るつぼ自動分離、防爆壁の4重の安全策
をもつ。
(i) It has four safety measures against abnormal pressure increase inside the reactor: a relief valve, a rupture port, automatic crucible separation, and an explosion-proof wall.

(j) 運転操作や炉内状況の監視は、全て遠隔方
式がとられ、操作単位ごとに自動化されてい
る。
(j) All operational operations and monitoring of conditions inside the reactor are conducted remotely, and each operation is automated.

次に実施例の構成、作用、および仕様の一部を
説明する。
Next, a part of the configuration, operation, and specifications of the embodiment will be explained.

本炉は、炉本体(原料貯留槽、溶解室、るつ
ぼ、鋳塊室)、原料供給設備(秤量機、ベルトお
よびバケツトコンベヤ、移動ホツパ、ドラムフイ
ーダ、シユート)、真空排気設備(油回転ポンプ、
メカニカルブースタポンプ)、給油装置、給気設
備(アルゴンおよび空気)、給排水設備および電
気設備(プラズマ用直流電源装置、動力盤、リレ
ー盤、ブラズマ制御盤、炉体操作盤)で構成され
る。また、本炉の基本的仕様は次の通りである。
This furnace consists of the furnace body (raw material storage tank, melting chamber, crucible, ingot chamber), raw material supply equipment (weighing machine, belt and bucket conveyor, moving hopper, drum feeder, chute), vacuum exhaust equipment (oil rotary pump,
It consists of mechanical booster pump), oil supply equipment, air supply equipment (argon and air), water supply and drainage equipment, and electrical equipment (plasma DC power supply, power panel, relay panel, plasma control panel, furnace body operation panel). The basic specifications of this furnace are as follows.

(a) 用途 消耗電極用チタン鋳塊の製造 (b) 型式 PPC−2000T (c) 溶解原料 スポンジチタン、母合金、チタン
または合金屑(最大80mm角) (d) 鋳塊寸法 直径355mmおよび435mm最大長さ
3000mm(円柱状) (e) 鋳塊重量 最大2000Kg (f) プラズマ出力 540kW (g) 溶解雰囲気 アルゴンガス(大気圧) (h) 原料フイーダ 回転ドラム(260Kg/台×2
台、切出速度1〜8Kg/min) (i) 到達真空度 1.3Pa (j) ユーテイリテイーズ 主電源;三相、60Hz、3300V、1220kVA 冷却水;1.2m3/min 圧縮空気;5m3 N/チヤージ(最大1.5m3 N/nio) アルゴンガス;溶解中0.3〜0.7m3 N/nio ガス置換時最大1m3 N/nio×8nio 次に上記炉の各部につき順を追つて説明する。
(a) Application Production of titanium ingots for consumable electrodes (b) Model PPC-2000T (c) Melting raw materials Titanium sponge, master alloy, titanium or alloy scraps (up to 80 mm square) (d) Ingot dimensions Diameter 355 mm and 435 mm maximum length
3000mm (cylindrical) (e) Ingot weight Maximum 2000Kg (f) Plasma output 540kW (g) Melting atmosphere Argon gas (atmospheric pressure) (h) Raw material feeder Rotating drum (260Kg/unit x 2)
(i) Ultimate vacuum 1.3Pa (j) Utilities Main power supply: 3-phase, 60Hz, 3300V, 1220kVA Cooling water: 1.2m 3 /min Compressed air: 5m 3 N /charge (maximum 1.5 m 3 N/nio ) Argon gas: 0.3 to 0.7 m 3 during melting. Maximum 1 m 3 N / nio when replaced with gas. Next, each part of the above furnace will be explained in order.

(A) 原料供給 原料は、まず精度±0.05%の自動秤量機に入
れられる。秤量機はチタンおよび2種類の合金
母材を、それぞれの貯蔵ホツパより電磁フイー
ダで切出し、ロードセルにて所定の配合率にな
るよう1回20Kg単位で秤量する。秤量を終つた
原料は、8銘柄が混合してベルトコンベヤ上に
切出され、フロア面を搬送されてバケツトコン
ベヤに導かれる。このコンベヤは、炉体上方に
設けたドラムフイーダへ原料を運ぶもので、13
個のバケツトからなり、それぞれに20Kgずつ原
料を受けとる。ここまでの操作をバケツト装入
と称し、自動的に行われる。これが終わるとド
ラムフイーダの装入側扉が開き、移動ホツパが
その開口部へ移動して、バケツト内の原料をド
ラムフイーダ内に送り込む。ドラムフイーダ
は、内径1100mm、長さ3800mmの円筒気密容器
に、ほぼ内接する大きさの回転ドラムを入れた
ものである。回転ドラムの内面には螺旋の仕切
りがある。その仕切りはドラムの全長の範囲に
おいて13のピツチを有する。ドラム装入の操作
により1ピツチ毎に20Kgずつ原料が自動装入さ
れる。従つてドラム全長では合計13箇所に装入
される。ドラム装入が終るとホツパが退避し、
装入側扉が閉じて内部が6.5Paに真空排気され、
その後アルゴンが大気圧まで導入される。溶解
が始まり原料供給時期になるとドラムフイーダ
の切出側シール弁が開き、ドラムの回転により
仕切り内の原料が混合されながら出口に移動し
て切出しが開始する。切出された原料はシユー
トを通り溶解室内の原料貯留槽へ向う。原料は
ここで制動を受けて速度をゆるめ、そのままる
つぼの中央に落下する。回転ドラムは0〜
0.4rpmの範囲を微細に速度調整でき、るつぼ
へ至る原料通路も140mm以上が確保されている
ので、多種形状の原料が定量かつ円滑に供給で
きる。ドラムフイーダは2台あり、一方が切出
し中に他方に原料が装入され、260Kg切出しご
とに切り替えられる。この繰返しの操作は、原
料供給と称し、ガス置換を含めて自動化されて
いる。また各バケツトやドラム内での原料の装
入状態は、操作室にグラフイツクで表示され、
一目で残量が確認できる。
(A) Raw material supply Raw materials are first put into an automatic weighing machine with an accuracy of ±0.05%. The weighing machine cuts out titanium and two types of alloy base materials from their respective storage hoppers using an electromagnetic feeder, and weighs them in 20 kg units at a time using a load cell to achieve a predetermined blending ratio. After weighing, eight brands of raw materials are mixed and cut onto a belt conveyor, conveyed on the floor and led to a bucket conveyor. This conveyor transports raw materials to the drum feeder installed above the furnace body.
It consists of several buckets, each of which receives 20 kg of raw materials. The operation up to this point is called bucket charging and is performed automatically. When this is completed, the charging side door of the drum feeder is opened, the movable hopper moves to the opening, and the raw material in the bucket is fed into the drum feeder. The drum feeder is a cylindrical airtight container with an inner diameter of 1,100 mm and a length of 3,800 mm, and a rotating drum that is almost inscribed therein. The inner surface of the rotating drum has a spiral partition. The partition has 13 pitches over the entire length of the drum. The drum charging operation automatically charges 20 kg of raw material into each pitch. Therefore, the drum is charged at a total of 13 locations along the entire length of the drum. When the drum loading is finished, the hopper retreats,
The charging side door closes and the inside is evacuated to 6.5Pa.
Argon is then introduced to atmospheric pressure. When melting begins and it is time to supply raw materials, the seal valve on the cut-out side of the drum feeder opens, and the raw materials in the partition are mixed by the rotation of the drum and moved to the outlet, where cut-out begins. The cut raw material passes through the chute and heads to the raw material storage tank inside the melting chamber. The raw material is braked here, slowing down, and falling directly into the center of the crucible. The rotating drum is 0~
The speed can be finely adjusted within a range of 0.4 rpm, and the raw material path leading to the crucible is over 140 mm, so raw materials of various shapes can be supplied quantitatively and smoothly. There are two drum feeders, and while one is cutting, material is charged to the other, and the feeder is switched every 260 kg. This repeated operation is called raw material supply and is automated, including gas replacement. In addition, the charging status of raw materials in each bucket or drum is displayed graphically in the control room.
You can check the remaining amount at a glance.

(B) 溶解鋳造 溶解室の炉殻は内径1700mm、高さ1200mm、内
面がステンレス、外面が軟鋼の水冷ジヤケツト
構造で、上下に分割されている。上部の中央開
口部に原料貯留槽が挿入され、その回りには6
本のプラズマトーチがるつぼ内部に向けて対称
に取付けられている。下部には、プラズマアー
クを発生させるための点弧棒が、トーチ直下ま
で出し入れ可能に取付けてある。下部はフロア
に固定されて溶解室全体を支え、上部はローラ
で支えられ原料貯留槽のまわりに回転できるよ
うになつており、6本のトーチを最大±60度、
最高1rpmの速度で旋回できる。この旋回には
油圧シリンダが用いられ、旋回が円滑で気密が
確保されるよう接続部は特別に工夫されてい
る。
(B) Melting and casting The furnace shell of the melting chamber has an inner diameter of 1700 mm, a height of 1200 mm, a water-cooled jacket structure with an inner surface made of stainless steel and an outer surface made of mild steel, and is divided into upper and lower parts. A raw material storage tank is inserted into the central opening at the top, and 6
A book plasma torch is installed symmetrically towards the inside of the crucible. At the bottom, an ignition rod for generating a plasma arc is attached so that it can be moved in and out just below the torch. The lower part is fixed to the floor and supports the entire melting chamber, and the upper part is supported by rollers and can rotate around the raw material storage tank, allowing the six torches to be rotated up to ±60 degrees.
It can turn at speeds up to 1 rpm. A hydraulic cylinder is used for this turning, and the connections are specially designed to ensure smooth turning and airtightness.

るつぼは、内面が銅、外面がステンレスのジ
ヤケツト式水冷構造である。内部には、ソレノ
イドコイルをもち、直流および低周波の交流磁
界を発生する。
The crucible has a jacket-type water-cooled structure with an inner surface made of copper and an outer surface made of stainless steel. It has a solenoid coil inside that generates direct current and low frequency alternating current magnetic fields.

鋳塊室は、内径900mm、内高5500mmで、内部
に鋳塊引下げ装置をもち、4本の油圧ジヤツキ
により台車に支持されている。鋳塊室の上には
るつぼが載り、油圧ジヤツキの上昇とそれに続
くバネの力でるつぼが溶解室に連結される。鋳
塊引下げ装置は、多段式油圧シリンダとその上
に取付けたスタブクランプよりなる。溶解に先
立ち、〓溶解で残されるスタブをクランプし、
多段シリンダを伸ばしてるつぼの内部に置く。
The ingot chamber has an inner diameter of 900 mm and an inner height of 5500 mm, has an ingot lowering device inside, and is supported on a truck by four hydraulic jacks. A crucible is placed on top of the ingot chamber, and the crucible is connected to the melting chamber by the upward movement of a hydraulic jack and the subsequent force of a spring. The ingot lowering device consists of a multi-stage hydraulic cylinder and a stub clamp attached above it. Prior to melting, clamp the stub left by melting,
Place the multistage cylinder inside the stretching pot.

溶解を始めるには、炉内をまず真空に排気す
る。7500/minの油回転ポンプと1500m3/h
のメカニカルブースタポンプが用いられ、13分
で6.5Paに排気する。その後アルゴンを導入し
大気圧に保持する。これらの操作は、炉体アル
ゴン置換の操作で自動的に行われる。
To begin melting, first evacuate the furnace. 7500/min oil rotary pump and 1500m 3 /h
A mechanical booster pump was used to pump the air to 6.5Pa in 13 minutes. Afterwards, argon is introduced and maintained at atmospheric pressure. These operations are automatically performed when the furnace body is replaced with argon.

次に給水、受電を行つて溶解体制を整え、プ
ラズマアーク点弧に移る。トーチ点弧の操作に
より、自動的に点弧棒挿入、パイロツトアーク
点弧、メインアーク発生、点弧棒退避が行わ
れ、プラズマアークがるつぼ内に向いスタブ端
面の溶解が始まる。溶解状況は、2台のカラー
ITVにより操作室で詳細に知ることができる。
6本のトーチへの給電には、高圧受電盤、力率
改善コンデンサ盤、高圧変圧器が各1台と6台
の点弧回路付サイリスタ盤からなる専用直流電
源が用いられる。これは、定電流とソフトスタ
ートに優れ、単独6回路と並列3回路のいずれ
も出力でき、複数のトーチの電流を一つの設定
器で広範囲に調整できる。
Next, we will supply water and power, prepare the melting system, and move on to plasma arc ignition. By igniting the torch, the ignition rod is automatically inserted, the pilot arc is ignited, the main arc is generated, and the ignition rod is retracted, and the plasma arc is directed into the crucible and the stub end face begins to melt. The melting status is shown in two colors.
ITV provides detailed information in the control room.
To supply power to the six torches, a dedicated DC power supply consisting of a high-voltage power receiving board, a power factor correction capacitor board, one high-voltage transformer each, and six thyristor boards with ignition circuits is used. It has excellent constant current and soft start, can output either 6 individual circuits or 3 circuits in parallel, and can adjust the current of multiple torches over a wide range with a single setting device.

スタブ端面の溶解が進み溶湯が形成される
と、前述の原料供給の操作で原料が溶湯中央に
添加され、引続いて鋳塊引下げの操作により多
段シリンダが低速下降を始める。その進行と共
に溶湯下部がるつぼで冷やされ、次第に成長し
た積層凝固塊が鋳塊室内に引出されてくる。こ
の間、プラズマアークは、磁界発生コイルによ
つてアークの方向を制御されながらトーチの自
動旋回によつて旋回し、るつぼ内全体を照射し
て添加される原料を急速に溶解する。また溶湯
も磁界による撹拌力を受け、加熱が均一に行き
わたる。
When the end face of the stub is melted and a molten metal is formed, the raw material is added to the center of the molten metal by the above-mentioned raw material supply operation, and then the multi-stage cylinder starts to descend at a low speed by the ingot lowering operation. As the process progresses, the lower part of the molten metal is cooled in the crucible, and the laminated solidified ingot that has grown gradually is drawn into the ingot chamber. During this time, the plasma arc rotates by the automatic rotation of the torch while the direction of the arc is controlled by the magnetic field generating coil, and the entire inside of the crucible is irradiated to rapidly melt the added raw material. The molten metal is also subjected to the stirring force of the magnetic field, and is heated evenly.

鋳塊引下げ量は、鋳塊室に設けたストローク
計の信号を受信し、操作盤に図で表示される。
溶解速度は、ドラムの回転速度の調整で決ま
り、これに合せて鋳塊引下げ速度を設定する
が、運転者は1度設定した後はほとんど操作の
必要がない。またトーチの操作についても、湯
温のコントロールのための初期のパワー調整の
外は、ほとんど操作が不要である。このため本
炉は一人の作業者で運転できる。
The ingot withdrawal amount is displayed graphically on the operation panel by receiving a signal from a stroke meter installed in the ingot chamber.
The melting speed is determined by adjusting the rotational speed of the drum, and the ingot drawing speed is set accordingly, but once the operator has set it, there is almost no need to perform any operations. There is also almost no need to operate the torch, other than the initial power adjustment to control the water temperature. Therefore, this furnace can be operated by one worker.

チタンの消耗電極用鋳塊製造では、真比重の
90%の比重の鋳塊を得るような高速度でも原料
を供給できる。そのため直径435mmの鋳塊製造
では300Kg/h以上の速度で溶解でき、電力原
単位も1800kWh/t以下が可能である。
In the production of titanium ingots for consumable electrodes, the true specific gravity is
Raw materials can be fed at high speeds to obtain ingots with a specific gravity of 90%. Therefore, when producing an ingot with a diameter of 435 mm, it is possible to melt at a rate of more than 300 kg/h, and the power consumption can be less than 1,800 kWh/t.

溶解中は常時露点計で炉内雰囲気が監視さ
れ、また何らかの原因で炉内が異常に昇圧した
場合、レリーフ弁が開き、さらに圧が高くなる
とるつぼが自動的に溶解室から分離し、溶解室
に取付けた防爆口が破壊して炉内圧を逃がす。
作業者は、運転中炉体回りの防爆壁内に入る必
要がないため、危害が及ぶことがない。
During melting, the atmosphere inside the furnace is constantly monitored by a dew point meter, and if the pressure inside the furnace rises abnormally for some reason, the relief valve opens, and when the pressure rises further, the crucible is automatically separated from the melting chamber, and the melting chamber The explosion-proof port installed in the reactor is destroyed and the pressure inside the reactor is released.
Workers do not have to enter the explosion-proof wall around the reactor body during operation, so they are not in any danger.

(C) 鋳塊取出し 溶解が所定量終了すると、アーク停止の操作
で自動的に冷却プロセスに入り、アルゴン雰囲
気を維持して鋳塊が冷やされ、その後空気に置
換される。冷却後は、鋳塊室昇降ジヤツキを操
作してるつぼと鋳塊室を台車に載せ、油圧駆動
で水平に移動して鋳塊取出し位置に移す。るつ
ぼをクレーンで除き、スタブクランプを解除し
て鋳塊をクレーンで吊り出す。取出された鋳塊
は、そのまま上下逆にしてスタブ部分を〓炉に
クランプし、消耗電極として再溶解される。
(C) Removal of the ingot When a predetermined amount of melting is completed, the cooling process is automatically started by stopping the arc, and the ingot is cooled while maintaining the argon atmosphere, after which it is replaced with air. After cooling, the crucible and ingot chamber are placed on a trolley by operating the ingot chamber lifting jack, and moved horizontally by hydraulic drive to the ingot removal position. The crucible is removed with a crane, the stub clamp is released, and the ingot is lifted out with a crane. The removed ingot is turned upside down, the stub portion is clamped in a furnace, and the ingot is remelted as a consumable electrode.

(D) 溶解サイクルタイム PPC溶解における一連の作業時間の一例を
次に示す。
(D) Melting cycle time An example of a series of work times for dissolving PPC is shown below.

●鋳塊取出しおよび溶解準備;72分 ●原料のバケツト装入;12分 ●原料のドラム装入;10分 ●溶解炉本体アルゴン置換;14分 ●溶解鋳造;300〜400分 ●冷却および空気置換;265分 すなわち、溶解の1サイクルは11〜13時間と
なり、3直稼動では月産75t以上が可能である。
尚本炉はもちろんのことながらニオブやジルコ
ニウム等の他の活性金属にも適用でき、また各
種機能材料(水素吸蔵合金、形状記憶合金、超
伝導合金等)の一次溶解炉としても有効であ
る。
● Removal of ingot and preparation for melting; 72 minutes ● Loading raw materials into buckets; 12 minutes ● Loading raw materials into drums; 10 minutes ● Argon replacement of the melting furnace body; 14 minutes ● Melting and casting; 300 to 400 minutes ● Cooling and air replacement ;265 minutes In other words, one melting cycle takes 11 to 13 hours, and monthly production of 75 tons or more is possible with three-shift operation.
This furnace can of course be applied to other active metals such as niobium and zirconium, and is also effective as a primary melting furnace for various functional materials (hydrogen storage alloys, shape memory alloys, superconducting alloys, etc.).

次に前記溶解鋳造装置を図面に基づいて説明す
る。上記装置は第1図に示されるように、原料供
給設備Aとプラズマ溶解装置Bと、鋳造装置Cと
を含む。先ず原料供給設備Aにおいて、バケツト
コンベア11は13個のバケツト12を有してお
り、図示外の秤量装置により秤量された原料をバ
ケツト12に受取つた後それを上方のホツパー1
3に向けて搬送する。上記コンベアの隣に構築さ
れたフレーム14の上には原料供給装置として用
いられているドラムフイーダ15が備えられてい
る。このドラムフイーダ15は二つが並列状に並
べて備えられている(もう一つは第1図において
図示されているものの向こう側に隠されている)。
上記各ドラムフイーダ15の一端には装入口16
が備えられ、ホツパー13から原料を受け入れ得
るようになつている。その装入口16は原料装入
しない場合は扉で閉じられる様になつている。又
ドラムフイーダ15の他端にはシユート17が接
続されている。
Next, the melting and casting apparatus will be explained based on the drawings. As shown in FIG. 1, the apparatus includes a raw material supply facility A, a plasma melting device B, and a casting device C. First, in the raw material supply facility A, the bucket conveyor 11 has 13 buckets 12, and after receiving the raw material weighed by a weighing device (not shown) into the buckets 12, it is transferred to the upper hopper 1.
Transport towards 3. A drum feeder 15 used as a raw material supply device is provided on a frame 14 constructed next to the conveyor. Two drum feeders 15 are provided side by side (the other is hidden behind the one shown in FIG. 1).
A charging port 16 is provided at one end of each drum feeder 15.
The hopper 13 is equipped with a hopper 13 and is capable of receiving raw materials. The charging port 16 is closed with a door when raw materials are not being charged. Further, a chute 17 is connected to the other end of the drum feeder 15.

次にプラズマ溶解装置Bにおいて、上記フレー
ム14には上記ドラムフイーダ15の下方の位置
において溶解室20が固定されている。この溶解
室20は内部を密閉できる様に構成されていると
共に上部の中央部には原料の装入部21が備わつ
ている。装入部21の上方は気密包囲部22によ
つて覆われており溶解室20の密封状態を保ち得
る様になつている。又、気密包囲部22には前記
シユート17が連通している。一方装入部21の
下方においては前記気密包囲部22と一体形成の
ガイド筒23が垂下しており前記シユート17か
ら装入部21に向けて装入されてきた原料がその
ガイド筒23でガイドされて後に述べるるつぼの
中央部分に落下する様になつている。上記溶解室
20には上記装入部21の周囲において6本のプ
ラズマトーチ24が取付けてある。これらのプラ
ズマトーチ24は互いに60度の間隔を隔てて取付
けてあり夫々の内部の陰極は夫々専用の直流電源
の負端子に接続されている。溶解室20の下部に
は支持杆25が図において左右への進退を自在に
備えられている。その支持杆25の先端には着弧
ピース26が取付けてある。又支持杆25の後端
は進退装置27に連結されて支持杆25が上述の
方向に移動できる様になつている。
Next, in the plasma melting apparatus B, a melting chamber 20 is fixed to the frame 14 at a position below the drum feeder 15. The melting chamber 20 is constructed to be able to be sealed internally, and is provided with a raw material charging section 21 in the upper center. The upper part of the charging part 21 is covered by an airtight surrounding part 22, so that the melting chamber 20 can be kept in a sealed state. Further, the airtight enclosure portion 22 is connected to the chute 17 . On the other hand, below the charging section 21, a guide tube 23 integrally formed with the airtight surrounding section 22 hangs down, and the raw material charged from the chute 17 toward the charging section 21 is guided by the guide tube 23. It is designed so that it falls into the center of the crucible, which will be described later. Six plasma torches 24 are attached to the melting chamber 20 around the charging section 21. These plasma torches 24 are mounted at intervals of 60 degrees from each other, and the internal cathodes of each are connected to the negative terminal of a dedicated DC power supply. A support rod 25 is provided at the bottom of the dissolution chamber 20 so as to be freely movable left and right in the figure. An arching piece 26 is attached to the tip of the support rod 25. Further, the rear end of the support rod 25 is connected to a reciprocating device 27 so that the support rod 25 can move in the above-mentioned direction.

次に鋳造装置Cについて説明する。この鋳造装
置Cはピツト31の内部に備えられている。ピツ
ト31の底には支持脚32が備わつており、その
上部にはレール33が第1図において紙面と垂直
な方向に長く備えられている。台車34は車輪3
4aを有しており上記レール33に沿つて移動で
きる様になつている。台車34には油圧ジヤツキ
35が取付けてあり、そのピストンロツドにはブ
ラケツト35aを介して鋳塊室36が取付けてあ
る。鋳塊室36の上部にはるつぼ37が備えられ
ており、そのるつぼ37は前記溶解室20の下部
に形成された透孔に嵌合する。るつぼ37は周知
の如くその内部に溶湯プールを形成する。鋳塊室
36の内部にはインゴツト引下装置38が備えら
れている。この引下装置38は多段シリンダをも
つて構成されている。引下装置38の上端にはス
タブクランプ39が備わつており、そこにはるつ
ぼ37の内側においてるつぼ底を構成するスタブ
40が取付けてあり、スタブクランプ39にはス
タブへ給電するための給電端子が各プラズマトー
チの前記直流電源の正端子に接続できるよう設け
られている。
Next, the casting apparatus C will be explained. This casting device C is provided inside the pit 31. A supporting leg 32 is provided at the bottom of the pit 31, and a long rail 33 is provided above the supporting leg 32 in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. The trolley 34 has wheels 3
4a, so that it can move along the rail 33. A hydraulic jack 35 is attached to the truck 34, and an ingot chamber 36 is attached to its piston rod via a bracket 35a. A crucible 37 is provided in the upper part of the ingot chamber 36, and the crucible 37 fits into a through hole formed in the lower part of the melting chamber 20. As is well known, the crucible 37 forms a molten metal pool therein. An ingot pulling device 38 is provided inside the ingot chamber 36. This pulling device 38 is constructed with a multi-stage cylinder. A stub clamp 39 is provided at the upper end of the pulling device 38, and a stub 40 that forms the bottom of the crucible inside the crucible 37 is attached thereto.The stub clamp 39 has a power supply terminal for supplying power to the stub. is provided so that it can be connected to the positive terminal of the DC power source of each plasma torch.

次に上記構成のものの作動を第2図に基づいて
順を追つて説明する。尚第2図においてドラムフ
イーダ15は理解を容易にする為に左右に並べて
示してある。まず第2図Aに示される様に各ドラ
ムフイーダ15の出口側のシール弁43を閉じた
状態でそれらのドラムフイーダ15に原料が装入
されると共にその内部空間がアルゴンガスで置換
される。またシール弁43を閉じた状態で溶解室
20、鋳塊室36の内部が真空排気され、更にア
ルゴンガスが1気圧まで送り込まれる。次にBに
示される如く着弧ピース26をプラズマトーチ2
4の下に移動させる。次にCに示される様にその
着弧ピース26と各プラズマトーチ24との間で
プラズマアークを点弧させる。次にDに示される
様に着弧ピース26を各プラズマトーチ24の下
から横方向に退避させて各プラズマトーチ24か
らスタブ40に向かうメインアークを形成させ
る。この状態において、スタブ40の上端が上記
プラズマアークによつて溶かされ、そこに溶湯プ
ール37aが形成される。次にEに示す如く一方
のドラムフイーダ15におけるシール弁43を開
き、原料をシユート17を介して溶解室20の装
入部21に送り込む。その原料はガイド筒23で
ガイドされて上記溶湯プール37aの中央部に向
けて落下する。そしてその落下した原料はプラズ
マトーチ24からのプラズマアークによつて溶解
される。上記の様に原料を順次溶解する場合、引
下装置38を作動させて上記スタブ40を順次下
降させる。その下降の速度は上記溶湯プール37
aの上面が常に一定の高さ位置に存在する様に速
度、即ちるつぼ内への上記原料の単位時間当りの
装入量に対応した速度にする。この様な操作を継
続することにより、るつぼ内に先に装入された原
料が溶解してできた溶融物は、水冷構造のるつぼ
37によつて冷却されて上記スタブ40と一体の
インゴツト44となり、そのインゴツト44は上
記スタブ40の下降により順次下方に向けて引き
出され、第2図Eに示される如く順次長くなつて
いく。上記の様な操作を継続するうち一方のドラ
ムフイーダ15内の原料が溶解室に向け供給し尽
くされたならば、Fに示される如くそのドラムフ
イーダ15のシール弁43を閉じると共に他方の
ドラムフイーダ15のシール弁43を開き(この
場合シール弁43が開かれる側のドラムフイーダ
15内は予めアルゴンガスで置換されている)、
そのドラムフイーダ15から原料を溶解室20に
向け前述の場合と同様に供給する。そして上記空
になつたドラムフイーダ15には再び前記バケツ
トコンベア11から原料を装入する。上記の様な
操作を繰り返すことによりやがてGに示す如く所
定の大きさのインゴツト44が形成されたなら
ば、溶解室20への原料の供給を停止すると共に
プラズマアークの発生も停止する。然る後鋳塊室
36の内部をアルゴン雰囲気に保つた状態で上記
インゴツト44を冷却する。そしてそのインゴツ
ト44が空気に触れても酸化しない程度の温度ま
で冷えたならば、鋳塊室36の内部を空気と置換
する。その後Hに示される様に鋳塊室36及びる
つぼ37を溶解室20から切り離し、それらを台
車34でもつてインゴツト取出し位置へ移動させ
る。然る後Hに示される様にるつぼ37をクレー
ン42で取除き、スタブクランプを解除してイン
ゴツト44をクレーンで吊り出す。その取出され
たインゴツト44は次にIに示される様に上下を
逆にした状態で周知の再溶解炉に装入し、そのイ
ンゴツトを消耗電極として再溶解させて、Jに示
される如く再溶解したインゴツト45を形成す
る。この場合スタブ40として再利用する部分を
残したところまで再溶解を行なう。残つたスタブ
40は再びインゴツト引下装置38に装填して、
上述の場合と同様の鋳造作業に利用する。
Next, the operation of the above-mentioned structure will be explained step by step based on FIG. In FIG. 2, the drum feeders 15 are shown side by side for ease of understanding. First, as shown in FIG. 2A, raw materials are charged into each drum feeder 15 with the seal valve 43 on the outlet side of each drum feeder 15 closed, and the internal space thereof is replaced with argon gas. Further, with the seal valve 43 closed, the interiors of the melting chamber 20 and the ingot chamber 36 are evacuated, and argon gas is further fed to a pressure of 1 atmosphere. Next, as shown in FIG.
Move it below 4. Next, as shown in C, a plasma arc is ignited between the arc ignition piece 26 and each plasma torch 24. Next, as shown in D, the arcing piece 26 is laterally retracted from below each plasma torch 24 to form a main arc from each plasma torch 24 toward the stub 40. In this state, the upper end of the stub 40 is melted by the plasma arc, and a molten metal pool 37a is formed there. Next, as shown in E, the seal valve 43 in one drum feeder 15 is opened, and the raw material is fed into the charging section 21 of the melting chamber 20 via the chute 17. The raw material is guided by the guide tube 23 and falls toward the center of the molten metal pool 37a. The fallen raw material is then melted by a plasma arc from the plasma torch 24. When the raw materials are sequentially melted as described above, the lowering device 38 is operated to lower the stubs 40 one after another. The speed of the descent is the molten metal pool 37
The speed is set so that the upper surface of the crucible is always at a constant height, that is, the speed corresponds to the amount of the raw material charged into the crucible per unit time. By continuing such operations, the molten material created by melting the raw material charged earlier into the crucible is cooled by the water-cooled crucible 37 and becomes an ingot 44 integrated with the stub 40. As the stub 40 descends, the ingot 44 is successively pulled out downward and becomes longer as shown in FIG. 2E. When the raw material in one drum feeder 15 is completely supplied to the melting chamber while continuing the above operations, the seal valve 43 of that drum feeder 15 is closed as shown in F, and the seal of the other drum feeder 15 is closed. Open the valve 43 (in this case, the inside of the drum feeder 15 on the side where the seal valve 43 is opened has been replaced with argon gas in advance),
The raw material is supplied from the drum feeder 15 to the melting chamber 20 in the same manner as in the above case. Then, the empty drum feeder 15 is again charged with raw material from the bucket conveyor 11. By repeating the above operations, when an ingot 44 of a predetermined size is formed as shown in G, the supply of raw materials to the melting chamber 20 is stopped, and the generation of plasma arc is also stopped. Thereafter, the ingot 44 is cooled while the inside of the ingot chamber 36 is kept in an argon atmosphere. When the ingot 44 has cooled to a temperature at which it will not oxidize even when exposed to air, the inside of the ingot chamber 36 is replaced with air. Thereafter, as shown in H, the ingot chamber 36 and crucible 37 are separated from the melting chamber 20, and moved to the ingot removal position using the cart 34. Thereafter, as shown in H, the crucible 37 is removed by the crane 42, the stub clamp is released, and the ingot 44 is lifted out by the crane. The removed ingot 44 is then charged upside down as shown in I into a well-known remelting furnace, and the ingot is remelted as a consumable electrode, and then remelted as shown in J. An ingot 45 is formed. In this case, remelting is performed until a portion to be reused as the stub 40 remains. The remaining stub 40 is loaded into the ingot pulling device 38 again, and
It is used for casting operations similar to those described above.

次にプラズマ溶解装置Bを詳細に示す第3図に
ついて説明する。溶解室20は前記るつぼ37内
の溶湯プール37aの上方空間を囲むようにした
中空の炉壁50をもつて構成してある。上記炉壁
は下部炉壁51と上部炉壁52から成る。これら
の炉壁51,52は何れも周知の如く水冷構造と
なつている。下部炉壁51の上部と上部炉壁52
の下部との連結部においては連結部材53が備え
られていて、上部炉壁52が下部炉壁51に対し
回動自在となつている。然もそれら下部炉壁51
と上部炉壁52との間には、炉壁50の内部と外
部とを隔てるセパレート手段が設けられていて、
炉壁50の内部と外部との間で気体の流通が生じ
ない様になつている。次に上記気密包囲部22は
筒部54とその上端を閉ざすプレート55を含
む。筒部54の側壁には点検口56や原料の送込
口57が設けてある。送込口57には前記シユー
ト17と連通するパイプ57aが備えられてい
る。又筒部54の下部と前記上部炉壁52の上部
との連結部は連結部材58を用いて構成されてお
り、上部炉壁52が筒部54に対して回動自在と
なつている。またそこには上述のものと同様のセ
パレート手段が備わつている。次に前記ガイド筒
23は原料貯留槽とも呼び、直円筒状の上部ガイ
ド筒59とその下端に連設されたテーパー状の下
部ガイド筒60とから成る。下部ガイド筒60の
内面にはチタンで形成されたライニング61が備
えられている。尚上記気密包囲部22及びガイド
筒23は前述の如く一体に形成され、又これらは
周知の如く水冷構造に構成されている。次に上記
筒部54及び上部ガイド筒59の軸心位置にはプ
レート55に固定されたガイド筒67が垂下状に
備えさせてある。このガイド筒67はチタンで外
張されている。従つて、送込口57から送り込ま
れるチタンの原料がこのガイド筒67に衝突して
ガイド筒67の一部が削り取られそれが原料と共
にるつぼ37内に入つて溶解される様なことがあ
つても、前述の様に形成されるインゴツトの純度
が低下する様なことはない。ガイド筒67の下部
にはチタンで筒状に形成された制限体68が備わ
つている。この制限体68はガイド筒67内に上
下動自在に備えられた昇降筒69の下端に取付け
てある。上記制限体68及び昇降筒69内には内
筒70が挿通されていてそれらは2重管構造とな
つている。又昇降筒69の上部には給水口71と
排水口72とが備わつている。給水口71から送
り込まれる冷却水は、内筒70内及び制限体6
8、昇降筒69内を矢印で示される様に流通して
それらを冷却した後、排水口72から排出され
る。前記プレート55には支持フレーム73が取
付けられその上部には昇降用シリンダ74が取付
けてある。シリンダ74のピストンロツド75は
連結具76を介して昇降筒69に連結してあり、
シリンダ74の作動によつて制限体68を上下動
させ得る様になつている。尚本件明細書中では上
記シリンダ74、昇降筒69等を制限体68の昇
降手段とも呼ぶ。
Next, FIG. 3, which shows the plasma melting apparatus B in detail, will be explained. The melting chamber 20 has a hollow furnace wall 50 surrounding the space above the molten metal pool 37a in the crucible 37. The furnace wall is composed of a lower furnace wall 51 and an upper furnace wall 52. Both of these furnace walls 51 and 52 have a water-cooled structure as is well known. The upper part of the lower furnace wall 51 and the upper furnace wall 52
A connecting member 53 is provided at the connecting portion with the lower part of the furnace, and the upper furnace wall 52 is rotatable with respect to the lower furnace wall 51. However, those lower furnace walls 51
Separation means is provided between the upper furnace wall 52 and the inside of the furnace wall 50 and the outside,
No gas flow occurs between the inside and outside of the furnace wall 50. Next, the airtight enclosure 22 includes a cylindrical portion 54 and a plate 55 closing the upper end of the cylindrical portion 54. An inspection port 56 and a raw material inlet 57 are provided in the side wall of the cylindrical portion 54 . The inlet 57 is provided with a pipe 57a communicating with the chute 17. Further, a connecting portion between the lower part of the cylindrical part 54 and the upper part of the upper furnace wall 52 is constructed using a connecting member 58, so that the upper furnace wall 52 is rotatable with respect to the cylindrical part 54. It is also provided with separation means similar to those described above. Next, the guide tube 23 is also called a raw material storage tank, and consists of a right cylindrical upper guide tube 59 and a tapered lower guide tube 60 connected to the lower end thereof. The inner surface of the lower guide tube 60 is provided with a lining 61 made of titanium. The airtight enclosure 22 and the guide cylinder 23 are integrally formed as described above, and have a water-cooled structure as is well known. Next, a guide tube 67 fixed to the plate 55 is provided in a hanging shape at the axial center position of the tube portion 54 and the upper guide tube 59. This guide tube 67 is lined with titanium. Therefore, there is a possibility that the titanium raw material sent from the feed port 57 collides with this guide cylinder 67, and a part of the guide cylinder 67 is scraped off, which enters the crucible 37 together with the raw material and is melted. However, the purity of the ingot formed as described above does not decrease. The lower part of the guide tube 67 is provided with a limiter 68 made of titanium and formed into a cylindrical shape. This limiter 68 is attached to the lower end of an elevating tube 69 provided within the guide tube 67 so as to be movable up and down. An inner cylinder 70 is inserted into the limiter 68 and the elevating cylinder 69, and they have a double pipe structure. Further, the upper part of the elevating tube 69 is provided with a water supply port 71 and a drain port 72. Cooling water sent from the water supply port 71 flows into the inner cylinder 70 and the restriction body 6.
8. After flowing through the elevator cylinder 69 as shown by the arrow and cooling them, it is discharged from the drain port 72. A support frame 73 is attached to the plate 55, and an elevating cylinder 74 is attached to the upper part of the support frame 73. The piston rod 75 of the cylinder 74 is connected to the elevating cylinder 69 via a connecting member 76.
The restriction body 68 can be moved up and down by the operation of the cylinder 74. In this specification, the cylinder 74, the elevating tube 69, etc. are also referred to as elevating means for the restricting body 68.

次に、前記プラズマトーチ24は周知のトーチ
取付具62を用いて上部炉壁52に電気的に絶縁
して取付けてある。一方溶解室20の下部におい
て、前記着弧ピース26は支持杆25に対してブ
ラケツト63を用いて取付けてあり、本明細書で
はこの組合せを点弧棒とも呼ぶ。又この着弧ピー
ス26は支持杆25が図において右方へ移動する
ことによつて下部炉壁51の一部に形成された収
納室64内に収納される様になつている。一方前
記るつぼ37の周囲には、プラズマトーチ24か
ら発せられるプラズマアークを偏向させる為の磁
界発生コイル78が周知の如く備わつている。
Next, the plasma torch 24 is electrically insulated and mounted to the upper furnace wall 52 using a well-known torch mount 62. On the other hand, in the lower part of the melting chamber 20, the arcing piece 26 is attached to the support rod 25 using a bracket 63, and this combination is also referred to herein as an ignition rod. Further, the arcing piece 26 is stored in a storage chamber 64 formed in a part of the lower furnace wall 51 by moving the support rod 25 to the right in the figure. On the other hand, a magnetic field generating coil 78 for deflecting the plasma arc emitted from the plasma torch 24 is provided around the crucible 37 as is well known.

次に下部炉線51と上部炉壁52との連結部の
構成を図面第4図、第5図、第7図及び第8図に
基づいて説明する。上記連結部において連結部材
53は下部炉壁51に固定されたフランジ81と
上部炉壁52に固定されたフランジ82を有す
る。フランジ81には環状に形成された保持体9
7の基部98がボルト96を用いて固定してあ
る。保持体97は筒状の保持壁99を有してお
り、その外周側に形成された2本の溝には夫々O
リング100,100が形成されている。又それ
らOリング100,100の間にはグリス供給溝
101が保持壁99の全周に渡つて備わつてい
る。保持体97の内部においては上記グリス供給
溝101に連通するグリス供給孔102が形成さ
れている。その供給孔102は周知の如く給脂口
及び排脂口に接続されていて、常に供給溝101
にクリスを供給できる様になつている。保持体9
7における基部98の上面には、上部炉壁52の
重量を支える為の支持体83が第4図に示す如く
多数取り付けてある。この支持体83は上記基部
98の上面に取付けられた軸受103とそれに回
動自在に取付けた支持ローラ104から成る。一
方フランジ82には環状に形成されたシール体1
06の基部107がボルト105を用いて取付け
てある。シール体106は筒状のシール壁108
を有しており、その壁108の内面は前記Oリン
グ100に接触している。従つてこのシール壁1
08とOリング100との接触により、溶解室内
部の雰囲気が外部に漏れたり外部の空気が溶解室
の内部に流入したりすることが防止される。この
構造を本件明細書中ではセパレート手段とも呼
ぶ。このセパレート手段は他の任意周知の構成で
あつてもよい。尚シール壁108とOリング10
0との接触部分には前記グリス供給溝101を介
してグリスが供給され、Oリング100の寿命が
長くなる様にされている。シール体106におけ
る基部107の下面には環状の当て板109が取
付けてあり、その当て板109が前記支持ローラ
104の上に乗つている。次に上記保持壁99の
内周側には上部炉壁52の一部をもつて構成され
ている遮熱壁110が存在しており、溶解室内の
プラズマアークの輻射熱によつて保持壁99が高
温化しその結果Oリング100が傷む様なことを
防止する様になつている。保持体97における基
部98の上面には上部炉壁52の芯振れを阻止す
る為の振止具84が備わつている。この振止具8
4は支持ブロツク114と振止ローラ115を含
む。支持ブロツク114は基部98の上側面に第
8図において左右方向(炉線50の半径方向)へ
移動自在に備えられており、その支持ブロツク1
14は振止ローラ115が回動自在に取付けてあ
る。上記基部98の外周側に一体に形成された立
上部116には押ねじ117が螺装してあり、そ
の押ねじ117を回動させることによつて前記支
持ブロツク114を上記の方向に移動させローラ
115をシール壁108の外周面に隙間なく圧接
させ得る様になつている。尚押ねじ117の無用
の回動はロツクナツト118によつて阻止する様
になつている。このように上部炉壁52が下部炉
壁51に対し支持具83で支えられかつ振止具8
4で振止されている為、上部炉壁52は下部炉壁
51に対し軽い力で円滑に回動できる。支持具8
3の外周側においてはフランジ81に取付けられ
た円筒状の防塵カバー111が備わつており、然
もその防塵カバー111の上端のフランジ部は凹
溝112の内部に入り込ませてあつて、上記セパ
レート手段、支持具83及び振止具84に向けて
ごみが入ることが防止されている。その結果下部
炉壁51に対する上部炉壁52の回動が常に円滑
に行なわれ得る様になつている。
Next, the configuration of the connecting portion between the lower furnace wire 51 and the upper furnace wall 52 will be explained based on FIGS. 4, 5, 7, and 8. In the connecting portion, the connecting member 53 has a flange 81 fixed to the lower furnace wall 51 and a flange 82 fixed to the upper furnace wall 52. A retainer 9 formed in an annular shape is attached to the flange 81.
A base 98 of 7 is fixed using a bolt 96. The holding body 97 has a cylindrical holding wall 99, and two grooves formed on the outer circumferential side of the holding wall 99 each have an O.
Rings 100, 100 are formed. Further, a grease supply groove 101 is provided between the O-rings 100, 100 over the entire circumference of the retaining wall 99. A grease supply hole 102 communicating with the grease supply groove 101 is formed inside the holding body 97 . As is well known, the supply hole 102 is connected to a greasing port and a greasing port, and is always connected to the supply groove 101.
We are now able to supply Chris. Holder 9
A large number of supports 83 for supporting the weight of the upper furnace wall 52 are attached to the upper surface of the base 98 at 7, as shown in FIG. This support body 83 consists of a bearing 103 attached to the upper surface of the base 98 and a support roller 104 rotatably attached to the bearing 103. On the other hand, the flange 82 has a seal body 1 formed in an annular shape.
A base 107 of 06 is attached using bolts 105. The seal body 106 has a cylindrical seal wall 108
The inner surface of the wall 108 is in contact with the O-ring 100. Therefore this sealing wall 1
The contact between O-ring 100 and O-ring 100 prevents the atmosphere inside the melting chamber from leaking to the outside and prevents external air from flowing into the melting chamber. This structure is also referred to as separation means in this specification. The separating means may be of any other known configuration. In addition, the seal wall 108 and the O ring 10
Grease is supplied to the contact portion with the O-ring 100 through the grease supply groove 101, so that the life of the O-ring 100 is extended. An annular backing plate 109 is attached to the lower surface of the base 107 of the seal body 106, and the backing plate 109 rests on the support roller 104. Next, on the inner peripheral side of the retaining wall 99, there is a heat shielding wall 110 made up of a part of the upper furnace wall 52, and the retaining wall 99 is heated by the radiant heat of the plasma arc in the melting chamber. This is designed to prevent the O-ring 100 from becoming damaged due to high temperatures. A vibration stopper 84 is provided on the upper surface of the base 98 of the holder 97 to prevent the upper furnace wall 52 from wobbling. This steady rest 8
4 includes a support block 114 and a steady roller 115. The support block 114 is provided on the upper surface of the base 98 so as to be movable in the left-right direction (radial direction of the furnace wire 50) in FIG.
14, a steady roller 115 is rotatably attached. A set screw 117 is screwed onto the upright portion 116 integrally formed on the outer peripheral side of the base 98, and by rotating the set screw 117, the support block 114 is moved in the above direction. The roller 115 can be brought into pressure contact with the outer peripheral surface of the seal wall 108 without any gaps. Incidentally, unnecessary rotation of the set screw 117 is prevented by a lock nut 118. In this way, the upper furnace wall 52 is supported by the supporter 83 against the lower furnace wall 51, and the steadying device 8
4, the upper furnace wall 52 can be smoothly rotated with a light force with respect to the lower furnace wall 51. Support 8
3 is provided with a cylindrical dustproof cover 111 attached to the flange 81, and the flange portion at the upper end of the dustproof cover 111 is inserted into the inside of the groove 112, and the above-mentioned separate Dust is prevented from entering the means, the support 83 and the steady rest 84. As a result, the upper furnace wall 52 can always rotate smoothly with respect to the lower furnace wall 51.

次に上部炉壁52と包囲部22との連結部の構
成を図面第9図及び第10図に基づいて説明す
る。連結部材58は上部炉壁52に固定されたフ
ランジ121と気密包囲部22に固定されたフラ
ンジ122を有する。上記両フランジ121,1
22の間にはセパレート手段及び複数の支持具振
止具が備わつている。尚それらセパレート手段、
支持具及び振止具に関しては、前記下方の連結部
と均等の構成である為、機能上均等と考えられる
部分には同一の符号にアルフアベツトのeを付し
て重複する説明を省略する。
Next, the configuration of the connecting portion between the upper furnace wall 52 and the surrounding portion 22 will be explained based on FIGS. 9 and 10. The connecting member 58 has a flange 121 fixed to the upper furnace wall 52 and a flange 122 fixed to the airtight enclosure 22. Both flanges 121,1 mentioned above
Separation means and a plurality of supporting devices are provided between 22. In addition, those separate means,
As for the supporting device and the steadying device, since they have the same structure as the above-mentioned lower connecting portion, parts that are considered to be functionally equivalent will be given the same reference numerals with the letter e and redundant explanation will be omitted.

次に第6図には上部炉壁52に連結された回動
装置85が示されている。上記上部炉壁52の外
周面にはギヤ86が取付けられている。一方図示
外のフレームには油圧シリンダ87が取付けてあ
りそのピストンロツド88にはラツク89が取付
けてある。ラツク89に噛み合わせたピニオン9
0には軸受92,92により支持された駆動軸9
3が連繋機構91を介して連繋させてある。駆動
軸93には駆動ギヤ94が取付けてありそのギヤ
94は前記ギヤ86と噛み合つている。この様な
構成の回動装置85においては、油圧シリンダ8
7のピストンロツド88が伸張したり収縮する事
によつて、ピニオン90が一方へ回動したり或い
は反対方向へ回動する。その動きは連繋機構9
1、駆動軸93を介して駆動ギヤ94に伝えら
れ、駆動ギヤ94が同様に回動する。その結果、
上部炉壁52は矢印で示される様に一方或いは反
対方向に往復回動する。その回動角度は往復回動
の中間位置を基準にして例えば一方へ60゜、反対
方向へ60゜の範囲に設定される。又その速度は例
えば120゜の動きを0.3〜3分で行なう様に構成さ
れる。
Next, FIG. 6 shows a rotating device 85 connected to the upper furnace wall 52. As shown in FIG. A gear 86 is attached to the outer peripheral surface of the upper furnace wall 52. On the other hand, a hydraulic cylinder 87 is attached to a frame (not shown), and a rack 89 is attached to its piston rod 88. Pinion 9 meshed with rack 89
0 is a drive shaft 9 supported by bearings 92, 92.
3 are connected via a linking mechanism 91. A drive gear 94 is attached to the drive shaft 93, and the gear 94 meshes with the gear 86. In the rotating device 85 having such a configuration, the hydraulic cylinder 8
7's piston rod 88 expands or contracts, the pinion 90 rotates in one direction or in the opposite direction. The movement is an interlocking mechanism 9
1. It is transmitted to the drive gear 94 via the drive shaft 93, and the drive gear 94 similarly rotates. the result,
The upper furnace wall 52 reciprocates in one direction or the opposite direction as shown by the arrow. The rotation angle is set, for example, in the range of 60 degrees in one direction and 60 degrees in the opposite direction based on the intermediate position of the reciprocating rotation. The speed is such that, for example, a movement of 120° is performed in 0.3 to 3 minutes.

上記炉壁52が上記のように往復回動するよう
に構成されている為、るつぼ37内の溶湯プール
37aににおいては第11図に示される如くその
全範囲を一様に均等加熱でき、そこへ装入される
原料を残すところなく完全にしかも迅速に溶解さ
せる事ができる。
Since the furnace wall 52 is configured to reciprocate as described above, the entire area of the molten metal pool 37a in the crucible 37 can be uniformly heated as shown in FIG. The raw materials to be charged can be completely and quickly dissolved without leaving anything behind.

即ち第11図において、1本のプラズマトーチ
から発せられるプラズマアークのアークスポツト
がA1で示される範囲であるとすると、その周囲
のA2で示される範囲は急速な熱伝達によつて原
料が急速に溶解される。そして更に時間が経過す
る事により、アークスポツトA1の熱が更に周辺
方向にまで広がり、又上記A1で示されるアーク
スポツトを形成するプラズマトーチとは120゜隔た
つた対称位置にある他の2本のプラズマトーチか
らのアークによる同様の加熱によつて、A3で示
される範囲が溶解する。又上記A1で示されるア
ークスポツトを形成するプラズマアークは、前記
磁界発生コイル78から発せられる磁束によつて
偏向されてA1′で示される様なアークスポツトを
形成する。この為その周囲の部分A2′の範囲にお
いても急速に原料が溶解し、更に時間の経過によ
つて溶解範囲は拡大していく。磁束の方向を逆転
すれば、アークは同様にA1に対して対称の位置
に偏向し、A1″で示される様なアークスポツトを
形成する。磁束によるアークの偏向は同時に他の
2本のプラズマトーチにも生じ、同様な溶解範囲
の拡大を行う。その結果、前記3本のプラズマト
ーチから発せられるプラズマアークによつては
A3′で示される様な範囲の原料が比較的迅速に溶
解される。又プラズマトーチは上記3本の他に更
に他の3本が備わつている為、それらのプラズマ
トーチによつてA3″で示されるような範囲の原料
が比較的迅速に溶解される。更に前述の如く上部
炉壁52は往復回動する為、上記A3′或いは
A3″の範囲は第11図において左右に往復回動す
ることとなる。その結果、A4で示されるように
るつぼ37の全範囲においてるつぼ内の原料が迅
速溶解される。従つてるつぼ37内に挿入された
原料はいずれの部分も迅速にしかも均質に溶解さ
れる。尚上記プラズマトーチの往復回動範囲は、
一つのプラズマトーチからのアークが照射される
るつぼ内の領域とその隣のプラズマトーチからの
アークの同照射領域とが一部重複する状態となる
程度にするとよい。
That is, in Fig. 11, if the arc spot of the plasma arc emitted from one plasma torch is in the range indicated by A1 , then the surrounding range indicated by A2 is where the raw material is heated due to rapid heat transfer. Dissolves rapidly. As time passes further, the heat of the arc spot A1 spreads further to the periphery, and another plasma torch located at a symmetrical position 120 degrees apart from the plasma torch forming the arc spot indicated by A1 above. Similar heating by arc from two plasma torches melts the area designated A 3 . The plasma arc forming the arc spot indicated by A 1 above is deflected by the magnetic flux generated from the magnetic field generating coil 78 to form an arc spot indicated by A 1 '. Therefore, the raw material is rapidly dissolved in the surrounding area A 2 ', and the dissolution range further expands as time passes. If the direction of the magnetic flux is reversed, the arc will similarly be deflected to a symmetrical position with respect to A 1 , forming an arc spot as shown by A 1 ″.The deflection of the arc by the magnetic flux will simultaneously cause the other two It also occurs in plasma torches, and the melting range is similarly expanded.As a result, depending on the plasma arc emitted from the three plasma torches,
A range of raw materials as indicated by A 3 ' are dissolved relatively quickly. Furthermore, since the plasma torch is equipped with three other plasma torches in addition to the three mentioned above, these plasma torches can melt the raw materials in the range indicated by A 3 '' relatively quickly. As mentioned above, since the upper furnace wall 52 reciprocates, the above-mentioned A 3 ' or
The range of A 3 '' will reciprocate from side to side in FIG. All parts of the raw material inserted into the plasma torch are melted quickly and homogeneously.The range of reciprocating rotation of the plasma torch is as follows:
The area in the crucible that is irradiated with the arc from one plasma torch may be such that the area that is irradiated with the arc from the adjacent plasma torch partially overlaps.

次に第12図に示される着弧ピース26の進退
装置27について説明する。固定フレーム12
7,128には夫々軸受129,130が取付け
てあり、それらによつてねじ杆131が回動自在
に支承されている。ねじ杆131にはナツト13
2が螺合しておりそのナツト132は連結具13
3を用いて支持杆25に連結してある。支持杆2
5には着弧ピース26へ給電を行う給電端子2
5′が設けられ、各プラズマトーチの前記直流電
源の正極に接続され、前記スタブ40と同電位に
結線される。フレーム127には減速機付モータ
134が取付けてあり、その出力軸に取付けたス
プロケツト135はチエーン137でもつてねじ
杆131に取付けたスプロケツト136に連繋さ
せてある。
Next, the advancing/retracting device 27 for the arcing piece 26 shown in FIG. 12 will be explained. Fixed frame 12
Bearings 129 and 130 are attached to 7 and 128, respectively, and a screw rod 131 is rotatably supported by these bearings. Nut 13 is attached to screw rod 131.
2 are screwed together, and the nut 132 is the connector 13.
3 to the support rod 25. Support rod 2
5 is a power supply terminal 2 that supplies power to the arcing piece 26;
5' is provided, connected to the positive electrode of the DC power source of each plasma torch, and connected to the same potential as the stub 40. A motor 134 with a speed reducer is attached to the frame 127, and a sprocket 135 attached to its output shaft is connected to a sprocket 136 attached to a threaded rod 131 through a chain 137.

この様な構成のものにあつては、モータ134
が作動してスプロケツト135が回動するとその
回動はチエーン137を介してスプロケツト13
6に伝えられ、その結果ねじ杆131が回動す
る。ねじ杆131の回動によりナツト132は図
において右方又は左方に移動し、その動きは連結
具133を介して支持杆25に伝えられる。その
結果、着弧ピース26は収納部64から第12図
に示される様な位置、即ち各プラズマトーチ24
の先端とるつぼ37内のスタブ40との間の位置
まで進出したり、或いはその反対に図示される位
置から収納部64内まで退避する事ができる。
In the case of such a configuration, the motor 134
When the sprocket 135 operates and the sprocket 135 rotates, the rotation is transmitted to the sprocket 13 through the chain 137.
6, and as a result, the screw rod 131 rotates. Rotation of the threaded rod 131 causes the nut 132 to move to the right or left in the figure, and this movement is transmitted to the support rod 25 via the connector 133. As a result, the arcing piece 26 is moved from the housing 64 to the position shown in FIG.
It is possible to advance to a position between the tip of the crucible and the stub 40 in the crucible 37, or conversely, to retreat into the storage part 64 from the position shown in the figure.

次に第13図乃至第17図には着弧ピース26
の形状及びその着弧ピース26によるプラズマト
ーチの点弧状況が示されている。着弧ピース26
は黒鉛をその材料として形成され、又図示される
様に各プラズマトーチ24の先端とるつぼ37内
の空間(スタブ40の存在する箇所)との間に介
入状に位置できる大きさに形成されている。又第
12図に示される様な進出位置から収納室64内
の収納位置へ向けて後退する過程において後側と
なる周縁26aは、その断面形状を図示される様
に斜面上向きの傾斜断面形状に形成されている。
従つて、着弧ピース26における上面即ちトーチ
対向面26′よりも下面即ち溶湯プール対向面2
6″のほうが広くなつている。
Next, FIGS. 13 to 17 show the arcing piece 26.
The shape of the plasma torch and the ignition situation of the plasma torch by the arcing piece 26 are shown. Arc landing piece 26
is made of graphite, and is sized so that it can be positioned between the tip of each plasma torch 24 and the space within the crucible 37 (where the stub 40 is present), as shown in the figure. There is. Further, in the process of retreating from the advanced position as shown in FIG. 12 to the storage position in the storage chamber 64, the rear peripheral edge 26a has a cross-sectional shape with an upward slope as shown in the figure. It is formed.
Therefore, the lower surface, ie, the surface 2 facing the molten metal pool, of the arcing piece 26 is lower than the upper surface, ie, the torch facing surface 26'.
6″ is wider.

次にプラズマトーチ24の点弧操作について説
明する。先ず進退装置27を作動させて着弧ピー
ス26を第12図、第13図に示される様な位置
に位置させる。尚この場合における全プラズマト
ーチ24の各先端と着弧ピース26との間隔は、
トーチとスタブとの間の距離よりも小さく、トー
チ24からのパイロツトアークが着弧ピース26
に届き得る距離即ち着火開始距離(例えば40mm程
度)と成るように予め設定されている。また上部
炉壁52を回転させて複数のプラズマトーチ24
が着弧ピース26の進退方向に対し左右対称に位
置するようにしておく。次に各プラズマトーチ2
4にプラズマ生成用のガスを供給してそれをノズ
ルから吹き出させると共に、各プラズマトーチ2
4の陰極とるつぼ37内の被溶解物(スタブ)及
び着弧ピース26との間にはプラズマアーク形成
用の電圧を印加しておく。この状態でプラズマト
ーチにおける陰極とノズルとの間で周知の如く高
周波放電を行なわせてパイロツトアークを形成
(点弧)させる。すると周知の如くトーチの陰極
から着弧ピース26に至るメインアーク140が
形成される。この場合のメインアーク140はア
ークの維持に必要な最少限の少い電流値にしてお
く。尚上記の様な各プラズマトーチ24から着弧
ピース26へ向けてのメインアークの形成は6本
のプラズマトーチ24について同時的に行なわれ
るが、これは個々別々に行なつてもよい。次に上
記のようにプラズマトーチから着弧ピース26に
至るメインアークが形成されたならば、進退装置
27を作動させて着弧ピース26をトーチ24と
被溶解物40との間から収納室64に向けて退避
させる。尚その速度は例えば毎分500mm程度で行
なわれる。このように着弧ピース26を退避させ
る場合、各プラズマトーチ24と被溶解物(スタ
ブ)40との間から着弧ピース26が退くと、そ
れまでトーチ24から着弧ピース26に向かつて
いたメインアークはトーチ24から被溶解物40
に向うように為る。そして全てのトーチから被溶
解物40に向うメインアーク140が形成された
ならば、そのメインアークの電流値を大きくして
被溶解物40の溶解を開始する。
Next, the ignition operation of the plasma torch 24 will be explained. First, the advancing/retracting device 27 is operated to position the arching piece 26 at the position shown in FIGS. 12 and 13. In this case, the distance between each tip of the entire plasma torch 24 and the arcing piece 26 is as follows:
The pilot arc from the torch 24 is smaller than the distance between the torch and the stub.
The distance is set in advance so that it can reach the target, that is, the ignition starting distance (for example, about 40 mm). Also, by rotating the upper furnace wall 52, a plurality of plasma torches 24
are positioned symmetrically with respect to the direction in which the arching piece 26 moves forward and backward. Next, each plasma torch 2
4 and blows it out from the nozzle, and each plasma torch 2
A voltage for plasma arc formation is applied between the cathode No. 4, the material to be melted (stub) in the crucible 37, and the arc starting piece 26. In this state, a high frequency discharge is caused between the cathode and the nozzle of the plasma torch, as is well known, to form (ignite) a pilot arc. Then, as is well known, a main arc 140 is formed from the cathode of the torch to the arc starting piece 26. In this case, the main arc 140 is set to the minimum current value necessary to maintain the arc. Although the formation of the main arc from each plasma torch 24 toward the arc-starting piece 26 as described above is performed simultaneously for the six plasma torches 24, this may be performed individually. Next, once the main arc from the plasma torch to the arcing piece 26 is formed as described above, the advancing/retracting device 27 is operated to move the arcing piece 26 from between the torch 24 and the material to be melted 40 into the storage chamber 64. Evacuate towards. The speed is, for example, about 500 mm per minute. When retracting the arcing piece 26 in this way, when the arcing piece 26 is withdrawn from between each plasma torch 24 and the object to be melted (stub) 40, the main The arc is from the torch 24 to the material to be melted 40
I look forward to it. When a main arc 140 is formed from all the torches toward the object 40, the current value of the main arc is increased to start melting the object 40.

上記のように着弧ピース26を用いてプラズマ
トーチ24の点弧をする場合、第16図に示され
る如く、各プラズマトーチ24から放出されるプ
ラズマアーク140は、そのアーク140に流れ
る電流及び着弧ピースに流れる電流によつて矢印
141で示す如く着弧ピース26から逃げる方向
の力を受ける。又各プラズマトーチ24から放出
されるアーク140はそれらのアークが相互に引
き合う力即ち第16図において矢印142で示さ
れる様な力も受ける。この為上述の様に着弧ピー
ス26を退避させる場合、るつぼ37の中心軸に
対して着弧ピース26の退避する方向とは反対側
(第16図において左側)にあるプラズマトーチ
24からのアーク140は、上記二つの力が互い
に相殺しあう状態となる。しかも、アーク140
から着弧ピースに向つて流れる電流による力14
1によつてアークが屈折するのは被溶解物40に
達するアークの長さがより短くなる方向に生じ、
被溶解物40との電流通路の確保が容易な為、着
弧ピース26から被溶解物40へのアークの移行
が安定に行なわれる。一方上記るつぼの中心軸に
対して着弧ピース26の退避方向側にあるトーチ
24(第16図において右側に示されているトー
チ)から放出されるプラズマアーク140は、上
記逃げる力141とアークが相互に引き合う力1
42とが同じ方向であり、しかもアーク140の
屈折する方向が被溶解物40に達するアークの長
さが長くなる方向にあつて被溶解物40との電流
通路確保が困難な方向にある為、プラズマアーク
140が着弧ピースから被溶解物40へ移行しよ
うとする場合アーク140が着弧ピース26の後
端部ではね上げられ被溶解物40にとどかず電流
通路を失つて消滅してしまう。しかしながら着弧
ピース26の後退時において後端となる部分は前
述の如く斜面26aに形成されている為、プラズ
マトーチ24から着弧ピース26へのプラズマア
ーク140は、着弧ピース26が退避してアーク
から離れる場合でも、着弧ピース26の下部すな
わち被溶解物40に近い部分までアーク140と
着弧ピース26の接触を保つことができる。しか
も被溶解物40に向けてプラズマトーチから噴出
されるアーク140の媒体となるプラズマガスは
着弧ピース40がアークから離れる際でもスムー
ズに被溶解物40に向わせることができアークの
乱れを生じさせない。この結果プラズマガスが速
やかに被溶解物40に達し、それと同時にアーク
140の一部が容易に被溶解物40に到達して電
流通路を確保し、その分着弧ピースが負担する電
流が減少して力141を弱めるため、アークが常
に安定に維持され、円滑な移行を行うことができ
る。
When the plasma torch 24 is ignited using the arc ignition piece 26 as described above, as shown in FIG. Due to the current flowing through the arc piece, the arc piece receives a force in the direction of escaping from the arc piece 26 as shown by an arrow 141. The arcs 140 emitted from each plasma torch 24 are also subject to mutually attractive forces, ie, forces as indicated by arrows 142 in FIG. 16. Therefore, when retracting the arcing piece 26 as described above, the arc from the plasma torch 24 on the opposite side (the left side in FIG. 16) of the direction in which the arcing piece 26 is retracted with respect to the central axis of the crucible 37 At 140, the above two forces cancel each other out. Moreover, Arc 140
Force 14 due to the current flowing from to the arcing piece
1, the arc is bent in the direction in which the length of the arc reaching the object 40 to be melted becomes shorter,
Since it is easy to secure a current path with the object 40 to be melted, the arc can be stably transferred from the arc starting piece 26 to the object 40 to be melted. On the other hand, the plasma arc 140 emitted from the torch 24 (the torch shown on the right side in FIG. 16) located on the retracting direction side of the arcing piece 26 with respect to the central axis of the crucible is caused by the escape force 141 and the arc. Mutual attraction force 1
42 are in the same direction, and furthermore, the direction in which the arc 140 is bent is the direction in which the length of the arc reaching the object to be melted 40 becomes longer, making it difficult to secure a current path with the object to be melted 40. When the plasma arc 140 attempts to move from the arcing piece to the object to be melted 40, the arc 140 is sprung up at the rear end of the arcing piece 26, does not reach the object to be melted 40, loses the current path, and is extinguished. However, since the rear end portion of the arcing piece 26 when it retreats is formed on the slope 26a as described above, the plasma arc 140 from the plasma torch 24 to the arcing piece 26 is prevented by the arcing piece 26 retracting. Even when moving away from the arc, contact between the arc 140 and the arcing piece 26 can be maintained up to the lower part of the arcing piece 26, that is, the portion close to the object 40 to be melted. Moreover, the plasma gas, which is the medium of the arc 140 ejected from the plasma torch toward the object 40, can be smoothly directed toward the object 40 even when the arc starting piece 40 leaves the arc, thereby preventing arc disturbances. Don't let it happen. As a result, the plasma gas quickly reaches the object 40 to be melted, and at the same time, a part of the arc 140 easily reaches the object 40 to secure a current path, thereby reducing the current borne by the arc piece. Since the force 141 is weakened, the arc is always maintained stably and a smooth transition can be performed.

尚着弧ピースにおける後退時の後端面が第17
図に示す如く垂直に形成されていると、その着弧
ピースがトーチと被溶解物との間から退避する場
合、上記の様にプラズマアーク140に働く力1
41,142の存在によつてそのアーク140は
被溶解物に向けて移行し難く、電磁場の大きな乱
れを引き起す。その結果、そのトーチから放出さ
れるプラズマアーク140は勿論のこと、既に他
のトーチから被溶解物へ向けて放出されているア
ークも上記電磁場の乱れによる影響を受けて消弧
してしまう。しかしながら上述の如く本装置にあ
つては着弧ピース26の後端面26aが前述のよ
うに形成されている為、前述の如く着弧ピースか
ら被溶解物へ向けてのプラズマアークの移行が安
定して行なわれる。
Note that the rear end surface of the arched piece when retreating is the 17th
If the arcing piece is vertically formed as shown in the figure, when the arcing piece retreats from between the torch and the object to be melted, the force acting on the plasma arc 140 as described above will be 1.
41,142 makes it difficult for the arc 140 to move toward the object to be melted, causing a large disturbance in the electromagnetic field. As a result, not only the plasma arc 140 emitted from that torch but also the arcs already emitted from other torches toward the object to be melted are affected by the disturbance of the electromagnetic field and extinguished. However, as described above, in this apparatus, since the rear end surface 26a of the arcing piece 26 is formed as described above, the transfer of the plasma arc from the arcing piece to the object to be melted is stabilized as described above. It is done.

次に第18図には着孤ピースにおける退避時の
後端部の形状の異なる例が示されている。着弧ピ
ースの後端部は前述のように真直ぐな斜面に形成
することなくこの第18図に示される様な凸状の
斜面形状に形成してもよい。
Next, FIG. 18 shows an example of a different shape of the rear end of the arcing piece when it is retracted. The rear end of the arching piece may not be formed into a straight slope as described above, but may be formed into a convex slope as shown in FIG. 18.

なお、機能上前図のものと同一又は均等構成と
考えられる部分には、前図と同一の符号にアルフ
アベツトのfを付して重複する説明を省略した。
(また第19図乃至第21図のものにおいても同
様の考えでアルフアベツトのgを付して重複する
説明を省略する。) 次に第19図乃至第21図には着弧ピースの形
状の異なる例が示されている。これらの図に示さ
れた着弧ピース26gにおいては、ピース26g
の退避時における後端部において図示される様な
細溝145が形成してある。この溝145の幅
は、第20図に示される如くプラズマトーチ24
gから着弧ピース26gに照射されるプラズマア
ークの中心部がその溝145を通り抜けてるつぼ
内の被溶解物に達する様な寸法(例えば10mm程
度)に形成される。又第21図に示される如くそ
の溝145の溝底145aは前述の場合と同様に
斜面に形成される。(尚この溝底は符号145
a′で示されるように垂直面となつておつてもよ
い。) この様な構成の着弧ピース26gを用いてプラ
ズマトーチの点弧をする場合には、前記上部炉壁
を回動させてこの着弧ピース26gに対する各プ
ラズマトーチからのアークの照射部位が符号14
6で示される様な位置に来るようにしておく。そ
してこの状態で前述の如く点弧を行なう。然る後
着弧ピース26gを符号144で示される方向に
退避させる。この様に着弧ピース26gを退避さ
せる場合、ピース26gが想像線で示されるよう
に移動して、符号146′で示される部位に溝1
45が到達した場合には、第20図及び第21図
に示される如くその溝145に向けて照射される
アーク140gの中心部が前述の如く溝145を
通つてるつぼ内へ向かう。従つて更にピース26
gが後退することによつて、そのアークも着弧ピ
ースからるつぼ内の被溶解物へ向けて安定に移行
する。この場合溝145の両縁部145b,14
5bの存在により、着弧ピースの後退時において
後退端となる側の端縁の断面形状をプラズマトー
チ対向面よりも溶湯プール対向面の方が大きくな
るように斜面上向きの傾斜断面形状にしたのと均
等の効果を得ることができて、上記アークの移行
を安定に行なわしめ得る。
It should be noted that parts that are functionally the same or equivalent to those in the previous figure are given the same reference numerals as in the previous figure with an alphanumeric letter "f", and redundant explanations are omitted.
(Also, the same concept is used in the figures in Figs. 19 to 21, and the letter g is added to omit the redundant explanation.) Next, in Figs. 19 to 21, the arcing pieces have different shapes. An example is shown. In the arcing piece 26g shown in these figures, the piece 26g
A narrow groove 145 as shown in the figure is formed at the rear end portion when the is retracted. The width of this groove 145 is determined by the width of the plasma torch 24 as shown in FIG.
The center part of the plasma arc irradiated from g to the arcing piece 26g passes through the groove 145 and reaches the material to be melted in the crucible (for example, about 10 mm). Further, as shown in FIG. 21, the groove bottom 145a of the groove 145 is formed as a slope in the same manner as in the above case. (The bottom of this groove is code 145.
It may also be placed on a vertical plane as shown by a′. ) When igniting a plasma torch using the arc ignition piece 26g having such a configuration, the upper furnace wall is rotated so that the irradiation area of the arc from each plasma torch on the arc ignition piece 26g is aligned. 14
Make sure that it is in the position shown in 6. In this state, ignition is performed as described above. The subsequent arcing piece 26g is retracted in the direction indicated by reference numeral 144. When the arcing piece 26g is retracted in this way, the piece 26g moves as shown by the imaginary line, and a groove is formed in the part indicated by the reference numeral 146'.
45, as shown in FIGS. 20 and 21, the center of the arc 140g irradiated toward the groove 145 heads into the crucible through the groove 145 as described above. Therefore, further piece 26
As g recedes, the arc also stably moves from the arc starting piece toward the material to be melted in the crucible. In this case, both edges 145b, 14 of the groove 145
5b, the cross-sectional shape of the edge on the side that becomes the retreating end when the arcing piece retreats is made into an upwardly inclined cross-sectional shape so that the surface facing the molten metal pool is larger than the surface facing the plasma torch. It is possible to obtain an effect equivalent to that of the above, and the above-mentioned arc transition can be performed stably.

次に第22図及び第23図には溶解室20内に
原料を装入してそれをプラズマトーチからのアー
クによつて溶解させる場合の様子が示されてい
る。以下その場合の操作について説明する。先ず
通常は前記昇降用シリンダ74により制限体68
を下降させ、その下端が下部ガイド筒60におけ
る下方開口部60aに臨んだ状態にする。この場
合開口部60aの内面と制限体68の外面との間
には細粒状或いはスポンジ状のチタン原料(その
大きさは例えば3mm〜20mm程度)が通過できる間
隙149をもたせる。この状態において前記ドラ
ムフイーダからシユート17、送込口57を介し
て装入部21へ向けて送り込まれて来た原料の内
スポンジ状或いは細粒状等の小型のチタン原料1
50は、上部ガイド筒59、下部ガイド筒60に
より溶解室の中心部(るつぼの中心部)に向けて
案内され、更に前記間隙149を通り抜けてるつ
ぼ37内の溶湯プール37aの中心部に向けて装
入される。一方上記装入部21に送り込まれて来
た原料の内スクラツプなどの大型のチタン原料1
51は上記間隙149を通り抜けることができ
ず、第22図に示される如く下部ガイド筒60と
制限体68との間に挾まつてそこで停止する。こ
の様に大型の原料151が上記のような場所で停
止したならば、上記小型のチタン原料150を溶
湯プール37aへ向けて落下させる状態をしばら
く継続した後、第23図に示される如く制限体6
8を上昇させて上記大型の原料151をるつぼ内
の溶湯プールへ向けて落下させる。この場合、上
記の様に先に小型の原料150がるつぼ37内の
溶湯プール37aの中央部へ向けて落下させられ
てそこにそれら小型の原料が溜まつた状態となつ
ており、そこに上記大型の原料151が落とされ
る。この為、先に落下されて溶湯プールの中央部
に積つている小型の原料が緩衝材となつて、上記
大型の原料151の落下の衝撃を緩和する。この
ように大型の原料の装入でも、制限体68の作用
による落下速度の抑制と小型の原料による緩衝効
果で溶湯が飛散することが防止される。
Next, FIGS. 22 and 23 show a situation in which raw materials are charged into the melting chamber 20 and melted by an arc from a plasma torch. The operation in that case will be explained below. First, normally, the limiter 68 is moved by the lifting cylinder 74.
is lowered so that its lower end faces the lower opening 60a of the lower guide cylinder 60. In this case, a gap 149 is provided between the inner surface of the opening 60a and the outer surface of the restricting body 68 through which a fine grained or spongy titanium raw material (the size of which is, for example, about 3 mm to 20 mm) can pass. In this state, small titanium raw materials 1 such as spongy or fine granular raw materials are fed from the drum feeder to the charging section 21 through the chute 17 and the feed port 57.
50 is guided toward the center of the melting chamber (the center of the crucible) by an upper guide tube 59 and a lower guide tube 60, and further passes through the gap 149 toward the center of the molten metal pool 37a in the crucible 37. charged. On the other hand, a large titanium raw material 1 such as internal scrap of the raw material fed into the charging section 21
51 is unable to pass through the gap 149, and as shown in FIG. 22, is caught between the lower guide cylinder 60 and the restrictor 68 and stops there. Once the large raw material 151 has stopped at the above location, the small titanium raw material 150 continues to fall toward the molten metal pool 37a for a while, and then the restriction body 151 is stopped as shown in FIG. 6
8 is raised and the large raw material 151 is dropped toward the molten metal pool in the crucible. In this case, as described above, the small raw materials 150 are first dropped toward the center of the molten metal pool 37a in the crucible 37, and the small raw materials are accumulated there. A large raw material 151 is dropped. Therefore, the small-sized raw materials that have been dropped first and are piled up in the center of the molten metal pool act as a cushioning material, which cushions the impact of the large-sized raw material 151 falling. Even when such a large raw material is charged, scattering of the molten metal is prevented by suppressing the falling speed by the action of the restrictor 68 and by the buffering effect of the small raw material.

尚上記制限体68はそれを位置させる高さを適
宜選定することにより上記間隙149の大きさを
種々に設定できる。これにより上述の如くガイド
筒60内で一旦停止させる原料の大きさを種々に
選定することができる。又上記の様に制限体68
が溶解室20内にあり、るつぼに比較的近い位置
で大型の原料を一旦停止させてからるつぼの中に
向けて落下できるため、るつぼの外に落下してる
つぼを傷めるのを防止でき、また予め小型の原料
150を投入しその上に大型の原料151を投入
する場合には、大型の原料151がるつぼ内の溶
湯に直接落ち込むことが防止される為、その溶湯
がるつぼの上にあふれたり飛抹がトーチ24に付
着しそれを傷めたりすることが防止される。
The size of the gap 149 can be set variously by appropriately selecting the height at which the limiter 68 is positioned. Thereby, as described above, the size of the raw material to be temporarily stopped within the guide cylinder 60 can be selected from various sizes. Also, as mentioned above, the limiter 68
is located in the melting chamber 20, and the large raw material can be stopped at a position relatively close to the crucible and then dropped into the crucible, which prevents it from falling outside the crucible and damaging the crucible. When a small raw material 150 is charged in advance and a large raw material 151 is charged on top of it, the large raw material 151 is prevented from falling directly into the molten metal in the crucible, so that the molten metal does not overflow onto the crucible. This prevents flying particles from adhering to the torch 24 and damaging it.

次に第24図乃至第28図にはガイド筒の異な
る例が示されている。これらの図に示されたガイ
ド筒は内部に原料の落下速度を緩める為の緩衝手
段を備えている。図において、気密包囲部22h
の筒部54h及びガイド筒23hの上部ガイド筒
59hの軸心位置には筒体152が備わつてい
る。この筒体152の外周面はその上部部分を除
いてチタンで形成された保護パイプ153で覆わ
れている。その結果、原料の送込口57hから送
り込まれてきた原料が保護パイプ153に当たつ
てその一部が削り取られ、その削り取られたもの
が原料と共にるつぼへ向けて落下する事態に至つ
ても、るつぼ内の原料の純度を低めない様になつ
ている。上記筒体152の下端には保持用のリン
グ154が止付具155を用いて固定してある。
上記リング154には陣笠状の基板156の上端
が連結されている。又その基板156はステンレ
スで形成され、その上面はチタンで形成されたラ
イナー157によつて覆われている。このライナ
ー157は前記保護パイプ153と同様の目的で
備えられたものである。上記基板156の下面に
は複数の支持片158が取付けてある。これらの
支持片158によつて軸体159が支持されてい
る。軸体159は筒体152の軸心を中心とする
リング状に形成してある。上記軸体159には連
結片160が揺動自在に吊り下げられている。そ
の連結片160には、チタンで形成された緩衝片
161の上端部が複数の止付具162を用いて固
定されている。その結果、緩衝片161は上記軸
体159を中心にしてガイド筒23hの半径方向
に振子の様に揺動できる様になつている。上記連
結片160にはそれと一体に形成された重り16
3が取付いている。この重り163の存在により
緩衝片161はその下端が外方向に開く様な付勢
力を受ける。この為第24図に示される状態にお
いては、緩衝片161の下端は下部ガイド筒60
hの内面に備わつているライニング61hに当接
した状態になつている。尚上記保護パイプ153
の下端には複数の支持片164の一端が取付けら
れている。その支持片164の他端は上部ガイド
筒59hの内面に接触されている。その結果上記
筒体152がガイド筒59hの軸心位置に固定的
に位置している。
Next, FIGS. 24 to 28 show different examples of guide tubes. The guide cylinder shown in these figures is equipped with a buffer means for slowing down the falling speed of the raw material. In the figure, the airtight enclosure 22h
A cylinder body 152 is provided at the axial center position of the cylinder portion 54h and the upper guide cylinder 59h of the guide cylinder 23h. The outer peripheral surface of this cylindrical body 152, except for its upper part, is covered with a protection pipe 153 made of titanium. As a result, even if the raw material fed from the raw material inlet 57h hits the protection pipe 153 and is partially scraped off, and the scraped material falls together with the raw material toward the crucible, It is designed so as not to reduce the purity of the raw materials inside the crucible. A retaining ring 154 is fixed to the lower end of the cylindrical body 152 using a fastener 155.
The ring 154 is connected to the upper end of a cap-shaped substrate 156 . The substrate 156 is made of stainless steel, and its upper surface is covered with a liner 157 made of titanium. This liner 157 is provided for the same purpose as the protection pipe 153. A plurality of support pieces 158 are attached to the lower surface of the substrate 156. A shaft body 159 is supported by these support pieces 158. The shaft body 159 is formed into a ring shape centered on the axis of the cylinder body 152. A connecting piece 160 is swingably suspended from the shaft 159. The upper end portion of a buffer piece 161 made of titanium is fixed to the connecting piece 160 using a plurality of fasteners 162. As a result, the buffer piece 161 can swing like a pendulum in the radial direction of the guide tube 23h about the shaft 159. The connecting piece 160 has a weight 16 integrally formed therewith.
3 is installed. Due to the presence of this weight 163, the buffer piece 161 receives a biasing force that causes its lower end to open outward. Therefore, in the state shown in FIG. 24, the lower end of the buffer piece 161 is connected to the lower guide tube 60.
It is in a state of being in contact with a lining 61h provided on the inner surface of h. In addition, the above protection pipe 153
One end of a plurality of support pieces 164 is attached to the lower end of the support piece 164 . The other end of the support piece 164 is in contact with the inner surface of the upper guide cylinder 59h. As a result, the cylinder 152 is fixedly located at the axial center position of the guide cylinder 59h.

上記の様な構成のものにあつては、送込口57
hに送り込まれてきた小型の原料は上部ガイド筒
59hに案内されて下方に落下する。更にその原
料は下部ガイド筒60hに案内されて中心方向に
寄り、緩衝片161に突き当たる。そしてその原
料は緩衝片161を内方へ傾動させ、その緩衝片
161とライニング61hとの間にできた隙間を
通つてガイド筒60hの下部開口部60ahに向
い、そこから前述の場合と同様にるつぼ内の溶湯
プールに落下する。従つて上記の場合、小型の原
料が送込口57hから勢いよくガイド筒23h内
に入つてきても、その勢いは上記緩衝片161で
取除かれ、上記原料は緩やかにるつぼ内の溶湯プ
ールに投入される。従つてその原料はるつぼの縁
部あるいはるつぼの外に落ち込むようなことはな
く確実にるつぼの中心部におちる。尚上記の様な
緩衝作用は小型の原料に限ることなく大型の原料
についても同様に行なわれる。また非常に軽くて
上記緩衝片161を傾動させられないような原料
が緩衝片161の外側に落下してきた場合には、
その原料が一旦そこに溜まる。そしてその溜まつ
たものの重量が緩衝片161を傾動させるに充分
な値となると、それら溜まつた原料が緩衝片16
1を傾動させて、るつぼ内に落ち込む。
In the case of the above configuration, the inlet 57
The small raw material fed into h is guided by the upper guide cylinder 59h and falls downward. Further, the raw material is guided by the lower guide tube 60h, moves toward the center, and hits the buffer piece 161. Then, the raw material tilts the buffer piece 161 inward, passes through the gap created between the buffer piece 161 and the lining 61h, and heads toward the lower opening 60ah of the guide tube 60h, and from there, the same process as in the previous case is carried out. It falls into the molten pool inside the crucible. Therefore, in the above case, even if a small raw material enters the guide tube 23h from the inlet 57h with force, the force is removed by the buffer piece 161, and the raw material gently flows into the molten metal pool in the crucible. will be put into the Therefore, the raw material is ensured to fall in the center of the crucible without falling to the edges of the crucible or outside the crucible. Incidentally, the above-mentioned buffering effect is not limited to small-sized raw materials, but is similarly performed on large-sized raw materials. Furthermore, if a raw material that is too light to tilt the buffer piece 161 falls outside the buffer piece 161,
The raw materials are stored there. When the weight of the accumulated material reaches a value sufficient to tilt the buffer piece 161, the accumulated raw materials are removed from the buffer piece 16.
1 is tilted and falls into the crucible.

次に、上記ガイド筒23hにおいては第24図
に想像線で示される様に前述の場合と同様の制限
体68hを備えさせてもよい。この様な制限体6
8hを備えさせた構造のものにあつては、次のよ
うな働きを得ることができる。即ち、小型の原料
に関しては上記の場合と同様に緩衝片161によ
つて原料の落下の勢いを除去した状態でその原料
をるつぼ内に向かわせることができる。又大型の
原料に関しては、第24図に想像線で示す如く緩
衝片161が制限体68hに当接する為、大型の
原料151hはその緩衝片161と下部ガイド筒
60hの内面との間で停止する。そして制限体6
8hを上昇させることにより、原料151hは上
記緩衝片161を更に傾動させその下をくぐつて
下部開口部60ahからるつぼ内へ向けて落下で
きる。尚この例においても制限体68hを予め位
置させておく高さを種々に選定することによつ
て、夫々所望の大きさ以上の原料を上述の如く一
旦停止させることができる。
Next, the guide tube 23h may be provided with a restriction body 68h similar to that described above, as shown in imaginary lines in FIG. Such a restriction body 6
In the case of a structure equipped with 8h, the following functions can be obtained. That is, in the case of a small-sized raw material, it is possible to direct the raw material into the crucible while the falling force of the raw material is removed by the buffer piece 161, as in the case described above. Regarding large raw materials, the buffer piece 161 comes into contact with the limiter 68h as shown by the imaginary line in FIG. 24, so the large raw material 151h stops between the buffer piece 161 and the inner surface of the lower guide cylinder 60h. . and limit body 6
By raising 8h, the raw material 151h can further tilt the buffer piece 161, pass under it, and fall into the crucible from the lower opening 60ah. In this example as well, by selecting various heights at which the limiter 68h is positioned in advance, raw materials larger than a desired size can be temporarily stopped as described above.

なお、第24図乃至第28図に示されたものの
説明において機能上前図のものと同一又は均等構
成と考えられる部分には、前図と同一の符号にア
ルフアベツトのhを付して重複する説明を省略し
た。
In addition, in the description of the items shown in FIGS. 24 to 28, parts that are functionally the same or equivalent to those in the previous drawings will be designated with the same reference numerals as those in the previous drawings with the letter "h" added. Explanation omitted.

以上のように本発明にあつては、溶湯プール3
7aの表面におかれる原料をプラズマアークで加
熱できるようにプラズマトーチ24を配設してあ
るから、溶湯プール上に次々と供給される原料を
次々と溶解できる効果がある。
As described above, in the present invention, the molten metal pool 3
Since the plasma torch 24 is disposed so that the raw material placed on the surface of the molten metal 7a can be heated by a plasma arc, there is an effect that the raw materials supplied onto the molten metal pool one after another can be melted one after another.

その上、溶湯プール37aに対して原料を供給
する場合において、ガイド筒60を用いて原料を
案内するものであるから、原料は溶湯プールに向
けて的確に落下し、無用の飛散が防止できる効果
もある。しかも上記ガイド筒60の内部には制限
体68が配設してあるから、溶湯プール37aに
落下させる原料を、溶湯プール37aにおける溶
解の状態に対応させながら落下させることがで
き、均質溶解の溶湯を造る上に誠に有益なものと
いえる。特に開口部60aの位置に対して制限体
68の位置を適当に選定することにより、小さい
原料はそのまま通過させるが、やや大きな原材に
は抵抗を与えて落下速度を緩めて開口部60aよ
り送り出すことができる等、溶湯プール37aに
対する原料供給を好ましい態様で可能にする効果
がある。
Furthermore, when supplying raw materials to the molten metal pool 37a, since the guide tube 60 is used to guide the raw materials, the raw materials fall accurately toward the molten metal pool, and unnecessary scattering can be prevented. There is also. Moreover, since a restriction body 68 is disposed inside the guide tube 60, the raw material to be dropped into the molten metal pool 37a can be dropped while corresponding to the state of melting in the molten metal pool 37a, and the molten metal can be homogeneously melted. It can be said that it is truly useful for building. In particular, by appropriately selecting the position of the restrictor 68 with respect to the position of the opening 60a, small raw materials are allowed to pass through as is, while slightly larger raw materials are given resistance to slow down their falling speed and sent out through the opening 60a. This has the effect of making it possible to supply raw materials to the molten metal pool 37a in a preferable manner.

さらに上記の制限体68を制御して原料を落下
させる場合において、ガイド筒60の内に大きさ
の異なる原料を入れ制限体68を緩やかに、或は
上下微振動させながら上昇させると、小さい粒、
或は小さい塊りの原料が先に溶湯プール37aの
上に落下し、その後、その上に大きな塊りの原料
が落下することになる。これにより、大きな塊り
の原料が溶湯プール37aの上に直接落下した場
合に比較して、溶湯のはね返り(スプラツシユ)
はなくなり、その上、小さい塊りがクツシヨン効
果をもたらして溶湯プールに対する衝撃は緩和さ
れるという二つの効果を同時に発揮する効果もあ
る。
Furthermore, when controlling the limiter 68 to drop the raw materials, if raw materials of different sizes are placed in the guide tube 60 and the limiter 68 is raised gently or while slightly vibrating up and down, small particles can be dropped. ,
Alternatively, a small lump of the raw material will first fall onto the molten metal pool 37a, and then a large lump of the raw material will fall on top of it. As a result, the molten metal splashes more than when a large lump of raw material falls directly onto the molten metal pool 37a.
In addition, the small lumps have a cushioning effect and the impact on the molten metal pool is alleviated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本願の実施例を示すもので、第1図は溶
解鋳造装置の略示縦断面図、第2図は第1図の装
置の作動を順を追つて説明する為の図、第3図は
溶解装置の縦断面図、第4図は下部炉壁と上部炉
壁との連結部を示す平面図、第5図は同正面図、
第6図は上部炉壁の回動装置の機構を示す図、第
7図は−線断面図、第8図は−線断面
図、第9図及び第10図は上部炉壁と気密包囲部
との連結部において第7図及び第8図と同様の構
造を示す図、第11図はるつぼ内における溶解範
囲を説明する為の平面図、第12図は溶解装置に
おける着弧ピースとそれの進退装置との関係を示
す縦断面図、第13図はプラズマトーチと着弧ピ
ースとの関係を示す平面図、第14図は着弧ピー
スの平面図、第15図は−線断面図、第
16図及び第17図は着弧ピースから被溶解物へ
のプラズマアークの移行を説明する為の図、第1
8図は着弧ピースの後端部の断面形状の異なる例
を示す図、第19図は着弧ピースの異なる例を示
す平面図、第20図は溝とプラズマアークとの関
係を示す断面図、第21図は第20図における
XI−XI線断面図、第22図はガイド筒内での原
料の移動を説明する為の縦断面図、第23図はガ
イド筒及びそこから投入される原料とるつぼ及び
プラズマトーチとの関係を示す縦断面図、第24
図はガイド筒の異なる例を示す縦断面図、第25
図は緩衝片とそれを支持する部材との関係を示す
縦断面図、第26図は第25図に示された部材の
平面図(一部破断図)、第27図は基板と緩衝片
との関係を詳細に示す図、第28図は−
線断面図。 B……プラズマ溶解装置、37a……溶湯プー
ル、50……炉壁、24……プラズマトーチ、2
1……原料装入部。
The drawings show an embodiment of the present application, and FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a melting and casting apparatus, FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. is a longitudinal cross-sectional view of the melting device, FIG. 4 is a plan view showing the connection between the lower furnace wall and the upper furnace wall, and FIG. 5 is a front view of the same.
Figure 6 is a diagram showing the mechanism of the rotating device for the upper furnace wall, Figure 7 is a sectional view taken along the - line, Figure 8 is a sectional view taken along the - line, and Figures 9 and 10 are the upper furnace wall and the airtight enclosure. Fig. 11 is a plan view for explaining the melting range in the crucible, and Fig. 12 shows the arcing piece in the melting device and its structure. Fig. 13 is a plan view showing the relationship between the plasma torch and the arcing piece, Fig. 14 is a plan view of the arcing piece, Fig. 15 is a sectional view taken along the line Figures 16 and 17 are diagrams for explaining the transition of the plasma arc from the arc starting piece to the object to be melted.
Fig. 8 is a diagram showing different examples of cross-sectional shapes of the rear end of the arcing piece, Fig. 19 is a plan view showing different examples of the arcing piece, and Fig. 20 is a sectional view showing the relationship between the groove and the plasma arc. , Figure 21 is the same as in Figure 20.
A sectional view taken along the line XI-XI, Fig. 22 is a longitudinal sectional view to explain the movement of the raw material within the guide cylinder, and Fig. 23 shows the relationship between the guide cylinder and the raw material introduced therein, the crucible, and the plasma torch. Longitudinal sectional view shown, No. 24
The figure is a longitudinal sectional view showing different examples of the guide tube, No. 25.
The figure is a longitudinal cross-sectional view showing the relationship between the buffer piece and the member that supports it, Figure 26 is a plan view (partially cut away) of the member shown in Figure 25, and Figure 27 is the relationship between the board and the buffer piece. Figure 28, a diagram showing the relationship in detail, is -
Line sectional view. B... Plasma melting device, 37a... Molten metal pool, 50... Furnace wall, 24... Plasma torch, 2
1... Raw material charging section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 装入された原料を受止めて、そこで溶解させ
るようにしてある溶湯プールと、この溶湯プール
の上方に位置させる原料装入部と、上記溶湯プー
ルの上方空間の側方に存置させてあつて、上記溶
湯プールに向けてプラズマアークを放射するよう
にしてあるプラズマトーチとから成り、上記原料
装入部から装入した原料を溶湯プールに至らし
め、その原料を上記プラズマアークで溶湯にする
ようにしてあるプラズマ溶解装置において、上記
原料装入部においては上方より装入される原料を
案内して下方の溶湯プールに向かわせるように上
記溶湯プールに向けて延び、かつ下方が細くなつ
ている中空筒状のガイド筒を備えさせ、さらにそ
のガイド筒の内側には、ガイド筒内面との間に原
料の通過用空間を残す大きさの制限体を上記ガイ
ド筒下方の開口部に向けての後進を自在に配設
し、上記制限体の進退調節により上記開口部から
溶湯プールに向かう原料の通路が広狭調節できる
ようにしてあることを特徴とするプラズマ溶解装
置。 2 装入された原料を受止めて、そこで溶解させ
るようにしてある溶湯プールと、その溶湯プール
の上方に位置させる原料装入部と、上記溶湯プー
ルの上方空間の側方に存置させてあつて、上記溶
湯プールに向けてプラズマアークを放射するよう
にしてあるプラズマトーチとから成り、上記原料
装入部から装入した原料を溶湯プールに至らし
め、その原料を上記プラズマアークで溶湯にする
ようにしてあるプラズマ溶解装置において、上記
原料装入部には上方より装入される原料を案内し
て下方の溶湯プールに向かわせるように上記溶湯
プールに向けて延び、かつ下方が細くなつている
中空筒状のガイド筒を備えさせておき、さらにそ
のガイド筒の内側には、ガイド筒内面との間に原
料の通過用空間を残す大きさの制限体を上記ガイ
ド筒下方の開口部に向けての進退を自在に配設し
て上記制限体の進退調節により上記開口部から溶
湯プールに向かう原料の通路を広狭調節できるよ
うにしておき、さらに原料の装入に当つては、上
記ガイド筒内に大小異なる大きさの原料を入れ、
これらの原料を溶湯プールに向けて落下させると
きには、上記原料の小さいものを先に落下させ、
原料の大きいものは後に落下させるように上記制
限体の上昇度を制御しながら溶湯プールに向けて
原料供給することを特徴とするプラズマ溶解装置
における原料供給方法。
[Scope of Claims] 1. A molten metal pool configured to receive and melt charged raw materials, a raw material charging section located above the molten metal pool, and a side of the space above the molten metal pool. The plasma torch is located at one side and is configured to emit a plasma arc toward the molten metal pool. In a plasma melting apparatus configured to make molten metal using a plasma arc, the raw material charging section extends toward the molten metal pool so as to guide the raw material charged from above and direct it toward the molten metal pool below; A hollow cylindrical guide tube is provided which is tapered at the bottom, and inside the guide tube, a restrictor is provided with a size that leaves a space for the raw material to pass between the guide tube and the inner surface of the guide tube. A plasma melting apparatus characterized in that a backward movement toward an opening of the plasma melting apparatus is freely disposed, and the passage of the raw material from the opening to the molten metal pool can be adjusted wide or narrow by adjusting the advance or retreat of the restrictor. 2. A molten metal pool configured to receive and melt charged raw materials, a raw material charging section located above the molten metal pool, and a molten metal pool located on the side of the space above the molten metal pool. and a plasma torch configured to emit a plasma arc toward the molten metal pool, and the raw material charged from the raw material charging section is brought into the molten metal pool, and the raw material is turned into molten metal by the plasma arc. In the plasma melting apparatus configured as above, the raw material charging part extends toward the molten metal pool so as to guide the raw material charged from above and toward the molten metal pool below, and is tapered at the lower part. A hollow cylindrical guide tube is provided inside the guide tube, and a restrictor sized to leave a space for the raw material to pass between the inside of the guide tube and the inner surface of the guide tube is provided at the lower opening of the guide tube. By adjusting the forward and backward movement of the restricting body, the width of the passage for the raw material from the opening to the molten metal pool can be adjusted. Put raw materials of different sizes into the cylinder,
When these raw materials are dropped toward the molten metal pool, the smaller raw materials are dropped first,
A method for supplying raw materials in a plasma melting apparatus, characterized in that the raw materials are supplied toward a molten metal pool while controlling the degree of rise of the restriction body so that larger raw materials fall later.
JP23659583A 1983-12-15 1983-12-15 Plasma melting equipment and raw material supply method Granted JPS60129135A (en)

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