JPH026073A - プラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、非消耗性の環状の外方電極と、環状の外方
電極の中に同軸線に配置された内方電極との間の電弧に
よって、高温プラズマを発生するためのプラズマトーチ
に関する。特にこの発明は、溶融鋼の浴のような溶融金
属の中に浸すように意図された、上述した種類のプラズ
マトーチに関する。

溶融金属の中に浸すように意図されて、電極を例えばグ
ラファイトのような消耗性材料で作ったプラズマトーチ
は、すでに知られている。しかしながら、この知られて
いるプラズマトーチは、いくつかの欠点を有する。かく
して、グラファイト電極の破損は、極めてしばしば起り
、これは、溶融金属の加熱の中断を意味する。グラファ
イト電極は、例えば鋼溶融物またはマンガン鉄の溶融物
などのようなグラファイトを溶解する金属溶融物に関し
ては、使用できない。さらにプラズマトーチは、グラフ
ァイト電極の消耗に従ってこれを送るための手段を装備
しなければならない。これは、プラズマトーチの設計を
複雑にする。最後に、グラファイト電極の消耗は、この
種のプラズマトーチの作動費用を高いものにする主な要
因となる。

この発明の目的は、少くとも外方電極が、非消耗性の材
料で作られ、プラズマトーチが、これを金属浴の中に浸
すことによって溶融金属浴を加熱するに使用できるよう
な、前述した種類のプラズマトーチを提供することにあ
る。

故にこの発明は、非消耗性の材料で作られた環状の外方
電極と、環状の外方電極の中に同軸線に挿入された内方
電極との間の電弧衝撃によって、高温プラズマを発生す
るためのプラズマトーチであって、外方電極が、冷却媒
体を輸送するための内部通路を装備した銅管からなり、
この銅管が、少くともその外側に沿って、耐火材料の層
を有するもの、を提供する。

この発明の望ましい実施例によれば、耐火材料の層は、
５−２５％望ましくは２０％のＭｇＯおよびＹｚＯｆｆ
またはそのいずれか若しくは他の希土類元素の酸化物で
安定化されたＺｒＯ□或いはＡｌ２Ｏ３からなる。耐火
材料の層は、１−５　ｍｍ望ましくは２−４　ｍｍの厚
さを有し、炎噴射またはプラズマ噴射によって作られる
。

内方電極は、冷却されるまたは冷却されない銅管からな
ることができ、或いは消耗性材料例えばグラファイトか
らなることができる。電極への電流供給は、望ましくは
、電弧が外方電極の先端のまわりを回転するような方法
で、配置される。

この発明の別の実施例によれば、環状の外方電極の外側
にこれから離して、酸化アルミニウムのようなセラミッ
ク材料で作られた管が配置され、この管は、下端で開き
、これによれば、溶融金属が、外方電極とセラミック材
料で作られた管の間の環状部分に流入できる。

望ましくは、油または低融点の溶融金属が、銅で作られ
た外方電極のための冷却媒体として使用される。

この発明によるプラズマトーチは、さらに、内方電極と
外方電極の間の環状部分を通して、金属溶融物に合金添
加物を供給できるようにする、手段を装備できる。

外方電極の外側に沿う耐火材料の熱絶縁層は、多くの作
用を有する。第１に、銅管が、トーチを溶融浴に浸す場
合の熱応力および化学応力から保護される。これによっ
て、外方電極の寿命が、実質的に増大する。第２に、外
方電極に沿う層が、溶融金属と銅管の間の熱障壁として
役立ち、これによれば、銅管の内部冷却によって溶融物
から逃げる熱が、実質的に低減する。かくして、トーチ
の熱効率が増大する。冷却される銅管で作られた外方電
極に外層を備えないプラズマトーチでは、銅管および冷
却媒体による金属浴からの熱損失は、かなりのものであ
り、プラズマトーチの熱効率を低減させるであろう。

外方電極の内側および内方電極は、プラズマトーチに供
給されるガスによって冷却され、故に通常は、これらに
耐火材料の層を設ける必要はない。

環状の外方電極の外側にこれから離して、セラミック管
を配置することによって、プラズマトーチの増大した保
護が得られる。かかるセラミック管を装着したプラズマ
トーチを、金属浴の中に浸した場合には、溶融金属が、
外方電極とセラミック管の間の環状部分の中に流入する
。この環状部分における溶融金属は、大なり小なり静止
し、外方電極を保護する。

この発明によるプラズマトーチの２つの実施例について
、図面を参照しながら、以下に説明する。

第１図に図示されるプラズマトーチは、外方電極１およ
び内方電極１ａを有する。外方電極１は、内壁２および
外壁３を有する環状の銅管からなる。

この銅管は、内部壁４を装着し、これは、銅管の頂部か
ら延長して、銅管の底部から上方に離れたところで終了
する。銅管はさらに、冷却媒体のための入口開口５およ
び出口開口６を装備する。銅管は、その外壁３に沿って
、耐火材料の層７を有する。耐火材料の層は、望ましく
は１−５ｍｍの厚さを有し、５−２５％のＭｇＯおよび
Ｙ２Ｏ３またはそのいずれかで安定化されたＺｒＯｚま
たはＡ　１２０ｘからなり、炎噴射またはプラズマ噴射
によって作られる。銅管の下端に沿って、望ましくは、
低い固有電気抵抗を有するタングステン、グラファイト
その他の耐高温材料から作られた挿入物が配置される。

電弧によって、銅管の下端に沿う挿入物は、損耗し、と
きどき取替えなければならない。

プラズマトーチは、これに電流を供給するための普通の
手段（図示なし）を有する。プラズマトーチはさらに、
内方電極と外方電極の間の環状部分に、例えばアルゴン
のようなガスを供給するための手段を装着する。

第２図には、この発明によるプラズマトーチの第２実施
例が図示され、ここでプラズマトーチは、環状の外方電
極のまわりにこれから離して配置されるセラミック管８
を装着する。セラミック管８は、その下端で開き、その
上端で、外方電極の外側に取付けられる。セラミック管
８の長さは、プラズマトーチを浴の中に浸したときに、
この管が、金属浴の頂部より上方の水準まで、上向きに
少くとも延長するように、定められる。

プラズマトーチを金属浴の中に浸したときに、溶融金属
は、外方電極１とセラミンク管８の間の環状部分を満た
す。トーチが浸されている限りは、外方電極１とセラミ
ック管の間の環状部分における金属は、大なり小なり静
止している。かくして、溶融金属のこの部分は、外方電
極の外側近くの高温溶融金属の連続流から、外方電極を
保護する。

これによれば、耐火材料の層および銅管における熱応力
は低減し、プラズマトーチの寿命は増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるプラズマトーチの垂直断面図
である。第２図は、外方電極がセラミック管によって包
囲される、この発明によるプラズマトーチの第２実施例
の垂直断面図である。 図面において、１は外方電極、１ａは内方電極、７は耐
火材料の層、８はセラミック材料で作られた管を示す。 Ｆｉｇｕｒ　　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非消耗性材料から作られた環状の外方電極（１）と
   、環状の外方電極（１）の中に同軸線で挿入された内方
   電極（１ａ）との間の、電弧衝撃によって、高温プラズ
   マを発生するための、プラズマトーチにおいて、外方電
   極（１）が、冷却媒体の輸送のための内部通路を装備し
   た銅管からなり、この銅管が、少くともその外側に沿っ
   て、耐火材料の層（７）を有すること、を特徴とするプ
   ラズマトーチ。 ２、層（７）が、１ｍｍと５ｍｍの間の、望ましくは２
   ｍｍと４ｍｍの間の、厚さを有する、請求項１に記載の
   プラズマトーチ。 ３、耐火材料の層が、５−２５％の望ましくは２０％の
   ＭｇＯおよびＹ＿２Ｏ＿３またはそのいずれか或いは他
   の希土類元素の酸化物で安定化されたＺｒＯ＿２からな
   り、これが、炎噴射またはプラズマ噴射によって付けら
   れる、請求項１または２に記載のプラズマトーチ。 ４、層（７）がＡｌ＿２Ｏ＿３からなり、これが炎噴射
   またはプラズマ噴射によって付けられる、請求項１また
   は２に記載のプラズマトーチ。 ５、セラミック材料で作られた管（８）が、環状の外方
   電極（１）の外側にこれから離して配置される、請求項
   １から４のいずれか１項に記載のプラズマトーチ。 ６、セラミック管（８）が、酸化アルミニウムで作られ
   る、請求項５に記載のプラズマトーチ。 ７、内方電極（１ａ）が冷却媒体の循環のための内部通
   路を有する銅でまたはグラファイトで作られる、請求項
   １から６のいずれか１項に記載のプラズマトーチ。