JPH0452599B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0452599B2 JPH0452599B2 JP58157327A JP15732783A JPH0452599B2 JP H0452599 B2 JPH0452599 B2 JP H0452599B2 JP 58157327 A JP58157327 A JP 58157327A JP 15732783 A JP15732783 A JP 15732783A JP H0452599 B2 JPH0452599 B2 JP H0452599B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma arc
- anode
- molten metal
- anodes
- torch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明はプラズマアークによる溶融金属の加
熱装置における給電電極の構成・配置に関するも
のである。
熱装置における給電電極の構成・配置に関するも
のである。
従来技術
溶融金属、例えば溶鋼の加熱に近年プラズマ・
アーク加熱が用いられる様になつてきた。プラズ
マ・アーク加熱装置は基本的には電源負側に接続
され、溶融金属との間にプラズマ・アークを発生
させるプラズマ・トーチ（陰極）と電源正側と該
溶融金属間に電流導通路を形成する為の給電電極
（陽極）とを備えたものである。
アーク加熱が用いられる様になつてきた。プラズ
マ・アーク加熱装置は基本的には電源負側に接続
され、溶融金属との間にプラズマ・アークを発生
させるプラズマ・トーチ（陰極）と電源正側と該
溶融金属間に電流導通路を形成する為の給電電極
（陽極）とを備えたものである。
所が、従来の陽極は溶解炉などの固定炉にあつ
ては、炉底にカーボンレンガ（導電性）を付設
し、これにリード線を接続して電流経路を形成す
る方式や、炉底の一部をレンガの代りに被加熱溶
融金属と同材質の金属で形成し、これを炉底より
外部に出し、これにリード線を接続して電流経路
を形成する方式が採用されていた。
ては、炉底にカーボンレンガ（導電性）を付設
し、これにリード線を接続して電流経路を形成す
る方式や、炉底の一部をレンガの代りに被加熱溶
融金属と同材質の金属で形成し、これを炉底より
外部に出し、これにリード線を接続して電流経路
を形成する方式が採用されていた。
ところが、上記の両方式には次の如き問題点が
あつた。即ち、周知の連続鋳造用タンデイツシユ
においては、上記の固定炉に比較して本体の交換
頻度が多い上、レンガの積替え頻度も多く、その
都度陽極の更新が必要であり、ランニングコスト
を上昇させると共に、タンデイツシユの交換レン
ガ積み等全ての作業を複雑にする。この様なこと
から、タンデイツシユの場合溶融金属の上部より
浸漬するタイプの陽極の方が有利である。
あつた。即ち、周知の連続鋳造用タンデイツシユ
においては、上記の固定炉に比較して本体の交換
頻度が多い上、レンガの積替え頻度も多く、その
都度陽極の更新が必要であり、ランニングコスト
を上昇させると共に、タンデイツシユの交換レン
ガ積み等全ての作業を複雑にする。この様なこと
から、タンデイツシユの場合溶融金属の上部より
浸漬するタイプの陽極の方が有利である。
しかしながら、上部浸漬型陽極では、炉底電極
の如くプラズマ・アーク直下より給電する事が不
可能となり、第１図に示す様に陽極１を流れる電
流により形成される磁界の作用でプラズマ・アー
ク２が陽極１と離れる方向に偏向する。図中３は
プラズマ・トーチ、４は溶融金属、５は電源、６
はケーブル線を示す。
の如くプラズマ・アーク直下より給電する事が不
可能となり、第１図に示す様に陽極１を流れる電
流により形成される磁界の作用でプラズマ・アー
ク２が陽極１と離れる方向に偏向する。図中３は
プラズマ・トーチ、４は溶融金属、５は電源、６
はケーブル線を示す。
通常、プラズマ・アークによる溶融金属の加熱
においては、雰囲気コントロールによる該溶融金
属の汚染防止やプラズマ・アークの軸射エネルギ
の有効利用を図る為、プラズマ・アークは閉され
た室（加熱室）内で発生させるが、プラズマ・ア
ークの偏向により加熱室内壁の一部が平均温度
3000〓以上の高温に直接さらされる事になる。こ
の結果、加熱室内壁の耐火物が溶け落ち、溶融金
属を汚染すると云う問題が発生する。
においては、雰囲気コントロールによる該溶融金
属の汚染防止やプラズマ・アークの軸射エネルギ
の有効利用を図る為、プラズマ・アークは閉され
た室（加熱室）内で発生させるが、プラズマ・ア
ークの偏向により加熱室内壁の一部が平均温度
3000〓以上の高温に直接さらされる事になる。こ
の結果、加熱室内壁の耐火物が溶け落ち、溶融金
属を汚染すると云う問題が発生する。
発明の目的・構成・作用
本発明は上記の様な上部浸漬型陽極の欠点を除
去する為になされたもので、複数の上部浸漬型陽
極を用い、トーチ直下、すなわちトーチ下端から
トーリ鉛直下の溶融金属に至るまでの区間におい
て、各陽極に導通する電流により作られる磁界の
プラズマ・アークに及ぼす力の総和が実質上零と
なる様に上記上部浸漬型陽極を構成・配置する事
によつてプラズマ・アークの偏向を防止すること
を特徴とするものである。
去する為になされたもので、複数の上部浸漬型陽
極を用い、トーチ直下、すなわちトーチ下端から
トーリ鉛直下の溶融金属に至るまでの区間におい
て、各陽極に導通する電流により作られる磁界の
プラズマ・アークに及ぼす力の総和が実質上零と
なる様に上記上部浸漬型陽極を構成・配置する事
によつてプラズマ・アークの偏向を防止すること
を特徴とするものである。
まず、本発明における複数陽極に導電する電流
により作られる磁界のプラズマ・アークに及ぼす
力の総和を零とする為の考え方について述べる。
により作られる磁界のプラズマ・アークに及ぼす
力の総和を零とする為の考え方について述べる。
Ｎ個の陽極をa1、a2、…、aNとし、溶融金属面
に平行な面を考え、トーチ直下を原点としてこれ
らの陽極の面上の位置ベクトルをr1、r2、…、
rN、その陽極に導通する電流をi1、i2、…、iNと
する。陽極への電流は、陽極及びプラズマ・アー
クから比較的遠い地点に設置された電源から流さ
れるものであり、その間にも磁界の源である電流
は存在するが、遠距離であるため、プラズマ・ア
ークへの力の影響は無視できる。したがつて陽極
を流れる電流iKは有限長の電流と見なし得る。陽
極aKを流れる有限長電流iKがアークに及ぼす力K
を反発力側を正にとると次式の様に表わされる。
に平行な面を考え、トーチ直下を原点としてこれ
らの陽極の面上の位置ベクトルをr1、r2、…、
rN、その陽極に導通する電流をi1、i2、…、iNと
する。陽極への電流は、陽極及びプラズマ・アー
クから比較的遠い地点に設置された電源から流さ
れるものであり、その間にも磁界の源である電流
は存在するが、遠距離であるため、プラズマ・ア
ークへの力の影響は無視できる。したがつて陽極
を流れる電流iKは有限長の電流と見なし得る。陽
極aKを流れる有限長電流iKがアークに及ぼす力K
を反発力側を正にとると次式の様に表わされる。
ここでαKは比例定数である。従つてＮ個の陽
極による力の総和が零となる事は次式の成立を意
味する。N 〓K=1 fK＝（ 〓K iK）・（ 〓K αKiK・ｒ／｜rK｜3）＝０ (2) ここで 〓K iK≠０であり、αKは実質上同一とみな
せる為、Ｎ個の陽極によつてプラズマ・アークが
受ける力の総和を零とする為には次式が成立たね
ばならない。N 〓K=1 iK・rK／｜rK｜3＝０ (3) 従つて(3)式を満す様に陽極aKの位置rKあるいは
aKを流れる電流iKを設定する事によりプラズマ・
アークの偏向を防止する事が出来る。
極による力の総和が零となる事は次式の成立を意
味する。N 〓K=1 fK＝（ 〓K iK）・（ 〓K αKiK・ｒ／｜rK｜3）＝０ (2) ここで 〓K iK≠０であり、αKは実質上同一とみな
せる為、Ｎ個の陽極によつてプラズマ・アークが
受ける力の総和を零とする為には次式が成立たね
ばならない。N 〓K=1 iK・rK／｜rK｜3＝０ (3) 従つて(3)式を満す様に陽極aKの位置rKあるいは
aKを流れる電流iKを設定する事によりプラズマ・
アークの偏向を防止する事が出来る。
実施例
以下本発明を第２図乃至第４図に示す実施例に
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
本発明の１実施例を示す第２図において７はシ
ールドタンデイツシユ、８はその中に貯えられた
溶鋼を示している。９はタンデイツシユの蓋で、
その蓋９の一部に加熱室１０が設けられ、その下
端は溶鋼中に浸漬している。１１は加熱室１０の
天井部に設けられたプラズマ・アーク発生用のプ
ラズマ・トーチ、１２，１３は上部浸漬型の陽極
を示している。この例では、２本の陽極がトーチ
に対して点対称に配置されている為、偏向のない
プラズマ・アークを得る為の条件は陽極１２，１
３を流れる電流をそれぞれI12、I13とするとI12＝
I13とする事である。陽極１２，１３に分流する
電流の比率を決定する要因は、ケーブル１６、溶
鋼８の電気抵抗が実質上零であるから、陽極１
２，１３自体の抵抗であり、この例では同一抵抗
であればI12＝I13となる。従つて、陽極１２，１
３は同一材質、同一サイズのものを用いれば良
い。
ールドタンデイツシユ、８はその中に貯えられた
溶鋼を示している。９はタンデイツシユの蓋で、
その蓋９の一部に加熱室１０が設けられ、その下
端は溶鋼中に浸漬している。１１は加熱室１０の
天井部に設けられたプラズマ・アーク発生用のプ
ラズマ・トーチ、１２，１３は上部浸漬型の陽極
を示している。この例では、２本の陽極がトーチ
に対して点対称に配置されている為、偏向のない
プラズマ・アークを得る為の条件は陽極１２，１
３を流れる電流をそれぞれI12、I13とするとI12＝
I13とする事である。陽極１２，１３に分流する
電流の比率を決定する要因は、ケーブル１６、溶
鋼８の電気抵抗が実質上零であるから、陽極１
２，１３自体の抵抗であり、この例では同一抵抗
であればI12＝I13となる。従つて、陽極１２，１
３は同一材質、同一サイズのものを用いれば良
い。
第３図は本発明の他の実施例を示すもので陽極
を除いて第２図と同等である。同図の例では２本
の陽極とトーチとを上からみた時、一直線上にあ
るが、トーチと陽極１９との距離r19とトーチと
陽極２０との距離r20とが設備の取合い上異なり、
r19：r20＝１＋α：１となつている。この時、偏
向のないプラズマ・アークを得る為の条件は、陽
極１９，２０を流れる電流をそれぞれi19、i20と
すると、(3)式によりi19：i20＝（１＋α）2：１とな
る。２つの陽極にこの比で電流を分流させる為に
は陽極１９，２０の抵抗をそれぞれR19，R20と
すると、R19：R20＝１：（１＋α）2とすれば良い。
これを実現する一つの手段として、陽極に均質円
柱形状のものを用いるとして陽極１９，２０の直
径をD19、D20とした時、D19：D20＝１＋α：１
を満す陽極を用いる事が出来る。
を除いて第２図と同等である。同図の例では２本
の陽極とトーチとを上からみた時、一直線上にあ
るが、トーチと陽極１９との距離r19とトーチと
陽極２０との距離r20とが設備の取合い上異なり、
r19：r20＝１＋α：１となつている。この時、偏
向のないプラズマ・アークを得る為の条件は、陽
極１９，２０を流れる電流をそれぞれi19、i20と
すると、(3)式によりi19：i20＝（１＋α）2：１とな
る。２つの陽極にこの比で電流を分流させる為に
は陽極１９，２０の抵抗をそれぞれR19，R20と
すると、R19：R20＝１：（１＋α）2とすれば良い。
これを実現する一つの手段として、陽極に均質円
柱形状のものを用いるとして陽極１９，２０の直
径をD19、D20とした時、D19：D20＝１＋α：１
を満す陽極を用いる事が出来る。
第４図は更に他の実施例を示す。この図は装置
を溶融金属上より見たもので、２５は容器、２６
は溶融金属、２１はプラズマ・トーチ、２２，２
３および２４は陽極を示している。この例では、
３本の陽極がプラズマ・トーチに対して任意の位
置に存在しているものとする。陽極２２，２３，
２４を流れる電流i22、i23、i24それぞれがプラズ
マ・アークに及ぼす力をf22（i22）、f23（i23）、f24
（i24）とすれば、(3)式により f22（i22）＋f23（i23）＋f24（i24）＝０を満す様に各
陽極
を流れる電流を調整する事によつて、偏向のない
プラズマ・アークが得られる。これを実現する為
には各陽極の材質、断面積等を変えて、各陽極の
抵抗値を調整すれば良い。
を溶融金属上より見たもので、２５は容器、２６
は溶融金属、２１はプラズマ・トーチ、２２，２
３および２４は陽極を示している。この例では、
３本の陽極がプラズマ・トーチに対して任意の位
置に存在しているものとする。陽極２２，２３，
２４を流れる電流i22、i23、i24それぞれがプラズ
マ・アークに及ぼす力をf22（i22）、f23（i23）、f24
（i24）とすれば、(3)式により f22（i22）＋f23（i23）＋f24（i24）＝０を満す様に各
陽極
を流れる電流を調整する事によつて、偏向のない
プラズマ・アークが得られる。これを実現する為
には各陽極の材質、断面積等を変えて、各陽極の
抵抗値を調整すれば良い。
この様に本発明で云う給電電極（陽極）を構
成・配置するとは、複数陽極の設置位置を調整す
る、陽極通電路の断面積を各陽極毎に調節する、
陽極材質を各陽極毎に調節する、のいずれかの手
段を適当に組合せる事を意味する。
成・配置するとは、複数陽極の設置位置を調整す
る、陽極通電路の断面積を各陽極毎に調節する、
陽極材質を各陽極毎に調節する、のいずれかの手
段を適当に組合せる事を意味する。
発明の効果
以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、
上部浸漬型陽極の欠点であつた。プラズマ・アー
クの偏向が解消せられ、操作性・整備性に優れた
上部浸漬型陽極を問題点なく使用する事ができ、
低ランニングコストのプラズマ・アーク加熱を行
なうことができる。
上部浸漬型陽極の欠点であつた。プラズマ・アー
クの偏向が解消せられ、操作性・整備性に優れた
上部浸漬型陽極を問題点なく使用する事ができ、
低ランニングコストのプラズマ・アーク加熱を行
なうことができる。
第１図は１本の上部浸漬型陽極を用いた場合に
発生するプラズマ・アークの偏向現象を示す図、
第２図、第３図および第４図は本発明の実施例を
示す説明図である。 １……陽極、２……プラズマ・アーク、３……
プラズマ・トーチ、４……溶融金属、５……電
源、６……ケーブル線、７……シールドタンデイ
ツシユ、８……溶鋼、９……タンデイツシユの
蓋、１０……加熱室、１１……プラズマ・トー
チ、１２，１３……陽極、１４……プラズマ・ア
ーク、１５……電源、１６……ケーブル線、１７
……浸漬ノズル、１８……ロングノズル、１９，
２０……陽極、２１……プラズマ・トーチ、２
２，２３，２４……陽極、２５……容器、２６…
…溶鋼。
発生するプラズマ・アークの偏向現象を示す図、
第２図、第３図および第４図は本発明の実施例を
示す説明図である。 １……陽極、２……プラズマ・アーク、３……
プラズマ・トーチ、４……溶融金属、５……電
源、６……ケーブル線、７……シールドタンデイ
ツシユ、８……溶鋼、９……タンデイツシユの
蓋、１０……加熱室、１１……プラズマ・トー
チ、１２，１３……陽極、１４……プラズマ・ア
ーク、１５……電源、１６……ケーブル線、１７
……浸漬ノズル、１８……ロングノズル、１９，
２０……陽極、２１……プラズマ・トーチ、２
２，２３，２４……陽極、２５……容器、２６…
…溶鋼。
Claims (1)
- １ 複数の給電電極を容器内の溶融金属の上部よ
り浸漬させる事により溶融金属と電源正側との導
通経路を構成し、電源負側に接続されたプラズ
マ・トーチと該溶融金属との間に発生させたプラ
ズマ・アークによつて該溶融金属を加熱する装置
において、前記、複数の給電電極を、各給電電極
に導通する電流により形成される磁界のプラズ
マ・アークに及ぼす力の総和がプラズマ・トーチ
直下において実質上零となる様に構成・配置する
事を特徴とする、プラズマ・アークによる溶融金
属の加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157327A JPS6049593A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | プラズマ・ア−クによる溶融金属の加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157327A JPS6049593A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | プラズマ・ア−クによる溶融金属の加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049593A JPS6049593A (ja) | 1985-03-18 |
| JPH0452599B2 true JPH0452599B2 (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=15647269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157327A Granted JPS6049593A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | プラズマ・ア−クによる溶融金属の加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049593A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002283016A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-02 | Nippon Steel Corp | プラズマトーチを用いたタンディッシュ内溶鋼の加熱装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6345895A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-26 | 昭和アルミニウム株式会社 | アルミニウム回路基板材の製造方法 |
| JP2549368B2 (ja) * | 1986-12-01 | 1996-10-30 | 石川島播磨重工業株式会社 | 直流ア−ク炉 |
| JPS63168072A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-12 | 住友ベークライト株式会社 | 金属ベ−ス印刷回路用基板 |
| JP2630858B2 (ja) * | 1991-02-26 | 1997-07-16 | スカイアルミニウム株式会社 | プリント配線用基板の製造方法 |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58157327A patent/JPS6049593A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002283016A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-02 | Nippon Steel Corp | プラズマトーチを用いたタンディッシュ内溶鋼の加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6049593A (ja) | 1985-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3130292A (en) | Arc torch apparatus for use in metal melting furnaces | |
| EP0544033B1 (en) | Electric furnace | |
| US5103072A (en) | Submersible plasma torch | |
| EP0474883B1 (en) | Dc electric furnace for melting metal | |
| JPH0452599B2 (ja) | ||
| US3680163A (en) | Non-consumable electrode vacuum arc furnaces for steel, zirconium, titanium and other metals and processes for working said metals | |
| KR970011550B1 (ko) | 직류아아크로 및 그것의 작업방법 | |
| JP2641141B2 (ja) | くず鉄の連続溶融のための直流電気炉 | |
| CA2028215C (en) | Direct current electric arc furnace | |
| GB992528A (en) | Arrangement of current supply to furnaces for production of aluminium by melt electrolysis | |
| US6137822A (en) | Direct current arc furnace and a method for melting or heating raw material or molten material | |
| US3398229A (en) | Nonconsumable arc electrode | |
| US4119876A (en) | Electrode structure for an electric discharge device | |
| GB1413508A (en) | Secondary refining process | |
| GB1223162A (en) | Improvements in electrodes for electric arc furnaces | |
| US3354256A (en) | Apparatus for heating molten metals | |
| US3617596A (en) | Nonconsumable electrode vacuum arc furnace for steel, zirconium, titanium and other metals | |
| US2745891A (en) | Apparatus for melting highly reactive metals | |
| US3586749A (en) | Method for the electroslag welding and building up of metals and alloys | |
| US2283800A (en) | Electrode arrangement for glass furnaces or the like | |
| US3708279A (en) | Process of refining metal in a vacuum with coaxially mounted non-consumable electrodes | |
| US3391238A (en) | Preparation for smelting of metals and compounds with high melting points | |
| US5323417A (en) | Metallurgical vessel for direct-current arc equipment | |
| US2958640A (en) | Arc-heated electrolytic cell | |
| RU2097947C1 (ru) | Электродуговая печь постоянного тока и способ ее работы |