JPH055131A - プラズマ溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原料が原料装入部から溶湯プールに向う過程
において、ガイド筒内の途中で大きな原料の通過を阻止
し、小さな原料が通過した後に大きな塊を溶湯プールに
対し正確に落下させるような構成のプラズマ溶解装置を
提供することを目的とする 【構成】 プラズマ溶解装置における原料装入部におい
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てい
る中空筒状で、かつ下細り形状のガイド筒を備えさせ、
さらにそのガイド筒の内側中央位置には、ガイド筒の下
細り状の下方開口部に向けての進退動を自在に原料の通
過を制限する為の制限体を備えさせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本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。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマ溶解装置は、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
って、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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来のプラズマ溶
解装置では原料を原料装入部を通して次々と溶湯プール
に向けて落下させる場合、その原料が小さな粒状のもの
であったり或は大きな塊である場合、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
たは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った。

【０００４】本願発明は上記従来技術の問題点（技術的
課題）を解決する為になされたもので、原料が原料装入
部から溶湯プールに向う過程において、ガイド筒内の途
中で大きな原料の通過を阻止し、小さな原料が通過した
後に大きな塊を溶湯プールに対し正確に落下させるよう
な構成のプラズマ溶解装置を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明におけるプラズマ溶解装置は、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
って、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ている中
空筒状で、かつ下細り形状のガイド筒を備えさせ、さら
にそのガイド筒の内側中央位置には、ガイド筒の下細り
状の下方開口部に向けての進退動を自在に原料の通過を
制限する為の制限体を備えさせたものである。

【０００６】

【作用】落下原料の内、大きな原料はガイド筒内面と制
限体との間でその下降を一時的に阻止しておき、その止
めた位置から溶湯プールの小さな原料の上に向けて大き
な原料をゆっくりと下降させることができる。

【０００７】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図示のプラズマ溶解装置は原料供給設備Ａと、プラ
ズマ溶解装置Ｂと、鋳造装置Ｃとを備える。先ず原料供
給設備Ａにおいて、バケットコンベア11は１３個のバケ
ット12を有しており、図示外の秤量装置により秤量され
た原料をバケット12に受取った後それを上方のホッパー
13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
ラムフィーダ15が備えられている。このドラムフィーダ
15は二つが並列状に並べて備えられている（もう一つは
図１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）。上記各ドラムフィーダ15の一端には装入口16が
備えられ、ホッパー13から原料を受け入れ得るようにな
っている。その装入口16は原料装入しない場合は扉で閉
じられる様になっている。又ドラムフィーダ15の他端に
はシュート17が接続されている。

【０００８】次にプラズマ溶解装置Ｂにおいて、上記フ
レーム14には上記ドラムフィーダ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が備わっている。装入部21の上方は気密包
囲部22によって覆われており溶解室20の密封状態を保ち
得る様になっている。又、気密包囲部22には前記シュー
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
前記シュート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っている。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２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ってい
る。

【０００９】次に鋳造装置Ｃはピット31の内部に備えら
れている。ピット31の底には支持腕32が備わっており、
その上部にはレール33が図１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34ａを有しており
上記レール33に沿って移動できる様になっている。台車
34には油圧ジャッキ35が取付けてあり、そのピストンロ
ッドにはブラケット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の内部にはインゴット引下装置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っ
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が備わっており、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。

【００１０】次にプラズマ溶解装置Ｂの詳細を示す図２
において、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をもって構成
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
なっている。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、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って
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には前記シュート７
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
いて構成されている。次に前記ガイド筒23は原料貯留槽
とも呼ばれ、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に固定された筒体67が
垂下状に備えさせてある。この筒体67はチタンで外張さ
れている。筒体67の下部にはチタンで筒状に形成された
制限体68が備わっている。この制限体68と筒体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重管構造となっている。又昇降筒69の上部
には給水口71と排水口72とが備わっている。給水口71か
ら送り込まれる冷却水は、内筒70及び制限体68、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が
取付けてある。シリンダのピストンロッドは連結具76を
介して昇降筒69に連結してあり、シリンダの作動によっ
て制限体68を上下動させ得る様になっている。尚本件明
細書中では上記シリンダ、昇降筒69等を制限体68の昇降
手段とも呼ぶ。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に対してブラケット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
ることによって下部炉壁51の一部に形成された収納室64
内に収納される様になっている。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
っている。

【００１１】次に図３、４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って溶解さ
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）が通過できる間隔149 をもたせる。この状態にお
いて前記ドラムフィーダからシュート17、送込口57を介
して装入部21へ向けて送り込まれた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150 は、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、更に前記間隔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ップな
どの大型のチタン原料151 は上記間隔149 を通り抜ける
ことができず、図３に示される如く下部ガイド筒60と制
限体68との間に挟まってそこで停止する。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、図４に示される如く制
限体68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
まった状態となっており、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
部に積っている小型の原料が緩衝材となって、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。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隔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。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、溶湯
プール37ａ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。

【００１３】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23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。

【００１４】特に本発明にあっては、単に制限体68を上
下動自在にする構成であるから、その構成は簡易にする
ことのできる特長があり、故障の少ない構造を提供する
上に画期的効果がある。しかも故障の生じ難い簡易構成
にしても、単に制限体68を上下移動させれば、ガイド筒
23と制限体68との間でもって大きな原料が下降すること
を阻止することができる。このことは小さな原料の通過
は可能にするが大きな原料の通過を一時的に阻止してお
き、その後、必要に応じて大きな原料の下降を許したい
場合等、上記溶湯プール上での溶解の度合或は溶解の状
況に応じて、ある時は大小混在する原料を溶湯プール上
に下降させ、ある時は小さい原料のみを、ある時は大き
い原料を一旦緩衝片で受け止めて下降力を緩和した後に
溶湯プールに向わせる等、その下降状態を好みに合せて
制御することのできる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶解鋳造装置の略示縦断面図。

【図２】溶解装置の縦断面図。

【図３】溶解室の縦断面図。

【図４】制限体と溶湯プールの関係を示す縦断面図。

【符号の説明】

20 溶解室 21 原料装入部 23 ガイド筒 24 プラズマトーチ 37ａ 溶湯プール 68 制限体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 博之 江南市野白町西千丸131番地 (72)発明者 渡辺 泰男 知多市にしの台１丁目908番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項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、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って、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
   ールに向けて延びている中空筒状で、かつ下細り形状の
   ガイド筒を備えさせ、さらにそのガイド筒の内側中央位
   置には、ガイド筒の下細り状の下方開口部に向けての進
   退動を自在に原料の通過を制限する為の制限体を備えさ
   せたことを特徴とするプラズマ溶解装置。