JPS594630B2 - プラズマ溶融炉 - Google Patents

プラズマ溶融炉

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JPS594630B2
JPS594630B2 JP57002194A JP219482A JPS594630B2 JP S594630 B2 JPS594630 B2 JP S594630B2 JP 57002194 A JP57002194 A JP 57002194A JP 219482 A JP219482 A JP 219482A JP S594630 B2 JPS594630 B2 JP S594630B2
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Japan
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bottom electrode
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plasma melting
plasma
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JP57002194A
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ヴアルタ−・ルグシヤイダ−
エルンスト・リ−グラ−
エルンスト・ツアジツエツク
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Voestalpine AG
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Voestalpine AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/06—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
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Description

【発明の詳細な説明】 ！０ 本発明は、銅製水冷底位電極、該底位電極に接続
する温度探り針、炉の底部の該底位電極を被う鋼製防摩
部分および防摩部分（ｗｅａｒｉｎｇｐａｒｔ）の上方
に間隔をおいて設置されたプラズマジェット発生用の少
くとも一つの対電極を有するプラズマ’５ 溶融炉に関
する。
この種のプラズマ溶融炉では、プラズマジェットは底位
電極（陽極）と対電極（陰極（複数の場合もある））の
間に導かれる。
水冷式の底位電極は温度測定装置により管理される。そ
れは炉の鋼■０ 浴中に水が突入することを防ぐために
、ある温度を越えるとスイッチが切れることを意味する
。炉が作動中、炉の耐火ライニングがすり減つて、底位
電極の消耗部分が融失し、水冷底位電極の方に向けて短
かくなる。対電極が複数の場合、底位！５ 電極は全て
のプラズマバーナーの電流をまかなう。既知のプラズマ
炉の通常の工業規模において、底位電極の電流の合計は
１００００と５００００Ａの間である。炉の完全な作動
に重要なことは、スクラツプまたは浴と底位電極の防摩
部分との接触をよくすることである。底位電極領域にお
ける接触部分の導電性が十分でない場合には、二次アー
クがスクラツプと防摩部分の間に形成されることがある
。炉の作動が終わりに向かうと、スクラツプがセツトさ
れた時に底位電極の真近で耐火ライニングの損傷が生じ
ることがある。
底位電極に対しこれはスクラップの一部分と防摩部分間
の二次アーク形成の原因ともなり得る。この種の二次ア
ークは、防摩部分および底位電極自身の局部的な強い過
熱を惹き起し、そのため底位電極全体が水冷部に至るま
で融失する（ＭｅｌｔｉｎｇｔｈｒＯｕｇｈ）、云わば
焼き切られる（トーチカツト、ＴＯｒｃｈｃｕｔ）危険
が生じる。
そのような突破の場合、圧力下の冷却水が溶融浴下方の
炉内に侵入し、酸水素ガス爆発が生じ、炉と作業員に危
険をもたらす。電極の融失はたいへん速いスピードで起
こる故、温度測定手段が装置停止の警報信号を与えるこ
とが不可能だろう。本発明は、二次アークのため底位電
極の水冷部分にまで達する融失の危険を防止する冒頭に
述べたごとき炉を提供することにある。
この目的は、銅に比べて、低い熱伝導率を有し、低い融
点を持ち、また高い融解エンタルピーをもつ金属の金属
層、好ましくは鉛または錫および／または亜鉛と鉛との
合金の金属層を、底位電極と防摩部分の間に設ける本発
明により達成される。
鉛または亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム、錫
、アンチモン、ビスマスまたはこれらの合金でできた金
属層は、二層かまたは複層で設備することが好ましい。
金属層は底位電極の前面に設備することが適当である。
金属層を、底位電極の上端部を囲む突出端フランジを有
する覆いとして設備するのが好ましい。
金属層は５〜３０ｍｍの厚みをもつ、好ましくは約２０
ｍ７ｆＬである。防摩部分、金属層および底位電極の上
部を、好ましくはＬ字形断面をもつ接合部により結合し
、一つの密着構造ユニツトとするのはさらに好ましい態
様である。
本発明を添付図面により詳細に説明する。
第１図は、プラズマ溶融炉の側面図である。
第２図は、プラズマ溶融炉の水平図である。第３図は、
ブラズマ溶融装置の底位電極の中心線を通る断面の概略
図を表わす。プラズマ溶融炉、特にプラズマ第１次溶融
炉の炉上部１は、カバー担持部３により担持されたカバ
ー２を備えている。
排ガスベンド４はカバーから排気装置（図には記されて
いない）に突出する。炉上部１の側面の横には、カバー
昇降手段５とカバー旋回手段６が備わつている。炉底部
７は可動げた８を介して、基礎１０上に支持されたラニ
ングパス（Ｒｕｎｎｉｎｇｐａｔｈ）９の上に載つてい
る。３つのプラズマバーナー１１の各々が斜傾バーナー
機構１２上に置換できるように搭載されている。
スラグ扉は１３で示され、注入口は１４で示される。第
３図に示すように、プラズマ溶融炉の底部１５中央に設
置された底位電極１６は、金属被覆１Ｔを貫き、炉内部
に突起する。
耐火ライニング１８はこの位置にくぼみを有し、底位電
極１６に関しては鋼製防摩部分１９によつて封じられて
いる。防摩部分１９と電極の前面２０の間に、銅に比し
低い熱伝導率と低い融点を有し、また、高い融解エンタ
ルピーを有する金属の金属層、好ましくは鉛の金属層を
取りつけるが、該金属層は電極の前面を被うばかりでな
く、電極自体の端の周縁部を囲むようにする。該金属層
の外方に突出した端フランジ２２は、防摩部分の直径と
同じ外直径を有する。防摩部分と底位電極を安全に接合
する為に、Ｌ字形の断面を有する接合部２３を設け、一
端を溶接シーム２４により電極に固定し、他端を溶接シ
ーム２５により防摩部分に固定する。
かくして防摩部分、金属層および底位電極は結合されて
一個の構造ユニツトとなる。底位電極の空洞２６中に冷
水供給チユーブ２７が挿入され、それを通つて冷水が加
圧導入される。
電極の外周側壁に温度探り針を装着し、もし許容される
最高の温度を越えたならば、電極のスイツチが切れるよ
うにする。炉内に溶けている鋼が２９で表示される。金
属層の働きを以下に示す：もし二次アークが生ずると、
このアークは防摩部分１９を貫ぬいて、例示する態様で
は２０ｍｍの厚さを有する鉛製の金属層に達するチヤネ
ルをトーチ・カツトの速度で焼きつけるであろう。
この二次アークの熱エネルギーにより、鉛層の境界面に
始まつて、害質上従来の鋼製防摩部分におけるよりも大
きな容積の鉛層が溶融する。閉鎖容積内で鉛が溶けるの
で、この中の溶融金属の液圧によつてアークが消え、更
に溶融が進行するのが防がれる。鉛または、鉛と錫およ
び／または亜鉛の合金を利用することは、溶融状態でプ
ラズマ炉に使用されているすべての鋼鉄類と混和しない
かまたは乏しい混和性しか有さないという独特な利点を
もつているのでプラズマ溶融炉中で溶けている融解物と
の混合とその不純化が避けられる。
金属層の厚さは、使用された金属の熱力学的性質による
。
鉛の場合は、２０闘の厚さが特に有効であることが証明
された。層の厚さは、５〜３０鼎の間が適当である。も
し、水冷電極１６と防摩部分１９との間に金属層２１が
なかつたら、二次アークの形成によつて局部的な強い過
熱が起こり、その範囲は比較的小さくなる。
その理由は電極の冷却領域への高い熱伝導率により急速
に凝固面が形成されるからである。従つて、局部的な二
次アークの加熱領域中の有効な溶融金属の量は、非常に
少なく、溶融金属が二次アークを消したり、焼け孔を塞
いだりする機会はない。
その結果、防摩部分と電極物質を通つて水冷範囲に達す
る自由な径路が生じる。これは分離切断（Ｓｅｐａｒａ
ｔｉＯｎｃｕｔ）と似ており、続いて、水が溶融物に進
入することになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、プラズマ溶融炉の側面図である。 第２図は、プラズマ溶融炉の平面図である。第３図は、
概略図中でプラズマ溶融装置の底位電極の中心線を通る
断面を表わす。１・・・炉上部、２・・・カバー、３・
・・カバー担持部、４・・・排ガスベンド、５・・・カ
バー昇降手段、６・・・カバー旋回手段、冫は炉底部、
８・・・可動げた、９・・・ランニングパス、１０・・
・基礎、１１・・・プラズマバーナー、１２・・・斜傾
バーナー機構、１３・・・スラグ扉、１４・・・注入口
、１５・・・プラズマ溶融炉の底部、１６・・・底位電
極、１７・・・金属被覆、１８・・・耐火ライニングＪ
９・・・防摩部分、２０・・・前面、２１・・・金属層
、２２・・・突出端フランジ、２３・・・接合部、２４
・・・溶接シーム、２５・・・溶接シーム、２６・・・
空洞、２７・・・冷水供給チユーブ、２８・・・温度探
り針、２９・・・溶融鋼。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 銅製水冷底位電極１６、該底位電極に接続する温度
    探り針２８、炉の底１７、１８にある該底位電極１６を
    被う鋼製防摩部分１９及び防摩部１９の上方に間隔をお
    いて設置されたプラズマジェット発生用の少くとも一つ
    の対電極を有するプラズマ溶融炉において、底位電極１
    ６と防摩部分１９、の間に、銅に比し、低い熱伝導率と
    低い融点、および高い融解エンタルピーを有する金属層
    、好ましくは、鉛または鉛と錫および／または亜鉛の合
    金の金属層を設けることを特徴とするプラズマ溶融炉。 ２ 鉛または亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム
    、錫、アンチモン、ビスマス、またはこれらの合金の金
    属層２１を、２層または多層で備えることを特徴とする
    第１項記載のプラズマ溶融炉。 ３ 金属層２１が底位電極１６の前面２０に接すること
    を特徴とする第１項または第２項記載のプラズマ溶融炉
    。 ４ 金属層２１を、底位電極１６の上端部を囲む突出端
    フランジ２２を有する覆いとして設計することを特徴と
    する第１項から第３項いずれかに記載のプラズマ溶融炉
    。 ５ 金属層２１が、５〜３０ｍｍの間の厚さ、好ましく
    は約２０ｍｍの厚さを有することを特徴とする第１項か
    ら第４項いずれかに記載のプラズマ溶融炉。 ６ 防摩部分１９、金属層２１および底位電極１６の上
    部を接合部２３、好ましくはＬ字形断面を有した接合部
    により結合し、一つの密着構造ユニットとすることを特
    徴とする第１項から第５項いずれかに記載のプラズマ溶
    融炉。
JP57002194A 1981-01-08 1982-01-08 プラズマ溶融炉 Expired JPS594630B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT3181 1981-01-08
AT31/81 1981-01-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57142476A JPS57142476A (en) 1982-09-03
JPS594630B2 true JPS594630B2 (ja) 1984-01-31

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ID=3479692

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57002194A Expired JPS594630B2 (ja) 1981-01-08 1982-01-08 プラズマ溶融炉

Country Status (8)

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US (1) US4423512A (ja)
EP (1) EP0056225B1 (ja)
JP (1) JPS594630B2 (ja)
CA (1) CA1168683A (ja)
DE (1) DE3163776D1 (ja)
ES (1) ES8301089A1 (ja)
FI (1) FI814185A7 (ja)
ZA (1) ZA818985B (ja)

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EP0056225B1 (de) 1984-05-23
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