JPS6049593A - プラズマ・ア−クによる溶融金属の加熱装置 - Google Patents
プラズマ・ア−クによる溶融金属の加熱装置Info
- Publication number
- JPS6049593A JPS6049593A JP58157327A JP15732783A JPS6049593A JP S6049593 A JPS6049593 A JP S6049593A JP 58157327 A JP58157327 A JP 58157327A JP 15732783 A JP15732783 A JP 15732783A JP S6049593 A JPS6049593 A JP S6049593A
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- Japan
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- plasma arc
- molten metal
- anode
- power supply
- plasma
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- 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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ってきた。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。
熱が用いられる様になってきた。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っては、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
、これを炉底よシ外部に出し、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。
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
、これを炉底よシ外部に出し、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った。
即ち、周知の連続鋳造用タンディツシュにおいては、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シ
、ランニングコストを上昇させると共に、タンディツシ
ュの交換レンｊ積み等全ての作業を複雑にする。この様
なことから、タンディツシュの場合溶融金属の上部よシ
浸漬するタイプの陽極の方が有利である。
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シ
、ランニングコストを上昇させると共に、タンディツシ
ュの交換レンｊ積み等全ての作業を複雑にする。この様
なことから、タンディツシュの場合溶融金属の上部よシ
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・アーク直下よシ給電する事が不可能となシ、第
１図に示す様に陽極１を流れる電流によ多形成される磁
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は電絶、６はケーブル線を示す。
ラズマ・アーク直下よシ給電する事が不可能となシ、第
１図に示す様に陽極１を流れる電流によ多形成される磁
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は電絶、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・アークの輻射エネルギの有効利用を図る為、
プラズマ・アークは閉されり室（加熱室）内で発生させ
るが、プラズマ・アークの偏向によシ加熱室内壁の一部
が平均温度３０００°に以上の高温に直接さらさｈる事
になる。
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・アークの輻射エネルギの有効利用を図る為、
プラズマ・アークは閉されり室（加熱室）内で発生させ
るが、プラズマ・アークの偏向によシ加熱室内壁の一部
が平均温度３０００°に以上の高温に直接さらさｈる事
になる。
この結果、加熱室内壁の耐火物が溶は落ち、溶融金属を
汚染すると云う問題が発生する。
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１場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チ鉛直下の溶融
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・アークに及はす力の総
和が実質上零となる様に上記上部浸漬型陽極を構成・配
置する事によってプラズマ・アークの偏向を防止するこ
とを特徴とするものである。
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チ鉛直下の溶融
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・アークに及はす力の総
和が実質上零となる様に上記上部浸漬型陽極を構成・配
置する事によってプラズマ・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シ作
られる磁界のプラズマ・アークに及ぼす力の総和を零七
する為の考え方について述べる。
られる磁界のプラズマ・アークに及ぼす力の総和を零七
する為の考え方について述べる。
Ｎ個の陽極をａｌ＋ａ’！＋・・・＋ ＩＩＮ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ｖｉｌ−ｒ、、 ｒ２
゜・・・、ｒＮ、その陽極に導通する電流をｉｌ ・ｉ
２・・・・、ｉＮとする。陽極ａＫを流れる電流輸がア
ークに及ばす力ｆえを反発力側を正にとると次式の様に
表わされる。
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ｖｉｌ−ｒ、、 ｒ２
゜・・・、ｒＮ、その陽極に導通する電流をｉｌ ・ｉ
２・・・・、ｉＮとする。陽極ａＫを流れる電流輸がア
ークに及ばす力ｆえを反発力側を正にとると次式の様に
表わされる。
ここでα、は比例定数である。従って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Ｏ ここでΣ輸ＮＯであシ、αえは実質上同一とみなせる為
、Ｎ個の陽極によってプラズマ・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。
力の総和が零となる事は次式の成立を意味するＯ ここでΣ輸ＮＯであシ、αえは実質上同一とみなせる為
、Ｎ個の陽極によってプラズマ・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。
従って（３）式を満す様に１場極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。
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。
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
ンディッシー、８はその中に貯えられた溶鋼を示してい
る。９はタンディツアーの蓋で、その蓋９の一部に加熱
室１ｏが設けられ、その下端は溶鋼中に浸漬している。
ンディッシー、８はその中に貯えられた溶鋼を示してい
る。９はタンディツアーの蓋で、その蓋９の一部に加熱
室１ｏ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１ｏ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１２．１３を流れる電
流をそれぞれｉｔｓ ｌ ＩｌｌとするとＩｌｌ”ＩＩ
Ｓ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１２．１３自体の抵抗であ
シ、この例では同一抵抗であればＩＩＩ”ＩＩＩとなる
。従って、陽極１２．１３は同一材質、同一サイズのも
のを用いれば良い。
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１２．１３を流れる電
流をそれぞれｉｔｓ ｌ ＩｌｌとするとＩｌｌ”ＩＩ
Ｓ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１２．１３自体の抵抗であ
シ、この例では同一抵抗であればＩＩＩ”ＩＩＩとなる
。従って、陽極１２．１３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、−直線上にあるが、トーチと陽極１
９との距離ｒ１９とトーチと陽極２０との距離ｒｚｏと
が設備の取合い上異なシ、ｒ！９： ｒ２゜＝１十α：
１となっている。この時、（２）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＄１１１ ＋ ＄２０とすると、（３）式によ
シｊｔｅ ： １ｚｏ−（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Ｒ１Ｇ ｒ Ｒ２。
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、−直線上にあるが、トーチと陽極１
９との距離ｒ１９とトーチと陽極２０との距離ｒｚｏと
が設備の取合い上異なシ、ｒ！９： ｒ２゜＝１十α：
１となっている。この時、（２）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＄１１１ ＋ ＄２０とすると、（３）式によ
シｊｔｅ ： １ｚｏ−（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Ｒ１Ｇ ｒ Ｒ２。
とすると、Ｒ１９： Ｒ２０＝１ ： （１＋α）２と
すれば良い。
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ＤｌＧ
＋ ０１１０ とした時、Ｄｚｏ ： Ｄｚｏ ＝ １
＋α二１を満す陽極を用いる事が出来る。
のものを用いるとして陽極１９．２０の直径をＤｌＧ
＋ ０１１０ とした時、Ｄｚｏ ： Ｄｚｏ ＝ １
＋α二１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
属上よシ見たもので、２５は容器、２６は溶融金属、２
１はプラズマ・トーチ、２２．２３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＄２２ ｒ ｚ＊ｓ ｌ
１２４それぞれがプラズマ・アークに及ぼす力をｆｘ
ｚ （ｉ２ｚ ） Ｉ ｆ２３ （ｊ２ｓ ）＋ｆ２４
（ｔｚ４）とすれば、（３）式によシｆａｔ Ｃ６２ｚ
）十ｆｚｓ （ｊｚｓ） 十、ｆａ４（ｉｚ４）＝ ０
を満す様に各陽極を流れる電流を調整する事によって、
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ｉ良い。
属上よシ見たもので、２５は容器、２６は溶融金属、２
１はプラズマ・トーチ、２２．２３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＄２２ ｒ ｚ＊ｓ ｌ
１２４それぞれがプラズマ・アークに及ぼす力をｆｘ
ｚ （ｉ２ｚ ） Ｉ ｆ２３ （ｊ２ｓ ）＋ｆ２４
（ｔｚ４）とすれば、（３）式によシｆａｔ Ｃ６２ｚ
）十ｆｚｓ （ｊｚｓ） 十、ｆａ４（ｉｚ４）＝ ０
を満す様に各陽極を流れる電流を調整する事によって、
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ｉ良い。
この様に本発明で云う給電電極（陽極）′（＋：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。
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
型陽極の欠点であった、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。
型陽極の欠点であった、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４０（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
。 ｌ・・・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・・・シールドタンディツシュ ８・・・溶鋼 ９ ・・タンディツシュの蓋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 １
６・・・ケーブル線１７・・・浸漬ノズル １８・・・
ロングノズル１９．２０・・・陽極 ２１・・・〕０ラ
ズマ・トーチ２２．２３．２４・・・陽極 ２５・・・容器 ２６・・・溶鋼 ４５
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
。 ｌ・・・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・・・シールドタンディツシュ ８・・・溶鋼 ９ ・・タンディツシュの蓋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 １
６・・・ケーブル線１７・・・浸漬ノズル １８・・・
ロングノズル１９．２０・・・陽極 ２１・・・〕０ラ
ズマ・トーチ２２．２３．２４・・・陽極 ２５・・・容器 ２６・・・溶鋼 ４５
Claims (1)
- 複数の給電電極を容器内の溶融金属の上部よシ浸漬させ
る事によシ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ｈ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・アークによって該溶融金属
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シ形成される磁界のプラズ
マ・アークに及ばず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・配置する事を特徴トス
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 true JPS6049593A (ja) | 1985-03-18 |
| JPH0452599B2 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 (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 |
| JPS63141291A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-13 | 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 |
| JPH05191001A (ja) * | 1991-02-26 | 1993-07-30 | Sky Alum Co Ltd | プリント配線用基板およびその製造方法 |
Families Citing this family (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 |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58157327A patent/JPS6049593A/ja active Granted
Cited By (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 |
| JPS63141291A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-13 | 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 |
| JPH05191001A (ja) * | 1991-02-26 | 1993-07-30 | Sky Alum Co Ltd | プリント配線用基板およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0452599B2 (ja) | 1992-08-24 |
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