CN109952815A - 等离子炬、等离子炬用的顶端电极、以及熔液加热装置 - Google Patents

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CN109952815A CN201880004248.1A CN201880004248A CN109952815A CN 109952815 A CN109952815 A CN 109952815A CN 201880004248 A CN201880004248 A CN 201880004248A CN 109952815 A CN109952815 A CN 109952815A
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三浦康彰
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Abstract

本公开涉及等离子炬、等离子炬用的顶端电极、以及熔液加热装置。等离子炬(10)是为了在中间包内使等离子体(P)在其与熔液(M)之间产生而使用的，该中间包具备：积存槽，其用于积存熔液(M)；以及盖(102b)，其用于覆盖朝向上方敞开着的积存槽的开口部。等离子炬(10)具备：金属制的主体(18)，其构成为，可在设于盖(102b)的贯通孔(102d)内贯穿，以使在由等离子体(P)对熔液(M)进行加热处理时朝向熔液(M)的下端部(18a)位于中间包内；以及石墨制的顶端电极(20)，其安装于主体(18)的下端部(18a)。

Description

等离子炬、等离子炬用的顶端电极、以及熔液加热装置
技术领域
本公开涉及一种等离子炬、等离子炬用的顶端电极、以及熔液加热装置。
背景技术
专利文献1公开了一种石墨制的等离子炬。等离子炬是为了有效地加热熔融炉主体内的熔融矿渣而使用的。等离子炬在盖的贯通孔内贯穿，该盖配置成覆盖熔融炉主体的上部开口。在由等离子炬对熔融矿渣进行加热时，等离子炬的下端部位于由熔融炉主体以及盖围成的内部空间内，等离子炬的上端部位于内部空间外。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-115663号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了有效地产生等离子体，通常，在内部空间内填充有非活性气体。即，在内部空间内几乎不存在氧。因此，虽然存在熔液且处于高温的环境，但与石墨反应的氧的量较少，位于内部空间内的等离子炬(焰炬下端部)难以损耗。另一方面，虽然氧在内部空间外大量存在，但内部空间外的温度较低，因此，位于内部空间外的等离子炬(焰炬上端部)也难以损耗。
不过，在盖的贯通孔附近，含有氧的低温的外部空气与内部空间内的热风混合。因此，等离子炬中的贯穿于贯通孔的部分因石墨与氧发生反应而易于损耗。因而，等离子炬的该部分被剜挖得较细，有可能对等离子炬的寿命造成影响。
因此，本公开说明可谋求长寿命化的等离子炬以及等离子炬用的顶端电极、以及可谋求等离子炬的长寿命化的熔液加热装置。
用于解决问题的方案
例1.本公开的一个例子的等离子炬是在容器内使等离子体在其与熔液之间产生的等离子炬，该容器具备：积存槽，其用于积存熔液；以及盖，其用于覆盖朝向上方敞开着的积存槽的开口部，其中，该等离子炬具备：金属制的主体，其构成为，能够在设于盖的贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液进行加热处理时朝向熔液的顶端部位于容器内；以及石墨制的顶端电极，其安装于主体的顶端部。
例1的等离子炬构成为，金属制的主体可在贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液(熔融后的液状的金属)进行加热处理时朝向熔液的主体的顶端部位于容器内。因此，在盖的贯通孔附近不存在石墨制的顶端电极。因而，顶端电极的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬的长寿命化。而且，使用了石墨制的顶端电极，因此，在产生等离子体之际，通过将顶端电极浸渍于熔液，再将顶端电极从熔液提升，能以100％的概率产生等离子体。此外，在使用整体是金属制的等离子炬的情况下，不产生石墨的损耗，但若将该等离子炬浸渍于熔液，则该等离子炬熔损，熔液的温度控制变得困难。
例2.也可以是，例1的等离子炬还具备设置成覆盖主体的外周面的绝缘包覆材料。在该情况下，在由等离子体对熔液进行加热处理时，即使主体贯穿于贯通孔内，主体与盖之间的距离接近，主体与盖之间的放电(等离子体的产生)也被绝缘包覆材料防止。因此，可安全且稳定地进行使用了等离子炬的熔液的加热处理。此外，在整体是石墨制的等离子炬的外周面设置绝缘包覆材料的情况下，虽然能够防止等离子炬与盖之间的放电，但在由等离子体对熔液进行加热处理时石墨自身成为高温，发生热膨胀，因此，与石墨之间的热膨胀率之差较大的绝缘包覆材料从石墨的外周面剥离。也想到通过冷却石墨来抑制绝缘包覆材料从石墨的剥离，但石墨在构造上较脆，因此，也难以在石墨制的等离子炬设置冷却液用的流路。
例3.本公开的另一个例子的等离子炬具备：金属制的主体；石墨制的顶端电极，其安装于主体的顶端部；以及绝缘包覆材料，其设置成覆盖主体的外周面。
在例3的等离子炬中，在由等离子体对熔液(熔融后的液状的金属)进行加热处理时，通过设为主体贯穿于贯通孔内的状态，以使金属制的主体中的朝向熔液的顶端部位于容器内，从而在盖的贯通孔附近不存在石墨制的顶端电极。因此，顶端电极的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬的长寿命化。而且，使用了石墨制的顶端电极，因此，在产生等离子体之际，通过将顶端电极浸渍于熔液，再将顶端电极从熔液提升，能以100％的概率产生等离子体。此外，绝缘包覆材料设置成覆盖主体的外周面，因此，在由等离子体对熔液进行加热处理时，即使主体贯穿于贯通孔内，主体与盖之间的距离接近，主体与盖之间的放电(等离子体的产生)也被绝缘包覆材料防止。因此，可安全且稳定地进行使用了等离子炬的熔液的加热处理。
例4.对于例1～例3中任一个等离子炬，也可以是，顶端电极构成为，能够相对于顶端部拆装。在该情况下，在顶端电极随着等离子体的生成而损耗了时，将新的顶端电极安装于主体即可。因此，能够再利用主体。因而，可减轻等离子炬的运行成本。
例5.在例4的等离子炬中，也可以是，顶端电极构成为，能够相对于顶端部螺纹结合。在该情况下，可极其简便地进行顶端电极的更换。
例6.在例4或例5的等离子炬中，也可以是，在顶端部设有凹部，该凹部具有随着朝向顶端而扩径的倾斜面，在顶端电极设有具有与倾斜面对应的外周面的凸部，顶端电极的凸部构成为，能够与顶端部的凹部嵌合。在该情况下，顶端电极与顶端部(主体)之间的接触面积变大。因此，在为了等离子体生成而向等离子炬通电，使电流向主体与顶端电极之间流动之际，焦耳热难以在主体与顶端电极之间的抵接部产生。因而，更加抑制随着顶端电极的发热而产生的损耗，因此，可更加谋求等离子炬的长寿命化。
例7.在例1～例6的等离子炬中，也可以是，主体的顶端部构成为，能够相对于主体的基端部拆装。在该情况下，在主体的顶端部损伤了等时，将新的顶端部安装于主体的基端部即可。因此，能够再利用主体的基端部。因而，可减轻等离子炬的运行成本。
例8.在例1～例7的任一个等离子炬中，也可以是，在主体内设有冷却液的流路。在该情况下，主体被冷却液冷却，从而也能进行安装于主体的顶端部的顶端电极的冷却。因此，进一步抑制随着顶端电极的发热而产生的损耗，因此，可谋求等离子炬的进一步的长寿命化。
例9.在例1～例8的任一个等离子炬上，也可以是，作为用于产生等离子体的动作气体的流路发挥功能的贯通孔以沿着长度方向延伸的方式设置。在该情况下，动作气体从等离子炬朝向熔液流动，因此，可生成稳定的等离子体。
例10.在例9的等离子炬中，也可以是，主体具有沿着长度方向延伸的外管部和贯穿于外管部内的中心部，顶端电极安装于中心部的顶端部，贯通孔由在外管部与中心部之间形成的环状的间隙构成。在该情况下，在等离子体在等离子炬(顶端电极)与熔液之间产生了之际，顶端电极的周缘特别受热。因此，顶端电极中的受热的区域(受热部)比较大，因此，热易于分散。因而，顶端电极的顶端面的最高温度变低，并且，顶端电极的顶端面的温度分布变得平缓。其结果，更加抑制随着顶端电极的发热而产生的损耗，因此，可谋求等离子炬的更长寿命化。
例11.在例9的等离子炬中，也可以是，主体具有沿着长度方向延伸的外管部和贯穿于外管部内的中心部，顶端电极具有环状的外侧部和能够配置于外侧部的内侧的内侧部，内侧部安装于中心部的顶端部，外侧部安装于外管部，贯通孔由在外管部和外侧部与中心部和内侧部之间形成的环状的间隙构成。在该情况下，在等离子体在等离子炬(顶端电极)与熔液之间产生了之际，顶端电极中的贯通孔附近特别受热。因此，顶端电极中的受热的区域(受热部)比较大，因此，热易于分散。因而，顶端电极的顶端面的最高温度变低，并且，顶端电极的顶端面的温度分布变得平缓。其结果，随着顶端电极的发热而产生的损耗被更加抑制，因此，可谋求等离子炬的更长寿命化。
例12.在例11的等离子炬中，也可以是，外管部和外侧部与中心部和内侧部被相互电绝缘。在该情况下，能够将外管部和外侧部、中心部和内侧部与彼此极性不同的电源连接。由此，在外侧部与内侧部之间放电，并产生等离子体。通过在该状态下增大电源的输出，在外侧部与内侧部之间产生的等离子体成长。并且，在成长后的等离子体到达了熔液时，将外侧部和内侧部、熔液与彼此极性不同的电源连接，从而能够在等离子炬与熔液之间生成等离子体。因而，即使是在等离子炬的顶端与熔液之间的距离较大的情况下，也可使等离子体在等离子炬的顶端与熔液之间稳定地产生。
例13.对于例1～12中任一个等离子炬，也可以是，还具备用于覆盖顶端电极与顶端部之间的抵接部中的暴露于外部的区域的环状的绝缘构件。在该情况下，防止在顶端电极中的抵接部的附近产生放电的情况。因此，能够抑制顶端部被过度加热并变形等。
例14.本公开的另一个例子的等离子炬用的顶端电极是等离子炬用的、石墨制的顶端电极，该等离子炬具有金属制的主体，该金属制的主体在利用等离子体对容器内的熔液进行加热处理时，其朝向熔液的顶端部位于容器内，主体构成为，能够在设于容器的盖的贯通孔内贯穿，其中，该等离子炬用的顶端电极构成为，能够相对于主体的顶端部拆装。
例14的等离子炬用的顶端电极用于等离子炬，该等离子炬具有金属制的主体，该金属制的主体在利用等离子体对容器内的熔液进行加热处理时，其朝向熔液的顶端部位于容器内，主体构成为可在设于容器的盖的贯通孔内贯穿。因此，在盖的贯通孔附近不存在石墨制的顶端电极。因而，顶端电极的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬的长寿命化。而且，例14的等离子炬用的顶端电极是石墨制的，因此，在产生等离子体之际，通过将顶端电极浸渍于熔液，再将顶端电极从熔液提升，能以100％的概率产生等离子体。此外，在使用整体是金属制的等离子炬的情况下，不产生石墨的损耗，但若将该等离子炬浸渍于熔液，则该等离子炬熔损，熔液的温度控制变得困难。
例15.本公开的另一个例子的等离子炬用的顶端电极构成为，能够相对于以覆盖外周面的方式设有绝缘包覆材料的金属制的主体的顶端部拆装。
在例15的等离子炬用的顶端电极中，在利用等离子体对容器内的熔液(熔融后的液状的金属)进行加热处理时，成为主体贯穿于贯通孔内的状态，以使金属制的主体中的朝向熔液的顶端部位于容器内。因此，在盖的贯通孔附近不存在石墨制的顶端电极。因而，顶端电极的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬的长寿命化。而且，例15的等离子炬用的顶端电极是石墨制的，因此，在产生等离子体之际，通过将顶端电极浸渍于熔液，再将顶端电极从熔液提升，能以100％的概率产生等离子体。此外，绝缘包覆材料以覆盖主体的外周面的方式设置，因此，在利用等离子体对熔液进行加热处理时，即使主体贯穿于贯通孔内，主体与盖之间的距离接近，主体与盖之间的放电(等离子体的产生)也被绝缘包覆材料防止。因此，可安全且稳定地进行使用了安装有例15的顶端电极的等离子炬的熔液的加热处理。
例16.本公开的另一个例子的熔液加热装置具备：容器，其具备积存槽以及盖，该积存槽用于积存熔液，该盖用于覆盖朝向上方敞开着的积存槽的开口部；以及等离子炬，其在容器内使等离子体在该等离子炬与熔液之间产生，等离子炬具有：金属制的主体，其构成为，能够在设于盖的贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液进行加热处理时朝向熔液的顶端部位于容器内；以及石墨制的顶端电极，其安装于主体的顶端部。
在例16的熔液加热装置中，构成为，金属制的主体可在贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液(熔融后的液状的金属)进行加热处理时朝向熔液的主体的顶端部位于容器内。因此，在盖的贯通孔附近不存在石墨制的顶端电极。因而，顶端电极的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬的长寿命化。而且，使用了石墨制的顶端电极，因此，在产生等离子体之际，通过将顶端电极浸渍于熔液，再将顶端电极从熔液提升，能以100％的概率产生等离子体。此外，在使用整体是金属制的等离子炬的情况下，不产生石墨的损耗，但若将该等离子炬浸渍于熔液，则该等离子炬熔损，熔液的温度控制变得困难。
发明的效果
根据本公开的等离子炬、等离子炬用的顶端电极、以及熔液加热装置，可谋求等离子炬的长寿命化。
附图说明
图1是表示连续铸造装置的一个例子的图。
图2表示图1的等离子炬的剖面。
图3表示以往的等离子炬的剖面。
图4表示以往的等离子炬的剖面。
图5表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图6表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图7表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图8表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图9表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图10表示另一个例子的等离子炬的剖面。
图11表示另一个例子的等离子炬的剖面。
具体实施方式
以下所说明的本公开的实施方式是用于说明本发明的例示，因此，本发明不应该限定于以下的内容。在以下的说明中，相同要素或具有相同功能的要素使用相同附图标记，省略重复的说明。
首先，参照图1而对连续铸造装置100的结构进行说明。连续铸造装置100具备浇包101、中间包102(熔液加热装置)、铸模103、铸坯支承辊104、以及等离子体产生装置1(熔液加热装置)。
浇包101是用于积存熔液(钢液)M的容器。中间包102配置于浇包101的下方。中间包102(容器)具有主体102a(积存槽)以及盖102b。主体102a用于积存从设于浇包101的底壁的喷嘴101a流出来的熔液M。盖102b覆盖朝向上方敞开着的主体102a的开口部102c。在盖102b设有使中间包102的内外连通的贯通孔102d。
铸模103配置于中间包102的下方。铸模103对从设于中间包102的底壁的喷嘴102e流出来的熔液一边进行冷却，一边成形成预定形状。铸坯支承辊104对被从铸模103拉出来的铸坯S进行冷却，同时进行输送。
等离子体产生装置1是用于控制中间包102内的熔液M的温度的装置。因此，等离子体产生装置1与中间包102一起构成了熔液加热装置。等离子体产生装置1具备等离子炬10、焰炬保持器具12、升降机14、以及动作气体源16。
等离子炬10是呈例如直线状延伸的圆棒(直棒)。等离子炬10的直径可以是例如50mm～200mm左右。等离子炬10的长度可以是例如1000mm～2500mm左右。等离子炬10的形状既可以是除了圆形以外的其他形状，也可以未必呈直线状延伸而是弯曲。等离子炬10与未图示的电源连接，被施加预定的电压(例如100V～500V左右)。
如图1和图2所示，等离子炬10具有金属制的主体18、石墨制的顶端电极20、以及绝缘包覆材料22。如图2所示，在主体18设有贯通孔H1。贯通孔H1呈例如圆形状，沿着主体18的轴向(等离子炬10的长度方向)延伸。贯通孔H1的直径可以是例如10mm左右。在主体18以包围贯通孔H1的方式设有冷却液(例如水)的流路F。冷却液从未图示的冷却液源向流路F供给。冷却液在流路F内流通之后被排出，被例如换热器冷却，再次向流路F供给。通过使冷却液在流路F循环，等离子炬10整体(主体18和顶端电极20)被冷却。
顶端电极20安装于主体18的下端部18a(顶端部)。更详细而言，顶端电极20安装于下端部18a的顶端面T1。若顶端电极20与主体18之间的接触面积较大，则存在如下倾向：在向等离子炬10通电时，在顶端电极20与主体18之间的抵接部产生的焦耳热变小，能够抑制等离子炬10(主体18和顶端电极20)的损耗。在将顶端电极20与主体18之间的接触面积设为X、将在等离子炬10流动的电流设为Y的情况下，接触面积X也可以满足X/Y≤1.0[A/mm2]。此外，电流Y除以接触面积X而得到的值表示在抵接部通过的电流的密度(通过电流密度)。
在顶端电极20设有贯通孔H2。贯通孔H2沿着顶端电极20(等离子炬10)的轴向延伸。贯通孔H2在顶端电极20安装于主体18的顶端面T1的状态下与贯通孔H1连通。
绝缘包覆材料22设置于主体18的外周面的整体。绝缘包覆材料22是通过将例如氧化铝(Al2O3)喷镀于主体18的外周面而获得的。
返回图1，焰炬保持器具12保持主体18(等离子炬10)的基端部18b。焰炬保持器具12能以例如等离子炬10相对于铅垂轴线倾斜0°～30°左右的方式保持等离子炬10。升降机14使焰炬保持器具12沿着上下方向升降。因此，由焰炬保持器具12保持着的等离子炬10也利用升降机14沿着上下方向升降，相对于中间包102内的熔液M靠近和远离。若在等离子炬10的下端部(顶端部)位于中间包102内时等离子炬10利用升降机14上升，则等离子炬10穿过盖102b的贯通孔102d而向中间包102之外移动。若在等离子炬10位于中间包102之外时利用升降机14下降，则等离子炬10的下端部穿过盖102b的贯通孔102d而向中间包102内移动。
如图1和图2所示，动作气体源16将用于产生等离子体的动作气体(例如，氩气、氮气等非活性气体)向贯通孔H1、H2供给。因此，贯通孔H1、H2作为动作气体的流路发挥功能。动作气体源16经由配管24而与贯通孔H1、H2连接。在配管24设有阀26。根据阀26的开闭，使来自动作气体源16的动作气体相对于贯通孔H1、H2的供给状态和非供给状态切换。在本实施方式中，动作气体源16、配管24以及阀26作为将动作气体向贯通孔H1、H2(等离子炬10)供给的供给部件发挥功能。
在利用等离子体产生装置1产生等离子体的情况下，首先，将顶端电极20的周围(熔液M的熔液面附近)设为动作气体气氛。具体而言，将阀26打开而从动作气体源16经由贯通孔H1、H2将动作气体向中间包102内供给。另外，使预定的电压施加于等离子炬10。
接着，在该状态下，利用升降机14使等离子炬10朝向熔液M下降。此时，升降机14使等离子炬10相对于中间包102和熔液M的液面定位，以使顶端电极20的整体位于中间包102内(主体102a与盖102b之间的内部空间内)，并且，主体18和绝缘包覆材料22成为与贯通孔102d相对了的状态。由此，使顶端电极20靠近熔液M直到顶端电极20(等离子炬10)与熔液M之间的距离(间隙)成为预定的大小。这样一来，在顶端电极20与熔液M之间产生介质击穿，电流在顶端电极20与熔液M之间流动。由此，如图2所示，在顶端电极20与熔液M之间产生等离子体P。此外，顶端电极20由于受热，而逐渐消耗(损耗)。
另一方面，设想一下使用图3所示那样的整体是石墨制的等离子炬50、在等离子炬50与熔液M之间产生等离子体P的情况。在中间包102内填充有非活性气体，因此，在中间包102几乎不存在氧。因此，虽然存在熔液M且处于高温的环境，但与石墨发生反应的氧的量较少，位于中间包102内的等离子炬50(等离子炬50的下端部)难以损耗。另一方面，中间包102外的温度较低，因此，虽然氧在中间包102外大量存在，但中间包102外的温度较低，因此，位于中间包102外的等离子炬50(等离子炬50的上端部)也难以损耗。然而，在盖102b的贯通孔102d附近，含有氧的低温的外部空气与中间包102内的热风混合。因此，等离子炬50中的贯穿于贯通孔102d的部分(等离子炬50的中间部分)因石墨和氧发生反应而易于损耗。因而，如图3所示，等离子炬50的中间部分被剜挖得较细，有可能对等离子炬50的寿命造成影响。也想到针对这样的剜挖部的产生，使用整体是金属制的等离子炬。然而，在使用金属制的等离子炬的情况下，无法为了产生等离子体而将等离子炬浸渍于熔液M，因此，导致等离子体的产生率降低。若将金属制的等离子炬浸渍于熔液，则熔液M的温度使等离子炬熔损，熔液M的温度控制变得困难。
另外，等离子炬50的中间部分与贯通孔102d之间的距离比较短。因此，若等离子炬50的周围的气氛变得不稳定，则如图4所示，有可能在等离子炬50的外周面与贯通孔102d之间放电而产生等离子体P1。为了防止这样的放电，也想到在等离子炬50的外周面设置绝缘包覆材料。然而，等离子炬50是石墨制的，因此，在由等离子炬50对熔液M进行加热处理时石墨自身成为高温，发生热膨胀。石墨的热膨胀率比绝缘包覆材料的热膨胀率大，因此，绝缘包覆材料从等离子炬50的外表面剥离。也想到通过对石墨进行冷却来抑制绝缘包覆材料的剥离，但石墨在构造上较脆，因此，在石墨制的等离子炬50设置冷却液用的流路也较困难。
然而，在以上那样的在本实施方式中，金属制的主体18构成为可在贯通孔102d内贯穿，以使在由等离子体P对熔液M进行加热处理时朝向熔液M的主体18的下端部18a位于中间包102内。因此，在盖102b的贯通孔102d附近不存在石墨制的顶端电极20。因而，顶端电极20的损耗被极度抑制。其结果，可谋求等离子炬10的长寿命化。而且，使用了石墨制的顶端电极20，因此，在产生等离子体P之际，通过将顶端电极20浸渍于熔液，再将顶端电极20从熔液M提升，能以100％的概率产生等离子体P。
在本实施方式中，绝缘包覆材料22以覆盖主体18的外周面的方式设置。因此，在由等离子体P对熔液M进行加热处理时，主体18贯穿于贯通孔102d内，即使主体18与盖102b之间的距离接近，主体18与盖102b之间的放电(等离子体的产生)也被绝缘包覆材料22防止。因此，可安全且稳定地进行使用了等离子炬10的熔液M的加热处理。
在本实施方式中，在主体18内设有冷却液的流路F。因此，主体18被冷却液冷却，从而也能进行安装于主体18的下端部18a的顶端电极20的冷却。因而，随着顶端电极20的发热而产生的损耗被进一步抑制，因此，可谋求等离子炬10的进一步的长寿命化。
在本实施方式中，在主体18和顶端电极20，分别以沿着等离子炬10的长度方向(轴向)延伸的方式设有作为用于产生等离子体P的动作气体的流路发挥功能的贯通孔H1、H2。因此，动作气体从等离子炬10朝向熔液M流动，因此，可生成稳定的等离子体P。
以上，详细地说明了本公开的实施方式，也可以在本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变形。例如，顶端电极20也可以构成为相对于主体18的下端部18a(顶端面T1)可拆装。在该情况下，在顶端电极20随着等离子体P的生成而损耗了时，将新的顶端电极20安装于主体18即可。因此，能够再利用主体18。因而，可减轻等离子炬10的运行成本。
具体而言，如图5所示，也可以构成为，在主体18的下端部18a形成的内螺纹部18c与设于顶端电极20的外螺纹部20a可螺纹结合。另外，如图6所示，也可以构成为，在主体18的下端部18a形成的外螺纹部18d与设于顶端电极20的内螺纹部20b可螺纹结合。在这些情况下，可极其简便地进行顶端电极20的更换。尤其是，如图6所示，于在顶端电极20侧具有内螺纹部20b的情况下，顶端电极20大径化，因此，可谋求顶端电极20的高强度化。
如图7所示，也可以是，主体18具有沿着其轴向(长度方向)延伸的外管部18A和贯穿于外管部18A内的中心部18B。外管部18A与中心部18B是分体的。在外管部18A的外周面整体地设有绝缘包覆材料22。外管部18A的内径比中心部18B的外径大。因此，在外管部18A与中心部18B之间设有沿着主体18的轴向(长度方向)延伸的环状的贯通孔H3。即，贯通孔H3包围着中心部18B。贯通孔H3与动作气体源16连接，被从动作气体源16供给动作气体。在外管部18A的内部和中心部18B的内部分别设有供冷却液流通的流路FA、FB。在中心部18B的下端部18a形成有内螺纹部18c。内螺纹部18c构成为，可与设于顶端电极20的外螺纹部20a螺纹结合。因此，顶端电极20相对于中心部18B可拆装。
在图7所示的等离子炬10的情况下，在等离子体P在等离子炬10(顶端电极20)与熔液M之间产生了之际，顶端电极20的周缘特别受热。因此，顶端电极20中的受热的区域(受热部)比较大，因此，热易于分散。因而，顶端电极20的顶端面T2的最高温度变低，并且，顶端电极20的顶端面T2的温度分布变得平缓。其结果，更加抑制随着顶端电极20的发热而产生的损耗，因此，可谋求等离子炬10的更长寿命化。
如图8所示，也可以是，主体18具有沿着其轴向(长度方向)延伸的外管部18A和贯穿于外管部18A内的中心部18B，顶端电极20具有环状的外侧部20A和可配置于外侧部的内侧的内侧部20B。
外管部18A与中心部18B是分体的。在外管部18A的外周面和中心部18B的外周面分别整体地设有绝缘包覆材料22。外管部18A的内径比中心部18B的外径大。因此，在外管部18A与中心部18B之间设有沿着主体18的轴向(长度方向)延伸的环状的贯通孔H3。即，贯通孔H3包围着中心部18B。贯通孔H3与动作气体源16连接，被从动作气体源16供给动作气体。在外管部18A的内部和中心部18B的内部分别设有供冷却液流通的流路FA、FB。
外侧部20A的内径比内侧部20B的外径大。在外侧部20A的外周面设有外螺纹部20a。外侧部20A的外螺纹部20a构成为，可与设于外管部18A的下端部18a的内螺纹部18c螺纹结合。因此，外侧部20A相对于外管部18A可拆装。在内侧部20B的外周面设有外螺纹部20a。内侧部20B的外螺纹部20a构成为，可与设置于中心部18B的下端部18a的内螺纹部18c螺纹结合。因此，内侧部20B相对于中心部18B可拆装。在外侧部20A和内侧部20B分别安装于外管部18A和中心部18B的状态下，在外侧部20A与内侧部20B之间设有沿着顶端电极20的轴向延伸的环状的贯通孔H4。贯通孔H4与贯通孔H3连通，动作气体经由贯通孔H3流通至贯通孔H4。
在图8所示的等离子炬10的情况下，在等离子体P在等离子炬10(顶端电极20)与熔液M之间产生了之际，顶端电极20中的贯通孔H4附近特别受热。因此，顶端电极20中的受热的区域(受热部)比较大，因此，热易于分散。因而，顶端电极20的顶端面T2的最高温度变低，并且，顶端电极20的顶端面T2的温度分布变得平缓。其结果，更加抑制随着顶端电极20的发热而产生的损耗，因此，可谋求等离子炬10的更长寿命化。
在图8所示的等离子炬10的情况下，在外管部18A的外周面和中心部18B的外周面分别整体地设有绝缘包覆材料22，因此，外管部18A和外侧部20A与中心部18B和内侧部20B被相互电绝缘。因此，能够将外管部18A和外侧部20A、中心部18B和内侧部20B与彼此极性不同的电源连接。由此，在外侧部20A与内侧部20B之间放电，产生等离子体P。通过在该状态下增大电源的输出，在外侧部20A与内侧部20B之间产生的等离子体P成长。并且，在成长后的等离子体P到达了熔液M时，通过将外侧部20A和内侧部20B、熔液M与彼此极性不同的电源连接，能够在等离子炬10(顶端电极20)与熔液M之间生成等离子体P。因而，即使是在等离子炬10的顶端与熔液M之间的距离较大的情况下，也可使等离子体P在等离子炬10的顶端与熔液之间稳定地产生。
如图9所示，也可以是，下端部18a构成为，相对于主体18的基端部18e可拆装。具体而言，构成为，在下端部18a形成的内螺纹部18f与在基端部18e形成的外螺纹部18g可螺纹结合。在下端部18a的外周面和基端部18e的外周面分别设有绝缘包覆材料22。在下端部18a的顶端面T1安装有顶端电极20。在该情况下，在主体18的下端部18a损伤了等时，将新的下端部18a安装于主体18的基端部18e即可。因此，能够再利用主体18的基端部18e。因而，可减轻等离子炬10的运行成本。
如图10所示，也可以是，等离子炬10还具备绝缘构件25。绝缘构件25呈圆环状，覆盖顶端电极20与下端部18a之间的抵接部中的暴露于外部的区域。在抵接部形成有与绝缘构件25的外形相对应的凹槽。因此，在将绝缘构件25安装于抵接部之际，首先，在将顶端电极20和下端部18a拆开的状态下，使绝缘构件25嵌入于下端部18a侧的凹槽。接着，使顶端电极20的外螺纹部20a与下端部18a的内螺纹部18c螺纹结合。由此，绝缘构件25被保持在顶端电极20和下端部18a的凹槽内。在该情况下，防止在顶端电极20中的抵接部的附近产生放电的情况。因此，能够抑制下端部18a被过度加热并变形等的情况。
如图11所示，也可以在下端部18a设有凹部，该凹部具有随着朝向下端而扩径的倾斜面(顶端面T1)。倾斜面也可以是例如圆锥面。也可以在顶端电极20设有具有与倾斜面(顶端面T1)相对应的外周面的凸部。即，顶端电极20的凸部呈圆锥状或圆台状。顶端电极20的凸部既可以构成为相对于下端部18a的凹部可嵌合，也可以构成为相对于下端部18a的凹部可拆装。在图11中，构成为，在凸部的外周面形成的外螺纹部20a和在凹部的内周面形成的内螺纹部18c可螺纹结合。在该情况下，顶端电极20与下端部18a(主体18)之间的接触面积变大。因此，为了等离子体生成而向等离子炬10通电，在电流向主体18与顶端电极20之间流动之际，焦耳热难以在主体18与顶端电极20之间的抵接部产生。因而，更加抑制随着顶端电极20的发热而产生的损耗，因此，可更加谋求等离子炬10的长寿命化。
附图标记说明
1、等离子体产生装置(熔液加热装置)；10、50、等离子炬；12、焰炬保持器具；14、升降机；16、动作气体源；18、主体；18A、外管部；18B、中心部；18a、下端部(顶端部)；18b、基端部；18c、内螺纹部；18d、外螺纹部；18e、基端部；18f、内螺纹部；18g、外螺纹部；20、顶端电极；20A、外侧部；20B、内侧部；20a、外螺纹部；20b、内螺纹部；22、绝缘包覆材料；24、配管；25、绝缘构件；26、阀；100、连续铸造装置；101、浇包；102、中间包(熔液加热装置)；103、铸模；104、铸坯支承辊；101a、喷嘴；102a、积存槽；102b、盖；102c、开口部；102d、贯通孔；102e、喷嘴；F、FA、FB、流路；H1～H4、贯通孔；M、熔液(钢液)；P、P1、等离子体；S、铸坯；T1、T2、顶端面。

Claims (16)

1.一种等离子炬，其是在容器内使等离子体在其与熔液之间产生的等离子炬，该容器具备：积存槽，其用于积存熔液；以及盖，其用于覆盖朝向上方敞开着的所述积存槽的开口部，其中，
该等离子炬具备：
金属制的主体，其构成为，能够在设于所述盖的贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液进行加热处理时朝向熔液的顶端部位于所述容器内；以及
石墨制的顶端电极，其安装于所述主体的所述顶端部。
2.根据权利要求1所述的等离子炬，其中，
该等离子炬还具备设置成覆盖所述主体的外周面的绝缘包覆材料。
3.一种等离子炬，其具备：
金属制的主体；
石墨制的顶端电极，其安装于所述主体的顶端部；以及
绝缘包覆材料，其设置成覆盖所述主体的外周面。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子炬，其中，
所述顶端电极构成为，能够相对于所述顶端部拆装。
5.根据权利要求4所述的等离子炬，其中，
所述顶端电极构成为，能够相对于所述顶端部螺纹结合。
6.根据权利要求4或5所述的等离子炬，其中，
在所述顶端部设有凹部，该凹部具有随着朝向顶端而扩径的倾斜面，
在所述顶端电极设有具有与所述倾斜面对应的外周面的凸部，
所述顶端电极的所述凸部构成为，能够与所述顶端部的所述凹部嵌合。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的等离子炬，其中，
所述主体的所述顶端部构成为，能够相对于所述主体的基端部拆装。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的等离子炬，其中，
在所述主体内设有冷却液的流路。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的等离子炬，其中，
作为用于产生等离子体的动作气体的流路发挥功能的贯通孔以沿着长度方向延伸的方式设置。
10.根据权利要求9所述的等离子炬，其中，
所述主体具有沿着长度方向延伸的外管部和贯穿于所述外管部内的中心部，
所述顶端电极安装于所述中心部的顶端部，
所述贯通孔由在所述外管部与所述中心部之间形成的环状的间隙构成。
11.根据权利要求9所述的等离子炬，其中，
所述主体具有沿着长度方向延伸的外管部和贯穿于所述外管部内的中心部，
所述顶端电极具有环状的外侧部和能够配置于所述外侧部的内侧的内侧部，
所述内侧部安装于所述中心部的顶端部，
所述外侧部安装于所述外管部，
所述贯通孔由在所述外管部和所述外侧部与所述中心部和所述内侧部之间形成的环状的间隙构成。
12.根据权利要求11所述的等离子炬，其中，
所述外管部和所述外侧部与所述中心部和所述内侧部相互电绝缘。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的等离子炬，其中，
该等离子炬还具备用于覆盖所述顶端电极与所述顶端部之间的抵接部中的暴露于外部的区域的环状的绝缘构件。
14.一种顶端电极，其是等离子炬用的、石墨制的顶端电极，该等离子炬具有金属制的主体，该金属制的主体在利用等离子体对容器内的熔液进行加热处时，其朝向熔液的顶端部位于所述容器内，所述主体构成为，能够在设于所述容器的盖的贯通孔内贯穿，其中，
该顶端电极构成为能够相对于所述主体的所述顶端部拆装。
15.一种等离子炬用的石墨制的顶端电极，其中，
该等离子炬用的石墨制的顶端电极构成为，能够相对于以覆盖外周面的方式设有绝缘包覆材料的金属制的主体的顶端部拆装。
16.一种熔液加热装置，其具备：
容器，其具备积存槽以及盖，该积存槽用于积存熔液，该盖用于覆盖朝向上方敞开着的所述积存槽的开口部；以及
等离子炬，其在所述容器内使等离子体在该等离子炬与熔液之间产生，
所述等离子炬具有：
金属制的主体，其构成为，能够在设于所述盖的贯通孔内贯穿，以使在由等离子体对熔液进行加热处理时朝向熔液的顶端部位于所述容器内；以及
石墨制的顶端电极，其安装于所述主体的所述顶端部。
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