JP2001234228A - 溶鋼のプラズマ加熱方法 - Google Patents
溶鋼のプラズマ加熱方法Info
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- JP2001234228A JP2001234228A JP2000043854A JP2000043854A JP2001234228A JP 2001234228 A JP2001234228 A JP 2001234228A JP 2000043854 A JP2000043854 A JP 2000043854A JP 2000043854 A JP2000043854 A JP 2000043854A JP 2001234228 A JP2001234228 A JP 2001234228A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶鋼のプラズマ加熱において、溶鋼の窒化防
止やプラズマトーチの延命化を図りながら加熱能力の向
上を目的とする溶鋼のプラズマ加熱方法を提供する。 【解決手段】 溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマト
ーチから発生するプラズマアークにより、該溶鋼を加熱
するプラズマ加熱方法において、プラズマトーチから噴
出されるトーチ作動ガスをアルゴンガスと窒素ガスとの
混合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御
する。
止やプラズマトーチの延命化を図りながら加熱能力の向
上を目的とする溶鋼のプラズマ加熱方法を提供する。 【解決手段】 溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマト
ーチから発生するプラズマアークにより、該溶鋼を加熱
するプラズマ加熱方法において、プラズマトーチから噴
出されるトーチ作動ガスをアルゴンガスと窒素ガスとの
混合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼業における取
鍋、タンディシュなどの溶鋼保持容器の内部に収容され
た溶鋼を溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマトーチか
ら発生するプラズマアークにより、加熱する溶鋼のプラ
ズマ加熱方法に関する。
鍋、タンディシュなどの溶鋼保持容器の内部に収容され
た溶鋼を溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマトーチか
ら発生するプラズマアークにより、加熱する溶鋼のプラ
ズマ加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶鋼のプラズマ加熱方法としては、図２
に示すように、溶鋼保持容器内部１にプラズマトーチ２
が単独或いは複数挿通され、プラズマトーチ２から発生
するプラズマアークＰにより、前記溶鋼Ｍを加熱してお
り、プラズマトーチ電極３の高温酸化と溶鋼Ｍの酸化或
いは窒化防止のため、プラズマトーチ２から噴出される
トーチ作動ガス及び溶鋼保持容器１の内部はアルゴンガ
スによりパージされ、アルゴンガス雰囲気のみに制御さ
れ加熱を行っていた。
に示すように、溶鋼保持容器内部１にプラズマトーチ２
が単独或いは複数挿通され、プラズマトーチ２から発生
するプラズマアークＰにより、前記溶鋼Ｍを加熱してお
り、プラズマトーチ電極３の高温酸化と溶鋼Ｍの酸化或
いは窒化防止のため、プラズマトーチ２から噴出される
トーチ作動ガス及び溶鋼保持容器１の内部はアルゴンガ
スによりパージされ、アルゴンガス雰囲気のみに制御さ
れ加熱を行っていた。
【０００３】ところで、プラズマアークの加熱出力は、
プラズマアーク電流（以下、単にアーク電流という。）
とプラズマアーク電圧（以下、単にアーク電圧とい
う。）の積により求められるが、高い加熱能力を得るに
は、このいずれか或いは両方を高く設定する必要があ
る。
プラズマアーク電流（以下、単にアーク電流という。）
とプラズマアーク電圧（以下、単にアーク電圧とい
う。）の積により求められるが、高い加熱能力を得るに
は、このいずれか或いは両方を高く設定する必要があ
る。
【０００４】ただし、アーク電流を高くする場合、電流
密度増大に伴うプラズマトーチ電極の溶損が制約となり
加熱能力の向上はおのずと期待できない。
密度増大に伴うプラズマトーチ電極の溶損が制約となり
加熱能力の向上はおのずと期待できない。
【０００５】一方、アーク電圧を高くする方法として、
例えば、特許第２９２３０８５号公報では、図３に示さ
れるように、前記溶鋼保持容器１の内部の酸素濃度を
０．２〜３．０％、窒素濃度を０．８〜１２．０％の範
囲に保持されるように雰囲気採用配管３１から溶鋼保持
容器１の雰囲気ガスを採取し、ガス分析測定装置３２に
より酸素濃度とアルゴン濃度を測定し、この情報により
制御装置３３を用いてプラズマ作動ガス調節用バルブ３
４とアルゴン雰囲気ガス調節用バルブ３５を動作させな
がらプラズマ加熱を行い、窒素が２原子分子であること
からアルゴン単体の電離エネルギーのみならず窒素によ
る電離と解離エネルギーを得ることによりアーク電圧を
高める方法が提案されている。
例えば、特許第２９２３０８５号公報では、図３に示さ
れるように、前記溶鋼保持容器１の内部の酸素濃度を
０．２〜３．０％、窒素濃度を０．８〜１２．０％の範
囲に保持されるように雰囲気採用配管３１から溶鋼保持
容器１の雰囲気ガスを採取し、ガス分析測定装置３２に
より酸素濃度とアルゴン濃度を測定し、この情報により
制御装置３３を用いてプラズマ作動ガス調節用バルブ３
４とアルゴン雰囲気ガス調節用バルブ３５を動作させな
がらプラズマ加熱を行い、窒素が２原子分子であること
からアルゴン単体の電離エネルギーのみならず窒素によ
る電離と解離エネルギーを得ることによりアーク電圧を
高める方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載されたプラズマ加熱方法における窒素濃度範囲
では加熱能力の大幅な向上は望めず、溶鋼への窒化影響
を防止することは不可能であり、且つ、溶鋼保持容器内
の窒素濃度が所定の濃度に達するまで時間を要し、それ
まではプラズマ加熱作業が実施できない問題がある。本
発明は、上記問題を有利に解決する方法を提供するもの
である。
報に記載されたプラズマ加熱方法における窒素濃度範囲
では加熱能力の大幅な向上は望めず、溶鋼への窒化影響
を防止することは不可能であり、且つ、溶鋼保持容器内
の窒素濃度が所定の濃度に達するまで時間を要し、それ
まではプラズマ加熱作業が実施できない問題がある。本
発明は、上記問題を有利に解決する方法を提供するもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の溶鋼のプラズマ
加熱方法は、溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマトー
チから発生するプラズマアークにより、該溶鋼を加熱す
るプラズマ加熱方法において、プラズマトーチから噴出
されるトーチ作動ガスをアルゴンガスと窒素ガスとの混
合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御す
ることを特徴とするものである。
加熱方法は、溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマトー
チから発生するプラズマアークにより、該溶鋼を加熱す
るプラズマ加熱方法において、プラズマトーチから噴出
されるトーチ作動ガスをアルゴンガスと窒素ガスとの混
合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御す
ることを特徴とするものである。
【０００８】プラズマトーチ作動ガスがアルゴンガスと
窒素ガスの混合ガスであるため、２原子分子ガスの解離
エネルギー増加の影響を受けアルゴンガス単独に比較し
てアーク電圧が高くなる。このため、アーク電圧を高め
ることが可能になるため、アーク電流を低位にした状態
で、トーチ寿命の延命化を図りつつ、加熱能力を上昇さ
せることが可能になる。
窒素ガスの混合ガスであるため、２原子分子ガスの解離
エネルギー増加の影響を受けアルゴンガス単独に比較し
てアーク電圧が高くなる。このため、アーク電圧を高め
ることが可能になるため、アーク電流を低位にした状態
で、トーチ寿命の延命化を図りつつ、加熱能力を上昇さ
せることが可能になる。
【０００９】また、プラズマトーチ電極のアーク発生部
位のみへ積極的に窒素ガスが供給されるため、溶鋼保持
容器内の窒素濃度には関係なく、アーク電圧を向上させ
ることができる。よって、溶鋼保持容器内へは常時アル
ゴンガスパージを行うことで、容器内の窒素濃度を低下
させることができ、溶鋼窒化影響を防止することが可能
になる。さらに、溶鋼保持容器内の窒素濃度には関係な
く、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素濃度
は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能にな
る。
位のみへ積極的に窒素ガスが供給されるため、溶鋼保持
容器内の窒素濃度には関係なく、アーク電圧を向上させ
ることができる。よって、溶鋼保持容器内へは常時アル
ゴンガスパージを行うことで、容器内の窒素濃度を低下
させることができ、溶鋼窒化影響を防止することが可能
になる。さらに、溶鋼保持容器内の窒素濃度には関係な
く、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素濃度
は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能にな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】ここに、図１は本発明の一実施形
態に係る溶鋼のプラズマ加熱方法のフロー図で、プラズ
マトーチを２本設置した場合である。アルゴンガスは、
圧力調節弁Ａ１により圧力を一定値に制御されるととも
に、流量計Ａ２により流量を検出され、この検出値に基
づき流量制御装置Ａ３と流量調整弁Ａ４により一定流量
に制御されガス混合器Ｇに送られる。窒素ガスも同様
に、圧力調節弁Ｎ１により圧力を一定値に制御されると
ともに、流量計Ｎ２により流量を検出され、この検出値
に基づき流量制御装置Ｎ３と流量調整弁Ｎ４により一定
流量に制御されガス混合器Ｇに送られる。
態に係る溶鋼のプラズマ加熱方法のフロー図で、プラズ
マトーチを２本設置した場合である。アルゴンガスは、
圧力調節弁Ａ１により圧力を一定値に制御されるととも
に、流量計Ａ２により流量を検出され、この検出値に基
づき流量制御装置Ａ３と流量調整弁Ａ４により一定流量
に制御されガス混合器Ｇに送られる。窒素ガスも同様
に、圧力調節弁Ｎ１により圧力を一定値に制御されると
ともに、流量計Ｎ２により流量を検出され、この検出値
に基づき流量制御装置Ｎ３と流量調整弁Ｎ４により一定
流量に制御されガス混合器Ｇに送られる。
【００１１】アルゴンガスの流量データは比率調節器Ｒ
１に送られ、比率調節器Ｒ１はアルゴン流量値に対して
一定比率の窒素ガスが流れるように流量制御装置Ｎ３を
制御する。このようにして、ガス混合器Ｇでアルゴンガ
スと窒素ガスとの混合ガス（プラズマトーチ作動ガス）
を生成し、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御す
る。
１に送られ、比率調節器Ｒ１はアルゴン流量値に対して
一定比率の窒素ガスが流れるように流量制御装置Ｎ３を
制御する。このようにして、ガス混合器Ｇでアルゴンガ
スと窒素ガスとの混合ガス（プラズマトーチ作動ガス）
を生成し、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御す
る。
【００１２】一方、溶鋼保持容器１の内部へ挿通された
プラズマトーチ２から発生するプラズマアークＰは、プ
ラズマトーチ作動ガスがアルゴンガスと窒素ガスの混合
ガスであるため、２原子分子ガスの解離エネルギー増加
の影響を受けアルゴンガス単独に比較してアーク電圧が
高くなる。
プラズマトーチ２から発生するプラズマアークＰは、プ
ラズマトーチ作動ガスがアルゴンガスと窒素ガスの混合
ガスであるため、２原子分子ガスの解離エネルギー増加
の影響を受けアルゴンガス単独に比較してアーク電圧が
高くなる。
【００１３】図４は、プラズマトーチ作動ガスの窒素ガ
ス混合比率を変化させた時のアーク電流とアーク電圧の
関係を示したもので、アーク電流の増加に伴いアーク電
圧が増加するが、アルゴンガス１００％時に比較して、
窒素の混合比率を上げることにより、その比率に応じて
アーク電圧上昇させることができる。実際の運用では、
所要加熱能力により窒素の混合比率を調整するが、顕著
な効果を得るには１０％以上とするのが望ましい。
ス混合比率を変化させた時のアーク電流とアーク電圧の
関係を示したもので、アーク電流の増加に伴いアーク電
圧が増加するが、アルゴンガス１００％時に比較して、
窒素の混合比率を上げることにより、その比率に応じて
アーク電圧上昇させることができる。実際の運用では、
所要加熱能力により窒素の混合比率を調整するが、顕著
な効果を得るには１０％以上とするのが望ましい。
【００１４】例えば、プラズマトーチ作動ガスの混合比
率をアルゴンガス７０％、窒素ガス３０％時の混合ガス
にした場合においては、電流値が２５００Ａ時にアーク
電圧は１５０Ｖを発生する。これに対して、アルゴンガ
ス１００％時では、電流値が５０００Ａ以上に上げない
とアーク電圧は１５０Ｖしか発生できない。
率をアルゴンガス７０％、窒素ガス３０％時の混合ガス
にした場合においては、電流値が２５００Ａ時にアーク
電圧は１５０Ｖを発生する。これに対して、アルゴンガ
ス１００％時では、電流値が５０００Ａ以上に上げない
とアーク電圧は１５０Ｖしか発生できない。
【００１５】しかるに、前述のごとく、プラズマアーク
の加熱出力は、プラズマアーク電流とアーク電圧の積で
あらわされるため、同一の加熱出力を得ようとする場
合、アルゴンガス７０％、窒素ガス３０％時は、アルゴ
ンガス１００％時に比較して１／２倍のアーク電流で加
熱出力が得られることになる（図中※）。
の加熱出力は、プラズマアーク電流とアーク電圧の積で
あらわされるため、同一の加熱出力を得ようとする場
合、アルゴンガス７０％、窒素ガス３０％時は、アルゴ
ンガス１００％時に比較して１／２倍のアーク電流で加
熱出力が得られることになる（図中※）。
【００１６】よって、プラズマトーチのアーク電流を低
位にした状態で、電流密度増大を伴うことなく、加熱出
力が得られる為、プラズマトーチ電極の溶損抑制が図ら
れ、プラズマトーチ寿命の延命化を図りながら加熱作業
が可能になる。さらに、窒素ガスの比率を上げることに
より、アーク電圧を上昇させることができ、加熱出力の
向上が可能となる。また、溶鋼保持容器内の窒素濃度に
は関係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への
窒素濃度が瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が
可能になる。
位にした状態で、電流密度増大を伴うことなく、加熱出
力が得られる為、プラズマトーチ電極の溶損抑制が図ら
れ、プラズマトーチ寿命の延命化を図りながら加熱作業
が可能になる。さらに、窒素ガスの比率を上げることに
より、アーク電圧を上昇させることができ、加熱出力の
向上が可能となる。また、溶鋼保持容器内の窒素濃度に
は関係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への
窒素濃度が瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が
可能になる。
【００１７】図５は、溶鋼を溶鋼保持容器として通常の
タンディシュで加熱する際の、プラズマトーチ作動ガス
の窒素ガス混合比率を変化させ、溶鋼保持容器内へは常
時アルゴンガスパージを行った時の、時間当たりの溶鋼
加熱処理量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）と溶鋼窒素濃度（ｐｐ
ｍ）の関係を示したものである。
タンディシュで加熱する際の、プラズマトーチ作動ガス
の窒素ガス混合比率を変化させ、溶鋼保持容器内へは常
時アルゴンガスパージを行った時の、時間当たりの溶鋼
加熱処理量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）と溶鋼窒素濃度（ｐｐ
ｍ）の関係を示したものである。
【００１８】例えば、通常のタンディシュでの溶鋼加熱
処理量２．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上で加熱処理する場合
に、窒素ガス混合比率を８０％以下に制御すれば、溶鋼
窒素濃度を許容値以下の５．０ｐｐｍ以下に制御するこ
とが可能となり、溶鋼窒化影響を防止することが可能で
なる。
処理量２．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上で加熱処理する場合
に、窒素ガス混合比率を８０％以下に制御すれば、溶鋼
窒素濃度を許容値以下の５．０ｐｐｍ以下に制御するこ
とが可能となり、溶鋼窒化影響を防止することが可能で
なる。
【００１９】さらに、溶鋼保持容器内の窒素濃度には関
係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素
濃度は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能
になる。
係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素
濃度は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能
になる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマトーチ作動ガ
スの窒素ガス混合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０
％以下に制御することにより、アーク電圧を高めること
が可能になるため、アーク電流を低位にした状態で、ト
ーチ寿命の延命化を図りつつ、加熱能力の向上が可能に
なる。
スの窒素ガス混合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０
％以下に制御することにより、アーク電圧を高めること
が可能になるため、アーク電流を低位にした状態で、ト
ーチ寿命の延命化を図りつつ、加熱能力の向上が可能に
なる。
【００２１】また、プラズマトーチ電極のアーク発生部
位のみへ積極的に窒素ガスが供給されるため、溶鋼保持
容器内の窒素濃度には関係なく、アーク電圧を向上させ
ることができる。
位のみへ積極的に窒素ガスが供給されるため、溶鋼保持
容器内の窒素濃度には関係なく、アーク電圧を向上させ
ることができる。
【００２２】よって、溶鋼保持容器内へは常時アルゴン
ガスパージを行うことで、容器内の窒素濃度を低下させ
ることができ、溶鋼窒化影響を防止することが可能にな
る。
ガスパージを行うことで、容器内の窒素濃度を低下させ
ることができ、溶鋼窒化影響を防止することが可能にな
る。
【００２３】さらに、溶鋼保持容器内の窒素濃度には関
係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素
濃度は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能
になる。
係なく、プラズマトーチ電極のアーク発生部位への窒素
濃度は瞬時に確保されるため、短時間で加熱作業が可能
になる。
【図１】 本発明の一実施形態に係る溶鋼のプラズマ加
熱方法のフロー図である。
熱方法のフロー図である。
【図２】 従来のプラズマ加熱方法のフロー図である。
【図３】 従来のプラズマ加熱方法で特許第2923085号
公報に基づくフロー図である。
公報に基づくフロー図である。
【図４】 プラズマトーチ作動ガスの窒素ガス混合比率
を変化させた時のアーク電流とアーク電圧の関係を示す
図である。
を変化させた時のアーク電流とアーク電圧の関係を示す
図である。
【図５】 プラズマトーチ作動ガスの窒素ガス混合比率
を変化させた時の時間当たりの溶鋼加熱処理量と溶鋼窒
素濃度の関係を示す図である。
を変化させた時の時間当たりの溶鋼加熱処理量と溶鋼窒
素濃度の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K013 CA02 CA07 CA12 CD00 DA02 DA06 DA14 FA03 4K063 AA04 BA02 CA03 DA05 DA13 DA34 FA56
Claims (1)
- 【請求項１】 溶鋼保持容器内へ挿通されたプラズマト
ーチから発生するプラズマアークにより、該溶鋼を加熱
するプラズマ加熱方法において、プラズマトーチから噴
出されるトーチ作動ガスをアルゴンガスと窒素ガスとの
混合ガスとし、窒素ガスの流量比率を８０％以下に制御
することを特徴とする溶鋼のプラズマ加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043854A JP2001234228A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 溶鋼のプラズマ加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043854A JP2001234228A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 溶鋼のプラズマ加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001234228A true JP2001234228A (ja) | 2001-08-28 |
Family
ID=18566703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043854A Withdrawn JP2001234228A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 溶鋼のプラズマ加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001234228A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104487199A (zh) * | 2012-08-31 | 2015-04-01 | 新日铁住金株式会社 | 等离子体保护电阻焊钢管的制造方法 |
-
2000
- 2000-02-22 JP JP2000043854A patent/JP2001234228A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104487199A (zh) * | 2012-08-31 | 2015-04-01 | 新日铁住金株式会社 | 等离子体保护电阻焊钢管的制造方法 |
| CN104487199B (zh) * | 2012-08-31 | 2017-07-04 | 新日铁住金株式会社 | 等离子体保护电阻焊钢管的制造方法 |
| KR101814884B1 (ko) * | 2012-08-31 | 2018-01-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 플라즈마 실드 전봉 강관의 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070501 |