JPH04139384A - Moving type plasma torch - Google Patents

Moving type plasma torch

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JPH04139384A
JPH04139384A JP2261165A JP26116590A JPH04139384A JP H04139384 A JPH04139384 A JP H04139384A JP 2261165 A JP2261165 A JP 2261165A JP 26116590 A JP26116590 A JP 26116590A JP H04139384 A JPH04139384 A JP H04139384A
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JP
Japan
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plasma
nozzle
arc
electromagnetic coil
magnetic material
Prior art date
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Pending
Application number
JP2261165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Inokuchi
井ノ口 一成
Akio Nagamune
章生 長棟
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Publication of JPH04139384A publication Critical patent/JPH04139384A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable a plasma voltage to be increased without increasing a torch diameter by a method wherein a solenoid is disposed at an end part within a nozzle and a magnetic member is disposed on a concentric circle of at least one of an inside part or an outside part of the solenoid. CONSTITUTION:A solenoid 10 is fixed to an extremity end of a nozzle 6, and a magnetic member 11 is disposed between the nozzle 6 and the coil 10. An electrical current is flowed from a heated item 20 toward an electrical discharging part 4 within a plasma arc 21. When a DC current flows to the coil 10, a magnetic flux of a DC magnetic field B is crossed with an electrical current J within the plasma arc 21, an electro-magnetic force F is generated within the plasma arc 21 in such a direction as it may rotate around an axis and then the plasma arc 21 starts to rotate. As an electrical current path is slightly displaced from its axis symmetrical state, a kink instability and the electromagnetic force F are overlapped to each other to form a circulating plasma. When such a plasma torch is used, a plasma arc having a long arc length is generated and an arc column is cooled and an electrical current path is made narrow, so that a plasma voltage can be substantially increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、カソードと加熱対象物との間にプラズマアー
クを発生させる移行式プラズマトーチに係り、特に溶鋼
算の加熱に用いるのに好適な移行式プラズマトーチに関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a transition type plasma torch that generates a plasma arc between a cathode and an object to be heated, and is particularly suitable for use in heating molten steel. Regarding transfer type plasma torch.

[従来の技術] 近年、製鉄所の製鋼工程においては、レードルやタンデ
イツシュ中の溶鋼をプラズマアークによって加熱し、溶
鋼温度を制御したり、精練反応を行わせたりする技術の
開発が進められている。
[Conventional technology] In recent years, in the steelmaking process of steelworks, the development of technology has been progressing to heat molten steel in ladle or tundish with plasma arc, control the molten steel temperature, and perform a scouring reaction. .

このような用途には、加熱対象物を対極とする移行式プ
ラズマトーチが用いられている。
For such applications, transfer type plasma torches are used in which the object to be heated is used as a counter electrode.

従来の移行式プラズマトーチとしては、例えば、第3図
に示すものがある。1はカソードであってカソード外筒
2とカソード内筒3よりなり、その先端にはタングステ
ン等よりなり形状が先頭状の放電部4を備えている。5
は電気端子である。このカソード1を囲んでその同心円
上にノズル6が配置されている。カソード1とノズル6
の間には間隙が設けられ、この間隙はプラズマ作動ガス
7の流路となっている。そして、この流路は、トーチの
先端部で絞られた構造になっており、プラズマ作動ガス
7がトーチの軸方向に向けて大きな流速で噴出するよう
になっている。なお、カソードl及びノズル6は水冷構
造になっている。9は冷却水を示す、又、8はカソード
1とノズル6を画する絶縁スペーサーである。
An example of a conventional transfer type plasma torch is shown in FIG. 3. Reference numeral 1 denotes a cathode, which is composed of a cathode outer cylinder 2 and a cathode inner cylinder 3, and is provided at its tip with a discharge section 4 made of tungsten or the like and shaped like a front. 5
is an electrical terminal. A nozzle 6 is arranged on a concentric circle surrounding the cathode 1. Cathode 1 and nozzle 6
A gap is provided between them, and this gap serves as a flow path for the plasma working gas 7. This flow path is constricted at the tip of the torch, so that the plasma working gas 7 is ejected at a high velocity in the axial direction of the torch. Note that the cathode 1 and the nozzle 6 have a water-cooled structure. 9 represents cooling water, and 8 represents an insulating spacer that separates the cathode 1 and the nozzle 6.

上記のプラズマトーチにおいては、プラズマ作動ガス7
を噴出させながら、通電して放電部4と加熱対象物20
との間にプラズマアーク21を発生させるが、この際、
プラズマ作動ガス7が大きな流速で噴出しているので、
安定な直線状のプラズマアークが形成される。
In the above plasma torch, the plasma working gas 7
While spouting, electricity is applied to connect the discharge part 4 and the heated object 20.
A plasma arc 21 is generated between the
Since the plasma working gas 7 is ejected at a high flow velocity,
A stable linear plasma arc is formed.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来のプラズマトーチにおいては、アーク電圧はプ
ラズマアーク周囲の雰囲気ガス成分によって大きく変わ
り、例えばアルゴンのような不活性ガス雰囲気中では極
端に低下してしまうので、投入電力量が大幅に低下して
しまう。投入電力量の低下を回避する手段として、アー
ク電流の増加が考えられるが、電流を増加させると放電
部の温度上昇を招き、放電部の寿命を著しく短くしてし
まう。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional plasma torch described above, the arc voltage varies greatly depending on the atmospheric gas components around the plasma arc, and is extremely reduced in an inert gas atmosphere such as argon. The amount of power input will drop significantly. Increasing the arc current may be considered as a means to avoid a decrease in the amount of input power, but increasing the current causes a rise in the temperature of the discharge section and significantly shortens the life of the discharge section.

又、プラズマ作動ガスを直線状に噴出させて電流路を絞
り込み、安定したプラズマアークを発生させる構造にな
っているので、広い面積を加熱しようとする装置として
は適当なものではなかった。
Furthermore, since the structure is such that plasma working gas is ejected in a straight line to narrow the current path and generate a stable plasma arc, it is not suitable as an apparatus for heating a large area.

このような問題を解消すべく、本出願人は、改良された
移行式プラズマトーチに関して幾つかの特許出願を行っ
ている。そのうち、特願平2−125355号(以下、
先願と言う)のプラズマトーチにおいては、ノズルに電
磁コイルを装着してノズルの軸方向に直流磁界を発生さ
せて、プラズマアークの乱れを抑制すると共にプラズマ
アークに回転力を発生させ、旋回して加熱対象物に向か
って広がるプラズマアークを発生させるようにしている
。このプラズマトーチをより詳しく説明する。
In order to solve these problems, the applicant has filed several patent applications relating to improved transitional plasma torches. Among them, Japanese Patent Application No. 2-125355 (hereinafter referred to as
In the plasma torch of the prior application, an electromagnetic coil is attached to the nozzle to generate a DC magnetic field in the axial direction of the nozzle, suppressing disturbances in the plasma arc, and generating rotational force in the plasma arc, causing it to rotate. This generates a plasma arc that spreads toward the object to be heated. This plasma torch will be explained in more detail.

第2図は上記本発明の先願に係る一実施例の構成説明図
である。1はカソードであってカソード外筒2とカソー
ド内筒3よりなり、その先端にはタングステン等よりな
る半球状の放電部4を備えている。5は電気端子である
。このカソード1の外側にはその同心円上に直管状のノ
ズル6が配室されている。このため、プラズマトーチは
多重管状の構造になっている。プラズマ作動ガス7の流
路となるカソード1とノズル6の間隙は、絞り込まれる
ことなく直管状に形成されている0図中、8はカソード
1とノズル6を画する絶縁スペーサーである。9は冷却
水であり、カソード1内を流通させて放電部4を背後か
ら冷却し、又ノズル6内を流通させてノズル6を冷却す
るようになっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment according to the earlier application of the present invention. Reference numeral 1 denotes a cathode, which is composed of a cathode outer cylinder 2 and a cathode inner cylinder 3, and has a hemispherical discharge section 4 made of tungsten or the like at its tip. 5 is an electrical terminal. A straight nozzle 6 is arranged concentrically on the outside of the cathode 1. For this reason, the plasma torch has a multi-tubular structure. The gap between the cathode 1 and the nozzle 6, which serves as a flow path for the plasma working gas 7, is formed in the shape of a straight tube without narrowing. Cooling water 9 is made to flow through the cathode 1 to cool the discharge section 4 from behind, and also to flow through the nozzle 6 to cool the nozzle 6.

そして、ノズル6の先端部にコイル10が取り付けられ
ており、このコイル10は図示しない直流電源に接続さ
れている。又、ノズル6とコイル10の間に磁性材料部
材11が介在されている。
A coil 10 is attached to the tip of the nozzle 6, and this coil 10 is connected to a DC power source (not shown). Further, a magnetic material member 11 is interposed between the nozzle 6 and the coil 10.

上記プラズマトーチによるアーク発生時において、第6
図fatのように、プラズマアーク21内には、加熱対
象物20から放電部4に向かって電流が流れており、コ
イル10に直流を流を流すと、プラズマアーク21内の
;流Jに直流磁場Bの磁束が鎖交し、プラズマアーク2
1内に電磁力Fが発生する。
When the arc is generated by the plasma torch, the sixth
As shown in the figure fat, a current flows in the plasma arc 21 from the object to be heated 20 toward the discharge section 4. When a direct current is passed through the coil 10, a current J in the plasma arc 21 is caused to flow. The magnetic flux of magnetic field B interlinks, and plasma arc 2
An electromagnetic force F is generated within 1.

F=JXB この電磁力Fは、プラズマアーク21の軸芯を中心に回
転する方向に発生し、第6図(b)に記す矢印のように
、プラズマアーク21が回転し始める。
F=JXB This electromagnetic force F is generated in the direction of rotation of the plasma arc 21 around its axis, and the plasma arc 21 begins to rotate as indicated by the arrow shown in FIG. 6(b).

そして、電流路が軸対称から僅かにずれると、キンク不
安定性及び電磁力Fが重畳して旋回プラズマが形成され
る。
When the current path slightly deviates from axial symmetry, kink instability and electromagnetic force F are superimposed to form swirling plasma.

そして、旋回プラズマが形成される上記プラズマトーチ
を使用すると、アーク長が長いプラズマアークが発生し
、又、アーク柱が冷やされ電流路が絞り込まれるため、
プラズマ電圧を大幅に上げることができるようになる。
When the plasma torch described above, which generates swirling plasma, is used, a plasma arc with a long arc length is generated, and the arc column is cooled and the current path is narrowed.
This makes it possible to significantly increase plasma voltage.

更に、先願のプラズマトーチにおいては、ノズル6とコ
イル10の間に磁性材料部材11を介在させている、こ
の磁性材料部材11を配置することによって、直流磁界
がアーク柱に効果的に鎖交し、電磁コイル10の消費電
力が少なくて済む。
Furthermore, in the plasma torch of the previous application, a magnetic material member 11 is interposed between the nozzle 6 and the coil 10. By arranging this magnetic material member 11, the DC magnetic field can be effectively linked to the arc column. However, the power consumption of the electromagnetic coil 10 can be reduced.

このように、先願の技術によって、従来技術の問題点は
解決された。しかし、先願においても、更に改良すべき
問題が残されていた。即ち、電磁コイル10をノズル6
の外側に配置する構成にした場合には、プラズマトーチ
下部の径がノズルの径より大きくなる。そして、このよ
うな構成のプラズマトーチは、タンデイツシュ等の加熱
容器に挿脱する際に注意を要したり、或はコイル10を
高温雰囲気から保護するための耐熱被覆を要したりする
In this way, the problems of the prior art have been solved by the technology of the prior application. However, even in the previous application, there were still problems that needed to be improved. That is, the electromagnetic coil 10 is connected to the nozzle 6
If the plasma torch is arranged outside of the nozzle, the diameter of the lower part of the plasma torch will be larger than the diameter of the nozzle. A plasma torch having such a configuration requires care when inserting and removing the torch into a heating container such as a tundish, or requires a heat-resistant coating to protect the coil 10 from a high-temperature atmosphere.

本発明は、上記従来技術の問題点を解決すると共に、先
願のプラズマトーチの問題点をも解決すべくなされたも
のであり、トーチ径を大きくすることなしに、プラズマ
電圧を上げることができる移行式プラズマトーチを提供
することを目的とする。
The present invention was made to solve the problems of the prior art as well as the problems of the plasma torch of the previous application, and it is possible to increase the plasma voltage without increasing the torch diameter. The purpose of the present invention is to provide a transitional plasma torch.

[課題を解決するための手段及び作用コ上記の目的を達
成するために、第一の発明においては、ノズル内の端部
に電磁コイルを配置し、この電磁コイルの内側又は外側
の少なくとも一方の側の同心円上に磁性材料部材を配!
している。
[Means and effects for solving the problem] In order to achieve the above object, in the first invention, an electromagnetic coil is disposed at the end inside the nozzle, and at least one of the inside and outside of the electromagnetic coil is disposed at the end of the nozzle. Magnetic material members are arranged on the concentric circle on the side!
are doing.

又、第二の発明のように、磁性材料部材は放電部背後の
カソード内に配!するのがよい。
Also, like the second invention, the magnetic material member is arranged inside the cathode behind the discharge part! It is better to do so.

そして、この磁性材料部材の長さは電磁コイルの長さよ
り長くするのがよい。
The length of this magnetic material member is preferably longer than the length of the electromagnetic coil.

本発明においては、電磁コイルをノズルの中に配置し、
プラズマトーチ下部の径がノズル径より大きくならない
ようにしている。を磁コイルをノズル内に収納するため
には、電磁コイルを小型にすることが必要であり、この
電磁コイルの小型化が達成されて、初めてその収納が可
能になる。
In the present invention, an electromagnetic coil is placed inside the nozzle,
The diameter of the lower part of the plasma torch is not larger than the nozzle diameter. In order to accommodate the magnetic coil in the nozzle, it is necessary to make the electromagnetic coil small, and only when the electromagnetic coil is miniaturized can it be stored.

電磁コイルの小型化は次のようにしてなされる。電磁コ
イルの近傍に磁性材料部材を配置すると、磁界は磁性材
料部材の端部付近が強くなり、磁性材料部材を配置しな
い場合に比べてアーク柱の電流と普交する磁束数が増加
する。このため、電磁コイルの消費電力が大幅に減少し
、その結果として電磁コイルの巻数を減らしてこれを小
型1ヒすることができる。
The electromagnetic coil is miniaturized as follows. When a magnetic material member is placed near the electromagnetic coil, the magnetic field becomes stronger near the end of the magnetic material member, and the number of magnetic fluxes that intersect with the current in the arc column increases compared to the case where no magnetic material member is placed. Therefore, the power consumption of the electromagnetic coil is significantly reduced, and as a result, the number of turns of the electromagnetic coil can be reduced to make it smaller.

この場合、アーク柱の電流と効果的に鎖交する磁束数は
、磁性材料部材の長さ及びその配置位買によって大いに
異なる。このうち、磁性材料部材の長さについては、そ
の長さが長いほど磁性材料部材の端部における磁束密度
が大きくなる傾向を示す、このため、磁性材料部材の長
さは、好ましくは電磁コイルの長さよりも長くするのが
よく、更に好ましくは、電磁コイルの長さに対し1〜4
倍程度にするのがよい、磁性材料部材の長さが電磁コイ
ルの長さに対し1倍未満であると、磁束が磁性材料部材
に集中しに<<、磁場が有効に作用しないので、その効
果が不十分であり好ましくない、又、その長さを電磁コ
イルの4倍を超える長さにしても、磁束密度の増加が飽
和してしまう。
In this case, the number of magnetic fluxes that effectively interlink with the current in the arc column varies greatly depending on the length of the magnetic material members and their placement. Of these, the longer the length of the magnetic material member, the greater the magnetic flux density at the end of the magnetic material member. Therefore, the length of the magnetic material member is preferably set to It is better to make it longer than the length of the electromagnetic coil, more preferably 1 to 4 times the length of the electromagnetic coil.
If the length of the magnetic material member is less than one time the length of the electromagnetic coil, the magnetic flux will concentrate on the magnetic material member and the magnetic field will not work effectively. The effect is insufficient and undesirable, and even if the length is made more than four times the length of the electromagnetic coil, the increase in magnetic flux density is saturated.

又、磁性材料部材はカソードの軸芯(放電部)に近いと
ころに配置するほど、プラズマアークに作用する磁界が
強くなる。このような磁性材料部材の配置の一つとして
、第二の発明では、放電部の背後に位置するカソード内
に配置している。このような配置にすれば、電磁コイル
の一層の小型化を図ることができる。
Furthermore, the closer the magnetic material member is placed to the axis of the cathode (discharge portion), the stronger the magnetic field acting on the plasma arc becomes. In the second aspect of the invention, the magnetic material member is arranged in the cathode located behind the discharge section. With this arrangement, the electromagnetic coil can be further miniaturized.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例を示し、その下部の断面図で
ある。第1図において、下部以外の部分は第2図と同様
の構成になっているので、その記載を省略した。又、第
1図のプラズマトーチの構成は、電磁コイル及び磁性材
料部材の配置を除き、第2図及び第3図のプラズマトー
チと同様であるので、第2図及び第3図の説明と重複す
る内容については省略する。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a sectional view of the lower part thereof. In FIG. 1, the parts other than the lower part have the same structure as in FIG. 2, so their description is omitted. Furthermore, the configuration of the plasma torch shown in FIG. 1 is the same as the plasma torch shown in FIGS. 2 and 3 except for the arrangement of the electromagnetic coil and the magnetic material member, so the description of the plasma torch shown in FIGS. 2 and 3 overlaps. The details will be omitted.

1はカソード外筒2とカソード内筒3よりなるカソード
、4はタングステン製の放電部(タングステン電極)で
あり、6はカソード1を囲んでカソード1の同心円上に
配置されたノズルである。
1 is a cathode consisting of a cathode outer cylinder 2 and a cathode inner cylinder 3; 4 is a tungsten discharge part (tungsten electrode); and 6 is a nozzle that surrounds the cathode 1 and is arranged on a concentric circle of the cathode 1.

このノズル6内(冷却水の流路)の先端部に電磁コイル
10が備えられている。12はコイル10とコイル電源
(図示せず)を接続する配線である、又、放電部4の背
後のカソード1内には磁性材料部材11が配置されてい
る。8は絶縁スペーサーである。そして、磁性材料部材
11の長さC=コイル10の長さと同程度が或はそれよ
り長くする。
An electromagnetic coil 10 is provided at the tip of the nozzle 6 (cooling water flow path). Reference numeral 12 denotes a wiring connecting the coil 10 and a coil power source (not shown). Also, a magnetic material member 11 is arranged inside the cathode 1 behind the discharge section 4. 8 is an insulating spacer. The length C of the magnetic material member 11 is equal to or longer than the length of the coil 10.

次に、第1図のプラズマトーチによって、実獅的にプラ
ズマを発生させた結果について説明する。
Next, the results of actually generating plasma using the plasma torch shown in FIG. 1 will be explained.

(実施例1) プラズマトーチの構成 カソードの直径;2〇−賞 電磁コイルの長さ;5〇−鳳 コイルの巻数;350回 磁性材料部材:鉄製の円筒 カソード内の 磁性材料部材の長さ;150m■ 電磁コイル外側の 磁性材料部材の長さ;50111 プラズマ発生条件 作動ガス;アルゴン 作動ガスの流量;30ρ/分 プラズマ電流;90OA アノード;カーボンブロック アノードと放電部の間隔;200m■ 上記条件においては、電磁コイルの励磁電流と発生した
プラズマアークの状態の関係は、次のごとくであった。
(Example 1) Configuration of plasma torch Diameter of cathode; 20 - Length of electromagnetic coil; 50 - Number of turns of Otori coil; 350 times Magnetic material member: Length of the magnetic material member in the iron cylindrical cathode; 150 m ■ Length of the magnetic material member outside the electromagnetic coil; 50111 Plasma generation conditions Working gas: Argon working gas flow rate; 30 ρ/min Plasma current: 90 OA Anode: Carbon block Distance between the anode and the discharge section; 200 m ■ Under the above conditions: The relationship between the excitation current of the electromagnetic coil and the state of the generated plasma arc was as follows.

■励磁電流がDCo、5A以下では、真っ直ぐで安定な
プラズマアークが発生した。
■When the excitation current was DCo and 5A or less, a straight and stable plasma arc was generated.

■励磁電流がDCo、6〜0.8Aの間では、その下流
(アノード側)のみが広がり、旋回の弱いプラズマア〜
りが発生した。
■When the excitation current is DCo, between 6 and 0.8 A, only the downstream (anode side) spreads, and the plasma with weak swirling
A problem occurred.

■励磁電流がDCo、8A以上にすると、プラズマアー
クはカソードの近くからアノードに向かって広がると共
に高速に旋回した。
(2) When the excitation current was DCo, 8A or higher, the plasma arc spread from near the cathode toward the anode and rotated at high speed.

上記各励磁電流値におけるプラズマ電圧及び投入電力は
、励磁電流を流さない場合にはプラズマ電圧が170■
、投入電力が153kwであったが、励磁を流をDCo
、8Aにして旋回プラズマアークを発生させた場合には
プラズマ電圧が330V、投入電力が297kwに上昇
した。
The plasma voltage and input power at each of the above excitation current values are such that when no excitation current is applied, the plasma voltage is 170
, the input power was 153kW, but the excitation current was DCo
, 8A to generate a rotating plasma arc, the plasma voltage increased to 330V and the input power increased to 297kW.

このように、励磁電流を流すことによって、プラズマ電
圧を大幅に(即ち投入電力を大幅に)変化させることが
でき、加熱々量の制御が容易になる。又、旋回プラズマ
アークを形成させることによって、加熱面積が広がり、
局部的な過熱が回避される。
In this way, by flowing the excitation current, the plasma voltage can be changed significantly (that is, the input power can be changed significantly), and the amount of heating can be easily controlled. In addition, by forming a swirling plasma arc, the heating area is expanded,
Local overheating is avoided.

(実施例2) カソード内の磁性材料部材の長さを電磁コイルの長さと
同じ50龍にしたこと以外は実施例1と同条件にした。
(Example 2) The same conditions as in Example 1 were used except that the length of the magnetic material member in the cathode was 50 mm, which was the same as the length of the electromagnetic coil.

この条件で安定プラズマアークを発生させた後、電磁コ
イルに電流を流し、電流を徐々に上げていったところ、
DCl、5Aにした時点で、プラズマアークがアノード
に向がって広がり、高速に旋回するするのが観察された
。この時のプラズマ電圧は320V、投入電力は288
kwであった。
After generating a stable plasma arc under these conditions, a current was passed through the electromagnetic coil and the current was gradually increased.
When DCl was set to 5A, the plasma arc was observed to spread toward the anode and swirl at high speed. The plasma voltage at this time was 320V, and the input power was 288V.
It was kw.

(比較例) 実施例1で使用した第1図の構成によるプラズマトーチ
から磁性材料部材を取り除き、このトチを用いてプラズ
マを発生させた。
(Comparative Example) The magnetic material member was removed from the plasma torch having the configuration shown in FIG. 1 used in Example 1, and plasma was generated using this torch.

そして、実施例1の場合と同様にして電磁コイルに電流
を流したところ、DC4,OAにした時点で、アノード
に向かって広がり、高速に旋回するプラズマアークが観
察されたにの時のプラズマ電圧は325■、投入電力は
293kwであった。
Then, when a current was passed through the electromagnetic coil in the same manner as in Example 1, when the voltage was set to DC4, OA, a plasma arc spreading toward the anode and rotating at high speed was observed. was 325 cm, and the input power was 293 kW.

上記実施例1.2と比較例の結果について電磁コイルの
励磁を流を比較すると、実施例1と実施例2の励磁電流
は、比較例のそれに対しそれぞれQ 2、約0.4であ
り、著しく小さい値であった。この結果、磁性材料部材
を配置すれば、電磁コイルを大幅に小型化できることが
確認された。
Comparing the excitation current of the electromagnetic coil with respect to the results of Example 1.2 and Comparative Example above, the excitation current of Example 1 and Example 2 is Q 2, approximately 0.4, respectively, compared to that of the Comparative Example. The value was extremely small. As a result, it was confirmed that the electromagnetic coil could be significantly downsized by arranging the magnetic material member.

(実施例3) カソード内に配置した磁性材料部材の長さを種々変えた
各種のプラズマトーチについて、プラズマアークに効果
的に作用する磁界の強さを測定した。コイルと磁性材料
部材の配!は第4図のごとくにした。この際のコイル1
0は巻数385回−その長さglが55龍のものを用い
、磁性材料部材11はその長さ12が55mm〜330
■の各種のものを用いた。そして、コイル10の励磁電
流をDCIAにし、カソードの先端部位置に相当するコ
イル軸線12上のA点における軸方向磁界を測定した。
(Example 3) The strength of the magnetic field that effectively acts on the plasma arc was measured for various plasma torches in which the length of the magnetic material member disposed inside the cathode was varied. Arrangement of coil and magnetic material parts! was made as shown in Figure 4. Coil 1 at this time
0 is the number of turns 385 and the length GL is 55 mm, and the length 12 of the magnetic material member 11 is 55 mm to 330 mm.
Various types of (2) were used. Then, the excitation current of the coil 10 was set to DCIA, and the axial magnetic field at a point A on the coil axis 12 corresponding to the position of the tip of the cathode was measured.

この結果は第5図に示す、この図で明らかなように、コ
イル長さJ、と磁性材料部材長さρ2の比< 612 
/ 41)を大きくするに従い(磁性材料部材11の長
さj2を長くするに従い)、A点の磁界は次第に強くな
る。そして、コイル長さglと磁性材料部材長さ12の
比(ff12/f+)が4付近になると、磁界の強さは
ほぼ一定になる。
This result is shown in Fig. 5. As is clear from this figure, the ratio of the coil length J to the magnetic material member length ρ2 < 612
/41) increases (as the length j2 of the magnetic material member 11 increases), the magnetic field at point A gradually becomes stronger. When the ratio (ff12/f+) of the coil length gl to the magnetic material member length 12 becomes around 4, the strength of the magnetic field becomes approximately constant.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない0
例えば、上述の各実施例においては、電磁コイル10を
ノズル6内に備えた場合についてのみ説明したが、放電
部4の背後に組み込んでもよい、又、電磁コイル10の
配置位置は、これによって作られる磁場とプラズマアー
クとを鎖交させることができる範囲内であれば、電磁コ
イル10の一部が放電部4の先端から外れた箇所であっ
てもよい、そして、電磁コイル10に流す電流は交流で
あってもよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, in each of the above-mentioned embodiments, only the case where the electromagnetic coil 10 is provided in the nozzle 6 has been described, but it may also be incorporated behind the discharge section 4, and the placement position of the electromagnetic coil 10 may be changed accordingly. A part of the electromagnetic coil 10 may be away from the tip of the discharge part 4 as long as it is within the range where the magnetic field generated by the electromagnetic coil 10 and the plasma arc can be interlinked, and the current flowing through the electromagnetic coil 10 is It may be an exchange.

[発明の効果] 本発明は、ノズルの先端部に電磁コイルを備えており、
プラズマアーク柱の電流と鎖交する磁界を発生させるこ
とができるので、加熱対象物に向かって放射状に広がり
高速旋回するプラズマアクを形成させることができる。
[Effect of the invention] The present invention includes an electromagnetic coil at the tip of the nozzle,
Since it is possible to generate a magnetic field that interlinks with the current in the plasma arc column, it is possible to form a plasma arc that spreads radially toward the object to be heated and rotates at high speed.

このため、プラズマ電圧を上げることができ、プラズマ
トーチの加熱能力が向上する。そして、上記電磁コイル
はノズル内に配置されているので、電磁コイルを耐熱被
覆する必要もなく、又、電磁コイルを備えたためにトー
チ径が大きくなったりすることがなくなる。
Therefore, the plasma voltage can be increased, and the heating ability of the plasma torch is improved. Since the electromagnetic coil is disposed within the nozzle, there is no need to cover the electromagnetic coil with heat-resistant coating, and the diameter of the torch does not increase due to the provision of the electromagnetic coil.

そして、上記電磁コイルの同心円上には磁性材料部材を
配置しているので、電磁コイルの消費電力が減少し、電
磁コイルが小型になる。
Since the magnetic material member is disposed on the concentric circle of the electromagnetic coil, the power consumption of the electromagnetic coil is reduced and the electromagnetic coil is made smaller.

又、上記磁性材料部材をカンード内に配置したり、或は
上記磁性材料部材の長さを電磁コイルの長さより長くし
たりすることによって、プラズマアークに作用する磁界
が更に強くなり、これによって電磁コイルの消費電力が
大幅に減少し、電磁コイルの一層の小型化が図れる。
Furthermore, by arranging the magnetic material member within the cando, or by making the length of the magnetic material member longer than the length of the electromagnetic coil, the magnetic field acting on the plasma arc becomes even stronger, which causes the electromagnetic The power consumption of the coil is significantly reduced, and the electromagnetic coil can be further miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示し、その下部の断面図、
第2図は本発明の先願に係る移行式プラズマトーチの構
成説明図、第3図は従来の移行式プラズマトーチの構成
説明図、第4図は本発明おけるコイルと磁性材料部材の
位置関係を示す図、第5図は本発明における磁性材料部
材の長さとその端部における磁界の強さの関係を示す図
、第6図は本発明の作動原理の説明図である。 1・・・カソード、2・・・カソード外筒、3・・・カ
ッド内筒、4・・放電部(タングステン電極)、6・・
・ノズル、7・・・プラズマ作動ガス、10・電磁コイ
ル、11・・・磁性材料部材、20・加熱対象物、21
・・・プラズマアーク。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, a sectional view of the lower part thereof,
Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a transfer type plasma torch according to the earlier application of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional transfer type plasma torch, and Fig. 4 is a positional relationship between the coil and the magnetic material member in the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the length of the magnetic material member and the strength of the magnetic field at its end in the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the operating principle of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Cathode, 2... Cathode outer cylinder, 3... Quad inner cylinder, 4... Discharge part (tungsten electrode), 6...
- Nozzle, 7... Plasma working gas, 10. Electromagnetic coil, 11... Magnetic material member, 20. Heating object, 21
...Plasma arc.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)先端に放電部を備えたカソードと該カソードを囲
み該カソードの同心円上に配置したノズルよりなる移行
式プラズマトーチにおいて、 前記ノズル内の端部に電磁コイルを配置し、該電磁コイ
ルの内側又は外側の少なくとも一方の側の同心円上に磁
性材料部材を配置したことを特徴とする移行式プラズマ
トーチ。
(1) In a transfer type plasma torch consisting of a cathode with a discharge part at the tip and a nozzle surrounding the cathode and arranged on a concentric circle of the cathode, an electromagnetic coil is arranged at the end inside the nozzle, and the electromagnetic coil is A transfer type plasma torch characterized in that a magnetic material member is arranged concentrically on at least one of the inner and outer sides.
(2)磁性材料部材を放電部背後のカソード内に配置し
たことを特徴とする請求項1記載の移行式プラズマトー
チ。
(2) The transfer type plasma torch according to claim 1, characterized in that the magnetic material member is disposed within the cathode behind the discharge section.
(3)磁性材料部材の長さを電磁コイルの長さより長く
したことを特徴とする請求項1又は2記載の移行式プラ
ズマトーチ。
(3) The transfer type plasma torch according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the magnetic material member is longer than the length of the electromagnetic coil.
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