JPH06302398A - Electrode structure for plasma torch - Google Patents

Electrode structure for plasma torch

Info

Publication number
JPH06302398A
JPH06302398A JP5088893A JP8889393A JPH06302398A JP H06302398 A JPH06302398 A JP H06302398A JP 5088893 A JP5088893 A JP 5088893A JP 8889393 A JP8889393 A JP 8889393A JP H06302398 A JPH06302398 A JP H06302398A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
plasma
plasma torch
chamber
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5088893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Hirotsu
信義 廣津
Tadashi Ogiriyama
正 小切山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP5088893A priority Critical patent/JPH06302398A/en
Publication of JPH06302398A publication Critical patent/JPH06302398A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve heat efficiency for a heating object by preventing a temperature drop in a plasma torch while preventing the consumption of a cathode electrode due to high temperature. CONSTITUTION:A plasma torch cathode 3 is made flat type to cover the base end of a chamber 1 made of metal having a low melting point such as copper, copper alloy or the like. According to this construction, the contact area of high temperature plasma gas in the chamber 1 and the plasma torch cathode 3 decreases, and even when the cathode 3 is cooled, the substantial temperature drop of the plasma gas in the chamber 1 can be restrained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属プロセスにおけ
る、製錬・抽出、溶解・精錬、溶射、また表面改質等に
使用されるプラズマトーチの電極構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode structure of a plasma torch used for smelting / extraction, melting / refining, thermal spraying, surface modification and the like in a metal process.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマの金属プロセスへの適用は、高
温冶金反応への応用研究として、大容量合金鋼溶解炉や
還元ガス加熱など数多く試行され、また実操業設備とし
て営業運転されているものも多い。
2. Description of the Related Art Application of plasma to a metal process has been tried as a large-scale alloy steel melting furnace, reducing gas heating, etc. as an application research on high-temperature metallurgical reaction, and some are commercially operated as actual operation equipment. Many.

【0003】プラズマ発生用として使用されるプラズマ
トーチは、カソードとアーノドとの間に生成されるアー
クによって高温のプラズマを形成するもので、特に、電
極や耐火物の損耗などの解決すべき問題が残されてい
る。
A plasma torch used for plasma generation forms a high temperature plasma by an arc generated between a cathode and an anode, and in particular, problems such as wear of electrodes and refractories must be solved. It is left.

【0004】図3は、従来から溶接・溶解・精錬等に用
いられている、いわゆる非移行型のプラズマトーチを示
す断面図で、電流路がトーチ内部で完結するものであ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing a so-called non-transfer type plasma torch conventionally used for welding, melting, refining, etc., in which the current path is completed inside the torch.

【0005】このプラズマトーチは、それぞれウォータ
ージャケットを有する円筒形のアーノード20とカソー
ド21とを同一軸線上に備え、アーノード20とカソー
ド21の間にはガスインジェクタ22、またカソード2
1の外周を囲むように磁気コイル23が設けられてい
る。24は電力印加用の直流電源である。
This plasma torch is provided with a cylindrical arnode 20 and a cathode 21 each having a water jacket on the same axis, and a gas injector 22 and a cathode 2 between the arnode 20 and the cathode 21.
The magnetic coil 23 is provided so as to surround the outer periphery of the magnetic field coil 1. Reference numeral 24 is a DC power supply for applying electric power.

【0006】同装置において、アーノード20とカソー
ド21の間に放電を起こしてアークAが生成されるが、
その際の電極の局部的な損耗を防ぐために、発生したア
ークに磁気コイル23で直流磁界を加えてローレンツ力
を与えたり、ガスインジェクタからトーチ内に供給され
るガスの旋回流を利用することにより、アークスポット
の強制移動を行い、電極全体の均熱化を図るなどの方策
がとられている。
In the device, an arc A is generated by causing a discharge between the arnode 20 and the cathode 21,
In order to prevent local wear of the electrodes at that time, a DC magnetic field is applied to the generated arc by the magnetic coil 23 to give a Lorentz force, or a swirling flow of gas supplied from the gas injector into the torch is used. Measures such as forcibly moving the arc spot and soaking the temperature of the entire electrode are taken.

【0007】また、例えば、特開昭63−252398
号公報には、アークに上流側電極の内面に一部沿って往
復する方法で長手方向に吹き払うように制御し、これに
よってアーク根元の移動を行う電極の損耗調整方法が記
載されている。
[0007] Further, for example, JP-A-63-252398.
The publication describes a method of adjusting the wear of the arc, in which the arc is controlled so that the arc is blown away in the longitudinal direction by a method of reciprocating along the inner surface of the upstream electrode so that the arc root is moved.

【0008】また、アークプラズマは数千度以上の高温
であり、この高温からアーノドやカソード電極等を保護
するためには、ウォータージャケットに冷却水を通して
冷却することが必要となる。ところが、高温のプラズマ
ジェットを効率良く得るためには、一旦温度上昇したプ
ラズマガスの温度低下を生じさせることなく排出するこ
とが必要であり、この点からは、カソード等を冷却する
ことはマイナス要因となる。
Further, the arc plasma has a high temperature of several thousand degrees or more, and it is necessary to pass cooling water through a water jacket to protect the anodes and the cathode electrode from this high temperature. However, in order to efficiently obtain a high-temperature plasma jet, it is necessary to discharge the plasma gas whose temperature has once risen without causing the temperature to drop. From this point, cooling the cathode is a negative factor. Becomes

【0009】上記した従来のプラズマトーチにおいて
は、カーソードは円筒状で、その外周にウォータージャ
ケットを形成し、ここに冷却水を供給して高熱によるカ
ソード電極の損耗を防止する構造である。このため、高
温プラズマガスとカソードとの接触面積が大きく、ウォ
ータージャケットに水を通しカソードを冷却することに
よって、プラズマガスの大幅な温度低下を招き、加熱対
象物への熱効率が低下するという問題がある。
In the above-described conventional plasma torch, the car sword has a cylindrical shape, and a water jacket is formed on the outer periphery of the car sword, and cooling water is supplied thereto to prevent the cathode electrode from being worn due to high heat. Therefore, the contact area between the high temperature plasma gas and the cathode is large, and by cooling the cathode by passing water through the water jacket, the temperature of the plasma gas is significantly lowered, and the thermal efficiency of the heating target is lowered. is there.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、カソード電極の高温による損耗を防止しつつ、か
つトーチ内部の温度低下を防止して、加熱対象への熱効
率を向上させることにある。
The problem to be solved by the present invention is to prevent the wear of the cathode electrode due to a high temperature and prevent the temperature inside the torch from decreasing, thereby improving the thermal efficiency of the object to be heated. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマトーチ
の電極構造は、カソードとアーノドとの間でアークを生
成して熱プラズマを発生させるプラズマトーチにおい
て、前記カソードを、チャンバーの基端部を覆う平板状
としたことを特徴とする。ここで、カソードの材料とし
て、銅や銅合金などの低融点金属を用いることができ
る。
The electrode structure of the plasma torch of the present invention is a plasma torch in which an arc is generated between a cathode and an anode to generate thermal plasma. It is characterized by having a flat plate shape. Here, a low melting point metal such as copper or copper alloy can be used as the material of the cathode.

【0012】[0012]

【作用】カソードの形状を従来の円筒状から平板状にす
ることにより、チャンバー内の高温プラズマガスとカソ
ードとの接触面積が減少し、カソードを冷却した場合に
も、チャンバー内のプラズマガスの大幅な温度低下を抑
えることができる。
[Function] By changing the shape of the cathode from the conventional cylindrical shape to the flat shape, the contact area between the high temperature plasma gas in the chamber and the cathode is reduced, and even when the cathode is cooled, the plasma gas in the chamber is greatly reduced. It is possible to suppress the temperature drop.

【0013】[0013]

【実施例】以下本発明の特徴を図面に示す実施例に基づ
いて具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention will be specifically described below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0014】図1は、本発明の第1の実施例で、非移行
型のプラズマトーチを示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which is a non-transfer type plasma torch.

【0015】図中1は冷却用ウォータージャケットを備
えた円筒状チャンバー、2はプラズマ生成ガス供給用の
ガスインジェクタである。円筒状チャンバー1の基端部
には外側にウォータージャケットを備えた平板状のカー
ソド3が設けられている。また4は生成されたアークA
のアークスポットを強制移動させ、カソード3の偏損耗
を防止する磁気コイルである。本実施例では、直流電源
5のマイナス側をカソード3に接続し、またプラス側を
円筒状チャンバー1に接続して、これをアノードとして
いる。
In the figure, 1 is a cylindrical chamber provided with a cooling water jacket, and 2 is a gas injector for supplying plasma generating gas. At the base end of the cylindrical chamber 1, there is provided a flat-shaped chassis 3 having a water jacket on the outside. 4 is the generated arc A
Is a magnetic coil for forcibly moving the arc spot of No. 3 to prevent uneven wear of the cathode 3. In this embodiment, the negative side of the DC power supply 5 is connected to the cathode 3 and the positive side is connected to the cylindrical chamber 1, which serves as the anode.

【0016】同装置において、ガスインジェクタ2より
渦巻き状にプラズマ生成ガスが円筒状チャンバー1内に
供給され、この状態でカソード3と円筒状チャンバー1
(アノード)との放電によってアークAが生成され、こ
れによってプラズマ生成ガスが高温のプラズマジェット
として外部に放出される。また、発生するアークAには
磁気コイル4によって磁界が印加され、ローレンツ力に
よってアークスポットの強制移動が行われる。
In the same apparatus, a plasma-generating gas is spirally supplied from a gas injector 2 into the cylindrical chamber 1, and in this state, the cathode 3 and the cylindrical chamber 1 are supplied.
The arc A is generated by the discharge with the (anode), and the plasma generation gas is discharged to the outside as a high temperature plasma jet. A magnetic field is applied to the generated arc A by the magnetic coil 4, and the Lorentz force causes the arc spot to move.

【0017】円筒状チャンバー1及びカソード3のウォ
ータージャケットにはそれぞれ冷却水が供給され、高熱
によるチャンバー1及びカソード3の損傷を防止する。
その際カソード3は平板状としているため、従来の円筒
状のものよりチャンバー1内の高温のガスと接触する面
積が少なくなり、温度上昇したプラズマガスの大幅な温
度低下を招くことなく、カソード3のみの冷却が可能と
なる。また、カソード3を平板状としたことにより、プ
ラズマトーチ全体の長さが短くなりコンパクト化が可能
となる。さらには、カーソド3を厚みのあるものとする
ことができるため、製品寿命の長いプラズマトーチとす
ることができる。
Cooling water is supplied to the water jackets of the cylindrical chamber 1 and the cathode 3, respectively, to prevent damage to the chamber 1 and the cathode 3 due to high heat.
At that time, since the cathode 3 has a flat plate shape, the area in contact with the high-temperature gas in the chamber 1 is smaller than that of the conventional cylindrical one, and the temperature of the plasma gas whose temperature has risen is not significantly lowered. Only cooling is possible. Further, since the cathode 3 is formed in a flat plate shape, the length of the entire plasma torch is shortened and the size can be reduced. Furthermore, since the cathode 3 can be made thick, a plasma torch with a long product life can be obtained.

【0018】図2は本発明の第2の実施例のプラズマト
ーチで、いわゆる移行型への適用例を示す。なお、本実
施例において、先の実施例に対応するものは、同じ符号
を付した。
FIG. 2 shows a plasma torch according to a second embodiment of the present invention, which is an example of application to a so-called transition type. In this embodiment, the same reference numerals are given to those corresponding to the previous embodiments.

【0019】本実施例の移行型のプラズマトーチは、チ
ャンバー8(アノード)は着火用としてのみ用い、電極
のプラス側が加熱対象物7に接続され、この加熱対象物
7がアーノドとしての役目を果たす。また、本実施例の
円筒状チャンバー8は途中に縊れ部8aを形成し、これ
によってプラズマを絞り込み、より長く安定したプラズ
マを得ることができる。
In the transfer type plasma torch of the present embodiment, the chamber 8 (anode) is used only for ignition, the positive side of the electrode is connected to the heating object 7, and the heating object 7 serves as an anod. . In addition, the cylindrical chamber 8 of this embodiment has a entangled portion 8a formed in the middle thereof, whereby the plasma can be narrowed down and a longer and stable plasma can be obtained.

【0020】本実施例の移行型のプラズマトーチにおい
ても、カソード3は平板状としているため、従来の円筒
状のものよりチャンバー1内の高温のガスと接触する面
積が少なくなり、ガスの大幅な温度低下を招くことな
く、カソード3のみの冷却が可能となる等、先の実施例
と同様の効果を奏することができる。
Also in the transfer type plasma torch of this embodiment, since the cathode 3 has a flat plate shape, the area in contact with the high temperature gas in the chamber 1 is smaller than that of the conventional cylindrical one, so that the gas content is significantly increased. It is possible to achieve the same effects as in the previous embodiment, such as the cooling of only the cathode 3 without causing a temperature drop.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0022】(1)カソードを従来の筒状のものから平
板状のものとすることにより、チャンバ内の高温ガスと
カソードとの接触面積が減少し、高温のプラズマガスの
温度低下を招くことなく、カソードを冷却することがで
きる。
(1) By changing the cathode from a conventional cylindrical shape to a flat shape, the contact area between the high temperature gas in the chamber and the cathode is reduced, and the temperature of the high temperature plasma gas is not lowered. , The cathode can be cooled.

【0023】(2)同様の理由により、プラズマトーチ
全体の大きさを替えることなくカーソドを厚みのあるも
のとすることができ、製品寿命の長いプラズマトーチと
することができる。
(2) For the same reason, the plasma torch can be made thick without changing the overall size of the plasma torch, and the plasma torch can have a long product life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である非移行型プラズマ
トーチの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-transferred plasma torch that is a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例である移行型プラズマト
ーチの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a transfer type plasma torch according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の非移行型プラズマトーチの断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional non-transfer type plasma torch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ(アノード) 2 ガスインジェクタ 3 カソード 4 磁気コイル 5 直流電源 7 加熱対象物(アノード) 8 チャンバ 1 chamber (anode) 2 gas injector 3 cathode 4 magnetic coil 5 DC power supply 7 object to be heated (anode) 8 chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カソードとアーノドとの間でアークを生
成して熱プラズマを発生させるプラズマトーチにおい
て、前記カソードを、チャンバーの基端部を覆う平板状
としたことを特徴とするプラズマトーチの電極構造。
1. A plasma torch for generating a thermal plasma by generating an arc between a cathode and an anode, wherein the cathode has a flat plate shape covering a base end portion of a chamber. Construction.
JP5088893A 1993-04-15 1993-04-15 Electrode structure for plasma torch Withdrawn JPH06302398A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5088893A JPH06302398A (en) 1993-04-15 1993-04-15 Electrode structure for plasma torch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5088893A JPH06302398A (en) 1993-04-15 1993-04-15 Electrode structure for plasma torch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06302398A true JPH06302398A (en) 1994-10-28

Family

ID=13955656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5088893A Withdrawn JPH06302398A (en) 1993-04-15 1993-04-15 Electrode structure for plasma torch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06302398A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07135091A (en) * 1993-11-11 1995-05-23 Sumitomo Sitix Corp Nozzle for plasma torch
JP2013235833A (en) * 2012-05-07 2013-11-21 Gs Platech Co Ltd Non-transfer type hollow plasma torch
CN108534549A (en) * 2018-05-24 2018-09-14 刘冠诚 A kind of plasma metal smelt reduction apparatus improving product purity
CN113923845A (en) * 2021-08-30 2022-01-11 中国航天空气动力技术研究院 System and method for measuring thermal efficiency and flame flow enthalpy of arc plasma torch

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07135091A (en) * 1993-11-11 1995-05-23 Sumitomo Sitix Corp Nozzle for plasma torch
JP2013235833A (en) * 2012-05-07 2013-11-21 Gs Platech Co Ltd Non-transfer type hollow plasma torch
CN108534549A (en) * 2018-05-24 2018-09-14 刘冠诚 A kind of plasma metal smelt reduction apparatus improving product purity
CN113923845A (en) * 2021-08-30 2022-01-11 中国航天空气动力技术研究院 System and method for measuring thermal efficiency and flame flow enthalpy of arc plasma torch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0339563B1 (en) Transfer-type plasma torch
CA1230387A (en) Electric arc plasma torch
US3944778A (en) Electrode assembly of plasmatron
JPH03149797A (en) Transition type plasma torch
KR100272917B1 (en) Plasma cutting method
JPH06302398A (en) Electrode structure for plasma torch
US4122292A (en) Electric arc heating vacuum apparatus
CN217989275U (en) Thermal plasma reactor protection device
JP3268235B2 (en) Molten steel heating tundish
CN214101883U (en) Plasma torch
JPS63154273A (en) Plasma torch
JP5091801B2 (en) Composite torch type plasma generator
JPS6054143B2 (en) How to start a plasma torch with a cathode jacket
US4414672A (en) Plasma-arc furnace
JPS641234B2 (en)
JPH04139384A (en) Moving type plasma torch
CN115121906B (en) Welding-following heating system and use method
KR100633376B1 (en) Anode of plasma arc torch
KR100493731B1 (en) A plasma generating apparatus
KR100604961B1 (en) Air Plasma Torch
US4227031A (en) Nonconsumable electrode for melting metals and alloys
JPH0713290B2 (en) Thermal spray torch
KR100232280B1 (en) Plasma arc torch
JPH03205796A (en) Transition type plasma torch
CN114345263A (en) Thermal plasma reactor protection device

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: 20000704