JPH0817573A - プラズマアーク炉制御装置 - Google Patents
プラズマアーク炉制御装置Info
- Publication number
- JPH0817573A JPH0817573A JP6147322A JP14732294A JPH0817573A JP H0817573 A JPH0817573 A JP H0817573A JP 6147322 A JP6147322 A JP 6147322A JP 14732294 A JP14732294 A JP 14732294A JP H0817573 A JPH0817573 A JP H0817573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- absolute value
- arc furnace
- radiation
- intensity
- 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- Withdrawn
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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
- Plasma Technology (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 時間応答性を速くし、アーク制御時間の遅延
を防止すると共に、直接的なアークの状態量を測定する
ことができるように図ったプラズマアーク炉制御装置を
提供する。 【構成】 アーク４の放射光強度の絶対値をレンズ７及
びクリーン８を介して計測すると共に素子の温度上昇に
より輻射光強度を計測する熱型検出器１０と、アーク４
の輻射光強度の相対分布を半透過鏡１１を介して計測す
る透過波長域を制御した高速応答型の２次元画像撮影装
置１３と、これら両装置１０，１３からの計測データを
画像処理装置１４を用いて組み合わせて瞬時に得られる
アーク輻射光強度の絶対値分布を評価量としてアーク放
電電流又は放電極間隔若しくはこれらの両方を変化させ
るコントローラ１６を具備してなる。
を防止すると共に、直接的なアークの状態量を測定する
ことができるように図ったプラズマアーク炉制御装置を
提供する。 【構成】 アーク４の放射光強度の絶対値をレンズ７及
びクリーン８を介して計測すると共に素子の温度上昇に
より輻射光強度を計測する熱型検出器１０と、アーク４
の輻射光強度の相対分布を半透過鏡１１を介して計測す
る透過波長域を制御した高速応答型の２次元画像撮影装
置１３と、これら両装置１０，１３からの計測データを
画像処理装置１４を用いて組み合わせて瞬時に得られる
アーク輻射光強度の絶対値分布を評価量としてアーク放
電電流又は放電極間隔若しくはこれらの両方を変化させ
るコントローラ１６を具備してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアーク炉制御
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来のプラズマアーク炉の装置
の概略を示す。同図に示すように、放電電源１により、
カソード２とアノード３との間に放電電流５を通電して
アーク４を発生させ、被加熱対象物６を加熱・溶融させ
る。
の概略を示す。同図に示すように、放電電源１により、
カソード２とアノード３との間に放電電流５を通電して
アーク４を発生させ、被加熱対象物６を加熱・溶融させ
る。
【０００３】上記アーク４の熱的状態は、炉壁２４内に
埋め込まれた熱電対２０の温度を外部の熱電対モニタ２
１で捕らえその温度指示値を得たり、輻射温度計２２か
らの温度を輻射温度計モニタ２３で捕らえることによ
り、被加熱対象物６の表面温度から間接的な推定をして
いる。よって、これらを評価量としてコントローラ１６
により回転モータ１７を操作することにより、カソード
上下軸１８を介してのカソード２を移動や放電電流５な
どを制御していた。
埋め込まれた熱電対２０の温度を外部の熱電対モニタ２
１で捕らえその温度指示値を得たり、輻射温度計２２か
らの温度を輻射温度計モニタ２３で捕らえることによ
り、被加熱対象物６の表面温度から間接的な推定をして
いる。よって、これらを評価量としてコントローラ１６
により回転モータ１７を操作することにより、カソード
上下軸１８を介してのカソード２を移動や放電電流５な
どを制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマアーク炉の制御においては、以下のような問題
がある。
プラズマアーク炉の制御においては、以下のような問題
がある。
【０００５】 炉壁２４内に埋め込まれた熱電対２０
を用いて炉壁内温度を評価量とする場合、熱電量によっ
て時間応答性が悪く（数分〜時間を要する）、アーク制
御に時間の遅れが存在し、例えば過熱時には炉壁２４が
損傷するという問題が生じていた。 また、輻射温度計２２を用いて測定した被加熱対象
物６の表面温度を評価量とする場合、アーク４からの光
が迷光となり、正確な表面温度測定が行えず、評価量と
しての精度が充分でないことに加えて、直接的なアーク
４の状態量でないという問題があった。
を用いて炉壁内温度を評価量とする場合、熱電量によっ
て時間応答性が悪く（数分〜時間を要する）、アーク制
御に時間の遅れが存在し、例えば過熱時には炉壁２４が
損傷するという問題が生じていた。 また、輻射温度計２２を用いて測定した被加熱対象
物６の表面温度を評価量とする場合、アーク４からの光
が迷光となり、正確な表面温度測定が行えず、評価量と
しての精度が充分でないことに加えて、直接的なアーク
４の状態量でないという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、時間応答性を速
くし、アーク制御時間の遅延を防止すると共に、直接的
なアークの状態量を測定することができるように図った
プラズマアーク炉制御装置を提供することを目的とす
る。
くし、アーク制御時間の遅延を防止すると共に、直接的
なアークの状態量を測定することができるように図った
プラズマアーク炉制御装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るプラズマアーク炉制御装置の構成は、直流アー
クを加熱源として被加熱対象物を加熱・溶解させる装置
において、アーク放射光強度の絶対値を計測すると共に
素子の温度上昇により輻射光強度を計測する熱型検出器
と、アーク輻射光強度の相対分布を計測する透過波長域
を制限した２次元画像撮影装置と、これら両装置の計測
データを組み合わせて得られるアーク輻射光強度の絶対
値分布を評価量としてアーク放電電流又は放電極間隔若
しくはこれらの両方を変化させるコントローラとを具備
してなることを特徴とする。
明に係るプラズマアーク炉制御装置の構成は、直流アー
クを加熱源として被加熱対象物を加熱・溶解させる装置
において、アーク放射光強度の絶対値を計測すると共に
素子の温度上昇により輻射光強度を計測する熱型検出器
と、アーク輻射光強度の相対分布を計測する透過波長域
を制限した２次元画像撮影装置と、これら両装置の計測
データを組み合わせて得られるアーク輻射光強度の絶対
値分布を評価量としてアーク放電電流又は放電極間隔若
しくはこれらの両方を変化させるコントローラとを具備
してなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成において、直流アークを加熱源として
被加熱対象物を加熱・溶解させる場合、熱型検出器と透
過波長域を制御した高速応答２次元画像撮影装置を組み
合わせることにより、瞬時にして得られるアークの直接
的な状態量であるアーク輻射光強度の絶対値分布を評価
量として用い、コントーラによりアークへの投入電力を
アーク放電電流又は放電電極間隔若しくはその両方を変
化させることができる。
被加熱対象物を加熱・溶解させる場合、熱型検出器と透
過波長域を制御した高速応答２次元画像撮影装置を組み
合わせることにより、瞬時にして得られるアークの直接
的な状態量であるアーク輻射光強度の絶対値分布を評価
量として用い、コントーラによりアークへの投入電力を
アーク放電電流又は放電電極間隔若しくはその両方を変
化させることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を説明する。
【００１０】図１は本実施例に係るプラズマアーク炉制
御装置の構成の概略を示す。同図に示すように、プラズ
マアーク炉制御装置は、アーク４の放射光強度の絶対値
をレンズ７及びクリーン８を介して計測すると共に素子
の温度上昇により輻射光強度を計測する熱型検出器１０
と、アーク４の輻射光強度の相対分布を半透過鏡１１を
介して計測する透過波長域を制御した高速応答型の２次
元画像撮影装置１３と、これら両装置１０，１３からの
計測データを画像処理装置１４を用いて組み合わせて瞬
時に得られるアーク輻射光強度の絶対値分布を評価量と
してアーク放電電流又は放電極間隔若しくはこれらの両
方を変化させるコントローラ１６を具備してなるもので
ある。
御装置の構成の概略を示す。同図に示すように、プラズ
マアーク炉制御装置は、アーク４の放射光強度の絶対値
をレンズ７及びクリーン８を介して計測すると共に素子
の温度上昇により輻射光強度を計測する熱型検出器１０
と、アーク４の輻射光強度の相対分布を半透過鏡１１を
介して計測する透過波長域を制御した高速応答型の２次
元画像撮影装置１３と、これら両装置１０，１３からの
計測データを画像処理装置１４を用いて組み合わせて瞬
時に得られるアーク輻射光強度の絶対値分布を評価量と
してアーク放電電流又は放電極間隔若しくはこれらの両
方を変化させるコントローラ１６を具備してなるもので
ある。
【００１１】また上記装置においては、図１に示すよう
に、放熱電源１によりカソード２とアノード３との間に
アーク４が生成され、アーク４からの熱移動及び放電電
流５によるジュール加熱によって、被加熱対象物６を加
熱・溶解している。
に、放熱電源１によりカソード２とアノード３との間に
アーク４が生成され、アーク４からの熱移動及び放電電
流５によるジュール加熱によって、被加熱対象物６を加
熱・溶解している。
【００１２】上記被加熱対象物６を加熱・溶解するアー
ク４からの輻射光は、先ずレンズ７を用いてその像がス
クリーン８の位置にて結像され、アパーチャ９を通過し
た後、一個又は複数個の熱型検出器１０に受光される。
その結果、電気信号に変換され、輻射密度の絶対値が得
られる。なお、上記熱型検出器１０としては、例えばサ
ーモパイルやボロメータ等を例示することができる。
ク４からの輻射光は、先ずレンズ７を用いてその像がス
クリーン８の位置にて結像され、アパーチャ９を通過し
た後、一個又は複数個の熱型検出器１０に受光される。
その結果、電気信号に変換され、輻射密度の絶対値が得
られる。なお、上記熱型検出器１０としては、例えばサ
ーモパイルやボロメータ等を例示することができる。
【００１３】上記輻射密度の絶対値を得ると同時に、ア
ーク４からの輻射光は、半透過鏡１１を介して反射さ
れ、全輻射光強度の相関をとるのに充分な長波長（例え
ばＡｒアークの場合では、波長６５０ｎｍ）から各ガス
種に特有な線スペクトルが存在しない波長を選択的に透
過する光学フィルタ１２を通り、例えばＣＣＤカメラな
どの高速応答が可能な高速応答型の二次元画像撮影装置
１３により、その空間分布が検出される。
ーク４からの輻射光は、半透過鏡１１を介して反射さ
れ、全輻射光強度の相関をとるのに充分な長波長（例え
ばＡｒアークの場合では、波長６５０ｎｍ）から各ガス
種に特有な線スペクトルが存在しない波長を選択的に透
過する光学フィルタ１２を通り、例えばＣＣＤカメラな
どの高速応答が可能な高速応答型の二次元画像撮影装置
１３により、その空間分布が検出される。
【００１４】上記ＣＣＤカメラ等の二次元画像撮影装置
１３で検出される強度は相対値であり、絶対値である熱
型検出器１０からの信号と合わせて画像処理装置１４に
送られて、絶対的な二次元の輻射光強度を得ることがで
きる。
１３で検出される強度は相対値であり、絶対値である熱
型検出器１０からの信号と合わせて画像処理装置１４に
送られて、絶対的な二次元の輻射光強度を得ることがで
きる。
【００１５】具体的には、図２に示すように、熱型検出
器１０を用いて得られた空間に一点または複数点の輻射
光強度値１５を基準として、二次元画像撮像装置１３で
得られた信号を補正する。
器１０を用いて得られた空間に一点または複数点の輻射
光強度値１５を基準として、二次元画像撮像装置１３で
得られた信号を補正する。
【００１６】得られた輻射光強度分布の絶対値の信号
は、コントーラ１６へ送られ、予め設定された輻射光強
度との大小の比較が行われる。ここで、設定値よりも測
定値が大きい（又は小さい）場合、放電電流を低下（又
は増加）させる。若しくは回転モータ１７を介して放電
極間隔を縮小（又は延長）させることにより、放電電力
を低下（増加）させることができる。
は、コントーラ１６へ送られ、予め設定された輻射光強
度との大小の比較が行われる。ここで、設定値よりも測
定値が大きい（又は小さい）場合、放電電流を低下（又
は増加）させる。若しくは回転モータ１７を介して放電
極間隔を縮小（又は延長）させることにより、放電電力
を低下（増加）させることができる。
【００１７】以上よりアークの熱的状態を一定に保つこ
とが出来、安定なプラズマアーク炉の運転が可能とな
る。
とが出来、安定なプラズマアーク炉の運転が可能とな
る。
【００１８】また、輻射光強度測定系単独としても、二
次元輻射強度分布を瞬時に測定する装置としての利用を
図ることができる。
次元輻射強度分布を瞬時に測定する装置としての利用を
図ることができる。
【００１９】次に、本制御装置の作用を図面を参照しつ
つ説明する。
つ説明する。
【００２０】透過波長領域を制限した高速応答二次元画
像撮影装置１３によりアーク４の相対的な輻射密度分布
を瞬時且つ高空間分解能で測定するとともに、一点又は
複数点の熱型検出器１０により、絶対的なアーク４の輻
射密度を測定する。
像撮影装置１３によりアーク４の相対的な輻射密度分布
を瞬時且つ高空間分解能で測定するとともに、一点又は
複数点の熱型検出器１０により、絶対的なアーク４の輻
射密度を測定する。
【００２１】そして、後者の値を用いて、前者の値を較
正することにより、絶対的なアーク輻射密度分布を瞬時
に得ることが出来る。
正することにより、絶対的なアーク輻射密度分布を瞬時
に得ることが出来る。
【００２２】得られたアーク４の直接的熱量であるアー
ク輻射密度と評価量として、輻射密度を低下させる場合
には、アーク放電電流を低下、又は放電電極管を縮小さ
せることにより、アーク４への投入電力を低下させるこ
とができる。また、輻射密度を増加させる場合には、ア
ーク放電電流を増加又は放電電極間隔を延長させること
により、アークへの投入電力を増加させることができ
る。
ク輻射密度と評価量として、輻射密度を低下させる場合
には、アーク放電電流を低下、又は放電電極管を縮小さ
せることにより、アーク４への投入電力を低下させるこ
とができる。また、輻射密度を増加させる場合には、ア
ーク放電電流を増加又は放電電極間隔を延長させること
により、アークへの投入電力を増加させることができ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、時
間応答性を速くし、アーク制御時間の遅延を防止すると
共に、直接的なアークの状態量を測定することができる
ように図安定なプラズマアーク炉の運転が可能となる。
間応答性を速くし、アーク制御時間の遅延を防止すると
共に、直接的なアークの状態量を測定することができる
ように図安定なプラズマアーク炉の運転が可能となる。
【００２４】また、輻射光強度測定系単独としても、二
次元輻射強度分布を瞬時に測定する装置としての利用を
図ることができる。
次元輻射強度分布を瞬時に測定する装置としての利用を
図ることができる。
【図１】本実施例に係るプラズマアーク炉制御装置の構
成の概略図である。
成の概略図である。
【図２】本実施例に係る輻射光強度の測定値の分布図で
ある。
ある。
【図３】従来技術に係るプラズマアーク炉制御装置の構
成の概略図である。
成の概略図である。
１ 放電電源 ２ カソード ３ カソード ４ アーク ５ 放電電流 ６ 被加熱対象物 １０ 熱型検出器 １３ 二次元画像撮影装置 １４ 画像処理装置 １６ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/36 9216−2Ｇ (72)発明者 桂 敏明 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 西川 進 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 直流アークを加熱源として被加熱対象物
を加熱・溶解させる装置において、 アーク放射光強度の絶対値を計測すると共に素子の温度
上昇により輻射光強度を計測する熱型検出器と、アーク
輻射光強度の相対分布を計測する透過波長域を制限した
２次元画像撮影装置と、これら両装置の計測データを組
み合わせて得られるアーク輻射光強度の絶対値分布を評
価量としてアーク放電電流又は放電極間隔若しくはこれ
らの両方を変化させるコントローラとを具備してなるこ
とを特徴とするプラズマアーク炉制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147322A JPH0817573A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | プラズマアーク炉制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147322A JPH0817573A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | プラズマアーク炉制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817573A true JPH0817573A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15427569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147322A Withdrawn JPH0817573A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | プラズマアーク炉制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817573A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7872207B2 (en) | 2003-05-21 | 2011-01-18 | Otb Solar B.V. | Cascade source and a method for controlling the cascade source |
| WO2014037614A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Oulun Yliopisto | Method and apparatus for monitoring an electric arc furnace |
| CN108738222A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-02 | 北京工业大学 | 一种基于反射式衰减片的等离子体不同光强区域原位同步成像方法 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP6147322A patent/JPH0817573A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7872207B2 (en) | 2003-05-21 | 2011-01-18 | Otb Solar B.V. | Cascade source and a method for controlling the cascade source |
| US8183495B2 (en) | 2003-05-21 | 2012-05-22 | Otb Solar B.V. | Cascade source and a method for controlling the cascade source |
| WO2014037614A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Oulun Yliopisto | Method and apparatus for monitoring an electric arc furnace |
| CN108738222A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-02 | 北京工业大学 | 一种基于反射式衰减片的等离子体不同光强区域原位同步成像方法 |
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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: 20010904 |