JPH1022094A - Plasma controller for nonmigrating plasma application device - Google Patents

Plasma controller for nonmigrating plasma application device

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JPH1022094A
JPH1022094A JP8173951A JP17395196A JPH1022094A JP H1022094 A JPH1022094 A JP H1022094A JP 8173951 A JP8173951 A JP 8173951A JP 17395196 A JP17395196 A JP 17395196A JP H1022094 A JPH1022094 A JP H1022094A
Authority
JP
Japan
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plasma
torch
circuit
anode
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8173951A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Honda
稔 本田
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
Original Assignee
Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1022094A publication Critical patent/JPH1022094A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma controller which optimizes the amount of a plasma working on a subject for heating by controlling the position of a torch. SOLUTION: In a nonmigrating plasma heating device, a load electrode 3 brought into contact with a subject 5 for heating is newly provided, an anode 2 serving as the + pole of an arc circuit is connected to the load electrode 3 via a switch, and a torch lift device 6b is operated in accordance with a signal of an impedance determining circuit 14c which determines the impedance of the arc circuit or with a signal indicating the detection of an arc current which partly flows through the load circuit 3, so as to appropriately control the working position of an arc on the subject for heating.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非移行型のプラズ
マトーチを用いたプラズマ加熱装置や溶射装置などの非
移行型プラズマ応用装置におけるプラズマ制御装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma control apparatus in a non-transition type plasma application device such as a plasma heating device or a thermal spraying device using a non-transition type plasma torch.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶解炉、精錬炉ならびに連続鋳造設備に
おけるタンディッシュなどにおいては清浄な雰囲気での
溶湯の溶解、加熱、保温を目的に誘導加熱装置もしくは
プラズマ加熱装置の適用が行われている。このうち、プ
ラズマ加熱装置は、プラズマアークの発生位置の違いか
ら、移行型プラズマ方式と非移行型プラズマ方式の二つ
に大別することができる。前者は、陽極を加熱対象物側
に設け、トーチ先端部の陰極とノズルと間に発生させた
パイロットアークにより陽陰極間の雰囲気を電離状態と
した後、トーチ側陰極から加熱対象物側陽極へのプラズ
マ流に移行させるものであり、加熱対象物に直接プラズ
マ電流が流れることから、加熱効率の点からは有利と言
われている。
2. Description of the Related Art In a melting furnace, a refining furnace, and a tundish in a continuous casting facility, an induction heating apparatus or a plasma heating apparatus is used for melting, heating and keeping the temperature of a molten metal in a clean atmosphere. Among them, the plasma heating apparatus can be roughly classified into two types, a transition type plasma type and a non-transition type plasma type, depending on the difference in the generation position of the plasma arc. In the former, the anode is provided on the object to be heated, and after the atmosphere between the positive and negative electrodes is ionized by the pilot arc generated between the cathode and the nozzle at the tip of the torch, from the cathode on the torch side to the anode on the object to be heated It is said to be advantageous from the viewpoint of heating efficiency since a plasma current flows directly to the object to be heated.

【0003】一方、後者は、トーチ自体に陰極と陽極の
両極を備え、この間に発生させたプラズマを作動ガスに
よりトーチ先端からジェット状に前方へ成長させ加熱対
象物へ作用させるものであり、溶射などに適する。
[0003] On the other hand, in the latter, the torch itself is provided with both a cathode and an anode, and the plasma generated between them is grown forward from the tip of the torch in the form of a jet by a working gas to act on the object to be heated. Suitable for etc.

【0004】図3は非移行型プラズマ加熱装置における
従来方式でのプラズマアークの制御方法を示す概念図
で、陰極1及び陽極2よりなるプラズマトーチは、加熱
容器4b内に加熱対象物5を投入した後、加熱容器の蓋
4aとともにセットされる。この後、加熱容器4b内の
雰囲気を所定の真空度まで高めた後、トーチ昇降装置6
bにてトーチ先端を加熱対象物5より所定の位置になる
よう下降させる。この時、トーチの停止位置は加熱容器
4b内の雰囲気条件、加熱対象物の加熱範囲、着火後の
プラズマ流の形状等から経験的に判断される位置が選定
される。加熱対象物5が溶湯などの場合には、加熱容器
4b全体の重量から算定される湯面高さを用い、湯面の
表面より所定の間隔を置いて設定される場合もある。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a conventional method of controlling a plasma arc in a non-transfer type plasma heating apparatus. A plasma torch including a cathode 1 and an anode 2 puts an object 5 to be heated into a heating vessel 4b. After that, it is set together with the lid 4a of the heating container. Thereafter, the atmosphere in the heating vessel 4b is increased to a predetermined degree of vacuum, and then the torch elevating device 6
At b, the tip of the torch is lowered from the object 5 to be heated to a predetermined position. At this time, the stop position of the torch is selected empirically based on the atmospheric conditions in the heating vessel 4b, the heating range of the object to be heated, the shape of the plasma flow after ignition, and the like. When the object 5 to be heated is a molten metal or the like, the height may be set at a predetermined distance from the surface of the molten metal using the molten metal height calculated from the weight of the entire heating vessel 4b.

【0005】こうしてトーチ先端を経験に基づく適正位
置にセットした後、図4のタイムチャートに示す如く、
スイッチ7bならびにスイッチ8bを閉路し、トーチ先
端の陰極1と陽極2の間に着火用高周波電源7aとプラ
ズマ直流電源8aを印加して陽陰極間にプラズマアーク
10を発生させる。こうして発生させたプラズマアーク
10を作動ガス11にてトーチ先端部から加熱対象物5
に向かってジェット状に成長させ、加熱対象物5に対し
加熱または溶射などの目的で作用させるといった方法が
採られている。
After setting the tip of the torch at an appropriate position based on experience in this way, as shown in the time chart of FIG.
The switches 7b and 8b are closed, and a high-frequency ignition power supply 7a and a plasma DC power supply 8a are applied between the cathode 1 and the anode 2 at the tip of the torch to generate a plasma arc 10 between the positive and negative cathodes. The plasma arc 10 thus generated is heated by the working gas 11 from the tip of the torch 5
, And is made to act on the object 5 to be heated for the purpose of heating or thermal spraying.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法ではプラズマアーク10による加熱または溶射
を行う過程において、加熱対象物5の反応状況によりト
ーチの位置を上下させトーチの位置の微調整を行うこと
はあるものの、図4のタイムチャートに示すように陰極
・陽極間に流れる陽極電流の変化は殆ど現れず、プラズ
マアーク10と加熱対象物5との間のプラズマ反応に最
も影響を及ぼすトーチの位置制御は、やはり過去の実績
に基づくパターン制御等に依らざるを得ず、プラズマア
ーク10のダイナミック制御を行うことができないた
め、結果として加熱不良や反応不足もしくは過剰入力等
の発生を招くなどの問題があった。
However, in such a method, in the process of heating or spraying by the plasma arc 10, the position of the torch is moved up and down depending on the reaction state of the object 5 to be heated, and the position of the torch is finely adjusted. However, as shown in the time chart of FIG. 4, there is almost no change in the anode current flowing between the cathode and the anode, and the torch of the torch which has the most influence on the plasma reaction between the plasma arc 10 and the object 5 to be heated. The position control also has to rely on pattern control based on past results, and cannot perform dynamic control of the plasma arc 10, and as a result, it may cause poor heating, insufficient reaction, or excessive input. There was a problem.

【0007】また、加熱対象物5が溶湯などの場合に
は、加熱容器4bに使用される耐火物等の損耗などによ
り加熱容器全体の重量と実際の湯面には誤差が生じるこ
と、陽陰極間の雰囲気ガスの状況によってトーチと溶湯
間の適正な反応距離がばらつくことなどから、トーチの
先端位置とプラズマ流と加熱対象物の反応作用に再現性
が確保されず、加熱又は溶射加工の安定性に欠けるなど
の問題があった。
When the object 5 to be heated is a molten metal or the like, an error occurs between the weight of the entire heating container and the actual surface of the molten metal due to wear of a refractory used for the heating container 4b. Since the appropriate reaction distance between the torch and the molten metal varies depending on the atmosphere gas conditions between them, reproducibility is not ensured between the torch tip position and the reaction between the plasma flow and the object to be heated, and the heating or spraying process is stable. There were problems such as lack of sex.

【0008】本発明は、パイロットアークの加熱対象物
への接触量をインピーダンス等の電気的な信号の変化量
として検出し、この検出信号をフィードバック信号とし
てトーチの位置制御を行なうことにより、加熱対象物へ
のプラズマの動作量を最適とする非移行型プラズマ応用
装置におけるプラズマ制御装置を提供する。
The present invention detects the amount of contact of a pilot arc with an object to be heated as a change in an electrical signal such as impedance, and controls the position of the torch using the detected signal as a feedback signal. Provided is a plasma control device in a non-transfer type plasma application device that optimizes the operation amount of plasma to an object.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、非移行型プラ
ズマトーチを用い、トーチの陰極と陽極間にプラズマ流
を発生させる如くなしたプラズマ加熱装置もしくはプラ
ズマ溶射装置などの非移行型プラズマ応用装置におい
て、被処理対象物と接触するように負荷電極を設け、負
荷電極とトーチの陽極をスイッチを介して連結する回路
を形成すると共に、プラズマ流を発生させる回路中に、
陰極と陽極間の電圧と電流を検出する検出器を設け、検
出器からの信号を基に回路中のインピーダンスの変化を
把握し判定するインピーダンス判定回路を形成し、イン
ピーダンス判定回路の判定結果によりトーチ昇降制御装
置を作動せしめ、トーチ位置を適正に制御する如くなし
たことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention uses a non-transfer type plasma torch and generates a plasma flow between a cathode and an anode of the torch. In the apparatus, a load electrode is provided so as to be in contact with the object to be processed, and a circuit for connecting the load electrode and the anode of the torch via a switch is formed, and in a circuit for generating a plasma flow,
A detector that detects the voltage and current between the cathode and anode is provided, and an impedance determination circuit is formed based on the signal from the detector to determine the change in impedance in the circuit. The lifting control device is operated to control the torch position properly.

【0010】また、本発明の非移行型プラズマ応用装置
におけるプラズマ制御装置は、非移行型プラズマトーチ
を用い、トーチの陰極と陽極間にプラズマ流を発生させ
る如くなしたプラズマ加熱装置もしくはプラズマ溶射装
置において、被処理対象物と接触するように負荷電極を
設け、負荷電極とトーチの陽極をスイッチを介して連結
する回路を形成すると共に、前記回路中に、トーチの陰
極から負荷電極側に流れる電流を検出する検出器を設
け、検出器の検出信号に基づきトーチ昇降制御装置を作
動せしめ、トーチ位置を適正に制御する如くなしたこと
を特徴とする。
A plasma control apparatus in a non-transfer type plasma application apparatus according to the present invention uses a non-transfer type plasma torch and generates a plasma flow between a cathode and an anode of the torch. In the above, a load electrode is provided so as to be in contact with the object to be processed, and a circuit for connecting the load electrode and the anode of the torch through a switch is formed, and a current flowing from the cathode of the torch to the load electrode side in the circuit. Is provided, and a torch lifting / lowering control device is operated based on a detection signal of the detector to appropriately control a torch position.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】従来、非移行型プラズマ加熱装置
におけるプラズマアークの制御は、トーチと加熱対象物
の間のギャップ制御、加熱容器内の雰囲気制御、作動ガ
スの吹き出し量の制御等、いずれも過去の経験的な実績
を基に行われてきたものに対し、加熱対象物に接触を持
つ負荷電極を新たに設け、これを陽極と接続することに
より陰極から加熱対象物へ流れる電流路を構成させ、プ
ラズマアークが加熱対象物に接触することによって、こ
の電流路に分流されるプラズマ電流を捉え、プラズマア
ークと加熱対象物の接触状態を把握することを可能とす
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Conventionally, control of a plasma arc in a non-transfer type plasma heating apparatus includes controlling a gap between a torch and an object to be heated, controlling an atmosphere in a heating vessel, controlling a blowing amount of a working gas, and the like. In contrast to what has been done based on empirical results in the past, a new load electrode that has contact with the object to be heated is newly provided, and this is connected to the anode to create a current path flowing from the cathode to the object to be heated. When the plasma arc comes into contact with the object to be heated, the plasma current shunted to the current path is captured, and the contact state between the plasma arc and the object to be heated can be grasped.

【0012】本発明による非移行型プラズマ加熱装置に
おけるプラズマ制御装置の場合の実施例を図1に示す。
装置本体は、陰極1と陽極2を一体としたトーチ、加熱
対象物5ヘのトーチの位置設定を行うトーチ昇降装置6
b、加熱容器4bなどから構成され、従来法では図3に
示す通り陰極1と陽極2に対しアーク点火用の高周波電
源7aとアーク保持用のプラズマ直流電源8aがそれぞ
れスイッチ7b、8bを介して並列に接続される。本発
明では、図1に示すように、従来法の構成に対し新たに
加熱対象物5に接触を持つ負荷電極3が付加し、これを
陽極2にスイッチ9を介して接続した点が基本的に異な
る所である。また、本発明の方法ではアーク発生回路中
に、陽陰極間の電圧検出器14aならびに電流検出器1
4bを設け、これらの検出信号からインピーダンス等の
回路定数検出器14cを付与している。
FIG. 1 shows an embodiment of a plasma control device in a non-transfer type plasma heating device according to the present invention.
The apparatus main body includes a torch in which the cathode 1 and the anode 2 are integrated, and a torch elevating device 6 for setting the position of the torch to the object 5 to be heated.
b, a heating vessel 4b and the like. In the conventional method, as shown in FIG. 3, a high frequency power supply 7a for igniting an arc and a plasma DC power supply 8a for holding an arc are provided to the cathode 1 and the anode 2 via switches 7b and 8b, respectively. Connected in parallel. In the present invention, as shown in FIG. 1, a load electrode 3 having a new contact with the object 5 to be heated is added to the structure of the conventional method, and the load electrode 3 is connected to the anode 2 via a switch 9. It is a different place. In the method of the present invention, the voltage detector 14a between the positive and negative electrodes and the current detector 1 are provided in the arc generating circuit.
4b, and a circuit constant detector 14c such as impedance is provided from these detection signals.

【0013】以下、装置の運転手順に従って本発明を説
明すると、加熱対象物5を負荷電極3を有する加熱容器
4bに収納した後、陰極1ならびに陽極2を一体構造と
したトーチを加熱容器の上蓋4aとともに加熱対象物の
上方にセットする。ここで、従来法ではトーチを加熱ま
たは溶射に適した位置まで下降させた後、プラズマアー
ク10の点火を行い加熱対象物5ヘプラズマアークを接
触させることによりプラズマ反応による加熱または溶射
の処理を行う方法が採られるが、本発明の方法では、プ
ラズマアークの点火を行う時のトーチの位置は、トーチ
昇降装置6の上端位置でも、これよりある程度下方の位
置でもいずれでも構わず、プラズマアーク10を加熱対
象物5に作用させようとするトーチの位置よりも上方で
あれば良く、スイッチ7bおよび8bを閉路し陽陰極間
にプラズマ着火用高周波電源7aならびにプラズマ直流
電源8aを印加し、陽陰極間にプラズマアーク10を発
生させた後、スイッチ7bを開路しプラズマアーク10
をプラズマ直流電源8aにて保持させた状態とし、この
後、作動ガス11を供給しプラズマアーク10を加熱対
象物5側ヘジェット状に成長させる。
The present invention will be described below in accordance with the operation procedure of the apparatus. After the object 5 to be heated is housed in a heating vessel 4b having a load electrode 3, a torch having a cathode 1 and an anode 2 integrated with each other is placed on the top of the heating vessel. It is set above the object to be heated together with 4a. Here, in the conventional method, after the torch is lowered to a position suitable for heating or spraying, the plasma arc 10 is ignited, and the plasma arc is brought into contact with the object 5 to be heated to perform heating or spraying treatment by plasma reaction. In the method of the present invention, the position of the torch when igniting the plasma arc may be at the upper end of the torch elevating device 6 or at a position somewhat lower than the torch. It suffices that the position is above the position of the torch to act on the object 5 to be heated. The switches 7b and 8b are closed, and the plasma ignition high-frequency power supply 7a and the plasma DC power supply 8a are applied between the positive and negative electrodes. After the plasma arc 10 is generated, the switch 7b is opened to open the plasma arc 10
Is held by the plasma DC power supply 8a, and thereafter, the working gas 11 is supplied to grow the plasma arc 10 in a jet shape on the heating object 5 side.

【0014】次に、スイッチ9を閉路した上でトーチ先
端にプラズマアークを保持させたまま図2中の(イ)に
示す様にトーチ昇降装置6bを用いて徐々にトーチを下
降させる。この時、陽陰極間のインピーダンス判定回路
14cにはプラズマ直流電源8aからスイッチ8b、陰
極1、陽極2の閉回路に流れる電流路より形成されるイ
ンピーダンスが示されているが、この後、トーチが徐々
に下降しプラズマアーク10の先端が加熱対象物5に接
触するようになると、前記の閉回路に加え、新たにプラ
ズマ直流電源8aからスイッチ8b、陰極1、負荷電極
3、スイッチ9の閉回路に流れる電流路が新たに形成さ
れ、分岐電流12が流れるようになるため、インピーダ
ンス判定回路14cに示されるインピーダンスは図2中
の(ロ)に示す通り低下する現象となって現れる。この
時のインピーダンスの低下はプラズマアーク10の加熱
対象物5への接触状態が密になるほど顕著となるため、
このインピーダンスの値を監視することによりプラズマ
アーク10と加熱対象物5の接触状態を電気的な制御信
号としてし把握することが可能となる。
Next, after the switch 9 is closed, the torch is gradually lowered by using the torch elevating device 6b as shown in FIG. 2A while holding the plasma arc at the tip of the torch. At this time, the impedance formed by the current path flowing from the plasma DC power supply 8a to the closed circuit of the switch 8b, the cathode 1, and the anode 2 is shown in the impedance determination circuit 14c between the positive and negative electrodes. When the tip of the plasma arc 10 gradually comes down and comes into contact with the object 5 to be heated, in addition to the above-described closed circuit, a new closed circuit of the switch 8b, the cathode 1, the load electrode 3, and the switch 9 is newly provided from the plasma DC power supply 8a. Is newly formed, and the branch current 12 flows, so that the impedance shown in the impedance determination circuit 14c decreases as shown in (b) of FIG. Since the decrease in impedance at this time becomes more remarkable as the contact state of the plasma arc 10 with the object 5 to be heated becomes denser,
By monitoring the value of this impedance, the contact state between the plasma arc 10 and the object 5 to be heated can be grasped as an electrical control signal.

【0015】従って、このインピーダンスの値がある設
定値Z0になった時点で図2中の(ニ)に示す様にトー
チの下降を停止し、トーチの位置を保持させることによ
り、プラズマアーク10と加熱対象物5の位置関係を適
正な位置に再現性良く制御することができる。また、プ
ラズマアークによる加熱または溶射の処理を行う期間に
おいてインピーダンス判定回路14cに示されるインピ
ーダンスの値を一定に保つよう、即ちインピーダンスが
高まる傾向を示せばトーチの位置を若干下げる、または
インピーダンスが低下する傾向を示せばトーチの位置を
若干上げるなどのトーチの位置制御を行うようにしても
良いことは言うまでもない。
Therefore, when the value of the impedance reaches a certain set value Z 0 , the lowering of the torch is stopped and the position of the torch is maintained as shown in FIG. And the positional relationship between the heating object 5 and the heating target 5 can be controlled to an appropriate position with good reproducibility. Further, during the period of performing the heating or spraying process by the plasma arc, the value of the impedance shown in the impedance determination circuit 14c is kept constant, that is, if the impedance shows a tendency to increase, the position of the torch is slightly lowered or the impedance is lowered. If the tendency is shown, it goes without saying that the position of the torch may be controlled such as slightly raising the position of the torch.

【0016】また、トーチ先端のプラズマアーク10が
加熱対象物5に接触している状態は、負荷電極3からス
イッチ9を経由しプラズマ直流電源8aに至る経路に流
入する分岐電流12を図2中の(ハ)に示すように主電
流検出器13にて検出し捉えることも可能であり、プラ
ズマアークを発生させたトーチを加熱対象物に接近させ
ていく過程における主電流検出器13の検出信号を用い
て、加熱または溶射に適したトーチの位置検出および前
述のプラズマの作用量を一定に制御させることも可能で
あるし、インピーダンス判定回路14cの信号と組合わ
せて判定ロジックを構成することも勿論可能である。
When the plasma arc 10 at the tip of the torch is in contact with the object 5 to be heated, the branch current 12 flowing from the load electrode 3 to the plasma DC power supply 8a via the switch 9 is shown in FIG. (C), it is also possible to detect and catch with the main current detector 13, and the detection signal of the main current detector 13 in the process of approaching the torch having generated the plasma arc to the object to be heated. Can be used to detect the position of the torch suitable for heating or thermal spraying, and to control the amount of action of the plasma to be constant, or to form a determination logic in combination with the signal of the impedance determination circuit 14c. Of course it is possible.

【0017】さらに、溶射などを目的とするプラズマ処
理において、加熱対象物5内に分岐電流12が通過する
ことが望ましくない様な場合には、図2のタイムチャー
トに示す如く、プラズマ流の安定状態を確認する時の
み、回路特性判定スイッチ9を閉路するなどの方法を採
ることも可能である。
Further, in the plasma processing for thermal spraying or the like, when it is not desirable that the branch current 12 passes through the object 5 to be heated, as shown in the time chart of FIG. It is also possible to adopt a method such as closing the circuit characteristic determination switch 9 only when checking the state.

【0018】[0018]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1) 陰極・陽極間に発生させているプラズマアーク
が陽極と同電位に接続されている加熱対象物と接触する
状態が、陽陰極とプラズマ電源とからなる電気回路のイ
ンピーダンスなどの回路定数の変化として検出されるこ
とから、この回路定数の変化を指標としてダイナミック
制御を構成することによりプラズマアークと加熱対象物
との接触量を電気的に制御することが可能となる。
(1) The state in which the plasma arc generated between the cathode and the anode is in contact with the heating object connected to the same potential as the anode depends on the circuit constants such as the impedance of the electric circuit consisting of the positive cathode and the plasma power supply. Since the change is detected as a change, the amount of contact between the plasma arc and the object to be heated can be electrically controlled by configuring dynamic control using the change in the circuit constant as an index.

【0019】(2) トーチの初期位置の設定を従来の
様に加熱容器内の雰囲気条件や加熱範囲、着火後のプラ
ズマアークの形状等の複雑な指標から経験的判断を加え
ていたものに対し、予め加熱対象物へのプラズマアーク
の分流量を適正値に設定することで簡単にかつ高い再現
性にて実現可能となり、安定なプラズマ処理が可能とな
る。
(2) To set the initial position of the torch in a conventional manner based on empirical judgment from complicated indices such as the atmospheric conditions in the heating vessel, the heating range, and the shape of the plasma arc after ignition. By setting the partial flow rate of the plasma arc to the object to be heated to an appropriate value in advance, the plasma arc can be easily realized with high reproducibility, and stable plasma processing can be performed.

【0020】(3) 加熱対象物が溶湯の場合、従来、
加熱容器全体の重量などから溶湯湯面の位置を算定し、
この算定された湯面高さからトーチの高さを決める方法
が行われているが、本発明の方法によればプラズマアー
クを着火させたトーチを湯面に接近させていく過程でプ
ラズマアークと湯面との接触が検知されるため、加熱容
器全体の重量計測装置を不要とすることができる。
(3) When the object to be heated is a molten metal,
Calculate the position of the molten metal surface from the weight of the entire heating vessel, etc.
Although a method of determining the height of the torch from the calculated level of the molten metal is performed, according to the method of the present invention, the plasma arc is ignited in the process of approaching the torch ignited by the plasma arc to the molten metal surface. Since the contact with the molten metal surface is detected, the weight measuring device for the entire heating container can be omitted.

【0021】(4) 陰極・陽極間に発生させているプ
ラズマアークの発生回路のインピーダンスなどの回路定
数の変化を検出するにあたり、検出レベルを適正なトー
チ位置レべルと異常接近レベルの2水準を設けることに
より、プラズマアークの安定制御のほかにトーチと加熱
対象物の異常接近を検知し従来問題となっていたトーチ
の溶湯などへの浸漬等を防止することも可能である。
(4) When detecting changes in circuit constants such as impedance of a circuit for generating a plasma arc generated between a cathode and an anode, two detection levels are provided: an appropriate torch position level and an abnormal approach level. In addition to stabilizing the plasma arc, it is possible to detect an abnormal approach between the torch and the object to be heated and prevent the torch from being immersed in the molten metal, which has been a problem in the past.

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

【図1】 本発明の非移行型プラズマ加熱装置における
プラズマ制御装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a plasma control device in a non-transfer type plasma heating device of the present invention.

【図2】 本発明の非移行型プラズマ加熱装置における
プラズマ制御装置の制御内容の詳細を示すタイムチャー
トである。
FIG. 2 is a time chart showing details of control contents of a plasma control device in the non-transfer type plasma heating device of the present invention.

【図3】 従来の非移行型プラズマ加熱装置におけるプ
ラズマ制御装置の概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a plasma control device in a conventional non-transfer type plasma heating device.

【図4】 従来の非移行型プラズマ加熱装置におけるプ
ラズマ制御装置の制御内容の詳細を示すタイムチャート
である。
FIG. 4 is a time chart showing details of control contents of a plasma control device in a conventional non-transfer type plasma heating device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 陰極 2 陽極 3 負荷電極 4a 蓋 4b 加熱容器 5 加熱対象物 6a トーチ昇降制御装置 6b トーチ昇降装置 7a プラズマ着火用高周波電源 7b プラズマ着火用スイッチ 8a プラズマ直流電源 8b プラズマ用スイッチ 9 回路特性判定用スイッチ 10 プラズマアーク 11 作動ガス 12 分岐電流 13 主電流検出器 14a プラズマ発生回路電圧検出器 14b プラズマ発生回路電流検出器 14c インピーダンス判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode 2 Anode 3 Load electrode 4a Lid 4b Heating container 5 Heating object 6a Torch elevating control device 6b Torch elevating device 7a Plasma ignition high frequency power supply 7b Plasma ignition switch 8a Plasma DC power supply 8b Plasma switch 9 Circuit characteristic judgment switch Reference Signs List 10 plasma arc 11 working gas 12 branch current 13 main current detector 14a plasma generation circuit voltage detector 14b plasma generation circuit current detector 14c impedance determination circuit

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年10月2日[Submission date] October 2, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】次に、スイッチ9を閉路した上でトーチ先
端にプラズマアークを保持させたまま図2中の(イ)に
示す様にトーチ昇降装置6bを用いて徐々にトーチを下
降させる。この時、陽陰極間のインピーダンス判定回路
14cにはプラズマ直流電源8aからスイッチ8b、陰
極1、陽極2の閉回路に流れる電流路より形成されるイ
ンピーダンスが示されているが、この後、トーチが徐々
に下降しプラズマアーク10の先端が加熱対象物5に接
触するようになると、前記の閉回路に加え、新たにプラ
ズマ直流電源8aからスイッチ8b、陰極1、負荷電極
3、スイッチ9の閉回路に流れる電流路が新たに形成さ
れ、分岐電流12が流れるようになるため、インピーダ
ンス判定回路14cに示されるインピーダンスは図2中
の(ロ)に示す通り低下する現象となって現れる。この
時のインピーダンスの低下はプラズマアーク10の加熱
対象物5への接触状態が密になるほど顕著となるため、
このインピーダンスの値を監視することによりプラズマ
アーク10と加熱対象物5の接触状態を電気的な制御信
号として把握することが可能となる。
Next, after the switch 9 is closed, the torch is gradually lowered by using the torch elevating device 6b as shown in FIG. 2A while holding the plasma arc at the tip of the torch. At this time, the impedance formed by the current path flowing from the plasma DC power supply 8a to the closed circuit of the switch 8b, the cathode 1, and the anode 2 is shown in the impedance determination circuit 14c between the positive and negative electrodes. When the tip of the plasma arc 10 gradually comes down and comes into contact with the object 5 to be heated, in addition to the above-described closed circuit, a new closed circuit of the switch 8b, the cathode 1, the load electrode 3, and the switch 9 is newly provided from the plasma DC power supply 8a. Is newly formed, and the branch current 12 flows, so that the impedance shown in the impedance determination circuit 14c decreases as shown in (b) of FIG. Since the decrease in impedance at this time becomes more remarkable as the contact state of the plasma arc 10 with the object 5 to be heated becomes denser,
It is possible to grasp as a electrical control signal to the plasma arc 10 the contact state of the heating object 5 by monitoring the value of the impedance.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非移行型プラズマトーチを用い、トーチ
の陰極と陽極間にプラズマ流を発生させる如くなしたプ
ラズマ加熱装置もしくはプラズマ溶射装置などの非移行
型プラズマ応用装置において、被処理対象物と接触する
ように負荷電極を設け、負荷電極とトーチの陽極をスイ
ッチを介して連結する回路を形成すると共に、プラズマ
流を発生させる回路中に、陰極と陽極間の電圧と電流を
検出する検出器を設け、検出器からの信号を基に回路中
のインピーダンスの変化を把握し判定するインピーダン
ス判定回路を形成し、インピーダンス判定回路の判定結
果によりトーチ昇降制御装置を作動せしめ、トーチ位置
を適正に制御する如くなしたことを特徴とする非移行型
プラズマ応用装置におけるプラズマ制御装置。
In a non-transfer type plasma application device such as a plasma heating device or a plasma spraying device which generates a plasma flow between a cathode and an anode of a torch using a non-transfer type plasma torch, an object to be processed is A detector that provides a load electrode so as to be in contact with it, forms a circuit that connects the load electrode and the anode of the torch via a switch, and detects the voltage and current between the cathode and the anode in the circuit that generates the plasma flow To form an impedance judgment circuit that grasps and determines the change in impedance in the circuit based on the signal from the detector, activates the torch elevating control device based on the judgment result of the impedance judgment circuit, and appropriately controls the torch position A plasma control apparatus in a non-transition type plasma application apparatus, characterized in that:
【請求項2】 非移行型プラズマトーチを用い、トーチ
の陰極と陽極間にプラズマ流を発生させる如くなしたプ
ラズマ加熱装置もしくはプラズマ溶射装置などの非移行
型プラズマ応用装置において、被処理対象物と接触する
ように負荷電極を設け、負荷電極とトーチの陽極をスイ
ッチを介して連結する回路を形成すると共に、同回路中
に、トーチの陰極から負荷電極側に流れる電流を検出す
る検出器を設け、検出器の検出信号に基づきトーチ昇降
制御装置を作動せしめ、トーチ位置を適正に制御する如
くなしたことを特徴とする非移行型プラズマ応用装置に
おけるプラズマ制御装置。
2. A non-transition type plasma application device such as a plasma heating device or a plasma spraying device using a non-transition type plasma torch to generate a plasma flow between a cathode and an anode of the torch. A load electrode is provided so as to make contact, and a circuit for connecting the load electrode and the anode of the torch via a switch is formed, and a detector for detecting a current flowing from the cathode of the torch to the load electrode side is provided in the circuit. A torch lifting / lowering control device is operated based on a detection signal of a detector, so that a torch position is appropriately controlled.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015199083A (en) * 2014-04-07 2015-11-12 新日鐵住金株式会社 Tundish plasma heating device, and heating method for molten steel in tundish

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015199083A (en) * 2014-04-07 2015-11-12 新日鐵住金株式会社 Tundish plasma heating device, and heating method for molten steel in tundish

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