JPH11291001A - プラズマ加熱装置及びこれを用いた被加熱物の加熱方法 - Google Patents

プラズマ加熱装置及びこれを用いた被加熱物の加熱方法

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JPH11291001A
JPH11291001A JP12185398A JP12185398A JPH11291001A JP H11291001 A JPH11291001 A JP H11291001A JP 12185398 A JP12185398 A JP 12185398A JP 12185398 A JP12185398 A JP 12185398A JP H11291001 A JPH11291001 A JP H11291001A
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JP
Japan
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plasma torch
plasma
heated
stage
mounting frame
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Withdrawn
Application number
JP12185398A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yasunaga
浩 安永
Toru Ashikari
透 芦刈
Ryoichi Yoshimura
良一 吉村
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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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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな加熱面積を要する被加熱物を加熱する
場合でも、全体を均一に、より効率よく加熱することが
可能であり、かつ設置スペースを小さくできるプラズマ
加熱装置及びこれを用いた被加熱物の加熱方法を提供す
る。 【解決手段】 先部よりプラズマアークを発生させるプ
ラズマトーチ11と、プラズマトーチ11を首振り自在
に取付けフレーム12に支持する球面ブッシュ13と、
XY方向に動く電動駆動機構を有し、把持したプラズマ
トーチ11の先部を公転駆動可能なXYステージ14と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ等の廃棄物や
溶鋼や金属等を加熱(又は溶融)するプラズマトーチを
首振り可能にしたプラズマ加熱(又は溶融)装置及びこ
れを用いた被加熱(又は溶融)物の加熱(又は溶融)方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例のプラズマ加熱装置として、図3
に示す特開平7−40011号公報に記載されたタンデ
ィッシュ溶鋼用のプラズマ加熱装置70が知られてい
る。このプラズマ加熱装置70は揺動手段71と挿入手
段72からなり、プラズマトーチ73の先端部を所定の
被加熱物である溶鋼74に近接可能な構成となってい
る。プラズマトーチ73の基軸部75の後端側には、通
電用ブスバー76、77、冷却水の給、排水用継手7
8、79及びガス供給用継手80が取付けられている。
揺動手段71として、基軸部75の中間部の両側には、
その軸心cと直交する揺動Zのための回転軸81、82
が取付けられ、回転軸81、82はそれぞれ台車83上
に取付けられたプランマブロック等の支持部84、85
で軸支されている。回転軸82の端部に設けられたスプ
ロケット86を、台車83上に取付けられたモータ87
の出力軸に設けられたスプロケット88とチェーン89
を介して駆動するようになっている。これによって回転
軸81、82を中心にアーク長調整角度γだけ上下方向
に揺動させることができる。支持部84、85及びモー
タ87はプラズマトーチ73と電気的に絶縁されてい
る。挿入手段72は、プラズマトーチ73及び揺動手段
71を水平方向に進退させるもので、床面90に敷設さ
れた2本のガイドレール91上を転動する車輪92を備
えた台車83からなり、図示しない走行機構により車輪
92を駆動している。また、挿入手段72の移動方向に
沿って通電用ブスバー76、77、冷却水の給、排水用
継手78、79及びガス供給用継手80と接続可能なケ
ーブルベア(図示せず)が配設されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のプラズマ加熱装置70においては、未だ解決すべき
以下のような問題があった。プラズマトーチ73の先端
部の動きは、挿入手段72による進退方向の動きと、揺
動手段71による揺動Zだけの動きであるため、大きな
加熱面積を要する溶鋼74を加熱する場合には、全体を
均一に加熱することが不可能であり、その結果、加熱効
率が悪いという問題があった。また、挿入手段72を備
えているので、より広い設置スペースを必要とするとい
う問題もあった。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、大きな加熱面積を要する被加熱物を加熱する場
合でも、全体を均一に、より効率よく加熱することが可
能であり、かつ設置スペースを小さくできるプラズマ加
熱装置及びこれを用いた被加熱物の加熱方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載のプラズマ加熱装置は、先部よりプラズマアークを
発生させるプラズマトーチと、前記プラズマトーチを首
振り自在に取付けフレームに支持する球面ブッシュと、
XY方向に動く電動駆動機構を有し、把持した前記プラ
ズマトーチの前記先部を公転駆動可能なXYステージと
を有する。請求項2記載のプラズマ加熱装置は、請求項
1記載のプラズマ加熱装置において、前記球面ブッシュ
は前記取付けフレームの開口部に下部ブラケットを介し
て取付けられ、前記XYステージは前記取付けフレーム
の上部に取付けられ、該XYステージの上部に前記プラ
ズマトーチを把持する上部ブラケットが設けられてい
る。請求項3記載の被加熱物の加熱方法は、下端部から
プラズマアークを発生するプラズマトーチの中間部を球
面ブッシュによって支持し、該プラズマトーチの上部を
XY方向に動く電動駆動機構を有するXYステージで支
持して円運動し、これによって発生する前記プラズマア
ークを被加熱物に対して公転させて、より均一に該被加
熱物を加熱する。
【0006】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の形
態に係るプラズマ加熱装置の概略構成図、図2は同要部
断面図である。図1及び図2に示すように、本発明の一
実施の形態に係るプラズマ加熱装置10は、先部よりプ
ラズマアークを発生させるプラズマトーチ11と、プラ
ズマトーチ11を首振り自在に取付けフレーム12に支
持する球面ブッシュ13と、XY方向に動く、電動駆動
機構を有し、把持したプラズマトーチ11の先部を公転
駆動可能なXYステージ14とを有して構成されてい
る。以下、これらについて詳しく説明する。
【0007】球面ブッシュ13は取付けフレーム12の
開口部15の下方に、第1の下部ブラケット16を介し
て第2の下部ブラケット17内に取付けられ、XYステ
ージ14は取付けフレーム12の上部に取付けられてい
る。XYステージ14の上部にはプラズマトーチ11の
後端側を把持する上部ブラケット19が設けられてい
る。なお、図1中の符号18はプラズマ加熱装置10を
取付けて昇降させる昇降フレームを表している。図2に
示すように、第1の下部ブラケット16の上端は取付け
フレーム12の下面20にボルト及びナット21により
固定されており、第2の下部ブラケット17の上部は第
1の下部ブラケット16の下部とボルト及びナット22
により固定されている。第2の下部ブラケット17内に
は、球面ブッシュ13がプラズマトーチ11の外周面と
絶縁するための絶縁材23及び絶縁材押さえ金具24を
介して設けられている。
【0008】XYステージ14は公知のものであって、
例えば、基台上をX方向に進退するXステージと、Xス
テージ上をY方向に進退するYステージをそれぞれX軸
モータ、Y軸モータに連結された駆動手段及びガイド手
段等によって、Yステージ上に取付けられた上部ブラケ
ット19をXY方向に移動可能な構造となっている。上
部ブラケット19は、図1に示すように、球面ブッシュ
13の想像上の中心aを支点として、XYステージ14
の動きに応じてプラズマトーチ11を2点鎖線で示す位
置に揺動させるものである。図2に示すように、上部ブ
ラケット19の円筒形のボス部25内には、プラズマト
ーチ11の外周面と線接触可能な内側の断面が円弧状で
円筒状の作用部材26が、内側に段差を有する円筒状の
絶縁材27を介して設けられている。作用部材26は銅
からなり、プラズマトーチ11の取付け、取り外しを考
慮して2分割構造としている。また、作用部材26を取
付け、取り外すため及び絶縁材27を上部ブラケット1
9に固定するために、プラズマトーチ11が貫通する孔
を有した、2分割構造の絶縁物からなるセットプレート
28がボス部25、作用部材26及び絶縁材27上に複
数のセットボルト29、30によって取り外し可能に取
付けられている。プラズマトーチ11は絶縁材23、2
7及びセットプレート28によって本体側と絶縁されて
いる。なお、図1中の符号31は被加熱物、符号32は
冷却水の給水用ホース、符号33は冷却水の排水用ホー
ス、符号34は通電ケーブル、符号35はガス用ホー
ス、符号36は通電ケーブル、符号37は冷却水用ホー
ス、符号38は防熱板を表している。
【0009】従って、図1に示すように、XYステージ
14の動きに応じて球面ブッシュ13の想像上の中心a
を支点とし、上部ブラケット19内の作用部材26の想
像上の中心bを作用点として、プラズマトーチ11の首
振り動作(単円弧、8の字、連続円等)をさせることが
できる。これによって図に示すように、被加熱物31へ
のプラズマトーチ11の照射位置(先端部)を自由自在
に変えることができる。また、プラズマトーチ11は自
重の他、冷却水の給、排水用ホース32、33、通電ケ
ーブル34、36、ガス用ホース35及び冷却水用ホー
ス37等を含んだ荷重を球面ブッシュ13によって支持
されているだけで、拘束されていないので、例えばプラ
ズマトーチ11の先端部が外的な衝撃を受けた場合、プ
ラズマトーチ11を上部に回避することができるため、
プラズマトーチ11及びその他の部品の破損を確実に防
止することができる。さらに、XYステージ14によっ
てプラズマトーチ11を公転動作させることによって、
プラズマトーチ11に接続されている冷却水の給、排水
用ホース32、33、通電ケーブル34、36、ガス用
ホース35及び冷却水用ホース37に捩じれを発生させ
ることがないので、よりスムーズかつ複雑な動作を実現
できる。
【0010】かかる構成を有するプラズマ加熱装置10
を用いて溶鋼等の被加熱物31を加熱する前に、まずプ
ラズマトーチ11を取付けていないプラズマ加熱装置1
0を図1に示すように、昇降フレーム18に取付けフレ
ーム12を介してボルト、ナット等の締結手段によって
取付ける。次に、冷却水の給、排水用ホース32、3
3、通電ケーブル34、36、ガス用ホース35及び冷
却水用ホース37等を取付けていないプラズマトーチ1
1を取付ける。この際、図2に示すように、2分割構造
の作用部材26及びセットプレート28を取り外した状
態でプラズマトーチ11を上方から挿入すると、プラズ
マトーチ11の中間部にねじ込まれたナット39の下端
と絶縁材23の上端が当接してプラズマトーチ11の高
さ方向の位置決めがされる。また、ナット39の取付け
高さを変えることにより、プラズマトーチ11の取付け
高さを変えることができる。それから作用部材26を絶
縁材27内に挿入してネジ穴を揃え、さらにセットプレ
ート28をネジ穴を揃えてセットしてセットボルト2
9、30により上部ブラケット19に固定する。最後に
冷却水の給、排水用ホース32、33、通電ケーブル3
4、36、ガス用ホース35及び冷却水用ホース37等
を取付けてプラズマ加熱装置10の取付けを終了する。
なお、プラズマトーチ11を交換する場合には、前記要
領の反対の手順で行う。
【0011】プラズマ加熱装置10を用いて溶鋼等の被
加熱物31を加熱する際は、まず冷却水の給、排水、通
電、ガスの供給によってプラズマトーチ11の先部から
プラズマアークを発生させる。次いで昇降装置を駆動し
て昇降フレーム18を所定の位置まで下降させ、XYス
テージ14を所定のパターンに従って駆動し、被加熱物
31へのプラズマトーチ11の照射位置(先端部)を自
由自在に変えながら被加熱物31を加熱する。加熱作業
が終了すると、冷却水の給、排水、通電、ガスの供給等
を停止し、昇降手段によって昇降フレーム18を待機位
置まで上昇させる。
【0012】従って、プラズマ加熱装置10を用いて溶
鋼等の被加熱物31を加熱する場合には、プラズマトー
チ11に様々な公転動作をさせることによって、より均
一かつより効率的な加熱ができ、その結果加熱時間が大
幅に短縮できる。同時に冷却水の給、排水用ホース3
2、33、通電ケーブル34、36、ガス用ホース35
及び冷却水用ホース37に捩じれを発生させることがな
く、従ってプラズマトーチ11をよりスムーズかつ複雑
に移動できると共に、ホース及びケーブル等の寿命を延
長できる。また、プラズマ加熱装置10を主としてXY
ステージ14と球面ブッシュ13によって構成している
ので、首振り機構をよりシンプルでより小型化できる。
作用部材26及びセットプレート28を2分割構造とし
ているので、プラズマトーチ11の着脱及び保守点検が
容易である。
【0013】前記実施の形態においては、球面ブッシュ
13は取付けフレーム12の開口部15の下方に、第1
の下部ブラケット16を介して第2の下部ブラケット1
7内に取付けられたが、第1の下部ブラケット16及び
/又は第2の下部ブラケット17を使用せず、取付けフ
レームに直接設けることもできる。
【0014】
【発明の効果】請求項1、2記載のプラズマ加熱装置及
び請求項3記載の被加熱物の加熱方法においては、下端
部からプラズマアークを発生するプラズマトーチの中間
部を、プラズマトーチを首振り自在に取付けフレームに
支持する球面ブッシュによって支持し、プラズマトーチ
の上部をXY方向に動く、電動駆動機構を有するXYス
テージで把持し、プラズマトーチよって発生するプラズ
マアークを被加熱物に対して公転させて、より均一に被
加熱物を加熱することができるので、より効率よく加熱
することが可能であると共に、設置スペースを小さくで
きる。またホース及びケーブル等の捩じりを発生するこ
とがないので、それらの寿命を延長できる。特に、請求
項2記載のプラズマ加熱装置においては、球面ブッシュ
は取付けフレームの開口部に下部ブラケットを介して取
付けられ、XYステージは取付けフレームの上部に取付
けられ、XYステージの上部にプラズマトーチを把持す
る上部ブラケットが設けられているので、プラズマトー
チの着脱及び保守点検が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るプラズマ加熱装置
の概略構成図である。
【図2】同要部断面図である。
【図3】従来例に係るプラズマ加熱装置の斜視図であ
る。
【符号の説明】
10 プラズマ加熱装置 11 プラズマ
トーチ 12 取付けフレーム 13 球面ブッ
シュ 14 XYステージ 15 開口部 16 第1の下部ブラケット 17 第2の下
部ブラケット 18 昇降フレーム 19 上部ブラ
ケット 20 下面 21 ボルト及
びナット 22 ボルト及びナット 23 絶縁材 24 絶縁材押さえ金具 25 ボス部 26 作用部材 27 絶縁材 28 セットプレート 29 セットボ
ルト 30 セットボルト 31 被加熱物 32 給水用ホース 33 排水用ホ
ース 34 通電ケーブル 35 ガス用ホ
ース 36 通電ケーブル 37 冷却水用
ホース 38 防熱板 39 ナット
フロントページの続き (72)発明者 吉村 良一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地59 日鐵プラント設計株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先部よりプラズマアークを発生させるプ
    ラズマトーチと、 前記プラズマトーチを首振り自在に取付けフレームに支
    持する球面ブッシュと、 XY方向に動く電動駆動機構を有し、把持した前記プラ
    ズマトーチの前記先部を公転駆動可能なXYステージと
    を有することを特徴とするプラズマ加熱装置。
  2. 【請求項2】 前記球面ブッシュは前記取付けフレーム
    の開口部に下部ブラケットを介して取付けられ、前記X
    Yステージは前記取付けフレームの上部に取付けられ、
    該XYステージの上部に前記プラズマトーチを把持する
    上部ブラケットが設けられている請求項1記載のプラズ
    マ加熱装置。
  3. 【請求項3】 下端部からプラズマアークを発生するプ
    ラズマトーチの中間部を球面ブッシュによって支持し、
    該プラズマトーチの上部をXY方向に動く電動駆動機構
    を有するXYステージで支持して円運動し、これによっ
    て発生する前記プラズマアークを被加熱物に対して公転
    させて、より均一に該被加熱物を加熱することを特徴と
    する被加熱物の加熱方法。
JP12185398A 1998-04-14 1998-04-14 プラズマ加熱装置及びこれを用いた被加熱物の加熱方法 Withdrawn JPH11291001A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007275914A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Nippon Steel Corp タンディッシュのプラズマ加熱装置
CN103008601A (zh) * 2013-01-23 2013-04-03 哈尔滨理工大学 一种脉冲放电辅助压铸装置及方法
KR101324662B1 (ko) * 2012-10-08 2013-11-04 위원홀딩스 주식회사 원재료의 용융 효율을 향상시킨 진공원심주조 장치

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KR101324662B1 (ko) * 2012-10-08 2013-11-04 위원홀딩스 주식회사 원재료의 용융 효율을 향상시킨 진공원심주조 장치
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