JPS63503490A - プラズマ誘導炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ誘導炉 技術分野 本発明は、冶金技術および電熱技術に関し、特にプラズマ誘導炉に関する。

背景技術 金属および合金の溶融を行なうための誘導るつぼ炉は公知である。これらの炉は 誘導加熱体に囲まれた耐火るつぼを含んで成り、炉内に溶湯を形成するための熱 は金属装入物中に誘導された電流消費によって発生する（Ｆａｒｂ翔ａｎ　Ｓ、 ＾、、Ｋｏｌｏｂｎｅｖ１、Ｆ、”Ｉｎｄｕｋｔｓｉｏｎｎｉｅ　ｐｅｃｈｉ　 ｄｌｙａ　ｐｌａｖｋｉ　ｍｅｔａｌｌｏｖ　ｉ　５ｐｌａｖｏｖ。

ｉｓｄ、”Ｈｅｔａｌｌｕｒｇｉａ、Ｈ，１９６８，ｐ、３２８）。

このような炉の特徴は、溶融速度が遅いこと、装入重量が少ないこと、およびス ラグの温度が比較的低くかつ活量が小さいことである。これらの炉においてスラ グの温度が低いのは、誘導加熱体の電磁場によって導電性の装入物内で発熱が誘 起されるという炉の作動原理に起因する。スラグは電気的な非伝導材料に属する ため、スラグ内では発熱が起らず、溶融金属からの熱伝導によってスラグが加熱 される。

公知のプラズマ誘導炉は、誘導加熱体に囲まれた耐火るつぼと、このるつぼの上 方に配されかつ電力供給源に接続されたプラズマ発生装置と、このるつぼの底部 に配されかつスイッチ装置を介してプラズマ発生装置の電力供給源に接続された 底部電極とを含んで成る（特開昭第６５−１３２４２号公報、日本分類１０＾４ １）。

底部電極に電力が供給された、プラズマ発生装置（陰極）と底部電極に電気的に 接触している装入物との間にプラズマアークが発生する。プラズマアークによっ て付与される熱量は装入物の密度には依存せず、したがって軽量装入の溶解法と なる。

このような炉では、スラグの力ｑ熱は、スラグを有効な温度に加熱しかつ金属の 温度より高温に昇温させることができるプラズマアークの放射によって主に行な われる。

スラグはプラズマアークによって加熱されると精錬能力が急速に高まり、その結 果高品質の金属を得ることが可能になる。しかし、加熱されたスラグはるつぼの 耐火ライニングと活発に反応し、耐火ライニングの寿命を短縮する。更に、プラ ズマアークの放射はるつぼの頂部を過度に加熱し、それによってるつぼライニン グの寿命は更に短縮する。この現象のためにプラズマ発生装置による熱の導入が 制限を受ける。

この公知の炉では、装入物が完全に溶融して金属溶融体が過剰加熱されると、底 部電極にはかなり大きな熱的負荷がかかる。この熱的負荷の発生要因は、底部電 極を流れる電流がジュール熱を生ずることに加えて、底部電極前面付近では、電 流とそれ自体の磁界との電磁作用の結果発生する力によって運動を続ける過剰加 熱された溶融体から底部電極へ熱が伝達されることである。この現象のために底 部電極の焼損が増加して電極寿命が短縮される。

発明の開示 本発明の主目的は、プラズマ発生装置による熱の導入をがなり多量に行なっても 炉の部材（るつぼライニング、底部電極）の破損を起こさず、それによって炉の 寿命を延長しかつ信頼性を高めた構造を有するプラズマ誘導炉を提供し、その技 術的な能力を拡大することである。

上記の目的は、本発明に従えば、誘導加熱体に囲まれた耐火るつぼと、このるつ ぼの上方に配されかつ電力供給源に接続されたプラズマ発生装置と、炉底部に配 されかつスイッチング装置を介してプラズマ発生装置の電力供給源に接続された 底部電極とを含んで成るプラズマ誘導炉において、るつぼの頂部が冷却された金 属環の形で作られているプラズマ誘導炉によって達成される。

上記の金属環は、２路スイツチのようなスイッチング装置に接続されていること が望ましい。

本発明に従ったプラズマ誘導炉は、水冷された金属環を用いることによって、ま た装入物の溶Ｍ後にこの金属環を通して電流を供給し底部電極を除勢することに よって、プラズマアークの放射と活性な高温スラグの作用とからるつぼを保護し て信頼性を高めかつ寿命を延長した。本発明に従ったプラズマ誘導炉は、プラズ マ発生装置から導入される熱が高められているので高出力であり、装置の技術的 能力が大きく、活性なスラグと高温のプラズマアークを用いて高品質の金属を得 ることができる。

図面の簡単な説明 図面は本発明に従ったプラズマ誘導炉を示す断面図である。

以下に、図面を参照し、特定の実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 図示したプラズマ誘導炉は、誘導加熱体（２）に囲まれた耐火性のるつぼ（１） と、該るつぼ（１）の上方に配されかつ電力供給源（４）に接続されたプラズマ 発生装置（３）と、該るつぼ（１）の底部に配されかつスイッチング装置（６） の接点ａを介して該プラズマ発生装置（３）の該電力供給源（４）に接続された 底部電極（５）とを含んで成る。

スラグ領域７に位置するるつぼ１の頂部は、冷却された金属環８の形で作られて いる。金属環８は、スイッチング装置６の接点すを介してプラズマ発生装置の電 力供給源４に電気的に接続されている。スイッチング装置６としては、接点ａお よびｂを有する２路スイツチが用いられている。金属環８の冷却は、水、蒸発物 、空気、液体金属等によって行なうことができる。金属環の材質は銅や鋼、その 他製造性が高くかつ装入物との反応性が低い金属でよい。

電力供給源９は誘導加熱体２に電圧を供給するために設けられているが、電力供 給源４および９をまとめて単一の電力供給源としてもよい、るつぼ１には、処理 空間を密閉しかつ熱損失を低減するためにカバー１０が設けられている。更に、 るつぼ１の壁部には注湯口１１が設けられている。

本発明に従うプラズマ誘導炉は次のように作動する。

るつぼ１に装入物を装入した後、電力供給源４および９のスイッチを入れる。こ の場合、電力供給源４はスイッチング装置６の接点ａを介して底部電極５に接続 される。その結果、アーク１２がプラズマ発生装置３と装入物との間に発生して 装入物の窪みを通り、溶融されつつある金属に熱を付与する。

最初の装入物が溶融した後に、更に装入物を装入し、この過程を繰り返して金属 環８の高さにまでるつぼ１内に溶融体１３を充たす。装入物の溶融過程はプラズ マ発生装置３と誘導加熱体２との共同作用によって非常に強力に進行する。炉が 溶融体１３で充たされた後に、所要組成のスラグを形成し、そして金属環８を接 点すを介して電力供給源４に接続するようにスイッチング装置６を切り換える。

この場合、アーク１２は次の回路によって供給される。すなわち、電力供給源４ 、スイッチング装置６の接１肴、ｂ、金属環８、金属溶融体１３、アーク１２、 およびプラズマ発生装置３という回路である。その結果、電流は底部電極５を流 れず、ジュール加熱と電流およびその磁界の共同作用によって生ずる溶融体の運 動とが停止するので、底部電極５の信頼性が高まり寿命が延長する。金属環の表 面積が大きいため、金属環を流れる電流の密度は小さく、したがって金属環８に は実際上熱的な負荷がかからない。

金属環８は冷却媒体によって冷却されておりかつ熱伝導性の高い金属で作られて いるので、スラグと接触する金属環８の表面は炉の作動中低温に維持され、その 結果、スラグは金属環８の領域で急冷されて金属環８上にスカルを形成し、この スカルによって金属環８は溶融体１３、スラグ、およびアーク１２の放射から保 護される０本発明に従った炉においては、活性なスラグを形成してこのスラグを プラズマアーク１２によって高温に加熱することができるので、炉の技術的能力 を著しく拡大しかつ溶融体１３の精錬の質を高めることができる。

溶融過程が完了した後に、溶融体１３を注湯口１１を通して排出する。

産業上の利用可能性 本発明は鉄および非鉄金属および合金の溶解に適用できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．誘導加熱体（２）に囲まれた耐火性のるつぼ（１）と、該るつぼ（１）の上 方に配されかつ電力供給源（４）に接続されたプラズマ発生装置（３）と、該る つぼ（１）の底部に配されかつスイッチング装置（６）を介して該プラズマ発生 装置（３）の該電力供給源（４）に接続された底部電極（５）とを含んで成るプ ラズマ誘導炉において、該るつぼ（１）の頂部が冷却された金属環（８）の形で 作られていることを特徴とするプラズマ誘導炉。
2. ２．該金属環（８）が、本質的に２路スイッチである該スイッチング装置（６） に電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプラズマ誘 導炉。