WO2002064290A1 - Chalumeau a plasma pour chauffer de l'acier en fusion - Google Patents

Description

明 細 書 溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチ 〔技術分野〕

本発明は、 プラズマ トーチのァノード電極の溶損を抑制して長寿 命化を図ることができる、 溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチに関す る。

〔背景技術〕

従来、 铸片は、 溶鋼を取鍋からタンディ ッシュに受湯してから、 タンディ ッシュの底部に設けた浸漬ノズルから铸型に注湯し、 铸型 による冷却と、 支持セグメ ン トに布設した冷却水ノズルからの散水 による冷却によって、 凝固させてからピンチロールによって所定の 速度で引き抜いて製造される。

しかし、 タンディ ッシュに受湯する溶鋼は、 常に大気に熱を放散 しており、 取鍋の容量が大きく、 铸造時間が長くなる場合や、 鋼種 によって溶鋼の過熱温度が低く制限される場合には、 铸造途中から タンディ ッシュ内の溶鋼温度が標準温度よ り も低下する。

この温度低下によ り、 铸型に注湯する浸漬ノズルの詰まりが生じ たり、 不純物 （介在物） の分離が阻害されるため、 铸片の品質を損 なう ことになる。 極端に温度が低下すると、 錶造作業そのものを中 断せざるを得ない場合がある。

この対策として、 特開平 3- 42195号公報に記載されているように 、 タンディ ッシュ内の溶鋼表面の上方に、 アノー ド電極と力ソード 電極を備えた一対のプラズマ トーチを配置し、 溶鋼にプラズマァー クを飛ばして、 プラズマアークの熱により溶鋼を加熱すること と、 このプラズマ用のガスにアルゴンと COガスを用いてアーク電圧を増 加させてプラズマアークの出力を高めることが行われている。

さらに、 特開平 6- 344096号公報に記載されているよ うに、 タンデ ィ ッシュ内の溶鋼表面の上方に、 プラズマ トーチのァノー ド電極を 配置し、 陰極を構成する電極を溶鋼中に浸漬しておき、 アノード電 極から溶鋼表面にプラズマアークを飛ばして、 溶鋼を加熱すること が行われている。

しかしながら、 特開平 3- 42159号公報や、 特開平 6-344096号公報 に記載された溶鋼の加熱方法では、 プラズマトーチの先端が溶損や 磨耗によって損耗し、 プラズマ トーチの寿命が極端に低下する。

この溶鋼の加熱を行う際のプラズマ トーチのァノー ド電極の表面 には、 プラズマアークの熱や溶鋼の輻射熱、 及び、 プラズマアーク やプラズマ形成用のアルゴンガス等に起因した溶鋼のスプラッシュ 等によって、 局部的な溶損や磨耗が発生する。

その結果、 電極の表面に凹凸が形成されたり、 アノード電極の先 端の板厚が薄くなり、 外側に変形するいわゆる凸部 （あるいは出つ 張り） が形成されたりする。

凸部が形成されると、 その凸部にプラズマアークが集中し、 凸部 の熱負荷が大きくなり、 その表面温度は電極の材料の融点よ り高く なる。

しかも、 溶鋼の加熱は、 1000〜5000アンペアの高電流を通電し、 プラズマアークを溶鋼の表面に連続して飛ばして行われるため、 凸 部へのプラズマアークの集中と、 凸部の溶損 （磨耗） とが繰り返さ れ、 その結果、 溶損 （損耗） が急激に進行する。 この現象は、 直流 型のツイン式のプラズマ トーチを用いる場合に顕著になる。

さらに、 溶鋼のスプラッシュが生じると、 アノー ド電極や外筒に 地金が付着し、 付着した地金によって、 アノー ド電極と溶鋼表面の 間以外にもプラズマアークが生じるいわゆるサイ ドアークが発生す る。

特に、 アノード電極と外筒の材質に耐溶損、 耐磨耗の材料を用い る場合、 その材料の電気抵抗や電気伝導度等によっては、 サイ ドア ークが発生し易くなる。 そして、 サイ ドアークが発生すると、 ァノ ード電極の表面あるいはフロ ントエン ド （外筒） 等が開口して水漏 れを生じ、 アノード電極の寿命が大幅に低下する。

その結果、 溶鋼の加熱処理コス トが上昇し、 プラズマトーチの取 り替え時間の発生や、 加熱の不能による铸片の品質の低下、 浸漬ノ ズル詰ま り等による铸造操業の不安定化等の問題が生じる。

本発明は、 かかる事情に鑑みてなされたもので、 溶鋼の加熱に用 いるプラズマ トーチのァノー ド電極に生じる熱ゃスプラッシュによ る溶損や磨耗を防止し、 サイ ドアークの発生を抑制して、 プラズマ トーチの長寿命化を図り、 铸造操業の安定化や铸片の品質向上を行 う ことができる溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチを提供することを 目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的に沿う本発明の溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチは、 「 環状に底が塞がれた二重管からなる外筒と、 該外筒の内部に、 前記 二重管の内側と隙間をもって装着された有底の筒状のァノード電極 を備えるプラズマ トーチにおいて、 前記ァノ一ド電極の材料と して

、 純銅を除き、 該材料の軟化温度が 150°C超であって、 前記外筒の 電気伝導度 Nに対する前記ァノード電極の電気伝導度 Dの比が下式 を満たすことを特徴とする溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチ」 であ る。

0. 2≤ D / N < 1. 0 アノー ド電極に、 純銅よ り軟化温度の高い材料を用いるので、 プ ラズマアーク熱や溶鋼の輻射熱、 スプラッシュ等に起因する先端の 溶損あるいは磨耗等を抑制することができる。 また、 同時に、 冷却 水の圧力等による張り出しを抑制してアノー ド電極の表面を平滑に 維持し、 プラズマアークの集中による溶損を防止することができる しかも、 溶鋼に対向するァノード電極の表面が軟化するのを抑制 して、 溶損及びスプラッシュによる磨耗を防止でき、 さらに、 ァノ 一ド電極及び外筒の電気伝導度に起因するサイ ドアークの発生を防 止することができる。

D / Nが 0. 2未満になると、 アノード電極の電気伝導度よ り も外 筒の電気伝導度が高くなり過ぎて、 ァノー ド電極から外筒へのサイ ドアークが発生する。

一方、 D / Nが 1. 0以上になると、 アノー ド電極に用いる材料の 軟化温度が低くなつて耐溶損及び耐磨耗性が悪く なるか、 又は、 外 筒の電気伝導度が低下するという問題が生じ、 着火不良の発生によ る操業の不安定化を招く。

なお、 軟化温度は、 2時間の加熱で最大硬さの 35%に硬度が低下 する温度である。

本発明者らはアノード電極の寿命を延ばすため、 ァノー ド電極の 材質の熱伝導率および電気伝導率に着目 し、 特願 2001— 179246号の 発明を提案した。 しかしながら、 アノー ド電極の材料設計の観点で は、 耐熱性を向上させるには熱伝導率が高くなる材料は好ましく、 また、 耐アーク性を向上させるには電気伝導率が低い材料が好まし いが、 耐熱性と耐アーク性を両立させる材料の選定は困難であった 本発明者らは、 従来よ り、 熱伝導率を維持しつつ低電気伝導率を 示す材料を用い長寿命のプラズマ トーチを得るべく試行錯誤を繰り 返した。 その結果、 アノー ド電極と外筒との電気伝導率の比率を特 定範囲に制限することにより、 従来よ り も寿命を著しく改善できる ことを見いだし、 本発明に至った。

さらに、 前記プラズマ トーチに供給するプラズマ形成用のアルゴ ンガス供給量を 300〜1000NL/分にするとよい。

電極と溶鋼の表面の間に、 電極の先端を包み、 しかも、 電極から 溶鋼表面に向かってイオン化されたアルゴンガスを含むアルゴンガ ス流が形成されるので、 電極から溶鋼表面に飛ぶプラズマアークの 乱れをなく して、 サイ ドアークの発生を防止することができる。

アルゴンガス量が 300NLZ分未満になると、 イオン化されたアル ゴンガスの流れが弱くなり、 電極の外周を覆うアルゴンガス流が形 成されず、 サイ ドアークが発生し易くなる。

一方、 アルゴンガス量が 1000NLZ分を超えると、 プラズマアーク の安定効果が期待できず、 アルゴンガス流による溶鋼のスプラッシ ュが発生して、 電極の寿命が低下する。

〔図面の簡単な説明〕

図 1 は、 本発明の一実施の形態に係る溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチを適用した溶鋼の加熱装置の全体図である。

図 2は、 本発明の一実施の形態に係る溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチの先端部の断面図である。

図 3は電気伝導度の比とサイ ドアークの発生指数の関係を表すグ ラフである。

〔発明を実施するための最良の形態〕

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 き説明する。

図 1 に示すよ うに、 本発明の一実施の形態に係る溶鋼加熱に用い るプラズマ トーチを使用した溶鋼の加熱装置 10は、 図示しない铸型 に溶鋼 11を注湯する浸漬ノズル 12を底部に取付けたタンディ ッシュ 13と、 タンディ ッシュ 13の上を覆い、 しかも、 揷入口 14、 15を備え 、 内側 （タンディ ッシュ 13内） に加熱室 16を形成する蓋 17と、 挿入 口 14、 15から加熱室 16に図示しない進退装置によって、 それぞれ挿 入される直流型のアノード側のプラズマ トーチ （以下アノードトー チともいう） 20 a と力ソード側のブラズマ トーチ （以下力ソー ドト ーチともいう） 20 b とを有し、 さらに、 アノー ドトーチ 20 a とカソ ー ドトーチ 20 bに通電する直流加電装置 18とを備えている。

さ らに、 図 2に示すように、 本実施の形態に係る溶鋼加熱に用い るプラズマ トーチの一例であるアノードトーチ 20 aは、 先端を底部 25によつて環状に塞いだ二重管 21の内部に、 冷却水の送水路 22及び 排水路 23を形成する冷却水デパイザ （冷却水分割部材） 24を配置し た外筒 26と、 この外筒 26の内側に、 先端を 0. 5〜 5 mm の厚みを有す る底板 27によって塞がれた中空筒状のァノー ド電極 （以下電極とい う） 28を有している。

この電極 28と外筒 26は、 それぞれ、 Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の 一種以上を添加した 合金 （銅を除く） 、 タングステン （W ) に、 Cu、 Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の一種以上を添加した W合金、 又は W等の材質を用いて形成されている。

外筒 26、 すなわち、 二重管 21の内壁と電極 28の外周の間には、 塩 化ビニール、 テフロン等からなる通気孔 29 a を有する中空の円柱型 (環状） の絶縁ブロ ック 29が嵌合されており、 絶縁プロック 29をス ぺーサ一に使用してアルゴンガスの供給路 30を形成している。

さ らに、 電極 28の内部には、 その中央に給水路 31を有し、 その先 端に広がり部 32を有する筒状の冷却水デパイザ （冷却水分割部材） 33が設けられている。 この冷却水デパイザ 33の先端は、 電極 28の底 板 27と 0. 5〜3 mm の間隙を有している。 そして、 冷却水デパイザ 33 と電極 28の内壁との間には、 底板 27の間隙に連通した排水路 34が形 成されている。

また、 電極 28の上方の外周部には、 塩化ビニール、 強化プラスチ ック等からなる筒状の絶縁体 35を嵌挿し、 電極 28に通電した際に外 筒 26との電気的な短絡を防止している。

なお、 力ソー ドトーチ 20 bについては、 アノー ド電極 28の替りに カソー ド電極を備えている点以外は、 前述したァノ一ドトーチ 20 a と同様の構成であり、 その説明については省略する。

次に、 本発明の一実施の形態に係る溶鋼加熱に用いるプラズマ ト ーチを適用した溶鋼の加熱装置 10の動作について説明する。

タンディ ッシュ 13に受湯した溶鋼 11を浸漬ノズル 12から铸型に注 湯する際に、 タンディ ッシュ 13内の溶鋼 11の残量が少なくなるか、 あるいは、 注湯時間が長くなる場合、 溶鋼 11の温度が放熱によって 、 通常、 0. 1〜0. 5°C /分で低下する。

この溶鋼 11の温度低下を防止するため、 進退装置を作動して、 ァ ノー ドトーチ 20 a と力ソー ドトーチ 20 bを、 それぞれ、 蓋 17に設け た揷入口 14と揷入口 15から加熱室 16に挿入する。 そして、 アノー ド トーチ 20 a と力ソードトーチ 20 bを下降させ、 アノー ドトーチ 20 a と力ソー ドトーチ 20 bの先端が溶鋼 11の表面から 100〜500mmの間隔 を有して上方に位置するよ うに保持する。

二重管 21の内部に設けた冷却水デパイザ 24によつて形成された送 水路 22には、 200NLZ分で冷却水を供給してァノ一ドトーチ 20 a及 び力ソー ドトーチ 20 bを冷却する。 送水路 22に供給された冷却水は 、 外筒 26の底部 25を冷却してから排水路 23を通り、 外筒 26の内側を 冷却してから排水される。

さ らに、 筒状の電極 28の中央に設けた給水路 31に、 120NLZ分で 冷却水を供給する。 冷却水は、 冷却水デパイザ 33に沿って排水路 34 を流れるこ とによ り、 電極 28の底板 27と電極 28の外周部を冷却し、 先端部や胴体等の温度の上昇を防止する。

同時に、 電極 28と外筒 26の間に形成された供給路 30に、 絶縁プロ ック 29の通気孔 29 aを通して、 300〜1000NLZ分でァノレゴンガスを 供給する。 このアルゴンガスは、 電極 28の周囲を包み、 しかも、 溶 鋼 11に向かうアルゴンガス流を形成し、 雰囲気をアルゴンガスによ つて置換すると共に、 プラズマ形成用のガスとして利用される。 そして、 直流加電装置 18によって、 アノー ドトーチ 20 aに 1000〜 5000アンペアの電流を通電する。 これによ り、 アノー ドトーチ 20 a の電極 28の底板 27から直接ブラズマアークが溶鋼 11に向かって形成 される。 また、 図 1 中矢印で示すように、 力ソー ドトーチ 20 bにも 電流が流れ、 溶鋼 11の表面と力ソードトーチ 20 bの間にもプラズマ アークが形成される。 そして、 プラズマアーク熱及び抵抗熱、 また 、 これ等の輻射熱等によって、 溶鋼 11が加熱される。

加熱時は、 電極 28の底板 27の表面に、 プラズマアークの熱や溶鋼 11の輻射熱、 及び、 シール用のアルゴンガスのサーマルピンチ作用 によって、 プラズマアークが中央に集中したり、 プラズマアークや アルゴンガス流による溶鋼 11のスプラッシュが発生するため、 電極 28の底板 27の表面が過酷な負荷を受ける。

しかし、 電極 28及び底板 27に、 純銅や無酸素銅等のような軟化温 度が 150°C以下のものを除いた 150°C超の軟化温度を有する材料、 例えば、 Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の一種以上を添加した Cu合金、 タングステン ( W) に Cu、 Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の一種以上を 添加した W合金、 又は、 W等の材質を用いるので、 電極 28及び底板 27の耐熱強度が高められ、 プラズマアークの熱や溶鋼 11の輻射熱に 対する耐溶損性、 及び、 スプラッシュ等に対する耐磨耗性を発現で き、 しかも、 底板 27が輻射熱やプラズマアークの集中、 冷却水の水 圧等に起因して生じる凸部の形成を抑制することができる。

そして、 電極 28の底板 27の表面をほぼ平滑に維持して、 底板 27の 表面の局部的な凸化によって起きる急激な溶損を防止することがで きる。

なお、 Cu合金と しては、 Cu— Cr、 Cu - Cr - Zr , Cu— Zr、 Cu— Be— Co、 Cu— Ni、 Cu— Ag等があり、 W合金としては、 W _ Cu、 W— Cuに Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Agの一種以上を添加した合金等がある。 また 、 Wのみを用いることもできる。

電極 28に使用する材料を単に高軟化温度の材料に変えると、 電極 と外筒に使用した材料の電気伝導度の差によって、 サイ ドアークが 発生したり、 着火不良等のプラズマアークの不安定化等を招く こと になる。

このサイ ドアークや着火不良等を防止するため、 電極 28の材質の 電気伝導度 Dと外筒 26の材質の電気伝導度 Nが下式を満たすように 材料の選択を行う。

0. 2≤ D / N < 1. 0

ここで、 D Z Nを用いたのは、 電極と外筒の電気伝導度の指標と して一般に用いられているシーメンス Zメー トルである S Z mを用 いると、 プラズマ トーチに発生するサイ ドアークや着火不良、 電極 と外筒に生じる溶損及び磨耗等を精度良く判別できるからである。 電極 28の材質の電気伝導度 Dと外筒 26の材質の電気伝導度 Nを所 定の範囲にすることによ り、 電気伝導度に起因するサイ ドアークの 発生を安定して抑制し、 耐溶損性を発現してプラズマ.トーチ 20 a、 20 bの寿命の延長を図ることができる。 しかも、 電極 28から溶鋼 11 の表面に向かうプラズマアークを形成しない着火不良や、 プラズマ アークの不安定化等を防止することができ、 加熱作業ゃ錶造作業を 安定して行うことができる。

特に、 材質を選択して、 D / Nの下限値を 0· 32にすることによ り 、 電極 28と外筒 26の電気伝導度の差を小さくでき、 電気伝導度に起 因するサイ ドアークの発生を.急激に低下することができて、 よ り好 ましい結果が得られる。

また、 供給路 30の基端から、 300〜： 1000NL/分でアルゴンガスを 供給する。 この供給によ り、 アルゴンガスが電極 28の周囲を囲み、 しかも、 溶鋼 11の表面に向かう十分な流れを形成することができる ので、 アノー ドトーチ 20 aの周辺の冷却を行う と共に、 アルゴンガ ス流によ り周囲との遮断効果が高められ、 アルゴンガスの一部がィ オン化され、 電極 28から溶鋼 11に向かうプラズマアークを導き、 電 極 28の表面から溶鋼 11間に良好なプラズマアークを形成することが できる。 その結果、 アルゴンガスのイオン化の促進によってプラズ マアークが乱れるのを抑制する効果がより高められ、 プラズマァー クを安定させるこ とができる。

さ らに、 プラズマアークに乱れを抑制することによって、 電極 28 と溶鋼 11の表面の間以外の外筒 26の底部 25等に短絡するサイ ドア一 クを、 よ り確実に防止することができる。

また、 外筒 26に用いる材質については、 電極 28と同様に、 純銅や 無酸素銅等のような軟化温度が 150°C以下のものを除き、 軟化温度 が 150°C超である Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の一種以上を添加した Cu合金、 及び、 タングステン ( W ) に、 Cu、 Cr、 Ni、 Zr、 Co、 Be、 Ag等の一種以上を添加した W合金や、 W等の材質を用いることがで さる。

そして、 外筒 26の耐熱強度が高められ、 プラズマアークの熱や溶 鋼 11の輻射熱、 及び、 プラズマアークやアルゴンガス流による溶鋼 11のスプラッシュによつて生じる外筒 26及びその底部 25の溶損や磨 耗を防止することができる。

そして、 プラズマアークを安定して形成することができ、 タンデ ィ ッシュ 13內に貯湯された溶鋼 11をプラズマアーク熱及び抵抗熱、 及び Z又は、 これ等の輻射熱によって加熱し、 温度低下を防止でき る。 その結果、 溶鋼 11を铸型に注湯する浸漬ノズル 12の詰まり を抑 制して不純物 （介在物） の分離を促進して、 铸片の品質向上及び铸 造作業の安定化を図ることができる。

〔実施例〕

次に、 本発明の一実施例に係る溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチ について説明する。

取鍋からタンディ ッシュに 40トンの溶鋼を受湯し、 浸漬ノズルか ら鎳型に注湯中に取鍋の残湯が 20ト ンになつた時点で、 10°Cの溶鋼 温度の低下が予想されたので、 タンディ ッシュの蓋に設けた挿入口 から、 電極と外筒が電気伝導度の異なる材質からなるァノードトー チとカソー ドトーチを挿入して、 その先端が溶鋼表面から 300mmの 位置になるように下降させて保持した。

このアノー ドトーチ及び力ソードトーチの電極と外筒の間に形成 された供給路から供給するアルゴンガス量を変化させ、 200 V、 30 00ァンペアの電流を流してプラズマアークを発生させて、 溶鋼を 10 °C昇温した。

なお、 比較例と して、 溶鋼の加熱を実質的に同条件で行い、 外筒 を Wにし、 電極に、 WC (タングステンカーバイ ト） 75質量％、 Cu25 質量％の合金を用い、 （電極の電気伝導度 D /外筒の電気伝導度 N ) が 1 である場合 （Xで示す） のアノー ドトーチにおけるサイ ドア ークの発生指数を 1 と した。 その結果を図 3に示す。

電極を、 WC (タングステン力一バイ ト） 70質量％、 Cu30質量％の 合金にし、 外筒を、 97質量％、 W 3質量％の合金にして、 （電極 の電気伝導度 D/外筒の電気伝導度 N) が 0.22、 プラズマ形成用の アルゴンガスを 300NLZ分で供給した場合 （翁で示す） 、 サイ ドア ークの発生指数が 0.20となった。

さらに、 電極に Wを用い、 外筒を、 Cu98.8質量％、 1質量％、 P (燐） 0.20質量％の合金にして、 （電極の電気伝導度 D //外筒の 電気伝導度 N) が 0.589 、 プラズマ形成用のアルゴンガスを 300NL /分で供給した場合 （酾で示す） 、 サイ ドアークの発生指数が 0 と なった。

また、 電極を、 （^23質量％、 ^78質量％の合金にし、 外筒、 Cu25 質量％、 75質量％の合金にして、 （電極の電気伝導度 DZ外筒の 電気伝導度 N) が 0.94、 プラズマ形成用のアルゴガスを 600NLZ分 で供給した場合 （〇で示す） 、 サイ ドアークの発生指数が 0.1とな つた。

また、 プラズマ トーチの溶損についても （電極の電気伝導度 DZ 外筒の電気伝導度 N) が本発明の範囲を満足したものについては、 耐溶損性、 耐磨耗性が良好であり、 プラズマ トーチの寿命を延長す ることができた。

しかし、 外筒を Wにし、 電極に、 WC (タングステンカーパイ ト） 75質量％、 Cu25質量《¾の合金を用い、 （電極の電気伝導度 D/外筒 の電気伝導度 N) を 1.0 とした場合と、 供給するアルゴンガス量 8 00NL/分、 1000NLZ分と増量し、 他の加熱条件を同じにした場合に ついては、 いずれも、 サイ ドアークの発生指数が 1 となり、 寿命が 大幅に低下した。

さらに、 （電極の電気伝導度 DZ外筒の電気伝導度 N) が 0.2未 満で、 供給するアルゴンガス量を 800NLZ分、 1000NLZ分に増量し た場合については、 いずれもサイ ドアークの発生指数が 1. 4 となり 、 悪い結果となった。

なお、 ァノー ド電極材料と して代表的な材質の電気伝導度とその 特性を表 1 に示す。

〔表 1〕

以上、 本発明の実施の形態を説明したが、 本発明は、 上記した形 態に限定されるものでなく、 要旨を逸脱しない範囲での条件の変更 等は全て本発明の適用範囲である。

例えば、 アノードトーチの電極の材料と しては、 軟化温度が 150 °C超であって、 電気の伝導性を有する純銅を除く他の金属あるいは 合金を使用することができる。 さらに、 外筒においても軟化温度が 150 °C超であって、 耐溶損性、 耐磨耗性を有する他の金属あるいは 合金を使用することができる。

また、 プラズマ トーチに用いるプラズマ形成用のガスと しては、 アルゴンガスの他に、 窒素ガス、 ヘリ ウムガス、 ネオンガス等を用 いることができるし、 また、 アルゴンガスとこれ等のガスを混合し て使用することができる。 〔産業上の利用可能性〕

本発明の溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチは、 底が塞がれた二重 管からなる外筒と、 外筒の内部に、 二重管の内側と隙間をもって装 着された有底の筒状のァノード電極を備えるプラズマ トーチにおい て、 アノード電極の材料として、 純銅を除き、 材料の軟化温度が 1 50°C超であって、 外筒の電気伝導度 Nに対するァノ一ド電極の電気 伝導度 Dの比が所定の範囲 （0, 2〜1. 0) を満たしているので、 ブラ ズマアークや溶鋼の輻射熱、 スプラッシュ等に起因する電極先端の 溶損あるいは磨耗等を抑制することができる。

同時に、 冷却水の圧力等による張り出しを抑制してァノー ド電極 の表面を平滑に維持し、 プラズマアークの集中による溶損を防止し 、 しかも、 サイ ドアークを無く し、 アノードトーチの長寿命化を可 能にして、 铸造操業の安定化や铸片の品質を向上することができる さ らに、 本発明の溶鋼加熱に用いるプラズマトーチにおいて、 プ ラズマ形成用のアルゴンガスの供給量を 300〜1000NLZ分にすると 、 電極から溶鋼表面に向かうプラズマアークの乱れを無く し、 電極 と外筒との電気的な短絡を抑制してサイ ドアークを防止してプラズ マ トーチの寿命を大幅に向上することができ、 また、 アルゴンガス のイオン化を促進してプラズマアークを安定させ、 加熱効果を高め ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 環状に底が塞がれた二重管からなる外筒と、 該外筒の内部に 、 前記二重管の内側と隙間をもって装着された有底の筒状のァノー ド電極を備えるプラズマ トーチにおいて、 前記ァノー ド電極の材料 と して、 純銅を除き、 該材料の軟化温度が 150°C超であって、 前記 外筒の電気伝導度 Nに対する前記ァノード電極の電気伝導度 Dの比 が下式を満たすことを特徴とする溶鋼加熱に用いるプラズマ トーチ

0.2≤ D/N≤1.0