JPH01167573A - 直流アーク炉 - 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】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、主にスクラップを原料とした製鋼に利用され
る直流アーク炉に関するものである。 （従来の技術） 従来、製鋼に際しては、鉄鉱石を原料とする高炉−転炉
方式が、大量生産に適するものとして広く採用されてい
るが、また他方では、スクラップを原料とするアーク炉
を用いた電気炉製鋼も広く採用されている。 この電気炉製鋼においては、通常、交流アーク炉が使用
されており、次第に大型化・大電力化が進んでＵＨＰ炉
（超高電力炉）の開発にまで及び、高炉−転炉方式に対
するもうひとつの大量生産の製鋼方式として確立してき
ている。 しかし、ＵＨＰ操業による交流アーク炉では、高電力エ
ネルギーの有効利用のための回路インピーダンスの低減
に限界を有し、フリッカ−の問題も大きくなると共に、
交流特有の電極表皮作用による電極電流密度の限界を有
していることから、上部電極と炉底電極との間で直流を
供給する直流アーク炉の見なおしも一部においてなされ
てきている。 この直流アーク炉は、作業性の問題からあまり進展して
こなかったが、近年の高電力容量のＡＣ−ＤＣ変換用整
流設備の開発がその見なおしに大きく寄与しており、従
来知られている直流アーク炉は、炉壁および炉殻などか
ら構成される炉本体の上部に被せる炉蓋を貫通して、直
流電源の例えば陰極側に接続される複数の上部電極を昇
降可能に設けると共に、炉本体の炉底部分に、前記直流
電源の例えば陽極側に接続される単数もしくは複数の炉
底電極を設け、上部電極と炉底電極との間で直流アーク
を発生させることにより、炉内に装入したスクラップ類
をアーク加熱して溶解させるようにしたものであった。 このような直流アーク炉では、従前の交流アーク炉に比
較して、同じ電流イ１での電極の細径化、この細径化に
よる電極表面酸化減量の低減ならびに交流に比べた電極
先端部の温度低下にもとづく黒鉛昇華の減少による電極
原単位の低下、フリッカ−レベルの低減およびアークノ
イズの減少などといった利点をもたらすことが可能にな
る。 （発明が解決しようとする問題点） このように、従来の直流アーク炉は、交流アーク炉に比
べていくつかの利点をもっているが、スクラップ予熱時
に使用する予熱バーナーを炉蓋に設置したままとしたと
きには、溶解時において熱的な損傷を受けやすいという
問題点を有し、かつまたスクラップ予熱時および溶解時
のいずれにおいても、排ガスは出鋼口上部に設けた排ガ
スダクトから排出されるようになっており、直流アーク
炉特有の排ガスの流れに対して効率の悪いものとなって
いることから、エネルギー損失が大きいという問題点を
有しており、エネルギーコストの低減、溶解効率の向上
などのために、より一層の改善をはかることが要望され
ている。 （発明の目的） 本発明は、このような要望にかんがみてなされたもので
、熱効率の向上、装入原料の溶解時間の短縮化を実現し
、エネルギーコストの低減、溶解効率の向上をはかるこ
とが可能である直流アーク炉を提供することを目的とし
ている。

【発明の構成】

（問題点を解決するための手段） 本発明の第一発明に係る直流アーク炉は、直流電源の一
方側に接続される複数の上部電極を、炉蓋に設けた電極
貫通孔を貫通して昇降可能に備えると共に、前記直流電
源の他方側に接続される単数または複数の炉底電極を備
えた直流アーク炉において、前記電極貫通孔には当該電
極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には排ガスダクト接
続口を設けると共に当該排ガスダクト接続口の開閉蓋を
設け、少なくとも溶解時には、前記排ガス接続口に排ガ
スダクトを接続して、溶解時に発生する排ガスを炉蓋に
接続した排ガスダクトのみから、もしくは出鋼口上部に
設けた排ガスダクトと前記炉蓋に接続した排ガスダクト
との両方から、排ガスを行うようにしたことを特徴とし
ており、必要に応じて、前記排ガスダクト接続口は、前
記複数の上部電極によって形成される電極ピッチサーク
ルの内側、とくに中心部分に設けるようにしたことを特
徴としている。 また、本発明の第二発明に係る直流アーク炉は、直流電
源の一方側に接続される複数の上部電極を、炉蓋に設け
た電極貫通孔を貫通して昇降可能に備えると共に、前記
直流電源の他方側に接続される単数または複数の炉底電
極を備えた直流アーク炉において、前記電極貫通孔には
当該電極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には予熱バー
ナー兼排ガスダクト接続口を設け、当該予熱バーナー兼
排ガスダクト接続口には予熱バーナーと排ガスダクトと
の切替接続を可能とし、スクラップ予熱時には前記開閉
蓋により電極貫通孔を閉塞すると共に前部予熱バーナー
兼排ガスダクト接続口には予熱バーナーを接続してスク
ラップ類の予熱を行い、スクラップ類の溶解時には前記
電極貫通孔を開放して、上部電極を降下させると共に、
前記予熱バーナーに替えて前記排ガスダクトを予熱バー
ナー兼排ガスダクト接続口に接続し、溶解時に発生する
排ガスはこの炉蓋に接続した排ガスダクトのみから、あ
るいは出鋼口上部に設けた排ガスダクトと前記炉蓋に接
続した排ガスダクトとの両方から、排出するようにした
ことを特徴としており、必要に応じて、前記予熱バーナ
ー兼排ガスダクトｖｃ続口は、前記複数の上部電極によ
って形成される電極ピッチサークルの内側、とくに中心
部分に設けるようにしたことを特徴としている。 （実施例） 第１図はこの発明に係る直流アーク炉の一実施例を示し
ている。 この直流アーク炉１は、基礎２上に設置した凹面形支持
台３においてその炉本体４の底面に設けた曲面座５を介
して傾動可能に支持されており、この炉本体４には炉蓋
６が配設され、この炉Ｍ６は図示しない支持体により吊
り下げられていて、昇降および旋回が可能となっている
。 また、この炉蓋６に、例えば炉心Ｃを中心とする同一電
極ピッチサークル上において等間隔（１２０°間隔）の
３個所に電極貫通孔７が形成してあり、これらの電極貫
通孔７にはそれぞれ当該電極貫通孔７の開閉蓋８が設け
である０、そして、これらの電極貫通孔７を開放した状
態で、それぞれの電極貫通孔７には例えば黒鉛電極より
なる上部電極１１が電極クランプ１２およびその他図示
しない電極支持機構によって昇降可能に配設してあり、
上部電極１１は、図示しない電極母線、可撓電線および
固定二次側母線等を介して、直流電源の例えば陰極側に
接続しである。 さらに、炉蓋６の炉心Ｃの位置には、予熱バーナー兼排
ガスダクト接続口１５が設けてあり、この予熱バーナー
兼排ガスダクト接続口１５には、予熱バーナー１６と排
ガスダクト１７とが切換接続可能にしである（図示例の
ものでは。 予熱バーナー１６が接続された状態を示している。） さらにまた、炉本体４の炉底側には、炉心Ｃを中心とす
る同一電極ピッチサークル上において等間隔（１２０’
間隔）の３個所に炉底電極２１を備えているとともに、
図示左側には、出鋼口２２を有しており、この出鋼口２
２は回動式ストッパ２３によって開閉されるようになっ
ている。 この出鋼口２２の上部には排ガスダクト２４が設けてあ
り、この排ガスダクト２４内にはダンパ２４ａが設けで
あると共に、炉底部分の図示右側には傾動用シリンダ２
５が設けである。 このような構成の直流アーク炉１によってスクラップ類
の溶解を行う要領について説明する。 まず、炉本体４の内部にスクラップ類が装入され、電極
貫通孔７はその開閉Ｍ８によって閉塞され、予熱バーナ
ー兼排ガスダクト接続口１５には予熱バーナー１６が接
続された状態で、当該予熱バーナー１６によって上部か
らスクラップ類の予熱を開始する。このとき、スクラッ
プ類の中を通って当該スクラップ類を予熱したのちの排
ガスは、出鋼口２２の上部に設けた排ガスダクト２４に
より排出される。 次いで、スクラップ類の予熱を終えたあとは、開閉蓋８
を開いて電極貫通孔７を開放し、上部電極１１を降下さ
せて電極貫通孔７から炉内部に挿入すると共に、これと
相前後して、前記予熱バーナー兼排ガスダクト接続口１
５には、前記予熱バーナー１６に替えて、排ガスダクト
１７を接続し、上部電極１１と炉底電極２１との間に接
続した直流電源を通電してアーク加熱する。そして１．
アーク加熱時の排ガスは、出鋼口２２の上部に設けた排
ガスダクト２４に設けたダンパ２４ａを閉じて、炉蓋６
に接続した排ガスダクト１７のみから、すなわち炉中心
のみから排出するようにするか、あるいは炉蓋６に接続
した排ガスダクト１７と出鋼口２２の上部に設けた排ガ
スダクト２４との両方から排出する。 本発明に係る直流アーク炉１では、電極貫通孔７には当
該電極貫通孔７の開閉蓋８を設け、前記炉蓋６には排ガ
スダクト接続口（１５）または予熱バーナー兼排ガスダ
クト接続口１５を設け、排ガスダクト接続口（１５）を
設けた場合には当該排ガスダクト接続口（１５）の開閉
蓋を設け、予熱バーナー兼排ガスダクト接続口１５を設
けた場合には当該予熱バーナー兼排ガスダクト接続口１
５に予熱バーナー１６と排ガスダクト１７とを切替式に
接続するようにしたから、溶解時には前記排ガスダクト
接続口（１５）の開閉蓋を解放状態とし、また、予熱バ
ーナー兼排ガスダクト接続口１５には排ガスタクト１７
を接続することによって、溶解時においては炉の中心に
発生する直流アーク炉特有の排ガスの流れをそのまま円
滑に炉の上部側すなわち炉Ｍ６の部分から排出させるこ
とができるようになり、排ガスの流れを直流アーク炉１
の特性に合わせたものとすることができるようになる。 次に、上記構造の直流アーク炉１において、容量２０　
ｔ　Ｏｎのものを用い、スクラップ予熱時は電極貫通孔
７を閉塞し、予熱バーナー１６によってスクラップ類の
予熱を行い、予熱後は、電極貫通孔７を開放して上部電
極１１を挿入し、予熱バーナー兼排ガスダクト接続口１
５には排ガスダクト１７を接続し、上部電極１１と炉底
電極２１との間での通電によって溶解する間に排ガスは
二つの排ガスダクト１７．２４から排出させる溶解を行
ったところ、炉Ｍ（６）に予熱バーナー兼排ガスダクト
接続口（１５）を設けて予熱バーナー（１６）と排ガス
ダク）（１７）との切換接続を行わない従来の場合に比
べて、溶解時間を約２５％程度短縮することができ、そ
の分だけエネルギーコストを減少させることができた。

【発明の効果】

以上説明してきたように、本発明の第一発明に係る直流
アーク炉では、直流電源の一方側に接続される複数の上
部電極を、炉蓋に設けた電極貫通孔を貫通して昇降可能
に備えると共に、前記直流電源の他方側に接続される炉
底電極を備えた直流アーク炉において、前記電極貫通孔
には当該電極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には排ガ
スダクト接続口を設けると共に当該排ガスダクト接続口
の開閉蓋を設けた構成とし、本発明の第二発明に係る直
流アーク炉では、直流電源の一方側に接続される複数の
上部電極を、炉蓋に設けた電極貫通孔を貫通して昇降可
能に備えると共に、前記直流電源の他方側に接続される
炉底電極を備えた直流アーク炉において、前記電極貫通
孔には当該電極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には予
熱バーナー兼排ガスダクト接続口を設け、当該予熱バー
ナー兼排ガスダクト接続口には予熱バーナーと排ガスダ
クトとの切替接続を可能とした構成としたから、溶解時
に炉の中心部分に発生する排ガスを炉蓋に接続した排ガ
スダクトを通して排出させることができるようになり、
スクラップ類の予熱時および溶解時のいずれにおいても
出鋼口上部の排ガスダクトから排ガスの排出を行うよう
にした従来の場合に比べて、エネルギー効率の向上、溶
解時間の短縮化を実現することが可能であり、エネルギ
ーコストの低減、溶解効率の向上をはかることが可能に
なり、溶解時には予熱バーナーに替えて排ガスダクトを
接続することによって、溶解時に予熱バーナーが熱的損
傷を受けるのを防止することが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直流アーク炉の一実施例を示す説
明図である。 １・・・直流アーク炉、 ６・・・炉蓋、 ７・・・電極貫通孔、 ８・・・電極貫通孔の開閉蓋、 １１・・・上部電極、 １５・・・予熱バーナー兼排ガスダクト接続口、１６・
・・予熱バーナー、 １７・・・排ガスダクト、 ２１・・・炉底電極、 ２４・・・排ガスダクト。 特許出願人　　　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　　小　　塩　　　　豊 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源の一方側に接続される複数の上部電極を
   、炉蓋に設けた電極貫通孔を貫通して昇降可能に備える
   と共に、前記直流電源の他方側に接続される炉底電極を
   備えた直流アーク炉において、前記電極貫通孔には当該
   電極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には排ガスダクト
   接続口を設けると共に当該排ガスダクト接続口の開閉蓋
   を設けたことを特徴とする直流アーク炉。
2. （２）排ガスダクト接続口は、複数の上部電極によって
   形成される電極ピッチサークルの中心部分に設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の直流ア
   ーク炉。
3. （３）直流電源の一方側に接続される複数の上側電極を
   、炉蓋に設けた電極貫通孔を貫通して昇降可能に備える
   と共に、前記直流電源の他方側に接続される炉底電極を
   備えた直流アーク炉において、前記電極貫通孔には当該
   電極貫通孔の開閉蓋を設け、前記炉蓋には予熱バーナー
   兼排ガスダクト接続口を設け、当該予熱バーナー兼排ガ
   スダクト接続口には予熱バーナーと排ガスダクトとの切
   替接続を可能としたことを特徴とする直流アーク炉。
4. （４）予熱バーナー兼排ガスダクト接続口は、複数の上
   部電極によって形成される電極ピッチサークルの中心部
   分に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
   に記載の直流アーク炉。