JPH012294A - 金属の溶解・精錬方法ならびにそれに供する電極冷却装置 - 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 本発明は金属の溶解および精錬法ならひにそれに供する
電極冷却装置に係り、詳しくは、アーク電気炉において
、ニップルを介して順次に接続される黒鉛電極に電流を
通電して金属を溶解・精錬する際に、電極ホルダによっ
て把持される上部の黒鉛電極の外周面に冷却水等の冷却
液を連続的に吹付けて冷却し、とくに、冷却液を水平レ
ベルに対して１０〜３５゛下向きに傾斜させて吹付け、
吹付時の冷却液の飛散を最小限におさえて黒鉛電極を効
果的に冷却し、黒鉛電極外周面の酸化消耗をおさえ、電
極原中位を大巾に低減でき、更に、冷加水の吹付けによ
って電気アーク炉ま炉箱耐用を向−卜させ、高電圧高力
率操業による金属の溶解および′Ｒ１１！法ならびにそ
れに供する電極冷却装置に係る。

従　　来　　の　　技　　術 従来から、製！Ｉ１４ならびに金属の電気アーク溶解お
よび精錬においては、電気エネルギのコスト・の低下に
併せて、黒鉛電極の先端部ならびに外周面のＩ’ｉ！ｌ
ヒ消耗を抑制し、これによって電極原単位を低下させる
口とが望まれている。この酸化消耗抑制の手段として黒
鉛電極を冷却することが提案実施され、冷却法の一つと
して、順次に接続される黒鉛電極においてその上部の電
極は内部を冷却水により冷却する構造のもの、つまり、
水冷式の非消耗電極として構成し、この非消耗電極の下
端にニップルを介して黒鉛電極を接続し、溶解等の精錬
操業時には１部の非消耗電極を冷却することによって下
端の黒鉛電極を冷却し、黒鉛電極のみを消耗してｔ＊ｍ
する方法やその装置が提案されている。例えば、米国特
許４．４１＋３，０１４号、４．４１７．３４４号なら
びに４，４５１．９２（３号の各明細書には、水冷式の
非消耗電極をアルミニウム製の中空円筒から構成し、こ
の非消耗電極内に冷却水を導入し、この冷却水によって
非消耗電極の壁面や、下端に接続される黒鉛電極を冷却
する構造のものが記載されている。

また、日本国特開昭ＧＯ−５０１８７９号ならびに特開
昭ＧＯ−５０１８８０号の各明ＩＩ書には、水冷式の非
消耗電極を黒鉛製の管状体から構成し、この非消耗電極
の中心孔内に冷却水を導入し、この冷却水によって、非
消耗電極の壁面や、それに接続される黒鉛電極を冷却す
る構造のものが記載されている。

このように上端の非消耗電極の冷却によって学部に接続
される黒鉛電極を冷却する場合は、黒鉛電極の先端部な
らびに外周部の酸化消耗がおさえられ、電極原単位の低
減が達成できる。

しかしながら、下部に接続される黒鉛電極が消耗され、
この黒鉛電極を外すときには、電気炉からオフラインに
移して使用済の黒鉛電極をニップルから外し、必要なと
きには、ニップルも非消耗′Ｆｌｉ極から外す。また、
新しい黒鉛電極を接続するときには、非消耗電極にニッ
プルを取付け、このニップルに新しい黒鉛電極を取付け
ることになる。従って、上記の如き水冷式の非消耗電極
によって下部に接続される黒鉛電極を冷却するときには
、黒鉛電極を交換のために、オフラインに移送し、そこ
で川筋労働の取外しや接続作業を行なう必要があって、
作業がきわめてはん雑化する。また、黒鉛２を橘の取外
しならびに接続がくり返されると、黒鉛電極、非消耗電
極、ニップル等のねＵ山が変形、つ、ｓ；れ、破損し、
接続不良、電気抵抗の増加等が起こり、操業上に支障が
ある。

このところから、上記の如く、下部に接続される黒鉛電
極を冷却するために、水冷式の非消耗電極を用いること
なく、日本国実公昭５９−２３３５７号には、アーク電
気炉の炉蓋から上方に突出する黒鉛電極の表面に対して
冷部水を吹付けて冷却する冷ＦＡ装置が記載され、この
冷却装置は第１図に示す通りに構成されている。すなわ
ち、第１図において、符号１はアーク電気炉の炉蓋を示
し、この炉蓋１に黒鉛電極２が昇降自在に挿通され、こ
の黒鉛電極２の下部には黒鉛電極が接続され、この下部
の黒鉛がアーク電気炉内に位置し、製鋼等の精錬が行な
われる。炉Ｍ１の上方において、黒鉛電極２の上端部は
電極ホルダ３によって把持されている。電極ホルダ３の
下面には黒鉛電極２の外周を包囲する環状冷却管４が設
けられ、環状冷却管４から下向きに複数本の縦パイプ５
が突出されて、各縦パイプ５の内面には黒鉛電極表面に
指向するノズル６が設けられている。従って、環状冷却
管４に供給された冷却水は各縦パイプ５に沿って下降し
、内面の各ノズル６から冷却水が黒鉛電極外周面に吹付
けられて冷却される。

しかしながら、第１図に示す冷却装置では各ノズル６か
ら冷却水が水平レベル若しくはそれと平行な方向に指向
して噴射される。このため、冷却水が黒鉛電極２の外周
面に衝突したときに相当品のものが反射されて飛散し、
この飛散した冷却水が多いことから、電極ホルダ３や炉
蓋１の汚染、破損が激しく、実用に供することができな
い。また、噴射された冷却水のうちで、冷却に寄与する
のは僅かであるため、冷却水の使用層が巽常に大きくな
り、きわめて不経済である。また、冷却管４から多数の
縦パイプ５が下向きに突出し、しかも、この突出長さが
きわめて長い。このために、電極交換のときに冷却装置
を取外す場合に、この長い縦パイプ５が障害になり、取
扱いがきわめてめんどうである。

また、第１図に示す冷却装置は上記の如き欠点があるほ
かに、黒鉛電極２の外周を包囲して環状の冷却管４を設
けるため、この冷却管４が電磁力をシールドすることに
より黒鉛電極２に流れる電流の相当部分が遮断され、操
業に大きな支障が生じる。すなわち、アーク電気炉の操
業では通常３相交流ｉ！腺に対応して３本の黒鉛電極が
用いられ、黒鉛電極を冷却するときには、各黒鉛電極に
それぞれ第１図に示す冷却装置を設ける。このため、各
冷却管４は環状である故に、黒鉛電極２相豆間により電
磁的影響が与えられる一方、各冷却管４が電磁力をシー
ルドすることによって黒鉛型［ｉ２の電流が遮断され、
金属を十分に通電加熱できず、電力原甲位が大巾にアッ
プして好ましくない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、Ｃれらの問題点の解決を目的とし、具体的に
は、冷却液を水平レベルに対して１０〜３５℃Ｆ向きに
傾斜させて吹付けることを特徴とする金属の溶解・精錬
方法ならびにそれに供する電極冷却装置を提供する口上
を特徴とする。

〈発明の構成〉 問題点を解決するための 手段ならびにその作用 本発明は １）ニップルを介して順次に接続された黒鉛電極の上端
部の外周面に、冷却液を吹付けて冷却して、金属を溶解
、精錬する際に、前記冷却液を水平レベルに対して１０
〜３５″上向きに傾斜させて吹付ける口とを特徴とする
金属の溶解・精錬法。

２）アーク電気炉の炉蓋と黒鉛電極の上端部を把持する
電極ホルダとの間に、この黒鉛電極の外周を包囲しかつ
冷却液が流動する環状の冷却管を配置し、この環状冷却
管の前記黒鉛電極の外周面に対向する内周面から前記冷
部液を吹付ける金属の溶解・精錬時に供する電極冷却装
置において、萌記環状冷却管の少なくとも１ケ所を切欠
いて切欠き部を構成し、前記環状冷却管の前記内周面に
、水平レベルに対してＥ向きに１０〜３５°傾斜しかつ
前記黒鉛電極の中心軸方向に指向して前記冷却液を噴射
する少なくとも１つの噴射孔を設けて成ることを特徴と
する。

以下、図面によって本発明の手段たる構成ならびに作用
を説明すると次の通りである。

第１図は本発明に係る冷却装置の横断面図であり、第２
図は従来例に係る冷却装置の斜視図である。

まず、本発明は、例えば、日本国実公昭５９−２３３５
７号に示す如く、ニップルを介して順次に接続された黒
鉛電極の上端部の外周面に、冷却液を直接吹付けて冷却
して、金属を溶解、精錬する方法であるが、この冷却液
を水平レベルで吹付けることなく、水平レベルに対して
１０〜３５”下向き若しくは上向きに傾斜させて吹付け
る口とを特徴とする。従って、冷却液は黒鉛電極の外周
面に当たると共に、その一部はあまり飛散せずに外周面
に沿って下降し、この冷却液フィルムによって黒鉛電極
の外周面は冷却され、その冷却は外周面で局部的に限ら
れることなく。

冷却されて黒色状態に保つ部分の長さが長くなり、接続
された黒鉛電極の酸化消耗が大巾に低減できる。

また、冷却液を水とするか、この冷却液の中に耐酸化剤
を含有させることを特徴とする。従って、冷却液が黒鉛
電極外因面に沿って下降する際に、その中に含まれる耐
酸化剤が付着し、この付着によって形成された耐酸化剤
皮膜によって黒１ａｌｔ極の酸化消耗が効果的に防１Ｆ
できる。

また、冷却液を噴射圧力０．５〜３　ｋｌＪ　、’　Ｃ
Ｉ’、噴射吊０．８〜Ｇ、Ｏ１，’分で吹付けることを
特徴とする。

従って、この範囲で吹付けると、冷却液が吹付は時にほ
とんど飛散せず、冷却液が黒鉛電極の外周面に沿って下
降してたとえ炉内に入っても、冷却液は瞬時に蒸発気化
してしまうため、電気炉内の操業上障害 が起こらない。

また、上記の如く、本発明を実施する際に、アーク電気
炉の炉蓋と黒鉛電極の上端部を把持する電極ホルダとの
間に、環状の冷却管を配置し、この環状冷却管の内周面
に吹付はノズルを設けて、これら吹付はノズルから黒鉛
電極の外周面に冷Ｗ液を吹付けるが、この環状冷却管の
少なくとも１ケ所を切欠いて切欠き部を構成する。従っ
て、黒鉛電極に流れる電流の電磁的影響をうけても、冷
却管には切欠き部の存在のために電流が流れることがな
く、これによって黒鉛電極に流れる電流が遮断される口
とはない。

また、環状冷却管の内周面に設けられる少なくとも１つ
の吹付はノズルは、水平レベルに対して下向きに１０〜
３５°傾斜しかつ前記黒鉛電極の中心軸方向に指向する
よう配置されるか、または、水平レベルに対して、Ｆ向
きに１０〜３５′傾斜しかつ前記黒鉛電極の中心軸に指
向するよう、冷却液を噴射する噴射孔を、環状冷却管に
設けている。従って、吹付はノズルからの冷ＦＡ液は黒
鉛電極の外周面に衝突したときには、周囲に飛散する口
となく外周面に沿って流下して冷却液闘を形成する。こ
のため、電極ホルダにより把持される黒鉛電極の外周面
は全長にわたって均一に冷却でき、黒鉛原単位は大巾に
低減できる。

この発明を実施するための最良の実施態様まず、第２図
、第３図ならびに第４図において、符号１０は黒鉛電極
を示すが、この黒鉛電極１ｏの上端は第１図に示す黒鉛
電極２と同様に電極ホルダによって把持されると共に、
下端はニップルを介して黒鉛電極が接続され、この接続
される黒鉛電極は炉蓋を通って電気炉内に入れられてい
る。しかし、第２図、第３図ならびに第４図、なかでも
、第３図ならびに第４図では電極ホルダ、炉蓋、ニップ
ル、接続される下部の黒鉛電極等は記載されていない。

また、電気炉内に黒鉛型…１０を配置する場合、電気炉
のセンターを中心として所定半径の円サークルを画き、
この円サークルの上に位置するよう、間隔をおいて３本
の黒鉛電極を配置する。ここで３本の黒鉛電極を配置す
るのは電源として３相交流が用いられるからである。し
かしながら、第２図、第３図ならびに第４図においては
、そのうちの代表例として、１本の黒鉛電極１０を示し
ているが、３本の黒鉛電極において各黒鉛電極１０には
それぞれ上記の如くニップルを介して下部に黒鉛電極が
接続され、電気炉内でこれら各電極に通電して製鋼等金
属の溶解および精錬が行なわれる。

そこで、これら３本の黒鉛電極のうちで少なくとも１つ
の黒鉛電極１０の外周面１０ａ、　Ｑ体内には、電極ホ
ルダと炉蓋との間で黒鉛電極１０の外周面１０ａに例え
ば実質的に水から成る冷却液１１を連続的に吹付けるが
、口のときに、冷Ｗ液１１は水平レベル［−［と平行で
なく水平レベル［−［に対して下向きに１０〜３５′傾
斜させて吹付けて冷却する。

すなわち、黒鉛電極１０の外周面１０ａに冷却液１１を
吹付けて冷却する場合、何れの方法で吹付けて冷却でき
るが、冷却液１１を水平レベルＬ−Ｌと略々平行に噴射
して黒鉛電極１０の外周面１０ａに吹付けると、吹付は
時の衝突エネルギーが高くなって、冷却液１１の相当部
分が外部に飛散し、黒鉛電極１０の外周面１０ａでも衝
突部分のみしか局部的に冷却できない。更に、飛散した
玲Ｗ水によって電極ホルダや炉蓋の損耗が早められる。

この点から、本発明では黒鉛型ｗＡ１０の外側に冷却管
１２を配置し、この冷却管１２の導入ダク］・１２ａか
ら冷却液１１を導入し、冷却液１１は傾斜角θ＝１０〜
３５°で下向きに傾斜させて吹付ける。この冷却管１２
は、黒鉛電極１０の上端を把持する電極ホルダとアーク
電気炉の上Ｍ（図示せず）との間、好ましくは、冷却管
１２は電極ホルダの直下に配置する。

冷ＦＩＩ管１２は、黒鉛電極１０の外周面１０ａから所
定の距離だけ離間するよう、黒鉛電極１０と同心円状を
なして環状に構成す るが、このＩ状冷ＦＡ管１２の一部を切欠いて少なくと
も１つの切欠、き部１３を設ける′。すなわち、上記の
通り、例えば、３本の黒鉛電極１０がアーク電気炉の中
心部を中心とする同心円状に配置され、それぞれに黒鉛
電極を接続して操業する場合に、各黒鉛電極１０ならび
にそれに接続される黒鉛電極に流れる電流によって各黒
鉛型４１１ｉ＋０を包囲する各冷却管１２は単独または
イ［１互に電磁気的影響をうける。この冷ＦｉＩ管１２
のうける電磁気的影響によって黒鉛電極１０ならびにそ
れに接続する黒鉛電極に流れる電流の一部はＪＩｌ断さ
れて電気炉操業が損なわれる。このため、この電磁気的
影響を考慮して、冷ＦＡ管１２の一部に切欠き部１３を
設け、冷却管１２に電磁気的影￥ｊがうえられないよう
構成する。平たく云うと、に述の如く、アーク電気炉に
おいては、３相交流を電源するため、各交流会に対応さ
せて、３本の黒鉛゛電極１０が同心円状に配置されてい
る。従っ−（、これら各黒鉛電極１０相互間では互いに
電ｔ１気的に影響し合っており、この影響を周囲の各冷
却管１２がうけて、冷却管１２が暉状で連続しＣいると
、電流が流れ、この電流にもとずく電磁気的影響によっ
て黒鉛電極１０に流れる電流が影響され、操業に支障ｈ
（生じる。しかしながら、冷却管１２の一部に切欠き部
１３を設けると、内部の黒鉛電極１０つ周囲の黒鉛電極
１０からの電磁気的影響をうけても冷却管１２の中には
電流が誘起されて流れることがなく、操業上に全く支障
がない。

なお、冷却管１２は電磁気的影響を受けずかつ耐酸を牲
にすぐれ、しかも、成型加工性に優れる材質から構成し
、例えば、成型わロエ性から金属材料がら構成するとき
には非磁性材料であるステンレス鋼などから構成するこ
とが好ましい。

金属材料以外であっても、例えば、セラミックなどの如
く電磁気的影響を受けず、しかも、耐酸化性を持つ材料
からも構成することができる。

また、冷却管１２の内周面から冷却液１１を噴射して吹
付けるために、冷却管１２の内周面には間隔をおいて複
数個、例えば、４〜８個の吹付はノズル１４を設ける。

各吹付はノズル１４は半径方向に黒鉛電極１０の中心に
向って指向させ、各吹付はノズル１４の先端ノズル部１
４ａは、第４図ならびに第５図に示す通り、斜め下向き
に、傾斜角θ＝１０〜３５°の如く傾斜させる。この範
囲で傾斜させて冷却液を吹付けると、導入ダクｌ−１２
ａから連続的に供給される冷却液１１は冷却管１２の各
吹付はノズル１４から第３図に示す如く、斜め下向きに
噴削される。すなわち、冷ｌ、Ｉｌ液１１を下向きに傾
斜させて吹付けると、黒鉛電極１０の外周面１０ａに衝
突するときに、その衝突１ネルギーは緩和され、冷却液
１１はほとんど飛散せず、しかも、下向きに指向してい
るため、黒鉛型１動１０の外周面１０ａに沿って薄い冷
却液フィルム１１８が形成される。従って、このフィル
ム１１ａｆ黒鉛　　　　゛電極１０の外周面１０ａに沿
って下向きに下降りる間に、冷却液１１は黒鉛電極１０
の内部の熱により気化され、その気化熱によって黒鉛電
極１０の保有熱はうばわれてその全長にわたって良好に
冷却される。このように上部の黒鉛電極１０が冷却され
ると、その下端部に接続されている黒鉛電極は上部の黒
鉛電極によっ て冷却され、下部の黒鉛電極の酸化消耗はおさえられる
。換言すると、黒鉛電極は導電性に（豐れるため、電極
ホルダは把持される上部の黒鉛電極が冷却され、とくに
、なるべく下端まで広範囲に冷却されると、下部に接続
される黒鉛電極まで良好に冷却され、大巾に電極原単位
が減少する。

また、このように冷却するときに、冷却液１１はフィル
ム Ｈａとして電極ホルダに把持される＠鉛電極１０の外周
面１０Ｂに形成され、その一部は、電気炉のＦＭの中ま
で入るが、このときに、電気炉内が非常に高温であって
、入った冷却水が多聞でないときは蒸発し、操業上にあ
まり支ＶＪｈ’−ないが、上蓋がマグネシア等の耐火物
から成るときには、水分を含浸して潤滑し、ぜい性が劣
化するので好ましくない。このためには、冷却液１１の
噴射圧力は０．５〜３ｋｇ／＃、噴射量を０．８〜Ｇ、
Ｏ４７１分の範囲に調整するのが好ましい。

一般に、電気炉で溶解およびＩＩ中の溶湯などに冷却水
が達すると、その中に含まれる水分が高温溶湯に接触し
、水素爆発を発生し、甚だ危険である。この点から、黒
鉛電極１０の外周面１０ａに冷却水等の冷却液を吹付け
ることなく、電極ホルダに保持される上部の電極は、上
記の如く、内部に冷却水が導入できる非消耗電極として
構成し、具体的には、その中心軸に沿って冷却通路を形
成し、口の冷却通路によって冷却されている。

これに反し、本発明の如く冷却液１１を黒鉛電極１０の
外周面１０ａに吹付けるときには、その冷却液１１によ
って黒鉛電極１０の外周面１０ａを冷却し、なるべく広
範囲にわたって冷却し、更に、冷却液１１の吹付は吊は
最小限にとどめて、冷却水１１が上蓋内に入っても炉内
で速やかに蒸発し、上記の如き障害を起きないようにす
ることが必要である。

更に詳しく説明すると、非消耗電極を用いることなく、
黒鉛電極を上部から順次に接続して、上部のｗＡ鉛電極
のみを冷却するときには、電極の接続が通常の操業と変
るところがない。このため、現場操業に最適である。ま
た、−上部や下部の黒鉛電極の黒鉛が極めて良好な熱伝
導性材料であることを利用しているため、きわめて優れ
た冷却法である。しかしながら、上部の黒鉛電極によっ
て下部の黒ｖｉ電極を冷却することから、下部の黒鉛電
極の冷却効果は上部の黒鉛電極の冷却効果によって左右
されることになる。

換言すると、上部の黒鉛電極の長さ方向にどの程度冷却
されるかによって黒鉛ＮＦｉＡ原単位の低減の割合が決
まる。ちなみに、従来から言われていることがあるが、
上部の黒鉛電極の一部、例えば、上端部のみが赤熱せず
に黒色状態に保っている状態であっても、その下に接続
されている下部の黒鉛電極の外周部ならびに先端部の酸
・　化消耗は相当おさえられると云われている。例えば
、上部の黒鉛電極においてその長さに対して１０％程度
が黒色状態を保ち、他が赤熱状態のときには、下部の黒
鉛電極では酸化消耗の抑制によって電極原単位の割合は
１２％以上に低減されると言われている。

この点、上部の黒鉛電極の外周面に直接冷部液を吹付け
て冷却する際に、上記の例の如く、下向きに傾斜させて
冷却液を吹付けると、黒鉛電極の長さ方向にわたって広
範囲に冷却でき°る。

つまり、冷却液を直接吹付ける上部の黒鉛電極の１０％
以上の部分が赤熱せずに黒色状態に保持できるために、
電極原単位は大巾に低減できる。

また、以上の如く、黒鉛′ｉ！１極外周面外周面液を吹
付けて外因面に冷部液フィルムを形成する場合、第７図
に示す如く、冷却液１１は水平レベルＬ−Ｌに対して上
向きに傾斜させて（傾斜角θ＝１０〜３５”）噴射し、
冷却液１１はループさけて黒鉛電極１０の外周面１０ａ
に接触させる。このように冷却液１１を吹付けると、冷
却液１１を無駄なく黒鉛電極外周面１０ａに吹付けるこ
とができ、アーク電気炉の上蓋１５が水分の含浸により
もろくなるマグネシア系耐火物から構成されていても、
はとんど上蓋１５に冷却液１１がか・５；ることなく、
操業、ト支障がない。また、上蓋１５が水分に対して耐
久性を持つアルミナ系耐火物から成る場合でも、冷却液
１１を１向きに無駄な（吹付けると、第３図ならびに第
４図に示す如く冷却液１１を下向きに吹付ける場合に比
べて上蓋１５の寿命に１．５〜２．０倍程度更にそれ以
上まで向−ヒする。

また、第７図に示す如く、冷却液１１を上向きに傾斜さ
せて吹付ｔプる冷却管１Ｇには、吹付はノズルを設ける
こともできるが、通常は、少なくとも１つの噴射孔１６
ａを−Ｅ向きに傾斜角θ＝１０〜３５°の条件で傾斜さ
せて設けることができる。

この冷却管１Ｇには第２図ならびに第６図に示すものと
同様に一部に切欠き部（第７図には示していない。）が
形成されている。更に、冷却時には、冷却管１６は黒鉛
電極１０を把持する電極ホルダの直下に配置することも
できるが、上蓋１５の表面に配置することもできる。

また、以、ヒの通りに、冷却管１２や冷ＩＡ管１６を用
いて冷部するときに、黒鉛電極１０の外周面１０ａと吹
付はノズル１４の先端ノズル１４ａ費噴射孔１６ａまで
の距離は５〜２０ｃ＋ａ程度離間するのが好ましく、ノ
ズル１４や噴射孔ＩＧａは冷部液１１が水平レベルＬ−
Ｌに対する傾斜角θ（第５図ならびに第７図参照）１０
〜３５°の範囲で噴射されるよう構成し、更に、冷却液
１１は圧力０．５〜３　ｋｌＪ　ｔ’　ＣＩ’で吹付け
ｆｉｏ、８〜Ｇ、Ｏｌ、’分で噴射するのが好ましい。

このような好適条件であると、アーク電気炉の寸法や、
デメンション、容量がある程度変化しても、現在実用化
されているアーク電気炉であれば、冷却′ａ１１は無駄
なく黒鉛電極１０の外周面１０ａを良好に冷却でき、電
極ホルダやＬＨの上にあまり飛散せず、寿命が大巾に向
上できる。

すなわち、下向きに傾斜させて冷却液を吹付けるときに
、吹付はノズル１４の傾斜角θ（第５図参照）を１０〜
３５°の範囲にするのは、上記の理由のほかに、仮りに
吹付は角Ｏ′として、吹付はノズル１４から水平ノズル
し−［と平１ｊに冷却液１１を吹付けると、冷却液１１
の石を大巾に増加させ４Ｃい限りは、黒鉛電極１０を局
部的にしか冷却できず、せいぜい長さの５％程度しか黒
色程度に保持できない。また、吹付は時に、冷ｌＪＩ液
１１の相当部分が電極ホルダ側に飛散し、電極ホルダそ
のものを傷めやすく、この点からも下限は１０゛にする
のが好ましい。また、傾斜角θを３５′以ト傾斜させる
と、冷却液１１が拡がって、その一部が電気炉の上蓋に
かかり、上蓋そのものの損耗を早めて好ましくない。

また、上向きに傾斜させて冷却液を吹付けるときには、
噴射孔１６ａ（第７図参照）の傾斜角θが１０〜３５°
の範囲外であると、冷却液１１に下向きのループｔｆ−
良好に形成されず、冷却液１１の吹付は陽のうち外部に
飛散するものがきわめて多くなる。

更に、冷却液１１は通常得られる水道水などをそのまま
用い、冷却水とすることもできるが、口の冷却液１１の
中に例えばリン酸カルシウムの如き耐酸化剤を混合して
吹付けることもできる。

このように耐酸化剤を混入すると、吹付けのときに冷却
液中の耐酸化剤が、Ｅ部黒鉛電極１０の外周面に凝縮付
着し耐酸化皮膜を形成し、その外周面からの酸化消耗を
一層効果的に防止できる。

このように外周面に耐酸化剤が付着した上部黒鉛電極を
下部黒鉛電極として用いたときには、外周面からの酸化
消耗が一層効果的におさえられ、電極原単位は一層向上
する。なお、このような効果を達成するのには耐酸化剤
を１〜Ｔ５ｗｔ％程度添加するのが好ましい。

また、上向きに傾斜させて冷却液を吹付ける場合、吹付
はノズル１４の先端ノズル１４ａは第２図に示す如く、
黒鉛電極１０の外周面１０ａに平均して冷却液１１が当
たるよう構成するのが好ましい。

この好適例としては、先端ノズル１４ａは冷１．Ｉ］′
１ａ１１ｆ先拡がすな扇形をなすよう、吹付けられる形
状に構成し、更に、吹付はノズル１４の一部にはフィル
タ１４１）を設けて冷却液１１中のゴミなどの異物を除
去できるようにするのが好ましい（第５図参照）。更に
、第７図に示す如く、冷ｆｉｌｌ液１１を−Ｌ向きに傾
斜させて吹付けるときにも、−ｈ記のところと同様に、
各噴射孔ＩＧａは冷却液１１が黒鉛電極外周面１０ａに
平均して当たるよう構成するか又は配置するのが好まし
い。

また、第２図に示す例では冷却管１２は切欠き部１３を
中心にして対称的に構成しているｈ（、この切欠き８Ｉ
Ｓ１３はどの部分に設けることもできる。

例えば、第６図に示す例では、導入ダクｈ１２ａの近傍
に切欠き部１３を設けた例で、この冷却管１２Ｃあると
、加工が極めて容易である。更に、第７図に示すｉ＜ｉ
　ＦＡ管１Ｇであっても、切欠き部は同様に同れのとこ
ろにも設けることができる。

実施例１゜ まず、第１表の通りの各種の＠鈴電摸をニップルを介し
Ｃ接続し、上部の黒鉛°心棒はその上＋席を電極ホルダ
で把持し、第２図ならびに第３図に示す如く、冷却管１
２の吹付はノズル１４から冷」ａｌｌを下向きに傾斜さ
せて吹付けて、アーク°１・６気炉でスクラップ材を溶
融してアーク精錬を行なった。この冷即液として水道水
を用い、口の冷却水を連続的に供給し、各吹付はノズル
１４から黒鉛電極１０の外周面１０ａに向けて噴射した
。

また、比較のために、従来例として冷却水を噴射させる
ことなく同条件でアーク精錬を行なって、この従来例と
本発明の場合との電極原単位を求めて、その改善効果を
調べたところ、第１表の通りであった。

第１表 この際、冷却管１１は電極ホルダの直下に配置し、黒鉛
電極外周面１０ａと吹付はノズル１４との間の距離は１
５〜２０ｃｍ程度、吹付はノズル１４の下向きの傾斜角
θは１０□−３５”の範囲、冷却水の圧力は１〜３ｋｌ
ｌＩ’Ｃ１ｌ’の範囲、水石は１〜２１？゛分の範囲と
し、ノズルの個数は４〜８個で、変化させた。

その結果、第１表に示す通り改善効果は少なくとも１１
％以上であって、冷却水によって水素爆発などの危険も
全くおこらなかった。

更に、試験番号４の場合は聞Ｐ電極を用いる高角荷操業
であったが、その改善効果は１９％と極めて大きいもの
であった。また、本発明により冷却水を吹付けたときに
は通常の黒鉛電極を用いる操業に切り換えることができ
る。その改善効果は１９％と極めて大きいものであった
。

更に、冷却水の中にリン酸カルシウム１０ｗｔ’、６を
均一に混合し、上記の場合にそれぞれ吹付けたところ、
そのリン酸カルシウムは電極上に白い薄いフィルムを形
成して残り、耐酸化性が大目】に向上した。この結果、
改善効果は第１表の各場合において少なくとも１〜２％
程麿１昇し、電極原単位が一閤低減できる口とがわかっ
た。

また、比較のために、各試験番号の場合において、傾斜
角θ＝０°（水平レベルと同方向）として圧力１〜３ｋ
Ｑ、’ＣＩ？、水ｗ１１〜２１１′分で冷却水を吹付け
たところ、その改善効果は従来例に比べると、５〜８％
程度であった。また、口のときには、冷却水の相当の部
分が電極ホルダに飛散し、実際上操業を続けることはき
わめてむづかしかった。

実施例２゜ 冷却水１１を上向きに傾斜させて噴射させることを除い
て、実施例１に示す条件と同じ条件で、冷却水１１を下
向きにループさせて黒鉛電極外周面１０ａに吹付けて冷
却し、実施例１に示す従来例に比較してその改善効果を
求めたとＣろ、第２表に示す通りであった。

口の場合、試９番号Ｇならびに８はマグネシア系耐火物
から成る上蓋を用いたが、試験番号７はアルミナ系耐火
物から成る上蓋を用いた。

また、この操業では通常の通り単位ヂャージが約２時間
程度で行なって、この操業であると、実施例１の如く、
冷却水を下向きに吹付けたときには、アルミナ耐火物の
上詰でもそのｒｆ命が１５０チヤ一ジ程度であったが、
試験番号７の場合には１５０チヤージから６００チ１ア
ージまで４５０チヤ一ジ程度の如く人ＩＤにのびた。

〈発明の効甲〉 以ト詳しく説明した通り、本発明は、ニップルを介して
順次に接続された黒鉛電極の上端部の外周面に、冷却液
を直接吹付けて冷却して、金属を溶解、精錬する方法に
おいて、この冷却液を水平レベルに対して１０〜３５°
上向きまたは下向きに傾斜させて吹付ける。従って、冷
却液は黒鉛電極の外周面に当たると共に、その一部は飛
散せずに外周面に沿って下降し、この冷部液フィルムに
よって黒鉛電極の外周面はほとんど全長にわたって冷却
される。なかでも、上向きに傾斜させるときに、冷却液
はループして黒鉛電極に接触し、冷却液は外部に飛散す
る口となく冷却液フィルムが形成できる。このため、電
極ホルダや上蓋が破損、損耗する口となく、に酉がマグ
ネシア系耐火物であっても、寿命が向上する。

また、口のように冷部液を直接吹付けて冷却しつつ、精
錬すると、製鋼のほか金胛精錬一般において大巾に黒鉛
電極の原ｊ１位を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本昆明に係る冷Ｉ、Ｉｌ装置の横断面図、第２
図は従来例に係る冷ｒＡ装置の斜視図である。 符号１・・・・・・炉蓋　　　　　２・・・・・・黒鉛
電極３・・・・・・電極ホルダ　　４・・・・・・環状
冷却管５・・・・・・縦バイブ　　　６・・・・・・ノ
ズル７・・・・・・黒鉛電極 １０ａ・・・・・・黒鉛電極の外周面 １１・・・・・・冷」液　　　　１５・・・・・・炉蓋
１６・・・・・・冷却管　　　　ＩＧａ・・・・・・噴
射孔特許出願人　　日本カーボン株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　松　　ｔ　　義　　勝弁
護士　副　島　文　雄 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ニップルを介して順次に接続された黒鉛電極の上端
   部の外周面に、冷却液を吹付けて冷却して、金属を溶解
   、精錬する際に、前記冷却液を水平レベルに対して１０
   〜３５°上向きに傾斜させて吹付けることを特徴とする
   金属の溶解・精錬法。 ２）アーク電気炉の炉蓋と黒鉛電極の上端部を把持する
   電極ホルダとの間に、この黒鉛電極の外周を包囲しかつ
   冷却液が流動する環状の冷却管を配置し、この環状冷却
   管の前記黒鉛電極の外周面に対向する内周面から前記冷
   却液を吹付ける金属の溶解・精錬時に供する電極冷却装
   置において、前記環状冷却管の少なくとも１ヶ所を切欠
   いて切欠き部を構成し、前記環状冷却管の前記内周面に
   、水平レベルに対して上向きに１０〜３５°傾斜しかつ
   前記黒鉛電極の中心軸方向に指向して前記冷却液を噴射
   する少なくとも１つの噴射孔を設けて成ることを特徴と
   する金属の溶解・精錬時に供する電極冷却装置。