JPH0353491A - 直流電気炉の炉底電極 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は直流アークによって金属の熔解、精鐘を行う直
流電気炉の炉底電極に関するものである．く従来の技術
〉 電気炉には交流電気炉と直流電気炉とがあり、交流電気
炉は３木の黒鉛電極を炉の上方から押入し、溶鋼を中心
点としてアークを発生させるものであり、直流電気炉は
黒鉛電極が必ずしも３木では，＜（＜１本以上の電極を
押入し、炉底部を他方の電極として直流アークを発生さ
せるものである。

交流電極は３本電極のため炉の上部構造が複雑になると
共に３相アークが相互電磁力により外側に而げられ放敗
熱が多く熱効率が悪い、またアークの藺かりにまりが壁
を局部的に損傷させる．更には電極消托量が大きいばか
りでなく騒音が大きく、フリッカが激しい等の問題点が
ある。これに対して直流電気炉は、電極が少いため炉上
方の電極周りはシンプルになり、交流電気炉に比べて黒
鉛電極の原単位や電力原単位の低減およびフリソカの減
少が１リｌ待できるという長所があるが炉底電掘の寿命
および安全１生６こ問題点がある．第１３図は直流電気
炉の断面概略図であり、炉体１０は炉？ｔｌ２、炉壁１
４、炉底Ｉ６から構成されていて、炉ＭＩ２を通して黒
鉛電梅１Ｂが押入されており、炉壁１４には水冷パネル
２０が取付けられている６炉底ｌＧの右側端部には梢錬
後の溶鋼を出鋼する出鋼口２４が設けてあり、炉底１６
の、左側端部にスラグをＪＪＦ出ずる１ノ［滓口２２が
設けてある．また炉底１６にはｆＡ　ｊＩＰ製の炉底電
極３０が多数埋設されていると共に炉体ｌＯは泊圧シリ
ンダ等の傾動装置（図示せず）によって左右に１噴動可
Ｒトになっている．出鋼口２４の直下には溶鋼のＩＪＦ
出を停止するためのストンパ２Ｇを開閉自在に設ＬＪて
ある． 炉底Ｎｈ３ｏは例えば鋼丸棒を５０〜２００木といった
多数を第１１図に示すように炉底ｌ６に内張リされた耐
火物２Ｈに直立して理設されており、これらの炉底電極
３０が電極回路の陽極を形成し、この陽極に炉！Ｉ１２
より突き出している黒鉛電極ｌ８が陰極として対向して
いる．この方式の場合、炉底電極３０の直径は５０間φ
が最大限である。

炉底電極３０の周囲にはスタンプ材２８′が打設されて
おり、炉底電極３０の上端面はスタンプ祠２８′の上面
に露出しており、また下端部は炉底板１６ａから炉外に
突出させ炉庇仮１６ａと離間して設けた冷却仮３２に達
していて、伶）ｇ＋板３２に接続した空冷管３４から冷
却用空気を供給することによって炉底電極３０を冷却す
るようになっている．なお、炉底電Ｊ！ｉ＋３０として
は前記第１１図に示す小径多電極方式の他に第１０図に
示すように例えば大径の泪丸棒３０を炉底ｌ６の中心か
ら等距離の同一円周上に等しいピッチで３木配設する大
径３本電極方式も１采用され゜ζいる．当該炉底電＃１
ｉ３０もスタンプ材２８′の上面にｎ出しており、下端
部を炉底板１（ｉａから炉外に突出させている点は前記
小径多電極方式と同しであるが、炉外に突出した炉底電
極３０を囲む水冷函２を設け、水冷管２から冷却水を供
袷して冷却する構造になっている．この方式の場合、炉
底電極３０の直径を２５０　ｔｅａφとするのが最大限
である． 曲述のように小径多電極方式および大径３本電極方式に
おいて炉底電極の最大外径寸法に限界があるのは空冷に
よる小径多電極方式炉底Ｔｖ．極の場合には、炉底電極
径≦５０ｍｎφで、電流密度＝　７ｌｔ流（八）／電極
断面梢（ｃＩＩ！）ζ２５八／ｃｌｌ、また水冷による
大径３本電極方式の場合には、炉底？ｉｆ極≦２５０　
ｍｍφで、電流密度＃　５０　Ａ　／　ｃ＋Ａであり、
いずれの方式においても、炉底電極は上方の溶鋼から伝
ハと電流による抵抗ク，さとを考慮して下記の条件で炉
底電湊を冷却ずる必要があるからである．｛（炉底電極
上方の溶鋼からの伝熱）＋（電流による炉底電極の抵抗
熱）｝≦（炉底電極の抜熱） く発明が解決しようとする課題〉 近年、直−ｔＩＬ電気炉の大型化が指向されているが空
冷による小ｐＩ！電極方式では大型炉になるほど使用ず
る炉底ｍＦｉｉの本数を増加する必要が生じ、例えば炉
容３０１／チャージでは３０ＩＩｌｍφ×５０本、炉容
１００Ｌ／チャージでは４０鮒φ×２００本が必要とな
る．また水冷による大径３本電極方式の炉容２７０ｔ／
チャージでは２５０ＩＩＩＩｌφ×３木が必要となる．
一般に直流電気炉において稼動中に炉底電極３０の上端
部が？８　１Ｍし、第１２図に示すようにスクンブ材２
８′の表面より凹んだ状態になるが、この溶ｔＵによる
凹み深さｈは炉底電極の径ｄとほぼ等しい深さすなわち
ｈζｄになる傾向がある．炉底電極３０の凹みには操業
停止後に、溶洞８が凝固して凝固ｉ１１１ａが継ぎ足さ
れて修復されるけれども、溶ｔｒｔによる凹み深さｈが
大きくなるほど炉底電極３０の方命が短くなるので炉底
電極３０の大径化にも自ずと限界がある． 前述のように直流電気炉を大型化するには、空冷による
小径多電極方式の場合、炉底電極が数百木も必要になり
、また水冷による大径３本電極方式の場合、２５０ｍ＋
ｎφのものが３本も必要となるため、？ｉｔｌＪｉの製
作コストが増大するばかりでなく、炉底電極の交ＩＡ時
間が長くなり交換コストの増加や直？＆電気炉の稼動率
を低下をもたらすという問題点があった． 本発明は、前述従来技術の問題点を解消し、水冷による
大径１ｔ極方式炉底電極の冷却能力を向上ずることによ
って、大型直流電気炉においても炉底電極を１本、もし
くは最少木数とすることができる直？！Ｌ電気炉の炉底
電極を提仇ずることを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の要旨とするところは次の通
りである．直流電気炉の炉底部に設けられる電極におい
て、前記電極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空
構造とし、前記炉内側電極の内壁面と外壁面間のなす壁
面幡を３００ｍｍ以下とする一方、前記炉外側電極の内
外壁全面に亘り水冷沼を形成ずる水冷函を配設してなる
ことを特徴とする直流電気炉の炉底電極であり、前記炉
外側電極の内壁面および／または外壁面に複数個の凹凸
を付与するのが好ましい． また、ｍ極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空構
造とする代りに中実構造とし、前記炉内側電極の外壁径
を３００闘以下とする一方、炉外側電極の外壁面に複数
個の凹凸を付与し、前記炉外側電極の全面に亘り水冷満
を形成する水冷函を配設するようにしてもよい． 更には、電極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空
栖造とずる代りに長辺および短辺から形成される中実偏
平構造とし、前記炉内側電極の長辺壁間の幅を３００ｗ
以下とする一方、前記炉外側電極の全面に亘り水冷溝を
形成する水冷函を配設してなるものであり、この場合、
炉外側［１ｆｉの外壁面に復数の凹凸を付与するのがよ
り好ましい．〈作用〉 前記のように本発明の炉底１ｔ極は、炉内側？ｔ極の幅
あるいは径を３００ｆｆＩＩｌ１以下にしてあるので、
直流電気炉の稼動中における炉底電極上端部の溶１員が
軽城される．また炉底Ｔ！Ｊ．極の炉外側は中空構造に
して内外両壁面から冷却したり、中実構造にして外壁面
の表面積を増大する形状にし、更には複数個の凹凸を付
与するなどして冷却するので、炉外側電極の水冷表面積
が増加により冷却が強化される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する．第Ｉ図
は本発明の一実施例を示す縦断面図であり、第２（２Ｉ
は第１図の八一八矢視を示す横断面図である． 第１図および第２図において、３０は耐火物２８および
スタンプ材２８′に埋設された外周壁が円形の炉底電極
であって、炉底電極３０の上端面はスタンプ０２８の上
面に露出しており、下端部は炉底仮１６ａから炉外に突
出しているのは従来例と同しであるが、炉底電極３０の
炉内側部および炉外側部には外周壁面と同心にそれぞれ
中空部３０ａおよび３０ｂが設けてある． ３０ｃは中空部３０ａと３０ｂ間の仕切部であり、仕切
部３０ｃに接続した水冷ケーブル３６を介して通電する
ようになっている。炉底電極３０の炉内側外周壁面と中
空部３０ａの内・周壁間の幅Ｗは３００ｎｎ以下、好ま
しくは１００〜２５０ｍｍ範囲としてある．一方、炉底
電極３０の炉外側部の内外壁全面に亘り水冷溝４を形成
する冷却函２が配設されており、冷却函２には水冷管６
を介して水冷満４に冷却水を｛』（給する構造になって
いる． 前述のように炉底電極３０の炉内側の幅Ｗは３００鰭以
下であるので、直流電気炉の稼動中における炉内溶鋼に
よる炉底″ｒ／ｌ極３０の上端部溶出が軽減される．ま
た炉底電極３０の炉外側部は中空構造にしてあり、冷却
函２によって炉外側部の内外壁全面に亘り水冷溝４が形
戒されているため、水冷表面積が従来に比較して大幅に
増加することができ冷却が強化される．その結果、炉底
電極３０の寿命を延長することが可能になる．なお、炉
外側電極の内壁面および／または外壁面に複数個の凹凸
を付与することにより一層の冷却効果が得られる．第３
図は本発明の他の一実施例を示す縦断面図であり、第４
図は第３図のＡ−Ａ矢視を示す横断面図である．第３図
および第４図に示ずように炉底電ｉ３０は炉内側および
炉外側が共に長辺３０ｃおよび短辺３０ｄからなる中実
偏平構造になっており、炉底？ｌ１極３０の炉外側部全
面に亘り冷却函２によって水冷満４が形成されている． 偏平な炉底電極３０の長辺壁３０ｃ間の径ｄを３００ｍ
以下とすると共に水冷表面積の増加を図るため、炉外側
部の全面に亘り水冷溝が形成されているため、前記実施
例と同様に炉底Ｎ．極３０の寿命延長が完成される． 第５図および第６図は、前述第１図および第２図に示す
中空構造型の変形例である．まず第５図に示すものは、
炉底電極３０の外壁を矩形にすると共に炉内側部および
炉外側部に、第１図および第２図に示すものに準じて矩
形の中空部３０ａ、および３０ｂ−ｔ−設けた構造にし
てある．また第６図に示すものは炉底電極３０の外壁面
に６個の凹凸を等間隔に付与すると共に炉内側部および
炉外側部に円形の中空部３０ａおよび第３０ｂを設けた
ものである．第５図および第６図に示すものの炉外側部
の内外全面に亘り冷却函２によって水冷溝４が設けてあ
るのは同じである．第７図、第８図および第９図は、前
述第３図および第４図に示す中実構造型の変形例である
．第７図に示すものは、第３図および第４図に示ず長辺
３０ｃおよび短辺３０ｄからなる中実偏平構造の炉底電
極３０の外壁面に多数の凹凸を付与した構造としたもの
である．この場合、炉底電極３０の炉内側部および炉外
側部共に外壁面に凹凸を付与した形状にしてもよいし、
炉内側部は第４図に示すものにｔｌして凹凸を付与せず
炉外側部のみに凹凸を付与して冷却強化するようにして
もよい．炉内側部の長辺壁３０ｃ間の短径ｄを３００Ｉ
ＩＩＩ１以下とすると共に冷却函２によって炉外側部の
全面に水冷溝４を形戒するのは同様である． 第８図は、炉底電極３０の炉内側部を点線で示すように
直径３００ｍ以下の中実円形構造とし、炉外側部に多数
の鋭角状凹凸を付与して水冷表面積を増加したものであ
る．また第９図は炉底電極３０に３個の円形集合体形状
にした中実構造のものを示しており、前述のものと同様
の効果が得られる．〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、炉底電極３０の炉
外部冷却が従来に比較して１ｌ躍的に強化されるばかり
でなく、炉内部の先端の溶田が軽減されるため炉底電極
の寿命延長が達戒される．その結果、炉底電極の製作費
および電極交換費が従来の１／２程度に削減されると共
に直流電気炉の稼動率上昇により、大幅な生産増が得ら
れる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例を示す中空構造型炉底電極の
縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視を示す横断面図
、第３図は本発明の他の一実施例を示ず中実摺造型炉底
電極の縦断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ矢視を示す横
断面図、第５図および第６図は中空型炉底電極のそれぞ
れ変形例を示す炉外部横断面、第７図、第８図および第
９図は中実型炉底電極のそれぞれ変形例を示す炉夕Ｌ部
横断面図、第１０図は大型３本電極方式の従来例を示す
縦断面図、第１１図は小径多電極方式の従来例を示す縦
断面図、第１２図は炉底電極の？８　ＩＩ状況を示す説
明図、第１３図は直流電気炉の全体を示す概略断面図で
ある． ２・・・水冷函、 ６・・・水冷管、 １０・・・炉体、 ｌ６・・・炉底、 ２０・・・水冷パネル、 ２４・・・出綱口、 ２８・・・炉底耐大物、 ３２・・・冷却板、 ３６・・・水冷ケーブル． ４・・・水冷溝、 ８・・・溶鋼、 ｌ２・・・炉蓋、 ｌ８・・・黒鉛電極、 ２２・・・俳滓叫、 ２６・・・ストツバ、 ３０・・・炉底電極、 ３４・・・空冷管．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直流電気炉の炉底部に設けられる電極において、前
   記電極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空構造と
   し、前記炉内側電極の内壁面と外壁面間のなす壁面幅を
   ３００ｍｍ以下とする一方、前記炉外側電極の内外壁全
   面に亘り水冷溝を形成する冷却函を配設してなることを
   特徴とする直流電気炉の炉底電極。 ２、炉外側電極の内壁面および／または外壁面に複数個
   の凹凸を付与してなる請求項１記載の炉底電極。 ３、電極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空構造
   とする代りに中実構造とし、前記炉内側電極の外壁径を
   ３００ｍｍ以下とする一方、炉外側電極の外壁面に複数
   個の凹凸を付与し、前記炉外側電極の全面に亘り水冷溝
   を形成する水冷函を配設してなる請求項１記載の炉底電
   極。 ４、電極の炉内側部および炉外側部をそれぞれ中空構造
   とする代りに長辺および短辺から形成される中実偏平構
   造とし、前記炉内側電極の長辺壁間の幅を３００ｍｍ以
   下とする一方、前記炉外側電極の全面に亘り、水冷溝を
   形成する水冷函を配設してなる請求項１記載の炉底電極
   。 ５、炉外側電極の外壁面に複数の凹凸を付与してなる請
   求項４記載の炉底電極。