JPH0486480A

JPH0486480A - 直流電気炉における炉底電極

Info

Publication number: JPH0486480A
Application number: JP19921490A
Authority: JP
Inventors: Nobumoto Takashiba; 高柴　信元; Hisakazu Mizota; 久和溝田; Yoshinori Ueshima; 好紀植島
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19

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鋼の溶解、精錬を行う直流
電気炉の炉底電極に関するものである。

〈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挿入し、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
黒鉛電極を炉の上方から挿入し、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１Ｍ１力により外側に曲げられ放
散熱が多く熱効率が悪い、またアークの曲がりにより炉
壁を局部的に損傷させる。更には電極消耗量が大きいば
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ッカの
減少が期待できるという長所があるので脚光を浴びてい
る。

従来、第２図に示すように炉底電極１としては、直径２
５０ｍφ以下程度でかつ１本乃至数本の大径の鋼製丸棒
を炉底耐火物２に埋設する方式が知られている。炉底電
極１は炉底耐火物２の上面に露出していると共に、炉底
鉄皮３から炉外に突き出していて、炉底電極１の下部に
接して水冷式側面スリーブ（銅製）４が包囲している。

水冷式側面スリーブ４には水冷溝７を設けてあり、給水
管５から供給された冷却水は水冷式側面スリーブ４の水
冷溝７を通過しつつ炉底電極１の側面を冷却したのち排
水管６から排出される。

炉底電極１の底面には水冷式キャップ８（銅製）が当接
されており、当該水冷式キャップ８は炉底鉄皮１に固定
されたボルト９に多数のバネ座金１０およびナツト１１
を介して支持されている。水冷式キャップ８には水冷溝
１３が設けてあり、給水管１２から供給された冷却水は
水冷式キャップ８の水冷溝１３を通過しつつ炉底電極１
の下面を冷却したのち排水管１３から排出される。また
水冷式キャンプ８には水冷式ケーブル１４が接続されて
いて炉底電極１に電力を印加するようになっている。

前記のような構造の鋼製からなる炉底電極１を用いて直
流電気炉を操業するに際し、炉底電極１に数１０ｋＡの
電流を流すと炉底電極１内にはジュール熱が発生し、電
極温度が上昇するが、一方ではこのような通電状態にあ
る時は直流電気炉内には溶鋼が存在する。特に溶解末期
から精錬期においては炉内の溶鋼温度は１５５０〜１７
００’Ｃ程度になるので、この熱を受けて炉底電極１の
温度が上昇することになる。

この状態で直流電気炉の操業を継続すると、鋼製の炉底
電極１は炉内側から溶解されるが、当該熔解が炉底電極
１の全長にまで進行すると、直流電気炉の炉底は開孔さ
れたと同然の状態になり溶鋼が激しく漏洩して直流電気
炉を正常な状態に維持することが不可能になる。

このような鋼製の炉底電極１の溶解によるｌ・ラブルを
防止するために前述のように炉底電極１の炉外部におけ
る下部外側面に接して包囲するように水冷式側面スリー
ブ４を設け、また底面に接すると共に水冷式側面スリー
ブ４の下部に嵌まる大きさの水冷式キャップ８を設けて
支持すると共に水冷式側面スリーブ４および水冷式キャ
ップ８の各々に設けた水冷溝７お、Ｌび１３を冷却水を
通して炉底電極１を間接的に冷却している。このように
して炉底電極１を冷却しているため、第２図に示すよう
に炉底電極１の溶解部１ａと未溶解部１ｂとの界面１ｃ
は炉内耐火物２の域内に維持されることになる。従来使
用されている炉底電極１の直径（Ｄ）と水冷式側面スリ
ーブ４の軸方向の水冷域長さ（Ｌ）との関係は、経験的
にＤ／Ｌ＃１／１．５で構成され水冷式キャップ８の冷
却と相俟って炉底電極１の冷却が確保されていた。

ところで、直流電気炉の操業を繰り返すと炉底耐火物２
は徐りに損耗してその厚みが減少することになるが、炉
底耐火物２の厚み減少に合わせて前記炉底電極１の界面
１ｃも次第に下方に移行する。かくして界面１ｃが著し
く下方に進行する場合、あるいは何らかの原因により炉
底電極１の発熱が炉外部からの冷却による抜熱を上層る
場合には、界面１ｃが炉底電極ｌの最底部を超えて銅製
の水冷式キャップ８を−・気に溶解し漏鋼に至る危険性
がある。

万一、水冷式キャップ８が熔解すると、水冷溝１３内を
通っている冷却水が炉上方の床に洩れることになるが、
それと共に直流電気炉内の７８鋼が漏鋼することにもな
る。かくして床上に漏れた冷却水の上に溶鋼が被さるよ
うに漏鋼するといわゆる水蒸気爆発を生じる危険がある
。

〈発明が解決しようとする課題〉前述のように炉底ｔ１Ｍの炉外部、特に底面を水冷式キ
ャップにより冷却する構造にすることは炉底電極を冷却
するという面では有効ではあるが、万一炉底電極の熔解
部と未溶解部との界面が下端まで到達すると水冷式キャ
ンプが熔解して冷却水が漏れ、漏鋼による水蒸気爆発の
大きな要因の一つになるという問題点がある。

また炉底電極の底面を水冷式キャップによって水冷する
ためには炉下部に冷却水用の給排水管を配管することが
不可避となるが、これらの配管が炉底電極と水冷式キャ
ップの連結ボルト、導電用水冷式ケーブルと連結ボルト
、電極支持用ボルトとバネ座金等との取合いが生し、構
造も非常に複雑で、部品の設計、製作、組立、炉底への
取付等にも多大のコストと労力を伴うという問題点かあ
った。

本発明は前述従来技術の問題点を解消し、直流電気炉の
操業中に、万一、炉底電極の溶解部と未溶解部との界面
が最底部に達して、炉内の溶鋼が炉下の床上に漏鋼する
ようなことがあっても水蒸気爆発の発生を防止すること
ができると共に、極力簡単な構造でコストの安い直流電
気炉における炉底電極を提供することを目的とするもの
である。

〈課題を解決するための手段〉前記目的を達成するための本発明は、直流電気炉の炉底
耐火物に埋設され炉底鉄皮外で下部を間接水冷される炉
底電極において、前記炉底電極の直径（Ｄ）と、咳炉底
電極の下部外側面に接して包囲する水冷式側面スリーブ
の軸方向水冷域長さ（Ｌ）との関係を、Ｌ≧１．８Ｄと
すると共に、前記炉底電極の底面に接する非水冷式支持
金具によって支持せしめてなることを特徴とする直流電
気炉における炉底電極である。

〈作　用〉従来、炉底電極の直径りと水冷式側面スリーフの上下方
向の水冷域長さ（Ｌ）との関係がＬζ１．５Ｄであった
のに対し、本発明では水冷式側面スリーブの水冷域長さ
（Ｌ）をＬ≧１．８Ｄとすることによって水冷式側面ス
リーブによる炉底電極の冷却が強化される。この冷却強
化によって炉底電極の底面を非水冷式支持金具で支持す
ることを可能にしている。なお水冷域長さ（Ｌ）を余り
大きくしても無駄となるのでＬ＝２．５Ｄ程度を最長と
するものである。

したがって、万一、炉底電極の溶解部と未溶解部との界
面が最底部に達し、非水冷式支持金具が溶解しても冷却
水が漏れることがないので、炉内の溶鋼が炉下の床上に
漏鋼しても水蒸気爆発を防止することができる。

〈実施例〉以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本
発明は、第１図に示すように、炉底電極１として第２図
に示す従来例と同様に、直径２５０（財）φ以下程度の
大径の鋼製丸棒を炉底耐火物２に埋設する。そして炉底
電極１が炉底耐火物２の上面に露出していると共に、炉
底鉄皮３がら炉外に突き出していて、炉底電極１の下部
には水冷溝７を有する水冷式側面スリーブ（銅製）４が
包囲しているのも従来と同しである。

第２図に示す従来例においては、炉底電極１の直径りと
水冷式側面スリーブ４の軸方向の水冷域長さ（Ｌ）との
関係がＬ’ｉ１．５Ｄであったのに対し、本発明ではＬ
≧１．８Ｄとして水冷式側面スリーブ４の水冷域長さ（
Ｌ）を従来より大きくしである。また従来例では炉底′
＠、極１は電極底面に接する水冷式キャップ８によって
支持するようになっていたのに対し、本発明では炉底電
極１の底面に接する板状の非水冷式支持金具１５によっ
て支持するようになっている。

非水冷式支持金具１５は炉底鉄皮１に固定されたポルト
９に多数のバネ座金１０およびナツト１１を介して支持
されており、非水冷式支持金具１５には水冷式ケーブル
１４が接続されていて炉底電極１に電力を印加するよう
になっている。

前述のように水冷式側面スリーブ４の水冷域長さ（Ｌ）
をＬ≧１．８Ｄとしたのは直流電気炉の操業状態が連続
チャージ数、溶鋼温度、電流値および電流密度等が従来
と同等である場合において、炉底電極１の界面ＩＣを従
来方式と同位置の炉底耐火物２内に維持するためである
。このときの水冷式側面スリーブ４の構造そのものは従
来例と何ら変更する必要はなく、炉底電極１の軸方向の
長さを大きくするだけでよい、また炉底電極１は非水冷
式支持金具１５で支持できるので炉底電極１と非水冷式
支持金具１５は単純な接続となり、炉底電極ｌの下部構
造が極めて簡単となる。

本発明の炉底電極を用いて直流電気炉を操業するに際し
、炉底電極１に数１０ｋＡの電流を流してスクラップの
熔解、溶鋼の精錬を行うと、スクラップの溶解末期から
溶鋼精錬期において炉内の溶鋼温度は１５５０〜１７０
０°Ｃ程度になり、炉底電極１は炉内側から溶解される
。

このとき、炉底電極１の溶解部１ａと未溶解部１ｂとの
界面１ｃは水冷域長さし≧１．８Ｄの条件で製作された
水冷式側面スリーブ４による水冷抜熱のみで、第２図に
示す従来例のものと同程度の抜熱効果のもとに炉底耐火
物２内に界面１ｃを維持することができる。

万一、炉底電極１の溶解部１ａと未溶解部１ｂとの界面
１ｃが最底部に達して非水冷式支持金具１５が溶解して
も非水冷式であるので非水冷式支持金具から冷却水が漏
れることがないので、炉内の溶鋼が漏洩しても水蒸気爆
発を防止することができる。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば下記の効果を奏する
。

（１）炉底電極の底面に水冷部がないので、万一の漏鋼
時にも水漏れを伴わないので水蒸気爆発が確実に防止で
きる。

（２）また炉底電極の底面に水冷配管が不要なので電極
支持、給電ケーブルを含めて炉底電極下部近傍の構造が
単純で構成要素が少なくなり、製作、組立て、取付け、
メンテナンス等のコストが従来の４０〜５０％程度に削
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直流電気炉の炉底電極を示す縦断
面図、第２図は従来例に係る直流電気炉の炉底電極を示
す縦断面図である。１・・・炉底電極、３・・・炉底鉄皮、５・・・給水管、７・・・水冷溝、９・・・ボルト、１１・・・ナツト、１３・・・排水管、

Claims

【特許請求の範囲】

直流電気炉の炉底耐火物に埋設され炉底鉄皮外で下部を
間接水冷される炉底電極において、前記炉底電極の直径
（Ｄ）と、該炉底電極の下部外側面に接して包囲する水
冷式側面スリーブの軸方向水冷域長さ（Ｌ）との関係を
、Ｌ≧１．８Ｄとすると共に、前記炉底電極の底面に接
する非水冷式支持金具によって支持せしめてなることを
特徴とする直流電気炉における炉底電極。