JPH05187774A - 直流アーク炉 - Google Patents

直流アーク炉

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JPH05187774A
JPH05187774A JP4162415A JP16241592A JPH05187774A JP H05187774 A JPH05187774 A JP H05187774A JP 4162415 A JP4162415 A JP 4162415A JP 16241592 A JP16241592 A JP 16241592A JP H05187774 A JPH05187774 A JP H05187774A
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JP
Japan
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furnace
electrode
melt
coil
arc furnace
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JP4162415A
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Sven-Einar Stenkvist
ステンクヴィスト スヴェン−エイナー
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 当該床電極がエロージョンないし腐食に対し
て保護手段を施されており、もって比較的に高い耐用寿
命を有する直流アーク炉を提供することが本発明の目的
である。 【構成】 大面積床接点(3)を有する直流アーク炉に
おいて電磁的に生ぜしめられる浴運動が容器底部(4)
下方に配置された電磁石(9)により制御され、ここに
おいて、溶融物内の電流の流れにより生じる溶融物浴中
の自然流動がその方向を反転するように制御される。電
磁石(9)は有利に炉の電気給電部内に統合的に組込ま
れ平滑コイルとして用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカソードとして接続構成
されている少なくとも1つの電磁と、当該の対応する電
磁として接続構成されている少なくとも1つの炉底
(部)電極とを有する直流アーク炉に関する。
【0002】本発明は例えばUS−PS4032704
に示されているような従来技術に係わる。
【0003】
【従来の技術】直流アーク炉では炉底(部)電極は最も
負荷を強く受ける構成部分である。上記床(底部)電極
は例えば1つ又は複数の鋼物体から成り、これは容器底
部とその煉瓦積を通って延在し、炉内部にて溶融物との
電気的接触接続を形成する。容器底部外側にて、炉底
(部)電極は炉の電流給電部に接続されている。最新の
直流アーク炉では炉底(部)全体が床(底部)電極を形
成し、この炉底(部)電極は導電性煉瓦を有する導電性
ライニングとして、又は分散配置された金属棒又は金属
板を有する非導電性ライニングとして構成される。
【0004】溶融物を通って流れる炉電流により、溶融
物中に浴運動が生ぜしめられる。この浴運動は溶融物浴
における溶融物特性経過及び温度補償平衡に有利な影響
を有する。高出力の直流アーク炉(これは120kAま
で直流及びそれより大の電流で作動される)では溶融物
中の流動が−その際0.5m/secまでの速度が生じ
る−電極下方の領域にて、エロージョン(腐食)に基づ
き炉底(部)の摩耗を増大させる危険が存する。殊に大
面積の炉底(部)電極(底部コンタクト)を有する直流
アーク炉の場合上記過程により炉容器の耐用時間(寿
命)が短縮される。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところ
は、当該炉底(部)電極がエロージョンないし腐食作用
に対して保護手段を施されており、もって比較的に高い
耐用寿命を有する直流アーク炉を提供することにある。
【0006】
【発明の構成】上記課題の解決のため本発明によれば、
炉底(部)の下方に直流の流れるコイル例えば炉電流の
流れるコイルが設けられており該コイルは上記炉底
(部)電極の面の拡がりにほぼ相応する面の拡がりを有
しており、ここにおいて上記電極の下方のみにて溶融物
にて電流の流れにより生ぜしめられる、下向きの浴運動
が浴中で上記コイルの磁界により少なくとも部分的に逆
方向に向けられるように当該アンペアターン数は選定さ
れているのである。
【0007】US−A−4032704によれば直流の
給電される電磁石を、直流炉の容器底部の下面に設ける
ことが提案されている。但し、この電磁石の使用目的は
溶融物中に付加的な撹拌運動を生じさせ、溶融物に対し
て冶金学的な反応及び温度平衡を促進することである。
当該磁石の選定設計及びそれの直ちにには予見し得な
い、溶融物の浴運動及び炉容器の耐用時間の作用は示唆
されていない。
【0008】本発明においては当該コイルにより定常的
ないしスタチック磁界が生ぜしめられる。溶融物中の電
流に対する磁界の作用により力が生ぜしめられ、それに
より、溶融物は炉の垂直軸線を中心として回転せしめら
れる。そのような回転により磁界の2次的作用が生ぜし
められ、それにより、アーク炉ゾーンから炉底(部)へ
の溶融物の流動を阻止する(に対応する)力が溶融物浴
中に生ぜしめられる。然も溶融物中には依然として、熱
交換に有利に作用する浴運動が行なわれる。
【0009】当該コイルは大してコストなしに新規構造
体においても既存の炉設備内に統合的に組付けることが
できる。それの付加的所要出力は炉全体の所要出力に比
してわずかであり、炉出力全体のほぼ0.3%である。
当該コイルは基本的に外部電流源から給電され得る。但
し、上記コイルを炉電流回路中に組込み炉電流を流すよ
うにするのが最も経済的である。その場合有利には別の
目的を有する:直流アーク炉の場合通常はコイル装置内
に直流チョークが挿入使用され、それにより炉制御全体
が機能することが行なわれる。而して、例えば12−パ
ルス−整流器中には典型的にはほぼ40kAが流れる。
各5つのターン(巻回)を有する2つのチョークが必要
とされる。有利にはコイル装置が炉容器の下面に当該チ
ョークとして使用され得、そのことは1つのコイルを例
えば2つの磁気的に並列接続されたコイルへ分割するこ
とにより行なわれる。
【0010】
【実施例】次に本発明を図示の実施例を用いて詳細に説
明する。
【0011】図1の直流アーク炉の外箱の下方部分は金
属性容器部分1を有し、それの壁部分には耐火性煉瓦積
2を有する。炉容器の底部全体は床(底部)電極として
構成されており、耐火性材料から成る複数の導電性煉瓦
3a,3b,3cから成る。上記材料には導電性を高め
るため炭素が付加されている。煉瓦は底(床)板4上に
位置しており、上記底板は同時に炉底電極3の接触接続
のためにも用いられる。アーク電極5は上方から炉容器
中に溶融物6の少し上のところまで延びている。実施例
では炉はカソードとして接続されたたんに1つの電極5
を有しているが、この電極数は1,2,3又はそれ以上
であってよい。炉底(床)電極3は電流端子7を有し、
この電流端子は電流給電装置8の正端子に接続されてい
る。そこまでは直流アーク炉は従来技術に相応し、例え
ば米国特許第4,228,314号明細書又はドイツ連
邦共和国特許第3022566号明細書に詳細に記載さ
れている。
【0012】本発明によれば炉容器の下面に、電磁コイ
ル9(これは事例では2つの磁気的に並列に接続された
個別コイル9a,9bから成る)が設けられている。上
記電磁コイル9は容器底部から著しく離隔されており、
面積(これは溶融物6の自由な溶融物表面の大きさのオ
ーダである)を有する。
【0013】内径ほぼ4.5mのもとでの炉直径ほぼ
5.5mの典型的な80トン−直流−アーク炉の場合電
磁コイルの直径はほぼ2mである。溶融物の間隔はほぼ
1.3mである。両個別コイル9a,9bの各々には図
2から明かなように炉電流の半分が流れる。但し、炉電
流全体の流れる唯1つのコイルのみであってもよい。
【0014】図2の回路装置は12−パルス−整流器装
置を有する最新の直流アーク炉の典型的電流給電装置を
示す。3相の3相交流電源13には2つの1次巻線1
5,16(これは3角結線接続されている)と、2つの
2次巻線17,18(そのうちの1つは3角結線に、も
う1つは星形結線に接続されている)とを有するトラン
ス14が接続されている。両2次巻線は3相の整流器−
ブリッジ回路19ないし20に接続されている。負(マ
イナス)の母線は相互に接続され溶融物電極5に接続さ
れている。ブリッジ回路19,20と床電極2との間に
は部分コイル9a,9bが設けられている。本発明によ
れば上記の両部分コイルはここでは2つのコイルから成
る電磁石を形成し、その際当該コイルの端子及び巻回
(ターン)は次のように構成されている、即ち、当該部
分磁石が磁気的に並列に接続されているように構成され
ている。6パルス整流器の場合はトランス14の巻線1
5,17又は16,18、及びそれに相応してブリッジ
19,20の1つ、また、部分コイル9a,9bの1つ
が省かれる。
【0015】例えば5A/m2の電流密度の場合、電磁
石の重さは4000kgであり、電気的損失はほぼ20
0kWであり、斯種直流アーク炉の所要出力がほぼ65
MVAである場合許容される値である。よって、装置全
体の所要出力はたんに0.3%しか増大しない。
【0016】電磁コイル9のない炉の作動の際溶融物中
に浴運動が生じ、この浴運動の様子は図3中速度プロフ
ィール(浴の一方の半部に対して)示されている。矢印
が長くなればなるほど、局所的流動速度が高ければ高い
ほど、そのつど、局所的流動速度が益々高い。電極の下
方の領域にて溶融物が高速度で表面から底部(床)接点
へ流れることが明らかである。その場合、速度は0.5
m/secだけ高められる。そのような高い速度によっ
ては溶融物と相俟って、床接点のエロージョンないし腐
食が生ぜしめられる。
【0017】適当に選定設計された電磁コイル9−そこ
から出ているフィールドが図1中フィールド線21でシ
ンボリックに示されている−によっては溶融物内の炉電
流により生じる力作用が、外部磁界と重畳されて、それ
により、溶融物内で電極5の下方の領域にて方向反転
が、少なくとも床(底部)近くの領域にて行なわれる
(図4に示すように)。その場合、床近くの領域におけ
る流動速度は比較的に小であり、−床接点の耐用寿命に
とって重要なことであるが−電極5の下方のクリティカ
ルな領域内にて溶融物電流は床に向って垂直又はほぼ垂
直に当ってはいない。今や溶融物が容器縁部にて床接点
に当ることになるのは重要な影響を受けることはない、
それというのは速度が比較的小さくなり、温度が比較的
高くない状態で当該の床接点に当るからである。
【0018】表面近くの領域では相変らず電極5下方の
溶融物は上方から下方へ流動する。但し、相互に向き合
って流れる流動が外方に向って転換する移行領域が生じ
る。当該の2つの流動が相互に衝突する深度は炉電流の
高さ及び外部磁界の大きさにより定まる。その場合、次
の参照値が得られている。
【0019】炉電流より2倍又はそれより大のアンペア
ターン数のもとで、少なくとも炉底(床)に近い領域に
て上述の方向反転が行なわれる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、当該床電極がエロージ
ョンないし腐食に対して保護手段を施され、もって比較
的に高い耐用寿命を有する直流アーク炉を実現できる効
果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】容器下方の、炉電流の流れる電磁コイルを有す
る直流アーク炉の実施例の概念図である。
【図2】電磁石が炉給電部内に組付けられている12パ
ルス整流器付回路装置の回路図である。
【図3】外部磁界を加えない状態で溶融物中で、直流ア
ーク炉内にて生じる流動状態のグラフィック表示図であ
る。
【図4】本発明の直流アーク炉にて炉容器下方に配置さ
れた電磁コイル下方で生じる溶融物内の流動の状態を示
すグラフィック表示図である。
【符号の説明】
1 金属性容器部分 2 煉瓦積 3a,3b,3c 導電性煉瓦 4 底(床)板 5 アーク電極 6 溶融物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カソードとして接続構成されている少な
    くとも1つの電極(5)と、当該の対応する電極として
    接続構成されている少なくとも1つの炉底(部)電極
    (3)とを有する直流アーク炉において炉底(部)
    (4)の下方に直流の流れるコイル例えば炉電極の流れ
    るコイル(9a,9b)が設けられており該コイルは上
    記炉底(部)電極の面の拡がりにほぼ相応する面の拡が
    りを有しており、ここにおいて上記電極(5)の下方の
    みにて溶融物(6)にて電流の流れにより生ぜしめられ
    る、下向きの浴運動が浴中で上記コイル(9a,9b)
    の磁界により少なくとも部分的に逆方向に向けられるよ
    うに当該アンペアターン数は選定されていることを特徴
    とする直流アーク炉。
  2. 【請求項2】 上記アンペアターン数は少なくとも炉電
    流の2倍である請求項1記載の直流アーク炉。
  3. 【請求項3】 上記電磁コイルは磁気的に並列接続され
    た2つの個別コイル(9a,9b)から成り該個別コイ
    ルには夫々炉直流の1/2が流れるように構成されてい
    る請求項1又は2記載の直流アーク炉。
JP4162415A 1991-06-20 1992-06-22 直流アーク炉 Pending JPH05187774A (ja)

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CH1827/91A CH682281A5 (ja) 1991-06-20 1991-06-20
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AT (1) ATE159403T1 (ja)
AU (1) AU651214B2 (ja)
BR (1) BR9202319A (ja)
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