JPH0534070A - １電源２炉体直流電気炉における電源切り替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的小さな設置面積で直流アーク操業を効
率よく実施させることができる、１電源２炉体直流電気
炉における電源切り替え装置を得ること。 【構成】 陰極側の黒鉛質電極４５と陽極側の炉底電極
３とで直流アークを形成する形式の２基の電気炉１ａ，
１ｂを、１つの電源で交互に通電させる電源切り替え装
置において、前記それぞれの電気炉の炉底電極と電源の
途中に、電流の切り離し部が１０万アンペア以上の電流
を通すことのできる黒鉛質又はその他の導電材からなる
電極８と該電極を把持して電気的に接続する電極把持装
置６，９とで構成される開閉器５を組み込み、前記電極
把持装置間に電極を冷却する電極冷却手段１２を備えた
ことを特徴とする電源切り替え装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属溶解精錬用直流電気
炉とりわけ１電源２炉体方式の直流電気炉に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用で代表される金属溶解精錬用の電
気炉には、一般に交流三相式アーク炉が使用されてきた
が、近年直流アーク炉が開発され稼動されつつある。こ
の直流アーク炉は、黒鉛質電極が陰極専用の１本で足り
るため、電極原単位を大幅に向上することができ、電気
効率と溶鋼攪はんがよく放熱ロスが少ないため電力原単
位を向上することができ、ホットスポットがないため炉
体耐火物原単位を向上することができ、フリッカーレベ
ルも大幅に改善することができ、また騒音も小さい等の
利点がある。

【０００３】直流アーク炉は、三相交流アーク炉と違っ
て、炉底に陽極を設置し陰極の黒鉛質電極とでアークを
生成させるものであるから、炉底側電極は空冷または水
冷を行なっても短期間で寿命に達し、交換を行なわなけ
ればならない。また、電源設備として、炉用トランスフ
ォーマーに加えてＡＤ変換設備を必要とするため、電気
室が大型化するにもかかわらず、一般に直流アーク炉は
１電源１炉体方式が採られてきた。従って、１電源１炉
体の電気炉は炉底電極交換による生産停止が生じ、一方
この対策として炉体を複数基使用すると、各アーク炉ご
とに電気室を配置するための場所をとられ、全体として
大きな設置面積が必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の１電源１炉体の
電気炉は、電気の遮断を行う場合、三相式交流電気炉で
はトランスフォーマーの前に遮断器を設置し、直流電気
炉では交流・直流変換器（一般にサイリスタを使用）の
中で、それぞれ遮断をする方法を用いている。上記課題
を解決しようとして考案された１電源２炉体の直流電気
炉の場合、黒鉛質電極で構成する陰極は、１セットの装
置で２炉体に交互に使用することで電気を交互に供給す
ることができるが、陽極はそれぞれの炉体の炉底に炉底
電極として固定した状態で設置されるため、陽極側は通
電中、常に２炉体とも帯電状態にあることになる。

【０００５】これを解決するには、直流変換器以降２つ
の炉体に分岐された２次側導体の、直流変換器と炉底電
極との間のいずれかの箇所に、電源切り替え装置を設置
すればよいが、電源切り替え装置を通る電流は、１０万
アンペア又はそれ以上となり、従来型の遮断器では非常
に大容量の装置が必要となるか、または遮断器を複数設
置しなければならないという課題があった。

【０００６】本発明はこれらの課題を解消するために成
されたもので、その目的とするところは、直流アーク炉
の利点を十分に発揮させつつ、比較的小さな設置面積で
直流アーク操業を効率よく実施させることを可能にする
１電源２炉体直流電気炉において、各炉体の陽極側電源
を、簡易な構成で、しかも１ないし２個の切り替え装置
で切り替える電源切り替え装置を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、陰極側の黒鉛
質電極と陽極側の炉底電極とで直流アークを形成する形
式の２基の電気炉を、１つの電源で交互に通電させる電
源切り替え装置において、前記それぞれの陽極と電源の
途中に、電流の切り離し部が１０万アンペア以上の電流
を通すことができる黒鉛質又はその他の導電材からなる
電極と該電極を把持して電気的に接続する電極把持装置
とで構成される開閉器を組み込み、前記電極把装置間に
電極を冷却する電極冷却手段を備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明の電流切り替え装置は、開閉器部で、黒
鉛質又はその他の導電材からなる電極を、電極把持装置
で把持すると炉底電極が電源に接続され、電極把持装置
の把持を外すことで炉底電極と電源とが遮断される。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。図１は本発明の電源切り替え装置を用いた金属
溶解精錬用直流電気炉の全体構成図、図２は図１の電源
回路の概略構成図である。図において、１ａ，１ｂは２
基の電気炉の炉体であり（図１で炉体１ｂは図示されて
いない）、作業床を構成する支台設備２に設置されてい
る。これら炉体１ａ，１ｂの底部には陽極として、炉底
電極３が各々の炉体に取り付けられている。

【００１０】この炉底電極３は鋼製のピンなど任意であ
り、図示しない水冷または空冷装置で冷却されるように
なっている。４は電気室であり、制御用計測盤２９、炉
用トランスフォーマー３０、サイリスタ３１、直流リア
クトル３２、電源切り替え装置３３ａ，３３ｂ、水冷可
とうケーブル３４、水冷導体３５等を備えている。

【００１１】前部炉体側側壁には、サイリスタ３１の陰
極側に水冷された導体で接続された陰極側ターミナル３
６、炉体１ａ，１ｂ毎に配置された電源切り替え装置３
３ａ，３３ｂ、電源切り替え装置３３ａ，３３ｂの端部
ターミナルに水冷可とうケーブル３４で接続された陽極
側ターミナル３７が設けられている。

【００１２】陰極側ターミナル３６は水冷可とうケーブ
ル４１を介し炉体側ターミナル４２、二次導体４３、電
極ホルダー４４および黒鉛質電極４５に接続されてい
る。また、２基のそれぞれの陽極側ターミナル３７は、
水冷可とうケーブル４６、炉体側ターミナル４７、およ
び図示していない水冷導体を介し、炉底電極３に接続さ
れている。

【００１３】図３、図４は図１の電源切り替え装置の拡
大図である。電源切り替え装置３３ａ，３３ｂは、両側
端子に固定及び可動の電極ホルダー６、９が設けられた
開閉器５と、電極８と、電極締め付け装置７、１０と、
電極ホルダー昇降装置１１等から成る。固定側電極ホル
ダー６は固定側電極締め付け装置７を備え、直流リアク
トル３２につながる水冷導体３５と接続し、可動側電極
ホルダー９は可動側電極締め付け装置１０を備え、陽極
ターミナル３７につながる水冷可とうケーブル３４のタ
ーミナル１３と接続している。また、可動側電極ホルダ
ー９は電極ホルダー昇降装置１１により上下される。さ
らに、開閉器５の電極ホルダー間には、電極８の冷却装
置１２が設けられている。また、１４は電極８交換時等
に電極８を昇降する電極昇降装置、１５、１６は任意備
えられる放電防止装置、放電防止装置駆動装置である。

【００１４】なお、電極ホルダー６、９の電極８との接
合部は銅等の導電性金属からなり、また、駆動装置と導
体の間は絶縁物１７で電気的に絶縁している。

【００１５】次にこの構成の電気炉の電源の通電、遮断
動作を説明する。通常、電極８は冷却装置１２を貫い
て、その下端が固定側電極ホルダー６の固定側電極締め
付け装置７で固定されており、通電状態にするには、電
極ホルダー昇降装置１１により可動側電極ホルダー９を
所定位置まで下げ、可動側電極締め付け装置１０で電極
８の上端を締め付け固定すればよい。一方、電気を遮断
状態にするには、まず可動側電極締め付け装置１０を解
放し、可動側電極ホルダー９と電極８とを切り放す。次
に、電極ホルダー昇降装置１１により可動側電極ホルダ
ー９を上昇させ所定の位置で止める。停止位置は電極８
と可動側電極ホルダー９の間で、放電しない距離を保つ
位置とするか、又は放電防止装置駆動装置１６により放
電防止装置１５を所定の位置に設置できる位置とする。

【００１６】以上の操作は全て自動的に連動させ得る操
作装置を、電気炉操作室内に設置して行うことができ
る。

【００１７】この構成の電気炉によれば、電気炉操作室
内の操作スイッチによりサイリスタ３１内部で電源を切
り、通電されていない状態にし、一方の炉１ａ（今まで
電気を通していた方の炉）の電源切り替え装置３３ａを
遮断状態にすると共に、これと平行して他方の炉１ｂ
（これから電気を通す方の炉）の電源切り替え装置３３
ｂを通電状態にする。この状態を確認した後、電気炉操
作室内の操作スイッチによりサイリスタ３１内部で電源
を入れる事により、他方の炉１ｂが通電状態にあっても
一方の炉１ａは帯電されていない事となり、材料の装入
作業等他の作業が安心して行える。

【００１８】図５には上記実施例で電極８として使用し
た黒鉛質電極の詳細を示した。上端部に電極昇降装置１
４との脱着用ネジ切り部２１を設け、電極の断面積Ｓは
必要な電流（１０万アンペア以上）を流すに十分な大き
さとし、長さＬは通電の時、各ホルダー間で放電しない
十分な長さとする。また黒鉛質電極に代えて、銅やアル
ミニウムの電極も使用してもよい。

【００１９】なお、電気炉の陰極側は、１本の黒鉛質電
極４５をそれぞれの電気炉１ａ，１ｂに交互に使用して
も、炉毎に黒鉛質電極４５を備えてもよく、また前述し
た電源切り替え装置を炉底電極側のように備える構成と
してもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明の電源切り替え装置を使用する
と、陽極側炉底電極への電源の通電遮断が、比較的簡単
な装置で、しかも１個ないし２個の電源切り替え装置で
行えることとなり、１電源２炉体直流電気炉の特徴をい
かした効率の良い操業ができるようになる。

【００２１】特に、電源切り替え装置の電極に黒鉛質電
極を使用した場合は、電極把持装置の金属部との接触面
の馴染みがよく、金属側の整備が簡単で、長時間の使用
が可能になる。また、黒鉛質電極はアーク放電を行わ
ず、極力冷却しているので、ほとんど損傷がなく使用で
き、電源切り替え装置での使用後も電気炉の陰極等に使
用できる。さらに、電極の交換も容易にできるなどの効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源切り替え装置を用いた金属溶解精
錬用直流電気炉の全体構成図である。

【図２】図１の電源回路の概略構成図である。

【図３】電源切り替え装置部の拡大図である。

【図４】電源切り替え装置部の拡大図である。

【図５】電源切り替え装置に使用する電極の一部断面図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 電気炉 ３ 炉底電極 ４ 電気室 ５ 開閉器 ６ 固定側電極ホルダー ８ 電極 ９ 可動側電極ホルダー １１ 電極ホルダー昇降装置 １２ 冷却装置 ３３ａ，３３ｂ 電源切り替え装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 陰極側の黒鉛質電極と陽極側の炉底電極
   とで直流アークを形成する形式の２基の電気炉を、１つ
   の電源で交互に通電させる電源切り替え装置において、 前記それぞれの電気炉の炉底電極と電源の途中に、電流
   の切り離し部が１０万アンペア以上の電流を通すことが
   できる黒鉛質又はその他の導電材からなる電極と該電極
   を把持して電気的に接続する電極把持装置とで構成され
   る開閉器を組み込み、 前記電極把持装置間に電極を冷却する電極冷却手段を備
   えたことを特徴とする１電源２炉体直流電気炉における
   電源切り替え装置。