JPH0827141B2 - 直流アーク炉の炉壁電極 - Google Patents

直流アーク炉の炉壁電極

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JPH0827141B2
JPH0827141B2 JP16838691A JP16838691A JPH0827141B2 JP H0827141 B2 JPH0827141 B2 JP H0827141B2 JP 16838691 A JP16838691 A JP 16838691A JP 16838691 A JP16838691 A JP 16838691A JP H0827141 B2 JPH0827141 B2 JP H0827141B2
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sleeve brick
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誠 高橋
金丸敏則
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
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Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の溶解、溶融
金属の精錬等に使用される直流アーク炉の炉壁電極に関
する。
【0002】
【従来の技術】溶解、精錬用のアーク炉として、炉内に
装入した溶融金属の上方に配置した電極と炉底、側壁等
の炉壁に取り付けられた電極との間に電流を流し、金属
材料の溶解、溶融金属の精練等を行う直流アーク炉が知
られている。この種の直流アーク炉に於ける炉壁電極
は、炉内にある高温の溶融金属による溶損、受熱、供給
電流が通過するときに発生するジュール熱等によって極
めて過酷な使用雰囲気に曝される。そこで、この雰囲気
に耐え、炉壁電極の耐久性を向上させるため、各種の提
案が行われている。
【0003】例えば、特開昭61−24984号公報に
おいては、炉底を貫通した金属製棒体を有し、その廻り
にMgO煉瓦を配置し、炉殻から突出する電極の後端部
分を冷却水等の冷媒で冷却している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、炉殻から突
出する電極の後端部を冷却し、熱伝導により先端側から
後端側に熱移動を行っても、電極自体の抵抗等に起因し
て電極先端部を低温に維持する事は困難であり、又、電
極自体がジュール発熱する事によって溶融する状況にあ
る。この時電極周辺のスリーブ煉瓦が健全であれば鉄製
の電極は溶融、凝固を繰返してその機能を保持しつつ操
業を続けられるがスリーブ煉瓦が損傷しその程度が激し
くなると操業継続が困難な状況となる。つまり炉底電極
の寿命はスリーブ煉瓦が主たる支配要因の一つと考えら
れる。
【0005】かかる状況下に於けるスリーブ煉瓦損傷の
主要因は上部が溶融した鉄製の電極及びスラグによる摩
耗等に依るものであり、下部はそれに加えて電極後端部
の冷媒による冷却によってスリーブ煉瓦の温度勾配が大
きくなる事による熱応力に依るものである。特に、炉の
立上げ時には炉殻、耐火物等が冷えている為、上部、下
部のスリーブ煉瓦の温度勾配は更に大きくなり一体型の
スリーブ煉瓦では極めて過酷な熱応力が発生する。そこ
で本発明の目的は、スリーブ煉瓦の熱応力を緩和し、割
れや損耗を防止して寿命を延ばしひいては長寿命の炉底
電極を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】中心部に鉄等より成る棒
状電極を持ち、その外側に管状に成形したスリーブ煉瓦
を配し、その廻りを不定形耐火物で構築した直流アーク
炉の炉壁電極に於いて、本発明の炉壁電極は、その目的
を達成するために電極周囲の通常3段〜5段の耐スラグ
性、耐溶鋼性、耐スポール性に優れたスリーブ煉瓦を二
重リング構造とする事を特徴とする。
【0007】内側リング立上げ時の熱衝撃を負担させる
為薄くし、外側リングは定常状態に於ける耐溶鋼性、耐
スラグ性を負担させる為内側リングより厚くする構造と
する。
【0008】又、その目的を達成するために電極周囲の
通常3段〜5段の耐スラグ性、耐溶鋼性、耐スポール性
に優れたスリーブ煉瓦のうち最下段の煉瓦の(高さ)/
(外径−内径)の比を0.5以下とした構造とする。
【0009】
【作用】棒状電極周囲のスリーブ煉瓦として二重リング
構造を採用する事により、立上げ時の熱衝撃を内側のリ
ングで受け、立上げ時の熱衝撃によって内側のリングが
損傷した場合でも定常状態では外側のリングがスリーブ
煉瓦として機能する為、立上げ初期の熱衝撃を緩和させ
る事が可能となり安定した定常状態には外側リングでス
リーブ煉瓦を形成する事が出来、従来のものと比較して
耐久性に優れた炉壁電極が得られる。
【0010】又、最下段スリーブ煉瓦は電極寿命確保上
極めて重要であり電極の冷却効果向上の為熱伝導率の高
い材質を選定する。この為スリーブ煉瓦内の温度勾配は
大きくなり熱応力による亀裂発生の可能性は高くなる。
しかし本発明者らの実施した実験結果から最下段のスリ
ーブ煉瓦の(高さ)と(外径−内径)の比を0.5以下
にする事により煉瓦内に発生する熱応力を低減させると
共に割れの発生を防止させる事が出来、従来のものと比
較して耐久性に優れた炉壁電極が得られる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明に係る直流アーク炉の炉底に
埋設した実施例炉壁電極の近傍を示す縦断面図である。
直流アーク炉の炉底は、パーマレンガ1の内側に不定形
耐火物2をライニングし、外側を鉄皮3で支持した炉殻
をもっている。そして、これらパーマレンガ1、不定形
耐火物2及び鉄皮3を貫通して炉底電極装着用孔4が形
成されている。
【0012】図1において炉底電極装着用孔4の内部
に、鉄又は導電性耐火物等より成る棒状電極5を配置す
る。棒状電極5の先端部は、不定形耐火物2の内側面と
ほぼ同一平面に成形或いは若干炉内に突出し、後端部を
鉄皮3の一部となる支持板3aから突出させる。棒状電
極5が支持板3aから炉外に出る個所には、絶縁体6が
支持板3aに形成した孔部に装着されており、棒状電極
5に対し支持板3aを絶縁している。棒状電極5の後端
部は、銅等の導電板7に固定され、この導電板7を介し
て給電ケーブル8に接続される。
【0013】このように棒状電極5を立設させた支持板
3aを炉底電極装着用孔4に挿入し、取付具9によって
鉄皮3に固定する。そして、棒状電極5の外部にスリー
ブ煉瓦11を設置した状態でパーマレンガ1とスリーブ
煉瓦11間に不定形耐火物10を設置し突き固める。そ
の結果、炉底電極装着用孔4内に棒状電極5が炉壁を貫
通して配置される。スリーブ煉瓦11は内側スリーブ煉
瓦11−aと外側スリーブ煉瓦11−bで構成される。
棒状電極5は、アーク炉に供給される電力を考慮して、
200〜500mmの径のものを使用することが好まし
い。棒状電極5の径がこの範囲にあるとき電気抵抗を高
める事なく給電が可能となり棒状電極5自体の強度も確
保できる。又スリーブ煉瓦11の材質として、MgO煉
瓦、10%〜25%CのMgO−C煉瓦はその他の煉瓦
に比べ耐スラグ性、耐溶鋼性に優れ、なかでもMgO−
C煉瓦は耐熱衝撃性にも優れている。又、内側スリーブ
煉瓦11−aを縦に分割し、その外側に一体型の外側ス
リーブ煉瓦11−bを配置すると更に耐熱衝撃性は向上
する。本発明者らはMgO煉瓦、及び10%〜25%C
のMgO−C煉瓦とあらかじめ縦割りした同煉瓦の耐熱
衝撃性の確認テストを実施した。15%〜20%CのM
gO−C煉瓦はMgO煉瓦より高い耐熱衝撃性を示した
が、あらかじめ縦割りしたMgO煉瓦及びMgO−C煉
瓦は一体型煉瓦よりも極めて高い耐衝撃性を示した。本
発明者らが別に実施した解析結果によればあらかじめ縦
に4分割したスリーブ煉瓦では一体型のものに比較する
と周方向の発生熱応力が約1/5、高さ方向の発生熱応
力が約1/7となり大幅に耐熱衝撃性が向上する。この
結果より内側のスリーブ煉瓦をあらかじめ縦分割する事
がスリーブ煉瓦内の熱応力低減に大きな効果がある事は
明白である。この時の分割数は4分割に限らず、2〜8
分割等でも良い事はもちろんである。本発明では立上げ
時の熱衝撃を内側のリングで受け、立上げ時の熱衝撃に
よって内側のリングが損傷した場合でも定常状態では外
側のリングがスリーブ煉瓦として機能する事を目的とし
て二重リング構造とするが立上げ時の熱衝撃による発生
熱応力を緩和する為に内側のリングを縦に分割しても良
い。又、立上げ時に外側スリーブ煉瓦の発生熱応力を緩
和する為に内側のリングを断熱煉瓦にしても良い。
【0014】図2は本発明の第2実施例の直流アーク炉
の炉底に埋設した炉壁電極の近傍を示す縦断面図であ
る。第2実施例では立上げ時の過大な熱衝撃を内側のス
リーブ煉瓦11aで負担した後定常状態に於ける耐溶鋼
性、耐スラグ性及び耐熱衝撃を外側スリーブ煉瓦11b
で負担する為、内側スリーブ煉瓦と接する棒状電極はあ
らかじめ細くしておき、内側スリーブ煉瓦が消失した後
所定の外径になるようにしてある。
【0015】図3は本発明の第3実施例の直流アーク炉
の炉底に埋設した炉壁電極の近傍を示す縦断面図であ
る。第3実施例では、内側スリーブ煉瓦と外側スリーブ
煉瓦との接触部をテーパー状として内側スリーブ煉瓦の
浮上防止を図ることも出来る。図4は本発明の第4実施
例の直流アーク炉の炉底に埋設した炉壁電極の近傍を示
す縦断面図である。第4実施例では、最下段のスリーブ
煉瓦内に発生する熱応力を低減させると共に割れの発生
を防止させる為に(高さ)と(外径−内径)の比を0.
5以下にしてある。
【0016】本発明者らがMgO煉瓦、及び10%〜2
5%CのMgO−C煉瓦の耐熱衝撃性の確認テストを実
施した際、いずれの材質に於いても最下段スリーブ煉瓦
11cでは煉瓦の(高さ)と(外径−内径)の比が0.
5付近の部位に水平割れが発生し、図5に示す如く(高
さ)と(外径−内径)の比を大きくする程水平割れの発
生頻度が多くなった。又、本発明者らが別に実施したテ
スト結果ではあらかじめ(高さ)と(外径−内径)の比
を0.5以下にした煉瓦では水平割れが発生しなかっ
た。この結果よりリング状スリーブ煉瓦の(高さ)と
(外径−内径)の比を0.5以下にすることによりスリ
ーブ煉瓦内に発生する熱応力を緩和すると共に水平割れ
の発生を防止出来る事が分かる。最下段スリーブ煉瓦に
限定されず、任意の段数のスリーブ煉瓦を高さと(外径
−内径)の比が0.5以下となるように構成してもよい
ことは勿論である。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、中心部に棒状電極を持ちその外側に配置したスリー
ブ煉瓦を二重リング構造とすることで炉壁電極の長寿命
化が図れ、これにより生産性向上、生産コスト低減に大
幅に貢献するものである。
【0018】図4に示す本発明の第4実施例では、中心
部に棒状電極を持ちその外側にスリーブ煉瓦を配置する
が、その最下段スリーブ煉瓦の(高さ)と(外径−内
径)の比を0.5以下にする事により炉壁電極の寿命に
大幅に影響する最下段スリーブ煉瓦の損傷を防ぐ事が可
能となりひいては炉壁電極の長寿命化が図れ電気炉の生
産性向上、生産コストの低減に大幅に貢献するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】直流アーク炉の炉底に適用した本発明の実施例
炉壁電極を示す縦断面図。
【図2】本発明の第2実施例の縦断面図。
【図3】本発明の第3実施例の部分拡大縦断面図。
【図4】本発明の第4実施例の縦断面図。
【図5】水平割れの発生頻度と煉瓦の高さ/(外径−内
径)の関係を示す図。
【符号の説明】
1:パーマレンガ 2:不定形耐火物 3:鉄皮 3a:支持板 4:炉底電極装着用孔 5:棒状電極 6:絶縁体 7:導電板 8:給電ケーブル 9:取付け具 10:不定形耐火物(充填材) 11:スリーブ煉
瓦 11−a:内側スリーブ煉瓦 11−b:外側ス
リーブ煉瓦 11−c:最下段スリーブ煉瓦
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−48190(JP,A) 実開 平2−28094(JP,U) 特公 昭62−55070(JP,B2) 特公 平4−60315(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心部に鉄等より成る棒状電極を持ち、
    その外側に管状に成形したスリーブ煉瓦を配し、その廻
    りを不定形耐火物で構築した直流アーク炉の炉壁電極に
    於いて、棒状電極周囲のスリーブ煉瓦を二重リング構造
    とした事を特徴とする直流アーク炉の炉壁電極。
  2. 【請求項2】 中心部に鉄等より成る棒状電極を持ち、
    その外側に管状に成形したスリーブ煉瓦を配し、その廻
    りを不定形耐火物で構築した直流アーク炉の炉壁電極に
    於いて、少なくとも最下段のスリーブ煉瓦の(高さ)/
    (外径−内径)が0.5以下となる煉瓦で構成した事を
    特徴とする直流アーク炉の炉壁電極。
JP16838691A 1991-07-09 1991-07-09 直流アーク炉の炉壁電極 Expired - Fee Related JPH0827141B2 (ja)

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