JPH10227566A - 電気炉の電極昇降装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉に設けられる電極昇降装置において、
従来は、電動巻上機により、ワイヤロープを介して電極
支柱を昇降させるものが主流であった。しかし、応答速
度や昇降速度が満足できるものではなかった。そこで油
圧シリンダを用いたものにしたいが、構造が大型化する
ので、既設の電気炉に対して電極昇降装置を変更するた
めの改造が不可能であった。 【解決手段】 油圧シリンダ７，８を上下２段に用いて
構造の小型化を図り、炉体プラットフォーム１０６等と
の干渉を防止できるようにした。従って、既設の電気炉
に対しても、電極昇降装置１を変更するための改造が可
能になる。また上下油圧シリンダ７，８の同時動作によ
り、電極の昇降速度は倍速化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、電気炉の電極昇降
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気炉１００（図６及び図７参照）に設
けられる電極昇降装置Ｘは、炉蓋１０１の開閉に伴う電
極１０２の装填又は退避や自動電極制御装置（図示略）
によるアーク長さ調整の一環等として、電極１０２を、
電極支腕１０５を介して昇降させるためのものである
が、この電極昇降装置Ｘには、従来、手動式を除き、駆
動源として図８に示すように油圧シリンダ２０１を用い
たもの（Ｘ１）と、図９に示すように電動巻上機２０２
を用いたもの（Ｘ２）とがある。

【０００３】図８の電極昇降装置Ｘ１では、電極支腕１
０５から垂下状に設けられた電極支柱２０５の中途部
と、炉体適所に設けられたシリンダ取付枠２０７の下端
部との間に油圧シリンダ２０１が設けられている。従っ
て、この油圧シリンダ２０１の伸縮動作により、電極支
柱２０５がガイドローラ等より成る摺動案内部材２０８
に保持されつつ上下動するようになっている。

【０００４】一方、図９の電極昇降装置Ｘ２では、炉体
適所に設けられた電動巻上機２０２から電極支柱２０５
の下端部に設けられたプーリ２１０を介して炉体の他部
適所に設けられた係留部２１１へとワイヤロープ２１２
が掛け渡されている。従って、電動巻上機２０２により
ワイヤロープ２１２を繰り出したり巻き取ったりするこ
とで、電極支柱２０５が摺動案内部材２０８に保持され
つつ上下動するようになっている。

【０００５】ところで、現在操業中の電気炉１００に適
用されている電極昇降装置Ｘとしては、油漏れを嫌うと
いう理由から、電動巻上機式電極昇降装置Ｘ２（図９）
がその殆どを占めている。しかし、この電動巻上機式電
極昇降装置Ｘ２では、インバータ制御によって電動巻上
機２０２自体の応答速度を０．２秒近くにできるもの
の、電極１０２をはじめ電極支腕１０５や電極支柱２０
５等を含めた重量が約１２〜２２トンにも及ぶために、
ワイヤロープ２１２の伸縮が原因して、実応答速度は約
０．３〜０．４秒に落ちるという難点を有していること
が指摘されている。

【０００６】また、電極１０２の昇降速度も８ｍ／分程
度がせいぜいであり、十分と言えるものではなかった。
そのため、油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１（図８）へ
切り換えることも検討されつつある。なお、上記したい
ずれの方式の電極昇降装置Ｘ１，Ｘ２も、電極１０２を
下降させたときには、電極支柱２０５の下端部が炉体側
方へ突出して設けられたプラットフォーム１０６（図６
参照）を貫通して下方へ突き抜けるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電動巻上機式電極昇降
装置Ｘ２では、電極１０２の上昇時に電極支柱２０５の
下端部をプラットフォーム１０６上へ上昇させること
で、プラットフォーム１０６とは非干渉状態にできるの
に対して、油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１では、電極
支柱２０５を上昇させても、シリンダ取付枠２０７自体
がプラットフォーム１０６を貫通して下方へ突き抜けた
ままとなっている。

【０００８】言うまでもなく、電極昇降装置Ｘは、炉蓋
１０１（図６及び図７参照）を開くときに炉蓋１０１と
一緒に上昇し且つ旋回することになるので、上記のよう
に油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１の場合、プラットフ
ォーム１０６には、シリンダ取付枠２０７の旋回動作
（約５５〜６５°）を許容する細長円弧状の開口２１５
を形成させると共に、プラットフォーム１０６下方の基
礎についても、この開口２１５と同じ範囲で障害部分を
除去しておく必要がある。

【０００９】のみならず、プラットフォーム１０６を構
成する各種梁部材としても、プラットフォーム１０６に
十分な強度を持たせつつ、上記開口２１５に干渉しない
ようにするうえで、その配置が厳しく制限されるものと
なっていた。このようなことから、既存の電気炉１００
において、電動巻上機式電極昇降装置Ｘ２から油圧シリ
ンダ式電極昇降装置Ｘ１に変更するといった改造は、実
質的には不可能であった。

【００１０】一方、電気炉１００を新設する場合にあっ
て、最初から油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１の適用を
考慮するとしても、上記各種問題の解消を図るうえで負
担が増えることは避けられず、しかも、油圧シリンダ２
０１としては、電極１０２の昇降ストロークに対応させ
るために長大（伸縮ストロークとして５ｍ程度のものが
必要）で、且つ片持ち状になる電極１０２や電極支腕１
０５の偏心荷重に抗するためにロッド径の太いものが必
要になる。

【００１１】従って、設備がかなり大型になったり、ま
た油圧シリンダ２０１に用いられているパッキンを頻繁
に交換する必要が生じたりするなど、イニシャル的及び
ランニング的なコスト高を招来するものであった。本発
明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、既存の
電気炉において電動巻上機を用いた電極昇降装置から油
圧シリンダ等の流体圧シリンダを用いた電極昇降装置へ
変更する改造を可能にすると共に、従来の油圧シリンダ
を用いた電極昇降装置に生じていた上記欠点を全て解消
可能にした電気炉の電極昇降装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明に係る電気炉の電極昇降装置では、電極の所定昇降ス
トロークを、昇降動作が互いに連接関係にされた複数段
の昇降駆動手段によって分担させる構成とした。そし
て、すべての昇降駆動手段は、流体圧シリンダを駆動源
として昇降動作するものとした。

【００１３】昇降駆動手段は、上下２段程度の構成とす
るのが好適であるが、これは限定されるものではない。
また流体圧シリンダには、油圧式や水圧式をはじめ、そ
の他の流体圧を利用するものを用いることができる。こ
のような構成であれば、各昇降駆動手段に用いる流体圧
シリンダとして、伸縮ストロークの比較的小さなものを
採用できることになり、それらを縮退状態としたときの
上下方向寸法について、飛躍的な小型化が可能となる。

【００１４】また、各流体圧シリンダを同時に伸縮動作
させることによって、それらの総合的な動き速度を倍速
化でき、従って電極の昇降速度を高速化できる利点があ
る。昇降駆動手段を上下２段とする場合において、その
うち上部昇降駆動手段は上側支柱を具備したものとし、
また下部昇降駆動手段は下側支柱を具備したものとす
る。これら上側支柱及び下側支柱は、従来の電極昇降装
置における電極支柱と同様に、電極支腕を支持するため
のものである。

【００１５】従って、このことを言い換えれば、上側支
柱及び下側支柱は従来の電極支柱を上下に分割したよう
なものに相当するので、いずれも、従来の電極支柱より
短いことになる。そのため、この点も、本発明の電極昇
降装置における上下方向寸法を小型化できる理由の一つ
である。この場合、下側支柱は、上側支柱に対して摺動
案内部材により上下動自在に保持されたものとし、また
炉体に対しても、上記とは別の摺動案内部材により上下
動自在に保持されたものとすればよい。

【００１６】これにより、上側支柱及び下側支柱を全体
として見たときに摺動案内部材による保持部分が増える
ことになるため、片持ち状になる電極や電極支腕の偏心
荷重に対してその抗力を高めることができる。このこと
は、各流体圧シリンダのロッド径を細くできることにな
り、パッキンの長寿命化を招来する等の利点に繋がる。

【００１７】そして、上部昇降駆動手段の流体圧シリン
ダは、電極支腕又は上側支柱の一方と下側支柱との間で
伸縮動作可能に設ければよいし、また下部昇降駆動手段
の流体圧シリンダは、下側支柱と炉体適所との間で伸縮
動作可能に設ければよい。下部昇降駆動手段において、
流体圧シリンダを、炉体側方へ突出して設けられたプラ
ットフォームよりも上部に設けるようにすると、この流
体圧シリンダによって下側支柱を上昇するときに、下側
支柱の下端部をプラットフォームに干渉しない高さまで
上昇させることができる。

【００１８】従って、プラットフォームに対し、下側支
柱との干渉防止のために設ける開口は、下側支柱の旋回
動作を考慮しなくてもよいものとなり、わざわざ細長円
弧状にする必要がない。そのため、プラットフォーム下
方の基礎やプラットフォームを構成する各種梁部材に対
する対策も、特別なものとしては殆ど不要になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１乃至図５は本発明に係る電極
昇降装置１を示したものであって、このうち図１は電極
１０２を最も上昇させた状態（炉蓋１０１の開閉動作
時）であり、図２は電極１０２を最も下降させた状態
（溶解期）であり、図３は電極１０２を中間高さへ位置
付けた状態（炉体の傾動時）である。

【００２０】この電極昇降装置１は、図６及び図７に示
した電気炉１００等に対してＸの部位に設けられる。な
お、図例の電気炉１００は交流三相の大型炉としている
ので、３本の電極１０２ごとにそれぞれ電極昇降装置１
が設けられることは言うまでもない。またこの電気炉１
００では、スクラップの装入時に炉蓋１０１を上昇・旋
回させ、その後、逆動作させる炉蓋開閉装置１１０と、
溶解物の出湯時に炉体を樋部１１２側が下となるように
傾ける傾動装置１１３とを有している。

【００２１】従って、炉蓋開閉装置１１０の動作時に
は、炉体の側方へ突出するプラットフォーム１０６上
で、旋回床１１５がキングピン位置１１６を中心として
旋回動作する。また傾動装置１１３の動作時には、プラ
ットフォーム１０６を含めた炉体全体が、傾動するもの
である。図１より明らかなように電極昇降装置１は、昇
降動作が互いに連接関係にされた上部昇降駆動手段２と
下部昇降駆動手段３とを有している。

【００２２】上部昇降駆動手段２は上側支柱５を有して
おり、これに対して下部昇降駆動手段３は下側支柱６を
有している。また、各昇降駆動手段２，３は、それぞれ
各別の昇降用流体圧シリンダ７，８を有している。上側
支柱５は、その上端部が電極支腕１０５に結合されてい
る。なお、この上側支柱５は、図５に示すように角パイ
プ状に形成されており、その内部が流体圧シリンダ７の
取付スペースとされている。

【００２３】この上側支柱５の長さは、図２のように電
極１０２を最下状態にしたときに、上側支柱５の下端部
がプラットフォーム１０６の下面と略同レベルとなるよ
うな寸法に形成されている。従って、この上側支柱５
は、従来における油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１（図
８参照）の電極支柱２０５よりもかなり短い。一方、下
側支柱６は、炉体の外部適所（本実施形態では旋回床１
１５とした）に設けられた支持枠１０に対して、ガイド
ローラ等より成る摺動案内部材１１を介して上下動自在
に保持されていると共に、上側支柱５に対しても、上記
とは別の摺動案内部材１２を介して上下動自在に保持さ
れている。

【００２４】この下側支柱６は、図４及び図５に示すよ
うに上側支柱５を外嵌可能となる一回り太い角パイプ状
に形成されており、その下端部には下部連結材１４が設
けられている。なお、この下側支柱６と上側支柱５との
間に設けられる摺動案内部材１２は、下側支柱６の上端
部内向き面６ａから、上側支柱５における四方の各面へ
向けてそれぞれ２個ずつ配されている。

【００２５】また、下側支柱６と支持枠１０との間に設
けられる摺動案内部材１１についても、図示は省略する
が、支持枠１０の内向き面から、上記摺動案内部材１２
の場合と同じように下側支柱６における四方の各面へ向
けてそれぞれ２個ずつ配されている。この下側支柱６は
上側支柱５よりも少し長いが、図２のように電極１０２
を最下状態にしたときでも下部連結材１４等がプラット
フォーム１０６を貫通してその下方へやや突き出る程度
のものとなっている。

【００２６】従って、この下側支柱６についても、従来
における油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ１（図８参照）
の電極支柱２０５よりもかなり短いことが明らかであ
る。上部昇降駆動手段２の流体圧シリンダ７は、上側支
柱５の上端部と下側支柱６の下部連結材１４との間で伸
縮動作する状態に設けられている。また下部昇降駆動手
段３の流体圧シリンダ８は、下側支柱６の両外側に各１
本ずつ配され、それぞれ下側支柱６の下部連結材１４と
支持枠１０の上部対向面部との間で伸縮動作する状態に
設けられている。

【００２７】上記支持枠１０がプラットフォーム１０６
の上部に設けられていることからわかるように、流体圧
シリンダ８も、プラットフォーム１０６に対して上部配
置となり、従ってこの流体圧シリンダ８が縮退動作した
ときには、図１及び図３に示すように下側支柱６の下端
部（下部連結材１４等）を、プラットフォーム１０６よ
りも上方へ上昇可能になっている。

【００２８】そのため、炉蓋開閉装置１１０（図６参
照）が動作する場合にあって、プラットフォーム１０６
上で旋回床１１５がキングピン位置１１６を中心に旋回
動作するものとしても、図１に示したように下側支柱６
の下端部がプラットフォーム１０６と干渉することはな
い。従って、プラットフォーム１０６に設ける下側支柱
６用の干渉防止開口１２０は、下側支柱６を垂直方向に
挿通できればよい程度の小さなものにできる。

【００２９】このような構成の電極昇降装置１におい
て、溶解期には、図２に示すように上部昇降駆動手段２
の流体圧シリンダ７が縮退状態になると共に、下部昇降
駆動手段３の流体圧シリンダ８が伸出状態になり、これ
によって電極１０２は最下位置とされる。そして、自動
電極制御装置（図示略）による制御に基づいていずれか
一方又は双方の流体圧シリンダ７，８が伸縮動作され、
電極１０２は所定範囲内で適切な高さに位置調節され
る。

【００３０】また、傾動装置１１３（図６参照）による
炉体の傾動時（出湯時等）には、図３に示すように上部
昇降駆動手段２の流体圧シリンダ７が縮退状態を保持し
つつ、下部昇降駆動手段３の流体圧シリンダ８だけが縮
退状態になり、これによって電極１０２は中間高さとさ
れる。またその後、炉蓋開閉装置１１０（図６参照）に
よる炉蓋１０１の開閉動作時（スクラップの装入時等）
には、図１に示すように上部昇降駆動手段２の流体圧シ
リンダ７が伸出状態になると共に、下部昇降駆動手段３
の流体圧シリンダ８が縮退状態になり、これによって電
極１０２は最上位置とされる。

【００３１】図１の状態から図２の状態（又はその逆）
へ向けて電極１０２の高さを変更させる場合に、上部昇
降駆動手段２における流体圧シリンダ７の縮退と、下部
昇降駆動手段３における流体圧シリンダ８の伸出とを同
時に行わせるようにすれば、電極１０２の下降速度を、
１０〜１５ｍ／分程度に高速化させることができる。こ
の速度は、従来における油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ
１（図８参照）に比べて、倍速に近い速度である。

【００３２】なお、応答速度については、上部昇降駆動
手段２及び下部昇降駆動手段３がいずれも流体圧（油
圧）シリンダ７，８を用いてあることから、電極１０
２、電極支腕１０５、各支柱５，６の重量負担があった
としても、従来における油圧シリンダ式電極昇降装置Ｘ
１と同じように、確実に約０．２秒にすることができ
る。図１の状態から下部昇降駆動手段３の流体圧シリン
ダ８を伸出状態にさせることによって、電極１０２の高
さをやや低くすることも可能である。

【００３３】ところで、本発明は、上記実施形態に限定
されるものではない。例えば、上下の各昇降駆動手段
２，３において、流体圧シリンダ７，８の取付向きを上
下逆にしたり、各支柱５，６の形状や寸法、又はこれら
を互いに摺動可能に組み付ける構造を変更したりするこ
とができる。また、摺動案内部材１１，１２も、従来公
知の各種構造に置換可能である。

【００３４】電気炉１００の形式やその付帯設備の細部
構造（炉蓋開閉装置１１０や傾動装置１１３の形式等）
等は、何ら限定されるものではない。特に、炉蓋開閉装
置１１０がラム押上げ式である場合には、旋回床１１５
が無いので、支持枠１０の有無等を含めて各種の構造変
更を行えばよいものである。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電気炉の電極昇降装置では、電極の昇降ストロー
クを上下複数段の昇降駆動手段によって分担させ、且つ
それらの駆動源を全て流体圧シリンダとしているので、
個々の流体圧シリンダを小型化できると共に、各流体圧
シリンダを同時に伸縮動作させたときの総合的な電極昇
降速度の高速化が可能になる。

【００３６】また、各昇降駆動手段が各別に有すること
になる支柱に対し、それぞれに摺動案内部材による保持
部分が設けられるため、電極や電極支腕を原因とした偏
心荷重に対する抗力を高めることができる。従って、各
流体圧シリンダのロッド径を細くでき、しかもパッキン
の長寿命化も可能になる。下部昇降駆動手段の流体圧シ
リンダをプラットフォームよりも上部に設けることによ
り、電極の上昇時に、プラットフォームに対して下側支
柱等が干渉しないようにできるので、プラットフォーム
やその下方の基礎等に関して構造複雑化を回避できるこ
とになる。そのため、既存の電気炉において、電動巻上
機を用いた電極昇降装置から流体圧シリンダを用いた電
極昇降装置へ変更する改造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電極昇降装置において電極を最上
位置にした状態を示す側断面図である。

【図２】本発明に係る電極昇降装置において電極を最下
位置にした状態を示す側断面図である。

【図３】本発明に係る電極昇降装置において電極を中間
高さ位置にした状態を示す側断面図である。

【図４】図３のＡ部拡大詳細図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】電気炉の一例を示す正面図である。

【図７】図６に対応する概略平面図である。

【図８】従来における油圧シリンダを用いた電極昇降装
置を示す側面図である。

【図９】従来における電動巻上機を用いた電極昇降装置
を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 電極昇降装置 ２ 上部昇降駆動手段 ３ 下部昇降駆動手段 ５ 上側支柱 ６ 下側支柱 ７ 昇降用流体圧シリンダ（上部昇降駆動手段用） ８ 昇降用流体圧シリンダ（下部昇降駆動手段用） １１ 摺動案内部材（炉体と下側支柱との間のもの） １２ 摺動案内部材（上側支柱と下側支柱との間のも
の） １００ 電気炉 １０２ 電極 １０５ 電極支腕 １０６ プラットフォーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体内に装填される電極（１０２）を電
   極支腕（１０５）を介して昇降可能にする電気炉の電極
   昇降装置において、 各別に昇降用流体圧シリンダ（７）（８）を具備した複
   数の昇降駆動手段（２）（３）が互いの昇降動作を組み
   合わせ可能に連接されることで、電極（１０２）を所定
   昇降ストローク内で昇降可能になっていることを特徴と
   する電気炉の電極昇降装置。
2. 【請求項２】 前記昇降駆動手段（２）（３）が上下２
   段とされており、上部昇降駆動手段（２）は、電極支腕
   （１０５）に結合された上側支柱（５）を具備している
   と共に、下部昇降駆動手段（３）は、上記上側支柱
   （５）に対する摺動案内部材（１２）及び炉体適所に対
   する摺動案内部材（１１）を介して相対的に上下動自在
   に保持された下側支柱（６）を具備しており、 上部昇降駆動手段（２）の流体圧シリンダ（７）が電極
   支腕（１０５）又は上側支柱（５）の一方と下側支柱
   （６）との間で伸縮動作可能に設けられ、下部昇降駆動
   手段（３）の流体圧シリンダ（８）が下側支柱（６）と
   炉体適所との間で伸縮動作可能に設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の電気炉の電極昇降装置。
3. 【請求項３】 前記下部昇降駆動手段（３）において、
   流体圧シリンダ（８）は炉体側方へ突出して設けられた
   プラットフォーム（１０６）よりも上部に設けられてお
   り、下側支柱（６）の下端部をプラットフォーム（１０
   ６）に干渉しない高さまで上昇可能になっていることを
   特徴とする請求項２記載の電気炉の電極昇降装置。