JPS5894794A - ア−ク炉電極 - Google Patents

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】 本発明はアーク炉電極、さら、に詳しくは金属製頂部と
実質的に円柱形のカーボン材からなる消耗性底部とをス
クリューニップル等によＶまたは直接接続してなり、頂
部には供給ダクトおよび返還ダクトを有する液体冷却装
置を備えかつその底部域は高温耐性のカバーにて保護さ
れるのが有利であるアーク炉電極およびかかる電極を使
用する製鋼法に関する。

電極鋼、銅、コランダム、コバルトおよびケイ素等を製
造するアーク炉では電流供給エレメントとして今壕で黒
鉛（グラファイト）！極が使用されてきた。電極ストラ
ンドは通常互いにネジ接続等により結合された複数の黒
鉛ユニットからなり、電熱高温溶融工程における各炉に
は電流供給エレメントとしてしばしば３つの電極ストラ
ンドが使用されている。

また、従来のアーク炉操業用結合ｔａはニップル等のネ
ジ接続によりカーボン材先端を今風シャンクに結合させ
ている。

例えば、ドイツ公開公報第１，５６５，７５１号には頂
部金属製へラドピース、底部金属製へッドビ−７、双方
を結合する電気的コンダクタ−１該コンダクタ−Ｐよび
底部へラドピースを包囲するセラミック化合物、Ｂ、Ｃ
び底部へラドピースに相互変換可能に取付けられる電極
先端からなる電気アーク炉電極が開示されている。

また、ドイツ開公報第２，８４５，３６７号には液体冷
却型電極が開示されており、該電極は電極支持アームに
取付けられた円筒状クランプ部および金属製冷却システ
ムを備え、該冷却システムは電極に電流を供給するよう
になっており、自由端において電極先端および管状のヒ
ートシールドを螺着するためのネジ部を支持する。該ヒ
ートシールドは炉雰囲気に暴される地域にそれとは一定
距離をおいてかつ固定された空間的協同形態で冷却シス
テムを含む。

ヨーロッパ公開公報第１２５７３号には金属シャンクの
金属接触部が内部に配置された金属製冷却系統に対し絶
縁様式で支持された結合電極が開示されている。フック
手段により固定されたセラミンクカバーは金属製の冷却
シャンクの底部に設けられ、カーボン部上取付けるスク
リューニップル接続部の高さ近くまで延びている。

〃≧かる結合を極の原理はドイツ特許第２６８６６０号
が発行されて以来公知である。

通常の電極ストランドにおいては、特に側部酸化により
カーボン材は実質的にロスが生じ、それ故に、この望ま
しくない作用を防止するためにカーボン材の固体ストラ
ンド電極上において、注入法によＶまたはセラミックお
よび／または金属製の被膜のような保−護カバーを適用
することによりテストが行なわれてきた。これら方策は
上記作用を制限されたものとするが、電極をより高価な
ものとする。

炉内に導入される金属シャンクの構造および長さに依存
して、金属シャンクにカーボン部をら着してなる前述の
結合電極の側部酸化は減少させることができるが、これ
ら電極は側部および先端の酸化ロスを減少させることに
関し、さらに改善することを要する。金属シャンクおよ
びこれに接続するカーボン材もまた電極の破損ロスを最
少にしながら最善の操作条件を得、誤動作の最も少ない
操作を行なわしめるために不断の改善が望まれている。

そこで、本発明は金属シャンクおよびカーボン材全ニッ
プルの機能不良時においても電極を使用できるように互
いに適合させることのできる電極、さらに詳しくは特に
電極が過剰電流負荷状態に付されるときの側部酸化およ
び高破損率によるカーボン材の消耗の減少させることが
できると同時に電極降下回数の減少および電極底部を形
成するカーボン電極の製造法の簡略化を達成し得る電極
を提供することを目的とする。

この目的は嵩密度が少なくとも１．７０　ｆ／ｃｔｇ３
である微粒、高張力高クラファイトカーボン材から底部
を形成することにより達成される。

該底部は通常、鋳鉄または銅のような金属、好１しくは
グラファイトからなるニップル手段により金属製頂部に
接続される。この金属製頂部への固定手段はニップルに
代え、種々のものが選択できる。頂部には少なくとも１
本の供給ダクトと返還ダクトから通常構成される液体冷
却装置を備える。該冷却装置の供給ダクトはニップル手
段の上部外側域にまで到達するのが有利である。また、
冷却シヌテムそのものがニップル手段を通して延びるこ
とができる。

本発明の範囲において、頂部が電極全長の４０〜８０％
、よシ好ましくは６０〜８０％にわたって延びるのが有
利である。

不発明の利点は少なくとも嵩密度１．７０　ｆ／１ｙｓ
３の微粒、高張力筒グヲファイトカーボン材により底部
を形成することにより達成されるが、嵩密度１．７５〜
１．９２　ｆｌ／ＣＭ３の範囲ではより有利な結果が得
られることが見い出されている。したがって、かかるカ
ーボン材を使用するのが有利である。

本発明に係る′ｗｌ極の底部を形成するカーボン材は好
ましい具体例においては６Ω・ｍ２／ｍ以下の比電気抵
抗を有する。

また、カーボン材は２００　Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導ｆｆ
ｔ＝有するのが有利である。さらに、底部を形成する微
粒、高張力筒グラファイトカーボンｈは曲げ強度が１５
Ｎ／ｍ２ｆ超えるように選択されるのが有利である。

したがって、嵩密度１．７５〜１．９２ｆ／ｚ１３、比
電気抵抗６Ω・ａＩ２／ｍ以下、熱伝導度２００Ｗ／ｍ
Ｋ以上、曲げ強Ｊｔ　１５　Ｎ／ｍ２以上の微粒、高ク
ラファイトカーボン材からなる底部？有するのが電極と
して特に好ましい。

該底部を製造するにあたり、最大粒子サイズが１〜３ｒ
ｒＲの範囲にあるカーボン材を用いるのが特に有利であ
る。不発明に係る電極底部に使用されれるのが特に有利
である。上述の、または適当な場合他の原料物質を使用
すると、特に良好な底部が２９００°Ｃ’に越える黒鉛
化温度において得られる。

不発明に係る電極の好ましい具体例によれは、底部の直
径は金属製頂部よりｔ小さく、既知の装填用固体黒鉛電
極よりも小さくなる。この底部直径は１５０〜５００＃
ＤＩの範囲にあるのが有利である。

不発明の具体例では、底部は一方の端面に雌ネジを、他
方の端面に雄ネジを有する。こｎにより中間ニップル手
段を用いず底部を直接に金属製頂部に接続することがで
き、さらに使用済底部の残部を新たに底部の下側にら着
させることができる。

ニップル手段の介在を要しない不発明に係る電極の具体
例を用いると、有利である。なぜなら、公知の結合電極
では頂部から底部に至る帯域における温度差のため、材
料の熱膨張係数が異なることにより故障の原因となる刀
諷らである。

両端において開口した２０〜５０団φの中央孔を有し、
筒状の電極のような底部を提供し得るが、両端が開口し
ていない方がよい。さらに、底部の外表面は機械加工さ
れていないのが有利である。

不発明に係る電極は多くの利点全有する。まず、通常の
亀゛極より小さな寸法の電極とすることができる。さら
に、電極はかなりの衝撃耐性および側部浸食に対しより
大きな安定性を有することが見い出されている。カーボ
ン部分をより小さな寸法とすることにより、カーボン電
極部の圧縮成形、焼成、含浸および黒鉛化を大寸法の場
合よりも簡単に行なうことができる。

都合のよいことには、本発明に係る電極は非鉄金属、例
えば銅およびコバルトの製造に使用できるだけでなく、
コランダム、ケイ素等の製造に使用することができる。

し〃）シながら、電気鋼の製造に使用されるのが最も好
ましい。本発明に係る電極はいわゆる高電力または超高
電力（を流量４０〜８０ＫＡ）域で製鋼するのに特に適
し、底部直径は４００〜６００闇の範囲、とすることが
できる。本発明に係る電極に対し特に好ましい電流負荷
量は上記カーボン部の直径では５０〜７５−ＫＡである
。

以下、本発明に係る電極の具体例の縦断面図を示す添付
図面にもとすき説明する。

図示の電極において、通常水である冷却媒体は供給ダク
ト２を介して供給され、返還ダクト３を介して返還され
る。冷却媒体はスクリューニップル１円の室にも入いる
。該ニップルは例えば鋳鉄から形成される。この場合、
金属製頂部５は大径の上部域と小径の下部域とからなり
、該小径部はスクリュニップル１内に延び、微粒、高張
力筒グラファイトカーボン１７（嵩密度少なくとも１，
７０ｇ／ｃＩＩＩ３）からなる底部６に接続している。

高湿耐性のカバー４はベアリング７にエフ支持すること
ができる複数の独立成形体からなり、該カバーに隣接し
て導電性中間［１１が配設さｎ、その内側は内部に配置
された金属シャンクすなわちその小径部によって規制さ
れている。

冷却用孔１５に加えて、高温耐性の成形体を７プリング
を介して適切に着座させるためにビンを挿入する孔を設
けることができる。

以上具体例について説明したが、本発明は図示の構成に
駆足されるものでなく、本発明の要旨の範囲で電極種類
を変更することができる。刀ムたる電極においては、金
属シャンクは実質的に一定な直径を有する。高温耐性材
料、特に好ましくはグラファイト製リングを上記シャン
クにら着することができる。冷却系統は冷却媒体がニッ
プルの頂部外側域を流れるが、ニップル内には侵入しな
いように構成されるのが有利である。かかる構成では導
電性中間層は常に備え　るものでない。本発明に係る電
極のこれらおよび他の具体例は嵩密度が少なくとも１．
７９１０Ｒ３の微粒、高張力筒グラファイトカーボン材
で形成される消耗性底部ヶ有する本発明の範囲内に含ま
れる。

本発明に係る電極の使用につき、以下の笑施例により説
明する。

天施例 頂部が銅製であって、供給および返還ダクトからなり水
゛を冷却媒体とする冷却装置を備える電極を使用した。

炉雰囲気内に配置される銅シャンクを高温耐性のカバー
により保護する。底部全グラファイトニップルによジ金
属シャンクにネジ止めする。底部直径は約３５０閣の頂
部よりも小さく、比電気抵抗は５．１Ω・ｇｌ”／珈、
中央孔は直径３０ｍである。

三木の電極をかさ高なスクラップを含む５０トン容量の
炉内に導入し、最大相電流５　Ｑ　ＫＡ　、電圧４９０
■の三相交流で操業する。

本発明の電極は連続操業で使用すると、グラファイト消
費量３．ｌ即／溶鋼（トン）の結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電極の縦断面図である。 １・・・ニップル、　　２・・・供給ダクト、　３・・
・返還ダクト、　５・・・金属製頂部、　６・・・底部
。 特許出願人　γ−り・テクノロジイズ・システムズ。 リミテッド 代理人弁堆士青山　　葆　ほか１名 第１図 ルスドルフ・パイ・ニュルンベ ルク・アム・ビュツク１８番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 山　金属製頂部、実質的に円柱形のカーボン材からなる
   消耗性底部、頂部と底部と全接続する手段、頂部のため
   に備えられ、供給ダクトおよび退歩なくとも嵩密度１．
   ７０ｆ／ｃＩｔ３　の微粒高張内高グフファイトカーボ
   ン材から形成されていることを特徴とするアーク炉！極
   。 （２）　　接続手段がスクリューニップルからなるとと
   もに頂部が高温耐性カバーによＶ保護された底域全有す
   る第（１）項記載の電極。 （３）底部材料の嵩密度が１．７５〜１．９２　ｆ／ｃ
   ｍ３の範囲におる第（１）項記載の実極。 （４）底部材料の比電気抵抗が６Ω・Ｊ／ｍ以下でおる
   第（１］項記載の電極。 （５）底部材料の熱伝導度が２００Ｗ／ｍＫ以上である
   第（１）項記載の電極。 （６）　　底部材料の曲は強度が１５　Ｎ／１ｍ２以上
   である第（１１項記載の電極。 （７）　　底部材料の嵩密度が１７５〜１．９２１／ｃ
   ｙｒ”、比電気抵抗が６Ω・−２六以下、熱伝導度２０
   ０Ｗ／ｍＫ以上、曲げ強Ｅｔ　１５　Ｎ／１ｍ２以上テ
   オル第（１１項記載の電極。 （８）　　底部をな丁カーボン材が１〜３ａａｍ程度の
   最大粒子サイズ會有する第（１）項記載の電極。 （９］　　カーボン材が高品位プレミアムコークスから
   結合および含浸媒体を使用して製造される第（１）項記
   載の電極。 ■　黒鉛化を２９００°Ｃ以上の温度で行なう第（９１
   項記載の′ｇＬ極。 ０υ　底部の直径が金属製頂部よりも小さくかつ既知の
   装填用固体黒鉛電極よりも小さい第（１１項記載の電極
   。 （２）底部の直径が１５０〜５００＋ｍ程度である第（
   １１項記載の電極。 ａ埠　　底部が一方の端面に酸ネジを、他の端面に雄ネ
   ジ會備える第（１）項記載の電極。 Ｑ４１　　底部が直径２０〜５０＋ｍの中央開口を備え
   る第（１）項記載の！極。 ０！１９　　底部の外表面が機械加工されていない第（
   １）項記載の電極。 θＱ　金属製頂部、実質的に円柱形のカーボン材からな
   る消耗性底部、頂部と底部とを接続する手段、頂部のた
   めに備えられ、供給ダクトおよび返と 還ダクト′を規定する液体冷却袋−刀）らなり、底部が
   少なくとも嵩密度１．７０　ｆ／／ｌ＊３の微粒高張力
   筒グフファイトカーボン材から形成されているアーク炉
   電極に電気を流すことを特徴とする電気鋼の製造法。 ０η　電流が４０〜８ＱＫＡであり、底部直径が４００
   〜８００ａｍである第ａＱ項記載の製造法。