JPS645092B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冶金工業において使用するためのアー
ク炉に関する。この領域においては、直流電流に
より生ずるアークの利用により大きな利益が達成
されることが認められている。溶融すべき金属塊
の上方に設けられ、かつ一緒に電弧を維持する可
動の蓋部の電極と、壁（一般には炉の底部）に埋
込まれ、かく溶解すべき塊に永続的に接触して電
流の帰還を保証する板状電極との間で、電流は該
金属塊を横断する。

金属溶融物内で直流電流によつて動作するアー
ク炉の使用は、多数ある特徴の中で特に大きな寸
法の炉内で大量の金属塊を処理するために採用さ
れ、高電圧の達成を可能とする。

しかしながら、分割された固体装入物（屑鉄）
の溶融開始段階において難点がみられる。これに
ついて、十分な理解を得るために、アーク電気炉
の動作を手短かに述べる必要がある。供給される
電流の性質がどのようなものであれ（交流又は直
流）、この種の型の炉すべてについて共通でかつ
完全なものとされた運転様式は、炉内に溶融すべ
き装入物を装入した後に、該蓋の電極を該装入物
に沿つて底部近傍までゆつくりと下降させること
からなつている。電極は、かくして下降中におけ
る接触により、固体物質を局部的に溶融しつつ孔
を形成する。

溶融した金属は固体状の装入材料の間を浸入し
て、炉底に溶解金属の床、すなわち、いわゆる
“浴の脚部”といわれるものを形成する。電極が
完全に降下すると、初期段階は終了し、電極の先
端部分と浴の脚部との間にアークを維持しながら
電極をゆつくりと上昇させる。このとき、アーク
は金属の溶融が進行するにつれて大きくなり、上
方の定位置までくると溶融は終わる。

交流電流の場合は、複数の上部電極が用いられ
る。これらの電極は互いに近接した定位置に配置
される。このため、溶融の開始は容易である。す
なわち、電流は電極間の装入材料を介して２つの
電極間にループをつくるからである。

これに対して直流電流の場合は、溶融開始時に
は、上部電極と炉床電極との間の距離が大きいの
で、装置の最大効率のために溶融期に要求される
十分な能力が発揮できない。

本発明によれば、上記問題点は始動段階で補助
電極を作用し、該段階で電流を比較的接近して設
けられた２つの電極間の充填物を横切つて流すこ
とによつて解決することができる。該始動段階の
後、炉底電極を動作させることができ、それによ
つて炉の構成並びに溶解操作を過度に複雑化する
ことなく、直流型のアーク炉の特徴を最大限引き
出すことができる。

かくして、本発明は相互に反対極性の炉床電極
と可動な上部電極とを備えた直流アーク電気炉の
炉内で、粉砕した固体金属装入材料を溶解する方
法を提供するものであり、その特徴は溶解初期の
段階では第２の可動の上部電極を使用し、上記し
た第１および第２の可動の上部電極を相互に反対
極性に電気的に結合し、上記固体金属装入材料の
局所的な溶融に応じてこれら第１および第２上部
電極を装入材料内を炉床まで徐々に浸入せしめ、
次いで、これら第１および第２上部電極の少なく
とも一方と上記した炉床電極との間を通電させ、
かくして上記装入材料の溶解が達成されるまで、
該直流アーク炉の運転を従来の様式に従つて続け
ることにある。

好ましい一実施態様によれば、前記溶解初期段
階で使用する上部電極の少なくとも一方は、次い
で通常運転される炉床電極と共に電気的に結合さ
れるように使用される上部電極によつて構成され
る。

このように、本発明は炉底に露出する炉床電極
と、該炉床電極と給電手段とを電気的に接続する
手段と、該炉床電極と反対の極性となり得る少な
くとも１つの第１の上部電極とを備える直流アー
ク金属溶解炉を提供するものであつて、該炉は更
に少なくとも１つの第２の上部電極を備え、上記
の給電手段との接続手段は、炉床電極から第２の
上部電極の方に、或いは逆方向に切換わる切換ス
イツチを備えていることを特徴とする。

一態様によれば、上記上部電極は同一の極性に
おかれ、その際炉床電極は給電手段に結合され
る。

本発明の炉は比較的大量の溶解金属塊を装入す
ることができ、始めに炉床電極と各上部電極との
間の距離を比較的大きくし、上方では溶解金属塊
の表面上の２つの上部電極の端部を分離してい
る。

当然、本発明の範囲には複数の上部電極と協動
する複数の炉床電極の使用も含まれる。しかしな
がら、一般に電極の数のマルチ化には余り興味は
ない。

極めて頻繁に、本発明による炉は単一の炉床電
極を含み、有利にはこれは炉の軸内に設けられ
る。従つて、単一の炉床電極の上方に対称軸に沿
つて炉内に垂直に挿入され、通常の運転段階にお
いて使用される上部電極と共に、公知の炉の通常
の配置をとることができる。初期段階において必
要とされる第２の上部電極は、従つて、第１の上
部電極に対し横方向に設けられ、該初期段階にお
いて該第１電極と関連して使用することができ
る。

本発明の実施の他の形式によれば、通常の運転
中は、全部の上部電極の極性、即ち炉床電極と反
対極性を同時に与えることにより電極全体を使用
することもできる。この場合には、一般に初期段
階に必要な２つの上部電極を炉の軸並びに炉床電
極に対して対称に配置することが好ましい。

最後に、既に述べたように、一般的には電極の
数を多数化することは有利ではなく、この観点か
ら上部電極は一般に２つで十分である。しかしな
がら、本発明はより多数の電極の使用を全く排除
するものではなく、例えば初期段階において複数
対の上部電極を、各対の２つの電極に反対極性を
与えて使用することもできる。

本発明の運転における他の段階への推移の正常
な移行を達成するために、炉に切換手段を設け
て、上部電極（複数の対を持つ場合には各々の
対）の一方に交互に夫々異なる極性の給電源を接
続し、一方、他方の上部電極（上述の定義によれ
ば第１電極）および炉床電極は各２種の極に対応
する一定の結合状態に維持される。

本発明の他の特徴によれば、炉底部には有利に
は、炉床電極の端部部分において浴の底部を支持
する少なくとも１つの台を形成する。場合によつ
ては、単一浴底部の支持台は、上部電極すべての
垂直な幾何的形状を包含するように十分な距離ま
で炉床電極の周りに張り出させることができる。
この種の支持台は、一方で溶解初期の第１の液状
金属部分および他方で不連続運転における連続し
た２つの装入間の溶融金属の残部と結合すること
になる。

以下、本発明を添付の図面を参照して実施例に
より説明する。これらの実施例は本発明の技術的
範囲を何等制限するものではないことは勿論であ
る。

添付の図面は本発明による溶解炉の一実施例の
概略図であり、炉を縦断面で示している。

添付の図面には、溶解すべき金属装入物２を収
容する円筒状の容器１と、そのカバー３を備える
金属溶解炉が示されている。炉床電極４は容器の
耐火性の底部を横断して容器底部の内部表面に露
出するように配置されている。また、炉床電極４
は耐火材料５内に設けた浴の脚部のための皿部６
の中心に位置している。この炉床電極の構造自体
は公知であり、直流電流で給電されるアーク炉の
当業者には周知である。

炉の上方部分には、炉のカバー３を横断して２
本の上部電極８，９が設けられている。これらの
上部電極は炉の軸心に関して対称位置に且つ垂直
に配置されている。これらの上部電極の間の距離
は、容器１の直径と比較しても小さく、図面に示
す上方位置にある上部電極と炉床電極との間の距
離よりもはるかに小さい。これらの上部電極の垂
直方向の投影位置は皿部６の内部にあり、皿部６
の直径はこのために十分な大きさとする。

上部電極８および９は垂直方向に可動であり、
それらの下方端部が炉底に到達するまで装入物の
塊のなかを浸入することができる。これらを移動
させる手段は添付の図面に示されていないが、こ
れらの手段は公知であり、当業者の周知のもので
ある。

参照番号１１で示した直流電源に電極４，８，
９は接続可能である。第１の上部電極９は常に負
極に接続されているのに対して、切換スイツチ１
２（２位置の二重スイツチ）はその接続位置に応
じて第２上部電極８を正極と接続せしめ、同時に
炉床電極４を無負荷にしたり（実線で示す位置）、
或いは第２の上部電極８を第１上部電極と並列に
負極に接続し、炉床電極４を正極に接続する（破
線で示す位置）。

この溶解炉の運転は２つの段階から構成され
る。まず開始段階では切換スイツチは実線で示す
位置にあり、上部電極８，９は互いに反対の極性
に負荷され、溶解すべき装入物の自由表面にまで
移動される。この装入物と接触したとき、電流回
路が形成し、電極の先端で装入材料が溶融する。
局所的な溶融の進行に応じて、上部電極を下降せ
しめ、井戸を穿つ。上部電極が皿部の近傍の炉底
にまで到達するまでこの下降を続ける。この開始
段階の終期に、溶融金属が皿部６を満し、浴の脚
部を形成する。

次いで切換スイツチ１２を切換えて（破線で示
す位置）、通常操作段階に移る。このとき、上部
電極８，９は互いに並列であり、且つ炉床電極４
と反対の極性となる。電極の先端部が近接してお
り、前段階で形成した浴の脚部が存在するので、
アークは容易に発生する。次いで、上部電極をゆ
つくりと上昇せしめて装入物を完全に溶解せしめ
る。

本発明には種々の態様が可能であり、特許請求
の範囲に記載の技術的範囲を逸脱しない限りは本
発明の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の溶解炉の一実施例を示す
概略図である。 （主な参照番号） １：溶解炉容器、２：装入
物、４：炉床電極、６：皿部、８，９：上部電
極、１１：電源、１２：切換スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に対立する電極に連結され得る炉床電極
   と可動な上部電極とを備えた直流アーク炉の炉内
   で粉砕した固体金属装入材料を溶解する方法に於
   いて、溶解の初期の段階では第２の可動の上部電
   極を使用し、上記した第１および第２の可動の上
   部電極を相互に対立する極性に電気的に連結し、
   固体金属装入材料の局所的な溶融に応じてこれら
   第１および第２の上部電極を装入材料内を炉底ま
   で漸次浸入せしめ、次いで、これら第１および第
   ２の上部電極の少なくとも一方と上記した炉床電
   極との間を通電せしめることを特徴とする上記金
   属の溶解方法。 ２ 炉底に露出する炉床電極と、該炉床電極と給
   電手段とを電気的に接続する手段と、該炉床電極
   と反対の極性となりうる少なくとも１つの第１の
   上部電極とを備える直流アーク金属溶解炉に於い
   て、更に少なくとも１つの第２上部電極を備え、
   上記の給電手段との接続手段は、炉床電極から第
   ２の上部電極の方に、或いは逆方向に切換わる切
   換スイツチを備えていることを特徴とする上記溶
   解炉。 ３ ２本の上部電極を備え、そのうちの１本が第
   １の上部電極であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の溶解炉。 ４ 炉床電極は炉の軸線上に位置し、２本の上部
   電極は該軸線に関して対称に配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項
   のいずれかに記載の溶解炉。 ５ 上記上部電極の一方を給電手段の極のいずれ
   かに交代的に接続し、上部電極の他方と炉床電極
   をそれぞれ一定の給電手段の極に接続する切換ス
   イツチを備える特許請求の範囲第２項乃至第４項
   のいずれか１項に記載の溶解炉。 ６ 炉底は、炉床電極の端部位置で溶融浴の脚を
   受ける少なくとも皿状部分を備える特許請求の範
   囲該２項乃至第５項のいずれか１項に記載の溶解
   炉。 ７ 上記皿状部分は、すべての上部電極の垂直方
   向の投影位置を含むような十分な距離で炉床電極
   の周りに拡がつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第６項記載の溶解炉。