JP2502823Y2

JP2502823Y2 - 電気ア―ク炉における電極支持装置及び電極支持梁

Info

Publication number: JP2502823Y2
Application number: JP1993043129U
Authority: JP
Inventors: 公哉坂元; 昭則中村
Original assignee: アルコインダストリーズ株式会社
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2006-06-26
Also published as: JPH0719997U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は電気アーク炉における電
極支持装置及び電極支持梁に係り、３相電気アーク炉に
おいて電極の昇降制御に伴う各相のリアクタンス変化を
小さく抑制して効率的な稼働を実現し、また電極支持装
置における電極支持梁の導電性や耐久性を改善するため
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】３相電気アーク炉は３本の黒鉛製電極と
炉内の材料(鉄屑)との間にアークを発生させ、そのアー
ク熱によって材料を加熱溶解させるものであるが、一般
にその電極支持装置は図３(平面図)及び図４(側面図:図
３におけるＡ-Ａ矢視)に示すような構成を有している。

【０００３】各図において、1a〜1cは炉内へ挿入される
電極、2a〜2cは電極1a〜1cを把持する電極ホルダ、13a
〜13cは電極支持梁、4a〜4cはターミナル(以下「変圧器
側ターミナル」という)、5a〜5c(5cは省略)は前記ターミ
ナルと変圧器(図示せず)を接続した水冷フレキシブルケ
ーブルを示す。ここに、電極支持梁13a〜13cはジュラル
ミン等のアルミニウム合金で構成されており、電気アー
ク炉の稼働時には変圧器側ターミナル4a〜4cから電極支
持梁13a〜13cと電極ホルダ2a〜2cを介して電極1a〜1cへ
大電流(3500°C程度の電気アーク炉であれば数十kA)が
供給される。また、各電極支持梁13a〜13cは絶縁板6a〜
6c(6cは図示せず)を介して昇降マスト7a〜7c(7cは図示
せず)の上に取付けられており、稼働時においては昇降
マスト7a〜7cが上下方向に駆動制御され、炉内への各電
極1a〜1cの挿入量を調整することにより安定したアーク
を発生させるようになっている。

【０００４】そして、基準位置における３相分の各電極
支持梁13a〜13cの配設関係は、図３のB-B矢視断面でみ
ると図５に示すような態様になっている。即ち、各相の
電極支持梁13a〜13cは、その軸方向に関しては図３に示
すように略平行に配設されているが、上下方向に関して
は中央に配設されているＢ相の電極支持梁13bが他のＡ
相及びＣ相の電極支持梁13a,13cよりレベル差Ｚだけ高
い位置に設定されており、また各電極支持梁13a〜13cの
中心軸間の距離をそれぞれＤ1,Ｄ2,Ｄ3とした場合に、
ほぼＤ1=Ｄ2=Ｄ3の条件として各電極支持梁13a〜13cの
中心が正三角形の頂点に位置するように配置されてい
る。

【０００５】これは、３相電気アーク炉の稼働時には各
電極支持梁13a〜13cに大電流が流れ、相互間の誘導起電
力に基づいて各相間で誘導リアクタンスが発生するが、
炉内材料の溶解を均一化するためには各相のリアクタン
スのバランスをとって各相に対する投入電力の均等化を
図る必要があり、そのために昇降範囲の基準として前記
の配置関係を設定しているのである。従って、稼働時に
は、アークの発生を均一・安定化させるために各電極支
持梁13a〜13cをそれぞれ前記の基準配設位置から一定範
囲で昇降制御し、各電極1a〜1cの炉内への挿入量を調節
することになる。

【０００６】尤も、その昇降制御においてもＢ相の電極
支持梁13bがＡ相及びＣ相の電極支持梁13a,13cの対向空
間内へ降りることはない。何故なら、大電流通電時に各
相間で発生する誘導リアクタンスは各電極支持梁13a〜1
3cの離隔距離Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3の変化に伴って変動するた
め、前記のようにＢ相の電極支持梁13bがＡ相及びＣ相
の電極支持梁13a,13cの対向空間内へ降りると各相間の
リアクタンスに大きな差異が生じて投入電力のバランス
が著しく失われ、その結果、炉内材料の均一な溶解が不
可能になるからである。

【０００７】尚、前記のように各電極支持梁13a〜13cは
アルミニウム合金で構成されているが、図５に示すよう
に、その外枠部21a〜21cには仕切り板22a〜22cで支持し
た角管又は円管23a〜23cが内蔵されており、仕切り板22
a〜22cと角管又は円管23a〜23cで分割された外枠部21a
〜21cの内部が冷却水の往復通水路として構成されてい
る。また、角管又は円管23a〜23cには電極1a〜1cへ付勢
された電極把持ロッド24ａ〜24cが貫装されている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の３相
電気アーク炉では、上記のように稼働中に各電極支持梁
13a〜13cを基準配設位置から一定範囲で独立に昇降制御
させているが、その条件下においては当然に各電極支持
梁13a〜13cの離隔距離Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3がそれぞれ変化して
いるため、各相のリアクタンス変化によって投入電力に
バラツキが生じて炉内材料の溶解速度分布に差が発生す
ることになる。従って、その対策として、溶解速度が最
も遅くなる分布域に対応した相に律速させて電力の投入
を行う方法が採用されているが、それだけ溶解時間が長
くなり、消費電力も大きくなるという問題点がある。

【０００９】また、アルミニウム合金で構成された電極
支持梁13a〜13cは、銅と比較した場合の導電率が５０％
以下になって電力損失が大きくなり、また振動に対する
機械的強度が弱く、炉内からの吹出し火焔やガスによっ
て腐食しやすいために耐久性の点で問題がある。

【００１０】そこで、本考案は、各電極支持梁の形状と
その配設関係を工夫することにより稼働時における各相
のリアクタンス変化を抑制して炉内材料の溶解時間を短
縮させ、また電極支持梁の導電率と耐久性を向上させる
ことを目的として創作された。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の考案は、変圧器側
ターミナルから電極ホルダへ大電流を通電させながら昇
降される３本の電極支持梁を略平行に配設した３相電気
アーク炉において、両側に配設される各電極支持梁の横
断面高さを中央に配設される電極支持梁の横断面高さよ
りも大きくし、３本の電極支持梁の基準位置を、中央の
電極支持梁が両側の各電極支持梁の間に形成される空間
の略中央部に位置するように設定したことを特徴とする
電気アーク炉における電極支持装置に係る。

【００１２】第２の考案は、直流電気アーク炉又は３相
電気アーク炉の変圧器ターミナルから電極ホルダへ大電
流を通電させる電極支持梁において、その外枠体を、外
表面側が銅板となるように銅板と鋼板の重合板を溶接せ
しめた溶接構造体として構成したことを特徴とする電気
アーク炉における電極支持梁に係る。

【００１３】

【作用】第１の考案は、３本の電極支持梁が基準位置に
セットされている状態で、中央の電極支持梁が両側の各
電極支持梁の対向空間の略中央部に位置せしめられてお
り、稼働時においては各電極支持梁がその基準位置を中
心に上下に移動するが、中央の電極支持梁は常に両側の
各電極支持梁と対向しながら移動する。

【００１４】そして、３相電気アーク炉における各相の
リアクタンス変化は各電極支持梁間に発生する誘導リア
クタンスの変化に起因するものであり、その誘導リアク
タンスは上記のように各電極支持梁間の距離の２乗に反
比例する傾向を有している。

【００１５】この考案においては、先ず、両側の各電極
支持梁の横断面高さが中央の電極支持梁の横断面高さよ
りも大きくなっていることにより、各相に発生する基本
誘導リアクタンスが均等化できる。また、稼働時におけ
る各電極支持梁の離隔間隔は大きく変化しない。即ち、
各電極支持梁は水平に整列した基準位置状態から上下方
向へ一定範囲で移動するだけであり、従来の正三角形の
頂点位置を基準位置として移動していた場合と比較し
て、相互の離隔距離の変化は小さな範囲に留まる。

【００１５】従って、常に各相への投入電力はほぼ同等
であって、その変化も小さく抑制できるため、炉内材料
の溶解速度分布に差が発生することを防止でき、結果的
に溶解時間の短縮を図ることができる。

【００１６】第２の考案では、電極支持梁の外表面を覆
う銅板が高い導電率を確保させると共に火焔やガスによ
る腐食を防止する役割を果たし、また電極支持梁の機械
的強度は外枠体を構成した鋼板によって確保される。

【００１７】

【実施例】以下、本考案の３相電気アーク炉の電極支持
装置の一実施例を図１及び図２を用いて詳細に説明する
先ず、本実施例の電極支持装置は平面図でみると図３で
示したともの同様であり、各電極支持梁は略平行に配設
されている。しかし、各電極支持梁の基準位置での配設
関係を図３におけるB-B矢視断面及びA-A矢視断面でみる
と図１及び図２で示されるようになり、各電極支持梁3a
〜3cはその中心軸が同一レベルになるように配設されて
いる。

【００１８】一方、各電極支持梁3a〜3cの横断面形状に
ついてみると、それらの高さをそれぞれＨa〜Ｈcで示す
とＨa＝Ｈc＞Ｈb(Ｈb＝０.６５Ｈa)の関係になってお
り、Ａ相及びＣ相の電極支持梁3a,3cの対向空間内にお
ける中央にＢ相の電極支持梁3bが位置せしめられた態様
になっている。

【００１９】また、各電極支持梁3a〜3cの構造について
みると、Ａ相及びＣ相のものとＢ相のものが前記のよう
に高さが異なっているだけでその横断面形状の基本的構
成は同様であるが、その各外枠部は銅板(無酸素銅板)と
鋼板(炭素鋼鋼板又はステンレス鋼鋼板)の重合板31a〜3
3a,31b〜33b,31c〜33cからなる溶接構造体として構成さ
れている。即ち、各重合板31a〜33a,31b〜33b,31c〜33c
の鋼板が端部で溶接されて枠体構造に組立てられてお
り、その枠体の外表面側が銅板で覆われた構成になって
いる。

【００２０】そして、枠体の外表面側を覆った銅板は各
電極支持梁3a〜3cにおける後端部の変圧器側ターミナル
4a〜4cと先端部の電極ホルダ2a〜2cを電気的に接続さ
せ、稼働時に大電流を通電させる役割を果たす。尚、各
電極支持梁3a〜3cの内部には、図５で示したと同様に仕
切り板で支持した角管又は円管が内蔵されており、その
角管又は円管に貫装された電極把持ロッドで電極1a〜1c
を付勢押圧して電極ホルダ2a〜2cで電極1a〜1cを把持さ
せるようになっている。

【００２１】以上の構成において、稼働時にはアークの
発生を安定化させるために昇降マスト7a〜7cの昇降制御
がなされ、各電極支持梁3a〜3cを上下方向に移動させて
電気アーク炉内への電極1a〜1cの挿入量を調整すること
になるが、その移動範囲においてＢ相の電極支持梁3bは
Ａ相及びＣ相の電極支持梁3a,3cとの側面対向状態で移
動する。

【００２２】ここで、Ａ相とＢ相の電極支持梁3a,3b及
びＢ相とＣ相の各電極支持梁3b,3cのの離隔間隔(中心軸
の間隔)をＤとし、前記の基準位置から各相の電極支持
梁3a〜3cが移動してＡ相とＢ相の間又はＢ相とＣ相の間
でレベル差がｈになった場合を想定すると各離隔間隔の
変化は次の数式１で示される値となり、またＡ相とＣ相
の間でレベル差がｈになった場合における両者の離隔間
隔の変化は次の数式２で示される値となる。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【数２】

【００２５】一方、従来の電極支持装置における基準配
設関係を示している図５でＤ1＝Ｄ2＝Ｄ3＝２Ｄとし、
Ａ相とＢ相の間又はＢ相とＣ相の間でレベル差がｈだけ
増減した場合を想定すると各離隔間隔の変化は次の数式
３で示される値となり、Ａ相とＣ相の間でレベル差がｈ
になった場合は前記の数式２と同様になる。

【００２６】

【数３】

【００２７】従って、数式１と数式３の比較から明らか
なように、図１の基準配設関係から各電極支持梁3a〜3c
が移動した場合におけるＡ相とＢ相又はＢ相とＣ相の離
隔間隔の変化は図５の基準配設関係の場合よりも小さな
範囲に留まり、各相間のリアクタンス変化が小さく抑制
されることになる。

【００２８】ところで、本実施例装置では、Ｂ相の電極
支持梁3bがＡ相とＢ相の電極支持梁3a,3cの対向空間内
に介在しているため、もし各電極支持梁3a〜3cを同一断
面形状で構成していた場合には、Ａ相とＢ相の間及びＢ
相とＣ相の間での誘導起電力とＡ相とＣ相の間での誘導
起電力が異なって誘導リアクタンスの基本値がアンバラ
ンスになる。そのために、本実施例装置では、電極支持
梁3a,3cの高さＨa(＝Ｈc)を電極支持梁3bの高さＨbより
大きく設定しておくことによって各相間で発生する誘導
リアクタンスの基本値が実質的に同等となるようにし、
各相への基本投入電力に大きな差異が生じないようにし
ている。例えば、本実施例の場合にはＨb＝０.６５Ｈa
の寸法関係を設けることによってそれを実現している。

【００２９】従って、本実施例によれば、各電極支持梁
3a〜3cの配設関係及びその横断面高さの工夫により、３
相電気アーク炉の稼働中に各相間の基本リアクタンスは
ほぼ同一に維持され、且つその変動範囲も極めて小さく
抑制されるため、各相への投入電力が均一化されて電気
アーク炉内における材料の溶融速度分布に差が発生せ
ず、炉内材料の均等な溶融が実現される。換言すれば、
従来のように最も遅い溶融速度に律速させて投入電力を
設定していた場合と比較して炉内材料の溶融時間を短縮
させることができ、結果的に電気アーク炉の効率的な稼
働が実現できることになる。

【００３０】ところで、本実施例の各電極支持梁3a〜3c
は銅板と鋼板の重合板31a〜33a,31b〜33b,31c〜33cを用
いた溶接構造体として構成されており、その銅板部分を
大電流通電部として使用している。従って、従来のよう
にアルミニウム合金を用いている場合と比較して薄い銅
板を用いても導電率を大幅に向上でき、各電極支持梁3a
〜3cでの電力損失を抑制することによって消費電力を低
減化できる。また、この構造によれば、鋼板によって各
電極支持梁3a〜3cの機械的強度を向上させることがで
き、各電極支持梁3a〜3cの外表面を銅板で覆っているた
めに炉内からの火焔やガスによる鋼板の腐食を防止させ
ることができ、電極支持梁3a〜3cの耐久性が向上する。
更に、銅板の優れた導電率及び鋼板による機械的強度の
向上に基づいて、重合板31a〜33a,31b〜33b,31c〜33cに
は比較的薄いものを用いることができ、各電極支持梁3a
〜3cの全重量を軽くして昇降リフト7a〜7cを駆動させる
モータの消費電力を小さくできる。

【００３１】尚、本実施例では３相電気アーク炉に適用
された電極支持梁3a〜3cについて説明したが、その溶接
構造体としての構成は直流電気アーク炉にも適用できる
ことはいうまでもない。

【００３２】

【考案の効果】本考案の電気アーク炉における電極支持
装置及び電極支持梁は、以上の構成を有していることに
より、次のような効果を奏する。請求項１の考案は、３
相電気アーク炉において、その稼働中に大電流が通電さ
れる電極支持梁の昇降動作によって発生する各相のリア
クタンス変化を小さく抑制させ、各相への投入電力の均
一化を図ることによって炉内材料の溶融速度分布に差異
が生じないようにし、従来のように最低溶融速度に律速
して投入電力を設定していた場合と比較して、消費電力
を低減化すると共に炉内材料の溶融時間を短縮させるこ
とを可能にする。請求項２の考案は、直流電気アーク炉
又は３相電気アーク炉において、電極支持梁での高い導
電率を確保させると共に、その機械的強度や耐久性を向
上させる。また、電極支持梁全体が軽量化できるために
電極の昇降制御を迅速に行うことが可能になり、電極昇
降用モータの消費電力も低減化できるという利点を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の電極支持装置に係る電極支持梁の配設
関係及びその構造を示す断面図である(図３のB-B矢視断
面に対応)。

【図２】実施例の電極支持装置に係る電極支持梁の配設
関係を示す側面図である(図３のA-A矢視断面に対応)。

【図３】電極支持装置の平面図である。

【図４】従来の電極支持装置に係る電極支持梁の配設関
係を示す側面図である(図３のA-A矢視断面に対応)。

【図５】従来の電極支持装置に係る電極支持梁の配設関
係及びその構造を示す断面図である(図３のB-B矢視断面
に対応)。

【符号の説明】

1a〜1c…黒鉛電極、2a〜2c…電極ホルダ、3a〜3c,13a〜
13c…電極支持梁、4a〜4c…変圧器側ターミナル、5a〜5
c…水冷ケーブル(5cは省略)、6a〜6c…絶縁板、7a〜7c
…昇降マスト、21a〜21c…外枠部、22a〜22c…仕切り
板、23a〜23c…角管又は円管、24a〜24c…電極把持ロッ
ド、31a〜31c,32a〜32c,33a〜33c…銅板と鋼板の重合
板、Ｄ,Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3…離隔距離、Ｈa,Ｈb,Ｈc…高さ、
Ｚ…レベル差。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】変圧器側ターミナルから電極ホルダへ大
電流を通電させながら昇降される３本の電極支持梁を略
平行に配設した３相電気アーク炉において、両側に配設
される各電極支持梁の横断面高さを中央に配設される電
極支持梁の横断面高さよりも大きくし、３本の電極支持
梁の基準位置を、中央の電極支持梁が両側の各電極支持
梁の間に形成される空間の略中央部に位置するように設
定したことを特徴とする電気アーク炉における電極支持
装置。
【請求項２】直流電気アーク炉又は３相電気アーク炉
の変圧器ターミナルから電極ホルダへ大電流を通電させ
る電極支持梁において、その外枠体を、外表面側が銅板
となるように銅板と鋼板の重合板を溶接せしめた溶接構
造体として構成したことを特徴とする電気アーク炉にお
ける電極支持梁。