JP2590993B2 - DC arc furnace - Google Patents

DC arc furnace

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JP2590993B2 JP32792387A JP32792387A JP2590993B2 JP 2590993 B2 JP2590993 B2 JP 2590993B2 JP 32792387 A JP32792387 A JP 32792387A JP 32792387 A JP32792387 A JP 32792387A JP 2590993 B2 JP2590993 B2 JP 2590993B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【発明の目的】 (産業上の利用分野) この発明は、主にスクラップを原料とした製鋼に利用
される直流アーク炉に関するものである。 (従来の技術) 従来、製鋼に際しては、鉄鉱石を原料とする高炉一転
炉方式が、大量生産に適するものとして広く採用されて
いるが、また他方では、スクラップを原料とするアーク
炉を用いた電気炉製鋼も広く採用されている。 この電気炉製鋼においては、通常、交流アーク炉が使
用されており、次第に大型化・大電力化が進んでUHP炉
(超高電力炉)の開発にまで及び、高炉一転炉方式に対
するもうひとつの大量生産の製鋼方式として確立してき
ている。 しかし、UHP操業による交流アーク炉では、高電力エ
ネルギーの有効利用のための回路インピーダンスの低減
に限界を有し、フリッカーの問題も大きくなると共に、
交流特有の電極表皮作用による電極電流密度の限界を有
していることから、上部電極と炉底電極との間で直流を
供給する直流アーク炉の見なおしも一部においてなされ
てきている。 この直流アーク炉は、作業性の理由からこれまではあ
まり進展していなかったが、近年の高電力容量のAC−DC
変換用整流設備の開発がその見なおしに大きく貢献して
おり、従来知られている直流アーク炉は、炉壁および炉
殻などから構成される炉本体の上部に被せる炉蓋を貫通
して、直流電源の例えば陰極側に接続される上部電極を
昇降可能に設けると共に、炉本体の炉底部分に、前記直
流電源の例えば陽極側に接続される炉底電極を設け、上
部電極と炉底電極と間で直流アークを発生させることに
より、炉内に装入したスクラップ類をアーク加熱して溶
解させるようにしたものであった。 このような直流アーク炉では、従前の交流アーク炉に
比較して、同じ電流値での電極の細径化、この細径化に
よる電極表面酸化減量の低減ならびに交流に比べた電極
先端部の温度低下にもとづく黒鉛昇華の減少による電極
原単位の低下、フリッカーレベルの低減およびアークノ
ズルの減少などといった利点をもたらすことが可能にな
る。 (発明が解決しようとする問題点) このように、従来の直流アーク炉は、交流アーク炉に
比べていくつかの利点をもっているが、上部電極に対す
る直流電源の供給は、従来の交流アーク炉の場合と同様
に、上部電極を把持する電極クランプを先端にもつ昇降
可能な電極支腕に剛性の支腕母線(銅板,銅パイプ等)
をほぼ平行状態で固定し、この剛性の支腕母線の一端側
と電極クランプとを電気的に接続するとともに、剛性支
腕母線の他端側と可撓電線の一端側とを電気的に接続
し、可撓電線の他端側は直流電源に接続した固定二次側
母線に接続する構成(交流アーク炉の電源接続部分の構
成は、「鉄鋼便覧」第532頁10.電気炉製鋼法(昭和57年
12月25日 日本鉄鋼協会発行)にある。)により行うよ
うにしていたため、電気的な接続部分が多く存在し、電
気的な損失が多くなり、エネルギーコストの低減、溶解
効率の向上などのために、好ましくないという問題点が
あった。 (発明の目的) この発明は、このような問題点にかんがみてなされた
もので、電気的な接続部にもとづく電力損失を少なく
し、エネルギーコストの低減、溶解効率の向上をはかる
ことが可能である直流アーク炉を提供することを目的と
している。
The present invention relates to a DC arc furnace mainly used for steelmaking using scrap as a raw material. (Prior art) Conventionally, in steelmaking, a blast furnace first converter system using iron ore as a raw material has been widely adopted as one suitable for mass production. On the other hand, an arc furnace using scrap as a raw material has been used. Electric furnace steelmaking is also widely adopted. In this electric furnace steelmaking, an AC arc furnace is usually used, and the size and power are gradually increased to the development of a UHP furnace (ultra high power furnace). It has been established as a mass-production steelmaking system. However, in AC arc furnaces operated by UHP, there is a limit to the reduction of circuit impedance for effective use of high power energy, and the flicker problem increases,
Due to the limitation of the electrode current density due to the electrode skin action peculiar to alternating current, some DC arc furnaces that supply direct current between the upper electrode and the furnace bottom electrode have also been overlooked. Although this DC arc furnace has not progressed so far for workability reasons, it has recently developed AC-DC with high power capacity.
The development of conversion rectification equipment has greatly contributed to its reconsideration, and conventionally known DC arc furnaces penetrate the furnace lid that covers the upper part of the furnace body composed of the furnace wall and furnace shell, An upper electrode connected to, for example, the cathode side of the DC power supply is provided so as to be able to move up and down, and a furnace bottom electrode connected to, for example, the anode side of the DC power supply is provided on the bottom of the furnace body. A DC arc is generated between the furnace and the furnace, so that the scraps charged in the furnace are melted by arc heating. In such a DC arc furnace, compared to the conventional AC arc furnace, the electrode diameter is reduced at the same current value, the reduction of the electrode surface oxidation reduction due to the diameter reduction, and the temperature of the electrode tip compared with AC is reduced. It is possible to provide advantages such as a reduction in electrode unit consumption due to a reduction in graphite sublimation based on the reduction, a reduction in flicker level and a reduction in arc nozzles. (Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional DC arc furnace has several advantages as compared with the AC arc furnace, but the supply of DC power to the upper electrode is different from that of the conventional AC arc furnace. As in the case above, a rigid support bus (copper plate, copper pipe, etc.) is attached to the liftable electrode support arm with an electrode clamp at the tip for gripping the upper electrode.
Are fixed in a substantially parallel state, and one end of the rigid arm busbar is electrically connected to the electrode clamp, and the other end of the rigid arm busbar is electrically connected to one end of the flexible electric wire. Then, the other end of the flexible electric wire is connected to a fixed secondary bus connected to a DC power source (the configuration of the power connection part of the AC arc furnace is described in "Steel Handbook", page 532, 10. Electric furnace steelmaking method ( 1982
December 25, published by the Iron and Steel Institute of Japan). ), There is a problem that many electrical connection portions are present, electrical loss is increased, and energy costs are reduced and melting efficiency is improved. (Purpose of the Invention) The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to reduce power loss due to an electrical connection, reduce energy cost, and improve melting efficiency. It is intended to provide a DC arc furnace.

【発明の構成】Configuration of the Invention

(問題点を解決するための手段) この発明は、直流電源の一方側に接続され且つ電極ク
ランプによって把持された上部電極と前記直流電源の他
方側に接続される炉底電極とを備えた直流アーク炉にお
いて、前記電極クランプから電極支腕を経て前記直流電
源の固定二次母線ないしは整流器までの導体部を、弾性
体ホース中に導体を入れた可撓性ケーブルで構成したこ
とを特徴としおり、必要に応じて前記電極クランプから
電極支腕を経て直流電源の固定二次側母線ないしは整流
器までの導体部を構成する可撓性ケーブルは、弾性体ホ
ース中に冷却水を供給して導体を冷却する水冷構造であ
るようにしたことを特徴としている。 (実施例) 第1図はこの発明に係る直流アーク炉の一実施例を示
している。 この直流アーク炉1は、基礎2上に設置した支柱3,4
によってその炉本体5が支持されており、この炉本体5
には炉蓋6が配設され、この炉蓋6は支持体7により吊
り下げられていて、昇降および旋回が可能となってい
る。 また、この炉蓋6に貫通して、かつ炉心Cを中心とす
る同一電極ピッチサークル上に、円周方向の等間隔(12
0゜間隔)で3本の例えば黒鉛電極よりなる上部電極11
が配設してある。 これらの上部電極11は、それぞれ電極クランプ12およ
び電極支腕13などによって支持されていて、電極昇降機
構14により昇降可能となっている。 さらに、上部電極11は、その電極クランプ12側に、第
2図にも示すように、例えばゴムホースからなる弾性体
ホース14中に導体15を入れた可撓性ケーブル16の一端側
が電気的に接続してあると共に、当該可撓性ケーブル16
はその途中が電極支腕13に設けたブラケット17,17によ
り支持させてあり、前記可撓性ケーブル16の他端側は直
流電源18に接続した固定二次側母線19を介して当該直流
電源18の整流器20、この実施例では整流器20の陰極側に
接続してある。また、この可撓性ケーブル16は、弾性体
ホース14内に冷却水を供給して導体15を冷却する水冷ケ
ーブルとなっている。 さらにまた、基礎2には炉体傾動機構26が設けてある
と共に、炉上部には排ガスダクト27が設けてある。 さらに、炉本体5の炉底部分には、炉心Cを中心とす
る同一電極ピッチサークル上に円周方向の等間隔(120
゜)で3本の例えば導電性金属からなる炉底電極25が貫
通状態で配置してあり、各炉底電極25は図示しない電極
リードによって前記直流電源18の整流器20、この実施例
では整流器20の陽極側に接続してある。 このような構成の直流アーク炉1では、上部電極11を
把持する電極クランプ12から電極支腕13を経て直流電源
18の固定二次側母線19(他の実施例では整流器20であっ
てもよい。)までの導体部を、弾性体ホース14中に導体
15を入れ且つ内部に冷却水を供給する水冷構造の水冷ケ
ーブルよりなる可撓性ケーブル16で構成するようにした
から、電極支腕(13)とほぼ平行に設けた剛性の支腕母
線を用いて当該支腕母線の他端側に可撓電線を接続する
ようにした交流アーク炉の構造をそのまま採用した直流
アーク炉に比べて、電気的な接続部分が少なくなり、接
続部分でおける電気的損失を低減することができ、エネ
ルギーコストの低減,溶解効率の向上をはかることがで
きるようになる。 次に、上記構造の直流アーク炉1において、容量20to
nのものを用い、可撓性ケーブル16の弾性体ホース14内
に冷却水を流して導体15を冷却しながら溶解を行ったと
ころ、電極支腕(13)とほぼ平行にした剛性の支腕母線
および可撓性電線を用いて電源の供給を行うようにした
場合に比べて電力消費量は約5%低減させることができ
た。 なお、上記実施例では、上部電極11および炉底電極25
がともに3本である場合を示したが、このような本数に
限定されない。また、固定二次側母線19を廃止し、可撓
性ケーブル16を直流電源18の整流器20に直接接続しても
よい。
(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a DC power supply having an upper electrode connected to one side of a DC power supply and held by an electrode clamp, and a furnace bottom electrode connected to the other side of the DC power supply. In the arc furnace, the conductor from the electrode clamp to the fixed secondary bus or the rectifier of the DC power supply via the electrode support arm is constituted by a flexible cable in which a conductor is placed in an elastic hose. If necessary, the flexible cable constituting the conductor from the electrode clamp to the fixed secondary bus of the DC power supply or the rectifier via the electrode support arm is supplied with cooling water into an elastic hose to form a conductor. It is characterized by having a water cooling structure for cooling. (Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of a DC arc furnace according to the present invention. This DC arc furnace 1 has columns 3 and 4 installed on a foundation 2.
The furnace body 5 is supported by the
Is provided with a furnace lid 6, which is suspended by a support 7, and which can be raised and lowered and turned. In addition, it penetrates through the furnace lid 6 and, on the same electrode pitch circle centered on the core C, equidistant (12
Upper electrode 11 composed of, for example, three graphite electrodes at 0 ° intervals)
Is arranged. These upper electrodes 11 are supported by an electrode clamp 12, an electrode support arm 13, and the like, respectively, and can be raised and lowered by an electrode lifting mechanism 14. Further, as shown in FIG. 2, the upper electrode 11 is electrically connected to one end of a flexible cable 16 in which a conductor 15 is placed in an elastic hose 14 made of, for example, a rubber hose. And the flexible cable 16
The other end of the flexible cable 16 is supported by a fixed secondary bus 19 connected to a DC power supply 18 at the other end thereof. The rectifier 18 is connected to the cathode side of the rectifier 20 in this embodiment. The flexible cable 16 is a water-cooled cable that cools the conductor 15 by supplying cooling water into the elastic hose 14. Further, a furnace body tilting mechanism 26 is provided on the base 2 and an exhaust gas duct 27 is provided on the upper part of the furnace. Further, the furnace bottom portion of the furnace main body 5 is arranged at equal intervals (120) in the circumferential direction on the same electrode pitch circle centered on the core C.
3), three furnace bottom electrodes 25 made of, for example, a conductive metal are arranged in a penetrating state, and each furnace bottom electrode 25 is connected to a rectifier 20 of the DC power supply 18 by an electrode lead (not shown). Is connected to the anode side. In the DC arc furnace 1 having such a configuration, a DC power supply is supplied through an electrode support arm 13 from an electrode clamp 12 which holds an upper electrode 11.
The conductor section up to the fixed secondary bus 19 (or the rectifier 20 in another embodiment) may be connected to the
Since the flexible cable 16 is formed of a water-cooled water-cooled cable into which the cooling water is supplied and the cooling water is supplied, a rigid arm busbar provided substantially in parallel with the electrode arm (13) is used. As compared with a DC arc furnace that directly adopts the structure of an AC arc furnace in which a flexible electric wire is connected to the other end side of the supporting arm busbar, the number of electrical connection portions is reduced, and the electrical connection at the connection portion is reduced. Loss can be reduced, and energy cost can be reduced and melting efficiency can be improved. Next, in the DC arc furnace 1 having the above structure, a capacity of 20 to
n was melted while flowing the cooling water into the elastic hose 14 of the flexible cable 16 to cool the conductor 15, and a rigid arm almost parallel to the electrode arm (13) was used. The power consumption can be reduced by about 5% as compared with the case where power is supplied using a bus bar and a flexible electric wire. In the above embodiment, the upper electrode 11 and the furnace bottom electrode 25 were used.
Are both three, but the number is not limited to this. Further, the fixed secondary bus 19 may be omitted, and the flexible cable 16 may be directly connected to the rectifier 20 of the DC power supply 18.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上説明してきたように、この発明では、直流電源の
一方側に接続され且つ電極クランプによって把持された
上部電極と前記直流電源の他方側に接続される炉底電極
とを備えた直流アーク炉において、前記電極クランプか
ら電極支腕を経て前記直流電源の固定二次側母線ないし
は整流器までの導体部を、弾性体ホース中に導体を入れ
た可撓性ケーブルで構成したから、電極支腕とほぼ平行
に剛性の支腕母線を設けると共にこの支腕母線に可撓電
線を接続した場合に比べて電気的接点を少なくすること
ができるため、電気的な損失をより一層減少することが
可能であり、エネルギーコストの低減、溶解効率の向上
をはかることが可能になるという著しく優れた効果がも
たらされる。
As described above, the present invention relates to a DC arc furnace including an upper electrode connected to one side of a DC power supply and held by an electrode clamp, and a furnace bottom electrode connected to the other side of the DC power supply. Since the conductor from the electrode clamp to the fixed secondary bus of the DC power supply or the rectifier via the electrode arm is constituted by a flexible cable in which a conductor is placed in an elastic hose, the electrode arm is substantially formed. Since a rigid arm busbar is provided in parallel and the number of electrical contacts can be reduced as compared with a case where a flexible electric wire is connected to the arm busbar, it is possible to further reduce the electric loss. In addition, a remarkably excellent effect of reducing energy cost and improving dissolution efficiency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明に係る直流アーク炉の一実施例を示す
説明図、第2図は可撓性ケーブルの断面図である。 1……直流アーク炉、 11……上部電極 12……電極クランプ、 13……電極支腕、 14……弾性体ホース、 15……導体、 16……可撓性ケーブル、 18……直流電源、 19……固定二次側母線、 20……整流器、 25……炉底電極。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a DC arc furnace according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a flexible cable. 1 DC arc furnace, 11 Upper electrode 12 Electrode clamp, 13 Electrode arm, 14 Elastic hose, 15 Conductor, 16 Flexible cable, 18 DC power supply , 19… fixed secondary bus, 20… rectifier, 25… hearth electrode.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直流電源の一方側に接続され且つ電極クラ
ンプによって把持された上部電極と前記直流電源の他方
側に接続される炉底電極とを備えた直流アーク炉におい
て、前記電極クランプから電極支腕を経て前記直流電源
の固定二次側母線ないしは整流器までの導体部を、弾性
体ホース中に導体を入れた可撓性ケーブルで構成したこ
とを特徴とする直流アーク炉。
1. A DC arc furnace comprising an upper electrode connected to one side of a DC power supply and held by an electrode clamp, and a furnace bottom electrode connected to the other side of the DC power supply. A DC arc furnace characterized in that a conductor from a supporting arm to a fixed secondary bus of the DC power supply or a rectifier is formed of a flexible cable having a conductor inserted in an elastic hose.
【請求項2】電極クランプから電極支腕を経て直流電源
の固定二次側母線ないしは整流器までの導体部を構成す
る可撓性ケーブルは、弾性体ホース中に冷却水を供給し
て導体を冷却する水冷ケーブルであることを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項に記載の直流アーク炉。
2. A flexible cable constituting a conductor from an electrode clamp to a fixed secondary bus or a rectifier of a DC power supply via an electrode support arm, supplies cooling water into an elastic hose to cool the conductor. The DC arc furnace according to claim 1, wherein the DC arc furnace is a water-cooled cable.
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