JP2656424B2 - 連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法 - Google Patents
連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法Info
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- JP2656424B2 JP2656424B2 JP17096992A JP17096992A JP2656424B2 JP 2656424 B2 JP2656424 B2 JP 2656424B2 JP 17096992 A JP17096992 A JP 17096992A JP 17096992 A JP17096992 A JP 17096992A JP 2656424 B2 JP2656424 B2 JP 2656424B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の溶解，溶融
金属の精錬等に使用される連続スクラップ装入式直流ア
ーク炉の、アークの制御方法に関する。
金属の精錬等に使用される連続スクラップ装入式直流ア
ーク炉の、アークの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の溶解，溶融金属の精錬等に使
用されるアーク炉として、炉内に装入した金属材料の上
方に配設した電極と、炉底，側壁等の炉壁に取付けた電
極との間に電流を流し、金属材料の溶解，溶融金属の精
錬等を行う直流アーク炉、また、炉内に装入した金属材
料の上方に配設した三本の電極間に電流を流し、金属材
料の溶解，溶融金属の精錬等を行う交流アーク炉が知ら
れている。この種のアーク炉は、スクラップをバケット
にてバッチ装入を行う物が多く、このためスクラップ投
入時の炉蓋開閉時間が必要となり、これにより生産性が
低く、かつ、炉蓋開閉時に炉内の熱量を炉外雰囲気に放
散し、エネルギー効率も低く、したがって炉蓋開閉をす
ることなくスクラップを連続して装入するアーク炉の実
用化が期待されている。
用されるアーク炉として、炉内に装入した金属材料の上
方に配設した電極と、炉底，側壁等の炉壁に取付けた電
極との間に電流を流し、金属材料の溶解，溶融金属の精
錬等を行う直流アーク炉、また、炉内に装入した金属材
料の上方に配設した三本の電極間に電流を流し、金属材
料の溶解，溶融金属の精錬等を行う交流アーク炉が知ら
れている。この種のアーク炉は、スクラップをバケット
にてバッチ装入を行う物が多く、このためスクラップ投
入時の炉蓋開閉時間が必要となり、これにより生産性が
低く、かつ、炉蓋開閉時に炉内の熱量を炉外雰囲気に放
散し、エネルギー効率も低く、したがって炉蓋開閉をす
ることなくスクラップを連続して装入するアーク炉の実
用化が期待されている。
【０００３】そこで、この実用化のため各種の提案が行
われているが、たとえば特開昭61−502899号公報に示さ
れるように、炉体の炉壁部にスクラップを連続して装入
するための投入口を設け、スクラップは排ガスダクト内
に設置した固定式搬送装置で炉内に装入する構造を有し
たアーク炉が提案されている。一方、アークの制御方法
として特願平03-249688号にて、導体配置を規制するこ
とも提案されている。
われているが、たとえば特開昭61−502899号公報に示さ
れるように、炉体の炉壁部にスクラップを連続して装入
するための投入口を設け、スクラップは排ガスダクト内
に設置した固定式搬送装置で炉内に装入する構造を有し
たアーク炉が提案されている。一方、アークの制御方法
として特願平03-249688号にて、導体配置を規制するこ
とも提案されている。
【０００４】スクラップの連続装入をしている時、スク
ラップの連続装入速度とスクラップの溶解速度とのバラ
ンスがとれない場合には、スクラップの装入部分にスク
ラップが山積み状態となり生産に支障をきたすこととな
る。したがってスクラップの溶解速度の高速化が重要な
ポイントとなる。直流アーク炉は、交流アーク炉のよう
に炉内に装入した金属材料の上方に配設した三本の電極
を必要とせず、炉内に装入した金属材料の上方に配設し
た少なくとも１本の上部電極と、炉底，側壁等の炉壁に
取付けた炉底電極との間でアークを形成することにより
金属材料を溶解加熱するもので、１本の上部電極の直流
アーク炉の場合には、炉壁耐火物，水冷ボックスの損耗
を押さえるために、アークの偏向を押さえ、交流アーク
炉のようなホットスポットやコールドスポットを発生さ
せないように導体配置を設計する。直流アーク炉では、
スクラップを連続装入する場合には、スクラップの溶解
熱の大半を溶融金属から受熱することになる。このた
め、スクラップの溶解熱の構成の大半を占める溶融金属
からの受熱量に大きく関与する、スクラップと溶融金属
との伝熱面積を大きくするために、浸漬比率を大きくす
る必要がある。
ラップの連続装入速度とスクラップの溶解速度とのバラ
ンスがとれない場合には、スクラップの装入部分にスク
ラップが山積み状態となり生産に支障をきたすこととな
る。したがってスクラップの溶解速度の高速化が重要な
ポイントとなる。直流アーク炉は、交流アーク炉のよう
に炉内に装入した金属材料の上方に配設した三本の電極
を必要とせず、炉内に装入した金属材料の上方に配設し
た少なくとも１本の上部電極と、炉底，側壁等の炉壁に
取付けた炉底電極との間でアークを形成することにより
金属材料を溶解加熱するもので、１本の上部電極の直流
アーク炉の場合には、炉壁耐火物，水冷ボックスの損耗
を押さえるために、アークの偏向を押さえ、交流アーク
炉のようなホットスポットやコールドスポットを発生さ
せないように導体配置を設計する。直流アーク炉では、
スクラップを連続装入する場合には、スクラップの溶解
熱の大半を溶融金属から受熱することになる。このた
め、スクラップの溶解熱の構成の大半を占める溶融金属
からの受熱量に大きく関与する、スクラップと溶融金属
との伝熱面積を大きくするために、浸漬比率を大きくす
る必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の炉体
プロフィールでは、湯だまり深さＨが湯面部直径Ｄに比
較し小さく、Ｈ／Ｄ＝0.2 程度が中心となっており、装
入されたスクラップの溶融金属への浸漬比率は小さく、
スクラップと溶融金属との伝熱面積は多くできず、とく
に従来のアーク炉より炉容量が大きく、生産性の高いア
ーク炉になるにつれて、スクラップの装入速度の面で不
利となる欠点を有していた。つまり、炉容量の増加に比
例しスクラップの装入速度は大きくなるが、炉体プロフ
ールの湯だまり深さは炉容量の増加に伴い深くはなる
が、その関係はほぼ炉容量の1/3乗に比例し同様に炉径
も炉容量の1/3乗に比例して増加してスクラップの固定
式搬送装置の幅も同程度の増加率となり、これよりスク
ラップの溶融金属との伝熱面積の増加は、炉容量の2/3
乗に比例し増加することが知られている。
プロフィールでは、湯だまり深さＨが湯面部直径Ｄに比
較し小さく、Ｈ／Ｄ＝0.2 程度が中心となっており、装
入されたスクラップの溶融金属への浸漬比率は小さく、
スクラップと溶融金属との伝熱面積は多くできず、とく
に従来のアーク炉より炉容量が大きく、生産性の高いア
ーク炉になるにつれて、スクラップの装入速度の面で不
利となる欠点を有していた。つまり、炉容量の増加に比
例しスクラップの装入速度は大きくなるが、炉体プロフ
ールの湯だまり深さは炉容量の増加に伴い深くはなる
が、その関係はほぼ炉容量の1/3乗に比例し同様に炉径
も炉容量の1/3乗に比例して増加してスクラップの固定
式搬送装置の幅も同程度の増加率となり、これよりスク
ラップの溶融金属との伝熱面積の増加は、炉容量の2/3
乗に比例し増加することが知られている。
【０００６】このため従来の炉体プロフールでは、炉容
量が大きくなった場合、スクラップの必要装入速度が溶
解速度を上回ることとなり、装入速度を溶解速度に見合
ったレベルとせざる得ず、その結果生産性が低下してし
まう欠点がある。
量が大きくなった場合、スクラップの必要装入速度が溶
解速度を上回ることとなり、装入速度を溶解速度に見合
ったレベルとせざる得ず、その結果生産性が低下してし
まう欠点がある。
【０００７】本発明は、連続して装入するスクラップの
溶解速度を効果的に高め、スクラップの装入速度の制約
限界を高くすることが可能な連続スクラップ装入式直流
アーク炉のアークの制御方法を提供することを目的とす
る。
溶解速度を効果的に高め、スクラップの装入速度の制約
限界を高くすることが可能な連続スクラップ装入式直流
アーク炉のアークの制御方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、スクラップを
連続して炉内に装入する搬送装置を備え上部電極と炉底
電極を有する連続スクラップ装入式直流アーク炉の制御
方法に於いて、炉底電極に接続された通電導体のルート
を２つ以上備えて、炉内半径をＲとすると、スクラップ
を連続装入しているときは、スクラップ装入位置にアー
クを偏向させかつアークの偏向量Ｌをスクラップ装入速
度に応じて、Ｌ／Ｒが 0.05 以上となる導体ルートに切
り替え、スクラップの装入を止め溶融金属を加熱すると
きは、Ｌ／Ｒが 0.05 以下になる導体ルートに切り替え
ることを特徴とする。
連続して炉内に装入する搬送装置を備え上部電極と炉底
電極を有する連続スクラップ装入式直流アーク炉の制御
方法に於いて、炉底電極に接続された通電導体のルート
を２つ以上備えて、炉内半径をＲとすると、スクラップ
を連続装入しているときは、スクラップ装入位置にアー
クを偏向させかつアークの偏向量Ｌをスクラップ装入速
度に応じて、Ｌ／Ｒが 0.05 以上となる導体ルートに切
り替え、スクラップの装入を止め溶融金属を加熱すると
きは、Ｌ／Ｒが 0.05 以下になる導体ルートに切り替え
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】上部電極より発生するアークを熱気柱とみなす
と、その熱気柱が溶融金属面に垂直に吹き付けられた場
合、溶融金属面に衝突後、熱風は四方八方に均一に分散
されることとなる。この時周辺の炉壁の熱負荷も同様に
均一となる。しかし、熱気柱が溶融金属面に対して傾斜
角を有して突入すると、衝突後の熱風は均一に分散され
ることなく傾斜した方向に多くの熱風が飛ぶこととな
り、炉壁の熱負荷もまた同様に不均一となり傾斜側が高
くなる。この傾斜角を有した熱気柱の溶融金属に衝突す
る部分と炉中心からの偏芯量つまりアーク偏芯量Ｌと炉
内半径Ｒとの関係に応じて炉壁の熱負荷の円周均一性が
変化する。その関係を図５に示す。図５において縦軸の
指数１．０は、炉壁の円周方向で熱負荷が均一であるこ
とを意味し、１．０より大きい指数は、ア−クが偏向し
た壁位置が該位置を含む円周方向の他の位置より熱負荷
が大きいことを意味する。図５から判るようにＬ／Ｒが
大きくなるに従って、すなわちア−クの偏向量Ｌが大き
くなるに従って、同一のアーク加熱条件でもア−ク偏向
方向の炉壁側の熱負荷が大きくなり、特にＬ／Ｒが 0.0
5 を越えるとその増加は急激となる。
と、その熱気柱が溶融金属面に垂直に吹き付けられた場
合、溶融金属面に衝突後、熱風は四方八方に均一に分散
されることとなる。この時周辺の炉壁の熱負荷も同様に
均一となる。しかし、熱気柱が溶融金属面に対して傾斜
角を有して突入すると、衝突後の熱風は均一に分散され
ることなく傾斜した方向に多くの熱風が飛ぶこととな
り、炉壁の熱負荷もまた同様に不均一となり傾斜側が高
くなる。この傾斜角を有した熱気柱の溶融金属に衝突す
る部分と炉中心からの偏芯量つまりアーク偏芯量Ｌと炉
内半径Ｒとの関係に応じて炉壁の熱負荷の円周均一性が
変化する。その関係を図５に示す。図５において縦軸の
指数１．０は、炉壁の円周方向で熱負荷が均一であるこ
とを意味し、１．０より大きい指数は、ア−クが偏向し
た壁位置が該位置を含む円周方向の他の位置より熱負荷
が大きいことを意味する。図５から判るようにＬ／Ｒが
大きくなるに従って、すなわちア−クの偏向量Ｌが大き
くなるに従って、同一のアーク加熱条件でもア−ク偏向
方向の炉壁側の熱負荷が大きくなり、特にＬ／Ｒが 0.0
5 を越えるとその増加は急激となる。
【００１０】スクラップの連続装入を止め、溶融金属の
加熱，精錬を行う時には、Ｌ／Ｒを0.05 以下とするよ
うな導体ルートに切替えることで、炉壁の熱負荷の均一
性は、ほぼアークが溶融金属面に対して垂直に発生した
場合と同様となり、炉壁耐火物および水冷ボックスの損
耗を押さえ、安定した操業が可能となる。
加熱，精錬を行う時には、Ｌ／Ｒを0.05 以下とするよ
うな導体ルートに切替えることで、炉壁の熱負荷の均一
性は、ほぼアークが溶融金属面に対して垂直に発生した
場合と同様となり、炉壁耐火物および水冷ボックスの損
耗を押さえ、安定した操業が可能となる。
【００１１】一方、スクラップを連続装入している時
は、スクラップと溶融金属との伝熱面積は炉容量の2/3
乗に比例し増加するが、必要伝熱面積は確保できず溶融
金属からスクラップが受熱する溶解熱は炉容量の1/3
乗、つまり、スクラップ装入速度の1/3乗に比例し不足
する。このため、溶融金属の加熱，精錬を行う時と同様
にＬ／Ｒを 0.05 以下とすると、溶融金属からスクラッ
プが受熱する溶解熱はスクラップ装入速度の1/3乗に比
例し不足し、スクラップ装入側で溶け残りが発生し、ス
クラップ装入速度を溶解速度に見合ったレベルとせざる
得ない。この溶解熱の不足分を補足・増加させるため
に、スクラップ装入位置にアークを偏向させ、かつ、ア
ークの偏向量Ｌをスクラップ装入速度Ｗ(ton/min)の1/3
乗に比例させＬ／Ｒが 0.05 以上で適切なＬ／Ｒとなる
導体ルートになるように導体ルートを切り替えること
で、スクラップが受熱する溶解熱に占めるアーク熱の割
合を増加させ、スクラップの溶解速度を効果的に高める
ことにより、スクラップの装入速度の制約限界を高くす
ることが可能で、スクラップの連続装入時期とスクラッ
プの連続装入をやめ溶融金属の加熱，精錬を行う時期と
で適切な導体ルートに切り替える事により、炉壁耐火物
および水冷ボックスの損耗が抑制される。
は、スクラップと溶融金属との伝熱面積は炉容量の2/3
乗に比例し増加するが、必要伝熱面積は確保できず溶融
金属からスクラップが受熱する溶解熱は炉容量の1/3
乗、つまり、スクラップ装入速度の1/3乗に比例し不足
する。このため、溶融金属の加熱，精錬を行う時と同様
にＬ／Ｒを 0.05 以下とすると、溶融金属からスクラッ
プが受熱する溶解熱はスクラップ装入速度の1/3乗に比
例し不足し、スクラップ装入側で溶け残りが発生し、ス
クラップ装入速度を溶解速度に見合ったレベルとせざる
得ない。この溶解熱の不足分を補足・増加させるため
に、スクラップ装入位置にアークを偏向させ、かつ、ア
ークの偏向量Ｌをスクラップ装入速度Ｗ(ton/min)の1/3
乗に比例させＬ／Ｒが 0.05 以上で適切なＬ／Ｒとなる
導体ルートになるように導体ルートを切り替えること
で、スクラップが受熱する溶解熱に占めるアーク熱の割
合を増加させ、スクラップの溶解速度を効果的に高める
ことにより、スクラップの装入速度の制約限界を高くす
ることが可能で、スクラップの連続装入時期とスクラッ
プの連続装入をやめ溶融金属の加熱，精錬を行う時期と
で適切な導体ルートに切り替える事により、炉壁耐火物
および水冷ボックスの損耗が抑制される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図面をもとに
詳しく説明する。図１は、本発明を一態様で実施する連
続スクラップ装入式直流アーク炉の断面図、図２は、図
１に示すアーク炉１の下面概要を示す底面図、図３は、
図１に示す上部電極６と溶融金属８の間のア−ク９を示
す拡大側面図、図４は、導体位置とア−ク位置の関係を
示す底面図（図４のａ）および垂直方向のアークの軌跡
の計算例図（図４のｂ）、および、図５は、アークの偏
向量(L)／炉内半径(R)とア−クに最も近い炉壁側熱負荷
の関係を示すグラフである。
詳しく説明する。図１は、本発明を一態様で実施する連
続スクラップ装入式直流アーク炉の断面図、図２は、図
１に示すアーク炉１の下面概要を示す底面図、図３は、
図１に示す上部電極６と溶融金属８の間のア−ク９を示
す拡大側面図、図４は、導体位置とア−ク位置の関係を
示す底面図（図４のａ）および垂直方向のアークの軌跡
の計算例図（図４のｂ）、および、図５は、アークの偏
向量(L)／炉内半径(R)とア−クに最も近い炉壁側熱負荷
の関係を示すグラフである。
【００１３】図１に示した直流アーク炉１は、耐火物２
と水冷ボックス３とで覆われた炉本体４、その上部に配
設された炉蓋５からなり、炉蓋５の中心部から昇降自在
な上部電極６と炉底に配設された炉底電極７とに供給さ
れる直流電流により、主に直流アーク炉内に装入された
スクラップの溶融金属８と上部電極６の先端との間に形
成されるアーク９でもってスクラップ１４を溶解、また
は、溶融金属８を加熱する。スクラップ１４は炉本体４
に取付けられた装入口１５より搬送装置１６にて連続し
て炉内に装入され、所定量の装入が終了した後、出鋼温
度まで加熱，精錬を行う。
と水冷ボックス３とで覆われた炉本体４、その上部に配
設された炉蓋５からなり、炉蓋５の中心部から昇降自在
な上部電極６と炉底に配設された炉底電極７とに供給さ
れる直流電流により、主に直流アーク炉内に装入された
スクラップの溶融金属８と上部電極６の先端との間に形
成されるアーク９でもってスクラップ１４を溶解、また
は、溶融金属８を加熱する。スクラップ１４は炉本体４
に取付けられた装入口１５より搬送装置１６にて連続し
て炉内に装入され、所定量の装入が終了した後、出鋼温
度まで加熱，精錬を行う。
【００１４】図示外のトランス，サイリスタなどの炉用
電気設備から取り出された上部電極用導体１０と、スク
ラップ溶解時に使用する下部電極用導体１１または溶融
金属の加熱，精錬時に使用する下部電極用導体１２を介
して、直流電流は流される。下部電極用導体１１，１２
の切替えは、炉用電気設備と炉底電極７との間に配設さ
れた切替えスイッチ１３により行う。このとき、ビオ・
サバールの法則に従い導体周辺には、磁界Ｂが発生する
こととなる（図３参照）。このため、アーク９には後述
するアーク偏向力Ｆが作用し、アークは斜めに飛ぶこと
となり、アーク９が、溶融金属８の表面の、上部電極６
の中心線からＬ離れた位置に飛ぶ。この偏向量Ｌは、導
体１０と１１または１２の配置により決まる磁界Ｂの関
係で定まるものである。
電気設備から取り出された上部電極用導体１０と、スク
ラップ溶解時に使用する下部電極用導体１１または溶融
金属の加熱，精錬時に使用する下部電極用導体１２を介
して、直流電流は流される。下部電極用導体１１，１２
の切替えは、炉用電気設備と炉底電極７との間に配設さ
れた切替えスイッチ１３により行う。このとき、ビオ・
サバールの法則に従い導体周辺には、磁界Ｂが発生する
こととなる（図３参照）。このため、アーク９には後述
するアーク偏向力Ｆが作用し、アークは斜めに飛ぶこと
となり、アーク９が、溶融金属８の表面の、上部電極６
の中心線からＬ離れた位置に飛ぶ。この偏向量Ｌは、導
体１０と１１または１２の配置により決まる磁界Ｂの関
係で定まるものである。
【００１５】本発明では、アークの偏向量Ｌと炉内半径
Ｒとの関係を、スクラップを連続的に装入している時は
スクラップ装入速度Ｗに合わせて、 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 ≦Ｌ／Ｒ≦ 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 ・・・(1) とし、偏向方向を装入口１５に向ける。また、スクラッ
プの連続装入を止め、溶融金属の加熱，精錬を行う時に
は、Ｌ／Ｒを 0.05 以下とする。
Ｒとの関係を、スクラップを連続的に装入している時は
スクラップ装入速度Ｗに合わせて、 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 ≦Ｌ／Ｒ≦ 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 ・・・(1) とし、偏向方向を装入口１５に向ける。また、スクラッ
プの連続装入を止め、溶融金属の加熱，精錬を行う時に
は、Ｌ／Ｒを 0.05 以下とする。
【００１６】直流アーク炉１内のアーク９発生領域に生
じる磁界Ｂの大きさは、ビオ・サバールの法則に従い容
易に求められ、図３に示す如く、その磁界Ｂ内を通過す
るアーク９に偏向力Ｆが働くこととなる。アーク９は電
流であり、磁界Ｂ内を電流つまりアーク９が流れると、
フレミングの左手の法則に従いローレンツ力がアーク９
に働き、これが偏向力Ｆとなる。
じる磁界Ｂの大きさは、ビオ・サバールの法則に従い容
易に求められ、図３に示す如く、その磁界Ｂ内を通過す
るアーク９に偏向力Ｆが働くこととなる。アーク９は電
流であり、磁界Ｂ内を電流つまりアーク９が流れると、
フレミングの左手の法則に従いローレンツ力がアーク９
に働き、これが偏向力Ｆとなる。
【００１７】一方、アーク９は気体であり、剛体でない
ために、偏向力Ｆに坑する力がないと飛び去ってしまう
こととなるが、アーク９が偏向力Ｆによりアーク発生源
の上部電極６の中心よりずれると、上部電極６を流れる
電流がつくる磁界Ｂ１により求心力Ｆ１が発生しこの求
心力Ｆ１と偏向力Ｆとが釣り合う状態でアーク９は平衡
状態を維持することとなる。
ために、偏向力Ｆに坑する力がないと飛び去ってしまう
こととなるが、アーク９が偏向力Ｆによりアーク発生源
の上部電極６の中心よりずれると、上部電極６を流れる
電流がつくる磁界Ｂ１により求心力Ｆ１が発生しこの求
心力Ｆ１と偏向力Ｆとが釣り合う状態でアーク９は平衡
状態を維持することとなる。
【００１８】この釣り合う状態で上部電極６からの距離
ｄ毎に計算すると、図３に示す距離ｄでのアーク偏向量
Ｌｊが求まり、アーク軌跡１３が求まることとなる。図
４にアーク９の偏向状態を軌跡１７として求めた計算例
を示している。この軌跡１７は、導体１０と１１または
１２の配置により変化することは言うまでもない。この
ようにアーク９の軌跡１７より偏向量Ｌが求まるが、図
５にアークの偏向量Ｌによる炉本体４の炉壁側熱負荷の
変化度合いを、アーク９の偏向量Ｌと炉内半径Ｒとの関
係Ｌ／Ｒを指標として示している。
ｄ毎に計算すると、図３に示す距離ｄでのアーク偏向量
Ｌｊが求まり、アーク軌跡１３が求まることとなる。図
４にアーク９の偏向状態を軌跡１７として求めた計算例
を示している。この軌跡１７は、導体１０と１１または
１２の配置により変化することは言うまでもない。この
ようにアーク９の軌跡１７より偏向量Ｌが求まるが、図
５にアークの偏向量Ｌによる炉本体４の炉壁側熱負荷の
変化度合いを、アーク９の偏向量Ｌと炉内半径Ｒとの関
係Ｌ／Ｒを指標として示している。
【００１９】これは発明者等が導体１１または１２の配
置を変更し、アーク９の偏向量Ｌを変化させて炉本体４
の炉壁側熱負荷の変化度合いを試験した結果であるが、
炉壁側熱負荷はＬ／Ｒが 0.05 までの範囲の時は、それ
ほど変化はなく、Ｌ／Ｒが 0.05 を越えると増加現象が
大きくなる。溶融金属の加熱，精錬時にＬ／Ｒが 0.05
を越えるとアーク９の偏向状態が顕著になり、耐火物２
および水冷ボックス３の損耗に悪影響を生ずることとな
る。
置を変更し、アーク９の偏向量Ｌを変化させて炉本体４
の炉壁側熱負荷の変化度合いを試験した結果であるが、
炉壁側熱負荷はＬ／Ｒが 0.05 までの範囲の時は、それ
ほど変化はなく、Ｌ／Ｒが 0.05 を越えると増加現象が
大きくなる。溶融金属の加熱，精錬時にＬ／Ｒが 0.05
を越えるとアーク９の偏向状態が顕著になり、耐火物２
および水冷ボックス３の損耗に悪影響を生ずることとな
る。
【００２０】一方、図６は、スクラップ装入速度Ｗ時の
溶解状況を、アーク９の偏向量Ｌと炉内半径Ｒとの関係
Ｌ／Ｒを指標として示している。これは発明者等が導体
１１または１２の配置を変更し、アーク９の偏向量Ｌと
スクラップ装入速度Ｗを変化させて溶解状況を試験した
結果である。スクラップを連続装入している時は、スク
ラップと溶融金属との伝熱面積は炉容量の2/3乗に比例
し増加するが、必要伝熱面積は確保できず、溶融金属か
らスクラップが受熱する溶解熱は炉容量の1/3乗、つま
り、スクラップ装入速度の1/3乗に比例し不足するた
め、縦軸はスクラップ装入速度の1/3乗で整理してあ
る。Ｌ／Ｒが 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 以上では、耐火物
２および水冷ボックス３の損耗に悪影響を生じ、水洩れ
等が発生し、また、Ｌ／Ｒが 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 以
下ではスクラップの溶け残りが発生し、試験操業を中断
した。
溶解状況を、アーク９の偏向量Ｌと炉内半径Ｒとの関係
Ｌ／Ｒを指標として示している。これは発明者等が導体
１１または１２の配置を変更し、アーク９の偏向量Ｌと
スクラップ装入速度Ｗを変化させて溶解状況を試験した
結果である。スクラップを連続装入している時は、スク
ラップと溶融金属との伝熱面積は炉容量の2/3乗に比例
し増加するが、必要伝熱面積は確保できず、溶融金属か
らスクラップが受熱する溶解熱は炉容量の1/3乗、つま
り、スクラップ装入速度の1/3乗に比例し不足するた
め、縦軸はスクラップ装入速度の1/3乗で整理してあ
る。Ｌ／Ｒが 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 以上では、耐火物
２および水冷ボックス３の損耗に悪影響を生じ、水洩れ
等が発生し、また、Ｌ／Ｒが 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 以
下ではスクラップの溶け残りが発生し、試験操業を中断
した。
【００２１】このように、スクラップ１４を連続装入し
て溶解を行っているときは、スクラップ装入速度Ｗ(ton
/min)に合わせ、 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 ≦Ｌ／Ｒ≦ 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 とし、偏向方向を装入口１４に向け溶解を行うことによ
り、耐火物２および水冷ボックス３に悪影響を生じず、
溶融金属からスクラップが受熱する溶解熱の不足分をア
ーク熱より直接補足・増加させることができ、スクラッ
プの連続装入速度とスクラップの溶解速度とのバランス
がとれることがわかった。
て溶解を行っているときは、スクラップ装入速度Ｗ(ton
/min)に合わせ、 0.016×Ｗ1/3 ＋0.05 ≦Ｌ／Ｒ≦ 0.033×Ｗ1/3 ＋0.05 とし、偏向方向を装入口１４に向け溶解を行うことによ
り、耐火物２および水冷ボックス３に悪影響を生じず、
溶融金属からスクラップが受熱する溶解熱の不足分をア
ーク熱より直接補足・増加させることができ、スクラッ
プの連続装入速度とスクラップの溶解速度とのバランス
がとれることがわかった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、スクラッ
プを連続装入しているときはスクラップ装入位置にアー
クを偏向させかつアークの偏向量Ｌをスクラップ装入速
度に合わせ適切なＬ／Ｒとなる導体ルートになるように
導体ルートを切り替え、スクラップの装入を止め溶融金
属を加熱するときはＬ／Ｒ＝0.05 以下になるような導
体ルートに切り替えることにより、炉壁の耐火物２およ
び水冷ボックス３の損耗に悪影響を与えず、安定したス
クラップの溶解特性の大幅な向上が図れ、連続スクラッ
プ装入方式の本来的長所である、生産性の向上およびエ
ネルギーコストの低減に大きく貢献するもので、その効
果は極めて大きい。
プを連続装入しているときはスクラップ装入位置にアー
クを偏向させかつアークの偏向量Ｌをスクラップ装入速
度に合わせ適切なＬ／Ｒとなる導体ルートになるように
導体ルートを切り替え、スクラップの装入を止め溶融金
属を加熱するときはＬ／Ｒ＝0.05 以下になるような導
体ルートに切り替えることにより、炉壁の耐火物２およ
び水冷ボックス３の損耗に悪影響を与えず、安定したス
クラップの溶解特性の大幅な向上が図れ、連続スクラッ
プ装入方式の本来的長所である、生産性の向上およびエ
ネルギーコストの低減に大きく貢献するもので、その効
果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を一態様で実施する連続スクラップ装
入式直流アーク炉の断面図である。
入式直流アーク炉の断面図である。
【図２】 図１に示すア−ク炉１の底壁下面を示す底面
図である。
図である。
【図３】 図１に示す上部電極６と溶融金属８の拡大側
面図であり、両者間のアークに働く力を示す。
面図であり、両者間のアークに働く力を示す。
【図４】 （ａ）は図１に示すア−ク炉１の底壁下面を
示す底面図であってア−ク９の偏向量Ｌを示す。（ｂ）
は、ア−ク９の垂直方向の軌跡を示すグラフである。
示す底面図であってア−ク９の偏向量Ｌを示す。（ｂ）
は、ア−ク９の垂直方向の軌跡を示すグラフである。
【図５】 図１に示すア−ク炉１の、アークの偏向量
（Ｌ）／炉内半径（Ｒ）に対する炉壁熱負荷を示すグラ
フであり、縦軸は、ア−ク偏向位置の炉壁の、該位置を
含む円周上の他の位置の熱負荷に対する熱負荷比を示
す。
（Ｌ）／炉内半径（Ｒ）に対する炉壁熱負荷を示すグラ
フであり、縦軸は、ア−ク偏向位置の炉壁の、該位置を
含む円周上の他の位置の熱負荷に対する熱負荷比を示
す。
【図６】 アークの偏向量（Ｌ）／炉内半径（Ｒ）とス
クラップ装入速度Ｗ(ton/min)の1/3乗を指標とした溶解
状況を示すグラフである。
クラップ装入速度Ｗ(ton/min)の1/3乗を指標とした溶解
状況を示すグラフである。
１：直流アーク炉 ２：耐火物 ３：水冷ボックス ４：炉本体 ５：炉蓋 ６：上部電極 ７：炉底電極 ８：溶融金属 ９：アーク １０：上部電極用
導体 １１：下部電極用導体 １２：下部電極
用導体 １３：下部導体切替えスイッチ １４：スクラッ
プ １５：装入口 １６：搬送装置 １７：アークの軌跡 Ｆ：偏向力 Ｆ１：求心力 Ｂ：磁界 Ｌ：アークの偏
向量 Ｒ：炉内半径 Ｗ：装入速度(t
on/min)
導体 １１：下部電極用導体 １２：下部電極
用導体 １３：下部導体切替えスイッチ １４：スクラッ
プ １５：装入口 １６：搬送装置 １７：アークの軌跡 Ｆ：偏向力 Ｆ１：求心力 Ｂ：磁界 Ｌ：アークの偏
向量 Ｒ：炉内半径 Ｗ：装入速度(t
on/min)
Claims (1)
- 【請求項１】スクラップを連続して炉内半径Ｒの炉内に
装入する搬送装置を備え、上部電極と炉底電極を有する
連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法
に於いて、 炉底電極に接続された通電導体のルートを２つ以上有
し、スクラップを連続装入しているときは、スクラップ
装入位置にアークを偏向させ、かつアークの偏向量Ｌを
スクラップ装入速度に応じて、Ｌ／Ｒが 0.05 以上とな
る導体ルートに切り替え、スクラップの装入を止め溶融
金属を加熱するときは、Ｌ／Ｒが 0.05 以下になる導体
ルートに切り替えることを特徴とする、連続スクラップ
装入式直流アーク炉のアークの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17096992A JP2656424B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17096992A JP2656424B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611276A JPH0611276A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2656424B2 true JP2656424B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=15914724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17096992A Expired - Lifetime JP2656424B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 連続スクラップ装入式直流アーク炉のアークの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656424B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP17096992A patent/JP2656424B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0611276A (ja) | 1994-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970513 |