JP2657067B2 - 電極シール組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的には、１つ以上の電極が屋根の開口
を貫いて延びている電気アーク炉、一層詳しく言えば、
屋根にある電極開口を通して炉からガス等が逃げるのを
防ぐシール組立体に関する。

（従来の技術および発明が解決すべき課題） 電気アーク炉の作動中に電極の側方移動に順応するた
めに、電極が貫通している屋根開口部が電極の直径より
かなり大きくしてあり、そのため、環状の間隙が残り、
ここを通してガスその他の炉物質が逃げる可能性があ
る。したがつて、この間隙をシールする必要がある。種
々のシール機構が用いられてきたが、すべてかなりの欠
陥がある。

従来の種々の電極シール装置としては、米国特許第3,
683,095号、同第3,709,506号、同第4,238,634号、同第
3,697,660号、同第678,446号、同第2,979,550号、同第
4,442,526号、同第4,295,001号、同第3,379,816号、同
第3,378,619号、同第4,377,289号、同第4,457,002号お
よび同第3,835,233号に記載されているものがある。

本発明の目的は電極が貫通する屋根開口部をシールす
る改良した電極シール組立体を提供すること、比較的低
い温度で作動して安全な作業環境を与える上記シール組
立体を提供すること、炉ガスと大気の間を水を使わずに
シールして水質汚染およびそれに伴なつた問題を回避で
きる上記シール組立体を提供すること、毒性のない構成
部品を用いる上記シール組立体を提供すること、保守が
容易で非常に信頼性の高い上記シール組立体を提供する
こと、炉の停止時間を短縮し、炉の可動時間を延長する
ようになつている上記シール組立体を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 一般的に言つて、本発明のシール組立体は電極炉の屋
根に設けた開口を貫いて垂直方向に移動できる電極をシ
ールするようになつている。このシール組立体は下部組
立体を包含し、この下部組立体が屋根開口まわりにこの
屋根と密封係合するようになつている環状のベースと、
このベースから上方に突出する環状の壁と、この壁に相
対的にほぼ半径方向内方へ延びる環状のスクレーパとを
包含し、このスクレーパが電極の垂直方向の移動中に電
極の外面から物質をそぎ取るようになつている内縁手段
を有する。このシール組立体は、また、下部組立体の上
方に設けた上部組立体を包含し、この上部組立体は垂直
方向に隔たつて配置してあり、各々が複数の個別の円弧
状シール・セグメントを有する一対の耐火材料の環状シ
ールと、各シールに内向き半径方向圧力を加えてそれを
電極との密封係合状態に保持する手段と、電極が屋根開
口部を通つて上方へ移動するときに各シールを屋根に相
対的に上方移動しないように保持する手段とを包含す
る。

上部組立体が、さらに、上部組立体が下部組立体と無
関係に側方に移動することができるようにする手段を包
含する。

上部組立体が下部組立体と無関係に側方に移動するこ
とができるようにする手段が、下部組立体のスペーサリ
ングの間に配置されたベースリングを包含しており、ベ
ースリングがスペーサリングの間で側方向に移動するこ
とができ、そのために上部組立体が下部組立体と無関係
に側方に移動できるようになっているのが好ましい。

本発明の第２の特徴によれば、シール組立体の下部組
立体は屋根開口まわりに屋根と密封係合するようになつ
ている環状のベースと、このベースから上方へ突出する
環状の壁と、この環状壁に取り付けた冷却手段とを包含
する。このシール組立体では、さらに、下部組立体の上
方に位置する上部組立体が垂直方向に隔たつて配置して
あり、各各が複数の個別の円弧状シール・セグメントを
包含する一対の耐火材料の環状シールと、各シールに内
向き半径方向圧力を加えてそれを電極との密封係合状態
に保持する手段と、電極が屋根開口を通つて上方に移動
するときに各シールを屋根に相対的に上向きに移動しな
いように保持する手段と、前記対のシールのうちの下方
のシールを取り囲んでいて、ガスを導入するための入口
を有する環状の充満室とを包含する。

本発明の第３の特徴によれば、シール組立体の下部組
立体は屋根開口まりに屋根と密封係合するようになつて
いる環状のベースと、このベースから上方に突出する環
状の壁と、この環状壁に取り付けた冷却手段とを包含す
る。このシール組立体では、また、下部組立体の上方に
位置した上部組立体は垂直方向に隔たつて配置してあ
り、各々が複数の個別の円弧状シール・セグメントを包
含する一対の耐火材料の環状シールと、各シールに内向
きに半径方向圧力を加えてそれを電極との密封係合状態
に保持する手段と、電極が屋根開口を通つて上方に移動
するときに各シールを屋根に相対的に上向きに移動しな
いように保持する手段とを包含する。この上部組立体は
下部組立体とは無関係に側方へ移動でき、電極の側方移
動に順応できる。

（実施例） 本発明の他の目的および特徴は一部明らかであろう
し、以下に一部指摘する。なお、いくつかの図を通して
対応する部分は同じ参照符号で示してある。

まず第１図を参照して、ここには本発明のシール組立
体が全体的に１で示してあり、これは電極炉の屋根７に
設けた開口５を通つて垂直方向へ移動できる電極３をシ
ールするものであり、このシール組立体の目的は開口５
をシールして炉から有害なガスが漏洩するのを防ぐこと
にある。このシール組立体は後に明らかにするように電
極を冷却する機能も有する。図示のように、シール組立
体は、大雑把に言えば、それぞれ全体的に9,11で示す上
下の組立体を包含する。

一層詳しく言えば、下部組立体11は全体的に13で示す
環状のベースを包含し、このベースはベース・リング15
と、このベース・リング15の内縁から電極開口５内へ吊
り下げられた円筒形のフランジ17と、ベース・リングと
炉の屋根の間にあつてガスの漏洩のないようにシールす
る耐熱ガスケツト19（たとえば、アスベスト）とを包含
する。ベース・リング15から上方へ環状の壁21が延びて
おり、これはほぼ水平方向平面に位置する上縁に取り付
けた（たとえば、溶接した）支持リング23を有する。環
状壁21まわりに間隔を置いて複数（たとえば、８つ）の
水冷ジヤケツト25が取り付けてあり、この壁と電極３を
冷却するようになつている。各ジヤケツトは冷却水をジ
ヤケツトの内外へ流すための入口27と出口（図示せず）
を有する。

支持板23の外周に隣接して互いに平らに積み重ねた一
連のスペーサ・リング31,33,35,37がボルト41によつて
支持板に取り付けてある。第１図に示したように、スペ
ーサ・リング31,35,37は比較的幅が狭く、スペーサ・リ
ング33は比較的幅が広くなつており、支持板と23の内縁
から幾分内方へ突出している。スペーサ・リング31,33,
35,37と支持板と23の間に適当なガスケツト（図示せ
ず）を設けてこれらの部材間で気密シールを行なうとよ
い。

スペーサ・リング33の下で支持板と23上に環状のスク
レーパ43が配置してあり、このスクレーパは環状の壁21
に対して半径方向内方へ延びている。スクレーパの内縁
には下向きのブレード45の形をしたブレード手段が設け
てあり、これは電極の外面から蓄積した物質をそぎ落し
て電極内面を滑らかにかつ比較的きれいに保つようにな
つている。スクレーパと電極の間は比較的狭いすきまば
めとなつており、炉からシールの上部組立体９内に物質
が吹き上げられるのを防いでいる。環状スクレーパ43は
スペーサ・リング31の内径よりもかなり小さい外径を有
し、ほぼ水平方向平面内でのスクレーパの側方移動を許
すに必要な水平方向間隙を与え、炉の作動中に、たとえ
ば、電極が炉の内容物に相対的に昇降するときに電極の
側方変位あるいは移動に順応できるようにしている。支
持板と23とスペーサ・リング33の間隔はスクレーパのこ
のような水平方向移動を許すに必要な垂直方向間隙を与
えるに充分なものでなければならない。

上部組立体９は下部組立体11のスペーサ・リング33,3
7間に配置したベース・リング51を包含する。このベー
ス・リング51はスペーサ・リング35の内径よりも小さい
外径を有し、下部組立体11に相対的なベース・リング51
（したがつて、上部組立体９全体）の独立した側方移動
を許すに必要な水平方向間隙を与え、電極の前述の側方
移動に順応する。スペーサ・リング33,37の間隔はベー
ス・リングのこのような動きを許すに必要な垂直方向間
隙を与えるようなものである。ベース・リング51とスペ
ーサ・リング37の間でガスの漏洩がないようにシールす
るために、バツキン53がスペーサ・リング37の内縁に隣
接して設けてある。このパツキンはボルト41で所定位置
に取り付けたパツキン・リング55によつてベース・リン
グ51の上面との密封係合状態に保持されている。

上部組立体は電極３上に垂直方向に隔たつて配置した
一対の耐火材料（たとえば、黒鉛）の環状シールも包含
し、そのうち上方のシールは61で、下方のシールは63で
示してある。第２図および第３図で最も良くわかるよう
に、各シールは複数の個別の円弧状シール・セグメント
61S,63Sを包含し、これらのシール・セグメントが組み
合つて全体的に環状のシールとなつており、また、電極
に相対的に外向き半径方向に移動して電極の垂直方向移
動による摩耗を相殺することができる。たとえば、直径
45インチ（114.3cm）の電極の場合、各シール61,63は８
つの円弧状黒鉛ブロツクを包含し、各ブロツクが約５イ
ンチ（12.7cm）の厚さを有する。直径55インチ（139.7c
m）の電極の場合、各シールは各々約５インチ（12.7c
m）の厚さを有する10個の黒鉛ブロツクを包含すること
になる。適当なマスチツクを用いてシール・セグメント
間のスペースをシールすると好ましい。このマスチツク
はアスフアルトの水ベース・マスチツクであつてもよい
が、高温でも軟かく、しなやかであつてセグメント間の
シールを保ちながらセグメントの半径方向移動を許すよ
うなものでなければならない。

シール61,63は次のような構造体によつて図示の位置
に支持されている。この構造体はベース・リング51の内
縁に隣接してベース・リング51から上方に突出する環状
の壁65と、下方シール61を囲む、全体的に67で示す環状
の充満室とからなる。充満室67は環状壁65によつて支持
された底壁69と、上端に外向きのフランジ72を有する垂
直側壁71と、このフランジ72に取外自在に取り付けた
（たとえば、ボルト止めした）頂壁73と、充満室に加圧
した不活性ガスを導入するための入口75と、充満室から
ガスを流出させる出口（図示せず）とを有する。フラン
ジ72と充満室の頂壁73の密封嵌合を確保するためにガス
ケット（図示せず）を用いると良い。充満室へのガスの
導入は、上部組立体９および電極３を冷却すると共に、
下方シール63（充満室の下方壁69によつて支持されてい
る）を通つて炉からガスが上向きに流れるのを防止する
という点で有利である。適当な冷却流体（たとえば、
水）のための入口83および出口（図示せず）を持つた環
状の冷却グランド81が充満室67の底壁69の下面に配置し
てあつて付加的な冷却を行なつている。このグランド81
の内壁、底壁はそれぞれ環状壁65、ベース・リング51か
ら隔たつており、冷却グランドから漏れた水を外部に排
出できるようにしてある。さらに冷却を行なうべく、各
々89で示す適当数（たとえば、６つ）の冷却ジヤケツト
（それぞれ入口91と図示しない出口を有する）が充満室
まわりに間隔を置いてこの充満室の側壁71に取り付けて
ある。点検ドア97で閉ざされた開口95が充満室の側壁に
設けてあつて、下方シール・セグメント63Sを点検でき
るようにしてある。下方シール・セグメント63Sは、た
とえば、充満室の頂壁73を取り外しても交換、修理のた
めに接近できる。

たとえば、ステンレス鋼の金属バンド101が下方シー
ル・セグメント63Sを取り囲んでおり、これはシールに
内向き半径方向圧力を加えてそれを電極との密封係合状
態に保持する手段となる。シール・セグメントが電極に
向つて半径方向内方へ移動したときにラチエツト・ばね
機構103がバンドの張力を維持して摩耗に備えている。
この機構103はバンド101の調節を行なつてシール・セグ
メントに加える内向きの圧力の量を変えることもでき
る。ラチエツト・ばね機構103は点検ドア97を通して接
近できる。複数のシール抑え105（各シール・セグメン
ト63Sに１つ当て）が充満室67の頂壁73から吊り下がつ
ており、これは電極が上方へ移動するときにシール63を
炉の屋根に相対的に上向きに移動しないように保持する
手段となる。111,113で示すステンレス鋼ガスケツトが
これらの抑え105とシール63の上面、そして、充満室の
底壁69とシールの下面との間に配置してあつて気密シー
ルを与えると共に電極の側方移動に順応する必要がある
場合に下方シール・セグメントの内向き半径方向移動を
容易にするが、たいていの場合、下部組立体11に相対的
な上部組立体９全体の相補的側方移動によつて電極の側
方移動が行なわれ得ることは了解されたい。

上方シール61は充満室67の頂壁73の内縁付近から上方
に突出する環状壁119の頂にたとえば溶接によつて取り
付けた環状シール支持体117上に支持されている。入口1
23および出口（図示せず）を有する環状の冷却グランド
121が充満室67の頂壁73上方でシール支持体117の下面に
取り付けてあり、上方シール61および電極３の冷却を行
なうようになつている。このグランド121の内壁、底壁
はそれぞれ環状壁119、充満室の頂壁73から隔たつてお
り、冷却グランドから漏れた水の外部への排出を行なう
ようになつている。

上方シール61は金属バンド131によつて電極３との圧
力係合状態に保持されている。この金属バンド131は下
方シール63に関連して前述した機構103を持つ金属バン
ド101に匹敵するラチエツト・ばね機構133を有する。上
方シール61のセグメント61Sは、電極が上方に移動する
とき、複数の偏心抑え141（各シール・セグメント61Sに
１つ当て）によつて垂直方向上向きに移動しないように
保持される。各抑え141は偏心体143を包含し、この偏心
体はそれがそれぞれのシール・セグメント頂部にある圧
力板145と圧力係合する抑え位置（第１図）と圧力板を
シール・セグメントに接近するために取り外せるように
する解放位置（図示せず）との間で電極３に関してほぼ
半径方向に延びる軸線上で回転できる。ステンレス鋼ガ
スケツト147,149を圧力板145とシール61の上面の間、そ
して、シール支持体117とシールの下面の間に設けて気
密シールを与えると共に電極の側方移動に順応する必要
がある場合に上方シール・セグメントの内向き半径方向
移動を容易にするようにしてもよいが、前述のように、
たいていの場合、下部組立体11に相対的な上部組立体９
全体の相補的な側方移動によつて電極の側方移動に対応
できる。

上記からわかるように、本発明の目的はすべて達成さ
れ、他の有利な結果も得られた。

発明の範囲から逸脱することなく上記構造に種種の変
更をなし得るので、上記しかつ図示したすべての事項が
説明のためのものであり、限定する意図はないことは了
解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極のまわりに設置した本発明の電極シール組
立体を示す横断面図である。 第２図は第１図の２−２線に沿つた水平断面図である。 第３図は第１図の３−３線に沿つた水平断面図である。 図面において、１……シール組立体、３……電極、５…
…開口、７……屋根、9,11……上部、下部組立体、13…
…環状ベース、15……ベース・リング、17……円筒形フ
ランジ、19……耐熱ガスケツト、21……環状壁、23……
支持リング、25……冷却ジヤケツト、27……入口、31,3
3,35,37……スペーサ・リング、43……環状スクレー
パ、45……ブレード、51……ベース・リング、53……パ
ツキン、61……上方シール、63……下方シール、61S,63
S……円弧状シール・セグメント、67……環状充満室、8
1……環状冷却グランド、89……冷却ジヤケツト、95…
…開口、97……点検ドア、101……金属バンド、103……
ラチエツト・ばね機構、105……抑え、111,113……ステ
ンレス鋼ガスケツト、117……環状シール支持体、121…
…環状冷却グランド、131……金属バンド、133……ラチ
エツト・ばね機構、141……偏心抑え、143……偏心体、
145……圧力板、147,149……ステンレス鋼ガスケツト。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−153993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−100988（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−162494（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−63341（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−108185（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−10688（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭39−8729（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−10434（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭50−196（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭36−17881（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭56−22304（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭51−41047（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4637032（ＵＳ，Ａ) 米国特許1549431（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開1540876 西独国特許出願公開1440467 仏国特許公開519441

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極炉の屋根に設けた開口を通って垂直方
   向へ移動できる電極をシールするシール組立体であっ
   て、 屋根開口部まわりにこの屋根と密封係合するようになっ
   ている環状ベースと、 このベースから上方に突出する環状の壁とを包含する下
   部組立体と、 前記下部組立体の上方の上部組立体であって、垂直方向
   に隔たって配置した一対の耐火材料の環状シールであっ
   て各々が複数の個別の円弧状のシール・セグメントを包
   含する環状シールと、各シールに内向き半径方向の圧力
   を加えてそのシールを電極との密封係合状態に保持する
   手段と、電極が屋根開口部を通って上方に移動するとき
   に各シールを屋根に相対的に上向き移動を行わないよう
   に保持する手段とを包含する、上部組立体とを包含し、 前記上部組立体が、さらに、前記上部組立体が下部組立
   体と無関係に側方に移動することができるようにする手
   段を包含するシール組立体。
2. 【請求項２】前記上部組立体が下部組立体と無関係に側
   方に移動することができるようにする前記手段が、前記
   下部組立体のスペーサリングの間に配置されたベースリ
   ングを包含しており、前記ベースリングがスペーサリン
   グの間で側方に移動することができ、そのために上部組
   立体が下部組立体と無関係に側方に移動できるようにな
   っている請求項１に記載のシール組立体。
3. 【請求項３】前記下部組立体が、下部組立体の環状の壁
   に取り付けられた冷却手段をさらに含む請求項１または
   ２に記載のシール組立体。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載のシ
   ール組立体であって、さらに、下部組立体の環状壁に相
   対的にほぼ半径方向内方に延びる環状のスクレーパを包
   含し、このスクレーパが電極の垂直方向の移動時に電極
   の外面から物質をそぎ取るようになっている内縁手段を
   有することを特徴とするシール組立体。
5. 【請求項５】請求項４記載のシール組立体であって、前
   記環状のスクレーパが前記環状のベースに相対的にほぼ
   水平方向平面内を移動して電極の側方移動に順応できる
   ことを特徴とするシール組立体。
6. 【請求項６】請求項５記載のシール組立体であって、前
   記内縁手段がスクレーパの内縁のところにあるブレード
   手段を包含することを特徴とするシール組立体。
7. 【請求項７】請求項１から６のいずれか一項に記載のシ
   ール組立体であって、さらに、前記対のシールのうちの
   下方のシールを囲んでいる環状の充満室を包含し、この
   充満室がそこにガスを導入するための入口を有すること
   を特徴とするシール組立体。
8. 【請求項８】請求項７記載のシール組立体であって、さ
   らに、前記充満室の外壁面に取り付けた１つ以上の冷却
   ジャケットを包含することを特徴とするシール組立体。
9. 【請求項９】請求項８記載のシール組立体であって、前
   記充満室が前記下方シールに接近するための開口とこの
   開口を閉じるドアとを包含することを特徴とするシール
   組立体。
10. 【請求項１０】請求項１から９のいずれか一項に記載の
    シール組立体であって、各シールに内向き半径方向圧力
    を加える前記手段がシールを囲むようになっているバン
    ドと、このバンドに張力を加えて前記内向き半径方向圧
    力を加える手段とを包含することを特徴とするシール組
    立体。
11. 【請求項１１】請求項１から10のいずれか一項に記載の
    シール組立体であって、前記環状シールが黒鉛で作って
    あることを特徴とするシール組立体。