JP2875120B2 - 製鋼用電気アーク炉 - Google Patents

製鋼用電気アーク炉

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JP2875120B2
JP2875120B2 JP30862992A JP30862992A JP2875120B2 JP 2875120 B2 JP2875120 B2 JP 2875120B2 JP 30862992 A JP30862992 A JP 30862992A JP 30862992 A JP30862992 A JP 30862992A JP 2875120 B2 JP2875120 B2 JP 2875120B2
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    • Y02P10/20—Recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスクラップ、特に鉄スク
ラップ、および／またはスポンジ鉄および／または銑鉄
だけでなくフラックスを同容器内で溶融させることによ
って製鋼するための電気アーク炉に関するものである。
さらに詳しくは、少なくとも一つの黒鉛電極がその炉容
器中に突入し、その黒鉛電極がその長手方向に移動可能
であって、黒鉛電極と充填ストックとの間に電気アーク
を発火させる電気アーク炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】幾分高いエネルギー入力が可能なスクラ
ップ溶融用の従来の直流アーク炉では、炉容器に垂直に
配置された単一の中心黒鉛電極を備えている。その二次
電流に依存する利用可能なエネルギー入力は黒鉛電極の
可能な最大径によって制限されている。現在は、このタ
イプの炉において、最大エネルギー入力は約７００mmの
直径を有する電極によって実施可能である。
【０００３】しかしながら、この大きさの電極直径およ
び意図するところの比較的大きなものは大きな質量、力
およびモーメントが生じることによって非常に複雑な構
造が要求され、電極のクラップ手段、電極の支持アー
ム、電極の昇降装置およびそのガイド、高い電流導通の
ためのロープを操作する必要があるという不利益を含ん
でいる。さらに、このような大きな直径の電極を十分に
品質で製造することは困難である。さらにまた、単一の
電気アークによるエネルギー入力は炉の中心に多少とも
集中し、高いパワーにおける電気アークに作用する磁気
影響によってさらに困難な状況になる。
【０００４】ＤＥ−Ｃ−第２９４４２６９号およびＦＲ
−Ｂ第２２１８３９７号ならびにＤＥ−Ａ−第３２４１
９８７号に記載のような従来の回転電流アーク炉におい
ては、一部円形の中心に配置された３本の電極によって
スクラップに垂直なクレーターを溶融形成し、その後、
残りのスクラップを溶解させる。加熱された排ガスのエ
ネルギーが利用されない空のクレーターを通して上昇
し、蓋部を過剰に加熱することになる。従来の直流アー
ク炉においても起こるように、電極が大きな赤くなった
長さとなるので電極の側方消費が大きくなる。さらに、
非常に頑丈な電極支持アームおよび重いガイドを有する
昇降ビームが、高い適用電流によってもたらされる力お
よび振動をコントロールするために電極には必要とな
る。このような手段は本質的にコスト要素となり、通常
の回転電流アーク炉を非常に高いものに、そしてその操
作を複雑なものとする。
【０００５】さらにまた、ＥＰ−Ｂ−第０２４０４８５
号においては炉の加熱手段として数個のプラズマバーナ
ーがあり、この炉はシャフトおよび連続して配置される
ハース炉を備え、スクラップから製鋼するようになって
いる。このプラズマバーナーは炉軸に対して斜めに配置
され、外側から内方に突入している。しかしながら、プ
ラズマバーナーはタングステン電極からなるため、その
効率が制限されており、常に漏水の危険が存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの不利
益および困難を除去することを意図しており、最初に定
義した構成において、低い投資、操作および保守費用で
特に高いエネルギー入力を実施可能であって、高い操作
安全性および利用性を与えるものを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は次の構成により達成される。すなわち、炉容器の側
方からその下方部分に黒鉛電極が突入し、黒鉛電極の領
域の下方部分は上方部分に対して半径方向外方に突出し
た拡大部分を有している。本発明による電気アーク炉に
よって、電気アークは電極軸のほぼ延長方向に充填スト
ックに対して燃焼し、このためその電気アークは充填ス
トックの円柱状パイル内に大きな穴を形成する。この重
なった充填ストックは自動的にこの大きな穴内に崩れ、
電気アークにさらされて溶融することになる。黒鉛電極
が側方から炉容器の上方部分に対して半径方向に広がっ
た炉容器の下方部分に突入することによって、黒鉛電極
は充填ストックの落下に対して十分に保護されることに
なる。この黒鉛電極は電気アークを発火させ、スクラッ
プが完全に溶融した後、スクラップによって形成された
鋼浴を加熱するためにのみ前進させる。スクラップの溶
融中は、電極の先端は炉容器の上方部分の平面図を越え
て維持されるのが好ましい。溶融中に形成される加熱ガ
スはスクラップカラムを介して上方に吸引排出され、ス
クラップを加熱する。側方に貫通する黒鉛電極それ自身
はほんの短い赤くなった部分を有し、側方に消失するの
を僅かな量とするようにこれらの加熱ガスから守られ、
従って、僅かな量だけが側方において消失するだけであ
る。
【０００８】米国特許第１,５４２,５６２号において
は、鉱石から溶融金属を製造するプラントが知られてい
る。このプラントは炉容器の上方部分を形成するシャフ
トだけでなく、それに対して半径方向に広がった下方部
分を形成するシャフトを備え、下方部分には電極が導入
され、さらに炉容器の底部中心には円錐状の隆起物を備
え、上記鉱石からも比較的薄い壁のジャケット層に分割
して鉱石の還元および溶融を可能にしている。この鉱石
カラム方向に延びる電極は電気抵抗または互いに傾斜し
た２以上の近接した電極間で燃焼する電気アークの輻射
によって鉱石を加熱する。この公知のプラントは上記円
錐形隆起物の摩耗によって制限される非常に低い出力の
還元炉である。さらにまた、傾斜した電極を通してエネ
ルギーを供給しつつその液相中で冶金学的に操作するこ
とが実施できない。
【０００９】本発明によれば、実施例では、上方部分の
回りに環状に広がって拡大部を形成することもできる。
ここでは、いずれにしても拡大部は閉じたリングを形成
する必要がない。また、他の好ましい具体例において
は、下方部分に意図する黒鉛電極の挿入領域のみ拡大す
ることが可能である。後者の実施例においては、その拡
大部はいわゆる電極室を形成する。この電極室内に電極
の先端が存在することになり、特に充填中は保護される
ように移動可能である。好ましくは、上記電極室は下方
部分の垂直方向に延び、電極直径の３〜７倍の幅を有す
るのがよい。それによって、炉内部に存在するスクラッ
プカラムを通してより効果的なガス流れおよび黒鉛電極
の最適な保護が保証されることになる。
【００１０】本発明の電気炉の好ましい具体例によれ
ば、炉容器の底部に対して黒鉛電極は斜め下方に傾斜し
ており、それによって円錐形状の充填ストックパイルの
表面に対してほぼ垂直に電気アークを方向づけることが
可能である。また、この電極の斜め配置によってスクラ
ップの完全溶融後のこの溶融物の十分な過剰加熱が可能
であり、また、従来の電気アーク炉において実施される
精製、脱酸、合金化等の冶金学的操作を実現することが
できる。
【００１１】本発明にかかる電気アーク炉は３本のまた
は３本の複数組の黒鉛電極を含むロータリー電流炉とし
て設計することもできるし、また、複数の黒鉛電極を含
む直流炉としても設計することもできる。電気アーク炉
が直流炉（direct current furnace）として設計される
なら、黒鉛電極はカソードとして接続され、炉容器の底
部には底部アノードを設けるのが好ましい。直流炉とし
て設計された電気アーク炉によっては、少なくとも一つ
の黒鉛電極をカソードとして少なくとも一つの電極をア
ノードとして接続することもできる。この構成において
は、アノードとして接続される黒鉛電極は、従来の電気
アーク炉のおいては、摩耗を通常上昇させ、カソードと
して接続される黒鉛電極の摩耗の３倍にもなる場合があ
るが、その摩耗が避けられる。何故ならば、黒鉛電極は
本発明においては特別の冷却に付されるからである。従
って、直気アーク炉の操作は底部のアノードなしに、従
って、液溜めなくして実施することができる。
【００１２】好ましくは、黒鉛電極は電気的に互いに独
立して接続されるのがよい。また、黒鉛電極の配置は黒
鉛電極の取り替えまたは供給が他の黒鉛電極の機能に拘
わらず行えるのがよい。従って、他の黒鉛電極への電流
供給を遮断することなく電気アーク炉の連続操業が可能
である。このため、電気アーク炉の利用性がかなり向上
する。
【００１３】好ましくは、黒鉛電極は炉容器の垂直軸に
関して半径方向にほぼ対照にかつ同一レベルに配置する
のがよい。好ましい具体例によれば、ガス−酸素バーナ
ーガスが黒鉛電極が配置されたレベルより上方の少なく
とも一つのレベルに側方から配置され、化石エネルギー
の導入および酸素の供給に使用される。このガス−酸素
バーナーガスは炉容器の垂直軸に対して半径方向に対照
的に配置されるのが好ましく、上記垂直軸方向から見て
黒鉛電極間に配置されるのが好ましい。
【００１４】特に効果的な溶融を行うために、黒鉛電極
は電極支持手段に対し、斜め方向に配置されるのが好ま
しく、上記電極支持手段は軸方向に移動可能であるだけ
でなく、ほぼ垂直軸およびほぼ水平軸に軸の回りに回転
可能である。それ故に、片方のみからのスクラップの充
填でさえも最善の電気アーク作用が常に行なわれること
になる。本発明によれば、電極の支持は軽量および低コ
ストの構造物によって行うことができる。好ましくは、
黒鉛電極は上記電極支持手段上でその長手方向に移動可
能にあるように支持ローラによって支持するのがよい。
電気アーク炉を傾動させることによって溶湯を排出する
ことができるように、上記電極支持手段は炉容器の半径
方向に炉容器から離れるようにかつ炉容器方向に移動可
能であるのが有利である。
【００１５】好ましい具体例においては、黒鉛電極は中
空電極として形成され、そのキャビティーはガス供給ダ
クトと接続可能であるだけでなく、要すれば、金属およ
び／または金属酸化物(ダストおよび／または有機物を
含む)を導入するための固体供給ダクトと接続可能であ
る。
【００１６】他の好ましい具体例においては、電気炉は
シャフト炉として設計され、そこでは該シャフトはその
上端に１または数個の閉鎖可能な側方充填開口を備え、
通常の電気アーク炉において存在する蓋の除去およびこ
の蓋を通して上方から垂直に炉容器内部に延びる電極を
除去することによる溶融作業の遮断だけでなく、蓋のリ
フトおよび旋回手段を除去することができる。加えて、
充填中に溶鋼が液溜めにこぼれる危険を除去する。さら
に、充填作業中に溶融が遮断されないので、この構成の
利用可能性が向上する。
【００１７】さらに好ましい具体例は、請求の範囲の従
属項から明らかである。
【００１８】低コストで高いエネルギー入力を可能とす
る本発明にかかる構成を使用するスクラップからの製鋼
方法は、スクラップを充填し、かつ電気アークの発火
後、石油ガス、好ましくは天然ガスを電極先端の冷却の
元に電極のキャビティーを通して電気アークに供給して
そこで分解させる。そこでは天然ガスの供給によって電
気アーク中に形成されるガス混合物(ＣＯ＋Ｈ2)が上昇
して、電気アークによって形成された大きな穴の上方の
レベルで後燃焼するので、スクラップに対して熱を開放
することになる。
【００１９】好ましくは、上記ガス混合物(ＣＯ＋Ｈ2)
の後燃焼は燃料ガス−酸素混合物の燃焼によって行なわ
れる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明を添付図面に示す数個の具体例
によって詳細に説明する。第１図ａおよびｂにおいて示
される具体例によれば、直流電気アーク炉の炉容器１は
耐火材料３に裏打ちされた樋状の凹んだ底部２を備え
る。この底部２の上方にはシャフト４が設けられ、該シ
ャフトは水冷かつ耐火材によって裏打ちされた金属殻に
よって形成され、該殻５は水冷の蓋６によって閉じられ
ており、旋回、持ち上げによって除去することができ
る。図１ｂから明らかなように底には好ましくは円形の
平断面を有する。傾動可能な電気炉の一方の側面では、
張り出し窓状の突出部７(タップ開口を備える)備える。
この炉容器１はまた、偏心配置された底部タップを有す
る。上記シャフト４は底２から底２の直径と一致する下
方円筒部分８のやや上方に延び、その後、円錐台形状部
９によってテーパー付けられ、その円錐台状部分９の上
方では底部の直径に対して減少した直径の上方円筒部分
１０を備えている。
【００２１】他の具体例(図２ａおよびｂ）によれば、
シャフト４は円錐形状と違って、一つの同一直径で上部
から底部に連続しており、黒鉛電極１１の溶融スペース
への導入のために側方に配置される黒鉛電極の領域では
各々拡大部９'を備えている。この拡大部９'の電気アー
ク炉の下方部分８から垂直方向に延びる幅は電極直径の
３〜７倍で、該拡大部９'は黒鉛電極１１を取り囲む電
極室を形成し、黒鉛電極が炉内部に到達するまでは自由
空間により取り囲まれている。その結果、スクラップカ
ラムを通して良好に規定されるガス流れ、およびスクラ
ップの下方への崩れに対する電極の保護、さらに垂直方
向の黒鉛電極からなる現存の電気アーク炉を側方に配置
された電極からなる電気アーク炉に転換する可能性が保
証される。
【００２２】ＤＣ電極１１の複数は炉の回りに配置され
る。例示された具体例によれば、４本の黒鉛電極１１が
９０度の相対距離をもって設けられる。この黒鉛電極１
１はプラットホーム１２上を移動可能な台車１３によっ
て炉容器１の回りを取り囲む作業プラットホーム１２上
に設けられる。これらの台車１３の各々は昇降かつほぼ
垂直並びに水平軸の回りに旋回可能な電極支持手段１４
を備え、また、これは黒鉛電極１１を支持するローラ１
５を備え、さらに電極クランプ手段１６を備える。各黒
鉛電極はローラ１５上に直接案内され、直接電極クラン
プ手段に取り付けられ、または他の装置に取り付けられ
た液圧シリンダーによって接近及び離間するように移動
させられ、すべての移動は電極制御手段によって制御さ
れる。好ましくは、液圧手段は旋回動作だけでなく、黒
鉛電極の長手方向への移動をも行う。しかしながら、図
面にはこの手段は図示されていない。
【００２３】上記黒鉛電極１１は円錐台部分９または拡
大部９′の開口１７を通して炉内部１８の下方部分に突
入する。この黒鉛電極１１の傾斜および炉容器の中心軸
１９からの半径距離は操作条件によって制御される。す
なわち、ストックの充填量、溶融状態および溶湯の過剰
加熱中における溶湯浴レベルの高さに従って制御され
る。炉容器１の底部２にはその中心に単一の底部アノー
ド２０が設けられ、これに対して半径方向に対称的に配
置された黒鉛電極１１が指向している。すべての黒鉛電
極１１はその先端２１を一つの同一レベルに配置してお
り、通常の操業中は、充填されたストックの溶融状態が
黒鉛電極１１の炉内部１８へのさらなる突出を許さない
ならば、上方部分１０の径を越えて配置されている。
【００２４】ガス−酸素バーナーガス２２は電極先端１
１の上方数箇所のレベルに配置され、上方円筒部分１０
の開口２３を介して炉内部１８に挿入可能である。図１
ｂから明らかなように、好ましくは２つのこのようなガ
ス−酸素バーナーランス２２は２つの隣接する黒鉛電極
１１間にそれぞれ配置される。
【００２５】好ましくは、上記黒鉛電極１１は中空電極
形状をなしており、その各々は中心に連続するキャビテ
ィー２４を有している。このキャビティー２４はダクト
２５と連通しており、それを通して有機物、好ましくは
天然ガスおよび／または固体および／または液体炭化水
素、および／または金属および／または金属酸化物(ダ
ストを含む)を導入可能である。
【００２６】伝統的な直流炉とは反対に全体の電気入力
は単一の、非常に厚い、垂直な黒鉛電極を通しての中心
においてではなく、４本のまたは複数の黒鉛電極１１で
比較的直径の小さいものを４つの半径方向対称位置に配
置したものをもって直流アーク炉に導入される。このよ
うにして、このパワーレベルを直流アーク炉の出力が最
早電極の電流負荷能力によって制限されないところまで
上昇させる。上記電極支持手段およびリフトビームは取
り除かれる。
【００２７】タッピング中に電気炉を傾動させるため
に、この場合、高電流供給ロープが電極当たりに伝達さ
れる比較的少量の電流のために本発明によれば比較的薄
く設計されてよい場合においては、蓋を介して延びる中
央の黒鉛電極を備える従来の電気炉においては長手方向
およびねじり方向に特にストレスがかかるが、上記黒鉛
電極１１は作業用プラットホーム１２上に引き戻すこと
ができるので、機械的に非常に僅かなストレスとなる短
い高電流伝達ロープを使用することになる。この従来の
直流電極炉を越える利点は本発明によれば、高電流伝達
ロープが蓋によって旋回動の影響を受けないという事実
からさらに増大される。
【００２８】電極の供給は４本の黒鉛電極１１の各々に
おいて独立して行なわれる。また、残りの黒鉛電極１１
はそれらの操業を中止することなく行うことができる。
結果として、単一の中央黒鉛電極を備え、その操業が電
極の取り替えまたは供給のために中断しなければならな
い従来の直流アーク炉として比較して電気炉の利用可能
性がかなり向上することになる。
【００２９】天然ガスまたは他の固体、液体またはガス
状の有機物質を中空の黒鉛電極１１を通して導入するな
ら、これによって電極先端２１には冷却効果が生ずる。
黒鉛電極１１を離れると、例えば、天然ガスは電気アー
ク２６によってＣおよびＨ2成分に分解され、これらの
成分は高温度において酸素とともに燃焼できないから、
溶融工程中電気アーク内２６にいきわたる。この分解工
程において、エネルギーは消費される。炉内部において
ＣＨ4の分解のために形成されるガス混合物(ＣＯ＋Ｈ2)
の後燃焼がガス酸素バーナーランス２２によって起こ
り、ＣＯ2およびＨ2Ｏになるのは好ましい。このように
して、形成された熱は溶融前の炉スペース内に存在する
未だ冷たいスクラップ２７に運ばれる。
【００３０】斜め方向の黒鉛電極１１が斜め方向のアー
ク２６を伴うことによって径部２８はスクラップ内に溶
融され、そこで後者は自動的に崩れ落ち、拡大部９′ま
たは下方部分８に配置された黒鉛電極に対して突きあた
たったり、損傷を与えたりすることはない。上記加熱さ
れたガスは溶け落ち工程において抵抗なく溶け出したク
レーターにおいて直接上方に抜け、垂直な黒鉛電極を備
える従来の直流アーク炉においては回収される、数個の
斜め方向の黒鉛電極を備える本発明にかかる電気炉にお
いては、径部上方に配置されたスクラップを通して上昇
し、そのため、スクラップを予熱することになる。
【００３１】これに加え、スクラップの予熱は上述した
後燃焼工程によって炉スペース内において生ずる。予熱
はスクラップ２７が液浴を形成するまで生じ、電気アー
ク２６がこの液浴上で燃焼し、それらを加熱および過剰
加熱することになる。
【００３２】溶融が完了すると、黒鉛電極は炉内部１８
から持ち出されて、電気アーク炉はタッピングのために
傾動される。タッピング後、電気アーク炉は元に戻し、
その蓋６を開放し、スクラップ２７を充填する。そして
蓋６を再び閉じる。このスクラップの充填は上方円筒部
分１０に備えられた側方フラップを通しても行うことが
できる。このフラップは図面には図示されていない。側
面から黒鉛電極１１を導入した後、再び溶融を開始す
る。
【００３３】本発明にかかる直流アーク炉によって得ら
れる利点を要約すれば次の通りである。第１に、数個の
黒鉛電極１１への電力分配および電極直径によって制限
されないため(＞１５０t／ｈ)最大出力の直流アーク炉
が実施可能である。それに対し、中央黒鉛電極を備える
従来の直流アーク炉によっては、出力は単一電極の電極
寸法にために制限される(＜１００t／ｈ)。第２に、利
用可能性が実質的に増大する。黒鉛電極１１の一つに例
えば電極破損、電極スピードアップ等の障害がある場合
でも、電気炉の連続操業が可能である。他方、単一電極
アーク炉の操業は中止しなければならない。電気炉は比
較的大きな構造高さを有してもよく、例えば、図１ａの
破断線によって示すように、シャフト炉として設計され
てもよい。それによって、全体のスクラップ２７はケー
ジ（cage）またはシュートによる単一操作における上部
充填を行うことができ、あるいは数個の部分に上部充填
することができる。他方、溶融工程は下方部分において
連続して進行し、中断することはない。これによって、
約１０％の生産増加が見られる。シャフト炉構成によっ
ては、側方の充填開口が連続充填のために設けられてよ
い。好ましくはダストの発生を避けるためにスロット(s
leuce)を含むことが好ましい。それによって蓋のリフト
および旋回機構を必要としない。第３に、電極支持アー
ム、電極リフトビーム、ビームガイドの省略および電極
移動液圧手段等のかなりの寸法の減少によって約２０％
のコスト減少と構造の簡素化を図ることができる。第４
はかなりのメンテナンス利益である。第５にロースペー
スにおけるエネルギー提供の最適分配によって溶融する
ストックに対してのエネルギー入力が改善される。電極
システムにおいて比較的僅かな質量が移動するため、制
御性が向上する。斜め方向に置かれた黒鉛電極１１によ
って溶出された径部２６からの加熱された排ガスによっ
て炉スペース内のスクラップ予熱が改善される。共に充
填された石炭からのＣＯまたは中空電極を通して吹き入
れられた天然ガスからのＣＯ＋Ｈ2の後燃焼によってス
クラップの予熱が改善される。約５０kＷh／t＝約１５
％のエネルギーが節約される。即ち、約１０％出力が増
大する。第６に、電極の斜め配置によって電極の赤くな
る部分が短くなり、加熱された排ガスが黒鉛電極を通し
て黒鉛電極に沿って移動せず、このようにして側方への
消費がなくなるため、約２５％の電極が節約できる。第
７に、特に、電極寸法は要求されない。しかし、約２０
０〜４５０mm直径の小さな電極直径が実施可能である。
比較的小さな直径によって誘導される高い比導電率(Ａ
／cm2)のために小さな電極寸法がすべて実施可能であ
る。第８に、強いＤＣアーク炉における磁場によって電
気アークの曲がりが避けられる。それは非常に小さなな
単一の電流が生じ、これによって数個の黒鉛電極に比較
的弱い磁場が分配されることになるからである。
【００３４】図３および図４に示す具体例によれば、こ
の構成はシャフト炉として構成された炉容器と該シャフ
ト炉３０とは離れているが、連通している独立した電気
ハース炉３１を備え、旋回するクレイドル３２を介して
ベースに対し支持されている。
【００３５】この構成の底部３３は耐火性ライニング３
５を内方に備える金属プレート外装からなり、このシャ
フト炉３０においては円形または楕円形の樋状底凹部３
６を有し、電気ハース炉３１に割り当てられた底凹部３
７からオーバフロー堰７２によって分離されている。監
視、修理の目的のためにまたは底部のアノード２０を交
換するために、底凹部３６から排出するため、底３３に
はタップ穴７３が偏って設けられている。耐火ライニン
グは電気ハース炉の領域から上昇して底３７とともに密
着側壁３８を形成する。この壁面は水冷壁として設計さ
れてもよい。
【００３６】図４に示す平面図では、シャフト炉３０と
電気ハース炉３１の双方は円形であるのが好ましい。そ
れらの底部３６、３７は幾分接線方向に互いに接触して
おり、双方の内面１８、１８’はその接触位置において
連通し、底凹部３６および３７はオーバフロー堰７２に
よって分離され、オーバフロー堰のレベルに到達せず、
全体の充填を電気ハース炉３１が受けることができる。
【００３７】図３および図４から明らかなように、シャ
フト炉３０のセンター３９と電気ハース炉３１のセンタ
ー４０とを繋ぐ水平軸に対し垂直に傾動可能である。
【００３８】シャフト炉３０はその底部直径より小さ
く、金属殻から形成された円筒状シャフト部分からな
る。このシャフト部分４１の上端は、フード４３が設け
られ、圧力媒体シリンダ４２により昇降可能であり、１
側には凹部４４を備え、フード４３の上昇とともに（図
３の点線で示すように）、スクラップシュート４５によ
り充填スクラップ２７の充填開口を開けるようになって
いる。このスクラップの充填は円筒シャフト部分４１に
備えられる側方フラップを介しておこなわれてもよい。
これは図示されていない。充填中の排ガスを補集する手
段（ｓｌｅｕｃｅ）がその間に設けられてもよい。フー
ドのセンターには排ガスパイプ４６が設けられ、大径の
固定の偏心排気パイプ４８に流入し、吸引通風部４７に
接続している。
【００３９】上記シャフト炉３０の下端部には水冷殻４
９によって形成された下方に分岐する下方部分５０を備
え、該下方部分５０には円錐台殻４９に位置する開口５
１を備え、そこを介して底部中心に対し傾斜した黒鉛電
極１１がシャフト炉内部に突入している。この黒鉛電極
１１はコンソール５２上に装着され底部３３に対し接近
および離間する軸方向に移動可能であるだけでなく、旋
回手段５３により旋回可能である。このようにして水平
線に対し電極軸を図示するように２０ないし８０°調整
可能である。底部アノード２０はシャフト炉３０の中心
３９に配置されている。
【００４０】他の黒鉛電極１１’はシャフト炉３０と電
気ハース炉３１との移行部に設けられ、この電極は分岐
する下方部分５０の殻に旋回可能に設けられた残りの黒
鉛電極１１より急な様式で配置されている。この黒鉛電
極１１’は単に長手方向に移動可能であるのが好まし
く、旋回可能に設けられていない。その水平線に対する
傾斜は５０ないし８０°、好ましくは７０°に至る。
【００４１】電気ハース炉３１は電気加熱装置５４を備
え、これは具体例においては回転電流電気アーク加熱と
して設計され、その黒鉛電極５５は蓋５６を介して導か
れる。また、直流電気アーク加熱も可能である。この電
気アーク加熱は誘導加熱装置により置き換えることも可
能である。黒鉛電極５５は昇降可能であり、リフト手段
５８を介してカラム５９上に装着され、炉の側の側方を
延びる電極ホルダー５７上でピボット軸６０の回りを側
方に旋回可能である。電気ハース炉に側方から傾斜して
突入する電極による加熱も実施可能である。
【００４２】好ましくは、電気ハース炉は炉の中心に対
して偏心した底タップ６１を備える。スラグの排出のた
めの作業ドア６２は底凹部から距離をおいて側壁３８に
設けられている。要すれば、酸素吹風ランス６３が電気
ハース炉３１内に精製用酸素を吹き込むためこの作業用
ドア６２を介して導入可能である。合金元素を供給する
ために電気ハース炉３１の水冷蓋５６に漏斗６４が設け
られている。
【００４３】図３及び図４に示す具体例によれば、黒鉛
電極は中空電極を通して設計されるのが好ましく、天然
ガスを供給するためにガス供給ダクトに接続される。さ
らにまた、後燃焼のためのガス−酸素バーナーランスは
シャフト炉３０にスクラップの効果的な余熱のために電
極先端上方の数個のレベルに設けられる。
【００４４】図５ないし図７において、電気炉は図１ｂ
及び図３、図４と同様に示されており、回転電流炉とし
て設計されている。図５は図１ｂに示される電気炉を示
し、突出タップ７’を備えている。図６及び図７は図３
及び図４に従った種類の一つである。これらの炉は各々
３本の（または３本複数組の）黒鉛電極をその周囲の回
りにほぼ均一に分配され、側面から炉内部に突入し、従
来の電気アーク炉の場合のように天井を通して上部から
突入していない本発明にかかる直流アーク炉に関して示
された同一の利点が回転電流アーク炉に対しても得られ
る。
【００４５】図８及び図９は電極のニップル手段６５を
示し該手段は電極支持手段１４の方向に作業用プラット
ホーム１２上を移動可能であり、機械的に、好ましくは
自動的に新たな黒鉛電極片を黒鉛電極列と接続して固定
する役目をなす。
【００４６】この目的のために、台車１３が戻った後に
上記電極支持手段１４は水平線に傾斜して（破線図示の
位置）黒鉛電極１１がニップル手段６５に水平に装着さ
れた黒鉛電極片６６に一致することになる。このニップ
ル手段６５は水平なプラットホーム６８を備え、リフト
手段６７によって新しい電極片を水平方向に配置された
電極１１のレベルまでもってくるために昇降可能であ
る。
【００４７】この新しい電極片６６はプラットホーム６
８に回転可能に装着され、モータ７０によって回転位置
にセット可能なクランプ手段６９に挟持される。円錐形
状の溝付きニップル７１によって新しい電極片６６をそ
れに相対する形状で、かつ内溝付きの電極１１の端部と
結合させ、電極片６６に螺合させることによりクレーン
使用の必要性及びどんな操作も必要なく安定な接続が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の直流炉の第１実施例の断面図（ａ）
および平面図（ｂ）である。
【図２】 本発明の直流炉の第２実施例で、側方から電
極を配置した炉容器の下方部には独立した拡大部を含
み、その断面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図３】 本発明の直流電気炉の第３実施例の断面図で
ある。
【図４】 本発明の直流電気炉の第３実施例の平面図で
ある。
【図５】 本発明に係る回転電流炉の図１ｂに対応する
平面図である。
【図６】 本発明に係る回転電気炉の図３に対応する断
面図である。
【図７】 本発明に係る回転電気炉の図４に対応する平
面図である。
【図８】 本発明に係る電気アーク炉に特に有利な電極
ニップル手段の側面図である。
【図９】 本発明に係る電気アーク炉に特に有利な電極
ニップル手段の平面図である。
【符号の説明】
１、３０ 炉容器 ８ 容器下方部 ９、９’ 拡大部 １０ 容器上方部 １１ 黒鉛電極 ２６ 電気アーク ２７ 充填ストック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター・ミッターク オーストリア、アー−4020リンツ、プロ シュコガング１ベー番 (72)発明者 ヨハネス・シュタインズ オーストリア、アー−4210ガルノイキル ヒェン、タンネンヴェーク15番 (72)発明者 ゲルト・プファイファー オーストリア、アー−4060レオンディン グ、ヒルベルヴェーク４番 (56)参考文献 特開 昭53−142902（ＪＰ，Ａ) 武井武 外４名著「電気炉の応用」 （合資会社 共立社 昭和14年６月17日 発行）16〜17頁

Claims (35)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炉容器内で充填ストックを熔融し製鋼を
    行う電気アーク熔融炉であって、 上記熔融炉の中心及び底面方向に斜めに向けられ、長手
    方向に移動可能な少なくとも１つの黒鉛電極であって、
    その電気アークが上記充填ストックに向かって火を付け
    ることができる黒鉛電極と、 充填ストック柱を囲む上方部を構成する上記炉の側壁に
    より形成される充填ストックの予備加熱手段と、 フラックスとともに、スクラップ、特に、鉄スクラッ
    プ、及び／又はスポンジ鉄、及び／又は銑鉄からなる充
    填ストックであって、充填ストック柱の形状で、上記熔
    融炉の上記底部に積まれた上記充填ストックと、 上記上方部に対して、放射状に張り出した上記炉の側壁
    の拡大部であって、上記炉の底部から出発し、上記充填
    ストック柱と上記拡大部の壁との間に空間部を形成する
    拡大部とからなり、 上記拡大部により、上記充填ストック柱と上記炉の側壁
    との間に形成された空間に、上記電極が、上記側壁から
    斜めに突入してなることを特徴とする電気アーク炉。
  2. 【請求項２】 上記拡大部８、９が上記上方部の回りに
    環状に広がっている請求項１記載の電気アーク炉。
  3. 【請求項３】 上記拡大部９’が上記黒鉛電極１１の挿
    入部領域のみで上記下方部に広がっている請求項１また
    は２のいずれかに記載の電気アーク炉。
  4. 【請求項４】 上記黒鉛電極１１が炉容器１；３０の底
    部２；３３に対し斜め下方に方向付けられている請求項
    １ないし３のいずれかに記載の電気アーク炉。
  5. 【請求項５】 ３本または複数組の３本の黒鉛電極１１
    を含む回転電流炉として設計されている請求項１ないし
    ４のいずれかに記載の電気アーク炉。
  6. 【請求項６】 複数の黒鉛電極１１を備える直流炉とし
    て設計されている請求項１ないし４のいずれかに記載の
    電気アーク炉。
  7. 【請求項７】 上記黒鉛電極１１がカソードとして接続
    され、底部アノード２０が炉容器の底部に設けられてい
    る請求項６記載の電気アーク炉。
  8. 【請求項８】 電気アーク炉が少なくとも１本のカソー
    ドとして接続され、少なくとも１本がアノードとして接
    続された黒鉛電極１１を備える直流炉として設計されて
    いる請求項６記載の電気アーク炉。
  9. 【請求項９】 黒鉛電極１１が各々独立して電気的に接
    続されている請求項６ないし８のいずれかに記載の電気
    アーク炉。
  10. 【請求項１０】 黒鉛電極１１が１つのほぼ同一レベル
    に配置され、炉容器１；３０の垂直軸１９；３９に対し
    てほぼ半径方向に対称的である請求項１ないし９のいず
    れかに記載の電気アーク炉。
  11. 【請求項１１】 ガス酸素バーナーランス２２が黒鉛電
    極１１が配置されるレベル上方の少なくとも１つのレベ
    ルにおいて炉容器１に突入し、その炉容器に化石エネル
    ギーを導入するために上記ガス酸素バーナーランス２２
    は側方から炉容器１内に到達している請求項１ないし１
    ０のいずれかに記載の電気アーク炉。
  12. 【請求項１２】 上記ガス酸素バーナーランス２２が炉
    容器１の垂直軸１９に対し半径方向に対称的に、かつこ
    の垂直軸１９の方向に見て黒鉛電極１１間に配置されて
    いる請求項１１記載の電気アーク炉。
  13. 【請求項１３】 上記黒鉛電極が電極支持手段１４上に
    斜めに配置され、この電極支持手段は軸方向に移動可能
    であるだけでなく、ほぼ垂直軸および水平軸の回りに回
    転可能である請求項１ないし１２のいずれかに記載の電
    気アーク炉。
  14. 【請求項１４】 黒鉛電極が支持ローラ１５によって上
    記電極支持手段１４上をその長手方向軸の方向に移動可
    能なように支持ローラ１５によって支持されている請求
    項１３記載の電気アーク炉。
  15. 【請求項１５】 上記電極移動が液圧力により行われる
    請求項１３または１４に記載の電気アーク炉。
  16. 【請求項１６】 電極支持手段１４が炉容器１；３０に
    対してその半径方向に接近および離間する方向に移動可
    能である請求項１３ないし１５のいずれかに記載の電気
    アーク炉。
  17. 【請求項１７】 電極ニップル手段６５が備えられ、そ
    の上に電極片６６がクランプ手段６９により回転可能に
    装着され、その電極支持手段およびクランプ手段が互い
    に一致する方向に移動可能である請求項１ないし１６の
    いずれかに記載の電気アーク炉。
  18. 【請求項１８】 黒鉛電極１１が中空電極構造をなし、
    そのキャビティ２４がガス供給ダクトと接続可能である
    だけでなく、要すれば、ダストおよび／または有機物２
    ５を含む金属および／または金属酸化物を導入する固体
    供給ダクトに接続可能である請求項１ないし１７のいず
    れかに記載の電気アーク炉。
  19. 【請求項１９】 炉容器１；３０、３１が傾動可能に装
    着されている請求項１ないし１８のいずれかに記載の電
    気アーク炉。
  20. 【請求項２０】 炉容器１が偏心底タップまたは突出タ
    ップを備える請求項１ないし１９のいずれかに記載の電
    気アーク炉。
  21. 【請求項２１】 電気アーク炉１；３０がシャフト炉と
    して設計され、そのシャフトがその上端に１または数個
    の閉鎖可能な側方充填開口を備える請求項１ないし２０
    いずれかに記載の電気アーク炉。
  22. 【請求項２２】 シャフト炉３０が上方向にテーパ付け
    を行われたシャフトを備える請求項２１記載の電気アー
    ク炉。
  23. 【請求項２３】 電気ハース炉３１がシャフト炉３０の
    近傍に配置され、その中にシャフト炉で形成された溶湯
    をオーバーフロー堰７２を介して直接移送可能である請
    求項２１または２２に記載の電気アーク炉。
  24. 【請求項２４】 シャフト炉３０の底部が円形または楕
    円形樋形状の凹部３６を含み、上記オーバーフロー堰７
    ２によって電気ハース炉３１の底凹部３７から分離され
    ている請求項２３記載の電気アーク炉。
  25. 【請求項２５】 シャフト炉３０および電気ハース炉３
    １の底部が互いにほぼ接線方向にある請求項２３または
    ２４のいずれかに記載の電気アーク炉。
  26. 【請求項２６】 電気ハース炉３１の底部がシャフト炉
    ３０の底部３６に対してタブ状に凹んでいるように設計
    されている請求項２３ないし２５のいずれかに記載の電
    気アーク炉。
  27. 【請求項２７】 シャフト炉３０がその上端にガス吸引
    手段４６、４７を備える請求項２１ないし２６のいずれ
    かに記載の電気アーク炉。
  28. 【請求項２８】 上記請求項２１ないし２７の電気アー
    ク炉を使用してスクラップ及び／又はスポンジ鉄及び／
    又は銑鉄から製鋼するにあたり、 充填ストック２７をシャフト炉３０において連続して熔
    融し、その溶湯を電気ハース炉に集め、製鋼し、加熱し
    てバッチ内に出鋼する製鋼方法。
  29. 【請求項２９】 請求項１および１８の電気アーク炉を
    使用してスクラップ２７から製鋼するにあたり、 上記スクラップ２７を充填し、電気アークを発火させた
    後、黒鉛電極１１のキャビティ２４を通して電気アーク
    に対し有機物を供給し、そこで分解される製鋼方法。
  30. 【請求項３０】 固体、液体及び／又は気体形態の有機
    物炭化水素を電気アークに導入し、そこで電極先端２１
    を冷却することによって分解し、分解生成物を遅れて燃
    焼させる請求項２９記載の方法。
  31. 【請求項３１】 合成廃棄物質が固形炭化水素として導
    入される請求項３０記載の方法。
  32. 【請求項３２】 上記合成廃棄物質が液圧によりキャリ
    アガスとともに電気アーク中に運ばれる請求項３１記載
    の方法。
  33. 【請求項３３】 使用済みオイルが液状炭化水素として
    導入される請求項３０記載の方法。
  34. 【請求項３４】 天然ガスの供給によって電気アーク２
    ６中に形成されるガス混合物（ＣＯ＋Ｈ2）を上昇さ
    せ、熱のスクラップ２７への解放によって、電気アーク
    ２６で燃焼させているケーブ２８上方のレベルにおいて
    後燃焼させる請求項３０記載の方法。
  35. 【請求項３５】 ガス混合物（ＣＯ＋Ｈ2）の後燃焼を
    燃料ガス−酸素混合物の燃焼によって行う請求項３４記
    載の方法。
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