JP2882811B2 - 直流電気炉の熱間補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は直流電気炉の熱間補修方法に関するものであ
る。

＜従来の技術＞ 電気炉には交流電気炉と直流電気炉とがあり、交流電
気炉は、３本の黒鉛電極を炉の上方から挿入し、電極間
または溶鋼を介しての電極間でアークを発生させるもの
であり、直流電気炉は黒鉛電極が必ずしも３本ではなく
１本以上の電極を挿入し、炉底部を他方の電極として直
流アークを発生させるものである。

交流電極は３本電極のため炉の上部構造が複雑になる
と共に３相アークが相互電磁力により外側に曲げられ放
散熱が多く熱効率が悪い、またアークの曲がりにより炉
壁を局部的に損傷させる。更には電磁消耗量が大きいば
かりでなく騒音が大きく、フッカが激しい等の問題点が
ある。これに対して直流電気炉は、電極が少いため炉上
方の電極周りはシンプルになり、交流電気炉に比べて黒
鉛電極の原単位や電力原単位の低減およびフリッカの減
少が期待できるという長所があるが炉底電極の寿命およ
び安全性に問題点がある。

第３図は直流電気炉の断面概略図であり、炉体10は炉
蓋12、炉壁14、炉底16から構成されていて、炉蓋12を通
して黒鉛電極18が挿入されており、炉壁14には水冷パネ
ル20が取付けられている。炉底16の右側端部には精錬後
の溶鋼を出鋼する出鋼口24が設けてあり、炉底16の、左
側端部にスラグを排出する排滓口22を設けるのが一般的
である。また炉底16には鋼棒製の炉底電極30が多数埋設
されていると共に炉体10は油圧シリンダ等の傾動装置
（図示せず）によって左右に傾動可能になっている。

排滓口22は固体原料の溶解によって得られる溶鋼の上
面より上レベルに位置しており、また出鋼口24は炉体10
の内径よりも外部に突出した部分に位置している。出鋼
口24の上面は炉底16の最下端より上レベルに位置し、出
鋼口24の直下には溶鋼の排出を停止するためのストッパ
26を開閉自在に設けてある。

炉底電極30は例えば外径40mmφの鋼棒を50〜200本と
いった多数を第４図に示すように炉底16に内張りされた
耐火物28に直立して埋設されており、これらの炉底電極
30が電極回路の陽極を形成し、この陽極に炉蓋12より突
き出している黒鉛電極18が陰極として対向している。32
は炉底電極30への水冷ケーブルを示す。

なお、炉底電極30としては前記第４図に示す小径多電
極方式の他に第５図に示すように例えば外径250mmφの
鋼棒30を炉底16の中心から等距離の同一円周上に等しい
ピッチで３本配設する大径３本電極方式も採用されてい
る。

ところで前記のような小径多電極方式あるいは大径３
本電極方式を採用した直流電気炉で溶解精錬された溶鋼
はストッパ26を開いて出鋼口24から取鍋（図示せず）に
排出される。このとき、出鋼口24は略垂直にその開口軸
線を持つので溶鋼はそのヘッドによって出鋼口24から速
やかに流出する。

炉底16は前述のように中央部が最も深い凹形状となっ
ており、出鋼口24の上端は炉底16よりも高い位置にある
ため、炉体10を第３図のように正立した状態では、最終
的には溶鋼の上面が点線で示すレベルに達して排出が停
止し、出鋼口24の上端レベルが溶鋼の排出可能な上限と
なる。

このように溶鋼の一部を炉底16内に残留させるのは、
完全に溶鋼を排出すると電極30はスラグのみで被覆され
不導体となるので、残し湯８（以下ホットヒールとい
う）操業により次チャージの投入スクラップがホットヒ
ール８と接触し、電極30がつながりアーク発生が可能に
なるからである。さらにヒート間隔が長くなり炉内が冷
却される場合にはホットヒール８と表面スラグが凝固す
ると不導体となるので溶融状態でスクラップを装入して
おくと次回通電時のアーク発生が可能となる。

小径多電極方式あるいは大径３本電極方式を採用した
直流電気炉による溶解精錬のチャージを繰り返す内に炉
底16の内張り耐火物28は次第に損耗し、特に炉底電極30
近傍やスラグラインの耐火物損耗が著しく平均して耐火
物28は1mm/チャージ程度の速さで損耗する。

炉底16に内張りした耐火物28および炉底電極30の溶損
状況を第２図を参照して説明する。第２図（ａ）はホッ
トヒールの無い新規の炉底電極30で操業する前の状態を
示しており、炉底電極30は耐火物28の上面に露出してい
る。この状態で炉内にスクラップを投入し、通電すると
スクラップと炉底電極30の接触があって直流アークが発
生し、スクラップの溶解が行われる。

通電不可能な場合には、始動時に限り炉内に正の電極
棒（図示せず）を挿入して黒鉛電極18間で直流アークを
発生させ少量の溶鋼を形成して高温状態を作り出し、次
に黒鉛電極18と炉底電極間に通電して直流アークを発生
させ実稼働状態に移行し、スクラップの溶解と溶鋼の精
錬が行われる。

直流電気炉の稼働中において第２図（ｂ）に示すよう
に炉底電極30の先端部が溶損し、耐火物28の表面より凹
んだ状態となり、それと共に耐火物28の表面も次第に損
耗し、溶解開始時には耐火物28の上面が点線レベルにあ
ったものが精錬終了時には実線レベルまで約1mm/チャー
ジの速さで損耗する。

精錬が終了したらストッパ26を開いて出鋼口24から取
鍋に溶鋼８を出鋼するが炉内には第２図（ｃ）に示すよ
うにホットヒール８が残留するので炉底電極30の溶損に
よって生じた先端部の凹み内部に存在する溶鋼８が凝固
して凝固部8aが継ぎ足され鋼棒製の炉底電極30が実線で
示す炉底耐火物28の上面レベルまで回復することにな
る。

炉底電極30は炉底耐火物28の損耗がなければホットヒ
ールによって元の耐火物28上面である点線レベルまで回
復するが、実際にはチャージを重ねるごとに耐火物28の
損耗が進捗するため炉底電極30の回復量が次第に少くな
り、これが炉底電極30の寿命を短くする原因となってい
る。

炉底電極30の回復を図るには炉底耐火物28の損耗分だ
け不定形耐火物によって補修するのが有効である。直流
電気炉等の補修には通常、不定形耐火物吹付用のランス
（図示せず）が用いられ、ランスから耐火物28の裏面に
向け、ドロマイト等の不定形耐火物を吹付けて補修され
る。

＜発明が解決しようとする課題＞ 炉底電極30を埋設した炉底耐火物28の表面を厚くすべ
く不定形耐火物を吹付け補修すると第２図（ｄ）に示す
ように炉底耐火物28の表面と共に炉底電極30の表面も全
て不定形耐火物層４でコーティングされることになる。

炉底電極30の表面に不定形耐火物層４をコーティング
したままの状態で直流電気炉内にスクラップを装入して
通電しようとしてもホットヒール８と炉底電極30との間
に絶縁性の不定形耐火物層４が存在するため通電できず
アークが発生しないため操業不可能となる。

このため、直流電気炉では炉底16において電極30を埋
設した部分については不定形耐火物吹付けによる熱間補
修をあきらめているのが実状であり、炉底耐火物28およ
び炉底電極30の寿命は、大径３本電極方式で約600チャ
ージまたは小径多電極方式で約300チャージにとどまり
コスト上、操業上の大きな支障となっていた。

本発明は前記従来技術の問題点を解消し、複数本の電
極を埋設した炉底の耐火物損耗部を炉底電極の初期通電
に支障を生じることなく補修することができる直流電気
炉の熱間補修方法を提供することを目的とするものであ
る。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は次の通りである。すなわち本発明は、炉底に複数本の
電極が埋設されていると共に前記炉底の一端部に出鋼口
が、他端部に排滓口が設けられ、かつ炉体が出鋼側およ
び排滓側に傾動自在であり、ホットヒール操業を行う直
流電気炉の熱間補修を行うに際し、前記炉体を出鋼側お
よび排滓側のいずれか一方の側に傾動してホットヒール
を移動させ、前記炉底に埋設してある複数本の電極のう
ちほぼ半数を前記ホットヒールで覆い、残りの電極を露
出した状態とした後、前記炉底の耐火物露出面に向けて
不定形耐火物を吹付け当該耐火物露出面のみを補修して
復元し、前記ホットヒールで覆われた炉底の耐火物面を
非補修部として残し、前記炉体を正立状態に戻した後、
前記非吹付部の炉底耐火物に埋設された炉底電極によっ
てホットヒールによる初期通電を行い、前記非補修部の
炉底耐火物に補修を要するチャージ段階で炉体を前記傾
動方向とは逆の他方の側に傾動して前記非補修部の炉底
耐火物に不定形耐火物を吹付けて補修復元することを特
徴とする直流電気炉の熱間補修方法である。

＜作用＞ 本発明では炉体を例えばまず出鋼側に傾動して炉底電
極のほぼ半数をホットヒールで覆い残り半数の電極を露
出させた状態で不定形耐火物を吹付けて補修するので、
出鋼側の電極には不定形耐火物がコーティングされない
ので炉体を直立状態に戻した後、スクラップの装入を行
って通電するとホットヒールによる通電が開始され、正
立電気炉としての機能を直ちに果すことができる。

非補修部の炉底耐火物は、次のチャージあるいは数チ
ャージ後の非補修部耐火物に補修を要する段階で炉体を
前回補修とは逆方向の排滓側に傾動して同様にして補修
を行った後、ホットヒールによる通電を再開することが
できる。このような補修を交互に繰り返すことによっ
て、結果的には炉底耐火物全体の補修が、通電を阻害す
ることなく達成される。

＜実施例＞ 以下本発明の一実施例を図に基いて説明する。第１図
は本発明に係る細径多電極方式直流電気炉の補修手順を
示している。

第１図（ａ）は正立状態の炉体10から出鋼して炉底16
にホットヒール８が溜まっている状態を示している。こ
のようにホットヒール８を溜めたままの状態で炉底16の
耐火物28を補修する際には、第１図（ｂ）に示すよう
に、まず炉体10を排滓側に傾動してホットヒール８を移
動させ、複数本の炉底電極30のうちほぼ半数をホットヒ
ール８で覆い、残り半数の炉底電極30を露出した状態と
する。次に不定形耐火物吹付用ランス６から炉底耐火物
28の露出面に不定形耐火物を吹付けて不定形耐火物層４
を形成させて補修する。

このような補修を行うとホットヒール８によって覆わ
れた領域の炉底電極30は第２図（ｃ）に相当する状態が
保たれた非補修部となるに対し、露出した領域の炉底電
極30は第２図（ｄ）に相当する状態となり、耐火物28と
共に不定形耐火物層４によって覆われることになる。

補修が終了したら、第１図（ｃ）に示すように炉体10
を正立状態に戻した後、スクラップを装入して、引続き
黒鉛電極18を炉内に挿入して通電を開始すると、通電初
期にはホットヒール通電により不定形耐火物層４で覆わ
れていない非補修部の炉底電極30が通電域となり、直ち
にアークが発生してスクラップの溶解が開始される。

スクラップの溶解が進行して炉内がホットな状態にな
って来た段階で炉底電極30の上面を覆っていた不定形耐
火物層４が剥離するので、やがて炉底電極30の全数によ
る通電が可能となり定常状態の操業に移行する。

炉底電極30を覆っている不定形耐火物層４が容易に剥
離するのは不定形耐火物層４の厚みが2mm程度で薄く、
しかも炉底電極30が鋼棒製であるため不定形耐火物層４
との親密性が弱いためである。これに対して炉底耐火物
28と不定形耐火物層４とは親密性が非常に大きいため剥
離し難く、操業中の加熱によって焼結されるため強固な
不定形耐火物層４を形成する。

このようにして直流電気炉で溶解精錬を行った後、出
鋼し、次チャージの操業を行う前に、第１図（ｄ）に示
すようにホットヒール８を残した炉体10を前回とは逆方
向の出鋼側に傾動して前回補修を行った側の炉底電極30
をホットヒールで覆い非補修部を露出させ、引続き不定
形耐火物吹付用ランス６から炉底耐火物28の露出面に不
定形耐火物を吹付けて不定形耐火物層４を形成する。

補修が終了したら、炉体10を正立させ、第１図（ｃ）
に示すように非補修側の炉底電極30を通電域としてホッ
トヒール通電により再び操業を開始する。このような炉
底耐火物28の補修を交互に繰り返すことによって第１図
（ｆ）に示すように、結果的には炉底耐火物28の全体を
修復することができることになる。

前記実施例では小径多電極方式直流電気炉をチャージ
の度毎に補修する場合について説明したが大径３本電極
方式直流電気炉にも同様にして適用可能であり、また数
チャージ間隔を置いて補修を要する段階で行うようにす
ることもできる。更に炉体10を傾動する際に、ホットヒ
ール８上に浮遊しているスラグを炉底耐火物28の表面に
塗布すれば、耐火物補修がより効果的に行うことができ
る。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば炉底電極を埋設し
た炉底耐火物を能率よく補修することができる。このた
め小径多電極方式の場合には、炉底耐火物および炉底電
極の寿命を1500チャージ（従来300チャージ）に、また
大径３本電極方式の場合には1000チャージ（従来600チ
ャージ）に延長することができる。このため電極コスト
が1/3以下に節約できると共に、炉底電極交換時間の節
減により３％程度の生産増が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直流電気炉の補修手順を
示す説明図、第２図は炉底電極の溶損状況および補修状
況を示す説明図、第３図は直流電気炉の概略断面図、第
４図は小径多電極方式の炉底電極埋設状態を示す断面
図、第５図は大径３本電極方式の炉底電極埋設状態を示
す断面図である。 ４……不定形耐火物層、 ６……不定形耐火物吹付用ランス、 ８……ホットヒール、10……炉体、 12……炉蓋、14……炉壁、 16……炉底、18……黒鉛電極、 20……水冷パネル、22……排滓口、 24……出鋼口、26……ストッパ、 28……炉底耐火物、30……炉底電極、 32……水冷ケーブル。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉底に複数本の電極が埋設されていると共
   に前記炉底の一端部に出鋼口が、他端部に排滓口が設け
   られ、かつ炉体が出鋼側および排滓側に傾動自在であ
   り、ホットヒール操業を行う直流電気炉の熱間補修を行
   うに際し、前記炉体を出鋼側および排滓側のいずれか一
   方の側に傾動してホットヒールを移動させ、前記炉底に
   埋設してある複数本の電極のうちほぼ半数を前記ホット
   ヒールで覆い、残りの電極を露出した状態とした後、前
   記炉底の耐火物露出面に向けて不定形耐火物を吹付け当
   該耐火物露出面のみを補修して復元し、前記ホットヒー
   ルで覆われた炉底の耐火物面を非補修部として残し、前
   記炉体を正立状態に戻した後、前記非吹付部の炉底耐火
   物に埋設された炉底電極によってホットヒールによる初
   期通電を行い、前記非補修部の炉底耐火物に補修を要す
   るチャージ段階で炉体を前記傾動方向とは逆の他方の側
   に傾動して前記非補修部の炉底耐火物に不定形耐火物を
   吹付けて補修復元することを特徴とする直流電気炉の熱
   間補修方法。