JP2993021B2 - 直流アーク炉の炉底電極 - Google Patents
直流アーク炉の炉底電極Info
- Publication number
- JP2993021B2 JP2993021B2 JP1320033A JP32003389A JP2993021B2 JP 2993021 B2 JP2993021 B2 JP 2993021B2 JP 1320033 A JP1320033 A JP 1320033A JP 32003389 A JP32003389 A JP 32003389A JP 2993021 B2 JP2993021 B2 JP 2993021B2
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- furnace
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- lower half
- electrode
- metal rod
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- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
本発明は、直流アーク炉の炉底電極の構造に関する。
この発明は、とくに単ピン型の炉底電極への適用が好都
合である。
この発明は、とくに単ピン型の炉底電極への適用が好都
合である。
直流アーク炉は古くから知られており、電極の消耗が
交流炉にくらべて著しく少いこと、電力消費も低いこ
と、また騒音が少いことなどの利点をもっているが、主
として電源容量の制約から、従来はあまり大規模のもの
が建設されなかった。近年、サイリスタ技術の進歩によ
りこの制約がなくなり、それにつれて直流アーク炉が実
用されるようになって来た。 通常の直流アーク炉は、炉底電極と炉頂から下げた黒
鉛電極とをそなえている。炉底電極にはいくつかのタイ
プがあるが、金属製のピンを単数または複数本用いたも
のが多く、築炉および補修の観点からは単ピン型が有利
である。 炉底電極の材料としては、一般に構造用鋼が使用され
ており、その融点は比較的高いが、アークの熱によって
炉内に露出した面は溶融し、精錬のために高温にしたと
きは、かなり深くまで溶融が進む。この溶融線が低くな
ると、電極部分から湯もれする危険が生じるし、そこま
で至らなくても電極の寿命が短くなるから、溶融を一定
の限界でくい止める必要がある。 この目的で、炉底電極となる金属棒を冷却する方式が
種々考案されている。単ピン型の炉底電極の強制冷却を
行なう代表的な手法は、特公昭63−43675号に記載され
ているものであって、炉壁を貫通する金属棒、たとえば
構造用低炭素鋼の棒の炉外に突出している部分を、銅の
鋳造によって製造した有底円筒状体で包み、この銅製の
カバーの周側面および底面を水冷する方式である。 この方式は実用されているが、電極冷却部の構造が複
雑であって、建設費が高いうえに交換は煩雑である。冷
却はやや間接的で効率に改善の余地があるし、炉底部に
水の滞留が多いということは、湯もれ事故の生じたとき
に爆発の危険があることを意味する。
交流炉にくらべて著しく少いこと、電力消費も低いこ
と、また騒音が少いことなどの利点をもっているが、主
として電源容量の制約から、従来はあまり大規模のもの
が建設されなかった。近年、サイリスタ技術の進歩によ
りこの制約がなくなり、それにつれて直流アーク炉が実
用されるようになって来た。 通常の直流アーク炉は、炉底電極と炉頂から下げた黒
鉛電極とをそなえている。炉底電極にはいくつかのタイ
プがあるが、金属製のピンを単数または複数本用いたも
のが多く、築炉および補修の観点からは単ピン型が有利
である。 炉底電極の材料としては、一般に構造用鋼が使用され
ており、その融点は比較的高いが、アークの熱によって
炉内に露出した面は溶融し、精錬のために高温にしたと
きは、かなり深くまで溶融が進む。この溶融線が低くな
ると、電極部分から湯もれする危険が生じるし、そこま
で至らなくても電極の寿命が短くなるから、溶融を一定
の限界でくい止める必要がある。 この目的で、炉底電極となる金属棒を冷却する方式が
種々考案されている。単ピン型の炉底電極の強制冷却を
行なう代表的な手法は、特公昭63−43675号に記載され
ているものであって、炉壁を貫通する金属棒、たとえば
構造用低炭素鋼の棒の炉外に突出している部分を、銅の
鋳造によって製造した有底円筒状体で包み、この銅製の
カバーの周側面および底面を水冷する方式である。 この方式は実用されているが、電極冷却部の構造が複
雑であって、建設費が高いうえに交換は煩雑である。冷
却はやや間接的で効率に改善の余地があるし、炉底部に
水の滞留が多いということは、湯もれ事故の生じたとき
に爆発の危険があることを意味する。
本発明の目的は、直流アーク炉の炉底電極に関する上
述の問題に対して、ひとつの解決策を提案することにあ
る。すなわち、比較的簡単な構造であって製造や交換が
容易であり、冷却効率が高いうえに水の滞留の少い、従
って爆発の危険が低い炉底電極を提供することにある。
述の問題に対して、ひとつの解決策を提案することにあ
る。すなわち、比較的簡単な構造であって製造や交換が
容易であり、冷却効率が高いうえに水の滞留の少い、従
って爆発の危険が低い炉底電極を提供することにある。
本発明の直流アーク炉の炉底電極は、第１図に炉底部
を含めた概略の構造を示し、第２図に電極形状の詳細を
示すように、炉壁（１）を貫通する金属棒の上端が炉内
に露出し、下部が炉外に突出して強制冷却される構造の
炉底電極において、電極となる金属棒（２）を、炉内に
向かう上半部（2A）と炉外に向かう下半部（2B）との接
合により構成し、上半部は高融点の電気良導体を材料と
して形成し、下半部は電気および熱の良導体を材料とし
て形成するとともにその表面に縦方向の溝（９）または
フィンを多数設けて伝熱面積を拡大し、金属棒の下半部
を覆って炉殻（７）とともに密閉空間を形成するハウジ
ング（３）を設けるとともに、下半部に対して水スプレ
ーを行なうスプレーヘッド（４）を複数箇配置し、かつ
給水および排水のための配管（５および６）をそなえた
ことを特徴とする。第１図において、符号（８）は電極
へ給電するための母線である。 金属棒の上半部の材料すなわち高融点の電気良導体
は、常用の構造用低炭素鋼を使用すればよい。下半部の
材料すなわち熱および電気の良導体は、銅が最適であ
り、銅を主体とする合金もまた使用できる。両者の接合
は、電気および熱の伝導を妨げないよう、なるべく広い
面積において融合していることが好ましく、この観点か
らは爆発などの手段を利用した圧接が好適である。その
ほか、溶接によることもできる。 スプレーヘッド（４）は、前記のように、金属棒の下
半部（2B）をとり囲んで複数箇設ける。なるべく多数あ
ることが好ましい。下半部（2B）には、第２図に示すよ
うに、縦方向の溝（８）を多数設けるか、またはフィン
（図示してない）を張り出して、伝熱面積を拡大してお
く。それによって冷却効果を大きく得ることができる。
を含めた概略の構造を示し、第２図に電極形状の詳細を
示すように、炉壁（１）を貫通する金属棒の上端が炉内
に露出し、下部が炉外に突出して強制冷却される構造の
炉底電極において、電極となる金属棒（２）を、炉内に
向かう上半部（2A）と炉外に向かう下半部（2B）との接
合により構成し、上半部は高融点の電気良導体を材料と
して形成し、下半部は電気および熱の良導体を材料とし
て形成するとともにその表面に縦方向の溝（９）または
フィンを多数設けて伝熱面積を拡大し、金属棒の下半部
を覆って炉殻（７）とともに密閉空間を形成するハウジ
ング（３）を設けるとともに、下半部に対して水スプレ
ーを行なうスプレーヘッド（４）を複数箇配置し、かつ
給水および排水のための配管（５および６）をそなえた
ことを特徴とする。第１図において、符号（８）は電極
へ給電するための母線である。 金属棒の上半部の材料すなわち高融点の電気良導体
は、常用の構造用低炭素鋼を使用すればよい。下半部の
材料すなわち熱および電気の良導体は、銅が最適であ
り、銅を主体とする合金もまた使用できる。両者の接合
は、電気および熱の伝導を妨げないよう、なるべく広い
面積において融合していることが好ましく、この観点か
らは爆発などの手段を利用した圧接が好適である。その
ほか、溶接によることもできる。 スプレーヘッド（４）は、前記のように、金属棒の下
半部（2B）をとり囲んで複数箇設ける。なるべく多数あ
ることが好ましい。下半部（2B）には、第２図に示すよ
うに、縦方向の溝（８）を多数設けるか、またはフィン
（図示してない）を張り出して、伝熱面積を拡大してお
く。それによって冷却効果を大きく得ることができる。
金属棒の下半部（2B）を熱の良導体で構成し、かつ下
半部に多数の溝（８）またはフィンを設けて冷却水によ
る冷却効果を高めたことにより、前記した既知の構造す
なわち金属棒を銅の有底円筒で包むものよりも、熱の伝
導が速やかに行なわれて冷却効率が高まる。 強制冷却を循環水で行なうとき、冷却の対象が高温で
あると接触した水が気化して表面に水蒸気の皮膜が生
じ、伝熱の妨げとなることがわかった。水スプレーは、
被冷却体に接触する水による抜熱面積が大きくなるた
め、高温の物体に対しては強制循環冷却より少量の水
で、かえって高い冷却効果を挙げることができる。排水
はハウジング（３）の下部に設けた排水用の配管（６）
を通して直ちに排出されるから、炉底電極付近に滞留す
る水はわずかである。また、スプレー冷却は水が蒸発気
化しても内圧の上昇によって設備が損傷することはない
から、安全性が高い。
半部に多数の溝（８）またはフィンを設けて冷却水によ
る冷却効果を高めたことにより、前記した既知の構造す
なわち金属棒を銅の有底円筒で包むものよりも、熱の伝
導が速やかに行なわれて冷却効率が高まる。 強制冷却を循環水で行なうとき、冷却の対象が高温で
あると接触した水が気化して表面に水蒸気の皮膜が生
じ、伝熱の妨げとなることがわかった。水スプレーは、
被冷却体に接触する水による抜熱面積が大きくなるた
め、高温の物体に対しては強制循環冷却より少量の水
で、かえって高い冷却効果を挙げることができる。排水
はハウジング（３）の下部に設けた排水用の配管（６）
を通して直ちに排出されるから、炉底電極付近に滞留す
る水はわずかである。また、スプレー冷却は水が蒸発気
化しても内圧の上昇によって設備が損傷することはない
から、安全性が高い。
容量25トンの直流アーク炉の炉底電極を、第１図に示
す構造で製造した。金属棒は、第３図に示す形状および
寸法を有し、上半部（2A）はSC55鋼、下半部（2B）は純
銅であって、爆発圧接によって接合一体化したものであ
る。 スプレーヘッドは、この金属棒の下半部（2B）の軸を
中心とする半径680mmの円周上に８個、等間隔で配置し
た。 実操業において、スプレー水量を50/minの速度で供
給したとき、金属棒の軸上ほぼ中央の点の温度が、そこ
に設けた熱電対で測定して最高500℃であって、上半部
（2A）の溶融がその近くに及んでいないことが確認でき
た。
す構造で製造した。金属棒は、第３図に示す形状および
寸法を有し、上半部（2A）はSC55鋼、下半部（2B）は純
銅であって、爆発圧接によって接合一体化したものであ
る。 スプレーヘッドは、この金属棒の下半部（2B）の軸を
中心とする半径680mmの円周上に８個、等間隔で配置し
た。 実操業において、スプレー水量を50/minの速度で供
給したとき、金属棒の軸上ほぼ中央の点の温度が、そこ
に設けた熱電対で測定して最高500℃であって、上半部
（2A）の溶融がその近くに及んでいないことが確認でき
た。
本発明の直流アーク炉の炉底電極構造は、炉内の溶湯
から金属棒上半部に流れる熱を速やかに下半部に移し、
水スプレーにより冷却して熱を除くことにより、金属棒
内の温度勾配を大きく保つこと、換言すれば金属棒が溶
融して生じた液相線を比較的浅い位置に止めることを可
能にする。 従って、補修は限られた溶融部分を対象に行なえばよ
く、電極の寿命を著しく延長することができる。この炉
底電極は、構造が簡単で製造も交換も比較的容易である
から、コストが低減できる。 さらに、炉底付近に滞留する水量がわずかであって、
万一湯もれが生じたような場合にも、爆発の危険は小さ
い。
から金属棒上半部に流れる熱を速やかに下半部に移し、
水スプレーにより冷却して熱を除くことにより、金属棒
内の温度勾配を大きく保つこと、換言すれば金属棒が溶
融して生じた液相線を比較的浅い位置に止めることを可
能にする。 従って、補修は限られた溶融部分を対象に行なえばよ
く、電極の寿命を著しく延長することができる。この炉
底電極は、構造が簡単で製造も交換も比較的容易である
から、コストが低減できる。 さらに、炉底付近に滞留する水量がわずかであって、
万一湯もれが生じたような場合にも、爆発の危険は小さ
い。
第１図は、本発明の直流アーク炉炉底電極の概略の構造
を示す、炉底部を含めた縦断面図である。 第２図ＡおよびＢは、炉底電極となる金属棒の態様を示
すものであって、Ａは側面図、Ｂは底面図である。 第３図は、本発明の参考例に使用した金属棒の形状およ
び寸法を示す縦断面図である。 １……炉壁 ２……電極となる金属棒 2A……上半部、2B……下半部 ３……ハウジング、４……スプレーヘッド ５……給水配管、６……排水配管 ７……炉殻、８……給電母線 ９……溝
を示す、炉底部を含めた縦断面図である。 第２図ＡおよびＢは、炉底電極となる金属棒の態様を示
すものであって、Ａは側面図、Ｂは底面図である。 第３図は、本発明の参考例に使用した金属棒の形状およ
び寸法を示す縦断面図である。 １……炉壁 ２……電極となる金属棒 2A……上半部、2B……下半部 ３……ハウジング、４……スプレーヘッド ５……給水配管、６……排水配管 ７……炉殻、８……給電母線 ９……溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F27B 3/08 F27D 11/08
Claims (2)
- 【請求項１】直流アーク炉の炉底電極であって、炉壁を
貫通する金属棒の上端が炉内に露出し、下部が炉外に突
出して強制冷却される構造の炉底電極において、電極と
なる金属棒を、炉内に向かう上半部と炉外に向かう下半
部との接合により構成し、上半部は高融点の電気良導体
を材料として形成し、下半部は電気および熱の良導体を
材料として形成するとともにその表面に縦方向の溝また
はフィンを多数設けて伝熱面積を拡大し、下半部を覆っ
て炉殻とともに密閉空間を形成するハウジングを設ける
とともに、下半部に対して水スプレーを行なうスプレー
ヘッドを複数箇配置し、かつ給水および排水のための配
管をそなえたことを特徴とする炉底電極。 - 【請求項２】電極金属棒の上半部を構造用低炭素鋼、下
半部を銅または銅合金で製作し、両者の間を圧接により
接合したものを使用した請求項１の炉底電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320033A JP2993021B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320033A JP2993021B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03181784A JPH03181784A (ja) | 1991-08-07 |
| JP2993021B2 true JP2993021B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18116999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320033A Expired - Lifetime JP2993021B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993021B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1320033A patent/JP2993021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03181784A (ja) | 1991-08-07 |
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