JP3678379B2 - Electric arc furnace electrode support device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気アーク炉の電極支持装置に係り、三相交流方式や直流方式からなる製鋼用アーク炉又は精錬炉に適用され、その電極支持梁や電極ホルダの冷却方式を工夫することにより装置の重量の軽減や保守性の向上等を図るための改善に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電気アーク炉は、三相交流方式の場合には3本の黒鉛製電極を、直流方式の場合には1本の黒鉛製電極を炉内に挿入し、予め炉内に投入されている屑鉄等の材料と前記電極との間にアークを発生させて前記材料を溶解させると共にその溶鋼を加熱するものである。
また、溶解工程と精錬工程とを分離して行う場合には、製鋼用アーク炉と精練用アーク炉を工程別に設けるが、前者には三相交流アーク炉又は直流アーク炉が、後者には三相交流アーク炉が適用される。
【0003】
そして、電気アーク炉では炉内への黒鉛製電極の挿入量を制御する必要があるため、その電極を把持する電極ホルダとそれと一体的に構成される電極支持梁とからなる電極支持装置が不可欠であるが、三相交流アーク炉に適用される電極支持装置を例にとると、図7(平面図)及び図8(側面図:図7のA-A矢視)に示すような構成を有している。
【0004】
各図において、1a〜1cは炉内へ挿入される電極、2a〜2cは電極1a〜1cを把持する電極ホルダ、3a〜3cは電極支持梁、4a〜4cはターミナル、5a〜5c(5cは省略)は前記ターミナル4a〜4cと炉用変圧器(図示せず)を接続したフレキシブルケーブルを示す。
ここに、電極支持梁3a〜3cは大電流供給用の導体(銅やアルミニウム合金)で構成されており、電気アーク炉の稼働時にはターミナル4a〜4cから電極支持梁3a〜3cと電極ホルダ2a〜2cを介して電極1a〜1cへ大電流が供給される。
また、各電極支持梁3a〜3cは絶縁板6a〜6c(6cは図示せず)を介して昇降マスト7a〜7c(7cは図示せず)の上に取付けられており、稼働時においては昇降マスト7a〜7cが上下方向に駆動制御され、炉内への各電極1a〜1cの挿入量を調整することにより安定したアークを発生させるようになっている。
【0005】
尚、図7及び図8は三相交流アーク炉であるために電極1a〜1cが3本であり、必然的に電極ホルダ2a〜2cと電極支持梁3a〜3cからなる電極支持装置も3台の構成になっているが、直流アーク炉の場合は1台で足りる。
更に、前記の例では電極支持梁3a〜3c自体を大電流供給用の導体として用いているが、電極支持梁の上側に銅管等の導電棒を別途に並設して大電流供給路とすることもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電極支持装置(電極ホルダ及び電極支持梁)は、稼動時において大電流が通電されるとその内部抵抗によって発熱し、また炉内から吹き上げる火焔やガス、更には赤熱した電極からの輻射や熱伝導によって加熱されるために常に冷却する必要がある。
そのため、従来の電極支持装置では、図8に示すように、中空筒体として構成された電極支持梁3a〜3cを水密構造にすると共にその内部に仕切り板8a〜8c(8cは図示せず)を設けて上下の空間に分割し、後端部の上下に冷却用の水の供給ポート9a〜9c(9cは図示せず)と排水ポート10a〜10c(10cは図示せず)を設けておき、供給ポート9a〜9cから供給された水が仕切り板8a〜8cの先端側を迂回して排水ポート10a〜10cへ還流して排水されるような冷却方式を採用している。即ち、水が仕切り板8a〜8cの上下空間を流通する過程で電極支持梁3a〜3cの内壁面から熱を吸収し、それによって電極支持梁3a〜3cが一定温度以下に維持されるようにしている。
また、図示していないが、電極ホルダ2a〜2cに関しても、その内部に仕切り板を施した蛇行通水路を形成しておき、前記の水をフレキシブルチューブ11a〜11c(11cは図示せず)を介して内部に流通させることにより冷却を行うようにしている。
【0007】
このように、従来の電極支持装置では水を冷却媒体とした通水方式で冷却機能をもたせているが、次のような問題点が指摘されている。
(1) 内部に水を充満させながら通水させるため、その水の重量が昇降重量の数十%にも達し、電極の昇降駆動装置に大きな駆動力を供給できるものが必要になり、当然にシステム全体のコストアップを招く。
特に、良導電性材料で電極支持梁を構成して大電流供給導体を兼ねさせる場合には、梁自体の断面寸法を大きくする必要があり、充満させる水の容量が大きくなって昇降駆動装置に対する負荷が極めて大きくなる。
(2) 電極支持梁における水の流路の断面積が大きくなると通水速度が遅くなり、スラッジが堆積して冷却能力が低下する等の支障が生じ、保守作業を頻繁に行わなければならない。
(3) 冷却用の水は加圧状態で通水せしめられるため、電極ホルダや電極支持梁がスパーク事故等で軽微な損傷による孔であっても水が勢いよく噴出し、簡単な応急措置では対処しきれないことが多いために操業の中断を余儀なくされる。
(4) 水を充満状態で流通させる過程において、実際に電極支持梁の冷却に寄与しているのは梁の内面に接している層部分のみであり、大容量の水を通水させる割にその冷却効率は低い。
【0008】
一方、最近、高圧エアーを供給するだけで極低温の冷風を噴射させることが可能な超小型の冷却器が開発されている。
その冷却器の概略原理図は図9に示される。
同図において、21はジェネレータ部、22は冷風吐出ノズル、23は熱交換筒部、24は熱風吐出口、25はコントロールバルブである。
【0009】
この冷却器20では、ジェネレータ部21のエアー供給口21aへ高圧エアーが供給されると、ジェネレータ部21に内蔵されているエアー誘導部21bがそのエアーを超高速渦流26へ変換して熱交換筒部23の内周面へ誘導する。
そして、その超高速渦流26のエアーには大きな遠心力が作用し、熱交換筒部23の内周面に沿って螺旋回転しながら後方へ進行する。
一方、前記の超高速渦流26の内部には空胴部が形成されるが、その空胴部へ引き込まれたエアーは前記渦流26と同一方向に回転せしめられた従動渦流27となり、前記渦流25の進行方向とは逆の方向へ進行する。
【0010】
その場合、エネルギ的にみると、熱交換筒部23の内部では外側の超高速渦流26はその周速度が極めて大きいために内側の従動渦流27との間に略筒状のよどみ面が形成されるが、超高速渦流26は後方への進行に伴って徐々にその圧力が小さくなり、一方、内側の従動渦流27は前記のよどみ面付近で外側の超高速渦流26に対して制動作用を及ぼすため、従動渦流27の熱量が超高速渦流26へ移動し、従動渦流27は冷却されて前方のジェネレータ部21側へ、超高速渦流26は後方の熱風吐出口24側へ進行することになる。
そして、ジェネレータ部21のエアー誘導部21bはその軸方向に貫通孔が形成されており、冷却された従動渦流27はその貫通孔を通過して冷風吐出ノズル22から噴射される。
また、超高速渦流26は従動渦流27から熱量を奪い、低速化せしめられた熱風になって熱風吐出口24から吐出される。
尚、コントロールバルブ25は熱風吐出口24からの熱風の吐出量を制御する役割を果たし、それを調整することにより熱交換率を制御する機能(冷風の温度調節機能)を有している。
この冷却器20の実機の一例によると、全長165mmでジェネレータ部21の径が約35mm程度のサイズのもので、常温(21℃)のエアーをエアー供給口21aから7kg/cm2Gの圧力で供給した場合に、22は冷風吐出ノズルから−44.5℃の冷風を噴射させることが可能である(但し、大気圧0kg/cm2G中)。
【0011】
そこで、本発明は、従来の電極支持装置が冷却水を電極支持梁に充満させながら通水して冷却させるために装置の総重量が大きくなっている事実や、前記のように超小型の冷却器が開発されている実情を勘案し、上記の各種問題点を解消した電極支持装置を提供することを目的として創作された。
【0012】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、外周面に多数の噴射ノズルが形成された高圧水の供給用管を電極支持梁の内部に配管し、前記電極支持梁の内側の下方部分を水が貯留可能な構成にすると共にその下側壁部に排水用管を取り付け、前記の高圧水の供給用管へ高圧水を供給して噴射ノズルから前記電極支持梁の内壁面へ水を射出させてその壁部を冷却し、前記電極支持梁の下方部分に貯留した水を前記排水用管から排出させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【0013】
この発明では、電極支持梁の内部に水を充満させることなくスプレー状に噴射される水及び下方部分に僅かに貯留する水によって壁部を冷却でき、電極支持装置の総重量を大きく軽減できる。
また、冷却用の水には大きな圧力がかかっていないために電極支持梁に完全な水密構造が要求されず、また電極支持梁に軽微な損傷が生じても水が多量に噴出することはない。
電極支持梁の内部に水を充満させて通水しても冷却に寄与するのは壁面近傍の水だけであるが、この実施形態では少ない流量で高い冷却効率が実現できる。
【0014】
第2の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも後端部の一部が開放された電極支持梁の内部に高圧エアー供給用の管と熱風排気用の管を配管し、高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる多数の小型冷却器をその冷風噴射口が前記電極支持梁の内壁面に向いた状態で前記電極支持梁の軸方向に沿って取り付けると共に、その高圧エアー供給口を前記の高圧エアー供給用の管へ、その熱風吐出口を前記の熱風排気用の管へそれぞれ接続し、前記高圧エアー供給管に高圧エアーを供給して前記の各小型冷却器の冷風噴射口から冷風を噴出させて前記電極支持梁の壁部を冷却し、また熱風吐出口から吐出される熱風を前記の熱風排気用の管を通じて外部へ排気させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【0015】
この発明は、強制空冷方式による電極支持梁の冷却を可能にする。
小型冷却器としては、図9に示した冷却器に相当するものが適用でき、小型・軽量であることから、管類の重量を併せても従来の水を充満させて通水する方式と比較して遥かに軽量の電極支持装置を構成できる。
また、超低温エアーによる冷却であるために効率がよく、特に水を使用しないために従来技術において水を冷却媒体として使用していることに起因して発生した各種の問題点が全て解消される。
【0016】
第3の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも前端壁部と全側壁部に多数の孔が穿設されており、後端壁部に冷却エアー供給口を設けた箱状筐体を、隙間を介した状態で電極支持梁の内部に装填せしめ、前記箱状筐体の冷却エアー供給口に外部の冷却器で生成された高圧の冷却エアーを供給して前記電極支持梁の壁部を冷却することを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【0017】
この発明は、第2の発明のように多数の小型冷却器を電極支持梁の内部に搭載させず、外部の大容量冷却器から箱状筐体へ冷却エアーを一括供給し、箱状筐体の多数の孔から冷却エアーを均等に電極支持梁の壁面に噴射させることにより均一な冷却を可能にする。
箱状筐体は比較的薄い板で簡単に構成でき、箱状筐体以外の機構要素は搭載されないために電極支持装置の総重量を極めて小さくできる。
尚、この発明も第2の発明と同様に冷却エアーによる強制空冷方式であるため、水の使用に起因した問題点は全くなくなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
《実施形態1》
この実施形態の電極支持装置の構造は図1(側面図)及び図2(断面図)に示される。但し、図1は側面図であるが、その電極支持梁31の部分については断面図とされており、図2は図1におけるB-B矢視断面図に相当する。
同図において、1は黒鉛製電極、2は電極ホルダであり、それらは図7及び図8に示したものとほぼ同様の構成を有している。
【0019】
この実施形態の特徴は次のような点にある。
先ず、電極支持梁31の内部にその軸方向に沿って冷却水を通水するための管32が配管されており、その管32における電極支持梁31の上側壁と両側壁との対向部にそれぞれ軸方向に沿って多数の噴射ノズル33が整列させて設けられている。
そして、管32の先端は電極支持梁31の前方壁面まで到達しているがその部分で封止されており、一方、管32の後端側は下側へ曲げられており、電極支持梁31の下側壁に設けた冷却水供給用のポート34へ連結されている。また、電極支持梁31の下側壁の後端側には排水用のポート35が設けられている。
【0020】
この実施形態に係る電極支持梁31では、電気アーク炉の稼動時において、ポート34に対して外部から高圧水を供給する。
供給された水は管32内に流入して高圧状態となるが、管32内の水は各噴射ノズル33から一定の拡がりをもって射出し、図2に示すように電極支持梁31の上側壁と両側壁の内面に衝突し、各面を十分に湿潤させて下側へ流下する。
そして、流下した水は電極支持梁31の下側壁の上に一定量だけ溜るが、常に後部の排水用のポート35を通じて外部へ排出される。
【0021】
ところで、各噴射ノズル33から噴出した水は、電極支持梁31の上側壁と両側壁の内面を常に湿潤させて流下するために各壁部に蓄積される熱量を奪い去る。
また、下側へ流下して常に一定量だけ溜っている水は、電極支持梁31の下側壁から熱量を奪い去って排水用のポート35から排出される。
従って、電極支持梁31が大電流の通電による抵抗熱や電気アーク炉から吹き上げる火焔やガス等によって加熱されても、その熱量を常に水が奪って外部へ放出させるため、電極支持梁31を少ない水量で効率よく冷却して一定温度以下に保つことができる。
尚、電極支持梁31は電気アーク炉に近い前方部分ほど加熱されてその温度が高くなり、後部側では抵抗熱だけでそれほど温度上昇が見られないのが通例であることを考慮し、前方において各噴射ノズル33の配設ピッチを小さくし、後方ではそのピッチを大きくするようにしたり、前方部分のみに各噴射ノズル33を集中的に設ける等の構成も採用できる。
【0022】
ここで、従来技術に示した図8に係る電極支持梁3bの冷却方式と比較してみると、同方式では電極支持梁3bの内部に常に冷却用の水を充満させながら通水しなければならず、その重量が極めて大きなものになっていたが、この実施形態によると、電極支持梁31の内部にはスプレー状に噴射された水と下側に少し溜る水だけであり、管32の重量を加算しても、従来の電極支持梁3bよりも遥かに小さな総重量となる。
また、この実施形態では、電極支持梁31の内部に大きな水圧がかかっていないためにその構造を完璧な水密構造としておく必要がなく、スパーク事故等で軽微な損傷による孔が発生しても水が滴下する程度で、その孔から水が勢いよく噴出するようなことにはならず、応急措置で対処できるために電気アーク炉の稼動停止へ至るような事態へは至らない。
更に、電極支持梁31の下側に溜る水は比較的高速に流れて排水用のポート35から排出されるため、スラッジ等の堆積を防止することができる。
尚、電極ホルダ2の冷却に関しては、従来どおりの通水方式による手段を採用しているが、冷却に要する水の量は小さいため、電極支持装置全体の総重量にそれほど影響しない。
【0023】
《実施形態2》
この実施形態の電極支持装置の構造は図3(側面図)及び図4(断面図)に示される。但し、図3は側面図であるが、その電極支持梁41の部分については断面図とされており、図4は図3におけるC-C矢視断面図に相当する。
この実施形態においても、電極支持梁41の構造以外は図7及び図8に示したものとほぼ同様の構成を有している。
【0024】
この実施形態の特徴は次のような点にある。
先ず、電極支持梁41の内部に、その梁の軸方向に沿った態様で高圧エアー供給用の管42と熱風排出用の管43a,43b(管42の上下に配置)が設けられている。
ここに、高圧エアー供給用の管42の先端は電極支持梁41の前方壁面まで到達しているがその部分で封止されており、一方、同管42の後端側は下側へ曲げられており、電極支持梁41の下側壁に設けたエア供給用のポート44へ連結されている。また、熱風排出用の管43a,43bは、各先端部が電極支持梁41の前方壁面部分で封止されていると共に、後端の開放端は電極支持梁41の後部の端板45を貫通して外部へ突出させてある。
尚、端板45は電極支持梁41を密閉構造とするものではなく、その端板45と電極支持梁41の下側壁との間には開放口46が構成されている。
【0025】
そして、この実施形態では、電極支持梁41の冷却のために上記の超小型の冷却器20を多数個適用している。但し、以下の説明において( )を付した符号は図9で示した冷却器とその各要素を示し、同図が参照される。
具体的には、図4に示すように、各冷却器20a,20b,20c,20dの冷風吐出ノズル(22)を電極支持梁41の上下及び両側の壁面へ向けた態様で、そのジェネレータ部(21)のエアー供給口(21a)を前記の高圧エアー供給用の管42にシール機能をもたせて螺入させてある。
但し、図3及び図4に示されるように、電極支持梁41の上下の壁面用に用いられる一組の冷却器20a,20bと左右の壁面用に用いられる一組の冷却器20c,20dは、各組単位では管42の軸方向の同一位置に、各組相互間では異なる位置に配置されている。
【0026】
また、冷却器20a,20dの各熱風吐出口(24)は連結パイプ47a,47dを介して下側の熱風排出用の管43bへ連結されており、冷却器20b,20cの熱風吐出口(24)は連結パイプ47b,47cを介して上側の熱風排出用の管43aへ連結されている。
更に、上下の壁面用に用いられる各冷却器20a,20bに関しては、その冷風吐出ノズル(22)と上下の壁面までの距離が大きくなり過ぎるため、延長パイプ48a,48bを連結させて冷風が効率よく上下の壁面に当たるように構成されている。
【0027】
この実施形態に係る電極支持梁41では、電気アーク炉の稼動時において、エア供給用のポート44から高圧エアーを供給する。
その高圧エアーは管42を通じて各冷却器(20)のジェネレータ部(21)のエアー供給口(21a)へ供給されるが、各冷却器(20)の冷風吐出ノズル(22)から極低温の冷風が噴出され、熱風吐出口(24)からは熱交換による熱風が吐出される。
そして、各冷却器20a,20bの冷風吐出ノズル(22)から噴出された冷風は延長パイプ47a,47bを通じて、また冷却器20c,20dから噴出された冷風は直接的に、それぞれ電極支持梁41の上下及び両側の壁面に衝突し、加熱した各壁面から熱量を奪って各壁面を効率よく冷却する。
また、全ての冷却器(20)が冷風を噴射しているために電極支持梁41の内部は冷凍庫のように低温状態となり、冷風が強く吹き付けられている領域だけでなく、電極支持梁41の内壁面全体から常に熱量が奪われ、各壁の全体がほぼ均一に冷却される。
尚、電極支持梁41の内部空間は外部よりも高圧になるために、その各壁面から熱量を奪った冷風は後部側へ流動して開放口46から放出され、電極支持梁41の内部は各冷却器(20)から暫時噴出される冷風によって充満され続ける。
【0028】
一方、各冷却器(20)の熱風吐出口(24)から吐出される熱風は、それぞれ熱風排出用の管43a,43bへ流入し、各管43a,43bの中を通過して電極支持梁41の後端部から排気される。
その場合、各冷却器(20)の熱交換効率は熱風の吐出負荷に影響されるために管43a,43bには十分な内径を確保させておくことが必要であり、またこの実施形態では熱風を連結パイプ47a,47b,47c,47dで管43a,43bへ導くようにしているが、その間の流体抵抗も可能な限り小さくしておく必要がある。
【0029】
以上のように、この実施形態では高圧エアーを供給するだけで極低温の冷風と熱風を発生させる超小型の冷却器(20)を電極支持梁41に多数個内蔵させ、高圧エアーを管42を通じて各冷却器(20)へ供給し、発生した冷風を電極支持梁41の内壁面へ衝突させて全体を効率よく冷却させ、発生した熱風を別途の管43a,43bを通じて外部へ排気させるようにしている。
従って、冷風による強制冷却方式であるため、内蔵の冷却器(20)と管類の重量を併せても、図7及び図8で示した電極支持梁のように水を充満させて通水冷却する場合と比較して電極支持梁41の総重量は遥かに軽量であり、また水を冷却媒体として使用することに起因して発生していた各問題点を全て解消させることができる。
特に、後者の効果は画期的であり、他に電極支持梁41の内部の腐食が防止できてその長寿命化が図れることや、内部に各種機器類を内蔵させるような場合に二重構造にする必要がないこと等の利点も有している。
尚、この実施形態においても、電極支持梁41の長手方向に関する加熱温度の分布状態を考慮し、前方において冷却器(20)の配設ピッチを小さくし、後方ではそのピッチを大きくするようにしたり、前方部分のみに冷却器(20)を集中的に設ける等の構成も採用できる。
【0030】
また、この実施形態によれば、図5に示すような構成に基づいて、電極ホルダ2やその電極ホルダ2と電極支持梁41の間にあって黒鉛製電極1と当接する部分49の冷却も冷風による強制冷却方式とすることが容易である。
同図に示すように、電極ホルダ2の内部にエアーを回流・放出させる流路を形成しておき、前記の高圧エアー供給用の管42の前端部分から電極支持梁41の上側壁部を貫通させて電極ホルダ2の上側まで誘導管50を配管し、電極ホルダ2の上面部に形成した冷風供給用のポート51に上記の冷却器20eの冷風吐出ノズル(22)を取り付け、前記の誘導管50を冷却器20eのエアー供給口(21a)へ接続する。尚、誘導管50はフレキシブル管で構成されている。
また、黒鉛製電極1との当接部分49の内部にエアーを還流させる流路を形成しておき、高圧エアー供給用の管42と熱風排出用の管43bの前端部分から電極支持梁41の前方壁面を貫通させて前記の当接部分49側へ導いた誘導管52,53を配管し、一方、前記の当接部分49に形成された流路の一端に冷却器20fの冷風吐出ノズル(22)を取り付け、管42側からの誘導管52をエアー供給口(21a)へ、管43bからの誘導管53を熱風吐出口(24)へ接続する。尚、ここでは下側の当接部49に関連して説明しているが、上側の当接部に関しても同様の構成になり、その場合には図示するように前記の管43bの代わりに管43aの高圧エアーが用いられる。
【0031】
従って、冷却器20e及び冷却器20fはそれぞれ電極支持梁41側の管42から高圧エアーの供給を受けると、電極ホルダ2と当接部49(上下)のエアーの流路へ極低温の冷風を吹き込み、その冷風が電極ホルダ2と当接部49(上下)の内部から熱を奪い去って流路の他方の開放端から流出することになる。
その結果、電極ホルダ2と当接部49(上下)は強力に冷却されるが、前記の電極支持梁41の場合と同様にエアーを用いた強制冷却方式であるため、同様の効果が得られる。
【0032】
《実施形態3》
この実施形態に係る電極支持梁の基本構造は図6に示される。
この実施形態では、実施形態2の場合と同様に冷風を用いた強制冷却方式を採用するが、冷却器(20)を電極支持梁に内蔵させず、外部に大容量の冷却器を設置して電極支持梁61の内部へ導く。
具体的には、電極支持梁61本体とは別に、前端壁部と上下及び左右の壁部が多数の孔62をほぼ均等に穿設した板とし、後端壁部のみを孔が形成されていない板とした箱状筐体63を構成し、その箱状筐体63を電極支持梁61の内部に装填して所謂二重構造にされている。
そして、箱状筐体63はスペーサ64を介して電極支持梁61の内部に固定されると共に、その後端壁部には冷風供給用のポート65が設けられており、冷却エアー供給用の管66を介して外部の冷却器から冷却された高圧エアーがポート65へ供給されるようになっている。
尚、電極支持梁61本体の後端部は開放されている。
【0033】
この実施形態の電極支持梁61の構造によれば、冷却された高圧エアーが箱状筐体63の内部へ送り込まれるとその内部が高圧になり、箱状筐体63がバッファ機能を有した状態で冷却エアーが各孔62から噴出し、電極支持梁61本体の内壁面に衝突する。
従って、噴出した冷却エアーが電極支持梁61本体の内壁面全体に対してほぼ均等に当たり、効率のよい冷却が可能になる。
尚、電極ホルダ2等の冷却に関しては、従来の水冷方式を採用するか、又は高圧エアーを別途供給する方式による図5の構成を併用すれば足りる。
【0034】
この実施形態の箱状筐体63は、多数の孔62が穿設された壁部をパンチングボード等を用いて極めて簡単に製造でき、その厚みもスペーサ64の介装ピッチを多くすることで薄くすることが可能であるために極めて軽量に構成できる。
従って、従来の水を充満させて通水する水冷方式の電極支持梁よりも遥かに総重量を小さくできることは当然のこと、実施形態2の方式と比較しても同等程度か又はそれよりも軽量化が図れる。
当然に、強制空冷方式であることから実施形態2の方式と同様の効果が得られ、何よりも構造の簡素化が図れることは大きな利点である。
尚、この実施形態においても、電極支持梁41の長手方向に関する加熱温度の分布状態に対応させて、箱状筐体63に穿設される孔62の密度を変化させる方式が採用でき、冷却エアーのより効率的な利用を図ることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明の「電気アーク炉の電極支持装置」は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項1の発明は、電極支持梁の冷却を内部に設けた高圧水の供給用管の噴射ノズルから射出された水で行うようにしているため、従来のように水を充満させて通水する冷却方式と比較して装置全体を大幅に軽量化できる。
それにより、駆動力が小さい安価な電極駆動装置を適用でき、駆動応答性も向上させることができる。
また、電極支持梁の内部にスラッジが堆積することが防止できて保守作業の負担軽減が図れると共に、スパーク事故等により電極支持梁に孔が発生しても水が勢いよく噴出するようなことがなく、簡単な応急措置で対処できるために水漏れによる電気アーク炉の稼動効率の低下を防止できる。
更に、従来の電極支持梁のように完全な水密構造を要求されないため、設計・製作が容易になるという利点も有している。
請求項2の発明は、請求項1の発明における効率的な水の噴射条件を与える。
請求項3の発明は、多数の小型冷却器を電極支持梁に内蔵させた空冷方式を採用したことにより、水を冷却媒体として用いることに起因した全ての問題点が解消できると共に装置全体を大幅に軽量化でき、請求項1の発明と同様の効果が得られる。
請求項4の発明は、電極把持部に関しても空冷方式を採用して効率的な冷却を可能にし、請求項3と同様に水を使用しないことによる効果を実現する。特に、請求項3の発明に併用することで、小型冷却器に供給される高圧エアーを流用できるという利点がある。
請求項5の発明は、冷却器を外部に設置して電極支持梁を効率よく冷却する方式に係り、簡単で極めて軽量な電極支持梁の構造を実現する。
また、空冷方式であるため、当然に請求項3と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図2】図1におけるB-B矢視断面図である。
【図3】実施形態2に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図4】図3におけるC-C矢視断面図である。
【図5】電極支持梁の前端部と電極把持部を示す側面図(当接部等及び電極支持梁の部分は断面図)である。
【図6】実施形態3に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図7】三相交流アーク炉に適用される電極支持装置の平面図である。
【図8】図7におけるC-C矢視側面図である。
【図9】超小型冷却器の原理を説明するための簡略構造図である。
【符号の説明】
1,1a〜1c…黒鉛製電極、2,2a〜2c…電極ホルダ、3a〜3c,31,41,61…電極支持梁、4a〜4c…ターミナル、5a〜5c…フレキシブルケーブル(5cは図示せず)、6a〜6c…絶縁板(6cは図示せず)、7a〜7c…昇降マスト(7cは図示せず)、8a〜8c…仕切り板(8cは図示せず)、9a〜9c…供給ポート(9cは図示せず)、10a〜10c…排水ポート(10cは図示せず)、20,20a〜20d,20e,20f…冷却器、21…ジェネレータ部、21a…エアー供給口、21b…エアー誘導部、22…冷風吐出ノズル、23…熱交換筒部、24…熱風吐出口、25…コントロールバルブ、26…超高速渦流、27…従動渦流、32,42,43a,43b,66…管、33…噴射ノズル、34,35,44,51,65…ポート、45…端板、46…開放口、47a〜47d…連結パイプ、48a,48b…延長パイプ、49…当接部、50,52,53…誘導管、62…孔、63…箱状筐体、64…スペーサ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode support device for an electric arc furnace, which is applied to a steelmaking arc furnace or a refining furnace having a three-phase alternating current method or a direct current method, and by devising a cooling method for the electrode support beam or electrode holder. It relates to improvements to reduce weight and improve maintainability.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an electric arc furnace, three graphite electrodes are inserted into the furnace in the case of the three-phase AC method, and one graphite electrode is inserted into the furnace in the case of the DC method. An arc is generated between a material such as scrap iron and the electrode to melt the material and heat the molten steel.
When the melting process and the refining process are performed separately, a steelmaking arc furnace and a refining arc furnace are provided for each process. The former is a three-phase AC arc furnace or a DC arc furnace, and the latter is a three-phase arc furnace. A phase AC arc furnace is applied.
[0003]
And in an electric arc furnace, it is necessary to control the amount of graphite electrodes inserted into the furnace, so an electrode support device consisting of an electrode holder for holding the electrode and an electrode support beam integrally formed with the electrode holder is indispensable. However, taking an electrode support device applied to a three-phase AC arc furnace as an example, it has a configuration as shown in FIG. 7 (plan view) and FIG. 8 (side view: AA arrow in FIG. 7). ing.
[0004]
In each figure, 1a to 1c are electrodes inserted into the furnace, 2a to 2c are electrode holders that hold the electrodes 1a to 1c, 3a to 3c are electrode support beams, 4a to 4c are terminals, and 5a to 5c (5c is (Omitted) indicates a flexible cable connecting the terminals 4a to 4c and a furnace transformer (not shown).
Here, the electrode support beams 3a to 3c are made of a conductor for supplying a large current (copper or aluminum alloy), and the electrode support beams 3a to 3c and the electrode holder 2a to the terminal 4a to 4c when the electric arc furnace is operated. Large power to electrodes 1a-1c via 2c Flow Supplied.
Each electrode support beam 3a-3c is mounted on a lifting mast 7a-7c (7c not shown) via insulating plates 6a-6c (6c not shown), and is lifted during operation. The masts 7a to 7c are driven and controlled in the vertical direction, and stable arcs are generated by adjusting the insertion amounts of the electrodes 1a to 1c into the furnace.
[0005]
7 and 8 are three-phase AC arc furnaces, so there are three electrodes 1a to 1c, and inevitably three electrode support devices including electrode holders 2a to 2c and electrode support beams 3a to 3c. However, in the case of a DC arc furnace, one unit is sufficient.
Furthermore, in the above example, the electrode support beams 3a to 3c themselves are used as a conductor for supplying a large current, but a conductive rod such as a copper tube is separately provided on the upper side of the electrode support beam to provide a large current supply path. Sometimes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the electrode support device (electrode holder and electrode support beam) generates heat due to its internal resistance when a large current is applied during operation, and fire or gas blown out of the furnace, or radiation from a red hot electrode, Since it is heated by heat conduction, it needs to be always cooled.
Therefore, in the conventional electrode support apparatus, as shown in FIG. 8, the electrode support beams 3a to 3c configured as hollow cylinders have a watertight structure, and partition plates 8a to 8c (8c not shown) are provided therein. The cooling water supply ports 9a to 9c (9c not shown) and drainage ports 10a to 10c (10c not shown) are provided above and below the rear end portion. A cooling system is adopted in which the water supplied from the supply ports 9a to 9c bypasses the front end sides of the partition plates 8a to 8c and returns to the drain ports 10a to 10c to be drained. That is, heat is absorbed from the inner wall surfaces of the electrode support beams 3a to 3c in the process of water flowing through the upper and lower spaces of the partition plates 8a to 8c, so that the electrode support beams 3a to 3c are maintained at a certain temperature or lower. ing.
Although not shown, the electrode holders 2a to 2c are also formed with meandering water passages with a partition plate inside thereof, and the water is supplied to the flexible tubes 11a to 11c (11c not shown). It is made to cool by circulating inside.
[0007]
As described above, the conventional electrode support device has a cooling function by a water flow method using water as a cooling medium, but the following problems have been pointed out.
(1) In order to allow water to flow while the inside is filled with water, the weight of the water reaches several tens of percent of the lifting and lowering weight, and it is necessary to have something that can supply a large driving force to the electrode lifting and lowering drive device Incurs a cost increase of the entire system.
In particular, when the electrode support beam is made of a highly conductive material and also serves as a large current supply conductor, it is necessary to increase the cross-sectional dimension of the beam itself. The load becomes very large.
(2) If the cross-sectional area of the water flow path in the electrode support beam increases, the water flow rate will slow down, causing problems such as sludge accumulation and reduced cooling capacity, and maintenance work must be performed frequently.
(3) Because cooling water is allowed to pass through under pressure, even if the electrode holder or electrode support beam is a hole due to minor damage due to a spark accident, water is ejected vigorously. Because there are many things that cannot be dealt with, the operation is forced to be interrupted.
(4) In the process of flowing water in a full state, only the layer part in contact with the inner surface of the beam actually contributes to the cooling of the electrode support beam. Its cooling efficiency is low.
[0008]
On the other hand, recently, an ultra-small cooler capable of injecting cold air at a very low temperature just by supplying high-pressure air has been developed.
A schematic diagram of the cooler is shown in FIG.
In the figure, 21 is a generator section, 22 is a cold air discharge nozzle, 23 is a heat exchange tube section, 24 is a hot air discharge port, and 25 is a control valve.
[0009]
In this cooler 20, when high-pressure air is supplied to the air supply port 21a of the generator unit 21, the air guiding unit 21b built in the generator unit 21 converts the air into an ultrahigh-speed vortex 26 to convert the air into a heat exchange cylinder. Guide to the inner peripheral surface of the part 23.
A large centrifugal force acts on the air of the ultra-high speed vortex 26 and advances backward while spirally rotating along the inner peripheral surface of the heat exchange cylinder portion 23.
On the other hand, a cavity is formed inside the ultra-high speed vortex 26, but the air drawn into the cavity becomes a driven vortex 27 rotated in the same direction as the vortex 26, and the vortex 25 It proceeds in the direction opposite to the direction of travel.
[0010]
In that case, in terms of energy, the outer ultra-high speed vortex 26 inside the heat exchanging cylinder portion 23 has an extremely high peripheral speed, so a substantially cylindrical stagnation surface is formed between the inner driven vortex 27 and the inner driven vortex 27. However, the pressure of the ultrahigh-speed vortex 26 gradually decreases as it progresses backward, while the inner driven vortex 27 exerts a braking action on the outer ultrahigh-speed vortex 26 near the stagnation surface. Therefore, the amount of heat of the driven vortex 27 moves to the super high speed vortex 26, the driven vortex 27 is cooled and advances to the front generator section 21 side, and the super high speed vortex 26 advances to the rear hot air outlet 24 side.
The air guide part 21b of the generator part 21 is formed with a through hole in its axial direction, and the cooled driven vortex 27 passes through the through hole and is injected from the cold air discharge nozzle 22.
Further, the super high speed vortex 26 takes heat from the driven vortex 27 and becomes hot air reduced in speed, and is discharged from the hot air outlet 24.
The control valve 25 plays a role of controlling the amount of hot air discharged from the hot air discharge port 24, and has a function of controlling the heat exchange rate by adjusting it (cooling air temperature adjusting function).
According to an example of the actual machine of the cooler 20, the generator has a total length of 165mm and a diameter of the generator section 21 of about 35mm. Air at normal temperature (21 ° C) is 7kg / cm from the air supply port 21a. 2 When supplied with G pressure, 22 can inject cold air of −44.5 ° C. from the cold air discharge nozzle (however, atmospheric pressure 0 kg / cm 2 G).
[0011]
Therefore, the present invention is based on the fact that the total weight of the device is increased because the conventional electrode support device passes water while cooling the electrode support beam while filling the electrode support beam, and the ultra-small cooling as described above. The present invention was created with the object of providing an electrode support device that solves the above-mentioned various problems in consideration of the fact that the device is being developed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In a first aspect of the present invention, there is provided an electrode support device for an electric arc furnace in which an electrode support beam having a cavity structure is cooled from the inside. The inside of the electrode support beam is configured to be able to store water, and a drainage pipe is attached to the lower side wall portion of the electrode support beam to supply high pressure water to the high pressure water supply pipe. An electric arc characterized in that water is injected from the injection nozzle onto the inner wall surface of the electrode support beam to cool the wall portion, and the water stored in the lower portion of the electrode support beam is discharged from the drainage pipe. The present invention relates to a furnace electrode support device.
[0013]
In this invention, a wall part can be cooled by the water sprayed in the spray form without filling the inside of an electrode support beam, and the water stored slightly in the lower part, and the total weight of an electrode support apparatus can be reduced significantly.
In addition, since no great pressure is applied to the cooling water, a perfect watertight structure is not required for the electrode support beam, and even if a slight damage occurs to the electrode support beam, a large amount of water does not spout. .
Even if the electrode support beam is filled with water and passed therethrough, only water near the wall surface contributes to cooling, but in this embodiment, high cooling efficiency can be realized with a small flow rate.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrode support device for an electric arc furnace using a system in which an electrode support beam having a cavity structure is cooled from the inside. A large number of small coolers that separate the cold air and hot air by supplying high-pressure air, with the cold air injection port facing the inner wall surface of the electrode support beam. Attach along the axial direction of the beam, connect the high pressure air supply port to the high pressure air supply tube, connect the hot air discharge port to the hot air exhaust tube, and connect the high pressure air supply tube with high pressure Air is supplied to cool the wall of the electrode support beam by ejecting cold air from the cold air outlet of each of the small coolers, and hot air discharged from the hot air outlet is passed through the hot air exhaust pipe. Exhausted outside According to the electrode supporting device for an electric arc furnace, wherein Rukoto.
[0015]
The present invention enables cooling of the electrode support beam by forced air cooling.
As the small cooler, the one corresponding to the cooler shown in Fig. 9 can be applied, and since it is small and lightweight, it is compared with the conventional method of filling water with water even when the weight of the pipes is combined. Thus, a much lighter electrode support device can be constructed.
Moreover, since it is cooled by ultra-low temperature air, it is efficient, and all the various problems caused by using water as a cooling medium in the prior art because water is not particularly used are all eliminated.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electrode support device for an electric arc furnace that cools an electrode support beam having a cavity structure from the inside, wherein a plurality of holes are formed in at least a front end wall portion and all side wall portions, and a rear end A box-shaped housing provided with a cooling air supply port on the wall was loaded inside the electrode support beam with a gap interposed therebetween, and the cooling air supply port of the box-shaped housing was generated by an external cooler. The present invention relates to an electrode support apparatus for an electric arc furnace, characterized by supplying high-pressure cooling air to cool a wall portion of the electrode support beam.
[0017]
According to the present invention, unlike the second invention, a large number of small coolers are not mounted inside the electrode support beam, but cooling air is collectively supplied from the external large-capacity cooler to the box-shaped housing. The cooling air can be evenly sprayed onto the wall surface of the electrode support beam from a large number of holes.
The box-shaped casing can be easily configured with a relatively thin plate, and since no mechanical elements other than the box-shaped casing are mounted, the total weight of the electrode support device can be extremely reduced.
Since this invention is also a forced air cooling system using cooling air as in the second invention, there are no problems caused by the use of water.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
The structure of the electrode support device of this embodiment is shown in FIG. 1 (side view) and FIG. 2 (cross-sectional view). However, although FIG. 1 is a side view, the electrode support beam 31 is a cross-sectional view, and FIG. 2 corresponds to a cross-sectional view taken along the arrow BB in FIG.
In the figure, 1 is a graphite electrode and 2 is an electrode holder, which have substantially the same configuration as that shown in FIGS.
[0019]
The feature of this embodiment is as follows.
First, a pipe 32 for passing cooling water along the axial direction of the electrode support beam 31 is piped inside the electrode support beam 31, and the pipe 32 has an opposite portion between the upper side wall and both side walls. A large number of injection nozzles 33 are arranged in alignment along the axial direction.
The tip of the tube 32 reaches the front wall surface of the electrode support beam 31 but is sealed at that portion, while the rear end side of the tube 32 is bent downward, and the electrode support beam 31 It is connected to a cooling water supply port 34 provided on the lower side wall. Further, a drain port 35 is provided on the rear end side of the lower side wall of the electrode support beam 31.
[0020]
In the electrode support beam 31 according to this embodiment, high-pressure water is supplied from the outside to the port 34 during operation of the electric arc furnace.
The supplied water flows into the pipe 32 and enters a high pressure state, but the water in the pipe 32 is ejected from each injection nozzle 33 with a certain spread, and as shown in FIG. It collides with the inner surface of both side walls, wets each surface sufficiently and flows down.
Then, a certain amount of the water that has flowed is collected on the lower side wall of the electrode support beam 31, but is always discharged to the outside through the rear drain port 35.
[0021]
By the way, the water ejected from each ejection nozzle 33 constantly removes the heat accumulated in each wall portion because the upper wall of the electrode support beam 31 and the inner surfaces of both side walls are always wetted and flow down.
Further, the water that has flowed downward and has always accumulated a certain amount is removed from the lower wall of the electrode support beam 31 and discharged from the drain port 35.
Therefore, even if the electrode support beam 31 is heated by resistance heat due to energization of a large current or a flame or gas blown from an electric arc furnace, the amount of heat is always taken away and released to the outside, so the electrode support beam 31 is reduced. It can be cooled efficiently with the amount of water and kept below a certain temperature.
In consideration of the fact that the electrode support beam 31 is heated at the front part closer to the electric arc furnace and the temperature thereof becomes higher, and that the temperature rise is usually not seen only by resistance heat on the rear side, It is also possible to adopt a configuration in which the arrangement pitch of the injection nozzles 33 is reduced and the pitch is increased in the rear, or the injection nozzles 33 are intensively provided only in the front portion.
[0022]
Here, when compared with the cooling method of the electrode support beam 3b according to FIG. 8 shown in the prior art, in this method, the electrode support beam 3b must be constantly filled with water for cooling without passing water. However, according to this embodiment, only the water sprayed in the form of spray and the water that accumulates a little on the lower side are contained in the electrode support beam 31, Even if the weight is added, the total weight is much smaller than that of the conventional electrode support beam 3b.
Further, in this embodiment, since no large water pressure is applied to the inside of the electrode support beam 31, it is not necessary to make the structure a perfect watertight structure, and even if a hole due to minor damage occurs due to a spark accident or the like, However, the water does not erupt vigorously from the hole, and since it can be dealt with by emergency measures, the electric arc furnace will not be shut down.
Furthermore, since the water accumulated below the electrode support beam 31 flows at a relatively high speed and is discharged from the drain port 35, accumulation of sludge and the like can be prevented.
As for the cooling of the electrode holder 2, the conventional water flow method is adopted, but since the amount of water required for cooling is small, the total weight of the entire electrode support device is not significantly affected.
[0023]
<< Embodiment 2 >>
The structure of the electrode support device of this embodiment is shown in FIG. 3 (side view) and FIG. 4 (cross-sectional view). However, although FIG. 3 is a side view, the electrode support beam 41 is a cross-sectional view, and FIG. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along the CC line in FIG.
Also in this embodiment, except for the structure of the electrode support beam 41, it has substantially the same configuration as that shown in FIGS.
[0024]
The feature of this embodiment is as follows.
First, a high-pressure air supply tube 42 and hot air discharge tubes 43a and 43b (arranged above and below the tube 42) are provided inside the electrode support beam 41 in a manner along the axial direction of the beam.
Here, the tip of the high-pressure air supply tube 42 reaches the front wall surface of the electrode support beam 41, but is sealed at that portion, while the rear end side of the tube 42 is bent downward. It is connected to an air supply port 44 provided on the lower side wall of the electrode support beam 41. The hot air discharge tubes 43a and 43b are sealed at the front end portions of the front wall surfaces of the electrode support beams 41, and the open ends at the rear ends penetrate the end plates 45 at the rear portions of the electrode support beams 41. And protrudes to the outside.
The end plate 45 does not have the electrode support beam 41 in a sealed structure, and an open port 46 is formed between the end plate 45 and the lower side wall of the electrode support beam 41.
[0025]
In this embodiment, a large number of the above-described microminiature coolers 20 are applied to cool the electrode support beam 41. However, in the following description, the reference numerals with () indicate the cooler shown in FIG. 9 and its respective elements, and the figure is referred to.
Specifically, as shown in FIG. 4, the cooler 20 a, 20 b, 20 c, 20 d of the cool air discharge nozzle (22) is directed to the upper and lower and both side walls of the electrode support beam 41, and the generator section ( An air supply port (21a) 21) is screwed into the high-pressure air supply pipe 42 with a sealing function.
However, as shown in FIGS. 3 and 4, a set of coolers 20a and 20b used for the upper and lower wall surfaces of the electrode support beam 41 and a set of coolers 20c and 20d used for the left and right wall surfaces are In each group unit, they are arranged at the same position in the axial direction of the tube 42 and at different positions between the groups.
[0026]
Each of the hot air discharge ports (24) of the coolers 20a and 20d is connected to a lower hot air discharge pipe 43b via connection pipes 47a and 47d, and the hot air discharge ports (24 of the coolers 20b and 20c ) Is connected to the upper hot air discharge pipe 43a through connection pipes 47b and 47c.
Furthermore, for each of the coolers 20a and 20b used for the upper and lower wall surfaces, the distance between the cold air discharge nozzle (22) and the upper and lower wall surfaces becomes too large. It is configured to hit the upper and lower wall surfaces.
[0027]
In the electrode support beam 41 according to this embodiment, high-pressure air is supplied from the air supply port 44 during operation of the electric arc furnace.
The high-pressure air is supplied to the air supply port (21a) of the generator section (21) of each cooler (20) through the pipe 42, but the cold air from the cool air discharge nozzle (22) of each cooler (20) is cooled. , And hot air by heat exchange is discharged from the hot air discharge port (24).
The cool air blown from the cool air discharge nozzle (22) of each cooler 20a, 20b passes through the extension pipes 47a, 47b, and the cool air blown from the coolers 20c, 20d directly passes through the electrode support beam 41, respectively. It collides with the wall surfaces on the top and bottom and both sides and takes heat from each heated wall surface to cool each wall surface efficiently.
In addition, since all the coolers (20) spray cold air, the inside of the electrode support beam 41 is in a low temperature state like a freezer, and not only the region where the cold air is strongly blown but also the electrode support beam 41 The amount of heat is always taken from the entire inner wall surface, and the entire wall is cooled almost uniformly.
In addition, since the internal space of the electrode support beam 41 has a higher pressure than the outside, the cold air that takes heat from each wall surface flows to the rear side and is discharged from the opening 46, and the inside of the electrode support beam 41 is It continues to be filled with cold air blown from the cooler (20) for a while.
[0028]
On the other hand, hot air discharged from the hot air discharge port (24) of each cooler (20) flows into the hot air discharge tubes 43a and 43b, passes through the tubes 43a and 43b, and passes through the tubes 43a and 43b. It exhausts from the rear end.
In that case, since the heat exchange efficiency of each cooler (20) is influenced by the hot air discharge load, it is necessary to ensure a sufficient inner diameter in the tubes 43a and 43b. Is connected to the pipes 43a and 43b by the connecting pipes 47a, 47b, 47c and 47d, but the fluid resistance between them needs to be as small as possible.
[0029]
As described above, in this embodiment, a large number of ultra-small coolers (20) that generate cryogenic and hot air just by supplying high-pressure air are built in the electrode support beam 41, and high-pressure air is supplied through the pipe 42. Supplying to each cooler (20), the generated cold air collides with the inner wall surface of the electrode support beam 41 to cool the whole efficiently, and the generated hot air is exhausted to the outside through separate pipes 43a, 43b. Yes.
Therefore, since it is a forced cooling method using cold air, even if the weight of the built-in cooler (20) and pipes are combined, water is filled as in the electrode support beam shown in FIGS. Compared to the case, the total weight of the electrode support beam 41 is much lighter, and all the problems caused by using water as a cooling medium can be solved.
In particular, the latter effect is epoch-making. In addition, the internal structure of the electrode support beam 41 can be prevented from being corroded and its life can be extended. There is also an advantage that it is not necessary.
In this embodiment as well, considering the distribution state of the heating temperature in the longitudinal direction of the electrode support beam 41, the arrangement pitch of the coolers (20) is reduced in the front, and the pitch is increased in the rear. Further, a configuration in which the cooler (20) is concentrated on only the front portion can also be adopted.
[0030]
Further, according to this embodiment, on the basis of the configuration shown in FIG. 5, the cooling of the electrode holder 2 and the portion 49 between the electrode holder 2 and the electrode support beam 41 and in contact with the graphite electrode 1 is also performed by cold air. It is easy to use forced cooling.
As shown in the figure, a flow path for circulating and releasing air is formed inside the electrode holder 2, and penetrates the upper wall portion of the electrode support beam 41 from the front end portion of the high pressure air supply pipe 42. The induction tube 50 is piped up to the upper side of the electrode holder 2, and the cold air discharge nozzle (22) of the cooler 20e is attached to the cold air supply port 51 formed on the upper surface of the electrode holder 2, and the induction tube 50 is connected to the air supply port (21a) of the cooler 20e. The guide tube 50 is a flexible tube.
Further, a flow path for circulating air is formed inside the contact portion 49 with the graphite electrode 1, and the electrode support beam 41 is connected from the front end portions of the high pressure air supply pipe 42 and the hot air discharge pipe 43b. The guide pipes 52 and 53 led through the front wall surface to the abutting portion 49 side are piped, and on the other hand, at one end of the flow path formed in the abutting portion 49, a cool air discharge nozzle ( 22) is attached, and the guide tube 52 from the tube 42 side is connected to the air supply port (21a), and the guide tube 53 from the tube 43b is connected to the hot air discharge port (24). Here, the description has been made in relation to the lower contact portion 49, but the upper contact portion has the same configuration, and in that case, a tube instead of the tube 43b is used as shown in the figure. High pressure air of 43a is used.
[0031]
Accordingly, when the cooler 20e and the cooler 20f are respectively supplied with high-pressure air from the tube 42 on the electrode support beam 41 side, the cooler 20e and the cooler 20f supply cryogenic cold air to the electrode holder 2 and the air flow path of the contact portion 49 (upper and lower) The cold air blows away heat from the inside of the electrode holder 2 and the contact portion 49 (upper and lower) and flows out from the other open end of the flow path.
As a result, the electrode holder 2 and the contact portion 49 (upper and lower) are strongly cooled, but the same effect is obtained because of the forced cooling method using air as in the case of the electrode support beam 41. .
[0032]
<< Embodiment 3 >>
The basic structure of the electrode support beam according to this embodiment is shown in FIG.
In this embodiment, a forced cooling method using cold air is adopted as in the second embodiment, but the cooler (20) is not built in the electrode support beam, but a large capacity cooler is installed outside. Guide to the inside of the electrode support beam 61.
Specifically, in addition to the electrode support beam 61 main body, the front end wall portion and the upper and lower and left and right wall portions are plates in which a large number of holes 62 are formed substantially equally, and only the rear end wall portion is formed with holes. A box-shaped casing 63 is formed as a non-plate, and the box-shaped casing 63 is loaded into the electrode support beam 61 to form a so-called double structure.
The box-shaped housing 63 is fixed to the inside of the electrode support beam 61 via a spacer 64, and a port 65 for supplying cold air is provided on the rear end wall portion of the tube 66 for supplying cooling air. The high-pressure air cooled from the external cooler is supplied to the port 65 via the.
The rear end portion of the electrode support beam 61 main body is open.
[0033]
According to the structure of the electrode support beam 61 of this embodiment, when the cooled high-pressure air is sent into the box-shaped housing 63, the inside becomes high pressure, and the box-shaped housing 63 has a buffer function. The cooling air is ejected from each hole 62 and collides with the inner wall surface of the electrode support beam 61 main body.
Accordingly, the jetted cooling air strikes the entire inner wall surface of the electrode support beam 61 main body substantially evenly, and efficient cooling becomes possible.
As for the cooling of the electrode holder 2 and the like, it is sufficient to adopt a conventional water cooling method or to use the configuration of FIG. 5 by a method of separately supplying high-pressure air.
[0034]
The box-shaped housing 63 of this embodiment can be manufactured very easily by using a punching board or the like on the wall portion having a large number of holes 62, and the thickness thereof is reduced by increasing the interposing pitch of the spacers 64. Since it is possible, it can be configured extremely light.
Accordingly, it is natural that the total weight can be made much smaller than that of the conventional water-cooled electrode support beam that is filled with water and is comparable or lighter than the method of the second embodiment. Can be achieved.
Naturally, since it is a forced air cooling system, the same effect as the system of Embodiment 2 is obtained, and above all, it is a great advantage that the structure can be simplified.
In this embodiment as well, a method of changing the density of the holes 62 drilled in the box-shaped housing 63 in accordance with the distribution state of the heating temperature in the longitudinal direction of the electrode support beam 41 can be adopted, and the cooling air Can be used more efficiently.
[0035]
【The invention's effect】
The “electrode support device for an electric arc furnace” according to the present invention has the following effects due to the above configuration.
According to the first aspect of the present invention, since the electrode support beam is cooled by the water injected from the injection nozzle of the high-pressure water supply pipe provided therein, the water is filled as in the prior art. Compared with the cooling method, the entire device can be significantly reduced in weight.
Thereby, an inexpensive electrode driving device having a small driving force can be applied, and driving response can be improved.
Also, sludge can be prevented from accumulating inside the electrode support beam, reducing the burden of maintenance work, and even if a hole occurs in the electrode support beam due to a spark accident or the like, water can be ejected vigorously. In addition, since it can be dealt with with simple emergency measures, it is possible to prevent a decrease in operating efficiency of the electric arc furnace due to water leakage.
Further, since a completely watertight structure is not required unlike the conventional electrode support beam, there is an advantage that the design and manufacture becomes easy.
The invention of claim 2 provides an efficient water injection condition in the invention of claim 1.
The invention of claim 3 employs an air cooling system in which a large number of small coolers are built in the electrode support beams, thereby eliminating all problems caused by using water as a cooling medium and greatly increasing the overall apparatus. Thus, the same effects as those of the invention of claim 1 can be obtained.
The invention according to claim 4 adopts an air cooling method for the electrode gripping portion to enable efficient cooling, and realizes the effect by not using water as in the case of claim 3. In particular, the combined use with the invention of claim 3 has an advantage that high-pressure air supplied to the small cooler can be diverted.
The invention of claim 5 relates to a method for efficiently cooling the electrode support beam by installing a cooler outside, and realizes a simple and extremely light structure of the electrode support beam.
Moreover, since it is an air cooling system, it naturally has the same effect as Claim 3.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an electrode support device according to Embodiment 1 (a portion of an electrode support beam is a cross-sectional view).
2 is a cross-sectional view taken along arrow BB in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a side view of an electrode support device according to a second embodiment (a portion of an electrode support beam is a cross-sectional view).
4 is a cross-sectional view taken along the CC line in FIG. 3;
FIG. 5 is a side view showing a front end portion of an electrode support beam and an electrode gripping portion (a contact portion and the electrode support beam portion are cross-sectional views).
6 is a side view of an electrode support device according to a third embodiment (the electrode support beam portion is a cross-sectional view). FIG.
FIG. 7 is a plan view of an electrode support device applied to a three-phase AC arc furnace.
8 is a side view taken along the CC line in FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a simplified structural diagram for explaining the principle of a micro cooler;
[Explanation of symbols]
1,1a-1c ... graphite electrode, 2,2a-2c ... electrode holder, 3a-3c, 31,41,61 ... electrode support beam, 4a-4c ... terminal, 5a-5c ... flexible cable (5c not shown) ), 6a to 6c ... insulating plate (6c not shown), 7a to 7c ... elevating mast (7c not shown), 8a to 8c ... partition plate (8c not shown), 9a to 9c ... supply Port (9c not shown), 10a to 10c ... Drain port (10c not shown), 20, 20a to 20d, 20e, 20f ... Cooler, 21 ... Generator section, 21a ... Air supply port, 21b ... Air Guide part, 22 ... Cool air discharge nozzle, 23 ... Heat exchange tube part, 24 ... Hot air discharge port, 25 ... Control valve, 26 ... Super high speed vortex, 27 ... Following vortex, 32,42,43a, 43b, 66 ... Pipe 33 ... Injection nozzle, 34,35,44,51,65 ... Port, 45 ... End plate, 46 ... Open port, 47a to 47d ... Connecting pipe, 48a, 48b ... Extension pipe, 49 ... Contact part, 50,52 , 53 ... induction tube, 62 ... hole, 63 ... box-shaped housing, 64 ... spacer.

Claims (5)

空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、外周面に多数の噴射ノズルが形成された高圧水の供給用管を電極支持梁の内部に配管し、前記電極支持梁の内側の下方部分を水が貯留可能な構成にすると共にその下側壁部に排水用管を取り付け、前記の高圧水の供給用管へ高圧水を供給して噴射ノズルから前記電極支持梁の内壁面へ水を射出させてその壁部を冷却し、前記電極支持梁の下方部分に貯留した水を前記排水用管から排出させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。In the electrode support device of the electric arc furnace by the method of cooling the electrode support beam of the cavity structure from the inside, a high pressure water supply pipe having a large number of injection nozzles formed on the outer peripheral surface is piped inside the electrode support beam, The lower part inside the electrode support beam is configured to be able to store water, and a drainage pipe is attached to the lower side wall part, and high pressure water is supplied to the high pressure water supply pipe to supply the electrode from the injection nozzle. An electrode support device for an electric arc furnace, wherein water is injected to an inner wall surface of a support beam to cool the wall portion, and water stored in a lower portion of the electrode support beam is discharged from the drain pipe. 高圧水の供給用管に形成された噴射ノズルを少なくとも電極支持梁の上側壁面と両側の壁面に対向させて整列させた請求項1の電気アーク炉の電極支持装置。The electrode support device for an electric arc furnace according to claim 1, wherein the injection nozzles formed in the high-pressure water supply pipe are aligned to face at least the upper wall surface and both wall surfaces of the electrode support beam. 空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも後端部の一部が開放された電極支持梁の内部に高圧エアー供給用の管と熱風排気用の管を配管し、高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる多数の小型冷却器をその冷風噴射口が前記電極支持梁の内壁面に向いた状態で前記電極支持梁の軸方向に沿って取り付けると共に、その高圧エアー供給口を前記の高圧エアー供給用の管へ、その熱風吐出口を前記の熱風排気用の管へそれぞれ接続し、前記高圧エアー供給管に高圧エアーを供給して前記の各小型冷却器の冷風噴射口から冷風を噴出させて前記電極支持梁の壁部を冷却し、また熱風吐出口から吐出される熱風を前記の熱風排気用の管を通じて外部へ排気させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。In an electrode support device for an electric arc furnace that cools a hollow electrode support beam from the inside, at least a part of the rear end of the electrode support beam is open inside a high-pressure air supply pipe and hot air exhaust A large number of small coolers that separate and generate cold air and hot air by supplying high-pressure air are provided along the axial direction of the electrode support beam with the cold air injection port facing the inner wall surface of the electrode support beam. And connecting the high-pressure air supply port to the high-pressure air supply tube, connecting the hot air discharge port to the hot-air exhaust tube, and supplying high-pressure air to the high-pressure air supply tube Cooling the wall of the electrode support beam by discharging cold air from the cold air injection port of each of the small coolers, and discharging the hot air discharged from the hot air discharge port to the outside through the hot air exhaust pipe. Characteristic Electric arc furnace electrode support device. 電極支持梁に連結されている電極把持部の内部にエアーの流路を形成しておき、その流路の一端に高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる小型冷却器の冷風噴射口を接続し、その高圧エアー供給口へ高圧エアーを供給して冷風噴射口から冷風を噴出させることにより、前記電極把持部を冷却することとした請求項3の電気アーク炉の電極支持装置。A cold air injection port of a small cooler that separates and generates cold air and hot air by supplying high-pressure air to one end of the air passage is formed inside the electrode gripping part connected to the electrode support beam. The electrode support device for an electric arc furnace according to claim 3, wherein the electrode gripping part is cooled by connecting, supplying high-pressure air to the high-pressure air supply port, and discharging cold air from the cold-air injection port. 空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも前端壁部と全側壁部に多数の孔が穿設されており、後端壁部に冷却エアー供給口を設けた箱状筐体を、隙間を介した状態で電極支持梁の内部に装填せしめ、前記箱状筐体の冷却エアー供給口に外部の冷却器で生成された高圧の冷却エアーを供給して前記電極支持梁の壁部を冷却することを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。In an electrode support device for an electric arc furnace that cools a hollow electrode support beam from the inside, a large number of holes are drilled in at least the front end wall and all the side walls, and cooling air is supplied to the rear end wall. A box-shaped housing with an opening is loaded inside the electrode support beam with a gap interposed therebetween, and high-pressure cooling air generated by an external cooler is supplied to the cooling air supply port of the box-shaped housing An electrode support device for an electric arc furnace, wherein the wall portion of the electrode support beam is cooled.
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