JPH02126094A

JPH02126094A - 直流アーク炉の炉底電極

Info

Publication number: JPH02126094A
Application number: JP28020888A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kanefuji; 金藤　紘一郎
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-15
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2748449B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は溶解おにび精錬に用いられる直流アーク炉の
か底電極に関する。

（従来の技術）直流アーク炉の炉底電極は、たとえば製鋼炉の場合、１
６００〜１８００℃に達する溶融金属との接触、および
電極を流れる高密度電流によるジュール熱によって、厳
しい温度条件および熱応力にさらされる。このため炉底
電極の主構成部材である電極棒が消耗し過度に溶解して
溶融金属が漏出しないよう、炉底電極の冷却を確実にＪ
３こなう必雪がある。この炉底電極の水による冷却法と
しては、たとえば特開昭６１−２４９８４号公報、ある
いは特開昭６１−１１６２８２号公報に開示されている
ように、炉底部から下方へ突出した電極棒を、間隙をも
って銅スリーブで囲み、この銅スリーブを水で冷却する
方法がある。そして上記間隙は、炉運転時における電極
棒の半径方向の膨張を見込んだものであり、炉運転時に
は電極棒と銅スリーブが接触して冷ｆｉｌがおこ＜Ｚね
れるようになっている。ところが実際は電極棒の膨張ｍ
は電極棒の長手方向ＩＱ置によって変化するので、電極
棒を銅スリーブに均一に接触させるのは困難であり、冷
却特性が劣るうえ、接触と非接触の頻繁な１１１返しに
よる応力搬幅で疲労し、銅スリーブの寿命も長くない。

また銅スリーブの周囲に設ける環状溝などの冷却水流通
路は、水の流速を上げて冷却効果を上げるため小断面形
状とする必要があり、ごみや水あかによる請りを防止す
るため、冷ｆＪＩ水として純水を用い、このためイオン
交換装置を必要とプるなど極めて煩雑で不経演なもので
あった。

また、この通水方式の冷却手段では、通水量を加減して
も、冷７Ｉ］庶合を制御することは難しい。

方冷却手段としてガス体を用いるものもあるが、液体に
比べて熱伝達係数が５０分の１乃１２００分の１ど極め
て低いＩこめ、冷却効果が劣るものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は上記従来の問題点を解決するものぐ、電極棒
が確実にかつ効率に＜冷却され、炉底電極の長寿命化を
はかることができる直流アーク炉の炉底電極を提供しよ
うとするものである。

〔課題を解決するための手段）しかしてこの出願の第１発明の炉底電極は、炉底を構成
する耐火物ｔこ、１９面が露出し下部が炉外に突出した
状態で、電極棒を埋込み、この゛電極棒の下部側面をス
プレー室で包囲し、前記電極棒に対向する噴出口を有し
冷却水供給３Ｑに接続されたスプレーノズルを、前記ス
プレーノズルに配設し、前記スプレー室の下部に排水口
を設け、この排水口を強制排水下段に接続したことを特
徴とする直流アーク炉の炉底電極である。

またこの出願の第２発明の炉底電極は、炉底を構成する
耐火物に、頂面が露出し下部が炉外に突出した状態で、
電極棒を埋込み、この電極棒の上部側面をスプレー室で
包囲し、前記電極棒に対向する噴出口を有し冷却水供給
源に接続されたスプレーノズルを、前記スプレー室内に
配設し、前記スプレー室の下部に排水口を設けるととも
に、前記電極棒の下端部に、上向きに開口するキャップ
を取付け、前記電極棒に対向する噴出口を有し冷却水供
給源に接続された下部スプレーノズルを、前記キャップ
内に配設し、前記キャップの下部に排水口を設け、この
排水口を強制排水１段に接続したことを特徴とする直流
アーク炉の炉底電極である。

この発明におけるスプレーノズルとしては、噴出口から
水のみが噴出する水スプレーノズルと、噴出口から水と
空気が噴出する気水スプレーノズルの、いずれを用いて
もよい。

またこの発明における強＄す排水手段としては、水また
は水蒸気を駆動流体とするベンチュリ機構を利用したジ
ェットポンプのほか、各種のポンプを用いることができ
る。

（作用〕この発明の直流アーク炉の炉底電極においては、￥ｉ電
極棒下部側面はスプレーノズルからの水またＩＪ気水ス
プレーにより冷Ｎ】され、第２発明の場合はさらに電極
棒の底面が下部スプレーノズルからの水または気水スプ
レーにより冷却される。そして水または気水スプレー冷
却においては、冷却水の小滴が被冷却面に雨突して熱交
換をおこなうため、通水量Ｗに比べＣ１同−冷Ｗ水流世
に対して、熱伝達係数が２〜３倍と高い蛸を示すので、
運転中の電極棒は効率よく冷却され、昇温が抑制される
。また、炉の運転と運転の間の炉底電極の急速な冷却が
望ましくない時は、スプレー水量を低減したり、気体に
よる水噴霧〈気水スプレー）を採用することにより、冷
Ｉお強度を制御できる。また冷却後の冷却水は、スプレ
ー室およびキャップの各下部にある排水口から強制排水
手段により強υ１排水され、スプレー室やキャップ内に
殆ど滞留しない。このため、万−溶湯や電極棒溶融物が
スプレー室あるいはキＡ７ツブ内に侵入しても、通水冷
却の場合のような水蒸気爆梵をおこすおそれがない。

（実施例〕以下第１図および第２図によってこの発明の一実施例を
説明する。

図中、１は直流アーク炉の炉底で、鉄皮２に炉床耐火物
３の内恨りを施しである。４は炉底電極コニットで、鉄
丸棒から成る電極棒５の中間部乃至り部を耐火物６に埋
込固着し、この電極棒５の下部に後述のハウジング７お
よびキャップ８等を取付けて成る。電極棒５の頂面５ａ
は炉内に露出している。また耐火物６の外形は下向きに
縮径するテーバ円柱状を♀しており、炉床耐火物３に穿
設したテーパ穴９内に装入され、両名のがさまは、耐火
モルタルと耐火物１０により強固に充填され、耐火物６
は炉底の一部を構成している。前記ハウジング７は、断
面口字状の鋼製の環状体で、その上部は耐火物６の底部
に埋込固盾されている。１１はハウジング７内に形成さ
れたスプレー室で、電極棒５の下部側面５ｂを包囲し、
このスプレー室１１内には、下部側面５ｂに向って開口
する噴出口を有するスプレーノズル１２をそなえたスプ
レー枝管１３が複数個設けである。１４は各スプレー枝
管１３に給水する給水管で、図示しない冷却水供給源に
接続されている。１５および１６は環状のシール材であ
り、また１７はハウジング７の下端部に設けた排水口で
あり、この排水口１７は、水または水蒸気を駆動流体と
するベンチュリーｔａ構を利用したジェットポンプから
成る強制御ｎ水手段（図示しない）に接続されている。

１８はハウジング７の外周に固るした環状のっぽ根で、
鉄皮２に固設した７ランジ部１９により支承されている
。また２０は、ハウジング７内において、電極棒５の下
部側面５ｂに対向するように配設された光フアイバー式
放射温度計のセンサで、図示しない温度指示警報計に接
続されている。

一方キャップ８は、電極棒５の下端部にねじ込接続され
、銅製の筒体２１に底板２２を、絶縁物２３を介して締
付けて成る。この締イ］用のボルト２４と底板２２との
間には、図示を省略するが絶縁材製の座金とスリーブが
介装されている。底板２２には電極支持棒２８が３本、
放射状に固着され、この電極支持棒２８の先端は、鉄皮
２に上端をねじ込んだ吊棒２９に嵌合している。３０は
電極支持棒２８の位買ぎめ用のナツト、３１は電極支持
棒２８を下向きに付勢する皿ばねから成る圧縮ばねであ
る。またキャップ８の筒体２１部に突設固着した銅製の
端子板３２には、炉の直流電源に接続された導体３３が
接続されている。

上記構成の炉底電極４にＪ−ｊいては、溶湯との接触お
よびアーク電流によるジュール熱によって高揚となった
′ｉ′１ｆ極棒５に対し、スプレーノズル１２から冷却
水を吹付（）て、電極棒５を冷却する。冷ＪＪ］水は直
接電極棒５の下部側面５ｂに吹付けられるので、確実に
かつ効率よく冷却をおこない、電極棒５のＷ温を抑シリ
することができる。吹付けられた冷却水は、ハウジング
７から、排水口１７を紅で強制排水手段により強ｉ１ｉ
＋１１３水されるので、ハウジング７内には水は殆／Ｖ
ど滞留せず、万−溶湯が下方へ漏出しても水蒸気爆発事
故をおこずＪ３それかない。

炉操業後、炉底部に残留した溶湯が凝固すると、−上部
が溶解した電極棒５も凝固し、このときの収縮により電
極棒５が−１向きに少量引上げられるが、次回の操業時
に前記凝固部が再溶解した時点で、圧縮ばね３１により
電極支持棒２８を介して電極棒５は所定の最下位首へ引
戻されるので、電極棒５が操業ごとに上ｙ？シ早く消耗
することが防止される。また電極棒５の温度監視は、従
来は熱雷対による棒の近辺の雰囲気温度や冷却水温度の
測定によっており、直接測定でないため精度が低く応答
が遅いという開角があったが、上記実施例では光フアイ
バ式１１１！）１温度計のセンサ２０により、電極棒５
の温度を直接測定でき、迅速な温度監視をおこなえる。

さらに長期の使用により炉底電極４を交換する場合は、
ｉＪｌ水口１７、底板２２、導体３３等の連結を切離せ
ば、各部はテーバ状の耐火物６ごと炉内に引上ｌＪ゛ま
たは押上げて取外づことができ、同様にして新電極の装
着も炉内側からおこなえるので、炉体下部に大きなスペ
ースを必要としない。

次に第３図はこの発明の他の実施例を示し、電極棒５を
、軟鋼棒４１と黒鉛製のカップリング４２と銅棒４３と
をねじ込接続し又、少なくとも耐火物に埋っている部分
を１一方に向って縮径するテーバ円柱状とし、またキャ
ップ８内に下部スプレーノズル２５を設けるとともに底
板２２に排水［］２６を設Ｇノ、圧縮ばね３１を省略し
、ハウジング７とキャップ８の形状を一部変更したほか
は、前記実施例と同様な構成を有し、第１図と同一また
は相当部分に第１図と同一符号を付して図示し、谷部の
詳細な説明は省略する。なお下部スプレーノズル２５は
電極棒５の底面５Ｃに対向する噴出ｌ」を有し、図示し
ない冷ｆＪｌ水供給源に接続されている。また清水口２
６は、排水口１７と１１１様にジェットポンプから成る
強制排水手段に接続されている。また銅棒４３は、表面
にクロムメツキを施し、環状の突条４４を複数本突設し
である。

この実施例の炉底電極４５においては、前記実施例と同
様な電極棒５の冷却効果が得られるほか、電極棒５は上
方が小径のテーバ円柱状を♀Ｊ−るため、操業の繰返し
に伴う軟鋼棒４１部の溶解・凝固の繰返しによって−し
、電極棒５が上方へ引−トげられることはない。また黒
鉛製のカップリング４２Ｉ、！耐熱性が良好のため、万
一軟鋼棒４１が全部溶解したり溶湯が貞通陪下してきて
も、カップリング４２がこれら溶解物を■止して下方へ
の進入を防止する。ざらに銅棒４３は、電気抵抗が小さ
いためジュール熱にＪ、る発熱が小さいうえ、熱伝導性
が良好なため冷ＪＪＩ効果が１ぐれ、さらに表面に付設
した突条４４により表面積の増加、および表面に沿って
落下りる吹付後の冷月１水に撹乱作用が！１られるので
、冷ＪＪｌ効果はさらに同士し、電極棒５の昇温が抑制
される。また銅棒４３の表面のメツキは冷！Ｊ】水によ
る表面の汚れを抑制し、長期にわたって良好な冷月１が
おこなわれる。、なお吊棒２９および電極支持１４２８
　＆よ、電極棒５の山落ちを防止する。

次に第４図はこの発明のさらに他の実施例を示し、軟鋼
棒４１に銅（＋４３をねし込接続して電極棒５を形成す
るとともに、ハウジング７の外側をさらに別のハウジン
グ５１で囲み、このハウジング５１内に、ハウジング７
冷却用のスプレーノズル５２を配設し、ハウジング５１
のＦ端部にも排水口５３を設けてあり、その他は前記第
３図の実施例と同様な構成を右する。なおスプレーノズ
ル５２は図示しない冷却水供給源に接続され、排水口５
３は強制排水手段に接続されており、排水口１７はハウ
ジング５１内に開口している。

この実施例の二重ハウジング式の炉底電極５４において
は、ハウジンク５１も水または気水スプレーにより冷７
Ｊ１されるため、万一ハウジンク５１部まで溶湯あるい
は電極棒溶融物が達しても、ハウジング５１部において
冷却されて凝固し、溶融金属の貫通事故を防止でき、安
全性が高い。

なお排水口１７は、上記のように排水口５３を介して強
制排水手段に間接的に接続するほか、強制排水手段に直
接接続してもよい。

この発明は上記各実施例に限定されるものではなく、た
とえば導体３３の電極棒への接続構造や、電極棒の支持
８！造はＦ記以外のものとしてもよい。

ざらに電極棒は、炉床耐火物３に直接埋設してもよい。

〔発明の効果）以上説明したようにこの発明によれば、電極棒を水スプ
レーにより冷ｒＪ１するようにしたので、電極棒は効率
よく冷ＩＪ＋されてｙ？温を抑制され、溶融や酸化によ
る損耗や熱応力による間開の少ない、長ｌｆ命の炉底電
極が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す炉底電極の縦断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ線所面図、第３図および第４
図はこの発明の伯の実施例を示す第１図相当図である。４・・・炉底電極ユニット、５・・・電極棒、５ａ・・
・偵面、５ｂ・・・下部側面、６・・・耐火物、７・・
・ハウジング、８・・・キャップ、１１・・・スプレー
室、１２・・・スプレーノズル、１３・・・スプレー枝
管、１７・・・排水口、２１・・・筒体、２２・・・底
板、２５・・・下部スプレーノズル、２６・・・排水口
、４１・・・軟鋼棒、４２・・・カップリング、４３・
・・銅棒、４５　、、、炉底電極、５１・・・ハウジン
グ、５２・・・スプレーノズル、５３・・・排水口、５
４・・・炉底電極。

Claims

【特許請求の範囲】１、炉底を構成する耐火物に、頂面が露出し下部が炉外
に突出した状態で、電極棒を埋込み、この電極棒の下部
側面をスプレー室で包囲し、前記電極棒に対向する噴出
口を有し冷却水供給源に接続されたスプレーノズルを、
前記スプレー室内に配設し、前記スプレー室の下部に排
水口を設け、この排水口を強制排水手段に接続したこと
を特徴とする直流アーク炉の炉底電極。２、炉底を構成する耐火物に、頂面が露出し下部が炉外
に突出した状態で、電極棒を埋込み、この電極棒の下部
側面をスプレー室で包囲し、前記電極棒に対向する噴出
口を有し冷却水供給源に接続されたスプレーノズルを、
前記スプレー室内に配設し、前記スプレー室の下部に排
水口を設けるとともに、前記電極棒の下端部に、上向き
に開口するキャップを取付け、前記電極棒に対向する噴
出口を有し冷却水供給源に接続された下部スプレーノズ
ルを、前記キャップ内に配設し、前記キャップの下部に
排水口を設け、この排水口を強制排水手段に接続したこ
とを特徴とする直流アーク炉の炉底電極。