JPH0311397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク特に直流アークによつて金属を
溶融させるところの直流アーク炉に関する。

アーク炉には交流３相アーク炉と直流アーク炉
とがあり、交流３相アーク炉は３本電極を炉の上
方から挿入し、溶鋼を中性点としてアークを発生
させるものであり、直流アーク炉は１本の電極を
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。

両者を比較した場合、交流３相アーク炉は３本
電極の為、炉の上部構造が複雑になる、３相アー
クが相互電磁力の為外側に曲げられ放散熱量が多
く熱効率が悪い、又アークの曲がりにより炉壁を
局部的に損傷させる、電極消耗量が大きい、騒音
が大きい、フリツカが激しい等の問題がある。他
方、直流アーク炉は炉底電極の寿命、安全性に問
題があり、前記した如く直流アーク炉は交流３相
アーク炉に比べ種々の点で勝れているにも拘らず
実用化されているものが少ないのが現状である。

ここで第１図により従来考えられていた直流ア
ーク炉の炉底電極について説明する。

図中１は炉底板であり、炉底板１に耐火導電性
レンガ２を内張し、更に内側にスタンプ３を突固
めて炉底部４を形成している。

従来の炉底電極は前記スタンプ３にスパイク材
５を多数打込むか又は埋設して構成してある。こ
のスパイク材５は通常一種類の金属導体であつて
一端が溶鋼と直接接触する。そのため溶損を防ぐ
意味で外板６と炉底板１との間に冷却媒体１８を
流し、前記レンガ２を介して冷却しているが充分
でない。スパイク材５が全て溶損すると湯漏れを
引起すので、この湯もれの危険性を考えた場合、
この炉底電極の寿命は極めて短い。

この炉底電極をもつ炉底の寿命を交流３相アー
ク炉の炉底と比較した場合、直流アーク炉では
100〜200回（heats）が寿命であるのに対し交流
３相アーク炉では20000〜30000回（heats）と圧
倒的な差がある。直流アーク炉が交流アーク炉よ
り種々勝れた点を有しているにも拘らず普及して
いないのは斯かる理由によるところが大きい。

本発明は炉底電極の寿命を大幅に増長して、直
流アーク炉の実用化を目的とするものである。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明す
る。

第２図は本発明を実施した直流アーク炉の断面
概略図であり、溶解炉本体７は、炉蓋部１９、炉
側部９、炉底部４から構成されており、炉蓋部１
９には廃ガス口１１、炉底部４には出鋼口１２及
び出滓口１３が形成される。

前記炉蓋部１９、炉側部９の内面には、一般に
使用される耐火物１４，１５を内張する。前記炉
底部４は底板１０、底板１０の内面に内張したシ
ヤモツトレンガ等１６、マグネシア（MgO）或
は酸化ジルコニウム（ZrO₂）等高温で電導性が
よくなるスタンプ材を突固めて形成した導電性耐
火物層１７からなる。

而して、炉蓋部１９を貫通せしめて電極（通常
は負電極）２０を挿入し、炉底部４に金属製の電
極棒群２１を埋設する。図中２２は溶鋼、２３は
スラグを示す。

前記電極２０と対峙する炉底電極２４はこの電
極棒群２１と導電性耐火物層１７によつて構成さ
れる。

導電性耐火物層１７は前記した材料の他、炭化
マグネシウム（MgC₂、Mg₂C₃）等温度上昇とと
もにその電導性が向上する半導体的性質を有する
ものを用いる。

例えば常温で10⁷Ω・cm以上の比抵抗を有する
ものが1400℃となると、マグネシアでは560Ω・
cm、マグネシアクロムでは400Ω・cmとなり1700
℃となると酸化ジルコニウムでは僅か６〜７Ω・
cmとなる。

従つて、高温の溶鋼（1600℃）が生成された時
点では、前記導電性耐火物層１７の溶鋼２２と接
している面から1400℃位迄の温度範囲の部分は充
分良好な電気伝導体である。前記した電極棒群２
１の各棒の先端はこの電気伝導体となつた部分に
達する様にしてある。電極棒群２１の炉外に露出
した部分にはケーブル２５を接合し、該ケーブル
２５によつて電極棒群２１と図示しない電源とを
接続する。

次に上記直流アーク炉の作用について説明す
る。

先ず該アーク炉を始動させる場合、スクラツプ
等を装入し直流アークを発生させるが、炉底が冷
えているので前記導電性耐火物層１７の比抵抗は
非常に大きく、通電は不可能である。そこで始動
時に限り炉内に正の電極棒（図示せず）を挿入
し、該電極棒と前記電極棒２０間で直流アークを
発生させ、少量の溶鋼を生産し、高温状態を作り
出し、次に電極棒２０と炉底電極２４間に通電し
て直流アークを発生させ実稼動状態に移行する。

一旦溶鋼が出来れば、出鋼時に少し湯を残し、
残湯により高温状態が維持できるので、次工程開
始時に正電極棒を挿入する必要はなくなる。

上記炉底電極２４に於いて、電極棒群２１が直
接溶鋼２２に接触しないので溶損が著しく減少す
る。

又、電極棒群２１の材質に1400℃前後の温度よ
り低い融点を有する鋼、アルミニユウム等を使用
する場合は適宜冷却を行ない、純度の高いタング
ステン、鉄等融点の高いものを使用すれば冷却の
必要がなくなる。

更に、導電性耐火物層１７は炉の補修時に再成
形されるので電極棒群２１自体の損耗は殆んど考
慮しなくてすむ。

尚、上記実施例では電極棒群の材質を金属製と
したが炭素であつても勿論かまわない。

以上述べた如く本発明によれば、 (i) 電極棒群が直接湯に接触しないので溶損を著
しく減じることができる、 (ii) 従つて、従来の直流アーク炉の様に炉底多数
の熱電対を埋込み温度を厳しくチエツクし、早
めに炉底耐火物の交換をする必要がなくなる、 (iii) 従来と同等の耐火物を使用するので、設備費
を増加させることなく大幅な長寿命化を図れ
る、 (iv) 湯漏れによる危険性がなくなる、 (v) 構造が簡単で施工も容易である、 等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式の炉底電極の説明図、第２図
は本発明に係る直流アーク炉の断面概略図であ
る。 ４は炉底部、７は溶解炉本体、１７は導電性耐
火物層、２１は電極棒群を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉底部の内面に高温時に高導電性を有する導
   電性耐火物層を形成せしめ、該導電性耐火物層に
   炉外側より電極棒群をその先端が表面から所要深
   さに達する様設けたことを特徴とする直流アーク
   炉。