JPH03267686A - 直流電気炉の電極位置調整装置 - Google Patents

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〉 本発明は、炉底電極を有すると共に炉蓋の中心部を貫通
する上部電極が１本の直流電気炉において、上部電極を
炉体に対する平面位置を任意に澗整してスクラップの溶
は残りを低減することができる直流電気炉の電極位置制
御装置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木の黒鉛電極を炉の上方から挿入し、溶鋼を中心
点としてアークを発生させるものであり、また直流電気
炉は黒鉛電極が必ずしも３本ではなく１本乃至３木の電
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？ｊ！雑にな
ると共に３相アークが相互１１ｔＭ１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。更には電極消耗量が
大きいばかりでなく騒音が大きく、フリッカが激しい等
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。

直流電気炉については、白木工業炉協会発行、工業加熱
炉、ｖｏ１、　２５　（１９８８）、ｋ２、Ｐ２４〜３
３所載の「直流アーク炉の現状と将来Ｊと題する雑文に
述べられているように、直流電気炉の炉底電極には多数
の小径！極を炉底に内張すされた耐火物に直立して埋設
する小径多電極方式および大径の鋼丸棒を炉底に１本乃
至３本を直立して配設する大径電極方式が知られている
。

第３図および第４図は直流電気炉の断面概略図であり、
炉体１０は炉１１２、炉壁１４、炉底１６から構成され
ていて、炉蓋１２を通して黒鉛製の上部電極１８が１本
（場合によっては２本乃至３本）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が設けである。また炉底１６には鋼棒製の大径
炉底電極３０が例えば３木炉底耐火物２８に埋設されて
いると共に炉体１０は油圧シリンダ等の傾動装？！（図
示せず）によって左右に傾動可能になっている。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２
６を開閉自在に設けである。

小径多電極方式の炉底電極は図示を省略したが小径の鋼
丸棒を５０〜２００本といった多数を炉底に内張すされ
た耐火物に直立して埋設されている。

大径電極方式、小径多電極方式の場合を問わず、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より下方に突き出している黒鉛製の上部電極１
８が対向している。

ところで上部電極１８を１本だけ使用する場合には、前
記第３図および第４図に示すように、上部Ｔ！ｉ極１８
は電極昇降装置の上端部から片側に水平に張り出した電
極支持フレーム４の先端部に上昇自在に保持されていて
、炉蓋１２の中心部を貫通して炉体１０内に垂下され炉
底電極３０に対向しているのは前述の通りである。上部
電極１日には水冷ケーブル１３ａがまた炉底電極３０に
対しては水冷ケーブル１３ｂが接続されている。

また電極昇降装置２の両側に一対の炉蓋昇降装Ｗ６が配
設されていて、炉蓋昇降装置６の上端部からそれぞれ前
記電極支持フレーム４と同方向に炉蓋支持フレーム８が
張り出しており、炉蓋支持フレーム８に炉蓋１２を吊上
げ可能に支持されていそして、電極昇降装置２および炉
蓋昇降装置６はいずれも油圧シリンダ式のもので十分で
あり、これら電極昇降装置２および一対の炉蓋昇降装置
６は旋回台ｌに設置されている。当該旋回台ｌは架構３
に固定されたピン５を支点にして旋回可能に支持されて
いると共に旋回台ｌの一端面には円弧状のラック７が設
けてあり、ラック７と噛み合うピニオン９を駆動モータ
１１を作動することによって旋回台を旋回し、これによ
って炉蓋昇降装置２および炉蓋昇降装置が一体的に旋回
される。

従来、昇降機能および水平旋回機能を有する上部電Ｆｆ
Ａ１Ｂを１本使用する場合には前述のように炉体１０の
中央に位置させ、また上部電極を３本使用する場合には
炉体１０の中心を囲む同心円上に電極を等間隔に位置さ
せている。いずれの場合にも上部電極は炉中心に対して
片方向にのみ旋回され操業中は平面上でほぼ一定の位置
に固定されていて、操業中にアーク電圧、電流を維持で
きるように上部電極を昇降させて上下方向の位置を調整
しながらスクラップの熔解および溶鋼の精錬を行ってい
る。

第３図および第４図において直流電気炉の炉体ｌＯにス
クラップを装入する際には電極１８および炉蓋１２を炉
体１０上から退避させておき、スクラップの装入が終了
したら、駆動モータ１１を作動してビニオン９に噛み合
うラック７によって旋回台１と共に電極支持フレーム４
に支持された上部電極１８および炉蓋支持フレーム８に
吊持された炉蓋１２を旋回させて炉体１０の上方に位置
させる。引続き電極昇降装置２および炉蓋昇降装Ｗ６を
作動し、電極１８および炉蓋１２を下降させ、炉蓋１２
を炉体１０に被せる。

このようにして準備が整ったら水冷ケーブル１３ａ、１
３ｂを用いて通電し上部電極１８を陰極、炉底電極３０
を陽極としてアーク電圧、電流を制御しながらスクラッ
プの溶解を図る。

第５図（ａ）はスクラップの溶解初期を示しており、直
流電気炉の炉体１０に装入したスクラップをポーリング
しながら溶解させる。このようにしてスクラップが溶解
すると炉底に溶鋼が溜まってくるが、第５図（ｂｌに示
すように溶解中期にはスクラップ棚が形成され棚落とし
を起こしながら溶解が進行する。かくして溶解末期に至
るとスクラップの殆どは溶解するが、第５図（Ｃ）に示
すように末期になっても炉体１０の内壁外周面上に局部
的にスクラップ熔は残りが生じることがある。このよう
な局部的なスクラップ溶は残りは精錬期への移行を遅ら
せるなど炉操業に悪影響を及ぼす原因になる。

このようなスクラップの溶は残りは、（１）炉内に装入
されたスクラップの形状不均一な状態に装入されている
。（２）スクラップ棚吊り後に生しる棚落としが均等に
生じない、（３）アークの発生方向が不均一であるとい
う原因によって生じる。特に大型の直流電気炉ではアー
クの方向不安定に起因してスクラップ溶は残りが生じ易
いことが知られている。

例えば上部電極１日への水冷ケーブル１３ａに１２００
０Ａ　（アンペア）、３本の炉底電極３０の水冷ケーブ
ル１３ｂに各々４０００　Ａの直流電流が流れると第６
図（ａ）、（ｂ）に矢印で示すように水冷ケーブル１３
ａ、１３ｂやブスバーの周辺に磁界が発生する。これら
の磁界により炉体１０内の上部電極１８から形成される
アーク（ｉｔ子の流れ）の方向に影響を与えアークの方
向が不均一かつ不安定になる。すなわちｉｔ流の大きな
変化、特にスクラップ棚落ち時にアーク切れが生じると
アークに与える磁界の大きさも大きく変化することにな
る。

前述のように大型の直流電気炉では水冷ケーブル１３ａ
、１３ｂ周辺等に生じる磁界の影響を受けてアークの方
向が不均一かつ不安定になりスクラップの溶は残りが生
じ易いが、このようなスクラップ熔は残りが生しると次
のような弊害を生しることになる。

炉内のスクラップ溶は残り部を溶解するためには余分の
電流を流してアークを発生させる必要があるが、すでに
溶解している部分が不必要な熱を受は炉内耐火物や炉壁
からの熱ロスが増加するばかりでなく炉内耐火物の損傷
度合も大きくなる。

また余分に発生させるアークのために電気使用量が増え
、電極の消耗も大きくなり溶解コストが上昇すると共に
溶解に時間が掛かるので直流電気炉のタップからタップ
までが延長され生産性がダウンすることになる。

前述のような問題点を解決すべく特開昭６０−２５９８
８５号公報には、炉体と炉体に被せた炉蓋を貫通して設
けられた３木の電極と、を有してなる鉄鋼スクラップを
溶解するアーク電気炉において、前記炉体外周に半円形
に設けられたレールと、前記レール上を走行する台車と
、前記台車上に積載され前記炉体の外周を回転移動する
電極保持昇降装置と、前記電極の移動に追随して回転移
動可能な炉蓋を有してなるアーク電気炉が開示されてい
る。

また実開昭６１−８４４９９号公報には３本の電極と、
該各電極の電極保持昇降装置とを有している電気炉にお
いて、前記各電極保持昇降装置を該電気炉の水平方向に
互いに平行移動自在に支持する電気炉の電極支持装置が
開示されている。

〈発明が解決しようとするｔＸＢ＞ 前記公報に開示されている従来技術のうち前者は３本の
上部電極を炉蓋を共に炉体の外周に沿って円弧移動させ
電極と炉体の内壁面に対する位置関係を任意に調整する
ことによって上部電極からのアークによるホットスポッ
ト発生をずらし耐火物溶損を平均化して炉壁寿命の延長
を図るものである。また後者は３本の電極を炉体に対し
て水平方向に平行に移動させることによって同様に炉壁
寿命の延長を図るものである。

しかるに前記のいずれの従来技術によっても、上部電極
１本を炉蓋の中心部に貫通させた直流電気炉においては
、上部電極を炉体の内壁面に対する位置関係を任意に調
整することができず所期の目的を達成することが困難で
ある。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであって、
上部１ｉｔｉ１本を炉蓋の中心部に貫通させた直流電気
炉においても上部電極を炉体の内壁面に対する位置関係
を任意に―整することができる直流電気炉の電極位置調
整装置を提供することを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するための本発明は、炉底電極を有する
と共に昇降装置と旋回装置を具備した上部電極および炉
蓋を有する直流電気炉において、前記電極昇降装置の上
端部から片側に水平に張り出した電極支持フレームをそ
の途上に組み込んだ伸縮装置により水平方向に伸縮自在
として前記電極支持フレームの先端部に１本の電極を保
持させ、前記電極を炉蓋の中心部に貫通させると共に該
炉蓋を炉体に対する位置をずらすことができる大外径に
形成して前記電極を炉蓋と共に炉体に対して移動可能に
設ける一方、前記電極昇降装置の両側に一対の炉蓋昇降
装置を配設し、前記一対の炉蓋昇降装置の上端部からそ
れぞれ前記電極支持フレームと同方向に張り出した炉蓋
支持フレームをその途上に組み込んだ伸縮装置により水
平方向に伸縮自在として、前記炉蓋支持フレームに炉蓋
を吊上げ可能に支持させ、前記電極昇降装置および炉蓋
昇降装置を旋回台上に旋回装置により炉中心に対して画
側方向に水平旋回自在に設置してなることを特徴とする
直流電気炉の電極位置調整装置である。

また本発明においては、電極支持フレームの伸縮装置を
省略して炉蓋支持フレームに組み込んだ伸縮装置により
炉蓋を介して間接的に前記電極支持フレームを伸縮自在
とするように構成することも可能である。

〈作　用〉 本発明は以上の構成であるので、電極支持フレームおよ
び炉蓋支持フレームにそれぞれ組み込んだ伸縮装置を伸
縮して炉蓋の中心部を貫通する１本の上部電極を炉蓋と
共に移動させる前後方向への直進移動と、電極昇降装置
および炉蓋昇降装置を設置した旋回台の炉中心に対する
両側方向への水平旋回による上部電極と炉蓋の旋回移動
を組み合わせることによって炉体の内壁周面に対する位
置関係を任意調整することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。第１図および第２図において前記従来例に
係る第３図および第４図に示すものと同じものは同符号
を付して説明の簡略化を図ることとする。

第１図および第２図に示すように本発明の構造が従来例
と異なるのは、旋回台１に設置された電極昇降装置２お
よび一対の炉蓋昇降袋Ｗ６の上端部から片側に水平に張
り出した電極支持フレーム４および炉蓋支持フレーム８
にそれぞれ伸縮装置１５および１７を組み込んだところ
にある。

かくして伸縮装置１５のロッド側に接続された電極支持
フレーム４ａの先端部に支持された上部電極１８および
一対の伸縮装置１７のロッド側に接続された炉蓋支持フ
レーム８ａに吊持された炉蓋１２を水平方向に移動自在
にしである。なお４ｂおよび８ｂはそれぞれ電極支持フ
レーム４ａおよび炉蓋支持フレーム８ａを摺動可能に支
持する摺動軸受である。

そして前記のような炉体１０に対す水平移動と旋回台１
を炉中心に対する両側方向すなわち角度子θおよび一θ
′範囲にビン５を支点として水平旋回させることによる
上部電極１８と炉蓋１２との一体的な炉体ｌＯに対する
旋回移動との組み合わせにより炉体１０の炉壁図面の任
意の位置に移動させるものである。（なお、従来は旋回
台１を角度」−θ方向にのみ旋回するようになっていた
。）前述のように炉体ｌＯに対して炉蓋１２をずらすの
で、炉蓋１２の外径は上部電極１８が移動できる範囲を
カバーできるように炉体１０の外径より十分に大きくし
ておく必要がある。なお、電極支持フレーム４に伸縮装
置１５を組み込まないで電極支持フレーム４ａを軸受４
ｂに摺動自在に支持させ、炉蓋支持フレーム８に組み込
んだ伸縮装置１７を作動して炉蓋１２が水平方向に移動
する際に炉蓋１２を介して電極１８を水平移動させるこ
とも可能である。

かくして直流電気炉の炉体１０内にスクラップを装入後
、水冷ケーブル１３ａ、１３ｂを用いて通電し、上部電
極１８の上下方向の位置をｉｆｊ昇降装置２を昇降する
と共に電極１日に通電する電圧を流を制御しながらスク
ラップの熔解を図る。

スクラップ溶解期における硼吊り、棚落ちあるいは水冷
ケーブル１３ａ、１３ｂの磁界によるアークの方向不均
一等によってスクラップの溶は残りが生しるので、本発
明では、前記の機能を組み合わせて駆動し電極１８をス
クラップ未溶解部に接近する位置まで移動させ、上部電
極１８からスクラップ溶解部にアークを発生させて溶解
を促進する。このような操作を繰り返すことによって熔
解末期にスクラップ未溶解部が残留するのを防止する。

なおスクラップ未溶解部は作業員の目視により検知する
ことができるが、適当な検出器を用いればより効果的に
本発明の装置を操作することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば直流電気炉の炉蓋中
心部に上部電極を１本貫通させて炉体内に装入されたス
クラップを熔解させる過程でスクランプ未溶解部を残留
させることなく迅速に効率よく溶解することができる。

その結果、直流電気炉の電力原単位、耐火物原単位が低
減され製造コストが安価となる。またタップからタップ
までの時間が短縮されるので、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係る装置を示
し、第１図は平面図、第２図は縦断面図、第３図および
第４図は従来例に係る装置を示す平面図および縦断面図
、第５図はスクラップの熔解状況を示す概略説明図、第
６図は磁界の発生状況を示す概略説明図である。 １・・・旋回台、 ３・・・架　構、 ５・・・ピ　ン、 ７・・・ラック、 ９・・・ビニオン、 １１・・・旋回駆動モータ、 １３・・・水冷ケーブル、 １５・・・伸縮装置（電極） １７・・・伸縮装置（炉蓋） ２０・・・水冷パネル、 ２・・・電極昇降装置、 ４・・・電極支持フレーム、 ６・・・炉蓋昇降装置、 ８・・・炉蓋支持フレーム、 １０・・・炉　体、 １２・・・炉　蓋、 １４・・・炉　壁、 １６・・・炉　底、 １８・・・上部ｉｉｔ極、 ３０・・・炉底電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉底電極を有すると共に昇降装置と旋回装置を具備
   した上部電極および炉蓋を有する直流電気炉において、
   前記電極昇降装置の上端部から片側に水平に張り出した
   電極支持フレームをその途上に組み込んだ伸縮装置によ
   り水平方向に伸縮自在として前記電極支持フレームの先
   端部に１本の電極を保持させ、前記電極を炉蓋の中心部
   に貫通させると共に該炉蓋を炉体に対する位置をずらす
   ことができる大外径に形成して前記電極を炉蓋と共に炉
   体に対して移動可能に設ける一方、前記電極昇降装置の
   両側に一対の炉蓋昇降装置を配設し、前記一対の炉蓋昇
   降装置の上端部からそれぞれ前記電極支持フレームと同
   方向に張り出した炉蓋支持フレームをその途上に組み込
   んだ伸縮装置により水平方向に伸縮自在として、前記炉
   蓋支持フレームに炉蓋を吊上げ可能に支持させ、前記電
   極昇降装置および炉蓋昇降装置を旋回台上に旋回装置に
   より炉中心に対して両側方向に水平旋回自在に設置して
   なることを特徴とする直流電気炉の電極位置調整装置。 ２、電極支持フレームに組み込む伸縮装置を省略して、
   炉蓋支持フレームに組み込んだ伸縮装置により前記電極
   支持フレームを伸縮自在に構成した請求項１記載の装置
   。