JPH0379990A - 直流電気炉及びその炉底電極 - 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、溶融金属精錬用の直流電気炉及びその炉底電
極に関する。

［従来の技術］ 直流電気炉は、炉底部に陽極として炉底電極を、炉上部
に陰極として１本の黒鉛電極をそれぞれ有する。操業に
際しては、電気炉内にスクラップおよび副原料を装入し
、炉底電極と上靴黒鉛電極との間に直流アークを生じさ
せ、この電気エネルギを熱エネルギとしてスクラップに
与え、これを溶解する。直流式アーク炉は、三相（交流
）アーク炉に比較して、下記■〜■に示す長所を有し、
今後その稼働基数が増加するものと期待される。

■　陰極が１本のため表面積が少なく、また、陰極特性
のため、電極先端部への負荷が小さく、電極原単位が小
さい（約５０％）。

■　溶解期の騒音が９０ｄｂ以下と小さい（通常の同容
量の交流炉では１１０ｄｂ）。

■　１本電極でアークが垂直下方に飛ぶため、熱的分布
は均一で、ホットスポットが生じない。

■　誘導ロスがなく、エネルギ効率がよいため、溶解時
間および精錬時間が短くなり、電力原単位が低下する。

一般に、溶融金属に接する陽極（炉底電極）および陰極
周囲の炉材は操業の進行に伴って損耗していく。この損
耗は、溶融金属による侵食が主因であるが、特に、炉底
電極の電極部材に用いられるコンタクトピンにおいて著
しい。通常、コンタクトピンの残り長さが使用限界に達
すると、新たな炉底電極に交換される。

従来の炉底電極は、金属棒等の導電性材料からなる多数
のコンタクトピンを有し、これらのコンタクトピンを保
護するために鉄皮ケース内にマグネシア質のスタンプ材
が充填されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の炉底電極においては、出鋼時など
に炉内溶鋼が少量になると、場面に浮遊するスラグがマ
グネシア質スタンプ材と接触して、低融点化合物を生成
し、スタンプ材の損耗が著しく進行する。この場合に、
マグネシア質スタンプ材の損耗速度は毎時０．５〜１．
０　ｍｍと大きく、特に、炉底電極の中央部が周辺部に
先行して損耗し、約７００ヒート（１ヒートは約１時間
の操業に相当し約１ｒ！Ａ月）の使用で電極を交換する
必要がある。

このため、炉底電極の寿命が直流電気炉の補修時期を規
定し、炉の補修回数が増加する。

炉底電極を交換すると、下記■〜■に示すような問題点
がある。

■　炉底電極を交換するにあたって、炉内温度が低下し
、作業可能な状態になるのを待って作業者が炉内に入り
、消耗した電極を撤去し、新たな電極を炉底の所定位置
にセットした後に、不定形耐火物を電極周囲にランマー
で突き固めて充填する。

この交換作業には、炉の冷却峙間を除いて、仕上りまで
に約８時間を要し、直流電気炉の生産性が著しく低下す
る。

■　コンタクトピン周囲に、いわゆる現場施工でスタン
プするため、炉を一旦冷却しなければならず、冷却によ
る熱的変化に伴い、修理範囲外の炉材についても損耗が
促進され、炉材の原単位が上昇する。

通常、炉底電極を除く他の炉床部の炉材寿命は約１年で
あり、炉底電極の寿命を他の部分の寿命程度まで延長す
ることが望まれている。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
損耗速度が小さく、長寿命の炉底電極を有する直流電気
炉を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段〕 この発明に係る直流電気炉は、陽極としての炉底電極と
、陰極としての上部電極とを具備する直流電気炉であっ
て、前記炉底電極が、炉内に露出させた一端部を被加熱
物に接触させて通電加熱する複数の導電性コンタクトピ
ンと、少なくとも前記コンタクトピンの露出端部に続く
部分を取り囲む硼化ジルコニウム質のスタンプ材と、を
有することを特徴とする。

また、この発明に係る直流電気炉の炉底電極は、露出端
部を被加熱物に接触させて通電加熱する複数の導電性コ
ンタクトピンと、少なくとも前記コンタクトピンの露出
端部に続く部分を取り囲む硼化ジルコニウム質のスタン
プ材と、を有することを特徴とする。

この場合に、スタンプ材のすべてを硼化ジルコニウムと
する必要はなく、コンタクトピンの残り長さが限界値に
達するところまでを硼化ジルコニウム質スタンプ材とし
、炉外側の領域にはマグネシア質スタンプ材を充填して
もよい。

［作用］ この発明に係る直流電気炉においては、炉底電極のスタ
ンプ材に硼化ジルコニウムＺｒＢ２を用いている。硼化
ジルコニウムは、融点が約３０００℃の高融点化合物で
あり、耐スラグ侵食性に優れているので、従来のマグネ
シア質スタンプ材に比べて損耗速度が小さく、長期間の
使用に耐える。コンタクトピンに通電すると、その露出
端部が溶損して徐々にピン長さが短くなるが、露出端部
以外の部分が硼化ジルコニウム質スタンプ材で覆われて
いるので、コンタクトピンが十分に保護され、全体とし
て炉底電極の寿命が大幅に延長される。

更に、硼化ジルコニウムは、約１５００℃で焼結が進行
し、導電性を有しはじめる。このため、導電部がコンタ
クトピンのみでなく、スタンプ材にも及び安定な電極と
なる。但し、硼化ジルコニウムが酸化されると、酸化ジ
ルコニウムｚｒＯ２となって導電性がなくなるため、硼
化ジルコニウムを電極そのものに用いることはできない
。

［実施例コ 以下、添附の図面を参照して本発明の実施例について具
体的に説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る直流電気炉の炉底部分
を示す縦断面図である。直流電気炉の炉底中央部に炉底
電極１０が嵌め込まれている。炉底電極１０はユニット
化され、炉の内張り耐火物２０の適所に設けられたブロ
ックレンガ１９に取り囲まれている。炉底電極１０のケ
ース１８とブロックレンガ１９との間にはマグネシア質
キャス・タプルからなる目地材２１が充填されている。

なお、ブロックレンガ１９にはマグネシアカーボン質耐
火レンガが用いられている。炉底電極１０の水冷ケーブ
ル１６は、直流電源（図示せず）の陽極側に接続されて
いる。一方、直流電源の陰極側は黒鉛電極（図示せず）
に接続されている。黒鉛電極は、直流電気炉の蓋を貫通
し、その先端が炉内の被加熱物に対面している。なお、
電源は１２万アンペア以上の容量を有する。

炉底電極１０のケーブル１６は電極端子１５に接続され
、更に、端子１５は冷却空気導入管１４を介して集電板
１３に接続されている。集電板１３の直上には基板１２
が設けられている。両部材板１２．１３は、はぼ水平か
つ平行に取り付けられている。基板１２は、ブラケット
を介して炉本体の鉄皮に支持されている。基板１２とブ
ラケットとは互いに絶縁されている。８０本のコンタク
トピン１１が、集電板１３に取り付は支持され、基板１
２を貫通して互いに平行に直立している。

基板１２の上面に鋼製ケース１８が一群のコンタクトピ
ン１１を取り囲むように設けられている。

ケース１８内にはスタンプ材１７ａ、１７ｂが充填され
、コンタクトピン１１の大部分がスタンプ材１７ａ、１
７ｂにより覆われている。スタンプ材１７ａ、１７ｂは
二層に分かれている。下層のスタンプ材１７ｇはマグネ
シア粉にバインダーを混ぜ突き固めて形成され、上層の
スタンプ材１７ｂは硼化ジルコニウム粉にバインダーを
混ぜ突き固めて形成されている。この場合に、上層のス
タンプ材１．７　ｂに用いられる硼化ジルコニウム粉は
、ＺｒＢ２を９０重量％以上含む純度であることが好ま
しい。これは、硼化ジルコニウムの純度が低いと、耐ス
ラグ侵食性が劣化するからである。なお、炉底電極が未
使用の状態では、コンタクトピン１１の先端部が上層の
スタンプ材１７ｂから若干長さ突出するように、スタン
プ材１７ｂが突き固められている。スタンプ材１７ａ。

１７ｂの合計厚さは、例えば７００−１０００ｇｍであ
る。

次に、上記の炉底電極１０を直流電気炉の炉底に取り付
ける場合について説明する。

使用ずみの炉底電極を撤去し、ブロックレンガ１つを新
たなものに取り替える。新たな炉底電極１０を炉上方か
ら下降させ、これをブロックレンガ１９で取り囲まれた
炉底開口部に嵌め込む。このとき、絶縁部材をブラケッ
トの所定位置に予め敷き込んでおき、炉底電極１０と炉
本体とを絶縁する。炉底電極のケース１８とブロックレ
ンガ１つとの間隙に、マグネシア質キャスタブル目地材
１８を充填する。電極端子１５にケーブル１６を接続す
ると共に、導入管１４の空気取り入れ口に供給管（図示
せず）を接続し、冷却空気供給源（図示せず）に連通さ
せる。

次に、上記炉底電極１０を有する直流電気炉により所定
の溶鋼を溶製する場合について説明する。

炉内に所定量のスクラップおよび副原料を投入し、炉底
電極１０および黒鉛電極に通電する。黒鉛電極とスクラ
ップとの間にアークが発生し、スクラップが溶融する。

このとき、電気炉を流れる直流電流は、ケーブル１６か
ら冷却空気導入管１４を通って、集電板１３から８０本
のコンタクトピン１１に分かれ、炉内のスクラップに入
り、アークを介して黒鉛電極に流れる。炉底電極１゜の
冷却空気は、導入管１４から入り、上昇して基板１２と
集電板１３との間からほぼ放射状に外部に抜ける。炉内
温度は、最高１５５０〜１６００℃に達する。

コンタクトピン１１の先端部は、スクラップ又は溶鋼と
の接触により溶損し、スタンプ材１７ｂの上面より少し
凹む。しかしながら、凹所に溶鋼が流れ込み、ビン１１
の先端部が補充されるので、次回以後のヒートのときに
も被溶融物とビン１１との接触通電は十分に確保される
。

溶融精錬後に溶鋼を出鋼し、炉内に溶融スラグを残留さ
せると、スタンプ材１７ｂがスラグに接触するが、上層
のスタンプ材１７ｂが硼化ジルコニウムでつくられてい
るためスラグと実質的に反応せず、溶損量が極めて少な
い。上層のスタンプ材１７ｂが損耗し、下層のスタンプ
材１７ａが露出するところまでコンタクトピン１１が短
くなると、炉底電極１０を交換する。

なお、上記実施例では、スタンプ材を二層に分け、上層
を硼化ジルコニウム質に、下層をマグネシア質にする構
成としたが、この発明はこれに限られることなく、スタ
ンプ材の全部を硼化ジルコニウムとしてもよいし、損耗
速度が大きい電極中央部の硼化ジルコニウム層を周辺部
より厚くしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、炉底電極の寿命を従来の約１０倍以上
に延長することができる。このため、１年に１回の炉内
耐火物の補修に炉底電極の交換を合わせることができ、
炉の補修コストが大福に低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直流電気炉の炉底部分を
示す縦断面図である。 １０：炉底電極、１１；コンタクトピン、１２：基板、
１３；集電板、１４；冷却空気導入管、１５；端子、１
６；ケーブル、１７ａ、１７ｂ；スタンプ材、１８；ケ
ース。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極としての炉底電極と、陰極としての上部電極
   とを具備する直流電気炉であって、前記炉底電極が、炉
   内に露出させた一端部を被加熱物に接触させて通電加熱
   する複数の導電性コンタクトピンと、少なくとも前記コ
   ンタクトピンの露出端部に続く部分を取り囲む硼化ジル
   コニウム質のスタンプ材と、を有することを特徴とする
   直流電気炉。
2. （２）露出端部を被加熱物に接触させて通電加熱する複
   数の導電性コンタクトピンと、少なくとも前記コンタク
   トピンの露出端部に続く部分を取り囲む硼化ジルコニウ
   ム質のスタンプ材と、を有することを特徴とする直流電
   気炉の炉底電極。