JPH04306486A - 冶金用容器 - Google Patents

冶金用容器

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JPH04306486A
JPH04306486A JP3234023A JP23402391A JPH04306486A JP H04306486 A JPH04306486 A JP H04306486A JP 3234023 A JP3234023 A JP 3234023A JP 23402391 A JP23402391 A JP 23402391A JP H04306486 A JPH04306486 A JP H04306486A
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rod
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、容器底面の外套に固定
されている少なくとも1つの金属電極を具備し、金属電
極の一端は炉壁を貫通して、容器の中にある溶融金属に
接触し、他端は電源及び冷却媒体源に接続可能である冶
金用容器、特に直流アーク炉の炉容器に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばプラズマ溶解炉又は真空アーク炉
においては溶融金属への電気接触は、容器の耐火材ライ
ニングの中に嵌込まれている電極を介して行われる。こ
れらの電極は熱的磨耗にさらされる。この熱的磨耗を低
減するために金属電極は冷却される。
【0003】ドイツ特許出願第3106741号明細書
から、冷却流体ガスとして例えば空気を用いることが公
知である。この冷却方式の欠点は、熱媒体による熱排出
量が小さいことにある。
【0004】熱排出を促進するために液体も冷却媒体と
して用いることができる。ヨーロッパ特許出願第005
6225号明細書から、棒状の電極の中空室の中に供給
管を介して冷却水が圧力を印加されて導入される電極が
公知である。この実施例の欠点は、冷却水案内管が炉容
器の中にまで突出していることにある。電極が過熱した
場合、及び溶融金属に面している磨耗部分が溶融した場
合、又は全体が金属製である部分に亀裂が発生して、水
冷される電極部分に到達した場合には、圧力が印加され
ている冷却水は、炉の中の溶融金属の中にまでに侵入す
ることもある。冷却水が溶融金属の中にまで侵入すると
ガス爆発が発生することもあり、操作員にとって危険で
あり、炉が破壊されることもある。
【0005】前記文献では、磨耗部分と、底面部電極の
冷却部分との間に、熱伝達率が小さく融点が低い金属層
が設けられており、これはコストが大きい。この構造の
電極は熱の流れ及び電流の流れを阻止し、更には部分的
にさえ再使用が可能でない。
【0006】ドイツ特許出願第3835785号明細書
から、キャップが磨耗部分と取外し可能に接続されてい
る、電気溶解炉のための底面部電極が公知である。この
文献から公知の底面部電極の場合にはキャップの冷却能
力が小さく、従って別の冷却装置が必要であるだけでな
く、電極を迅速に交換するための装置が設けられていな
い。この文献から公知の電極は交換作業に手間がかかる
という欠点の他に、衝撃を受止るための手段がなく、従
って電極の位置がずれるおそれがあり、炉が決壊するお
それがある。すなわちスクラップを使用する場合には個
々のスクラップ塊が底面部電極の磨耗部分の端面に落下
し、底面部電極を軸方向で容器底面部から押出すことが
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
欠点を除去することと、容易に交換でき主要部分が再支
承可能であり構造的に簡単で頑丈で磨耗が小さい底面部
電極を有する冶金用容器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は請求項1の特
徴部分に記載の特徴により解決される。
【0009】本発明の電極は構造的及び機能的に磨耗部
分と再使用可能部分とに分割  されている。2つの互
いに取外し可能に接続されている電極部分は、炉外套に
固定され媒体接続管が取付られている保持部材により保
持される。溶融金属に面している電極部分は磨耗部分で
あり、簡単な金属棒から成り、有利には溶融金属に対応
する加工物質から成る。溶融金属に面していない電極部
分は銅から成り、冷却媒体を導入するためのチャネルを
有する。銅部分の一部は炉から突出して出ている。この
銅部分の外側外套に、電流を導入するための接触ジョー
を押圧することができる。
【0010】互いに接続されている電極部分を簡単かつ
迅速に交換することは、導電ロープを接触ジョーにより
電極の銅部分に押圧する締付装置が取外されることによ
り実現される。締付装置が取外されると電極は炉容器側
から保持部材の中から引出すことができ、フランジの中
から引出すことができる。媒体供給装置全体、すなわち
給電装置及び冷却媒体供給装置は保持部材を介して炉底
面部に固定され、電極交換の際にそのままの位置に留め
ておくことができる。
【0011】この交換手段は、保守作業員の仕事を著し
く簡単する、何故ならばこの交換手段がないと、狭い空
間の中で行われるだけでなくクレーンなしに炉の下の作
業が必要であるからである。
【0012】取外された電極は、銅部分と磨耗部分との
間の接続部材を簡単に外すことにより分解され、新しい
磨耗部分が接続される。従ってすべての主要部分は電極
交換の際に再び使用でき、比較的コストの小さい磨耗部
分のみを交換すればよい。新たに統合された電極は簡単
な方法で容器内側からフランジ管の中に差込むことがで
き、締付装置を閉じると再び使用可能になる。
【0013】電極の銅部分の構造の寸法決めは、2つの
棒の間の良好な接触を保持するために銅冷却部分の頭部
面を多数回にわたり熱技術的に後処理できるように行わ
れている。磨耗部分と銅電極部分との間の熱の流れを阻
止することを回避するために、2つの部分を締付ねじに
より又は溶接手段又はろう付け手段により互いに力結合
により接続することが提案される。この場合に電極部分
は、ろう付け剤が分離面の間に塗布され、更に締付ねじ
を介して互いに締結されるように互いに接続されること
が可能である。
【0014】底面部電極を特に頑丈に構成することは、
フランジ管を取付けることにより実現される。フランジ
管はとりわけ、電極に作用する力を磨耗部分から容器底
面部に導くために用いられる。このような力はとりわけ
スクラップの装入の際に又は溶融金属の静的圧力により
発生する。従って銅部分と、媒体供給のための保持装置
とは機械的負荷が印加されない。この構造により、導電
性が良好であり比較的軟質である銅を使用することが可
能である。更に、発生した力をフランジ管により容器底
面部に導くことにより、冷却水の供給装置及び給電装置
が負荷されて損傷されることが回避される。
【0015】電極を効果的に冷却するために噴射水が使
用される。貫流されるチャネル又は管の形の強制冷却方
式の場合には熱の流れが制限されるので、熱交換面を広
くし及び/又は冷却水速度を大きくすることにより十分
な冷却効果を実現するために大きいコストをかけなけれ
ばならないのに対して、噴射水冷却方式は幾何学的形状
が簡単な冷却室により実現できる。すなわち多数の小さ
い冷却水チャネルが設けられている場合には、例えば溶
接継目、チャネル湾曲個所等における局所的流体状態に
起因して蒸気泡が形成されるおそれがある。この蒸気泡
は、ある特定の大きさ及び位置をとると遮断弁として作
用し、これにより冷却媒体の流れが阻止され、場合によ
っては完全に遮断される。
【0016】類似の不利な作用は、本発明の噴射水冷却
方式の場合には確実に排除される。噴射水冷却方式の場
合には冷却媒体は、排出速度を高めるためにノズルが設
けられており頭端部が開いている導管を介して供給され
る。冷却水は、電極の中に設けられている盲穴の端面に
衝突し、これにより著しく大きい熱量を受取ることがで
きる。衝突する水が有する高い運動エネルギーに起因し
て蒸気泡の集合は可能でない。
【0017】次いで冷却水は、供給導管に比して著しく
大きい排出導管を介して電極から流出する。排出流は、
冷却水を吸込むことにより高めることができる。これに
加え、たとえ蒸気泡が発生しても、冷却面を吸込むこと
により除去できる。
【0018】吸込みにはディスクポンプ(Scheib
enpumpe)が適している、何故ならばディスクポ
ンプは、液体冷却媒体の中に空気泡が発生しても支障を
きたさないからである。
【0019】噴射水による集中水冷の冷却効果は間接的
に、良好な熱伝達性を有する銅コアを介して溶融金属の
前線のすぐ下まで作用する。これにより、溶融金属前線
を容器底面部から大きく離して保持することができる。 これにより、操業の安全性を高める他に電極と、その周
囲の煉瓦構造とを最小にすることができる。
【0020】冷却チャネルを適切に構成し配置すること
により、そして冷却水量及び速度を制御することにより
冷却作用ゾーンを意図的に制御することができる。電極
の中に熱電素子を設けることにより溶融金属前線の位置
を確実に監視することができる。
【0021】
【実施例】図1は、容器底面部11を有する冶金用容器
10の一部の断面図であり、容器底面部11は耐火ライ
ニング12及び外套14を有する。冶金用容器底面の中
に溶融金属19が示されている。
【0022】外套14に、絶縁部材13により分離され
て保持装置30がねじ36により取外可能に固定されて
いる。保持装置30はフランジ管31から成り、フラン
ジ管31には保持部材33が取付られ、保持部材33は
容器底面部11から遠ざかって延びており、保持部材3
3には締付リング34(図2を参照)及び冷却媒体導管
すなわち導管51及び排出管53が固定されている。取
付リング34には、実質的に接触ジョー41及び流体管
42から成る流体案部材40が固定されている。
【0023】フランジ管31における、電極中心軸に対
して同軸に配置されている管状部分の頭端部は端面32
を有する。
【0024】フランジ管31の中には電極20を差込む
ことができる。この電極20は円筒状棒21を有し、円
筒状棒21に接続可能であるスリーブ22を更に有する
。円筒状棒21は、管32の端面に対応する大きさの段
部23を有する。
【0025】スリーブ22は接続手段25を介して図示
の例では締付ねじ26により円筒状棒21に接続するこ
とができる。
【0026】スリーブ22は、円筒状棒21から遠ざか
って延びて開いている孔24を有し、孔24の中には導
管51を挿入することができる。孔24の直径は、導管
51の直径の少なくとも4倍である。水の供給に用いら
れる導管51の頭端部にはノズル52を取付けることが
できる。
【0027】磨耗部分(円筒状棒21)の中には熱電素
子(図示せず)が設けられ、排出管53には吸込ポンプ
(図示せず)が取付けられている。
【0028】図2は、図1のA−A切断線に沿って切断
した底面部電極を示す。電極20のスリーブ22は孔2
4を有する。締付ねじ26による2つの電極部分の締結
は概略的に示されている。スリーブ22はフランジ管3
1を通って差込れており、電極20の段部23が一点鎖
線により示されている。
【0029】保持部材33には締付リング34が固定さ
れている。締付リング34はフォーク状の形状を有し、
締付部材35により締付けることができる。締付リング
34には接触ジョー41が取付けられており、接触ジョ
ー41は締付部材36により締付リング34を介してス
リーブ22に押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】底面部電極の断面図である。
【図2】図1のA−A切断線に沿って切断して底面部電
極の横断面図である。
【符号の説明】
13  絶縁部材 14  外套 20  電極 21、22  第1と第2の棒 23  段部 24  孔 25  接続手段 26  締付ねじ 31  フランジ管 32  端面 33  保持部材 34  締付リング 35  締付部材 40  流体案内部分 41  接触ジョー 51  冷却媒体供給管 52  ノズル 53  冷却媒体排出管 70  吸込ポンプ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  容器底面の外套に固定されている少な
    くとも1つの金属電極を具備し、金属電極の一端は炉壁
    を貫通して、容器の中にある溶融金属に接触し、他端は
    電源及び冷却媒体源に接続可能である、例えば直流アー
    ク炉の炉容器である冶金用容器において、電極(20)
    が2つの互いに接続可能な第1と第2棒(21、22)
    から成ることと、第2の棒(22)の炉から突出してい
    る部分が冷却媒体を供給されることが可能であることと
    、溶融金属に面している第1の棒(21)が溶融金属に
    近い方の直径を大きくするリング状の段部(23)を有
    することと、冶金用容器(10)の外套(14)にフラ
    ンジ管(31)がねじ締結されることが可能であり、フ
    ランジ管(31)の端面(32)が上記段部(23)の
    リング面に対応し、端面(32)が段部(23)に寄掛
    かり可能であることと、フランジ管(31)に少なくと
    も1つの保持部材(33)が設けられ、保持部材(33
    )には流体案内部分(40)と冷却媒体供給管(51)
    及び冷却媒体排出管(53)とが固定されていることを
    特徴とする冶金用容器。
  2. 【請求項2】  第2の棒(22)の中に、電極中心軸
    線に同軸に配置されている少なくとも1つの孔(24)
    が設けら、孔(24)の中に冷却媒体供給管(51)が
    取付けられることが可能であることを特徴とする請求項
    1に記載の冶金用容器。
  3. 【請求項3】  冷却媒体供給管(51)が、頭端部が
    開いている導管であることを特徴とする請求項1に記載
    の冶金用容器。
  4. 【請求項4】  導管(51)が、冷却媒体排出速度を
    高めるためのノズル(52)を有することを特徴とする
    請求項3に記載の冶金用容器。
  5. 【請求項5】  導管(51)と孔(41)との直径の
    比が1:4より大きいことを特徴とする請求項3又は請
    求項4に記載の冶金用容器。
  6. 【請求項6】  孔(24)が、開いている冷却媒体排
    出管(53)に連通していることを特徴とする請求項1
    に記載の冶金用容器。
  7. 【請求項7】  冷却媒体排出管(53)に吸込ポンプ
    (20)が取付られていることを特徴とする請求項1に
    記載の冶金用容器。
  8. 【請求項8】  吸込ポンプ(70)がディスクポンプ
    であることを特徴とする請求項7に記載の冶金用容器。
  9. 【請求項9】  外套(14)とフランジ管(31)と
    の間に絶縁部材(13)が設けられていることを特徴と
    する請求項1に記載の冶金用容器。
  10. 【請求項10】  流体案内部分(40)のための保持
    部材(33)が締付リング(34)を有し、締付リング
    (34)には接触ジョー(41)が取付られていること
    を特徴とする請求項1に記載の冶金用容器。
  11. 【請求項11】  締付リング(34)が、スリーブ(
    22)に接触ジョー(41)を整合するための締付部材
    (35)を有することを特徴とする請求項10に記載の
    冶金用容器。
  12. 【請求項12】  締付部材(35)が機械的、空圧的
    又は液圧的に作動されることが可能であることを特徴と
    する請求項11に記載の冶金用容器。
  13. 【請求項13】  熱の流れも電流の流れも阻止せずに
    電極(20)の第1の棒(21)とスリーブ状の第2の
    棒(22)を互いに接続する接続手段(25)が設けら
    れていることを特徴とする請求項1に記載の冶金用容器
  14. 【請求項14】  接続手段(25)が締付ねじ(26
    )であり、締付ねじ(26)は棒(21)の中に突出し
    て棒(22)を貫通し、棒(21、22)における互い
    に接触する面を力結合により押圧していることを特徴と
    する請求項13に記載の冶金用容器。
  15. 【請求項15】  接続手段(25)が、棒(21、2
    2)を内部で互いに接続する溶接手段又ははんだ付け手
    段であることを特徴とする請求項13に記載の冶金用容
    器。
  16. 【請求項16】  第2の棒(22)を貫通して第1の
    棒(21)の中に突出している熱電素子(60)が設け
    られていることを特徴とする請求項1から請求項15の
    うちの1つの請求項に記載の冶金用容器。
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