JPH0448190A

JPH0448190A - 直流アーク炉の炉底構造

Info

Publication number: JPH0448190A
Application number: JP15850390A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakayama; 傑中山; Shuichi Nakatsubo; 中坪　修一; Tsukasa Nishimura; 司西村
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1992-02-18

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）本発明は直流アーク炉の炉底構造に関し、更に詳しくは
、酸素付加操業、大電流操業時においても炉床の溶損を
抑制することができる直流アーク炉の炉底構造に関する
。

（従来の技術）電極原単位や電力原単位か交流アーク炉に比べて低減で
きる、騒音が少ない、などのことから、最近、直流アー
ク炉が注目を集めている。

この直流アーク炉は、一般に、炉体と炉体の底部を貫通
して配置された炉底電極と炉の上部に吊設された上部電
極とから構成されている。モして炉底電極は、通常、鋼
のような金属棒体から成り、炉操業の過程で、溶湯から
の伝達熱や自らが発生するジュール熱によって高温とな
り、漸次的に溶融していく。炉底電極が使用に耐え得な
い状態にまで溶融した場合には、炉操業を停止して新し
い電極と交換される。

したがって、この炉底電極の溶融を抑制して電極の使用
寿命を長くし、また電極交換の作業頻度を下げるために
、炉底電極の炉外部分は強制冷却されている。

この直流アークとしては各種タイプのものが稼動してい
る。

これらのうち、炉底電極に金属棒体を用いる直流アーク
炉の場合、炉底構造に着目して大別すると、細径（通常
、１０〜３０ｍｍ程度）の炉底電極を多数本（通常、５
０〜６０本）炉底に突設したタイプのものや、比較的大
径（通常、直径１５０皿以上）の炉底電極を１本または
２本炉底に突設したタイプのものがある。

前者のタイプのものは、炉底電極の溶融は少ないが、し
かし、炉底電極の交換は極めて煩雑であるという問題が
ある。一方、後者のタイプのものは、炉底電極の交換作
業は、その本数が少ないため、前者に比べて容易である
という利点を備えているが、しかし、発熱量は大きく溶
融量が大きいという問題かある。

ここで、後者のタイプに属するもので、現在、仏国で稼
動している直流アーク炉の炉底構造の例を図面に則して
説明する。

第１図は、ヨーロッパで稼動中の炉底電極の配置個所近
辺の構造を示す概略部分断面図である。

図において、炉の全体は鉄皮１で支持され、その中心に
は炉底を貫通して金属棒体から成る炉底電極２が配置さ
れている。この炉底電極２の直径は約３５０胴である。

炉底電極２の炉外部分の周囲には銅製の有底円筒状体３
が付設され、更にその周囲にはＳＵＳ製のハウジング４
か配設されている。これらの有底円筒状体３およびハイ
ンング４にはそれぞれ冷却水用通路３ａ、４ａか形成さ
れている。

また、ハウジング４の底部には図示しないバネを介して
ハウジング蓋５か取付けられ、有底円筒状体３の底部と
の間にも冷却水用通路５ａか形成され、全体として、強
制冷却手段６か構成されている。

これらの通路３ａ、４ａ、５ａには、炉操業の過程で冷
却水か矢印ｐのように通流せしめられて、有底円筒状体
３を介して炉底電極の炉外部分２ａは間接的に冷却され
、そのことによって、炉内部分２ｂも冷却されるように
なっている。

一方、炉底電極２の炉内部分２ｂの周囲は次のように構
成されている。すなわち、炉底電極の炉内部分２ｂは円
筒状の形をしたスリーブ７に嵌め込まれている。そして
、この円筒状スリーブ７の周囲には耐火物レンガを敷き
つめることにより炉床８を形成している。

この場合、耐火物レンガと炉床全体を支持する鉄皮１の
間には、鉄製の絶縁構造物９が介在され、また、この絶
縁構造物９を炉内の熱から保護するために、炉床８の間
に多孔質の断熱レンカ】０か介在されている。

この炉底構造において、炉底電極２の上部先端は溶湯１
１の中に突出し、また、円筒状スリーブ７および炉床８
の上面はいずれも溶湯１１と接触している。

ここで、炉底電極には、通常、鋼製の棒体か使用されて
いる。また、円筒状スリーブ７には、融点的２８０００
Ｃの高耐火度を有するということから、一般に、ＭｇＯ
の焼結レン力または未焼結レンカか使用されている。そ
して、炉床８には耐火物レンガか使用されている。

（発明か解決しようとする課題）アーク炉の操業において、溶湯１１からの熱伝達および
自らの発生するジュール熱によって炉底電極２は漸次溶
融していく。そして、この溶融がある限度まで進行した
時点て、炉底電極は新規なものと交換される。

炉底電極２の溶融か進むにつれて、その周囲に位置する
円筒状スリーブ７は、溶湯１１との接触面積か増加する
。

ところで、直流アーク炉の場合、炉操業の過程で、溶湯
は炉内を上下方向に回流する。操業時に通電する電流値
か大きくなればなるほど、この回流の速さも大きくなり
、溶湯１１は激しく流動する。

その結果、円筒状スリーブ７を構成するＭｇＯの溶損か
進みはじめる。

一方、最近では、炉操業における生産性を向上するため
に、溶湯１１か溶鋼である場合、溶鋼に酸素を吹き込ん
で行う酸素付加操業が行なわれはじめている。

この場合、ＭｇＯはＦｅ○（または溶鋼中の酸素）との
間で全率固溶し、その融点は約１７３０℃程度にまで低
下するので、上記した溶湯の回流による影響とも相俟っ
て、酸素付加操業時には急速に溶損してしまう。

炉底電極２の溶融や円筒状スリーブ７の溶損が進行する
と、炉底電極２の炉内および炉外の境界部近辺における
温度が上昇して、有底円筒状体３やハウジング４か熱損
傷を受けるようになる。このような状態は、炉操業を危
険に陥れるので、炉底電極２の溶融や円筒状スリーブ７
の溶損がある限度値になったとき、これらは新規なもの
で交換しなければならなくなる。

しかし、この交換作業は、とくに円筒状スリーブ７の交
換作業は、煩雑でかつ大規模な作業となり、炉の長期に
亘る安定操業という点からいうと、好ましい作業ではな
い。

したがって、円筒状スリーブ７としては、溶損速度が小
さい材料で構成することが好ましいことになる。

上記したＭｇＯ製の円筒状スリーブの場合、その溶損速
度は、操業条件によっても変化するが、概ね、３＋ｎｍ
／チャージ程度であり、耐用寿命は高々１００チヤージ
程度しか期待できなのが実情である。

このように、直流アーク炉の操業時の生産性を向上する
ために行なわれはじめている大電流操業、およびそれと
組み合わせる酸素付加操業にとって、従来から使用され
ているＭｇＯ製の円筒状スリーブはその耐用寿命が短い
という欠点がある。

しかも、ＭｇＯは熱衝撃に弱いという問題がある。その
ため、炉操業の過程で、例えば操業条件か変化したとき
に円筒状スリーブ７に亀裂か発生する場合もある。

このような事態が起こると、亀裂から溶湯が滲み出し、
多孔質な断熱レンガｌＯに達してそれを破壊すると同時
に、鉄製の絶縁構造体９をその降伏点にまで加熱するこ
とにより、炉体構造それ自体を損壊せしめる。

本発明は、円筒状スリーブ７の材料を溶損速度の小さい
材料に変換することによって、直流アーク炉における上
記問題を解決し、大電流操業および酸素付加操業にも充
分耐え得る直流アーク炉の炉底構造の提供を目的とする
。

（課題を解決するための手段）上記した目的を達成するために、本発明においては、少
なくとも１５０帥以上の直径を有する金属棒体から成る
少なくとも１本の炉底電極が炉底を貫通して配置され、
前記炉底電極の炉外部分の周囲には強制冷却手段か付設
され、かつ、前記炉底電極の炉内部分の周囲には円筒状
スリーブか周設され、前記円筒状スリーブの周囲には耐
火物を配置して炉床か形成されている直流アーク炉の炉
底構造において、前記円筒状スリーブの材料が、Ｃ１０
〜２０重量％、残部か実質的にＭｇＯから成るＭｇＯ−
Ｃ系耐火物、Ｃ：３〜１０重量％。

ＡＡｚＯｓ：５５〜６５重量％、残部か実質的にＭｇＯ
から成るＡｌｚＯｓ　　ＭｇＯＣ系耐火物；または、Ｃ
１０〜２０重量％、残部が実質的にＡ　ｌ　２０　ｓか
ら成るＡｌｚｏｓ−Ｃ系耐火物のいずれか１種の耐火物
であることを特徴とする直流アーク炉の炉底構造が提供
される。

本発明の炉底構造は、円筒状スリーブ７を、ＭｇＯに代
えて、上記した組成の耐火物で構成したことを除いては
、第１図で示した従来の構造の場合と変わることはない
。

本発明で用いる円筒状スリーブ用の耐火物は、いずれも
、Ｃを含有している。ここでＣは、耐火物中に分散せし
められることにより、耐火物の溶湯との濡れ性を低下せ
しめ、もって、耐火物の溶損速度を小さくするという作
用をする。

まず、Ｍｇ０−Ｃ系耐火物において、Ｃは１０〜２０重
量％の範囲内に設定される。Ｃが１０重量％より少ない
場合は、耐火物の溶損か激しくなり、また２０重量％よ
り多い場合は、耐火物の電気抵抗が低下して、操業時に
電流が円筒状スリーブにも流れてそれが赤熱してしまう
という問題が生ずる。

ＡＡ２０ａ　　ＭｇＯＣ系耐火物において、Ａ　Ａ　２
０３はバング−の役割を果たし、Ａ　１２０３．　Ｍｇ
Ｏ，Ｃとの結合を強めて、その量は５５〜６５重量％の
範囲内に設定される。Ａ　Ｉ　２０３の量が５５重量％
未満の場合は、耐火物のバインダー効果かうすれ、また
６５重量％を超える場合は、耐溶損性か劣るからである
。

Ｃは上記した作用を示す成分であるか、この系の耐火物
の場合、その含有量は３〜ＩＯ重量％の範囲内に設定さ
れる。３重量％未満の場合は耐火物の耐溶損性が劣り、
また１０重量％を超える場合は耐火物の電気抵抗が低下
するからである。

ＡＡ２Ｃｈ〜Ｃ系の耐火物において、Ｃの含有量は、Ｍ
ｇ０−Ｃ系の耐火物の場合と同様の理由で１０〜２０重
量％の範囲内に設定される。

これらの耐火物は、いずれも、上記したＭｇＯ。

ＡＩ！２０３の各粉末とＣ粉末とを所定の量比で混合し
、その混合物を例えば常法に従いプレスして所望形状の
ブロックに成形することによって製造される。成形ブロ
ックは焼成してもよいか、しかし焼成することなしに円
筒状スリーブに加工して炉底電極に周設してもよい。

後者の場合は、炉操業の過程で、炉内の熱によって焼成
が進むからである。

（実施例）炭素の含有量が１７重量％であるＭｇ０−Ｃ系の成形体
を加工して円筒状スリーブ７を製作し、炉底電極２に５
Ｓ５５鋼を用いて、第１図に示した炉底構造を有する２
５トン容量の直流アーク炉を組み立てた。

この直流アーク炉にスクラップ鋼のチャージ量３０トン
を装入してＳＣＭ４３５を溶製し、スリーブ７の溶損状
態を調へた。

溶損速度は５　ｍｍ／チャージであった。

なお、スリーブにＭｇＯ焼結レンしを用いて、同様の鋼
種を溶製した場合の溶損速度は１０ｍｍ／チャージであ
った。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、本発明の炉底槽４゜造は、炉底電極の周囲に位置するスリーブを、ＭｇＣ）
−Ｃ系、Ａｊ’ｚＯ３ＭｇＯＣ系、またはＡｌ２ｔＣ）
＋　　Ｃ系の耐火物で構成しているので、大電流操業時
や酸素付加操業時においても、その溶損速度は小さく、
したがって耐用寿命が長くなり、安定かつ高い生産性の
炉操業が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第り図は直流アーク炉の炉底構造の１例を示す概略部分
断面図である。 ■・・・鉄皮、２・・・炉底電極、２ａ・・・炉底電極
の炉外部分、２ｂ・・・炉底電極の炉内部分、３・・・
有底円筒状体、４・・・ハウジング、３ａ、４ａ・・・
冷却水用通路、５・・・ハウジング蓋、５ａ・・・冷却
水用通路、６・・・強制冷却手段、７・・・円筒状スリ
ーブ、８・・・炉床、９・・・絶縁構造体、ｌＯ・・・
断熱レンガ、１１・・・溶湯。呂願人　大同特殊鋼株式会社代理人　　弁理士　　長　門　侃　二　　Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも１５０ｍｍ以上の直径を有する金属棒体から
成る少なくとも１本の炉底電極が炉底を貫通して配置さ
れ、前記炉底電極の炉外部分の周囲には強制冷却手段が
付設され、かつ、前記炉底電極の炉内部分の周囲には円
筒状スリーブが周設され、前記円筒状スリーブの周囲に
は耐火物を配置して炉床が形成されている直流アーク炉
の炉底構造において、前記円筒状スリーブの材料が、Ｃ
：１０〜２０重量％、残部が実質的にＭｇＯから成るＭ
ｇＯ−Ｃ系耐火物；Ｃ：３〜１０重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿
３：５５〜６５重量％、残部が実質的にＭｇＯから成る
Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＭｇＯ−Ｃ系耐火物；または、Ｃ：１
０〜２０重量％、残部が実質的にＡｌ＿２Ｏ＿３から成
るＡｌ＿２Ｏ＿３−Ｃ系耐火物のいずれか１種の耐火物
であることを特徴とする直流アーク炉の炉底構造。