JPH049992B2

JPH049992B2 -

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Publication number: JPH049992B2
Application number: JP59155666A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1992-02-21
Also published as: IN161092B; US4566108A; SU1545951A3; EP0133925A1; CH664059A5; JPS60111878A; BR8403723A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、交換可能な底部電極を有する電気炉
に関する。

従来技術この種の炉は、例えばスイス国特許明細書第
452730号の記載から公知である。

過去における半導体構成素子を開発することの
進歩は、直流アーク炉を飛躍的に製鉄工業及び製
鋼工業で主に電気鋼を溶融するために使用するこ
との動機を与えた。

直流アーク炉の構造及び作用形式は、例えば定
期刊行物“シユタール・ウント・アイゼン
（Stahl und Eisen）”、第103巻（1983年）No.３、
1983年２月14発刊、第133頁〜第137頁、の記載か
ら公知である。

電気的又は熱的割合を最適にするためには、直
流アーク炉の場合、アークを溶融物の上方に配置
された１つ又はそれ以上の電気と溶融物それ自体
との間で形成させるのが有利であることが判明し
た。直流の帰路には、炉底中で溶融物と接触する
少なくとも１つの電極、底部電極、が設けられて
いる。

底部電極は、間断なく著しく高い熱応力に暴露
されており、この底部電極には、高い軟化点及び
融点を有する材料、例えば黒鉛、が適当である。
しかし、炭素電極を使用する場合には、溶融物は
一面で加炭される。しかし、このことは、殊に低
炭素鋼を製造する場合には望ましいことではな
い。他面で、炭素電極は消費され、それによつて
炉底は弱くなりかつ電力伝達は不利に影響を及ぼ
されうる。

スイス国特許明細書第452730号に提案された解
決法によれば、底部電極の溶融物と結合している
部分が溶融物それ自体と同じ化学含量を有するよ
うな底部電極が使用される。この場合、冷却は、
底部電極の炉体に背反した端部範囲で空気を用い
る対流によつて行なわれ、この場合この端部範囲
は、良好な熱伝導性及び導電性を有する金属、例
えば銅、からなる。これは、所謂２成分系電極で
ある。

底部電極の高い熱応力及びそれと結び付いた摩
耗現象により、底部電極をときどき交換するこ
と、すなわち消費した底部電極を炉床から取外し
かつ新しいものに代えることが必要とされる。

この底部電極は、円錐形で炉内部の方向に縮小
して形成されている。この形成により炉底の外側
からの底部電極の設置及び取外しを可能にする。

しかし、この種の底部電極の取外しは、実際に
次の理由から著しく費用がかかる：炉内に残留する凝固した溶融物残基は、炉底の
耐火性材料の電極に隣接せる範囲内で沈積した金
属成分と共通に金属及びスラグからなる茸状被膜
を形成する。しかし、この茸状被膜を先に除去す
ることなしに底部電極を取外すことは不可能であ
る。しかし、この除去の仕事は、労働消費であり
かつ冷却した炉体でのみ実施することができ、そ
れによつて再び炉の運転に対する時間的減少が生
じる。

更に、底部電極を炉底から場合によつては突出
するために、軸方向に作用する応力を有する、炉
底の前面の中心に置かれた押出ボルトが必要とさ
れる。しかし、この突出操作は、底部電極の軸線
に対して直角かつ平らに形成された前面を前提条
件とする。しかし、底部電極の炉内部に対向した
前面は、摩耗作用によつて多少とも変形されてお
り、突出過程は、困難な条件下及び耐火性底部の
損傷の危険下でのみ可能である。

その上、突出装置を炉内部で固定するための手
段を講じなければならない。

更に、スイス国特許明細書第452730号により提
案された解決法の場合には、底部電極を交換する
前にそのつど電流供給ケーブルを含めて機械的固
定部材を解除し、かつ取り外さなければならな
い。

発明が解決しようとする問題点本発明の課題は、電気炉の底部電極が容易に簡
単な手段で炉底から取り外すことができるような
電気炉を得ることである。

問題点を解決するための手段この課題は、底部電極７ｃ，７ｄ又は底部電極
７ａ，７ｂが該底部電極を１つの単位に限定する
耐火性材料からなる成形体１０，１０ａ；１５と
一緒に炉内部の方向に拡大するか又はせいぜい不
変の横断面を有し、底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄが炉内部の方向に取外し可能であることによ
つて解決される。

本発明の本質的な特徴は、簡単で良好に再現し
うる構造、特に外側から炉内部へ向つての底部電
極の突出しにある。底部電極がそれを１つの単位
に限定する耐火性材料からなる成形体で被覆され
ていることによつて、簡単な方法で、底部電極を
それが炉内部の方向に縮小されている場合でも炉
内部に向つて突出す方法が存在する。それによつ
て、炉内部から外側へ向つての底部電極の押出過
程に必要とされる、炉床で茸状被覆を除去するた
めに常用で必要な広範囲の前作業は、節約され
る。定法で炉体中に取付けられるに相違ない突出
装置の支持手段は、同様に省略される。

特許請求の範囲第２項又は第３項の記載による
本発明の対象の他の形成において、接続断片は、
特に銅からなる接触スリーブとして形成されてお
り、この接触スリーブの側壁は、特に炉底の方向
に拡大し、底部電極は、接触スリーブの側面上に
支持され、かつ接続断片は、電極に対して閉鎖さ
れた、液体冷却のための冷却通路を装備してい
る。

こうして、良好な電気的接触及び最適な冷却作
用が達成される。底部電極の冷却は、液体冷却さ
れた、接触スリーブとして形成された接続断片に
よつて直接に行なわれるので、底部電極の円錐形
に形成された側面と、接続断片との平らに平行な
接触は、良好な熱伝達のために重要である。

本発明のもう１つの形成によれば、接続断片の
前面には、少なくとも１つの穿孔が設けられてい
る。それによつて、底部電極の設置及び取外し
は、著しく簡易化される。それというのも、接続
断片も電極供給線も取外す必要がないからであ
る。消費された底部電極の炉底からの押出し及び
実際に外側から炉内部への押出しは、簡単な方法
で、例えば押出ラムを接続断片中の穿孔を介して
直接に底部電極の前面上に置き、かつ押出しに必
要とされる応力を底部電極上に作用させることに
より行なわれる。

本発明による他の形成によれば、固定部材は、
金属の円錐台状の、穴を有する遮蔽板及び垂直に
配置された支柱からなり、遮蔽板は、下に向つて
開き炉底と結合しており、遮蔽板の上面は、耐火
性材料からの被覆を装備しており、かつ底部電極
は、遮蔽板の穴を貫通し接触スリーブ上で支持さ
れていることが設けられている。

この固定装置は、一面で接続断片の確実な固定
を底部電極と一緒に炉の全ての運転条件下、例え
ば装入の際、溶融及び傾倒の際に可能ならしめ、
他面で場合によつては前述されてない炉漏洩の際
に安全を提供する。

水冷却の個所の上及び炉底の下での特に耐火性
材料からの保護板は、底部電極に隣接しての場合
による炉底漏洩の際に溶融金属が水冷却した部材
に到達しうる、すなわち導出されることが阻止さ
れる。更に、この保護板は、供給管、内部管、水
冷却した導電体及びケーブル等を遮蔽するために
使用される。

本発明の他の形成によれば、一体に形成するこ
とも、２成分系底部電極を容易に炉底から外側か
ら炉内部の方向に取外すこともできる。本発明の
対象のもう１つの形成により選択された設計は、
炉内部の方向への底部電極の縮小せる横断面の点
で底部電極の電気的特性値及び熱的特性値に対す
る好ましい作用とともに全く同様に炉底からの底
部電極の押出可能性に対して有利であることが証
明された。

実施例次に、本発明を実施例につき図面を詳説する。

第１図は、炉体２及び天井３を有するアーク炉
１を示し、この場合炉体２は、炉底４、炉壁５、
炉底４ａの耐火性被覆及び炉壁５ａの耐火性被覆
からなる。溶融浴１３の上方には、炭素電極８が
配置されており、この炭素電極は、天井３の穴を
貫通している。電極８を冷却するために、冷却リ
ング３ａが配置されている。電極８は、電極支持
腕部１１のホルダー９中に支持されている。電極
支持腕部１１は、さらに第１図で図示してない電
極制御装置と結合している。

炉体５，５ａには、扉６が存在し、電極８と溶
融浴１３との間には、アーク１４が形成されてい
る。

炉底４，４ａには、本発明による底部電極７ａ
の例示的な１つの実施例が認められ、この底部電
極は、耐火性材料からなる、底部電極を限定する
部材１０によつてスリーブ状に取り囲まれてい
る。第１図による例示的な実施例の場合、底部電
極７ａは、炉内部の方向に縮少する円錐形を有
し、この円錐形は、炉底４から炉床面１６にまで
拡がる。底部電極７ａの縮少する形状とは異な
り、この底部電極を限定する部材１０は、炉内部
に向かう方向に拡大している。底部電極７ａは、
炉底４の下方で水冷却される、接触スリーブとし
て形成された接続断片１７によつて支持され、こ
の接続断片は、同時に電流供給線を結合するため
に使用される。底部電極７ａは、ねじ結合部材２
３により接続断片１７の前面に固定されている。
底部電極７ａは、円錐形に形成された側壁で同様
に天井３に向つて円錐形に拡大する、接触スリー
ブの内部側面と接し、それによつて２つの部材７
ａと１７の間の良好な電気接続及び熱伝導が得ら
れる。接続断片１７には、接目板２０が配置され
ており、この接目板は、接触スリーブと一体に形
成されている。

第１図には、電流供給ケーブル２２の一部が認
められ、この電流供給ケーブルは、ねじ結合部材
２１により接続断片１７の接目板２０と結合して
いる。接続断片１７は、冷却通路１９及び冷却通
路入口管１８を有する。冷却後、主に水は、入口
管１８を介して冷却通路１９に供給される。冷却
液は、接続断片１７の冷却通路１９を螺施形の配
置で上方へ貫流し、したがつて底部電極７ａを間
接的方法で冷却する。接続断片１７の冷却液出口
管は、入口管１８と同じ平面上にあり、したがつ
て第１図では認めることができない。底部電極７
ａを支持することは、金属の円錐台状遮蔽板２４
及び垂直な支柱２４ａからなる固定部材により行
なわれ、この場合遮蔽板２４は、炉軸に対して少
なくとも大体において中心で下に向つて開いて配
置されており、かつ支柱２４ａにより炉底４と堅
固に結合している。底部電極７ａは、遮蔽板の穴
を貫通し、接触スリーブ上に支持され、この場合
接続断片１７は、電気絶縁中間層２７の嵌合下に
遮蔽板２４の下側に固定されている。

底部電極７ａの起こりうる取外しの場合には、
ねじ結合２３のみが解かれる。底部電極７ａの起
内部に背反した前面で、例えば押出装置の第１図
で図示してないボルトは、接続断片１７の前面２
８の穿孔２８を介して底部電極７ａの前面上に置
かれ、底部電極７ａを限定する部材１０と一緒に
底部電極７ａ上には、突出過程に必要な応力がも
たらされる。こうして、底部電極７ａは、この底
部電極を取り囲む部材１０と一緒に簡単に外側か
ら炉内部に向つて取外すことができる。底部電極
７ａの溶融物に対向した前面とは異なり、押出ラ
ムに接する前面は、正確に規定されているので、
炉底４，４ａからの底部電極７ａの押出しは、全
ての場合に良好に再現可能に繰り返すことができ
る。

第２図は、第１図による第１の実施例の本発明
による底部電極を拡大して示す垂直断面図であ
る。炉底４の範囲内で直径d₁を有する底部電極７
ａは、炉床面１６にまで円錐形で縮少し、この炉
床面で直径d₃を有する。これに対して、炉底４の
範囲内でほぼ同様に直径d₁を有する、底部電極７
ａを限定する部材１０は、拡大し、炉床面で直径
d₄を有する。炉底４からの底部電極７ａの押出過
程を著しく困難にすることなしに、部材１０が同
様に円筒形に形成されていてもよいことは、点線
１０ａによつて示されている。底部電極７ａの平
均直径は、d₂で示され、底部電極７ａの全長は、
ｌで示されている。

第３図は、もう１つの本発明による底部電極７
ｂを示す垂直断面図である。底部電極７ｂは、円
筒形の形状を有し、同様に限定する部材１０で取
り囲まれており、この部材は、再び炉内部に向か
う方向に拡大する。こうして、炉底からの底部電
極７ｂの押出しは、再び著しく簡易化される。底
部電極７ｂは、点線によつて明らかなように耐火
性材料からなる成形体１５を有し、この成形体
は、底部電極７ｂ内部の漏斗状凹所中に配置され
ており、この場合この凹所は、底部電極７ｂの炉
内部に対向した前面から軸方向に炉底４の範囲に
まで拡大されている。成形体１５は、炉内部の方
向で底部電極７ｂの横断面の減少のために使用さ
れ、それによつてこの底部電極の損失効率は減少
される。炉底４において、電極７ｂは直径d₁を有
し、この直径は、成形体１５によつて炉床面１６
で半径方向の環状幅d₅にまで減少する。電極７ｂ
は、それを限定する部材１０と一緒に炉床面１６
で直径d₇を有する。平均直径は、d₆で示され、長
さは、さらにｌで示されている。

第４図は、底部電極７ｃを示し、この底部電極
の外径は、炉内部の方向に拡大しているか又はせ
いぜい点線７caによつて示されているように不
変である。底部電極７ｃは、それを限定する部材
を全く有しない。それというのも、炉内部に向つ
ての押出しは、この部材なしでも保証されている
からである。しかし、底部電極７ｃは、漏斗状成
形体１５を有し、この漏斗状成形体は、既に第３
図の記載で実施されたように損失能率の限定に使
用される。底部電極７ｃは、炉底４で直径d₁を有
し、炉床面１６で外径d₈を有するが、炉床面１６
においては金属により作用する環状幅d₁₀のみを
有する。平均直径は、d₉で示され、長さは、さら
にｌで示されている。

第５図には、２成分系底部電極７ｄが示されて
おり、この２成分系底部電極は、炉床面１６に対
向した鉄合金部材３１及び銅部材３２からなる。
２つの部材３１，３２は、冶金的に相互に結合
し、この場合外側から炉内部の方向への電極７ｂ
の押出可能性は、直ちに保証されている。

第６図は、炉底４ａ及び底部電極７ａを拡大し
て示す部分的垂直断面図である。

第６図には、茸状金属−25又はスラブ部分２６
が認められ、この部分は、底部電極７ａ及びこの
底部電極を限定する部材１０における炉底４ａの
耐火性被覆中に浸透しており、かつ除去すること
が著しく困難である。しかし、層２５，２６の排
除は、底部電極７ａを炉内部から外側に向つて突
出するための必須の前提条件であろう。

しかし、炉底４ａからの除去は、本発明による
底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを用いると先に
広範囲に空間作業することなしに容易に可能であ
る。

底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが円形横断面
ならびに多角形横断面を有することができること
は、自明のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、底部電極を有する電気炉を示す垂直
断面図、第２図は、第１図による第１の実施例の
本発明による底部電極を拡大して示す垂直断面
図、第３図は、もう１つの実施例の本発明による
底部電極を示す垂直断面図、第４図は、もう１つ
の実施例の本発明による底部電極を示す垂直断面
図、第５図は、本発明による２成分系底部電極を
示す垂直断面図、かつ第６図は、第１図による本
発明による底部電極を有する炉底を示す部分的垂
直断面図である。４……炉底、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ……底部
電極、１０，１０ａ，１５……成形体、１２……
被覆、１３……溶融浴、１７……接続断片、１９
……冷却通路、２４……遮蔽板、２４ａ……支
柱、２８……穿孔、３１……合金、３２……銅。

Claims

【特許請求の範囲】１交換可能な底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ
を有する電気炉において、底部電極７ｃ，７ｄ又
は底部電極７ａ，７ｂが該底部電極を１つの単位
に限定する耐火性材料からなる成形体１０，１０
ａ；１５と一緒に炉内部の方向に拡大するか又は
せいぜい不変の横断面を有し、底部電極７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄが炉内部の方向に取外し可能であ
ることを特徴とする、電気炉。２底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが炉底４の
下方で存在する接続断片１７によつて支持されて
いる場合、接続断片１７が特に銅からなる、下の
電極端部を取り囲む接触スリーブとして形成され
ており、接触スリーブの接触表面が特に炉底４の
方向に拡大し、底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ
が接触スリーブの接触表面上で大面積で支持され
ている、特許請求の範囲第１項記載の電気炉。３接続断片１７が液体冷却のために電極７ａ，
７ｂ，７ｃ，７ｄに対して閉鎖された冷却通路１
９を装備している、特許請求の範囲第２項記載の
電気炉。４接続断片１７の前壁には少なくとも１つの穿
孔２８が設けられている、特許請求の範囲第２項
記載の電気炉。５固定部材２４，２４ａが金属円錐台状の、穴
を有する遮蔽板２４及び垂直に配置された支柱２
４ａからなり、遮蔽板２４が下に向つて開きかつ
炉底４と堅固に結合しており、遮蔽板２４の上面
が耐火性材料からなる被覆１２を装備しており、
底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが遮蔽板２４の
穴を貫通しかつ接触スリーブ上で支持されてい
る、特許請求の範囲第１項記載の電気炉。６一体に形成された底部電極７ａ，７ｂ，７ｃ
が鉄合金（例えば、Fe99.9％）からなる、特許請
求の範囲第１項記載の電気炉。７底部電極７ｄが少なくとも２種類の材料から
なり、この場合溶融浴１３に対向した部分が溶融
浴１３に類似の化学含量を有する合金３１からな
り、第２の部分が銅３２からなり、底部電極７ｄ
の溶融浴１３に対向した部分３１がこの底部電極
の全長の1/8〜1/2である、特許請求の範囲第１項
から第５項までのいずれか１項に記載の電気炉。