JPH049994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷却した底部電極及び炉底の下方に
存在する少なくとも１つの接続断片を有する電気
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解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日発刊、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極と溶融物それ自体
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、間断なく著して高い熱応力に暴露
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。

この空気冷却した２成分系底部電極によれば、
一面で、炉床の場合による裂け目において溶融金
属は、冷却装置の液体又は底部電極の導電性構成
部材と、炉底の下方で接触を起こしうることが回
避され、したがつて最初から予期しえない重大な
結果の危険が排除される。しかし、他面で比較的
に弱い冷却効果に甘んじなければならず、この冷
却効果は、工業的使用の連続運転の際に底部電極
に課される要件に決して善処しえず、このこと
は、実際に次の理由に基づく： アーク炉の運転は、大体において５つの方法の
進行を示す： −装入期 無電流；低い温度 −溶融期 高電流；高い温度 −精錬期 小電流；高い温度 −出湯期 無電流；高い温度 −補修期 無電流；中位の低い温度 殊に、溶融期で生じる、電流による損失熱は、
底部電極での大きい熱の流れを実際に炉底の方向
に生じた。それに応じて、装入期と精錬期との間
で熱供給の強さは、比較的広範な範囲で変動しう
る。すなわち、底部電極の冷却した部分で支配す
る温度は、同様に比較的広範な範囲で変動する。
底部電極での種々の熱の流れは、底部電極の流さ
が一定である場合に冷却された、溶融物と接触す
る部分の間での種々の温度差を意味する。しか
し、大きい熱供給の場合には、高い温度差は全く
存在しない。それというのも、内側の電極は、溶
融物温度よりも熱くなりえないからである。すな
わち換言すれば、多量の熱は、底部電極が短くな
る、すなわち溶け去る場合にのみ運搬されうる。

更に、広範な範囲での空気冷却における場合と
同様に冷却面の温度が大きい熱供給の際に少ない
熱供給の場合よりも著しく高い場合には、大きい
熱量は、底部電極の長さがなお著しく短縮された
場合にのみ導くことができる、すなわち底部電極
は、なおさらに溶け去る。そのことから、溶融物
と底部電極との間の液体−固体境界層の位置変化
は、比較的大きい長さにわたつて軸方向に見て拡
がる。この位置変化は、一面で溶融物中への底部
電極の“内部への増大”で表われうるか又は既述
したように溶け去る過程で炉底の方向に表われう
る。

この前記した過程は、底部電極の保持性を著し
く損ない、底部電極を取り囲む、炉底の耐火性被
覆の早期破壊を生じる。底部電極がこの種の不利
な運転条件下でとにかく機能能であるようにする
ためには、この底部電極は、相当して大き目にさ
れなければならない。このことは、さらに出力損
失に不利な方法で影響を及ぼす。

更に、冷却能率は、運転要件に適合させるべき
である。これは、一面で空気冷却器を大き目にす
ることによつて増大させることができる。しか
し、このことは、長い間には不満足な結果を導く
であろう。

他面で、液体冷却は、優れた方法で底部電極の
冷却に対して提供される。しかし、この場合に
は、溶融金属が冷却液と接触しないようにするた
めに、相当する保護手段を準備しなければならな
い。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、底部電極が最適に冷却され、
冷却装置を経済的に得ることができ、容易に交換
することができ、かつ高度に運転の安全性を提供
するような首記した種類の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、接続断片１７が直接的又は間接的
に冷却される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面が円錐形を炉底４の方
向に拡大しており、接触スリーブが底部電極７ａ
の炉内部に背反した端部を取り囲んでいることに
よつて解決される。

本発明の本質的な特徴は、接続断片が接触スリ
ーブとして形成されており、接触スリーブの接触
面が円錐形で炉底の方向に拡大していることであ
る。底部電極の外部円錐台と接触スリーブの内部
円錐台を結合することによつて、底部電極と接触
スリーブとの間の申し分ない電気的接触及び熱的
接触が達成される。

本発明の他の形成の場合、電極に対して閉鎖さ
れた冷却通路は、液体冷却のために接触スリーブ
中に配置されている。それによつて、底部電極の
強力な冷却は達成され、この冷却は、銅を接触ス
リーブに対する著しく良好な熱伝導性材料として
使用しかつ双方の部材をねじ力によつて互いに係
合させることによつてなお強化される。

液体冷却は、接続断片中でのみ行なわれ、電極
それ自体では行なわれない。この底部電極の間接
的冷却法は、場合による炉体の裂け目において十
分な保証を与える。それというのも、液体冷却
は、底部電極それ自体によつて減結合されている
からである。従つて、接触スリーブの溶融を十分
に妨害するかないしは溶融を冷却液の流れを十分
に過度に設計する場合にむしろ不可能にする。

本発明の他の形成によれば、接続断片の前壁に
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
流供給線も取外す必要がないからである。炉底で
消費された底部電極を、実際に外側から炉内部へ
押出すことは、簡単な方法で、例えば押出ラムを
接続断片の前壁中の穿孔を介して直接に底部電極
の前面上に置き、押出しに必要な応力を底部電極
上で作用させることにより行なわれる。

本発明の対象の他の形成によれば、遮蔽板は、
場合によつては炉底を浸透する溶融金属に対する
底部電極の接続断片の保護部材として炉底と接続
断片との間に配置されている。

それによつて、底部電極に隣接しての場合によ
る炉底の裂け目において流出する金属が底部電極
の液体冷却された部分に達しうること、すなわち
導出されることは、回避される。

更に、遮蔽板は、冷却装置の供給管及び電流供
給線等を保護するために使用される。遮蔽板は、
特に金属からなり、円錐台状に形成されており、
かつ穴を有し、遮蔽板は、下に向つて開き、かつ
炉底と堅固に結合しており、底部電極は、遮蔽板
の穴を貫通している。更に、遮蔽板の上面は、耐
火性材料からの被覆を装備している。この構造的
配置は、保護装置の簡単な構造を可能にし、さら
に炉底から溶融金属が大量に流出する場合であつ
ても底部電極の冷却装置及び電気接続部材が十分
に保護されているという保証を与える。

もう１つの保護手段としては、本発明の対象の
他の形成によれば、温度監視装置は、自体公知の
種類の底部電極それ自体に、例えばバイメタルサ
ーモスタツト等のような熱電対により設けられて
おり、この場合溶融物の浸透は、直接に底部電極
中又は底部電極で検出され、直ちに例えば冷却液
の除去のような手段を導入することができる。

実施例 次に、本発明を１つの実施例につき図面で詳説
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
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２３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
成された接触面で同様に天井３に向つて円錐形に
拡大する、接触スリーブの内部接触面と接し、そ
れによつて２つの部材７ａ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。冷却液、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を螺旋形の配
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７ａ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の炉内部
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２８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４，４
ａからの底部電極の押出しは、全ての場合に良好
に再現可能に繰り返すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による底部電極を有する電気
炉を示す垂直断面図である。 ４……炉底、７ａ……底部電極、１３……被
覆、１７……接続断片、１９……冷却通路、２３
……ねじ結合部材、２４……遮蔽板、２８……穿
孔、２９……温度測定センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却した底部電極７ａ及び炉底４の下方に存
   在する少なくとも１つの接続断片１７を有する電
   気炉において、接続断片１７が直接的又は間接的
   に冷却される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面が円錐形で炉底４の方
   向に拡大しており、接触スリーブが底部電極７ａ
   の炉内部に背反した端部を取り囲んでいることを
   特徴とする、電気炉。 ２ 接続断片１７が電極に対して閉鎖された、液
   体冷却のための冷却通路１９を有する、特許請求
   の範囲第１項記載の電気炉。 ３ 接続断片１７が特に銅からなり、底部電極７
   ａがねじ結合部材２３により底部電極７ａと結合
   している、特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の電気炉。 ４ 接続断片１７の前壁に少なくとも１つの穿孔
   ２８が設けられている、特許請求の範囲第１項か
   ら第３項までのいずれか１項に記載の電気炉。 ５ 炉底４と接続断片１７との間で遮蔽板２４が
   場合によつては炉底４を浸透する溶融金属に対す
   る接続断片１７の保護部材として配置されてい
   る、特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れか１項に記載の電気炉。 ６ 遮蔽板２４が金属からなり、円錐台状に形成
   され、かつ穴を有しており、遮蔽板２４が下に向
   つて開き、かつ炉底４と結合しており、遮蔽板２
   ４の上面が耐火性材料からの被覆１２を有してお
   り、底部電極７ａが遮蔽板２４の穴を貫通してい
   る、特許請求の範囲第５項記載の電気炉。 ７ 底部電極７ａに少なくとも１つの温度測定セ
   ンサー２９が設けられている、特許請求の範囲第
   １項から第６項までのいずれか１項に記載の電気
   炉。