JPH05114479A - 製鋼用電気炉の電極冷却水噴出用リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製鋼用電気炉の電極を冷却して電極の使用量
を低減でき、かつ長期間継続使用が可能な電極冷却水噴
出用リングを提供する。 【構成】 リング状の水冷管１と該水冷管内に設けたリ
ング状の電極冷却水流通管２と冷却水１１を電極に向け
噴出させるノズル３とからなり、水冷管１と電極冷却水
流通管２との間には、冷却リングを冷却する水を通す空
間を有する。また、ノズル３は、リング内側に複数個取
付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鋼用電気炉の電極を水
冷する際に使用される冷却水噴出用リングに関する。

【０００２】

【従来の技術】スクラップ等を溶解し各種鋼を製造する
電気炉において、消耗部品のうち最も大きな部品は電極
である。電極が消耗する理由は、電気炉稼動時において
極めて高温となり、大気中の酸素と反応し、表面の酸化
反応が活発に起こるためである。

【０００３】電気炉において電極９は、炉殻２１の上部
にかぶせられた炉蓋２２の上部及び下部に突き出た状態
で使用される。（図３）このうち、特に前記酸化反応が
問題となるのは炉蓋上部の完全に外部に露出した部分で
ある。

【０００４】電極の消耗を防止する従来技術としては、
図５に示すような断面を有するパイプをリング状にし、
図４に示すように数カ所にノズル１３の取付けられた冷
却リング１２をを用いる方法がある。すなわち、図３に
示すように電極保持ホルダ２３の下部に前記冷却リング
１２を固定し、外部の給水タンク２４より汲み上げた水
を冷却リング１２の内部に通し、リング内側に取付けら
れたノズル１３から電極に向けて冷却水を噴出させて、
電極のうち炉蓋の上部に突出ている部分の表面に水を伝
わらせて、電極を冷却するとともに大気との直接接触を
少なくし、表面酸化を防止する方法が一般に行われてい
る。なお、図３において電極は１本のみ記載したが、電
極が複数となる交流電気炉においては、各々の電極の同
様の位置に冷却リング１２を取付け、酸化防止対策が実
施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷却リングを用
いて電極を冷却する場合には次のような問題がある。電
気炉を長期間安定して稼動するためには、定期的に耐火
物の取替を行う必要があり、また、生産計画の都合から
も、一時的に電気炉を休止しなければならない場合があ
る。

【０００６】このように、一時的に電気炉を休止した後
再び稼動を始める時には、電極表面はあまり温度が上が
っていない。従って、この状態で水をかけた場合には、
電極にかけた水が炉蓋上部で蒸発せずに炉蓋下部まで伝
わって、内部で蒸発し、水蒸気爆発を起こす可能性があ
る。仮に爆発が起こらなかったとしても、炉蓋下部に伝
わった水により溶鋼の温度が低下し、溶解に必要な電気
量が増加するため、省エネの面からも好ましくない。

【０００７】また、炉蓋に使用する耐火物として、熱硬
化性の固着材が用いられる場合があり、この場合には、
溶鋼の熱によって焼結させる必要が生じる。このような
耐火物を使用した場合、炉蓋の耐火物を補修した直後に
電極に冷却水をかけると、前記理由により電極は高温状
態ではないから、水が炉蓋上部で蒸発せずに炉蓋にかか
って、耐火物が流されてしまう。従って、この場合にも
電極水冷は不可能となる。

【０００８】以上説明したように、電極の水冷は、電極
の消耗を防止するために必要であるが、電気炉の稼動開
始初期に電極水冷を行うことができない時期があり、こ
の時間内は、従来の冷却リングでは水を流すことができ
なくなる。

【０００９】しかし、稼動開始初期においても冷却リン
グは、1600℃程度となる溶鋼からの輻射伝熱によって大
量の熱エネルギーを吸収する。その結果、極めて高温と
なり、数日程度の稼動によって冷却リングが大きく変形
し、噴出方向が変化して、当初設定した通りに水がかか
らなくなり、冷却効果が激減するという問題があった。
特に、大容量高出力の電気炉の場合には、電極は電極保
持ホルダー近傍まで赤熱状態となり、冷却リングの吸収
する熱量も多いため、より寿命が短くなる傾向があっ
た。

【００１０】本発明は、大容量高出力の電気炉に使用し
ても、電極の冷却による消費量低減効果が十分に得ら
れ、かつ短期間に変形して冷却効果が低下することがな
く、長期間継続使用が可能な製鋼用電気炉の電極冷却水
噴出用リングを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、熱変形を
皆無にできる冷却リングの構造について検討した結果、
電極用冷却水を流通させる管を外部に露出した状態で使
用せず、電極冷却水を噴出するノズル部以外の部分を別
のリング状の水冷管で覆う二重構造とし、前記水冷管と
その内部の電極冷却水流通管との間の空間にも水を流通
させることを着想し、実際にテストを行った結果著しい
効果の得られることを確認した。

【００１２】すなわち、水冷管とその内部の電極冷却水
流通管との間に流す水は、電極用冷却水とは異なり、給
水タンクより供給された水を電極に向けて噴出すること
なく、冷却リングから排出されるので、電気炉の稼動時
期に関係なく、常時流し続けることができる。このた
め、再稼動直後においては、電極用冷却水は、冷却リン
グ内に流せなくなるが、水冷管と電極冷却水流通管との
間を流れる水により、冷却リングが冷却されるため、従
来のリングのように異常高温になることがなく、熱変形
の生じる心配がない。

【００１３】また、このような二重構造としたことによ
り、電極冷却水流通管内部の温度が低下して、噴出時の
電極冷却水の温度が従来の冷却リングに比べ低く抑えら
れるため、より少ない水量で高い冷却効果が得られると
いう複合効果をもたらすことも見出した。

【００１４】なお、１カ所のノズルから噴出される冷却
水のみによって電極の周囲全体を覆うことは困難であ
り、十分な酸化防止ができないので、本発明の冷却リン
グも従来の冷却リングと同様にノズルを複数個取付ける
必要がある。具体的には、８〜20カ所程度取付けること
が望ましい。

【００１５】以上説明したような検討を進めた結果完成
された本発明は、製鋼用電気炉の炉蓋上方にて露出する
電極を周囲から水冷する電極ホルダの下方に取付けられ
た冷却水噴出用リングであって、前記リングは、リング
状の水冷管と、該水冷管内に設けたリング状の電極冷却
水流通管と、水冷管外部に通じるように該電極冷却水流
通管に複数個設けた冷却水を電極に向け噴出させるノズ
ルとからなり、前記水冷管と電極冷却水流通管の間には
冷却リングを冷却する水を流通させる空間を有し、かつ
前記電極冷却水流通管内に冷却水を流通させることを特
徴とする電極冷却水噴出用リングであり、第２発明は、
ノズル内の清掃を容易にするため、ノズルの取付け位置
の反対側に開閉可能な穴を設けたものである。

【００１６】

【実施例】本発明の特徴を一実施例を用いて図１、２に
より詳細に説明する。図１は本発明の一実施例である冷
却水噴出用リングの外観を示す図、図２は図１に示す冷
却水噴出用リングの断面図を示す。図２において、(a)
はノズルを取付けた部分の断面図、(b) はノズルの取付
けられていない部分の断面図を示す。長方形断面を有す
る水冷管１は、図１に示すようにリング状の形状となっ
ており、図２(c) に示すように、内部に電極冷却水流通
管２を有する構造となっている。電極冷却水流通管２に
は、電極用冷却水を電極に向け噴出させるノズル３がリ
ングの内側に等間隔に８か所取付けられ、ノズルの先端
は外部に露出している。リング状の電極冷却水流通管２
には、電極冷却水供給管４が取付けられている。冷却水
供給管５ならびに冷却水排出管６は、水冷管１に取付け
られ、冷却リングを冷却する水の供給、排出が行えるよ
うになっている。

【００１７】電極冷却用の冷却水は、電気炉近くに設け
られた給水タンクからポンプによって汲み上げられ、電
極冷却水供給管４を通じて電極冷却水流通管２に供給さ
れる。電極冷却水流通管２内に供給された水が流通管内
で一杯になると、ノズル３から電極に向けて冷却水が噴
出される。

【００１８】一方、冷却リングの熱変形を防止するため
の冷却水は、前記給水タンクとは別の給水タンクよりポ
ンプによって汲み上げられ、冷却水供給管５を通じて、
水冷管１の内部に供給され、図２に示す水冷管１と電極
冷却水流通管２の間の空間７を通り、冷却水排出管６を
通して排出される。排出された水はクーリングタワーに
よって冷却され、再び前記給水タンクに戻されるように
なっている。空間７を通過する冷却水は、水冷管１、電
極冷却水流通管２及びその内部を通っている電極冷却水
の熱を吸収し、冷却リングの温度上昇を防止する。この
冷却水は常時流すことができるので、冷却リングが異常
高温になることがなく、冷却リングの変形を皆無にでき
るとともに、噴出時の電極冷却水の温度上昇が抑えら
れ、電極の冷却効果が向上する。

【００１９】以上説明した電極冷却水噴出リングを大型
電気炉に使用した結果、電極使用量を約15% 低減するこ
とができた。また、冷却リングの熱変形を皆無とするこ
とができ、従来１０日程度しか継続使用できなかった
が、本発明の冷却リングでは、１年以上使用しても、ほ
とんど変形が認められないことが確認できた。

【００２０】また、本発明の電極冷却水噴出用リング１
０を使用中に、前記した理由により冷却水１１を止めた
場合には、大量に発生する粉塵がノズル内部に堆積しや
すくなる。ノズル３の内径は非常に細いので、粉塵がた
まり穴がつまると、水により粉塵を押出すことができ
ず、冷却水１１を噴出できなくなる。従って、定期的に
ノズル３内を清掃しなければならない。清掃は電気炉を
停止させ、再度稼動させるまでの間に行わねばならない
ため、短時間に行う必要があるが、ノズル３と電極９の
間のすきまは冷却水１１を効率良く当てるために狭くす
る（50mm以下）必要があり、場合によっては清掃が困難
な場合が生じる。このような場合には、ノズル３を取付
けた位置の反対側に開閉可能な穴を設け、この穴を使っ
て清掃すると著しく清掃時間が短縮される。例えば図１
および図２(c) に示すように穴をネジによって着脱可能
なプラグ８を取付け、清掃時のみプラグ８をはずすよう
にすることにより問題を解決できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の製鋼用電極冷却水噴出リング
は、電極用の冷却水を通す電極冷却水流通管全体を覆う
水冷管を設けた二重構造としたので、電気炉を再稼動さ
せた直後においても冷却リング内に水を流し続けること
ができ、冷却リングが異常に高い温度になることがな
く、熱変形を皆無にすることができる。従って、大容量
の電気炉に使用した場合でも安定して電極の使用量を低
減でき、交換することなく長期間継続使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である電極冷却水噴出リン
グの外観図。

【図２】 (a) 、(b) 、(c) は、本発明の一実施例であ
る電極冷却水噴出リングの縦断面図。

【図３】 電気炉における冷却リング取付位置を説明す
る一部切欠した図。

【図４】 従来の電極冷却水噴出リングの外観図。

【図５】 従来の電極冷却水噴出リングの縦断面図

【符号の説明】

１ 水冷管 ２ 電極冷却水流通管 ３ ノズル ４ 電極冷却水供給管 ５ 冷却水供給管 ６ 冷却水排出管 ７ 空間 ８ プラグ ９ 電極 １０ 電極冷却水噴出用リング １１ 冷却水 １２ 従来の冷却リング １３ ノズル（従来の冷却リング） １４ 冷却水供給管（従来の冷却リング） ２１ 炉殻 ２２ 炉蓋 ２３ 電極保持ホルダー ２４ 給水タンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製鋼用電気炉の炉蓋上方にて露出する電
   極を周囲から水冷する、電極ホルダの下方に取付けられ
   た冷却水噴出用リングであって、 前記リングは、リング状の水冷管と、該水冷管内に設け
   たリング状の電極冷却水流通管と、水冷管外部に通じる
   ように該電極冷却水流通管に複数個設けた冷却水を電極
   に向け噴出させるノズルとからなり、 前記水冷管と電極冷却水流通管の間には冷却リングを冷
   却する水を流通させる空間を有し、かつ前記電極冷却水
   流通管内に冷却水を流通させることを特徴とする製鋼用
   電気炉の電極冷却水噴出用リング。
2. 【請求項２】 請求項１において、ノズル取付け位置の
   反対側に位置するリングの外側に、開閉可能な穴を設け
   たことを特徴とする製鋼用電気炉の電極冷却水噴出用リ
   ング。