JPH0513166A - Dc electric furnace with upper electrode and furnace bottom electrode - Google Patents

Dc electric furnace with upper electrode and furnace bottom electrode

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JPH0513166A
JPH0513166A JP3159064A JP15906491A JPH0513166A JP H0513166 A JPH0513166 A JP H0513166A JP 3159064 A JP3159064 A JP 3159064A JP 15906491 A JP15906491 A JP 15906491A JP H0513166 A JPH0513166 A JP H0513166A
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furnace
electrode
bottom electrode
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diameter
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清志 高橋
Nobumoto Takashiba
信元 高柴
Yoji Miyazaki
容治 宮崎
Tadaaki Iwamura
忠昭 岩村
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Abstract

PURPOSE:To prevent DC arcs in a furnace from being made nonuniform by affecting them with the magnetic field generated around feed cables to furnace bottom electrodes of the DC electric furnace. CONSTITUTION:A furnace bottom electrode unit 1 with many small-diameter furnace bottom electrodes 30 is buried at the furnace bottom of a DC electric furnace. Three feed cables 5a, 5b, 5c are uniformly dispersed and arranged at the angle 120 deg. on a conducting, air-cooled pipe 34 provided at the center section of the furnace bottom electrode unit 1, and the current and voltage are independently fed to the cables 5a, 5b, 5c under control. DC arcs in the furnace are unified in polarity by the magnetic field generated around the feed cables 5a, 5b, 5c. The occurrence of cold spots on the furnace wall is reduced, and the fusing of scrap is accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】直流アークによって金属の溶解,
精錬を行う、上部電極と炉底電極とを備えた直流電気炉
に関するものである。
[Industrial application] Melting of metal by direct current arc,
The present invention relates to a DC electric furnace having an upper electrode and a bottom electrode for refining.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気炉には交流電気炉と直流電気炉とが
あり、交流電気炉は3本の黒鉛製の上部電極を炉の上方
から挿入し、主にスクラップや溶鋼を介して上記電極間
にアークを発生させるものであり、また直流電気炉は通
常1本の黒鉛製の上部電極を挿入し、炉底部を他方の電
極として直流アークを発生させるものである。
2. Description of the Related Art Electric furnaces include an alternating current electric furnace and a direct current electric furnace. In the alternating current electric furnace, three graphite upper electrodes are inserted from above the furnace, and the above electrodes are mainly inserted through scrap or molten steel. An arc is generated between them, and in a DC electric furnace, one graphite upper electrode is usually inserted, and a DC arc is generated using the furnace bottom as the other electrode.

【0003】交流電極は3本電極のため炉の上部構造が
複雑になると共に3相アークが相互電磁力により外側に
曲げられ放散熱が多く熱効率が悪いという問題や、また
アークの曲がりにより炉壁が局部的に損傷されるという
問題がある。また電極消耗量が大きいばかりでなく騒音
も大きく、フリッカが激しい等の問題点もある。これに
対して直流電気炉は、一般的には上部電極が少いため炉
上方の電極周りはシンプルになり、交流電気炉に比べて
黒鉛電極の原単位や電力原単位の低減およびフリッカの
減少が期待できるという長所があるが炉底電極の寿命お
よび安全性に問題点がある。
Since the AC electrode has three electrodes, the upper structure of the furnace becomes complicated, and the three-phase arc is bent outward by mutual electromagnetic force, resulting in a large amount of radiated heat and poor thermal efficiency. Also, the arc wall bends the furnace wall. Is locally damaged. Further, not only the electrode consumption amount is large, but also noise is large and flickers are severe. On the other hand, a DC electric furnace generally has fewer upper electrodes, so the area around the electrodes above the furnace is simpler, and compared with an AC electric furnace, the unit consumption of graphite electrodes and power consumption and flicker are reduced. Although it has the advantage that it can be expected, there is a problem in the life and safety of the bottom electrode.

【0004】日本工業炉協会発行、工業加熱炉、Vol.25
(1988)、No.2、P24〜33記載の「直流アーク炉の現状
と将来」と題する論文に述べられているように、直流電
気炉の炉底電極として炉底に内張りされた耐火物に直立
して埋設された多数の小径電極を備えた小径多電極の空
冷方式、および大径の鋼丸棒が炉底に1本乃至3本を直
立して配設された大径電極の水冷方式が知られている。
Published by Japan Industrial Furnace Association, Industrial Heating Furnace, Vol.25
(1988), No. 2, P24-33, as described in a paper entitled "Current State and Future of DC Arc Furnace", as a bottom electrode of a DC electric furnace, for refractory lined in the bottom of the furnace. Air cooling method of small diameter multi-electrode with many small diameter electrodes buried upright, and water cooling method of large diameter electrode with one or three large diameter steel rods installed upright on the furnace bottom It has been known.

【0005】図7は大径電極方式の直流電気炉の従来例
を示しており、炉蓋12を通して黒鉛製の上部電極18が3
本挿入されており、炉底16には鋼棒製の水冷式炉底電極
30が成形耐火物中に直立して3本埋設されている。この
場合炉底電極30の直径は 250mmφ程度が最大限である。
サイリスタ25は3本の上部電極18とそれぞれ対向する3
本の炉底電極30が各々単独の電極制御回路を構成してお
り、電圧および電流を制御するようになっている。この
ような構成であるので、例えば炉用トランス22の合計の
トランス容量が60MVAの場合、各々は20MVAの範囲
で投入電力を制御するので定常状態ではアークが3本発
生している。21は受変電トランスを示す。
FIG. 7 shows a conventional example of a large-diameter electrode type DC electric furnace in which the upper electrode 18 made of graphite is 3 through the furnace lid 12.
This is inserted and the bottom 16 is made of steel rod and is a water-cooled bottom electrode.
Three 30 are erected upright in the molded refractory. In this case, the maximum diameter of the bottom electrode 30 is about 250 mmφ.
The thyristor 25 faces the three upper electrodes 18 respectively.
Each furnace bottom electrode 30 constitutes an independent electrode control circuit, and controls the voltage and current. With such a configuration, for example, when the total transformer capacity of the furnace transformer 22 is 60 MVA, each of them controls the input power within the range of 20 MVA, so that three arcs are generated in the steady state. Reference numeral 21 indicates a transformer transformer.

【0006】このような大径式炉底電極方式の直流電気
炉では、炉底電極30が3本ともスラグ付着等により不導
通になると、上部電極18の1本を陽極側に接続し上部電
極18間でアークを発生させることによって炉内のスクラ
ップを溶解させることが可能になる。しかしこのような
対策では投入電力が低下するのでスクラップの溶解時間
が長くなるけれどもとにかく電流不導通の対策を比較的
容易にとることができるという長所を有する。
In such a large-diameter bottom electrode type DC electric furnace, when all three bottom electrodes 30 become non-conductive due to slag adhesion or the like, one of the upper electrodes 18 is connected to the anode side and the upper electrode is connected. It is possible to melt the scrap in the furnace by generating an arc between 18. However, such a measure has a merit that the measure for the current non-conduction can be relatively easily taken though the scrap melting time becomes long because the input power is lowered.

【0007】ただしその一方では図7に示す大径電極方
式は、上部電極18が従来の交流電気炉と同様に3本であ
るため電極支持アーム、電極昇降装置および電極制御回
路が全て3系統必要であり、設備が複雑で、必然的に設
備コストやメンテナンスコストが高くなるという問題が
ある。また図8に示すように炉体10内における3本の上
部電極18の位置が炉壁に対して非対称であるため炉壁に
コールドスポットやホットスポットが生じ、スクラップ
が均一に溶解しないという問題や、また上部電極18に囲
まれた炉蓋12の小天井12a(図7参照)がアークの輻射
熱で極端に早く損傷するという問題があり、さらにまた
コールドスポットにはスクラップ非溶解部Aが生じるた
め、この非溶解部Aを溶解して除去するために余分に電
力を投入することになる。その結果、炉から溶鋼を取り
出すタップからタップまでの所要時間が延長され、電
力,電極および耐火物の各原単位が上昇してコスト高に
なるという問題がある。
On the other hand, however, in the large-diameter electrode system shown in FIG. 7, since the upper electrode 18 is three as in the conventional AC electric furnace, three systems are required for the electrode support arm, the electrode lifting device and the electrode control circuit. However, there is a problem that the equipment is complicated and the equipment cost and maintenance cost are inevitably high. Further, as shown in FIG. 8, since the positions of the three upper electrodes 18 in the furnace body 10 are asymmetrical with respect to the furnace wall, cold spots or hot spots are generated on the furnace wall, and scrap does not melt uniformly. Moreover, there is a problem that the small ceiling 12a (see FIG. 7) of the furnace lid 12 surrounded by the upper electrode 18 is extremely quickly damaged by the radiant heat of the arc, and furthermore, the scrap non-melting portion A is generated in the cold spot. Therefore, extra power is applied to dissolve and remove the non-dissolved portion A. As a result, there is a problem in that the time required from tap to tap molten steel from the furnace is extended, and the power consumption, electrode, and refractory basic unit are increased, resulting in high cost.

【0008】図9は小径多電極空冷方式直流電気炉の従
来例を示す断面概略図であり、炉体10は炉蓋12, 炉壁1
4, 炉底16から構成されていて、炉蓋12を通して黒鉛製
の上部電極18が1本(場合によっては2本乃至3本)挿
入されており、炉壁14には水冷パネル20が取付けられて
いる。炉底16の一方の端部には精錬後の溶鋼を出鋼する
出鋼口24が設けてあり、炉底16の、他方の端部にスラグ
を排出する排滓口23が設けてある。また炉底16には鋼棒
製の小径炉底電極30が多数埋設されていると共に炉体10
は油圧シリンダ等の傾動装置 (図示せず)によって左右
傾動可能になっている。出鋼口24の直下には溶鋼の排出
を停止するためのストッパ26を開閉自在に設けてある。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example of a small-diameter multi-electrode air-cooling type DC electric furnace, in which a furnace body 10 includes a furnace lid 12 and a furnace wall 1.
4, consisting of a furnace bottom 16, one graphite electrode 18 (two or three in some cases) is inserted through the furnace lid 12, and a water cooling panel 20 is attached to the furnace wall 14. ing. At one end of the bottom 16 of the furnace, a tap hole 24 for tapping the molten steel after refining is provided, and at the other end of the bottom 16, an outlet 23 for discharging slag is provided. A large number of small-diameter furnace bottom electrodes 30 made of steel rods are embedded in the furnace bottom 16 and the furnace body 10
Can be tilted left and right by a tilting device (not shown) such as a hydraulic cylinder. A stopper 26 for stopping the discharge of the molten steel is provided directly below the tap hole 24 so as to be openable and closable.

【0009】炉底に埋設した小径の炉底電極30は、例え
ば炉容 130t/ヒート炉では多数(200 本程度) かつ1
本が40mmφ程度の鋼丸棒が炉底16にスタンプにより内張
りされた耐火物28′の間に直立して埋設されており、こ
れらの炉底電極30が電極回路の陽極を形成し、この陽極
に炉蓋12より突き出している黒鉛電極18が陰極として対
向している。この方式の場合、炉底電極30の直径は40mm
φ程度が最大限度である。
The small-diameter bottom electrode 30 embedded in the bottom of the furnace has, for example, a furnace volume of 130 t / a large number (about 200) in a heating furnace and 1
A book is a steel round bar with a diameter of about 40 mm and is embedded upright in the furnace bottom 16 between refractory materials 28 'lined with a stamp.The furnace bottom electrodes 30 form the anode of the electrode circuit. A graphite electrode 18 protruding from the furnace lid 12 faces as a cathode. In the case of this method, the diameter of the bottom electrode 30 is 40 mm
φ is the maximum limit.

【0010】図10に示す通り、小径の炉底電極30の周囲
にはスタンプ材28′が打設されており、炉底電極30の上
端面はスタンプ材28′の上面に露出している。また下端
部は底板16aから炉外に突出され底板16aと離間して設
けた電極支持板32に達していて、締付ナット7により固
定されている。また電極支持板32に接続した導電体から
なる空冷管34から電極支持板32と底板16aとの間に冷却
用空気を供給することによって炉底電極30の下部を冷却
するようになっている。なお通常、底板16a上のスタン
プ材28′および冷却板となる電極支持板32は炉底電極30
と一体に構成されていて、これらをブロックとして取替
えることができる。絶縁体4は底板16aと炉底鉄皮16′
とを絶縁している。また給電ケーブル5は水冷式のもの
であり、電流の供給ルートは、ホットヒール(溶鋼)が
形成された段階では給電ケーブル5→空冷管34→電極支
持板32→炉底電極30→溶鋼→スクラップ→上部電極18と
なる。
As shown in FIG. 10, a stamp material 28 'is formed around the small-diameter furnace bottom electrode 30, and the upper end surface of the furnace bottom electrode 30 is exposed on the upper surface of the stamp material 28'. The lower end reaches the electrode support plate 32 which is projected from the bottom plate 16a to the outside of the furnace and is spaced apart from the bottom plate 16a, and is fixed by the tightening nut 7. Further, the lower portion of the furnace bottom electrode 30 is cooled by supplying cooling air between the electrode support plate 32 and the bottom plate 16a from an air cooling tube 34 made of a conductor connected to the electrode support plate 32. Normally, the stamp material 28 'on the bottom plate 16a and the electrode support plate 32 serving as a cooling plate are the bottom electrodes 30
, And these can be replaced as blocks. The insulator 4 includes a bottom plate 16a and a furnace bottom iron skin 16 '.
Is insulated from. The power supply cable 5 is a water-cooled type, and the current supply route is the power supply cable 5 → air cooling pipe 34 → electrode support plate 32 → furnace bottom electrode 30 → molten steel → scrap when the hot heel (molten steel) is formed. → Becomes the upper electrode 18.

【0011】図9に示すように電力投入回路の受変電ト
ランス21を介して投入された電力は、炉用トランス22に
よって電圧が 200〜800 V程度に変圧された後、サイリ
スタ25に投入される。サイリスタ25は上部電極18と炉底
電極30とを接続する1系統の電極制御回路に設けてあ
り、直流電気炉による溶解制御が1系統によって行われ
る。そして電圧制御は電極昇降装置(図示せず)による
上部電極18の位置制御により、また電流制御はサイリス
タ25の制御により行われる。
As shown in FIG. 9, the electric power supplied through the power receiving / transforming transformer 21 of the electric power supply circuit is converted into a voltage of about 200 to 800 V by the furnace transformer 22 and then supplied to the thyristor 25. . The thyristor 25 is provided in a one-system electrode control circuit that connects the upper electrode 18 and the furnace bottom electrode 30, and melting control by a DC electric furnace is performed by one system. The voltage control is performed by the position control of the upper electrode 18 by an electrode lifting device (not shown), and the current control is performed by the control of the thyristor 25.

【0012】このように上部電極18が1本であるため炉
上方の電極周りがシンプルになり、上部電極18の原単位
や電力原単位の低減を期待できるばかりでなく、直流電
気炉の溶解制御を1系統で行えるため制御が容易である
という長所を有する。ここで図9に示す多数の小径丸鋼
棒を炉底に埋設した空冷方式の炉底電極30を有する直流
電気炉は、例えば 130t/ヒートの炉では最大で直径40
mmφ程度までの鋼丸棒を 200本程度備えており、これら
多数の炉底電極30はスタンプ耐火物28′に埋設されてい
ると共に全てが一枚の電極支持板32に接続して取付けて
あり、1本の給電ケーブル5から電極支持板32を介して
各炉底電極30に一括して電流を供給するようになってい
る。この図9に示す直流電気炉は、その構成上および空
冷方式であることから次のような問題点があった。
Since there is only one upper electrode 18 in this way, the area around the electrode above the furnace is simple, and not only can the reduction of the basic unit of the upper electrode 18 and the basic unit of electric power be expected, but also the melting control of the DC electric furnace. It has the advantage of being easy to control because it can be performed by one system. Here, a DC electric furnace having an air-cooling type bottom electrode 30 in which a large number of small-diameter round steel rods are buried in the bottom shown in FIG.
There are about 200 steel rods up to about mmφ, and many of these bottom electrodes 30 are embedded in the stamped refractory 28 'and all are connected and attached to one electrode support plate 32. An electric current is collectively supplied from one power supply cable 5 to each furnace bottom electrode 30 via the electrode support plate 32. The DC electric furnace shown in FIG. 9 has the following problems because of its configuration and the air cooling system.

【0013】(1) 直流電流によるスクラップの溶解、精
錬のチャージを繰返すと、小径の炉底電極は溶鋼からの
入熱と内部電流によるジュール発熱によって溶解する
が、水冷ではなく空冷方式であるため抜熱能が低く炉底
電極の直径を太くすることに限界があり、40mmφ程度が
上限である。 (2) 多数の炉底電極に一括して給電するため電極に対す
るきめ細かい電流制御が不可能である。
(1) When the scrap is melted and the refining charge is repeated by direct current, the small-diameter furnace bottom electrode is melted by heat input from the molten steel and Joule heat generated by the internal current. There is a limit to increasing the diameter of the bottom electrode because of its low heat removal ability, and the upper limit is about 40 mmφ. (2) Since the power is supplied to many bottom electrodes at once, it is impossible to finely control the current to the electrodes.

【0014】(3) また炉底電極の数が多いため炉底の電
極上部にスラグが付着する度合が多くなり、電流が不導
通になると、供給電流が一定の場合には残された炉底電
極に過大な電流が流れることになり、炉操業に悪影響を
及ぼす。 (4) 炉底電極の本数があまりにも多く1本毎の電極溶解
状況を熱電対によって監視することが事実上不可能であ
る。
(3) Further, since the number of bottom electrodes is large, the degree of slag adhering to the upper electrodes of the bottom increases, and when the current becomes non-conducted, the remaining bottom remains when the supply current is constant. An excessive current will flow through the electrodes, which will adversely affect the furnace operation. (4) There are too many furnace bottom electrodes, and it is virtually impossible to monitor the state of electrode dissolution for each one with a thermocouple.

【0015】(5) 前記 (1)〜(4) が相互に関係して炉底
電極1本当たりの平均電流密度が水冷方式の1/2程度
にしかならず効率が悪い。 (6) 炉底電極の数が多いので電極間はスタンプ耐火物し
か施工できないのでレンガ耐火物に比較して損耗速度が
速く炉底電極の寿命が短い。 (7) 炉内に発生するアークは、電極に電流を供給する給
電ケーブルの周りに発生する磁界の影響で、その方向性
が左右されるが、一本の給電ケーブルを介して多数の炉
底電極に一括して電流を供給しているため、給電系統の
配置によりアークの方向が定まってしまい、ホットスポ
ット, コールドスポットの軽減が達成できない。
(5) Since the above items (1) to (4) are related to each other, the average current density per furnace bottom electrode is only about half that of the water cooling system, which is inefficient. (6) Because of the large number of bottom electrodes, only stamped refractories can be installed between the electrodes, so the wear rate is faster and the life of the bottom electrodes is shorter than that of brick refractories. (7) The direction of the arc generated in the furnace depends on the magnetic field generated around the power supply cable that supplies current to the electrodes, but its directionality is affected. Since the current is supplied to the electrodes all at once, the direction of the arc is determined by the arrangement of the power supply system, and the reduction of hot spots and cold spots cannot be achieved.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】直流電気炉内に発生す
るアークは、炉底電極に電流を供給する給電ケーブルの
周りに発生する磁界の影響で、その方向性が左右される
が、従来大径炉底電極または小径炉底電極ユニットに一
本の給電ケーブルを介して一括して電流を供給している
ため給電ケーブルルート、すなわち、給電系統の配置に
自由度が小さくアークの方向が定まってしまい、ホット
スポット, コールドスポットの軽減ができないという欠
点があった。
The direction of the arc generated in the DC electric furnace is influenced by the magnetic field generated around the power supply cable for supplying the current to the furnace bottom electrode, but its direction is large. Since the electric current is supplied to the small-diameter bottom electrode or the small-diameter bottom electrode unit collectively via one power supply cable, the power supply cable route, that is, the layout of the power supply system, has a small degree of freedom and the arc direction is fixed. However, there is a drawback that hot spots and cold spots cannot be reduced.

【0017】本発明は前記従来技術の問題点を解消し、
直流電気炉内で発生するアークの方向不均一性を低減し
て、炉壁のホットスポットやコールドスポットを防止す
ると共に、炉内のスクラップを均一に溶解することがで
きる上部電極と炉底電極とを備えた直流電気炉を提供す
ることを目的とするものである。
The present invention solves the above problems of the prior art,
An upper electrode and a bottom electrode that reduce the non-uniformity of the direction of the arc generated in the DC electric furnace, prevent hot spots and cold spots on the furnace wall, and evenly melt the scrap in the furnace. An object of the present invention is to provide a direct current electric furnace equipped with.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、直流アークにより金属を溶解する上部電極
と炉底電極を備えた直流電気炉において、前記直流電気
炉の炉底に少くとも1本の大径炉底電極または少くとも
1グループの小径炉底電極ユニットを埋設し、前記の大
径炉底電極または小径炉底電極ユニットの各々に複数本
の給電ケーブルを接続して独立に給電し、これら給電ケ
ーブルの周りに発生する磁場により炉内で発生する直流
アークの方向性を均一化するように各給電ケーブルの給
電ルートを分散して配置してなることを特徴とする上部
電極と炉底電極を備えた直流電気炉である。
The present invention for achieving the above object provides a direct current electric furnace having an upper electrode and a bottom electrode for melting a metal by a direct current arc, and a furnace bottom of the direct current electric furnace is Embedded with one large-diameter bottom electrode or at least one group of small-diameter bottom electrode units, and connecting a plurality of power supply cables to each of the above-mentioned large-diameter bottom electrode or small-diameter bottom electrode unit independently The upper part is characterized in that the power supply routes of the respective power supply cables are dispersed and arranged so that the directivity of the DC arc generated in the furnace is made uniform by the magnetic field generated around these power supply cables. It is a DC electric furnace equipped with electrodes and a bottom electrode.

【0019】また本発明では、複数本の給電ケーブルの
各々に電流を個別に制御する電流制御サイリスタ回路を
備え、これにより炉内で発生する直流アークの方向性を
均一化するようにするのが好ましく、さらには、複数本
の給電ケーブルの各々に電流の値を測定する電流計を備
えて各ケーブルに流れる電流値を個別に制御するように
するのが好適である。
Further, in the present invention, each of the plurality of power supply cables is provided with a current control thyristor circuit for individually controlling the current, so that the directivity of the DC arc generated in the furnace is made uniform. It is preferable that each of the plurality of power supply cables is provided with an ammeter for measuring the value of the current so that the value of the current flowing through each cable is individually controlled.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図3に基
いて説明する。まず図1は本発明に係る空冷式の直流電
気炉の断面図であり、図9に示す従来例のものと同じも
のは同一符号を付して説明する。一本の上部電極18に対
向して炉底16には径の小さい鋼棒製の炉底電極30が多数
埋設されているが、本発明においては、多数の小径炉底
電極30をグループ化した1つの小径電極ユニット1を炉
底16の耐火物28′に直立して埋設してある。かくして小
径電極ユニット1内の各炉底電極30が電極回路の陽極を
形成しこの陽極に炉蓋12より下方に突き出している上部
電極18が陰極として対向している。なお、小径電極ユニ
ット1内の底板16aは切り離されていて絶縁体4により
絶縁してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a sectional view of an air-cooled DC electric furnace according to the present invention. The same parts as those of the conventional example shown in FIG. A large number of furnace bottom electrodes 30 made of steel rods with a small diameter are embedded in the furnace bottom 16 facing one upper electrode 18, but in the present invention, a large number of small-diameter furnace bottom electrodes 30 are grouped. One small-diameter electrode unit 1 is embedded upright in a refractory 28 'on the bottom 16 of the furnace. Thus, each furnace bottom electrode 30 in the small-diameter electrode unit 1 forms the anode of the electrode circuit, and the upper electrode 18 protruding below the furnace lid 12 faces this anode as a cathode. The bottom plate 16a in the small-diameter electrode unit 1 is separated and insulated by the insulator 4.

【0021】図2および図3に示すように小径電極ユニ
ット1において、炉底電極30の周囲にはスタンプ耐火物
28′が打設されており、炉底電極30の上端はスタンプ材
28′の上面に露出している。また炉底電極30の下端部は
それぞれの底板16aから炉外に突出され、底板16aと離
間して設けたユニットに対応する電極支持板32に固定し
てある。各電極支持板32にそれぞれ接続した導電体から
なる空冷管34から電極支持板32と底板16aとの間に供給
することによって炉底電極30を冷却するようになってい
る。そして電流供給ルートはホットヒール(溶鋼)が形
成された段階では電極ユニット1に対応する給電ケーブ
ル5→空冷管34→電極支持板32→炉底電極30→溶鋼8→
スクラップ9→上部電極18となる。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the small-diameter electrode unit 1, a stamp refractory material is provided around the furnace bottom electrode 30.
28 'is placed and the upper end of the bottom electrode 30 is made of stamp material.
It is exposed on the upper surface of 28 '. Further, the lower end portion of the furnace bottom electrode 30 is projected from the respective bottom plates 16a to the outside of the furnace and is fixed to an electrode support plate 32 corresponding to a unit provided apart from the bottom plates 16a. The furnace bottom electrode 30 is cooled by supplying it between the electrode support plate 32 and the bottom plate 16a from an air-cooling pipe 34 made of a conductor and connected to each electrode support plate 32. The current supply route is, when hot heel (molten steel) is formed, the power supply cable 5 corresponding to the electrode unit 1 → air cooling pipe 34 → electrode support plate 32 → bottom electrode 30 → molten steel 8 →
The scrap 9 becomes the upper electrode 18.

【0022】図1に示すように電力投入回路の受変電ト
ランス21を介して投入された炉用トランス22によって電
圧を 200〜800 Vぐらいに変圧した後、1本の上部電極
18と並列に3個配設されたサイリスタ25とが給電ケーブ
ル2によって接続され、また3個のサイリスタ25と1個
の電極ユニット1の電極支持板32とは空冷管34を介して
それぞれ3本の給電ケーブル5a, 5b, 5cによって
接続されており電極制御回路を構成していると共に各ケ
ーブル5a, 5b, 5cには電流計35が設けてある。
As shown in FIG. 1, the voltage is transformed to about 200 to 800 V by the furnace transformer 22 supplied through the power receiving and transforming transformer 21 of the power supply circuit, and then one upper electrode is formed.
18 and three thyristors 25 arranged in parallel are connected by the power supply cable 2, and the three thyristors 25 and the electrode supporting plate 32 of one electrode unit 1 are three via the air cooling pipes 34. Are connected by power supply cables 5a, 5b, 5c to form an electrode control circuit, and an ammeter 35 is provided on each cable 5a, 5b, 5c.

【0023】本発明では図2,図3に示すように小径炉
底電極ユニット1の炉底電極30に給電する給電ケーブル
5a, 5b, 5cを小径電極ユニット1の下方で導電性
の空冷管34を中心にして各々 120°角度を置いて分散し
て配置してあり、給電ケーブル5a, 5b, 5cから空
冷管34および電極支持板32を介して多数の炉底電極30に
給電される。
In the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the feeding cables 5a, 5b, 5c for feeding the bottom electrode 30 of the small-diameter bottom electrode unit 1 are connected to the conductive air-cooling pipe 34 below the small-diameter electrode unit 1. Are distributed at 120 ° angles with respect to each other, and power is supplied to a large number of bottom electrodes 30 from the power supply cables 5a, 5b, 5c through the air cooling pipes 34 and the electrode support plates 32.

【0024】なお図1において、2本の一点鎖線より右
側の部分即ち受変電トランス21,炉用トランス22,サイ
リスタ25,電流計35は電気室内に固定的に配置され2本
の一点鎖線の左側の部分は炉体10と一体的に傾動するよ
うに構成されこれらの間は可撓性のあるケーブル6で接
続されている。次に本発明の作用について説明すると、
炉体10内にスクラップを投入後、各サイリスタ25によっ
て電流を制御しつつケーブル2から上部電極18に電力を
投入すると共に、上部電極18の上下方向の位置を調整し
つつ上部電極18と電極ブロック1の炉底電極30との間に
給電ケーブル5a, 5b, 5cを介して通電される電流
・電圧を調整し発生するアークによってスクラップを溶
解する。このとき各炉底電極30に流れる電流は給電ケー
ブル5a, 5b, 5cにそれぞれ配設した電流計35によ
って測定される。
In FIG. 1, the portions on the right side of the two alternate long and short dash lines, that is, the power receiving and transforming transformer 21, the furnace transformer 22, the thyristor 25, and the ammeter 35 are fixedly arranged in the electric chamber and left of the two alternate long and short dashed lines. The portion (1) is constructed so as to be tilted integrally with the furnace body (10), and a flexible cable (6) is connected between them. Next, the operation of the present invention will be described.
After the scrap is charged into the furnace body 10, electric power is supplied from the cable 2 to the upper electrode 18 while controlling the current by each thyristor 25, and the upper electrode 18 and the electrode block are adjusted while adjusting the vertical position of the upper electrode 18. The scrap is melted by an arc generated by adjusting the current / voltage applied to the furnace bottom electrode 30 of No. 1 through the power supply cables 5a, 5b, 5c. At this time, the current flowing through each furnace bottom electrode 30 is measured by an ammeter 35 provided on each of the power supply cables 5a, 5b and 5c.

【0025】スクラップの溶解期にはスクラップの棚吊
り、棚落ちあるいは給電ケーブル5a, 5b, 5cに形
成される磁界によるアークの方向不均一等によってスク
ラップの溶け残りが生じるので本発明では小径電極ユニ
ット1の炉底電極30に給電する電流をそれぞれ電流計35
で測定しつつスクラップの溶け残りが局部的に生じない
ように各サイリスタ25によってきめ細かく給電ケーブル
5a, 5b, 5cの電流量を制御してスクラップの均一
な溶解を図る。
In the scrap melting period, the scrap remains unmelted due to the hanging or dropping of the scrap or the non-uniformity of the direction of the arc due to the magnetic field formed on the power supply cables 5a, 5b, 5c. The current supplied to the bottom electrode 30 of No. 1 is ammeter 35
The thyristor 25 finely controls the amount of current flowing through the power supply cables 5a, 5b, 5c so that the unmelted scrap is not locally generated while the scrap is melted.

【0026】前述のように本発明では、3本の給電ケー
ブル5a, 5b, 5cが小径電極ユニットの下方近傍で
均等に分散して配置してあるので、通電により各給電ケ
ーブル5a, 5b, 5cの周りに発生する磁場の影響を
受けて炉内で発生する直流アークの方向不均一性が是正
され、炉壁に発生するコールドスポットやホットスポッ
トが防止されると共にスクラップの迅速な溶解が達成さ
れる。
As described above, in the present invention, since the three power supply cables 5a, 5b, 5c are evenly distributed near the lower part of the small-diameter electrode unit, the power supply cables 5a, 5b, 5c are energized by energization. The non-uniformity of the direction of the DC arc generated in the furnace under the influence of the magnetic field generated around the furnace is corrected, cold spots and hot spots generated on the furnace wall are prevented, and rapid scrap melting is achieved. It

【0027】図4は、本発明の他の空冷式小径炉底電極
の実施例を示し、多数の炉底電極30をグループ化した3
組の小径電極ユニット1を炉底16に直立して等分に埋設
してある。そして各小径電極ユニット1の導伝性空冷管
34にはそれぞれ 120°の角度をもって3本の給電ケーブ
ル5a〜c,5d〜f,5g〜iが分散配置により接続
されている。なお、各給電ケーブルにはそれぞれサイリ
スタ25および電流計35が配設されており、個別に制御す
るのは同様である。このような複数本の給電ケーブルの
分散配置によって、小径電極ユニット1を複数組とした
空冷式小径炉底電極を有する直流電気炉においても前記
実施例と同様の作用効果を得ることができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the air-cooled small-diameter bottom electrode according to the present invention, in which a large number of bottom electrodes 30 are grouped into three groups.
The set of small-diameter electrode units 1 is vertically erected on the bottom 16 of the furnace and buried in equal parts. And the conductive air cooling tube of each small diameter electrode unit 1
Three power supply cables 5a to 5c, 5d to f, and 5g to i are connected to the 34 at an angle of 120 ° in a distributed arrangement. A thyristor 25 and an ammeter 35 are provided in each power supply cable, and the individual control is the same. Due to such distributed arrangement of the plurality of power supply cables, the same operational effect as that of the above-described embodiment can be obtained also in a DC electric furnace having an air-cooled small-diameter bottom electrode in which a plurality of small-diameter electrode units 1 are set.

【0028】また、図5は1本の大径炉底電極30を炉底
16に埋設した水冷式の場合を示しており、4本の給電ケ
ーブル5a〜5dを90°の角度をもって分散配置して1
本の大径炉底電極30に接続している。また図6は3本の
大径炉底電極30にそれぞれ120 °の角度をもって5a〜
c,5d〜f,5g〜iが分散配置により接続したもの
を示している。このような水冷式大径炉底電極を有する
直流電気炉においても同様の作用効果を得ることができ
る。
Further, FIG. 5 shows that one large-diameter bottom electrode 30 is attached to the bottom of the furnace.
The figure shows the case of a water-cooled type embedded in 16, in which four power supply cables 5a to 5d are dispersed and arranged at an angle of 90 °.
It is connected to the large diameter bottom electrode 30 of the book. In addition, FIG. 6 shows that each of the three large-diameter bottom electrodes 30 has an angle of 120.
c, 5d to f, and 5g to i are connected in a distributed arrangement. Similar effects can be obtained in a DC electric furnace having such a water-cooled large-diameter bottom electrode.

【0029】なお、給電ケーブルの使用本数および分散
配置は、前記のように等角度で分散するものに限定され
るものではなく、炉底電極の配置や本数あるいは上部電
極の条件さらには炉本体の特性等によって適宣決定すれ
ばよい。表1に示す条件の空冷式小径炉底電極を有する
直流電気炉を用いて鋼スクラップの溶解精錬を行うに際
し、図1〜図3に示すように3本の給電ケーブルを互に
120°の角度をもって分散配置して炉底電極に通電する
本発明例と、図9,図10に示す1本の給電ケーブルだけ
で通電する従来例によるスクラップの溶解精錬を行っ
た。その操業成績を表2に示す。
The number and distribution of the power supply cables used are not limited to those distributed at equal angles as described above, and the arrangement and the number of furnace bottom electrodes or the conditions of the upper electrodes as well as the furnace body It may be decided as appropriate according to the characteristics. When melting and refining steel scrap using a DC electric furnace having an air-cooled small-diameter bottom electrode under the conditions shown in Table 1, as shown in FIGS. 1 to 3, three power supply cables are connected to each other.
Smelting and refining of scrap were carried out according to an example of the present invention in which the electrodes are energized to the bottom electrode in a dispersed arrangement at an angle of 120 °, and a conventional example in which energization is performed with only one power supply cable shown in FIGS. 9 and 10. The operation results are shown in Table 2.

【0030】表2に示すように本発明例によれば従来例
に比較して炉内に発生する直流アークの方向を容易に制
御することができるのでアークの方向が均一化され炉壁
のホットスポット発生が解消されると共に電力原単位を
10kwh/t低減することができた。
As shown in Table 2, according to the example of the present invention, the direction of the DC arc generated in the furnace can be controlled more easily than in the case of the conventional example. The generation of spots is resolved and the power consumption rate is reduced.
It was possible to reduce by 10 kwh / t.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、炉底電極
に給電する給電ケーブル本数を複数本にし、炉内で発生
するアークの方向不均一性が最小となるルートで配置す
ることにより、ホットスポット, コールドスポットの発
生を抑制することができる。また、各給電ケーブル毎
に、個別に電流制御を行うサイリスタ、および電流値を
測定する電流計を備えて炉内発生アークの方向を制御
し、炉内装入スクラップの不均一性等に起因する未溶解
スクラップの溶解が促進されホットスポット, コールド
スポット発生を抑制することも可能である。
As described above, according to the present invention, by providing a plurality of power supply cables for supplying power to the bottom electrode of the furnace, and by arranging the power supply cables on the route in which the direction nonuniformity of the arc generated in the furnace is minimized, It is possible to suppress the occurrence of hot spots and cold spots. In addition, each feed cable is equipped with a thyristor that controls the current individually and an ammeter that measures the current value to control the direction of the arc generated in the furnace. It is also possible to promote the melting of molten scrap and suppress the generation of hot spots and cold spots.

【0034】その結果、電力原単位の低減,溶解時間の
短縮による生産性の向上を達成でき、そのもたらす効果
は非常に大きい。
As a result, it is possible to achieve an improvement in productivity by reducing the power consumption rate and shortening the melting time, and the resulting effect is very large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る小径炉底電極を有する直
流電気炉の全体配置を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall arrangement of a DC electric furnace having a small diameter bottom electrode according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る小径炉底電極ユニットを
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a small diameter furnace bottom electrode unit according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2のA−A矢視により給電ケーブルの配置を
示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of power supply cables as seen from the direction of arrows AA in FIG.

【図4】本発明に係る複数の小径炉底電極ユニットへの
給電ケーブルの配置を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of power supply cables to a plurality of small-diameter furnace bottom electrode units according to the present invention.

【図5】本発明に係る大径炉底電極への給電ケーブルの
配置を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of power supply cables to the large-diameter furnace bottom electrode according to the present invention.

【図6】本発明に係る複数本の大径炉底電極への給電ケ
ーブルの配置を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of power supply cables for a plurality of large-diameter furnace bottom electrodes according to the present invention.

【図7】従来例に係る大径炉底電極を有する直流電気炉
の全体配置を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing the overall arrangement of a DC electric furnace having a large-diameter bottom electrode according to a conventional example.

【図8】図9の従来例に係る直流電気炉のスクラップ未
溶解部を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a scrap unmelted portion of the DC electric furnace according to the conventional example of FIG.

【図9】従来例に係る小径炉底電極を有する直流電気炉
の全体配置を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the overall arrangement of a DC electric furnace having a small-diameter furnace bottom electrode according to a conventional example.

【図10】従来例に係る小径炉底電極ユニットを示す断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a small-diameter furnace bottom electrode unit according to a conventional example.

【符号の説明】 1 電極ユニット 2 給電ケーブル 4 絶縁体 5 給電ケーブル 8 溶鋼 9 スクラップ 12 炉蓋 14 炉壁 16 炉底 18 上部電極 20 水冷パネル 21 受変電トランス 22 炉用トランス 23 排滓口 24 出鋼口 25 サイリスタ 26 ストッパ 28 炉底耐火物 30 炉底電極 32 電極支持板 34 空冷管 35 電流計[Explanation of symbols] 1 electrode unit 2 power supply cable 4 insulator 5 power supply cable 8 Molten steel 9 scrap 12 Furnace lid 14 Furnace wall 16 hearth 18 Upper electrode 20 water cooling panel 21 Substation transformer 22 Furnace transformer 23 Waste outlet 24 Steel tap 25 Thyristor 26 Stopper 28 Furnace bottom refractory 30 Furnace bottom electrode 32 Electrode support plate 34 Air-cooled tube 35 ammeter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩村 忠昭 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tadaaki Iwamura             1-chome, Mizushima Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama             Shi) Kawasaki Steel Co., Ltd. Mizushima Steel Works

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流アークにより金属を溶解する上部電
極と炉底電極を備えた直流電気炉において、前記直流電
気炉の炉底に少くとも1本の大径炉底電極または少くと
も1グループの小径炉底電極ユニットを埋設し、前記の
大径炉底電極または小径炉底電極ユニットの各々に複数
本の給電ケーブルを接続して独立に給電し、これら給電
ケーブルの周りに発生する磁場により炉内で発生する直
流アークの方向性を均一化するように各給電ケーブルの
給電ルートを分散して配置してなることを特徴とする上
部電極と炉底電極を備えた直流電気炉。
1. A direct current electric furnace comprising an upper electrode and a bottom electrode for melting a metal by means of a direct current arc, wherein at least one large diameter bottom electrode or at least one group of bottom electrodes of the direct current electric furnace is provided. A small-diameter bottom electrode unit is embedded, and a plurality of feeding cables are connected to each of the large-diameter bottom electrode or the small-diameter bottom electrode unit to feed power independently, and the furnace is generated by the magnetic field generated around these feeding cables. A DC electric furnace having an upper electrode and a furnace bottom electrode, characterized in that the power supply routes of the respective power supply cables are dispersed and arranged so as to make the directivity of the DC arc generated in the inside uniform.
【請求項2】 複数本の給電ケーブルの各々に電流を個
別に制御する電流制御サイリスタ回路を備えた請求項1
記載の上部電極と炉底電極を備えた直流電気炉。
2. The current control thyristor circuit for individually controlling the current is provided for each of the plurality of power supply cables.
A DC electric furnace equipped with the above described upper electrode and furnace bottom electrode.
【請求項3】 複数本の給電ケーブルの各々に電流の値
を測定する電流計を備えた請求項1記載の上部電極と炉
底電極を備えた直流電気炉。
3. A DC electric furnace comprising an upper electrode and a furnace bottom electrode according to claim 1, wherein each of the plurality of power supply cables is provided with an ammeter for measuring a current value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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