JPH06229677A - 直流アーク炉及びこの動作のための方法 - Google Patents

直流アーク炉及びこの動作のための方法

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JPH06229677A JP5304169A JP30416993A JPH06229677A JP H06229677 A JPH06229677 A JP H06229677A JP 5304169 A JP5304169 A JP 5304169A JP 30416993 A JP30416993 A JP 30416993A JP H06229677 A JPH06229677 A JP H06229677A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流アーク炉の難溶性物質の摩損を一様にす
る。 【構成】 直流アーク炉は、溶融物容器の中心に保持さ
れた陰極電極及び導電性下方容器の近傍にあって容器壁
から溶融物に至る陽極底部電極装置を備える。電流の供
給及び除去は炉のそばに隔置されて設定された整流器電
力供給部へのリード線で一方側で行われる。下方容器は
数個の象限でリード線と接続されており、各象限の近傍
には接続板が炉壁に準備されている。アークの下の近く
では電力供給線が水平面内で炉壁まで導かれる。整流器
電力供給部に近接した下方容器の象限に対する電流強度
は残りの象限への電力供給部のそれより低い。象限区域
に対する接続板間の間隔は不等であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直流アーク炉と、直
流アーク炉を動作させるための方法とに関係している。
【０００２】
【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】直流で
動作するアーク炉における金属材料の溶解のためには、
特に強力炉の場合には、高い電流強度が必要とされる
が、これはそれに応じて高い磁界を形成する原因であ
る。アークにより短絡した直流回路に関して、そのよう
な直流アーク炉は、炉容器のそばに側方に設置された整
流器があって、これから水平の、より低い平面内におい
て一つ以上の陽極電流リード線が容器底部の下でこれの
中心部まで達していることによって特徴づけられてお
り、従ってこれからの電流の流れは底部陽極及び容器に
おける溶融材料及びアークを通して容器カバーの中心に
保持された陰極へと生じ、これの支持アームによって整
流器電力供給部への帰路電流の回路が閉じられることに
なる。
【０００３】電流供給部及び電流タップのこの構成は電
流ループを規定し、これがこれに垂直に向けられた力の
作用を生じ、そしてこの作用は炉中へ垂直に変位可能な
方法で突出している陰極電極に影響を与えることはない
が、陰極と溶解浴との間のアークの、対応する偏位を生
じることになる。アークの非対称性は、偏位したアーク
が予定の中心案内路よりも容器壁部に近くなる場合に
は、炉容器の難溶性ライニングの摩損増大の直接の原因
となる。上述の電流伝導の場合には、炉容器ライニング
の摩損増大の不安定区域が、直流アーク炉の電流の供給
及び除去の行われる側に面するか又はこの側から遠くに
ある。
【０００４】この問題を回避するために、例えば、米国
特許４８２１２８４号による既知のアーク炉において
は、三重の導体ループが三つのアーク電極の近くにあ
り、これらの電極は底部中心の周りに二等辺三角形の形
態で中心的に配置されており、浴面上の前記の上側の電
極は同様の形態で底部電極に面している。炉区域の上及
び下には水平方向の供給及び除去棒がある。
【０００５】更なる既知の直流アーク炉（ＤＥ ４０ ３
５ ２３３Ａｌ）は単一の底部電極を有しているのにす
ぎず、これが底部の中心部において溶融物にまで達して
おり、この電極もやはり、炉に関して中心的に取り付け
られた垂直方向に変位可能な陰極に面している。炉の中
心部においてアークを安定化するために、四つの導体が
二つの対立した側から炉容器の下で中心配置の陽極に至
っており、従ってそれの接続は対抗する方法か又は交互
に対抗する方法で行われている。
【０００６】最後にこれに関連して、別の既知の直流ア
ーク炉（ＵＳ ７８７０５９） に言及が行われるが、こ
れにおいては炉容器の下方部分が直流炉の中心部に配置
された陽極セグメントの電流伝導のために使用される。
【０００７】この既知の従来技術に基づいて、前述の形
式の直流アーク炉に関するこの発明は、一方側電流供給
及び除去形の場合に陽極電流リード線が高電流の下でさ
えも炉まで側方で導かれている場合にも、炉床の中心部
にアークを中心配置することによって炉の一様な難溶性
物質摩損を確実にするという問題を解決することを目指
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ここでの基礎は単一の底
部電極への中心電流供給方式ではなくて、浴の底部区域
に面分布させられ且つ炉壁まで側方で導かれた電流リー
ド線に接続された電流供給方式である。この目的のため
に炉の下方容器に四つの象限があって、これのそれぞれ
には下方容器の鋼製ケーシングの側方で接続板が関連し
ており、諸象限は炉容器により導電的に相互接続されて
いる。それゆえ、陽極側電流供給は下方容器を通してこ
れの側方外壁から容器底部までそしてこれから難溶性ラ
イニングにおける陽極板を通して溶融物にまで行われ
る。このような電流供給方式では、種々の象限へのリー
ド線における電流強度を変えて、下方容器部分における
分路電流により引き起こされた磁界及びこれから生じる
力が供給及び除去により電流ループに発生する力を打ち
消すようにするのが特に有利であることが意外にも判明
した。特に、高電流の場合にはアークに生じた偏位は他
の場合には整流器電力供給部から遠い象限におけるライ
ニングの早まった摩損を生じることになる。
【０００９】指示偏位の範囲は直流回路を流れる電流強
度の関数であるばかりでなく、又電流ループの幾何学的
構造によっても実質上決定されるので、炉へのリード線
が配置されている平面の高さ位置、すなわち炉中心部に
おけるアークの高さに対するそれの位置によって重要な
部分が演じられる。炉底部からの中心的電流供給方式は
電流導体の周りに形成される磁界を非常に限定された範
囲までしか遮へいしないが、側方電力供給方式ははるか
に大きい遮へい作用を与える。理論上、リード線の磁界
のアークに及ぼす影響はリード線をアークの直高に配置
することによって最小化され得るであろう。
【００１０】この発明に従って、ここでは、電流供給線
が水平面内でアークの下に接近して側方で下方容器の壁
部まで導かれる、すなわち容器底部上方の中心的電流供
給線がこの場合回避される、ことによって最適化が見い
だされた。この目的のために、下方容器は好都合にも各
象限に対して関連の接続板を介して個別のリード線を有
しており、各象限は容器壁部により導電的に相互接続さ
れている。
【００１１】この発明にとって重要なことであるが、個
別のリード線における電流強度の計画的変更によって付
加的磁界が底部区域における分路電流により発生され、
そしてそれは下方容器の側方鋼製壁部のヨーク作用によ
るリード線の周りの磁界の計画的遮へいと協調してアー
ク偏位の制御可能な補正を生じさせることができる。
【００１２】ある場合には二つの整流器ユニットのある
電力供給部を又は下方容器の四つを越える象限に対する
四つを越える電力供給部を有することも又有利であり得
る。導体を供給する整流器の設計が組の非対称性に従っ
ていることは常に確保されなければならない。
【００１３】方法の観点からは直流炉は下方容器を通し
て底部陽極へと別々の電力供給部に流れる電流が陰極と
溶融物との間に形成されたアークの偏位の関数として設
定されるような方法で常に動作させられる。溶融物上方
のアークの偏位を決定して、各場合に得られた値に従っ
て個々のリード線に対応的に異なった電流を供給して、
必要な付加的磁界による計画的な力が炉の動作中アーク
に及ぼされ得るようにすることは特に有利である。
【００１４】炉の下方容器の底部における陽極板の配置
を付加的な最適化が可能なように変更することによって
アークが炉中心部において案内され得ることも又この発
明にとって有利であり得る。
【００１５】
【実施例】この発明は以下においての非限定的実施例に
関して且つ添付の諸図面に関して詳細に説明される。
【００１６】図１から推測され得るように、この直流ア
ーク炉は下方容器５及びこれとは絶縁物７によって絶縁
された上方容器１８からなっている。通常の方法で炉は
難溶性ライニング２により裏打ちされていて溶融物３を
受容している。カバーを通して黒鉛電極が炉の中心部へ
垂直に変位可能な方法で突出して直流アークのための陰
極１を形成しており、この電極は図示されていない電極
支持アーム９（図２及び３）によって保持されている。
【００１７】下方容器５の底部２０は、それの外壁と同
様に、鋼板から作られており、これは十分に熱的に絶縁
された方法で裏打ちされていて、前記の難溶性ライニン
グ２を通る電流の流れは陽極板１０によって溶融物３中
で容器底部を経て中心リングの形式で一様に分布させら
れる。鋼板容器は容器底部２０及び側方炉壁２１からな
る外側導電性金属シェルを形成しており、これは以下に
おいて説明されるように、陽極電流の供給に対してだけ
ではなく、特に炉の外側における電力供給線の周りに形
成される磁界１３の遮へいに対しても決定力がある。電
力供給線６は側方炉壁２１に沿って下方容器５の周りに
水冷管の形式で導かれている。アーク８は溶融物３の表
面と陰極１との間に形成され、溶融物３内の電流の流れ
の一部分は図１において参照数字１６で示されている。
【００１８】図２に関連して推測され得るように、全部
で四つの象限の形式における下方容器５の炉壁２１には
四つの電流リード線６のための接続板４があり、これら
のリード線はアーク８の下の水平面内で整流器電力供給
源１１に達している。陰極１を保持する電極支持アーム
９は炉の上方に配置された平面内で水平に配置されてい
て、リード線６、接続板４、容器側壁２１、底部２０、
陽極板１０、アーク８及び陰極１により形成された整流
器電力供給部への電流ループを閉じている。
【００１９】四つの象限IないしIVについての、すなわ
ち四つのリード線６についての電流強度の異なった分布
によって、アークの位置及び／又は偏位は影響され得
る。同一電流分布の場合には、力の作用の結果として、
アークは最初整流器電力供給源１１から離れる方向にお
いて電流ループの磁界に垂直に偏位させられ、これは従
来技術の場合には特に象限II及びIIIにおける、既知の
難溶性ライニング２の焼損の増大につながる。直流供給
部１１から遠い象限II及びIIIにある接続板４への二つ
のリード線６における電流強度を増大すると、図２に矢
印Ｉ２で示された等化電流が存在し、これが前述のアー
ク偏位を補正することを可能にする、すなわちアークを
再び炉軸の方へ中心的に導くことができる。この等化電
流の原因はリード線６の低い電気抵抗と比べての炉の陽
極側の抵抗の増大にある。
【００２０】等化電流Ｉ２は図１に矢印で示された付加
的な磁界１５の発生の原因であり、これは電流ループの
偏位力とは反対向きの力を炉に及ぼす。これに関連して
重要なことであるが、特に陽極板１０の一様な電流負荷
は、リード線６の抵抗と共に低く保たれ得る、下方容器
５の容器底部２０又は壁２１の抵抗に比較しての前述の
抵抗比の結果として変更されない。
【００２１】しかしながら、アーク８のいわゆる基部円
は、リード線６を通して四つの象限IないしIVに対して
異なった電流強度を与えることによってだけでなく、又
接続板４の特定象限との局所的関連によっても影響され
得る。そのような変更例が図３に示されており、この図
では接続板４の幾何学的配置は、炉中心リードを通過す
る仮想的中心軸２２に関して、整流器電力供給部１１に
対する電極支持アーム９が外側象限II，IIIの接続板４
を、図２による配置とは異なり、この軸上の位置に近づ
けるようになっているが、図２では各場合において四つ
の象限にある接続板４は互いに対角的に向かい合ってお
り、従って９０°の角度で配位されている。
【００２２】接続板の配置は炉のすえ付け時に実施され
ることができる。しかしながら、炉動作中それを変更す
ることも、特に外側炉壁２１が容易に接近可能であるの
で、考えられる。
【００２３】リード線６を通る異なった電流強度の設定
は整流器電力供給部１１の電流調整器に対する設定値に
よって実施され、そして必要とされれば変更式炉動作に
従って連続的に変更されることができる。下方容器５を
通って底部電極へと別々の電流リード線６に流れる電流
は陰極１と溶融物３の表面との間のアーク８の偏位の関
数として設定されていて、アークが炉の幾何学的形状に
合わせて中心方向に向けられるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流アーク炉を通る断面図。
【図２】一方側に整流器電力供給源、並びにリード及び
タップ接続部を備えた溶解炉の線図式平面図。
【図３】やはり左上に象限図のある、変更実施例におけ
る図２に準拠した図。
【符号の説明】
１：陰極 ２：難溶性ライニング ３：溶融物 ４：接続板 ５：下方容器 ６：電力供給線 ７：絶縁物 ８：アーク ９：電極支持アーム １０：陽極板 １３：磁界 １５：磁界 １６：電流 １８：上方容器 ２０：底部 ２１：側壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エトガル・ニクス ドイツ連邦共和国40880 ラティンゲン, オペルナー・シュトラーセ ８

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 難溶性ライニング（２）を備えた溶融物
    容器（５，１８）、溶融物容器カバーの中心に保持され
    且つ水平方向案内式電極支持アーム（９）を有する陰極
    電極（１）、及び導電性の下方容器（５）の近傍にあっ
    て容器壁から溶融物（３）に至る陽極底部電極装置
    （４，２０，２１，１０）からなっていて、電力の供給
    及び除去が炉のそばに隔置されて設定された整流器電力
    供給部（１１）へのリード線（６）及び電極支持アーム
    （９）を通して一方側で行われる直流アーク炉におい
    て、 ａ） 下方容器（５）が数個の象限（１ないしIV）にお
    いてリード線（６）と接続されていること、 ｂ） 各象限においてリード線のための接続板（４）が
    下方容器（５）の炉壁（２１）に準備されていること、 ｃ） リード線（６）がアーク（８）のすぐ下で水平面
    内において炉壁まで達していること、 ｄ） 電流帰還が水平方向案内式電極支持アーム（９）
    を通して行われること、 ｅ） 整流器電力供給部（１１）に近接した下方容器の
    象限（I，IV）に対する電流強度が残りの象限（II，II
    I）に対する電力供給部のそれより低くされているこ
    と、によって特徴づけられている直流アーク炉。
  2. 【請求項２】 象限区域（IないしIV）に対する接続板
    （４）の間隔が不同等に対称的であることによって特徴
    づけられている、請求項１に記載の直流アーク炉。
  3. 【請求項３】 電流器電力供給部（１１）から遠い象限
    （II，III）にある接続板（４）が炉／整流器配列の長
    手軸（２２）の方へ変位させられていることによって特
    徴づけられている、請求項２に記載の直流アーク炉。
  4. 【請求項４】 電力供給のためのリード線（６）が下方
    容器（５）の炉壁（２１）の側方に導かれており、それ
    の周りに形成される磁界（１３）の下方容器（５）の鋼
    製ケーシングによる付加的遮へいが与えられていること
    によって特徴づけられている、請求項１に記載の直流ア
    ーク炉。
  5. 【請求項５】 少なくとも二つの整流器電力供給部（１
    １）が陽極として下方容器まで導かれることによって特
    徴づけられている、請求項１に記載の直流アーク炉。
  6. 【請求項６】 下方容器（５）が上方容器（６）から電
    気的に絶縁されていて電流供給のために使用されること
    によって特徴づけられている、請求項１に記載の直流ア
    ーク炉。
  7. 【請求項７】 電力供給部（１１）に近接した象限
    （I，IV）へのリード線（６）を通る電流の和が象限（I
    I，III）への遠隔リード線を通る電流の和より小さいこ
    とによって特徴づけられている、請求項１ないし４のい
    ずれか一つに記載の直流アーク炉。
  8. 【請求項８】 リード線（６）を流れる個々の電流が整
    流器電力供給部（１１）の電流調整器における設定値に
    より連続的に調整可能であることによって特徴づけられ
    ている、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の直流
    アーク炉。
  9. 【請求項９】 各リード線（６）が整流器電力供給部
    （１１）と関連していて、必要な分路電流（Ｉ２）によ
    り設定された非対称性に対応するような方法で寸法を決
    定されていることによって特徴づけられている、請求項
    １ないし８のいずれか一つに記載の直流アーク炉。
  10. 【請求項１０】 下方容器（５）を通して底部陽極（１
    ０，２０，２１）へと別々のリード線（６）に流れる電
    流が、中心的上方陰極（１）と溶融物（３）との間に形
    成されるアーク（８）の偏位の関数として調整されて、
    リード線（６）が異なった電流強度を受け、これによ
    り、結果として生じる付加的磁界による計画された力が
    アーク（８）に及ぼされるようになることによって特徴
    づけられる、直流アーク炉の動作のための方法。
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