JPH0673898U - 直流アーク炉用黒鉛電極の接続ニップル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流アーク炉用黒鉛電極の接続部で発生する
熱応力に起因する折損事故を低減するニップルを提供す
る。 【構成】 黒鉛電極接続用のニップルに軸方向の貫通孔
を設ける。貫通孔を有するニップルに軸方向のスリット
を設ける。貫通孔とスリットを有するニップルの外周面
に軸方向の切欠きを設ける。貫通孔、スリット、切欠き
を有するニップルの軸方向中央部外周にフランジ状の突
起を設ける。 【効果】 黒鉛電極接続部の黒鉛電極本体に発生する応
力を低減し、接続部の折損事故を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は製鋼用アーク炉の中でも特に直流アーク炉の黒鉛電極の接続に使用さ れるニップルの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

交流あるいは直流にかかわらず、アーク炉用黒鉛電極は、黒鉛電極の製造設備 の能力およびアーク炉設備の関係から、ある長さの黒鉛電極を軸方向に複数本接 続して操業に供されている。この接続用部品として黒鉛製のニップルが使用され ている。黒鉛電極は、アーク炉の操業中、スクラップとの接触などによる外力で 折損事故を起こすほかに、流れる電流によって加熱され、熱膨張にもとずく応力 によって折損する。これらの折損事故はほとんどが黒鉛電極の接続部で発生する 。接続部は、電気と熱の流れ、および発生応力の不連続な個所であることがその 原因である。折損は接続部の黒鉛電極本体側か、ニップルかのいずれかで、接続 部の機械的あるいは熱的条件によって、そのいずれかが決まる。この折損事故は 操業の中断というロス時間となるだけでなく、製鋼コストに影響する電極原単位 の悪化要因となっている。特に最近普及しつつある直流アーク炉においては、そ の大型化、高電力化によって黒鉛電極の使用条件は益々苛酷となり、折損防止対 策が重要な課題となっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

交流アーク炉においては、電極に電流が流れるときの表皮効果によって電極の 中央部分よりも外側の電流密度が高くなり、接続ニップルの部分に流れる電流密 度は低い。ところが直流アーク炉では、電流は理論的には電極の全断面に、ほぼ 均一に流れ、交流アーク炉の場合に比べニップルを流れる電流が多くなる。その 結果、接続部の温度分布は交流アーク炉とは異なり、熱膨張によって発生する応 力は、交流アーク炉の場合よりいっそう苛酷となる。また、黒鉛電極の直径が大 きくなるほど、熱膨張による応力も大きくなり、大径の黒鉛電極を使用する直流 アーク炉では、熱膨張に起因する折損防止対策が一層重要である。黒鉛電極の製 造メーカでは、その物理的特性、例えば、電気比抵抗や、熱膨張率の低減、機械 的強度の増加などの研究開発が行われているが、現時点ではその限界に近く、別 の観点からの対策が求められている。

【０００４】 黒鉛電極接続部の折損原因は大きく３つに分類される。第一の原因は崩落スク ラップが黒鉛電極に接触し機械的に折損へ導くパターンである。第二は接続部の 熱応力にもとずくもの。第三は黒鉛電極の接続作業で締め付けが不適性である場 合である。折損の第一原因は通常第二の原因と複合的である。そこで、本考案で は、直流アーク炉における第二と第三の折損原因による問題を解決するものであ る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

黒鉛電極接続部は熱応力により黒鉛電極本体の外周面に引張応力が、その内側 のねじ加工面側には圧縮応力が発生する。また、ニップルも通過電流に相当する 温度上昇がある。とくに直流アーク炉においてはニップルを通過する電流が大き いので交流アーク炉に比べニップルの熱膨脹は大きく、黒鉛電極本体の内面ねじ 部を押し広げる力が発生し黒鉛電極本体の外周面の引張応力を増加させる。その 結果、接続部の折損に至らしめる。また、接続部のねじが緩むと黒鉛電極本体接 触面の抵抗が増し、益々ニップルへ電流が集中して高温となる。

【０００６】 ニップルを通過する電流を低減すると共に、ニップルが黒鉛電極本体の内面ね じ部を押し広げる力を緩和するために、ニップルの軸方向に貫通孔を設ける。こ の貫通孔は、ニップルを流れる電流を低減し、ニップルの温度上昇を抑えてニッ プルの剛性を低下させ、黒鉛電極ねじ部を押し広げる力を緩和する効果がある。

【０００７】 前項の貫通孔を設けたニップルに半径方向のスリットを設け、ニップルの剛性 をさらに低減することによって、黒鉛電極接続部の内面ねじ部を押し広げる力を より一層軽減することも折損事故防止に効果がある。

【０００８】 前項の貫通孔とスリットを設けたニップルの外周面に軸方向に沿って、複数個 の切欠きを設け、この切欠きの空隙部に黒鉛ペーストを入れ、昇熟によりかため て接着効果を持たせて接続部のねじの緩みを防止する。

【０００９】 黒鉛電極の接続作業において、ニップルが黒鉛電極の一方側のねじ部に深く入 り過ぎると、ニップルの熱膨張の逃げを阻止することになり、黒鉛電極のねじ底 の部分に過剰な機械的応力を発生させることになる。これを防止するために、前 項記載のニップル軸方向中央の外周にフランジ状の突起を設けて、極端なニップ ルの片締めを防止することが、接続部の応力緩和に有効で、折損事故防止に効果 がある。

【００１０】

【実施例】

実施例について、図面を参照して説明すると、図１は本考案が対象としている 黒鉛電極の接続部の様態を示す。黒鉛電極１はニップル２によって複数本接続さ れ、操業に供される。図２は図１に示されたニップル２の軸方向に貫通孔３が設 けられている。図３は図２の貫通孔３を有するニップル２に貫通孔３に達するス リット４を設けたものである。図４は図３の貫通孔３とスリット４を有するニッ プル２の外周に、軸方向に複数個の切欠き５を設けたものを示す。図５は図４の 貫通孔３、スリット４、切欠き５とを有するニップル２の軸方向中央近傍にフラ ンジ状の突起６を設けたもので、図６にこのニップル２を黒鉛電極１にねじ込ん だ時の断面の状態を示す。フランジ状の突起６によってニップル２が一方の黒鉛 電極に深く入り過ぎることを防止できる。

【００１１】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果 を奏する。

【００１２】 ニップルの軸方向に貫通孔を設けるか、あるいは軸方向の貫通孔とスリットと を設けたニップルにおいては、黒鉛電極本体内面のねじ部を押広げる力を緩和し 、黒鉛電極接続部の黒鉛電極円周方向にはたらく引張応力を低減して、接続部の 折損事故を防止する。

【００１３】 ニップルの外周面に、軸方向に沿って切欠きを設けたニップルは、前記の効果 以外に、締め付け部ねじの緩み防止に効果がある。

【００１４】 ニップル軸方向の中央近傍にフランジ状の突起を設けたニップルにおいては、 黒鉛電極の接続作業において、ニップルが一方に深く入り過ぎることがなく、ニ ップルの熱膨張を拘束しないため、黒鉛電極ねじ底部の過剰な力の発生を防止し て接続部の応力低減に効果がある。

【００１５】 フランジ状の突起のあるニップルに、貫通孔、スリット、切欠きを設けたもの は、それぞれの特性を生かし黒鉛電極接続部の総合的応力低減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】操業に供するため複数の黒鉛電極がニップルに
よって接続されている状態を示す図。

【図２】ニップルに軸方向の貫通孔を設けた図。

【図３】ニップルに軸方向の貫通孔とスリットとを設け
た図。

【図４】ニップルに軸方向の貫通孔、スリット、切欠き
を設けた図。

【図５】ニップルに軸方向の貫通孔、スリット、切欠
き、フランジ状の突起を設けた図。

【図６】図５のニップルを黒鉛電極にねじ込んだ図。

【符号の説明】

１ 黒鉛電極 ２ ニップル ３ 貫通孔 ４ スリット ５ 切欠き ６ フランジ状突起

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク炉用黒鉛電極の接続部品であるニ
   ップル（２）の軸方向に貫通孔（３）を設けることを特
   徴とする直流アーク炉用黒鉛電極の接続ニップル。
2. 【請求項２】 ニップル（２）の軸方向に設けられた貫
   通孔（３）に連なるように半径方向にスリット（４）を
   設けた請求項１に記載の接続ニップル。
3. 【請求項３】 ニップル（２）の外周に、軸方向に沿っ
   て複数箇所の切欠き（５）を設けた請求項２に記載の接
   続ニップル。
4. 【請求項４】 ニップル（２）の軸方向の中央近傍の外
   周面にフランジ状の突起（６）を設けた請求項３に記載
   の接続ニップル。