JPH07332865A

JPH07332865A - 直流式電気炉

Info

Publication number: JPH07332865A
Application number: JP7017083A
Authority: JP
Inventors: Pierre Goujet; ジュジェピエール; Claude Bonet; ボネクロード
Original assignee: Clecim SAS
Current assignee: Clecim SAS
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1995-12-22
Also published as: FR2715941A1; EP0666325B1; FR2715941B1; DE69505859T2; EP0666325A1; KR950033388A; DE69505859D1; CN1108757A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】鋳造操作回数を多くし、かつ炉床電極の構造
を改良した直流式電気炉を提供することにある。【構成】円形底部、及び側壁11と、取り外し可能なル
ーフ12を有する容器1 と、ルーフ12を横切って容器1 の
内側に挿入される１本の消耗電極14と容器1 の底部を横
切る３本の炉床電極3 で構成した直流式電気炉である。
炉底部は耐火材料で覆われており、その厚さは所定回数
の鋳造操作に耐えられるように決定される。炉底部の外
壁は、炉床電極3 の下側部分をもつボスを形成する突出
部4 を有し、炉床電極3 はプレート42で固定されてい
る。炉床電極3 と突出部分4 との環状スペース及び炉床
2 の内面27には耐火材料が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属を溶融させるた
めの直流式電気炉の製造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属、特に鋼は、電源に接続した電
極によって加熱される電気炉の内側で、電極とスクラッ
プ又は溶融金属浴との間で電気アークを生成することに
よって、スクラップのような鉄金属から製造できるとい
うことは既知である。

【０００３】金属を溶融させるための電気炉は、一般
に、ほぼ垂直である軸線をもつ容器と、この容器を閉鎖
する取り外し可能なルーフと、このルーフを貫通して容
器の内側に挿入される少なくとも１本の消耗電極とを有
する。前記容器は、耐火材料で覆われた皿の形をして、
炉の炉床を形成する底部と、水を循環することによって
一般に冷却される側壁とで構成する。

【０００４】そのような電気炉は、交流又は直流から動
力を供給することができる。交流電源の場合、炉は、容
器の底部位置に配置され、炉床を貫通する少なくとも１
本の電極を有する。消耗電極及び炉床電極は、直流電源
の２個の極にそれぞれ接続する。一般には、消耗電極は
負極に接続し、カソードとして作用し、各炉床電極はア
ノードを形成する。

【０００５】炉床電極は、異なる方法で構成することが
可能であるが、一般的な方法では、電源に接続される外
側端部と、容器の内側に導入した内側端部との間で、耐
火材料炉床の全厚にわたって延在するコンダクター素子
を有する。

【０００６】溶融操作の開始で、炉にスクラップを装入
し、この装入の一部分が、炉床電極の内側端部と接触す
るようになる。電気的な接触を改良するため、所定量の
溶融金属を、炉床に、以前の操作から入れたままにして
おく。その後、電気アークを、消耗電極とスクラップと
の間で形成し、前記スクラップを溶融させ、そして、溶
融金属が、容器の皿形状の底部を段々に満たす金属浴を
形成する。

【０００７】底部を覆う耐火材料は、非常に高い温度に
さらされ、溶融金属と接触し、比較的早期に摩耗し、そ
して、底部の外面を形成する金属壁は、厚さの薄い耐火
材料で覆われた領域で変形する危険性があり、そのよう
な変形は、耐火作用を悪化させる危険性がある。結果と
して、炉の操業は、所定回数の鋳造操作の後に停止し、
耐火ライニングを修理するか又は完全に改装することが
できるように冷却しなければならない。そのような操作
は、かなりの時間を消費し、設備の生産性を低下させ
る。

【０００８】これらのメインテナンス操作は、底部を完
全に解体して、修理領域に移動し、直ちに新しい底部に
置き換えることによって容易にし、その結果、停止時間
が減少する。しかしながら、これは、容器の底部を解体
しかつハンドリングするための特別なシステムを必要と
する。

【０００９】また、容器全体の標準交換を行うこともま
た可能であるが、容器は非常に重量が重いので、炉に結
合されるハンドリング装置は、非常に大きな持ち上げ能
力を有していなければならない。直流式電流炉では、各
炉床電極を取り囲む耐火ライニングの部分が、激しい摩
耗にさらされて、１サイクルで可能である鋳造操作の回
数が再び減少することにも注目すべきであろう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、容器の底
部を新しい方法で製造することでそのような欠点を解消
し、所定サイクル中でより多くの回数の鋳造操作を行う
ことができ、かつ、炉床電極の摩耗抵抗を、炉の製造又
は維持操作を過度に複雑にすることなく改良することを
可能にしたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従って、この発明は、ほ
ぼ垂直方向の軸線をもち、皿の形をした底部、及び側壁
をもつ容器と、この容器を閉鎖するための取り外し可能
なルーフと、直流電源の２個の極の一方にそれぞれ接続
される少なくとも２本の電極とを具え、該電極は、それ
ぞれ、ルーフを横切って容器の内側に挿入される少なく
とも１本の消耗電極と、容器の底部を横切る少なくとも
１本の炉床電極とで構成し、前記底部は、耐火材料で内
側を覆った金属外壁で構成し、炉の炉床を形成し、底部
厚みを、所定回数の鋳造操作に耐えられるように決定し
た、直流式電気炉に、一般的な方法で適用される。

【００１２】この発明によれば、容器底部の外壁は、少
なくとも各炉床電極の位置に、突出する方法で下方に延
在し、各炉床電極の外側部分を固定するためのほぼ平ら
な面と、炉床電極をそれから所定の距離だけ離れて取り
囲みかつ底部の金属外壁の残余部分に結合される側面と
で画定されるボスを形成した少なくとも一の部分を有
し、炉床電極と前記ボスの側面との間の環状スペース
に、固定プレートと容器の内面との間の炉床電極の全長
にわたって耐火材料を充填し、前記耐火材料が、底部の
残余部分を覆う耐火ライニングに結合されている。

【００１３】使用した数本の電極が、互いに距離を隔て
て配置する場合には、容器の底部に、その外壁上に形成
されるボスの形をした数個の突出部分を設けることがで
き、各ボスは、各炉床電極を、そのための固定プレート
まで取り囲む。

【００１４】好適には、各炉床電極を管状部分によって
取り囲み、該管状部分が、特定の耐火材料からなり、固
定プレートと炉床内面との間の前記炉床電極の全長にわ
たって延在する。この管状部分は、炉床電極とこれに対
応する突出部分の側壁との間の環状スペース全体に充填
することができる。しかし、この管状部分を、炉床の残
余部分と同種類の耐火材料からなるシースによって取り
囲むこともまた可能である。

【００１５】炉床電極がともに比較的接近して位置する
場合には、容器の底部に、炉床電極の集合体を、この集
合体から所定距離だけ離れて、取り囲む側壁によって画
定される単一の突出部分を設け、前記側壁の、一方の側
面を底部の外壁に、他方の側面を炉床電極の集合体に共
通する固定プレートに、それぞれ結合することができ
る。

【００１６】好適には、各炉床電極を、特定の耐火材料
からなり、固定プレートと炉床内面との間の炉床電極の
全長にわたって延在する管状部分と接続し、各管状部分
と突出部分の側壁との間のスペースに、底部の残余部分
を覆うのと同種類の耐火材料を充填する。

【００１７】この発明の他の本質的な実施例によれば、
各電極を外部冷却手段に接続し、前記側壁の温度及び前
記固定プレートの温度が所期したレベルを超えないよう
にするため、各炉床電極と前記側壁との間の環状スペー
スを充填する耐火材料の熱伝導度に従い、また、前記炉
床電極の所期した温度上昇に従い、そして前記外部冷却
を考慮することによって、各ボスを画定する側壁の幅及
び長さを決定する。

【００１８】各ボスは底部の外側に位置するため、でき
るかぎり強制的な簡単な空気循環によって効果的に冷却
することができ、ボスの側壁にフィンを取り付けること
が可能である。

【００１９】また、各炉床電極を、ボスから引き出した
炉床電極部分を取り囲むスリーブ内を水循環するような
直接冷却手段と接続することも可能である。これらの配
置のおかげで、炉床電極を取り囲む耐火部分の摩耗抵抗
が増大する。

【００２０】一般的な方法として、各突出部分の内側
で、各炉床電極を取り囲む環状スペースに充填する耐火
材料が、各サイクルに対し所望回数の鋳造操作に耐えら
れるようにするため、前記環状スペースに充填する耐火
材料の性質に従って、前記環状スペースの長さ及び厚さ
を決定し、底部の残余部分を覆う耐火材料の厚さは、前
記所望回数とほぼ同じ回数の鋳造操作に伴って生じる摩
耗に抵抗させるため、前記耐火材料の性質に従って決定
する。

【００２１】

【実施例】図１の縦断面図は、全般的に見て円筒状をな
し、垂直面Ｐに対して対称である容器１を有し、この容
器は、炉床２と側壁１１からなり、その上側部分を取り
外し可能なルーフ１２によって閉鎖した電気アーク炉を
示したものである。容器の底部２は、炉の炉床を形成す
る耐火材料のライニング２２で覆われた金属外壁２１で
構成し、前記炉床は、縦方向対称面Ｐ内に位置する垂直
軸線１０を一般に中心とする皿２３の形状をなす。

【００２２】容器１アセンブリーに、ラウンド部分１７
を通じて固定基部に載置された構造物１６を取り付け、
これによって、図示しない手段の作用下で前方又は後方
へ揺り動かすことができる。好ましくは、突出部分２４
を容器１の前部に設けることができ、この突出部分の底
部に、オリフィス２５を設けた境界(threshold) を形成
し、このオリフィスの軸線は、ほぼ垂直であり、例え
ば、スチールの出湯が可能であるスライドバルブノズル
によって前記オリフィスを閉鎖する。しかしながら、オ
ーバーフローによってスチールの出湯が可能である受口
（pouring spout)の形式で、突出部分２４にオリフィス
を具えることも可能であろう。

【００２３】容器の後部に向かって、炉床２は、出鋼境
界のレベルより上に位置する境界２６に向かって上方に
連続し、炉を後方に揺り動かすことによってスラグを排
除できるスラグ除去用オリフィスとこれに関連した口と
を具える。

【００２４】この炉は、１本以上の消耗電極１４による
電気アークによって加熱し、消耗電極は、垂直方向に移
動可能な型式で支持体（図示せず）に取り付け、ルーフ
１２のオリフィス１５を通過して容器１の内側に挿入す
る。容器は、直流式であり、従って、容器の底部２の中
央部分位置に配置され、耐火ライニング２２を横切る１
本以上の炉床電極３を有する。

【００２５】簡単な例を示した実施例では、炉１に、容
器１の軸線１０に沿う位置に配置した消耗電極１４を設
け、かつ、軸線１０を中心とする正三角形の頂点に配置
できる３本の炉床電極３を結合する。図１及び図３に示
すように、容器の底部２の外壁２１に、各炉床電極３の
位置に、突出部分を設け、この突出部分は、炉床電極の
軸線３０を中心とするほぼ円筒状の側壁４１によって画
定されたボス４を形成し、軸線３０に対して直交する平
面を形成するプレート４２まで延在し、電極は、例えば
フランジ３１によって固定することができる。

【００２６】特に図３に示される例では、各炉床電極３
は、固体伝導性金属棒からなり、固定するプレート４２
から炉床中央部分を形成する皿の内面２７までの、炉床
２の全厚を横切る。各炉床電極３と、それを取り囲む突
出部分４の側壁４１との間に位置する環状スペース４４
に、炉床の残部を覆う材料とほぼ同じタイプの耐火材料
を充填する。

【００２７】しかしながら、各電極３は管状部分４３に
よって取り囲み、管状部分４３を特定の耐火材料で構成
し、固定プレート４２と皿の内面２７との間の、電極の
全長にわたって管状部分を延在させるのが好ましい。前
記管状部分４３と突出部分４の側壁４１との間に位置す
る環状スペース４４に、炉床の残余部分２８を覆うのと
同種の耐火材料を充填する。

【００２８】前記残余部分２８を覆う耐火ライニングの
厚みは、耐火材料の通常摩耗、特に、チャージ時間での
スクラップとの接触、前記スクラップの溶融、鋼浴の動
きやあらゆる過熱の結果として生じる摩耗を考慮するこ
とにより、通例の方法で決定することができる。また、
耐火ライニング２２の残余厚さが外壁２１をもはや十分
に保護できない位置での外壁２１の局部過熱を防止する
ため、耐火ライニング２２を、周期的に置き換えるか、
又は、少なくとも補修しなければならないのは既知であ
る。さらに、そのような過熱は、壁２１に発生する変形
を引き起こすことになり、耐火ライニングの劣化を順次
促進することになる。

【００２９】従って、炉床の一般的な部分２８における
耐火材料の所定厚さｅ１は、炉の操業サイクルを構成す
る鋳造操作の所定回数に介入物なしで耐えることができ
るように決定することは可能であろう。

【００３０】反対に、固定プレート４２と炉の内面２７
の距離に相当する各突出部分４における耐火材料の厚さ
ｅ２は、特に電気アークや電流の通過によって生じる、
いかなる過熱をも考慮し、ボス４を画定する側壁４１と
固定プレート４２が過熱を受けるないようにするため、
側壁４１と固定プレート４２を保護する耐火ライニング
を、操業サイクルが終了するまで、十分な厚さが残るよ
うに決定する。この結果、炉床の全ての部分が、同じ回
数の鋳造操作に耐えることが可能になる。

【００３１】電極３を金属棒で構成するならば、炉の内
側に面する電極の端部３２は、電流の通過によって温度
上昇した鋼浴と接触して、溶融する危険性がある。しか
しながら、固定プレート４２を超えて延在し、電気的に
接続された前記金属棒の他方の端部は、例えば、水を循
環させ、電極３上又はプレート４２上に直接的に固定し
たスリーブ形式の集中冷却装置３４によって取り囲むこ
とができる。このようにして、電極３の溶融部分が、外
側方向へ進展するのを制限することができる。この発明
によれば、各電極を固定するためのボス４の使用は、冷
却装置３４を、前記溶融部分を画定するメニスカス(men
iscus)から離して配置することを可能にし、その結果と
して、耐火ライニングの厚さを、金属外壁４１を過度に
過熱することなく薄肉化することができる。

【００３２】しかしながら、この発明によれば、ボス４
の幅ｄを、電極周辺の温度が上昇するのを緩和するため
に必要な寸法に制限し、耐火材料の性質を考慮すること
によって、非常に重い容器底部の使用を回避できる。な
ぜならば、炉床２の残余部分２８が、１サイクルに相当
する回数の鋳造操作に耐えれるような、ちょうど適正な
厚さの耐火材料で覆われているからである。

【００３３】この結果、メインテナンス操作が簡単にな
り、また、容器又は底部を解体しかつ移動する場合に
は、ハンドリング装置の持ち上げ能力を増加させる必要
がない。一般的には、得られた重量減少は、均一厚みの
底部と対比すると、容器の底部の特殊形状のおかげであ
り、機構(organization)、装置、そしてスチール作業の
操作にとって重要な利点である。

【００３４】この発明は、簡単な例として述べてきた実
施例の説明だけに限定されないのはもちろんのことであ
る。特に、使用する炉床電極がともに相対的に接近して
配置するならば、図４及び図５に示すように、電極の集
合体の周りを、この集合体からある所定距離だけ離して
取り囲み、電極３、３′の集合体に共通する固定プレー
ト５２まで延在する側壁５１によって画定される単一の
突出部分５を炉に具えることが好ましいであろう。

【００３５】上述したように、特定の耐火材料からな
り、電極の全長にわたって延在する管状ブッシング（bu
shing)４３′によって、各電極３、３′を取り囲むこと
ができ、各ブッシング４３′と側壁５１との間の全ての
スペース５４に、炉の残余部分２８を覆う材料と同種類
の耐火材料を充填する。

【００３６】加えて、図６に示すように、各ボス４
（５）を取り囲む金属側壁４１（５１）を、ほぼ円錐台
形状にすることによって、各ボス４の断面を、その空間
的な必要条件を容器の外側方向に増加させることなく、
容器の内側方向に拡大することができる。同様に、特定
の耐火材料からなるスリーブ４３の断面を、容器の内側
方向に広げることもできる。

【００３７】ボスの形状、特に円錐台形状のような側壁
４１（５１）のプロフィールは、レンガ積みした耐火材
料、又は、使用した方法で充填する耐火材料に最も適合
するように決定することが可能であることにも注目すべ
きであろう。

【００３８】さらに、ここでは、金属棒からなる炉床電
極を使用する炉について述べてきたが、同じ配置を、他
の既知のタイプの電極で適合させることもできるであろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の容器を適用した電気炉の縦断面図で
ある。

【図２】図１の容器を上方から眺めた断面図である。

【図３】図２のIII−III線上の横断面図である。

【図４】この発明の他の実施例の縦断面図である。

【図５】この発明の他の実施例の上方から眺めた図であ
る。

【図６】この発明の他の実施例の横断面図である。

【符号の説明】

1 容器 2 炉床 3 炉床電極 4,5 突出部分 10 軸線 11 側壁 12 ルーフ 14 消耗電極 15 オリフィス 16 構造物 17 ラウンド部分 21 外壁 22 ライニング 23 皿 24 突出部分 25 オリフィス 26 境界 27 皿の内面 28 炉床の残余部分 30 炉床電極の軸線 31 フランジ 32 炉床電極の端部 34 集中冷却装置 41 側壁 42 固定プレート 43 管状部分 44 環状スペース 51 側壁 52 固定プレート 54 スペース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ垂直方向の軸線をもち、皿の形をし
た底部、及び側壁によって画定され、取り外し可能なル
ーフによって閉鎖された容器と、直流電源の２個の極の
一方にそれぞれ接続される少なくとも２本の電極とを具
え、該電極は、それぞれ、ルーフを横切って容器の内側
に挿入される少なくとも１本の消耗電極と、容器の底部
を横切る少なくとも１本の炉床電極とで構成し、前記底部は、耐火材料で内側を覆った外壁で構成し、炉
の炉床を形成し、底部厚みを、所定回数の鋳造操作に耐
えられるように決定する、直流式電気炉であって、容器底部の外壁は、突出する方法で下方に延在し、炉床
電極の下側部分をもつボスを形成する、少なくとも一の
部分を有し、前記ボスは、各炉床電極のための固定プレートを形成す
るほぼ平らな面と、炉床電極をそれから所定の距離だけ
離れて取り囲み、かつ、底部外壁の残余部分に結合され
る側面とで画定し、炉床電極と前記突出部分の側面との間の環状スペース
に、固定プレートと炉床の内面との間の炉床電極の全長
にわたって耐火材料を充填し、前記耐火材料が、底部の
残余部分を覆う耐火ライニングに結合されることを特徴
とする直流式電気炉。
【請求項２】請求項１に記載の電気炉であって、この
炉は、互いに距離を隔てて配置した数本の炉床電極を有
し、容器に、その底部の外壁上に形成される数個のボス
を設け、各ボスは、各炉床電極を、そのための固定プレ
ートまで取り囲む構成にした直流式電気炉。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電気炉であっ
て、各炉床電極を管状部分によって取り囲み、該管状部
分が、特定の耐火材料からなり、固定プレートと炉床内
面との間の前記炉床電極の全長にわたって延在する構成
にした直流式電気炉。
【請求項４】請求項３に記載の電気炉であって、特定
の耐火材料からなる管状部分を、炉床電極とこれに対応
する突出部分の側壁との間の環状スペース全体に充填す
る構成にした直流式電気炉。
【請求項５】請求項３に記載の電気炉であって、特定
の耐火材料からなる管状部分を、炉床の残余部分と同種
類の耐火材料からなるシースによって取り囲む構成にし
た直流式電気炉。
【請求項６】請求項１又は２に記載の電気炉であっ
て、容器の底部に、炉床電極の集合体を、この集合体か
ら所定距離だけ離れて取り囲む側壁によって画定される
単一の突出部分を設け、前記側壁の、一方の側面を底部
の外壁に、他方の側面を炉床電極の集合体に共通する固
定プレートに、それぞれ結合する構成にした直流式電気
炉。
【請求項７】請求項６に記載の電気炉であって、各炉
床電極を、特定の耐火材料からなり、固定プレートと炉
床内面との間の炉床電極の全長にわたって延在する管状
部分によって取り囲み、各管状部分と突出部分の側壁と
の間で囲い込まれたスペースに、底部の残余部分を覆う
のと同種類の耐火材料を充填する構成にした直流式電気
炉。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の電
気炉であって、各電極を外部冷却手段に接続し、前記側
壁の温度及び前記固定プレートの温度が所期したレベル
を超えないようにするため、各炉床電極と前記側壁との
間の環状スペースを充填する耐火材料の熱伝導度に従
い、また、前記炉床電極の所期した温度上昇にも従い、
そして前記外部冷却を考慮することによって、各ボスを
画定する側壁の幅及び長さを決定する構成にした直流式
電気炉。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の電
気炉であって、各突出部分の内側で、各炉床電極を取り
囲む前記環状スペースに充填する耐火材料が、各サイク
ルに対し所望回数の鋳造操作に耐えられるようにするた
め、前記耐火材料の性質に従い、そして各炉床電極の所
期した温度を考慮することによって、前記環状スペース
の長さ及び厚さを決定し、底部の残余部分を覆う耐火材
料の厚さは、前記所望回数とほぼ同じ回数の鋳造操作に
伴って生じる摩耗に抵抗させるため、前記耐火材料の性
質に従って決定する構成にした直流式電気炉。
【請求項１０】請求項８又は９に記載の電気炉であっ
て、各炉床電極を、固定プレートを超えて延在する前記
電極部分に作用する外部冷却手段に接続し、固定プレー
トの温度が所期したレベルを超えないような方法で、前
記炉床電極の温度上昇と耐火材料の熱伝導度とを考慮
し、そして、前記外部冷却手段の作用を考慮することに
よって、突出部分の長さを決定する構成にした直流式電
気炉。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の電気炉であって、各ボスの外側面に冷却フィンを取り
付ける構成にした直流式電気炉。