JPH0735998U

JPH0735998U - 小径多電極方式の炉底電極

Info

Publication number: JPH0735998U
Application number: JP066535U
Authority: JP
Inventors: 敏雄加藤; 新上田; 稔文八幡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】小径棒鋼電極の寿命が永く、電流制御が容易
で、且つ温度を管理し易い小径多電極方式の炉底電極を
提供することを目的としている。【構成】多数の小径棒鋼をスタンプ耐火材中に埋設する
直流電気炉の炉底電極において、上記直流電気炉の炉底
部をスタンプ耐火材からなるワーク部と、耐火レンガか
らなる永久部とに上下で分割すると共に、上記ワーク部
と永久部との境界に相互に電気的に絶縁した複数枚の鉄
板を敷き、各鉄板の上面に下端を接触させた小径棒鋼を
スタンプ耐火材表面まで、該鉄板下面に上端を接触させ
た大径棒鋼を炉底鉄皮を下方まで立設し、該大径棒鋼の
下部に水冷ジャケットを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、直流アークによってスクラップの溶解、精錬を行う直流電気炉の炉底電極に関し、特に小径多電極方式の炉底電極の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、スクラップを溶解、精錬して鋼材を得るには、交流電気炉の使用が一般的であった。ところが、直流電気炉で使用する炉上電極本数が少ないため、炉上電極の周りがシンプルで、且つその黒鉛電極棒の原単位や電力原単位の低減、及びフリッカの低減も期待できるということで、近年は直流電気炉の使用に注目が集まっている。その直流電気炉には、炉底電極方式を基準に二種類あって、多数（通常、５０〜２００本）の小径棒鋼を炉底耐火物中に直立、埋設するタイプ（所謂、小径多電極空冷方式という）と、１本乃至３本の大径棒鋼を炉底耐火物中に埋設するタイプ（所謂、大径スチールロッド水冷方式という）とが知られている。この両者はそれぞれに一長一短があり、どちらのタイプを採用するのが最適かは、今のところ結論がでていない。

【０００３】ところで、前述した多数の小径棒鋼を炉底に埋設した炉底電極は、例えば１チャージが１００ｔｏｎの直流電気炉では、直径４０ｍｍの丸棒鋼を２００本も備えている。これら多数の小径棒鋼１は炉底スタンプ耐火材２中に埋設され、その総てが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、１枚の電極支持板５に取付けられ、１本の給電ケーブル６から上記電極支持板５を介して電流を供給できるようになっている。また、各小径棒鋼１は、炉底鉄皮４を貫通し、その下部は炉外で冷却空気１７を吹きつけて冷却されている。

【０００４】しかしながら、上記多数の小径棒鋼１を一括して給電する方法（オリジナル方式と呼ぶ）は、各小径棒鋼１電極毎のきめ細かい電流制御が不可能である。また、電極本数が多いので、その上にスラグが付着する頻度が多くなって電流不通を起こし、スラグの付着していない小径棒鋼１電極に過大電流が流れることになり、炉操業にとって好ましくない。

【０００５】そこで、上記問題点を解決するため、一つの対策が特開平４−２１４１８０号公報に開示された。それは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、多数の小径棒鋼１電極を複数の電極ユニット７にグループ分けし、各電極ユニット７を相互に絶縁して炉底耐火物に埋設するものである。この方式により、各電極ユニット７は独立して給電でき、電流制御もユニット単位で可能となり、前記問題点が相当に緩和された。

【０００６】しかしながら、この方式（ユニット方式と呼ぶ）でも炉底耐火物はスタンプ耐火材２であり、レンガ耐火物に比しての損耗速度が早いこと、及び電極寿命の短いことは、従来のオリジナル方式のものと変りがなかった。さらに、オリジナル方式は、炉底部全体に対して均一に小径棒鋼１を配置できる（図２（ｂ）参照）のに、ユニット方式では小径棒鋼１が数カ所に偏り（図３（ｂ））、電流密度が均一という小径多電極方式の利点が失われる。

【０００７】また、上記オリジナル方式及びユニット方式のいずれも空冷であるため、冷却能力が低い欠点がある。ちなみに、図４に前記した大径スチールロッド水冷方式（図４（ｂ））と比較して、小径多電極空冷方式（図４（ａ））での熱移動量を示す。図４における矢印の大きさは、（ａ）はＫ＝２０Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃、（ｂ）はＫ＝１００００Ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃である。ここで、Ｋは熱移動量である。この冷却能力の違いにより、小径多電極空冷方式の炉底電極は、大径スチールロッド水冷方式に比べ、その寿命が短い。また、電極棒鋼本数が多いため、電極の温度管理がやりずらく、上記寿命の延長対策が考え難いという問題もある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、かかる事情を鑑み、小径棒鋼電極の寿命が永く、電流制御が容易で、且つ温度管理のし易い小径多電極方式の炉底電極を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

考案者は、上記目的を達成するため、鋭意研究を重ね、従来の空冷方式を水冷方式に改良することに着眼した。本考案は、その着眼を具現化したものであり、多数の少径棒鋼をスタンプ耐火材中に埋設する直流電気炉の炉底電極において、上記直流電気炉の炉底部をスタンプ耐火材からなるワーク部と、耐火レンガからなる永久部とに上下で分割するとともに、上記ワーク部と永久部との境界に相互に電気的に絶縁した複数枚の鉄板を敷き、各鉄板の上面に下端を接触させた小径棒鋼をスタンプ耐火材表面まで、該鉄板下面に上端を接触させた大径棒鋼を炉底鉄皮の下方まで立設し、該大径棒鋼の下部に水冷ジャケットを備えたことを特徴とする小径多電極方式の炉底電極である。また、従来の小径棒鋼が空冷の効率を重視して、炉底部にらせん状の配置であったが、本考案は耐火物の施工を容易にすることも考慮した。すなわち、本考案は、小径棒鋼を炉底部に格子状に立設したことを特徴とする請求項１記載の小径多電極方式の炉底電極である。

【００１０】この場合、下部の大径棒鋼の水冷は、種々の方式が採用できるが、実用に際しては水冷ジャケットの利用が好ましい。また、上記鉄板の形状は、使用状況に対応して、円形、楕円形、長方形等のいずれであっても良い。

【００１１】

【作用】

本考案では、小径多電極方式の直流電気炉において、その炉底部をスタンプ耐火材からなるワーク部と、耐火レンガからなる永久部とに上下で分割するとともに、上記ワーク部と永久部間に、相互に電気的に絶縁した複数枚の鉄板を敷き、各鉄板に接触して上方には小径棒鋼を、下方には水冷された大径棒鋼を立設するようにしたので、上部電極との間に流れる電流を各大径棒鋼毎に個別に独立して制御できるようになる。その結果、冷却に水冷を採用できるようになるので、小径棒鋼電極の冷却効果が増大して、寿命の延長が達成できるとともに、小径棒鋼の温度管理がやり易くなる。さらに、炉底耐火物の半量は、安価な耐火レンガを使用できるようになり、スタンプ耐火材が大幅に低減できるようになる。

【００１２】以下、実施例において、図１に基づき、本考案の内容を説明する。

【００１３】

【実施例】

図１は、本考案に係る小径多電極方式の炉底電極を採用した直流電気炉炉底部の縦断面を示している。炉底部上半分のワーク部は、従来の小径多電極方式の炉底部と同様に、スタンプ耐火材２で構成されている。一方、炉底部下半分の永久部は、耐火レンガ３で構成され、その上に複数枚（通常２〜５枚）の鉄板１０が電気的に相互に絶縁されて、載置してある。

【００１４】以上のような炉底部において、炉底電極としての小径棒鋼１（直径４０ｍｍ以下）は、上記鉄板１０にその下端を接触して、上半分のスタンプ耐火材２中に６０〜２００本埋設されている。その埋設は、従来は平面でみると螺旋状であったが、耐火材のスタンプ施工のし易さを配慮して格子状に配置するのが好ましい。しかも、小径棒鋼１の長さは、従来のものに比べて半分である。一方、上記鉄板１０の下側は、上端を鉄板１０に接触した大径棒鋼９（直径２００ｍｍ）が２〜５本（鉄板１枚につき１本）、配設され、それら大径棒鋼９の下部は銅製の水冷ジャケット８で覆われている。

【００１５】炉底電極を上記のように構成することによって、一本の上部電極との間の通電は、以下のように行われる。すなわち、多数の小径棒鋼１を通過する電流は、鉄板１０の下側に配設された大径棒鋼９毎にまとめられ、その本数に対応して制御されるようになる。また、小径棒鋼１の冷却は、鉄板１０を介して、それぞれが対応している大径棒鋼９の水冷ジャケット８からの熱放散により行われる。そのため空冷に比較して多量の熱移動が可能となり、小径棒鋼１の冷却効果が著しく増大した。さらに、炉底電極の温度管理も大径棒鋼９毎に行うようにしたので、従来にくらべて管理対象が減り、管理が容易になった。

【００１６】次に、上記の炉底電極構造を実際に１００ｔｏｎ直流電気炉に適用した。その際、スクラップ、鉄鉱石を含む１００ｔｏｎの製鋼原料が、図５に示す電流制御系のもとで溶解され、何ら問題なく中炭素高マンガン鋼（ＪＩＳＧ３１０１）を得た。そこで、この操業を継続して行った結果、炉底電極の寿命が従来より２０％増しの１９５０チャージに延長できた。

【００１７】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案は、従来空冷であった小径多電極方式の炉底電極を水冷に改良するために、炉底部の構造を変更した。その結果、従来より電極寿命が延長でき、スタンプ耐火材の使用量も半減するという効果を達成した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る炉底電極を適用した電気炉炉底部
の縦断面図である。

【図２】従来の小径多電極空冷方式の炉底電極であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である

【図３】従来の小径多電極空冷方式炉底電極の別の例で
あり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図
である。

【図４】水冷及び空冷による熱移動を比較する図であ
る。

【図５】本考案に係る炉底電極を適用した直流電気炉の
電流制御系を示す図である。

【符号の説明】

１小径棒鋼２スタンプ耐火材３耐火レンガ４炉底鉄皮５電極支持板６給電ケーブル７電極ユニット８水冷ジャケット９大径棒鋼１０鉄板１１上部電極（黒鉛電極）１２炉底電極１３サイリスタ１４炉用トランス１５受変電トランス１６電流計１７冷却空気

フロントページの続き (72)考案者上田新岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）ダイワスチール株式会社水島事業所内 (72)考案者八幡稔文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

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】多数の少径棒鋼をスタンプ耐火材中に埋
設する直流電気炉の炉底電極において、上記直流電気炉の炉底部をスタンプ耐火材からなるワー
ク部と、耐火レンガからなる永久部とに上下で分割する
とともに、上記ワーク部と永久部との境界に相互に電気
的に絶縁した複数枚の鉄板を敷き、各鉄板の上面に下端
を接触させた小径棒鋼をスタンプ耐火材表面まで、該鉄
板下面に上端を接触させた大径棒鋼を炉底鉄皮の下方ま
で立設し、該大径棒鋼の下部に水冷ジャケットを備えた
ことを特徴とする小径多電極方式の炉底電極。
【請求項２】小径棒鋼を炉底部に格子状に立設したこ
とを特徴とする請求項１記載の小径多電極方式の炉底電
極。