JPH08134524A - スクラップ予熱装置付き直流アーク炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、炉内に装入したスクラップの溶け残
りを防止でき、また炉本体が局部的な損傷を受けるのを
防止でき、更に炉内に装入したスクラップ等を短時間で
均一溶解でき、しかも溶融スラグの排出を促進でき、そ
して以上が相まって生産性を向上できる、スクラップ予
熱装置付き直流アーク炉を提供するものである。 【構成】本発明は、傾動可能な炉本体の底壁に取付けら
れた炉床電極と該炉本体に被着された開閉可能な炉蓋を
貫通して炉内に挿入された炉頂電極との間に直流電圧を
印加して炉内に装入されたスクラップを溶解する直流ア
ーク炉と、該炉蓋に開設されたスクラップ装入口と連通
して該炉蓋に取付けられたシャフト式スクラップ予熱装
置とを備え、該炉本体の外部にはそれぞれの磁極が該炉
本体の側壁下部及び／又は底壁を臨んで極性可変の二つ
の直流電磁石が装備されており、該シャフト式スクラッ
プ予熱装置にはその下部にスクラップを受け止める開閉
可能な火格子が装着されていて、またその上部に開閉可
能なスクラップ装填口及び排気口が開設されて成ること
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクラップ予熱装置付き
直流アーク炉に関する。交流アーク炉、直流アーク炉、
プラズマアーク炉等、各種のアーク炉でスクラップを溶
解することが行なわれる。いずれのアーク炉でも、アー
ク放電によりスクラップを溶解すると、高温の排ガスが
発生する。かかる高温の排ガスを何ら有効利用すること
なく放出したのでは熱エネルギの著しい無駄であるの
で、高温の排ガスで原料となるスクラップを、バケット
式、シャフト式、トンネル式等、各種のスクラップ予熱
装置で予熱することが行なわれる。本発明は、上記のよ
うなアーク炉及びスクラップ予熱装置のうちで特に、シ
ャフト式スクラップ予熱装置を取付けた直流アーク炉に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シャフト式スクラップ予熱装置を
取付けた交流アーク炉として、炉本体に被着した開閉可
能な炉蓋にシャフト式スクラップ予熱装置を取付け、該
シャフト式スクラップ予熱装置にはその下部にスクラッ
プを受け止めるブロッキング部材を装着し、その上部に
開閉可能なスクラップ装填口及び排気口を開設して成る
ものが提案されている（特開昭５９−５６０８３、特表
平３−５０５６２５）。

【０００３】ところが、上記の従来炉には次のような欠
点がある。 １）炉内に挿入された炉頂電極とシャフト式スクラップ
予熱装置とがその昇降や旋回等も含めて干渉し合わない
ようにするため、双方の間には相応の距離が置かれ、し
たがって該シャフト式スクラップ予熱装置から炉内へ装
入されたスクラップは該炉頂電極の直下部に位置せず、
該炉頂電極の直下部から離れたところに位置し、該炉頂
電極からのアーク放電にさらされ難いため、しばしば該
スクラップが溶け残ってしまう。炉内へ装入されたスク
ラップが溶け残ると、これを溶解するための誠に厄介な
酸素カッティング作業を強いられる。 ２）アーク放電によるホットスポットが発生するのを避
けられず、これにより炉本体が局部的な損傷を受ける。
炉本体が局部的な損傷を受けると、面倒な補修作業を強
いられるだけでなく、その寿命も短くなる。 ３）炉内の溶鋼の還流度合が低いため、スクラップの溶
解に時間がかかり、例えば合金を投入するような場合に
はその成分の均一化にも時間がかかる。 ４）溶鋼の出鋼に先立って、炉内に形成される溶融スラ
グを排出する際、単に炉本体を傾動するだけでは該溶融
スラグが充分に排出されず、誠に厄介な掻出し作業を強
いられる。 ５）上記の１）〜４）が相まって、スクラップ単位量当
たりの操業時間が長くかかり、生産性が悪い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、炉蓋にシャフト式スクラップ予熱装置を取
付けた従来炉では、前述したように、１）炉内へ装入さ
れたスクラップが溶け残ってしまう、２）炉本体が局部
的な損傷を受ける、３）炉内の溶鋼の還流度合が低い、
４）炉内に形成される溶融スラグを簡単には排出できな
い、５）生産性が悪い、という欠点である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、傾動
可能な炉本体の底壁に取付けられた炉床電極と該炉本体
に被着された開閉可能な炉蓋を貫通して炉内に挿入され
た炉頂電極との間に直流電圧を印加して炉内に装入され
たスクラップを溶解する直流アーク炉と、該炉蓋に開設
されたスクラップ装入口と連通して該炉蓋に取付けられ
たシャフト式スクラップ予熱装置とを備え、該炉本体の
外部にはそれぞれの磁極が該炉本体の側壁下部及び／又
は底壁を臨んで極性可変の二つの直流電磁石が装備され
ており、該シャフト式スクラップ予熱装置にはその下部
にスクラップを受け止める開閉可能な火格子が装着され
ていて、またその上部に開閉可能なスクラップ装填口及
び排気口が開設されて成ることを特徴とするスクラップ
予熱装置付き直流アーク炉に係る。

【０００６】本発明のスクラップ予熱装置付き直流アー
ク炉は直流アーク炉と、二つの直流電磁石と、シャフト
式スクラップ予熱装置とを備えている。直流アーク炉
は、傾動可能な炉本体と該炉本体に被着された開閉可能
な炉蓋とを備え、該炉本体には出鋼口及びスラグ排出口
が開設されていて、該炉蓋にはスクラップ装入口が開設
されている。炉本体の底壁には炉床電極が取付けられて
おり、炉内には炉蓋を貫通して炉頂電極が挿入されてい
て、双方の電極は直流電源装置に接続されている。この
直流電源装置は整流器及び変圧器を備え、双方の電極間
に任意の直流電圧を印加するようになっている。

【０００７】炉本体の外部にはそれぞれの磁極が該炉本
体の側壁下部及び／又は底壁を臨んで極性可変の二つの
直流電磁石が装備されている。直流電磁石は磁心と該磁
心に巻線されたコイルとを備え、該磁心の磁極は炉本体
を両側から挟むように該炉本体の側壁下部及び／又は底
壁を臨んで配置されていて、該コイルは直流電源装置に
接続されている。この直流電源装置は整流器、変圧器及
び切換器を備え、コイルに正逆方向へ任意の直流電流を
流すようになっている。

【０００８】炉蓋には該炉蓋に開設されたスクラップ装
入口と連通してシャフト式スクラップ予熱装置が取付け
られている。シャフト式スクラップ予熱装置は全体とし
て筒状に形成されており、その下部にスクラップを受け
止める火格子が装着され、該火格子はモータ駆動又はシ
リンダ駆動により開き戸方式又は引き戸方式で開閉可能
になっていて、またその上部にスクラップ装填口及び排
気口が開設され、該スクラップ装填口には開閉可能な蓋
材が取付けられている。

【０００９】

【作用】二つの電磁石のコイルに正逆方向へ任意の直流
電流を流すと、３６０度に亘って任意の方向へ任意の密
度の合成磁束を発生させることができ、したがって炉本
体の底壁に取付けられた炉床電極と炉内に挿入された炉
頂電極との間に直流電圧を印加すると、フレミングの左
手の法則にしたがう電磁力を３６０度に亘って任意の方
向へ任意の強さで作用させることができる。上記の電磁
力によりアークを偏向させて、シャフト式スクラップ予
熱装置から炉内へ装入されたスクラップに直接当てるこ
とができるため、該スクラップの溶け残りを防止でき
る。また上記の電磁力により炉内の全内周に亘ってアー
クを連続的又は断続的に偏向させることができるため、
炉本体が局部的な損傷を受けるのを防止できる。更に上
記の電磁力により炉内の溶鋼の還流を促すことができる
ため、スクラップの溶解時間を短縮でき、例えば合金を
投入するような場合にはその成分の均一化に要する時間
を短縮できる。しかも上記のような溶鋼の流れをスラグ
排出口の方向へ促すことにより、該溶鋼の出鋼に先立っ
て炉内に形成される溶融スラグを排出する際、溶鋼の流
れに乗って溶融スラグの排出を促すことができる。そし
て以上が相まち、スクラップ単位量当たりの操業時間を
短縮でき、生産性を向上できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を略示する平面図、
図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図、図３は図１及び図２と
同じ一実施例を略示する縦断面図である。直流アーク炉
は傾動可能な炉本体１１と炉本体１１に被着された開閉
可能な炉蓋２１とで構築されており、炉内には炉蓋２１
を貫通して１本の炉頂電極３１が挿入され、また炉本体
１１の底壁には炉床電極３２が取付けられていて、炉頂
電極３１と炉床電極３２とは直流電源装置４１に接続さ
れている。直流電源装置４１は図示しない整流器及び変
圧器を備え、交流電源へと接続されている。

【００１１】炉本体１１の外部には極性可変の二つの電
磁石５１，５２（但し、電磁石５２は図示しない、以下
同じ）が装備されている。電磁石５１，５２は磁心５１
ａ，５２ａ（但し、磁心５２ａは図示しない、以下同
じ）と磁心５１ａ，５２ａに巻線されたコイル５１ｂ，
５２ｂ（但し、コイル５２ｂは図示しない、以下同じ）
とを備え、コイル５１ｂ，５２ｂは直流電源装置４２，
４３（但し、直流電源装置４３は図示しない、以下同
じ）に接続されている。直流電源装置４２，４３は図示
しない整流器、変圧器及び切換器を備え、交流電源へと
接続されている。磁心５１ａの磁極５１ｃ（図面ではＮ
極）と磁極５１ｄ（図面ではＳ極）とは炉本体１１の側
壁下部及び底壁上部を臨んで炉頂電極３１を両側から挟
む位置に配置されており、また磁心５２ａの磁極５２ｃ
（図面ではＮ極）と磁極５２ｄ（図面ではＳ極）とは同
様に炉本体１１の側壁下部及び底壁上部を臨んで炉頂電
極３１を両側から挟む別の位置に配置されている。磁極
５１ｃと磁極５１ｄとを結ぶ直線と、磁極５２ｃと磁極
５２ｄとを結ぶ直線とは、平面から見て、炉頂電極３１
の部分で交叉する相互関係になっている。

【００１２】炉本体１１は平面から見て卵形に形成され
ており、炉本体１１に被着された炉蓋２１の側方寄りに
はスクラップ装入口２１ａが開設されていて、スクラッ
プ装入口２１ａと連通して炉蓋２１にはシャフト式スク
ラップ予熱装置６１が立設されている。シャフト式スク
ラップ予熱装置６１の下部にはスクラップＡを受け止め
る火格子６１ａが装着されており、火格子６１ａはシリ
ンダ６１ｂにより引き戸方式で開閉するようになってい
る。シャフト式スクラップ予熱装置６１の上端部にはス
クラップ装填口６１ｃが開設されており、スクラップ装
填口６１ｃには開閉可能な蓋材６１ｄが取付けられてい
て、シャフト式スクラップ予熱装置６１の上部側壁には
排気口６１ｅが開設されている。

【００１３】炉本体１１には、平面から見て、炉頂電極
３１とスクラップ装入口２１ａとを結ぶ直線に対し直角
方向に、磁極５１ｄと磁極５２ｄとの間で、出鋼口７１
が開設されており、また出鋼口７１の反対側に、磁極５
１ｃと磁極５２ｃとの間で、スラグ排出口８１が開設さ
れている。

【００１４】図１及び図２において、電磁石５１のコイ
ル５１ｂへ直流電流を流すと、磁極５１ｃと磁極５１ｄ
との間で磁束Ｂ₁が生じ、また電磁石５２のコイル５２
ｂへ直流電流を流すと、磁極５２ｃと磁極５２ｄとの間
で磁束Ｂ₂が生じるので、結果的に合成磁束Ｂ₃が生じ
る。炉頂電極３１と炉床電極３２との間に直流電圧を印
加すると、双方の電極間に流れる電流と合成磁束Ｂ₃と
によって、フレミングの左手の法則にしたがう電磁力Ｆ
₁が作用する。この電磁力Ｆ₁によってアークが偏向し、
また溶鋼が流れる。

【００１５】図４は本発明の他の一実施例を略示する平
面図である。炉蓋２２、スクラップ装入口２２ａ、１本
の炉頂電極３２、一方の電磁石の磁極５３ｃ，５３ｄ、
他方の電磁石の磁極５４ｃ，５４ｄ、磁束Ｂ₄、磁束
Ｂ₅、合成磁束Ｂ₆及び電磁力Ｆ₂等、説明を省略する構
成や作用は図１〜図３に示した一実施例の場合と同様に
なっているが、この一実施例の炉本体には、平面から見
て、炉頂電極３２とスクラップ装入口２２ａとを結ぶ直
線に対し平行方向に、より具体的には延長方向に、一方
の電磁石の磁極５３ｃと他方の電磁石の磁極５４ｄとの
間で、出鋼口７２が開設されており、また出鋼口７２の
反対側に、一方の電磁石の磁極５３ｄと他方の電磁石の
磁極５４ｃとの間で、スラグ排出口８２が開設されてい
る。

【００１６】図５は本発明の更に他の一実施例を略示す
る平面図である。炉蓋２３、スクラップ装入口２３ａ、
磁束Ｂ₇、磁束Ｂ₈、合成磁束Ｂ₉及び電磁力Ｆ₃等、説明
を省略する構成及び作用は図１〜図３に示した一実施例
の場合と同様になっているが、この一実施例では、炉蓋
２３を貫通して炉内に２本の炉頂電極３３，３４が挿入
されている。また一方の電磁石の磁極５５ｃと磁極５５
ｄとは炉本体の側壁下部及び底壁上部を臨んで炉頂電極
３３と炉頂電極３４との間の中心点を両側から挟む位置
に配置されており、他方の電磁石の磁極５６ｃと磁極５
６ｄとは同様に炉本体の側壁下部及び底壁上部を臨んで
炉頂電極３３と炉頂電極３４との間の中心点を両側から
挟む別の位置に配置されている。磁極５５ｃと磁極５５
ｄとを結ぶ直線と磁極５６ｃと磁極５６ｄとを結ぶ直線
とは、平面から見て、炉頂電極３３と炉頂電極３４との
間の中心点の部分で交叉する相互関係になっている。そ
して炉本体には、平面から見て、炉頂電極３３と炉頂電
極３４との間の中心点とスクラップ装入口２３とを結ぶ
直線に対し直角方向に、一方の電磁石の磁極５５ｄと他
方の電磁石の磁極５６ｄとの間で、出鋼口７３が開設さ
れており、また出鋼口７３の反対側に、一方の電磁石の
磁極５５ｃと他方の電磁石の磁極５６ｃとの間で、スラ
グ排出口８３が開設されている。

【００１７】図６は本発明の更にまた他の一実施例を略
示する平面図である。炉蓋２４、スクラップ装入口２４
ａ、２本の炉頂電極３５，３６、一方の電磁石の磁極５
７ｃ，５７ｄ、他方の電磁石の磁極５８ｃ，５８ｄ、磁
束Ｂ₁₀、磁束Ｂ₁₁、合成磁束Ｂ₁₂及び電磁力Ｆ₄等、説
明を省略する構成や作用は図５に示した一実施例の場合
と同様になっているが、この一実施例の炉本体には、平
面から見て、炉頂電極３５と炉頂電極３６との間の中心
点とスクラップ装入口２４ａとを結ぶ直線に対し平行方
向に、より具体的には延長方向に、一方の電磁石の磁極
５７ｃと他方の電磁石の磁極５８ｄとの間で、出鋼口７
４が開設されており、また出鋼口７４の反対側に、一方
の電磁石の磁極５７ｄと他方の電磁石の磁極５８ｃとの
間で、スラグ排出口８４が開設されている。

【００１８】

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、炉蓋にシャフト式スクラップ予熱装置を取付け
た直流アーク炉において、炉内に装入したスクラップの
溶け残りを防止でき、また炉本体が局部的な損傷を受け
るのを防止でき、更に炉内に装入したスクラップ等を短
時間で均一溶解でき、しかも溶融スラグの排出を促進で
き、そして以上が相まって生産性を向上できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を一部省略して示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図。

【図３】図１及び図２と同じ一実施例を一部省略して示
す縦断面図。

【図４】本発明の他の一実施例を一部省略して示す平面
図。

【図５】本発明の更に他の一実施例を一部省略して示す
平面図。

【図６】本発明の更にまた他の一実施例を一部省略して
示す平面図。

【符号の説明】

１１・・・炉本体、２１〜２４・・・炉蓋、２１ａ〜２
４ａ・・・スクラップ装入口、３１，３３〜３６・・・
炉頂電極、３２・・・炉床電極、４１，４２・・・直流
電源装置、５１・・・電磁石、５１ｃ，５１ｄ〜５８
ｃ，５８ｄ・・・磁極、６１・・・シャフト式スクラッ
プ予熱装置、６１ａ・・・火格子、６１ｃ・・・スクラ
ップ装填口、６１ｅ・・・排気口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾動可能な炉本体の底壁に取付けられた
   炉床電極と該炉本体に被着された開閉可能な炉蓋を貫通
   して炉内に挿入された炉頂電極との間に直流電圧を印加
   して炉内に装入されたスクラップを溶解する直流アーク
   炉と、該炉蓋に開設されたスクラップ装入口と連通して
   該炉蓋に取付けられたシャフト式スクラップ予熱装置と
   を備え、該炉本体の外部にはそれぞれの磁極が該炉本体
   の側壁下部及び／又は底壁を臨んで極性可変の二つの直
   流電磁石が装備されており、該シャフト式スクラップ予
   熱装置にはその下部にスクラップを受け止める開閉可能
   な火格子が装着されていて、またその上部に開閉可能な
   スクラップ装填口及び排気口が開設されて成ることを特
   徴とするスクラップ予熱装置付き直流アーク炉。
2. 【請求項２】 炉内に１本の炉頂電極が挿入されてお
   り、平面から見て、該炉頂電極を両側から挟む位置に直
   流電磁石の磁極が配置されていて、また炉本体には該炉
   頂電極とスクラップ装入口とを結ぶ直線に対し平行方向
   又は直角方向に出鋼口が開設され、該出鋼口の反対側に
   スラグ排出口が開設された請求項１記載のスクラップ予
   熱装置付き直流アーク炉。
3. 【請求項３】 炉内に２本の炉頂電極が挿入されてお
   り、平面から見て、該２本の炉頂電極の間の中心点を両
   側から挟む位置に直流電磁石の磁極が配置されていて、
   また炉本体には該中心点とスクラップ装入口とを結ぶ直
   線に対し平行方向又は直角方向に出鋼口が開設され、該
   出鋼口の反対側にスラグ排出口が開設された請求項１記
   載のスクラップ予熱装置付き直流アーク炉。