JPH09196567A - アーク式電気炉の天井の冷却方法 - Google Patents
アーク式電気炉の天井の冷却方法Info
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- JPH09196567A JPH09196567A JP2307996A JP2307996A JPH09196567A JP H09196567 A JPH09196567 A JP H09196567A JP 2307996 A JP2307996 A JP 2307996A JP 2307996 A JP2307996 A JP 2307996A JP H09196567 A JPH09196567 A JP H09196567A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーク式電気炉の天井を冷却し、天井の寿命
延長および耐用性向上をはかる。 【解決手段】 天井２を通して炉１内に挿入した電極１
３から電流を流すことにより炉１内に装入されている原
料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉１の天井２を冷
却する方法において、電極１３を通している天井２部分
を耐火物からなる小天井部１１に構成し、この小天井部
１１の電極１３近傍に冷却水および／またはエアーを供
給して冷却する。
延長および耐用性向上をはかる。 【解決手段】 天井２を通して炉１内に挿入した電極１
３から電流を流すことにより炉１内に装入されている原
料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉１の天井２を冷
却する方法において、電極１３を通している天井２部分
を耐火物からなる小天井部１１に構成し、この小天井部
１１の電極１３近傍に冷却水および／またはエアーを供
給して冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に装入されて
いる原料に電流を流すことにより抵抗熱で原料を溶解さ
せるアーク式電気炉の天井を冷却する方法に関する。本
発明方法は、特にアーク式電気炉の天井の耐用性向上に
有効である。
いる原料に電流を流すことにより抵抗熱で原料を溶解さ
せるアーク式電気炉の天井を冷却する方法に関する。本
発明方法は、特にアーク式電気炉の天井の耐用性向上に
有効である。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気炉による粗鋼の生産量の増加
が図られており、主原料であるスクラップの増加に伴
い、溶解能力を向上するために炉容の大形化ならびに大
電力化が進められている。一方で、このような大形化や
大電力化すると、炉体の耐火物の損耗が大きくなるの
で、炉体の冷却が不可欠となる。そして、炉体を冷却す
ることにより、耐火物の使用量を大幅に減少させること
ができて耐用性が増すので、例えば天井の交換作業など
のような補修時間を大幅に低減でき、生産性の向上を図
ることができる。
が図られており、主原料であるスクラップの増加に伴
い、溶解能力を向上するために炉容の大形化ならびに大
電力化が進められている。一方で、このような大形化や
大電力化すると、炉体の耐火物の損耗が大きくなるの
で、炉体の冷却が不可欠となる。そして、炉体を冷却す
ることにより、耐火物の使用量を大幅に減少させること
ができて耐用性が増すので、例えば天井の交換作業など
のような補修時間を大幅に低減でき、生産性の向上を図
ることができる。
【０００３】ところが、電極に近接する天井部分などに
配管を行って電極周辺の天井部分を水冷するような構造
とすると、変圧器から電極に印荷した二次電圧が、炉体
内に装入されている原料のスクラップに負荷されずに、
近くに存在している水冷パイプに短絡してスパークを発
生してしまう。かようなスパークは、水冷パイプからの
水漏れを引き起こし、また、炉内に水が侵入すると水蒸
気爆発等発生の問題が生じる。更に、電極の近傍はアー
クによる熱負荷が大きく、水冷パイプが耐用できないな
どの理由から、現実には電極近傍の天井部分は水冷を行
わず、電極が通されている天井部分を耐火物からなる小
天井部に構成することによって耐用性の向上をはかって
いる。
配管を行って電極周辺の天井部分を水冷するような構造
とすると、変圧器から電極に印荷した二次電圧が、炉体
内に装入されている原料のスクラップに負荷されずに、
近くに存在している水冷パイプに短絡してスパークを発
生してしまう。かようなスパークは、水冷パイプからの
水漏れを引き起こし、また、炉内に水が侵入すると水蒸
気爆発等発生の問題が生じる。更に、電極の近傍はアー
クによる熱負荷が大きく、水冷パイプが耐用できないな
どの理由から、現実には電極近傍の天井部分は水冷を行
わず、電極が通されている天井部分を耐火物からなる小
天井部に構成することによって耐用性の向上をはかって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、小天井部の中
でも取り分け電極近傍の耐火物は、電極から発生するア
ークの熱負荷の影響を直接受けるため、消耗量が非常に
大きい。このため、小天井部の寿命は、電極近傍の耐火
物の損耗量が律速となり、電極近傍以外の部分の耐火物
はほとんど消耗していない状態でも、電極近傍の耐火物
の消耗量が激しい場合は小天井部を交換せざるを得な
い。この小天井部の交換は、コストアップにつながるだ
けでなく、交換に非常に長時間の時間を要するため、生
産能力の低下につながるなどの問題もある。
でも取り分け電極近傍の耐火物は、電極から発生するア
ークの熱負荷の影響を直接受けるため、消耗量が非常に
大きい。このため、小天井部の寿命は、電極近傍の耐火
物の損耗量が律速となり、電極近傍以外の部分の耐火物
はほとんど消耗していない状態でも、電極近傍の耐火物
の消耗量が激しい場合は小天井部を交換せざるを得な
い。この小天井部の交換は、コストアップにつながるだ
けでなく、交換に非常に長時間の時間を要するため、生
産能力の低下につながるなどの問題もある。
【０００５】一方、電極原単位を低減する目的で電極に
冷却水を供給して冷却する方法が行われている。この方
法を実施した場合、その副次効果として、電極に吹きか
けた冷却水が跳ね返って小天井部にもかかることにより
小天井部を冷却し、その結果として小天井部の耐用性が
向上することが知られている。しかしこの場合、電極に
吹きかけた冷却水が炉内に侵入する心配があり、鉱石等
の粒状原料を使用するステンレス製造の電気炉では水蒸
気爆発等の発生が問題となるのでこの方法は使用できな
い。また、炉内に侵入した冷却水は炉内雰囲気や溶解原
料を冷却し、電力原単位の悪化につながる。
冷却水を供給して冷却する方法が行われている。この方
法を実施した場合、その副次効果として、電極に吹きか
けた冷却水が跳ね返って小天井部にもかかることにより
小天井部を冷却し、その結果として小天井部の耐用性が
向上することが知られている。しかしこの場合、電極に
吹きかけた冷却水が炉内に侵入する心配があり、鉱石等
の粒状原料を使用するステンレス製造の電気炉では水蒸
気爆発等の発生が問題となるのでこの方法は使用できな
い。また、炉内に侵入した冷却水は炉内雰囲気や溶解原
料を冷却し、電力原単位の悪化につながる。
【０００６】本発明の目的は、冷却水を炉内に侵入させ
ることなくアーク式電気炉の小天井部を冷却でき、小天
井部の寿命延長を図ることによりその耐用性を向上させ
ることが可能な方法を提供することにある。
ることなくアーク式電気炉の小天井部を冷却でき、小天
井部の寿命延長を図ることによりその耐用性を向上させ
ることが可能な方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、天井
を通して炉内に挿入した電極から電流を流すことにより
炉内に装入されている原料を抵抗熱で溶解させるアーク
式電気炉の天井を冷却する方法において、前記電極を通
している天井部分を耐火物からなる小天井部に構成し、
この小天井部の電極近傍に冷却水および／またはエアー
を供給して冷却することを特徴としている。
を通して炉内に挿入した電極から電流を流すことにより
炉内に装入されている原料を抵抗熱で溶解させるアーク
式電気炉の天井を冷却する方法において、前記電極を通
している天井部分を耐火物からなる小天井部に構成し、
この小天井部の電極近傍に冷却水および／またはエアー
を供給して冷却することを特徴としている。
【０００８】請求項２の発明は、天井を通して炉内に挿
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、この小天井部の熱
によって完全に蒸発する量の冷却水を小天井部の電極近
傍に供給して冷却することを特徴としている。
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、この小天井部の熱
によって完全に蒸発する量の冷却水を小天井部の電極近
傍に供給して冷却することを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明は、天井を通して炉内に挿
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、前記原料が溶解を
開始した時から原料が溶け落ちる時までは、小天井部の
電極近傍にエアーを吹き付けて冷却し、前記原料が溶け
落ちた以後は、小天井部の熱によって完全に蒸発する量
の冷却水を小天井部の電極近傍に供給して冷却すること
を特徴としている。
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、前記原料が溶解を
開始した時から原料が溶け落ちる時までは、小天井部の
電極近傍にエアーを吹き付けて冷却し、前記原料が溶け
落ちた以後は、小天井部の熱によって完全に蒸発する量
の冷却水を小天井部の電極近傍に供給して冷却すること
を特徴としている。
【００１０】請求項４の発明は、天井を通して炉内に挿
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、前記原料が溶解を
開始した時から原料が溶け落ちる時までは、小天井部の
電極近傍にエアーを吹き付けて冷却し、前記原料が溶け
落ちた時から前記天井を開放するまでは、小天井部の熱
によって完全に蒸発する量の冷却水を小天井部の電極近
傍に供給して冷却し、前記天井を開放した以後は、冷却
水の量を増加させることを特徴としている。
入した電極から電流を流すことにより炉内に装入されて
いる原料を抵抗熱で溶解させるアーク式電気炉の天井を
冷却する方法において、前記電極を通している天井部分
を耐火物からなる小天井部に構成し、前記原料が溶解を
開始した時から原料が溶け落ちる時までは、小天井部の
電極近傍にエアーを吹き付けて冷却し、前記原料が溶け
落ちた時から前記天井を開放するまでは、小天井部の熱
によって完全に蒸発する量の冷却水を小天井部の電極近
傍に供給して冷却し、前記天井を開放した以後は、冷却
水の量を増加させることを特徴としている。
【００１１】これら請求項１〜４に記載の方法におい
て、請求項５に記載したように、前記小天井部において
前記電極を同心円上に複数配置し、該同心円上で複数の
電極の間において小天井部に冷却水および／またはエア
ーを供給するように構成することができる。また、前記
小天井部の熱によって完全に蒸発する冷却水の量Ｗは、
請求項６に記載したように、例えば次式（１）の範囲内
とすることができる。 Ｗ ≦ Ａ×（ｔO−ｔ）×η／Ｑ ・・・ （１） 但し、η：耐火物の熱伝達係数 ｔO：冷却開始前の耐火物表面温度 ｔ：冷却後の耐火物表面温度 Ａ：冷却表面積 Ｑ：単位量当たりの冷却水の蒸発に必要な熱量 である。
て、請求項５に記載したように、前記小天井部において
前記電極を同心円上に複数配置し、該同心円上で複数の
電極の間において小天井部に冷却水および／またはエア
ーを供給するように構成することができる。また、前記
小天井部の熱によって完全に蒸発する冷却水の量Ｗは、
請求項６に記載したように、例えば次式（１）の範囲内
とすることができる。 Ｗ ≦ Ａ×（ｔO−ｔ）×η／Ｑ ・・・ （１） 但し、η：耐火物の熱伝達係数 ｔO：冷却開始前の耐火物表面温度 ｔ：冷却後の耐火物表面温度 Ａ：冷却表面積 Ｑ：単位量当たりの冷却水の蒸発に必要な熱量 である。
【００１２】また、前記小天井を構成する耐火物は、請
求項７に記載したように、例えばＭｇＯ−Ｃなどの比較
的熱伝導度の高い材質とすることが好ましい。また、請
求項８に記載したように、前記小天井部以外の天井部分
を水冷するようにしても良い。
求項７に記載したように、例えばＭｇＯ−Ｃなどの比較
的熱伝導度の高い材質とすることが好ましい。また、請
求項８に記載したように、前記小天井部以外の天井部分
を水冷するようにしても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明方法を実
施するための電気炉１の縦断面図であり、図２は、同じ
電気炉１の天井２の平面図である。
形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明方法を実
施するための電気炉１の縦断面図であり、図２は、同じ
電気炉１の天井２の平面図である。
【００１４】この電気炉１は、外側がそれぞれ鉄皮３、
４で囲まれた炉壁５および炉床６より構成される炉体７
の上方を天井２で開放自在に塞ぐことにより構成されて
いる。略円筒形状に形成される炉壁５の内部には水冷パ
イプ１０が埋設されており、この水冷パイプ１０に冷却
水を流通させることによって炉壁５の温度上昇を防ぐよ
うになっている。
４で囲まれた炉壁５および炉床６より構成される炉体７
の上方を天井２で開放自在に塞ぐことにより構成されて
いる。略円筒形状に形成される炉壁５の内部には水冷パ
イプ１０が埋設されており、この水冷パイプ１０に冷却
水を流通させることによって炉壁５の温度上昇を防ぐよ
うになっている。
【００１５】図示の電気炉１の天井２は図２に示される
ように中心がＯの円形状をなしている。天井２のほぼ中
央には、天井２と同心で半径Ｒの円形をなす小天井部１
１が形成されており、この小天井部１１の周りにドーナ
ツ形状の大天井部１２を配置した構成になっている。小
天井部１１は、ＭｇＯ−Ｃなどの比較的熱伝導度の高い
耐火物からなっている。図示の例では、小天井部１１に
は全部で三本の電極１３が通っており、これら電極１３
の下端が電気炉１の内部に挿入されている。また、これ
ら三本の電極１３は何れも天井２の中心Ｏ（小天井部１
１の中心でもある）の周りに形成される半径ｒ（ｒ＜
Ｒ）の円上に配置されている。
ように中心がＯの円形状をなしている。天井２のほぼ中
央には、天井２と同心で半径Ｒの円形をなす小天井部１
１が形成されており、この小天井部１１の周りにドーナ
ツ形状の大天井部１２を配置した構成になっている。小
天井部１１は、ＭｇＯ−Ｃなどの比較的熱伝導度の高い
耐火物からなっている。図示の例では、小天井部１１に
は全部で三本の電極１３が通っており、これら電極１３
の下端が電気炉１の内部に挿入されている。また、これ
ら三本の電極１３は何れも天井２の中心Ｏ（小天井部１
１の中心でもある）の周りに形成される半径ｒ（ｒ＜
Ｒ）の円上に配置されている。
【００１６】大天井部１２は、鉄皮１５の内側（下側）
に内壁１６を取り付けた構成になっている。内壁１６の
内部には水冷パイプ１７が埋設されており、この水冷パ
イプ１７に冷却水を流通させることによって大天井部１
２全体の温度上昇を防ぐようになっている。
に内壁１６を取り付けた構成になっている。内壁１６の
内部には水冷パイプ１７が埋設されており、この水冷パ
イプ１７に冷却水を流通させることによって大天井部１
２全体の温度上昇を防ぐようになっている。
【００１７】以上のように構成された電気炉１の内部
に、スクラップ屑などの金属を含む主原料、および脈石
などのスラグ分などを装入し、その状態で、電極１３に
図示しない変圧器からの二次電圧を引加する。こうし
て、電気炉１内に装入した主原料と電極１３との間にア
ークを発生させて、原料を溶解および溶融することがで
きる。この時、アークの抵抗熱によって電気炉１の内部
雰囲気は、たとえば約１０００℃程度の高温となる。そ
して、特に小天井部１１において電極１３近傍の耐火物
は、アークの輻射熱による熱負荷と、前記アークの抵抗
熱によって加熱された電気炉１内の雰囲気にて熱せられ
て、１５００〜２０００℃の高温となるため、消耗が非
常に激しい。
に、スクラップ屑などの金属を含む主原料、および脈石
などのスラグ分などを装入し、その状態で、電極１３に
図示しない変圧器からの二次電圧を引加する。こうし
て、電気炉１内に装入した主原料と電極１３との間にア
ークを発生させて、原料を溶解および溶融することがで
きる。この時、アークの抵抗熱によって電気炉１の内部
雰囲気は、たとえば約１０００℃程度の高温となる。そ
して、特に小天井部１１において電極１３近傍の耐火物
は、アークの輻射熱による熱負荷と、前記アークの抵抗
熱によって加熱された電気炉１内の雰囲気にて熱せられ
て、１５００〜２０００℃の高温となるため、消耗が非
常に激しい。
【００１８】このようなアークの発生に伴う従来の小天
井部１１の消耗速度比をグラフで示すと、図３のように
なる。図３において、横軸は天井２の中心Ｏ（小天井部
１１の中心と同じ）からの距離を示しており、先に説明
した電極１３は距離ｒの位置に同心円上に配置されてい
る。図３において、縦軸は小天井部１１の各位置におけ
る耐火物の消耗速度比を示している。図示の如く、従来
の小天井部１１は、距離ｒ付近に位置する電極１３近傍
の耐火物は、電極１３から発生するアークの熱負荷を直
接受けるため消耗速度が非常に大きい。一方、小天井部
１１の中央や周縁は熱負荷が比較的少なく、耐火物の消
耗速度は相対的に小さい。特に小天井部１１の周縁は、
水冷パイプ１７によって水冷されている大天井部１２の
影響を受けるため、耐火物の消耗速度が電極１３近傍に
比べてほぼ十分の一程度である。このため、従来の小天
井部１１の寿命は電極１３近傍の耐火物の損耗量が律速
となり、電極１３近傍以外の部分はほとんど消耗してい
ない状態でも、電極１３近傍の耐火物の消耗量が激しい
場合は、小天井部１１全部を交換せざるを得ないことと
なっていた。
井部１１の消耗速度比をグラフで示すと、図３のように
なる。図３において、横軸は天井２の中心Ｏ（小天井部
１１の中心と同じ）からの距離を示しており、先に説明
した電極１３は距離ｒの位置に同心円上に配置されてい
る。図３において、縦軸は小天井部１１の各位置におけ
る耐火物の消耗速度比を示している。図示の如く、従来
の小天井部１１は、距離ｒ付近に位置する電極１３近傍
の耐火物は、電極１３から発生するアークの熱負荷を直
接受けるため消耗速度が非常に大きい。一方、小天井部
１１の中央や周縁は熱負荷が比較的少なく、耐火物の消
耗速度は相対的に小さい。特に小天井部１１の周縁は、
水冷パイプ１７によって水冷されている大天井部１２の
影響を受けるため、耐火物の消耗速度が電極１３近傍に
比べてほぼ十分の一程度である。このため、従来の小天
井部１１の寿命は電極１３近傍の耐火物の損耗量が律速
となり、電極１３近傍以外の部分はほとんど消耗してい
ない状態でも、電極１３近傍の耐火物の消耗量が激しい
場合は、小天井部１１全部を交換せざるを得ないことと
なっていた。
【００１９】そこで本発明では、以上のような電気炉１
において電極１３に電流を流すことによりアークを発生
させるに際し、小天井部１１の電極１３近傍に冷却水や
エアーを供給することによって冷却し、小天井部１１全
体の延命化をはからんとするものである。図１は、本発
明方法を実施するための一例として天井２の上方にエア
ーと冷却水の両方を供給可能な配管２０を設けた例を示
している。この配管２０の基端２０’からは、図示しな
い適当な供給源からのエアーや冷却水が選択的に供給さ
れるようになっている。配管２０の先端２０”には、図
２に示すように、分岐管２１が取り付けられており、こ
れら配管２０の先端２０”と分岐管２１に合計で三箇所
にノズル２２が装着されている。これら各ノズル２２
も、電極１３と同様に、天井２の中心Ｏ（小天井部１１
の中心でもある）の周りに形成される半径ｒ（ｒ＜Ｒ）
の円上に配置されている。そして、これら各ノズル２２
は三本の電極１３の間にそれぞれ配置されていて、半径
ｒの円上で電極１３の間において小天井部１１に冷却水
やエアーをそれぞれ供給することができるようになって
いる。
において電極１３に電流を流すことによりアークを発生
させるに際し、小天井部１１の電極１３近傍に冷却水や
エアーを供給することによって冷却し、小天井部１１全
体の延命化をはからんとするものである。図１は、本発
明方法を実施するための一例として天井２の上方にエア
ーと冷却水の両方を供給可能な配管２０を設けた例を示
している。この配管２０の基端２０’からは、図示しな
い適当な供給源からのエアーや冷却水が選択的に供給さ
れるようになっている。配管２０の先端２０”には、図
２に示すように、分岐管２１が取り付けられており、こ
れら配管２０の先端２０”と分岐管２１に合計で三箇所
にノズル２２が装着されている。これら各ノズル２２
も、電極１３と同様に、天井２の中心Ｏ（小天井部１１
の中心でもある）の周りに形成される半径ｒ（ｒ＜Ｒ）
の円上に配置されている。そして、これら各ノズル２２
は三本の電極１３の間にそれぞれ配置されていて、半径
ｒの円上で電極１３の間において小天井部１１に冷却水
やエアーをそれぞれ供給することができるようになって
いる。
【００２０】次に、以上のような構成を備える電気炉１
（９０Ｔ電気炉）について、小天井部１１を冷却しなが
ら原料を溶解させる本発明方法の実施例と、小天井部１
１を冷却しないで原料を溶解させる比較例を実際に行っ
た。以下、その実施例に基づいて本発明方法を説明す
る。なお、溶解させた原料は、表１に示す如き配合を有
するＳＵＳ３０４系ステンレス鋼である。
（９０Ｔ電気炉）について、小天井部１１を冷却しなが
ら原料を溶解させる本発明方法の実施例と、小天井部１
１を冷却しないで原料を溶解させる比較例を実際に行っ
た。以下、その実施例に基づいて本発明方法を説明す
る。なお、溶解させた原料は、表１に示す如き配合を有
するＳＵＳ３０４系ステンレス鋼である。
【００２１】
【表１】
【００２２】また、原料の溶解は、図４に示すタイミン
グチャートに従って行った。図４中、上段は、電極１３
に通電した電力量の経時的変化を示すタイミングチャー
トである。中段は、本発明方法の実施例１、２と、比較
例における小天井部１１の冷却切換の経時的変化を示す
タイミングチャートである。下段は、電気炉１内部の状
況変化である炉況シーケンスを経時的に示すタイミング
チャートである。本発明方法の実施例１では、小天井部
１１の電極１３近傍にノズル２２を介して、小天井部１
１の熱によって完全に蒸発する量の冷却水を供給し、水
冷のみを行った。また、本発明方法の実施例２では、原
料が溶解を開始した時から原料が溶け落ちる時までは、
ノズル２２を介して小天井部１１の電極１３近傍にエア
ーを吹き付けて冷却し、原料が溶け落ちた以後は、ノズ
ル２２を介して小天井部１１の電極１３近傍に小天井部
１１の熱によって完全に蒸発する量の冷却水を供給して
冷却し、更に、天井を開放して出銑を行った以後は、冷
却水の量を増加させて更に小天井部１１の電極１３近傍
を冷却した。一方、比較例では、小天井部１１を冷却し
ていない。
グチャートに従って行った。図４中、上段は、電極１３
に通電した電力量の経時的変化を示すタイミングチャー
トである。中段は、本発明方法の実施例１、２と、比較
例における小天井部１１の冷却切換の経時的変化を示す
タイミングチャートである。下段は、電気炉１内部の状
況変化である炉況シーケンスを経時的に示すタイミング
チャートである。本発明方法の実施例１では、小天井部
１１の電極１３近傍にノズル２２を介して、小天井部１
１の熱によって完全に蒸発する量の冷却水を供給し、水
冷のみを行った。また、本発明方法の実施例２では、原
料が溶解を開始した時から原料が溶け落ちる時までは、
ノズル２２を介して小天井部１１の電極１３近傍にエア
ーを吹き付けて冷却し、原料が溶け落ちた以後は、ノズ
ル２２を介して小天井部１１の電極１３近傍に小天井部
１１の熱によって完全に蒸発する量の冷却水を供給して
冷却し、更に、天井を開放して出銑を行った以後は、冷
却水の量を増加させて更に小天井部１１の電極１３近傍
を冷却した。一方、比較例では、小天井部１１を冷却し
ていない。
【００２３】小天井部１１の電極１３近傍に冷却水を供
給する場合、供給した水が完全に蒸発しきらないと、残
った水が炉内に侵入して炉内雰囲気や溶解原料を冷却す
ると共に、炉内に侵入した水分は水蒸気爆発を起こす心
配を生る。そこで、本発明方法の実施例１、２における
冷却水の量は、小天井部１１の熱によって完全に蒸発で
きる量となるように制御した。即ち、小天井部１１に供
給する冷却水の量Ｗは、次式（１）の範囲内となるよう
に制御した。 Ｗ ≦ Ａ×（ｔO−ｔ）×η／Ｑ ・・・ （１） 但し、η：耐火物の熱伝達係数 ｔO：冷却開始前の耐火物表面温度 ｔ：冷却後の耐火物表面温度 Ａ：冷却表面積 Ｑ：単位量当たりの冷却水の蒸発に必要な熱量 である。
給する場合、供給した水が完全に蒸発しきらないと、残
った水が炉内に侵入して炉内雰囲気や溶解原料を冷却す
ると共に、炉内に侵入した水分は水蒸気爆発を起こす心
配を生る。そこで、本発明方法の実施例１、２における
冷却水の量は、小天井部１１の熱によって完全に蒸発で
きる量となるように制御した。即ち、小天井部１１に供
給する冷却水の量Ｗは、次式（１）の範囲内となるよう
に制御した。 Ｗ ≦ Ａ×（ｔO−ｔ）×η／Ｑ ・・・ （１） 但し、η：耐火物の熱伝達係数 ｔO：冷却開始前の耐火物表面温度 ｔ：冷却後の耐火物表面温度 Ａ：冷却表面積 Ｑ：単位量当たりの冷却水の蒸発に必要な熱量 である。
【００２４】以上の実施例１、２及び比較例の結果を表
２に示す。
２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】本発明方法にかかる実施例１では、電極１
３近傍の耐火物の消耗量が減少し、小天井部１１の耐用
時間が延び、寿命が比較例に比べて５０ＣＨも延長し
た。そして、実施例１において電極１３近傍の耐火物の
消耗が進行した使用限界においては、電極１３近傍以外
の小天井部１１の中央や周縁においても耐火物が電極１
３近傍と同程度消耗していた。また、本発明方法にかか
る実施例２では、比較例に対して小天井部１１の寿命が
８０ＣＨも延長した。
３近傍の耐火物の消耗量が減少し、小天井部１１の耐用
時間が延び、寿命が比較例に比べて５０ＣＨも延長し
た。そして、実施例１において電極１３近傍の耐火物の
消耗が進行した使用限界においては、電極１３近傍以外
の小天井部１１の中央や周縁においても耐火物が電極１
３近傍と同程度消耗していた。また、本発明方法にかか
る実施例２では、比較例に対して小天井部１１の寿命が
８０ＣＨも延長した。
【００２７】図５に、実施例１、２において行った各冷
却方法と、冷却温度の関係を示す。図中、横軸は各冷却
方法を示し、Ａは、本発明方法の実施例２において原料
の溶解開始から原料の溶け落ち時の間に行ったエアーの
吹き付けによる冷却方法、Ｂは、本発明方法の実施例２
において出銑後に行った冷却水量の増加後における冷却
方法である。Ｃは、本発明方法の実施例１と、実施例２
において原料の溶け落ち時から出銑までの間に行った小
天井部１１の熱で完全に蒸発する量の冷却水を供給して
冷却する方法である。Ｄは、冷却をしていない比較例を
示す。また、縦軸は各冷却方法によって小天井部１１が
冷却された温度を比較例（冷却なし）の場合に比較して
示している。
却方法と、冷却温度の関係を示す。図中、横軸は各冷却
方法を示し、Ａは、本発明方法の実施例２において原料
の溶解開始から原料の溶け落ち時の間に行ったエアーの
吹き付けによる冷却方法、Ｂは、本発明方法の実施例２
において出銑後に行った冷却水量の増加後における冷却
方法である。Ｃは、本発明方法の実施例１と、実施例２
において原料の溶け落ち時から出銑までの間に行った小
天井部１１の熱で完全に蒸発する量の冷却水を供給して
冷却する方法である。Ｄは、冷却をしていない比較例を
示す。また、縦軸は各冷却方法によって小天井部１１が
冷却された温度を比較例（冷却なし）の場合に比較して
示している。
【００２８】図５に示すように、エアーの吹き付けによ
る冷却を行った場合（Ａ）と冷却水による冷却を行った
場合（Ｂ、Ｃ）は、何れも冷却無しの比較例（Ｄ）に比
べて−２００〜−４００℃程度小天井部１１を冷却でき
る。また、実施例２において行ったエアーの吹き付けに
よる冷却方法（Ａ）は、冷却水の供給による冷却方法
（Ｂ、Ｃ）に比べて冷却効果は若干低いものの、電気炉
１の天井２に堆積するダストを除去できるといった副次
的な効果が得られた。通常、天井２表面にダストが堆積
すると、ダストが天井２の断熱作用をもたらし冷却作用
が低下する。エアーを吹き付ることによってダストが除
去され、冷却効果が向上し、水冷に近い冷却結果が得ら
れた。これは、ステンレス鋼を製造する電気炉のように
安全性を重視する操業においては、冷却水による冷却を
行うよりもむしろエアー冷却を行った方が安定した操業
を行うことができるといった可能性を示唆している。但
し、原料の溶け落ち以降は冷却水が炉内に侵入しても、
溶鋼表面に落下するので、原料内部に介在した水の体積
膨張によってメタルが飛散して生ずる水蒸気爆発等の発
生が回避される。従って、原料の溶け落ち以降は、実施
例１、２のような、冷却効果の高い冷却水による冷却を
行う方が好ましい。更に、天井を開放して出銑を行った
以後は、小天井部１１に対する冷却は炉内へ全く影響を
与える心配がなくなるので、出銑後は冷却水量を増加さ
せて冷却効果をより一層高めることが好ましい。
る冷却を行った場合（Ａ）と冷却水による冷却を行った
場合（Ｂ、Ｃ）は、何れも冷却無しの比較例（Ｄ）に比
べて−２００〜−４００℃程度小天井部１１を冷却でき
る。また、実施例２において行ったエアーの吹き付けに
よる冷却方法（Ａ）は、冷却水の供給による冷却方法
（Ｂ、Ｃ）に比べて冷却効果は若干低いものの、電気炉
１の天井２に堆積するダストを除去できるといった副次
的な効果が得られた。通常、天井２表面にダストが堆積
すると、ダストが天井２の断熱作用をもたらし冷却作用
が低下する。エアーを吹き付ることによってダストが除
去され、冷却効果が向上し、水冷に近い冷却結果が得ら
れた。これは、ステンレス鋼を製造する電気炉のように
安全性を重視する操業においては、冷却水による冷却を
行うよりもむしろエアー冷却を行った方が安定した操業
を行うことができるといった可能性を示唆している。但
し、原料の溶け落ち以降は冷却水が炉内に侵入しても、
溶鋼表面に落下するので、原料内部に介在した水の体積
膨張によってメタルが飛散して生ずる水蒸気爆発等の発
生が回避される。従って、原料の溶け落ち以降は、実施
例１、２のような、冷却効果の高い冷却水による冷却を
行う方が好ましい。更に、天井を開放して出銑を行った
以後は、小天井部１１に対する冷却は炉内へ全く影響を
与える心配がなくなるので、出銑後は冷却水量を増加さ
せて冷却効果をより一層高めることが好ましい。
【００２９】図６に、この実施例１、２に使用した電気
炉１についての、原料の溶け落ち後における小天井部１
１への冷却水の供給流量と蒸発率の関係を示し、図７
に、同電気炉１についての原料の溶け落ち後における小
天井部１１への冷却水の供給流量と小天井部１１表面の
冷却温度の関係を示した。小天井部１１表面の単位面積
当たり（１ｃｍ2当たり）約２リットル／ｍｉｎ以下程
度であれば、小天井部１１表面に供給した冷却水は完全
に蒸発する。しかし、冷却水の供給流量があまり少ない
と冷却効果はほとんど得られないことが分かる。
炉１についての、原料の溶け落ち後における小天井部１
１への冷却水の供給流量と蒸発率の関係を示し、図７
に、同電気炉１についての原料の溶け落ち後における小
天井部１１への冷却水の供給流量と小天井部１１表面の
冷却温度の関係を示した。小天井部１１表面の単位面積
当たり（１ｃｍ2当たり）約２リットル／ｍｉｎ以下程
度であれば、小天井部１１表面に供給した冷却水は完全
に蒸発する。しかし、冷却水の供給流量があまり少ない
と冷却効果はほとんど得られないことが分かる。
【００３０】なお、実施例２のように炉況シーケンスに
対応させて途中で冷却方法を切り替える場合は、例えば
炉体溶解制御装置とエアーや冷却水の供給バルブなどと
を連携させ、シーケンス制御を行えば、人手を要せずに
冷却操作を行うことができるようになる。
対応させて途中で冷却方法を切り替える場合は、例えば
炉体溶解制御装置とエアーや冷却水の供給バルブなどと
を連携させ、シーケンス制御を行えば、人手を要せずに
冷却操作を行うことができるようになる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、電気炉の小天井部にお
ける電極近傍の耐火物の消耗を減少でき、電極近傍以外
の耐火物と消耗が同等量となるため、小天井部全体の寿
命を延長することができる。これにより、生産能力の向
上および製造コストの低減を図ることができる。
ける電極近傍の耐火物の消耗を減少でき、電極近傍以外
の耐火物と消耗が同等量となるため、小天井部全体の寿
命を延長することができる。これにより、生産能力の向
上および製造コストの低減を図ることができる。
【図１】本発明方法を実施するための電気炉の縦断面図
である。
である。
【図２】電気炉の天井の平面図である。
【図３】アークの発生に伴う従来の小天井部の消耗速度
比を示すグラフである。
比を示すグラフである。
【図４】本発明方法の実施例のタイミングチャートであ
る。
る。
【図５】各冷却方法と冷却温度の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】小天井部への冷却水の供給流量と蒸発率の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図７】冷却水の供給流量と小天井部表面の冷却温度の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
１ 電気炉 ２ 天井 １１ 小天井部 １３ 電極 ２０ 配管 ２２ ノズル
Claims (8)
- 【請求項１】 天井を通して炉内に挿入した電極から電
流を流すことにより炉内に装入されている原料を抵抗熱
で溶解させるアーク式電気炉の天井を冷却する方法にお
いて、 前記電極を通している天井部分を耐火物からなる小天井
部に構成し、この小天井部の電極近傍に冷却水および／
またはエアーを供給して冷却することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 天井を通して炉内に挿入した電極から電
流を流すことにより炉内に装入されている原料を抵抗熱
で溶解させるアーク式電気炉の天井を冷却する方法にお
いて、 前記電極を通している天井部分を耐火物からなる小天井
部に構成し、この小天井部の熱によって完全に蒸発する
量の冷却水を小天井部の電極近傍に供給して冷却するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項３】 天井を通して炉内に挿入した電極から電
流を流すことにより炉内に装入されている原料を抵抗熱
で溶解させるアーク式電気炉の天井を冷却する方法にお
いて、 前記電極を通している天井部分を耐火物からなる小天井
部に構成し、前記原料が溶解を開始した時から原料が溶
け落ちる時までは、小天井部の電極近傍にエアーを吹き
付けて冷却し、前記原料が溶け落ちた以後は、小天井部
の熱によって完全に蒸発する量の冷却水を小天井部の電
極近傍に供給して冷却することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 天井を通して炉内に挿入した電極から電
流を流すことにより炉内に装入されている原料を抵抗熱
で溶解させるアーク式電気炉の天井を冷却する方法にお
いて、 前記電極を通している天井部分を耐火物からなる小天井
部に構成し、前記原料が溶解を開始した時から原料が溶
け落ちる時までは、小天井部の電極近傍にエアーを吹き
付けて冷却し、前記原料が溶け落ちた時から前記天井を
開放するまでは、小天井部の熱により完全に蒸発する量
の冷却水を小天井部の電極近傍に供給して冷却し、前記
天井を開放した以後は、冷却水の量を増加させることを
特徴とする方法。 - 【請求項５】 前記小天井部において前記電極を同心円
上に複数配置し、該同心円上で複数の電極の間において
小天井部に冷却水および／またはエアーを供給する請求
項１〜４の何れかに記載の方法。 - 【請求項６】 前記小天井部の熱によって完全に蒸発す
る冷却水の量Ｗが、次式（１）の範囲内である請求項２
〜５の何れかに記載の方法。 Ｗ ≦ Ａ×（ｔO−ｔ）×η／Ｑ ・・・ （１） 但し、η：耐火物の熱伝達係数 ｔO：冷却開始前の耐火物表面温度 ｔ：冷却後の耐火物表面温度 Ａ：冷却表面積 Ｑ：単位量当たりの冷却水の蒸発に必要な熱量 である。 - 【請求項７】 前記小天井を構成する耐火物が、ＭｇＯ
−Ｃなどの比較的熱伝導度の高い材質である請求項１〜
６の何れかに記載の方法。 - 【請求項８】 前記小天井部以外の天井部分を水冷する
請求項１〜７の何れかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307996A JP3596639B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | アーク式電気炉の天井の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307996A JP3596639B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | アーク式電気炉の天井の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196567A true JPH09196567A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3596639B2 JP3596639B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=12100419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307996A Expired - Fee Related JP3596639B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | アーク式電気炉の天井の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3596639B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101539367A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-23 | 宜兴市振球炉料有限公司 | 电炉小炉盖及制备方法 |
| KR102077948B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2020-02-14 | 현대제철 주식회사 | 전기로용 루프 냉각장치 |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP2307996A patent/JP3596639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101539367A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-23 | 宜兴市振球炉料有限公司 | 电炉小炉盖及制备方法 |
| KR102077948B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2020-02-14 | 현대제철 주식회사 | 전기로용 루프 냉각장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3596639B2 (ja) | 2004-12-02 |
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