JPH1026475A - 電気炉の炉体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、炉内の熱エネルギーを損失するこ
となく、内張りの定形耐火レンガの浮上がりを防止する
ことのできる電気炉の炉体構造を提供する。 【解決手段】 炉体２１には炉殻２５内の少なくとも側
壁２４に積層された耐火レンガ２２が内張りされてい
る。電極２６と接近した内張り位置の耐火レンガ上端側
のみに浮上がり押さえ金物３１を取付けている。押さえ
金物３１は箱形状の水冷構造を有し、押さえ金物３１を
含む耐火レンガ上端側全周を不定形耐火物３７で覆って
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉の炉体構造
に係り、特に側壁レンガの浮上りを防止できる電気炉の
炉体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気炉は一般に金属スクラップや合金鉄
や鉱石など金属原料を主体とする主原料と石灰やコーク
スなどの精錬に必要な副原料等を溶解し、銑鉄、鋼等を
製造するものであって、耐火物を内張りした構造のもの
が使用されている。

【０００３】図７は一般に使用されている電気炉の炉体
構造の概略説明図である。図７において、電気炉の炉体
構造は炉体１と炉蓋２と電極６で構成されている。炉体
１の炉殻３の内側側壁及び炉底は断熱材４及び耐火材で
内張りされている。一般に耐火材には定形耐火レンガ５
ａが用いられるが、必要に応じて不定形耐火物５ｂをス
タンプやコーティングして用いることもある。

【０００４】炉蓋２は不定形耐火物５ｂで内張りされ、
電極６等を挿入する開口部２ａが設けられている。

【０００５】上記した電気炉の内周面に積み上げられた
定形耐火レンガ５ａはレンガ同士の円周方向のせりと自
重によって固定されている。

【０００６】しかし、操業中の炉内温度変化の影響を受
けて、定形耐火レンガ５ａは熱膨張と収縮を繰返すこと
により、最上段の定形耐火レンガ５ａが浮上がりを生じ
る場合がある。

【０００７】最上段の定形耐火レンガ５ａに浮上がりが
生じると、下段側の定形耐火レンガ５ａ同士が次第に弛
みはじめ、溶湯の目地差し等が生じ、浮上がりがさらに
大きくなり、遂には定形耐火レンガ５ａの脱落等を生じ
る危険性がある。

【０００８】特に、製鋼用電気炉のような場合には、電
気炉の内周面開口上端部近傍の定形耐火煉瓦５ａに、電
極から発生するアークによって炉内の金属溶湯およびス
ラグが飛散して生じるスプラッシュ等が付着し、それに
起因して損傷し、脱落する危険性がある。

【０００９】そのため、製鋼用電気炉では、炉壁内周面
の金属溶湯およびスラグと直接に接触しない部位を定形
耐火煉瓦の代わりに、水冷伝熱管を多段に配設した構造
の電気炉が知られている。

【００１０】しかし、このような水冷構造は内周面上部
に於ける定形耐火煉瓦の損傷・脱落を抑制する利点があ
るが、反面、炉構造本来の役割である熱エネルギーの保
持が困難になる欠点がある。

【００１１】これらの対策として、特開平７−１０３６
５８号公報には、炉体側壁の上部全周に亘って配設する
金属製の水冷伝熱管を極力少数段に抑え、その最下段の
水冷伝熱管の近傍位置まで炉壁耐火物を内張りした電気
炉の水冷炉壁構造が開示されている。

【００１２】図８は、特開平７−１０３６５８号公報に
開示された電気炉の水冷炉壁構造の要部を示す一部断面
図である。

【００１３】図８において、７は主原料及び副原料を溶
解し、銑鉄及び鋼を製造する電気炉であって、出湯口１
３及び除滓口や作業口等を有し、炉殻１０と炉底８ａと
側壁８ｂからなる炉体８と、電極が昇降動する図示しな
い電極挿通口を有する炉蓋９とからなっている。

【００１４】炉殻１０の円周状の側壁８ｂの上部内周面
に沿って、冷却水の通水される金属製の水冷伝熱管１１
が、略全周に亘って２段に配設されており、最下段の水
冷伝熱管１１の近傍位置まで耐火物１２が内張りされて
いる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平７−１
０３６５８号公報に開示された技術は、従来の耐火材の
みにより内張りされた電気炉の炉構造や、水冷伝熱管を
多段に配設した電気炉の炉構造のもつ問題点を解決する
ものであるが、以下の問題点がある。

【００１６】即ち、Ｍｎ鉱石、Ｃｒ鉱石を主原料とし、
石灰やケイ石、コークスなどを副原料として、フェロＭ
ｎ、フェロＣｒ等を製造する電気炉は、製鋼用電気炉等
に比較して電気炉自体が大型であるとともに、上記した
主原料及び副原料は炉蓋を貫通させた原料シュートを通
じて、半連続的に炉内に装入され、通常３本のエルー式
の電極を用いて、装入原料層及び溶融スラグ層の抵抗熱
を主体としたサブマジードアークにより反応を進行させ
るものであり、熱エネルギーの保持が重要である。この
ような電気炉では、炉殻１０の円周状の側壁８ｂの上部
内周面に沿って略全周に亘って配設した水冷伝熱管１１
を極力少数段にしたとしても、水冷によって損失する熱
エネルギーは大きく、電極との距離が離れている部位で
は、水冷の効果によつて、Ｍｎ鉱石、Ｃｒ鉱石は十分加
熱されず、溶解できない。その結果、電気炉の円周方向
で不均一な反応ゾーンが形成され、フェロＭｎ、フェロ
Ｃｒ等の製造が効率よくできないといった問題が生ず
る。

【００１７】また、上記した電気炉では主原料、副原料
は炉蓋を貫通させた原料シュートを通じて、半連続的に
炉内に装入されるので、水冷伝熱管１１を露出した状態
で設置した場合、主原料、副原料による摩耗を受け易
く、冷却水の漏洩の危険性もある。

【００１８】そこで、炉体本体の側壁内張りの耐火レン
ガの上端部に非水冷の煉瓦浮き上がり防止用の押さえ金
物を取付けることも考えられるが、上記した大型の電気
炉は低電圧、大電流で操業しているために、電極と接近
した位置ではサブマージドアーク熱の影響を受けて、上
記押さえ金物が変形して、定形耐火物を押さえることが
できない。

【００１９】本発明者等は上記のような問題点を解決す
るために、フェロＭｎ、フェロＣｒ等の製造に用いる大
型の電気炉において、内張りの定形耐火レンガの浮上が
りを防止するために鋭意検討を行ない本発明に到達し
た。即ち、本発明は、炉内の熱エネルギー損失を極力小
さくして、内張り定形耐火レンガの浮上がりを防止する
ことのできる電気炉の炉体構造を提供することを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
炉殻と炉殻内部の少なくとも側壁に積層された耐火レン
ガからなる炉体と、炉体と係合する炉蓋と、炉蓋を貫通
させて設けた複数の電極から構成される電気炉の炉体構
造において、水冷構造を有する箱形状であって前記積層
された耐火レンガの浮上がりを防止するための押さえ金
物が、炉殻外側から前記積層された耐火レンガの上端部
周方向に複数個挿入固定されていることを特徴とする電
気炉の炉体構造である。

【００２１】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記押さえ金物が、前記積層された耐火レ
ンガの上端部周方向であって電極の近傍部位にのみ複数
個挿入固定されているものである。

【００２２】請求項３に係る発明は、前記押さえ金物を
含む前記積層された耐火レンガの上端部が、不定形耐火
物で覆われている電気炉の炉体構造である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
よって詳述する。

【００２４】図１は本発明の実施の形態を示す側面図で
あり、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。ここで
はフェロＣｒの製造に用いる電気炉の炉体構造について
説明する。

【００２５】図１において、２１は電気炉の炉体であ
り、炉殻２５内は主として耐火レンガ２２により炉底２
３、側壁２４が内張りされている。

【００２６】炉体２１には３本のエール式の電極２６を
貫通させた炉蓋２７が係合して、炉内が密閉状態にされ
る。

【００２７】炉蓋２７には炉蓋２７を開閉することな
く、連続的に原料３０を投入できるように、原料シュー
ト２８が各電極の回りに複数個取付けられている。

【００２８】炉体２１の下部には精錬後フェロＣｒを排
出させる出銑口２９及び図示しないスラグ排出口が設け
られている。

【００２９】図２において、浮上がり押さえ金物３１
は、内張り耐火レンガ上端の、電極２６と接近した部位
にのみ取付けられている。これは、発明者らの検討によ
り、押さえ金物３１は、全周に取り付ける必要はなく、
電極２６と接近した部位に取付けるだけで十分であると
知見されたためであるが、もちろん、必要に応じて電極
２６の近傍以外の部位に取付けることもできる。

【００３０】図３は押さえ金物３１の水冷構造の一実施
の形態を示す一部切欠け断面図であり、図４は図３のＢ
−Ｂ線矢視による正面図であり、図５は図３のＣ−Ｃ線
矢視による側面断面図である。

【００３１】図３〜図５に示した浮上がり押さえ金物３
１は、鋼材部品を溶接して作成してもよいが、破損によ
る漏水の危険性を少なくするため銅又は黄銅の鋳造一体
構造とすることが望ましい。また、内部に複数の仕切り
部材３１ａを設けているが、これは水路を形成するとと
もに、浮上がり押さえ金物としての強度部材ともなって
いる。

【００３２】冷却水は給水口３２から圧入され外側の仕
切り区分から内側の仕切り区分に向かって流れ、排水口
３３から排出される。

【００３３】図６は押さえ金物３１を電気炉炉体に取付
けた状態を示す側面断面図である。押さえ金物３１は、
炉体の側壁内張り耐火レンガ２２の上端部に、炉殻２５
の外側から挿入され、押さえ金物３１のフランジ３４
と、炉殻２５に取り付けられた支持部材３５とがボルト
・ナットによって留められ固定されている。

【００３４】また、押さえ金物３１に補強金物３６を設
けることにより、さらに、耐火レンガ２２の浮上がり防
止効果を高めることができる。補強金物３６は、リブ３
８で炉殻２５の内側に固定された平板で、押さえ金物３
１と平面で接触しているため、押さえ金物３１の冷却を
受けることができるので熱により変形することはない。

【００３５】さらに、押さえ金物３１と補強金物３６を
含む耐火レンガ２２の上端部は不定形耐火物３７で覆わ
れている。不定形耐火物３７はスタンプ等によって容易
に施工することができる。不定形耐火物３７の被覆によ
って、押さえ金物３１が直接原料等を冷却することがな
く、冷却による熱損失を抑制することができる。また、
押さえ金物３１と補強金物３６が原料等と直接衝突する
ことがないので、押さえ金物３１の摩耗破損を生ずるこ
とがなく、冷却水漏洩の危険がない。

【００３６】本発明の電気炉用炉体をフェロＣｒの製造
に用いる電気炉に使用した場合、稼動状態にもよるが、
電気炉の炉体寿命が通常の４〜５年に対して、８〜１０
年に延長することができ、約２倍の寿命延長の効果が得
られた。

【００３７】また、従来、稼動中にレンガの浮上がりを
生じた場合は溶解帯を狭くした操業で対応するため電力
負荷を下げていたが、本発明の炉体構造では、稼動中に
レンガの浮上がりが生じることがなく、電力負荷を下げ
ることによる生産減（約１０％）を回避することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、炉内の熱エネルギー損
失を極力抑制しつつ、内張り定形耐火レンガの浮上がり
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断の実施の形態を示す平面
図である。

【図３】本発明の押さえ金物の水冷構造の一実施の形態
を示す一部切欠け断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視による正面図である。

【図５】図３のＣ−Ｃ線矢視による側面断面図である。

【図６】本発明の押さえ金物を電気炉炉体に取付けた状
態を示す側面断面図である。

【図７】従来の一般に使用されている電気炉の炉体構造
の概略説明図である。

【図８】従来の電気炉本体の水冷炉壁構造の要部を示す
一部断面図である。

【符号の説明】

２１ 炉体 ２２ 耐火レンガ ２３ 炉底 ２４ 側壁 ２５ 炉殻 ２６ 電極 ２７ 炉蓋 ２８ 原料シュート ２９ 出銑口 ３０ 原料 ３１ 浮上がり押さえ金物 ３２ 給水口 ３３ 排出口 ３４ フランジ ３６ 補強金物 ３７ 不定形耐火物 ３８ リブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉殻と炉殻内部の少なくとも側壁に積層
   された耐火レンガからなる炉体と、炉体と係合する炉蓋
   と、炉蓋を貫通させて設けた複数の電極から構成される
   電気炉の炉体構造において、水冷構造を有する箱形状で
   あって前記積層された耐火レンガの浮上がりを防止する
   ための押さえ金物が、炉殻外側から前記積層された耐火
   レンガの上端部周方向に複数個挿入固定されていること
   を特徴とする電気炉の炉体構造。
2. 【請求項２】 前記押さえ金物が、前記積層された耐火
   レンガの上端部周方向であって電極の近傍部位にのみ複
   数個挿入固定されていることを特徴とする請求項１記載
   の電気炉の炉体構造。
3. 【請求項３】 前記押さえ金物を含む、前記積層された
   耐火レンガの上端部が、不定形耐火物で覆われているこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気炉の
   炉体構造。