JPS58203385A - 電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い熱負荷を受ける炉体壁部分のための液冷
装置を有する電気炉であって、実質的に鉛直に配列され
ていて液体の通流する冷却管がグループ毎に直列に接続
されており、しかも炉体上部では隣り合った冷却管通路
間にパイ・ξスポートが設けられており、該ノ々イ・ξ
スポートが前記冷却管通路を少なくとも部分的に短絡し
ている形式の特にアーク炉に関するものである。

この形式の炉はスイス国特許出願第３２８０／８１−４
号明細書に基づいて公知になっているが、この場合、冷
却作用に不都合な影響を及ぼすばかりか冷却装置を破損
することにも々りかねない、局所的な過熱に基づいて発
生する気泡を冷却系から簡単に除去するための解決策と
して、直列に接続され鉛直に配列された冷却管の上方部
分に・々イ・ξスポートを配設することが特に開示され
ている。

発行年月日不詳の刊行物”　Ｋｏｒｆ−Ｆｕｃｈｓ−８
ｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｊｋ　：　Ｓｔａｂｌｅｒｚｅｕ
ｇｕｎｇ　：　Ｗａｓｓｅｒｋｆｆｉｈｌｓｙｓｔｅｍ
ｆｉｉｒ　Ｌ］ｃｈｔｂｏｇｅｎδｆｅｎ”　　に基づ
いて冷却ボックスが公知であるが、該冷却ボックスは、
炉体壁を形成するために個別的に又は完全な冷却系とし
てアーク炉の炉体に組込まれる。冷却ボックスに万一破
損が生じた場合に冷却水が炉室内へ浸入するのを防止す
る措置が構成手段としてこの場合講じなければ々らない
。炉心寄りの冷却ボックス壁面には、アーク炉の従来冷
却されない耐火材製炉体壁の厚さに比較して、比較的薄
肉の耐火材製保護層が装着されるが、該保護層は冷却ボ
ックスを輻射熱から防護する一方、溶融室から過度に熱
を抽出するのを阻止する。この保護層は溶融中に、アー
クの影響によって炉壁に跳ねて付着したままになるスラ
グスパッタによって付加的に厚くなる。冷却ボックスの
壁に設けられた突起部によって耐火材とスラグスパッタ
との付着は強められる。

また１９８０年牛月Ｌａｃｔｒｏｍｅｌｔ　Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ社刊の刊行物”　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｏｌｅ
ｄ　Ｐａｎｅｌｓ　”に基づいてアーク炉の炉体壁の類
似水冷方式が公知に々つている。

アーク炉の炉体壁を冷却するために冷却ボックスを使用
する場合には、耐火材が切欠かれるが、他面において冷
却ボックスの壁に装着された保護層が比較的薄い場合に
は、該保護層が特定の個所で、例えば装入操作時の機械
的作用によって、又は溶融工程時の鋼湯ス・ξツクやス
ラグスパッタの作用によって、あるいは、不均質な輻射
熱や不拘−々冷却作用や非稼働時の炉体壁の冷却に基づ
く保護層内部の熱応力によって、不可抗菌に剥離する危
険がある。冷却ボックスの金属面が直接にアークの照射
を受ける露出部位では熱伝達ひいては熱損失が特に顕著
である。

また、保護され々い冷却ゼツクス壁部位は、その他の保
護された部位よりも強い熱負荷を受け、かつ又、製鋼工
場及び鋳造工場において２交代制乃至３交代制で連続溶
融する場合、炉操作員に気付かれない高熱部位が生じる
ことがある。この高熱部位は、露出していて冷却状態不
充分であるような最悪の場合には、過熱によって破損し
、かつこれに伴なって由々しい付随現象を惹起すること
になる。冷却系を監視するための検出設備は高価である
。誤差が表示された場合には、損傷部位の修復のために
炉の稼働は停止されねばならない。

また冷却ボックスの、炉心寄り冷却壁は、保護層で被覆
されているにも拘らず、強い温度変動に基づいて膨張・
収縮力を常時受ける。この応力は冷却面の角隅部や陵線
において特に顕著に作用し、かつ又、冷却面を結合する
溶接継目では熱応力が生じ、この溶接継目に、場合によ
っては亀裂が生じ、ひいては冷却水の噴出を惹起するこ
とになる。

以上に述べた先行技術を出発点とする本発明の課題は、
特にアーク炉用の冷却系を改良して、構造の単純化を計
り経済的々製作を可能にすると共に炉体壁の耐用寿命を
高めかつ損害例をほぼ完全に排除できるような冷却系の
安全性を提供することである。

この課題を解決する本発明の要旨とするところは、冷却
管が２層列状に構成されており、炉心寄り層外の冷却管
が一体でありかつ下端及び上端でＵ形円弧状に彎曲され
ており、該上下端には炉体外周寄り層外の冷却管が接続
しかつ・々イ・ξスポートを内部に設けた冷却液分配通
路に開口しておシ、かつ又、少な・くとも前記炉心寄り
層外の冷却管が耐火材内に岬込まれていて該耐火材の補
強材を形成している点にある。

本発明の利点は次の通りである。

（イ）冷却管を一体に構成し上下端部に丸みをもたせた
ことによって熱は均一に冷却管によって吸収され、もし
くは放出される。炉心寄シ冷却管部分では稜縁部及び稜
角部並びに材料接合部が避けられるので、この冷却管部
分において熱応力が形成されることはなく、かつ冷却系
は温度交番応力の作用から充分に断たれている。

（ロ）高級耐火材の冷却によって該耐火材の摩耗が低下
し、その結果炉体壁の耐用寿命も高まる。

（ハ）冷却液分配通路乃至分配室内に・々イ・ξスポー
トが組込まれていることに基づいて、各壁エレメントの
グループ毎に直列に接続された冷却管内で加熱された冷
却液は低温の冷却液と混合され、これによって過熱が避
けられる。

請求の範囲第２項に記載の実施態様によれば、炉心寄り
層外の隣り合った冷却管の相互間隔は該冷却管の外径の
１．、、、（Ｐぼ２倍の大きさである。これによって、
耐火材の最適の冷却が保証されかつ耐火材のだめの支持
構造に充分な強度が与えられる反面、冷却管と耐火材と
の複合体の重量が低く抑えられる。

請求の範囲第３項に記載の実施態様では、冷却管並びに
耐火材は、前身て製作所で製作された（つま９プレハブ
の）セグメント状の壁エレメントとして炉体に装着され
る。これによってセグメント扶壁エレメントの組込み及
び組外しが合理的に行々われ、かつ炉の操業停止時間が
最小限に抑えられる。

請求の範囲第牛項に記載の実施態様では各壁エレメント
は固有の冷却回路を有している。この実施態様の利点は
、冷却効果が炉体全体として見ても、各壁エレメントに
ついて見ても強力になることである。

請求の範囲第５項に記載の実施態様では、冷却液分配通
路内の・々イパスポートは、所属の冷却管通路の流体抵
抗を考慮して、前記冷却管を通流する冷却液量よりも少
ない予め設定可能な冷却液量が前記・ζイ・ぐスポート
を通流するように設計されている。

請求の範囲第６項に記載の実施態様では、冷却液分配通
路内のノζイ・ξスポートは、所属ノ冷却管通路の流体
抵抗を考慮して、前記冷却管を通流する冷却液量に等し
いか又はそれ以上の、予め設定可能な冷却液量が前記・
ζイ・ξスポートを通流するように設計されている。

前記請求の範囲第５項及び第６項に記載の実施態様の利
点は、冷却管通路内へ導かれる冷却液の通流量及び流動
速度など、かつ又冷却管通路自体が次のように設計され
ていること、つまり、冷却管通路内で冷却液の一部が気
化した場合に、各冷却管通路対に所属した、冷却液分配
通路内の・々イ・ξスポートを通って蒸気が即座に冷却
系から除去され、しかもその場合、冷却液と蒸気との間
で、冷却作用にとって不利な相互影響が決して生じない
ことである。このようにすれば慣用の液冷方式とは異な
って、液体による冷却と蒸気による冷却の複合冷却方式
が得られ、しかも、蒸発に要する熱は、冷却すべき構造
部材から抽出され、こうして冷却に利用される訳である
。冷却管内の冷却液の流動速度は、冷却管の上部円弧部
において蒸気泡が固着せず、むしろ冷却液によって運び
去られて冷却液分配通路内へ搬入されるように設計され
る。

次に図面につき本発明の実施例を詳説する。

炉蓋５を備えたアーク炉の炉体１はプラットフォーム６
の開口内に支承されており、前記プラットフォームは２
つの揺動受は台７上に支持されており、両揺動受は台自
体は、基礎９と固定的にアンカー止めされた受は台ビー
ムδ上に支持されている。第１図において符号２は湯出
し口である。プラットフォーム６上には可動の回転支台
１０が配置されており、該回転支台には炉蓋リフト兼旋
回装置１１が装着されている。

炉蓋リフト兼旋回装置１１は支持アーム１３と支持アー
ム用コラム１２とから成っている。

またプラットフォーム６は３本の電極調整用コラム１４
を支持しているが１第１図ではそのうちの１本だけが示
されているにすぎない。各電極調整用コラム１４は鉛直
方向に油圧で夫々可動に電極調整シリンダ１５と連結さ
れている。

電極調整用コラム１４には電極支持アーム１６が固定さ
れておりかつ該電極支持アームの外端では電極ホールダ
１７内に電極１８が保持されている。

全部で３つの電極支持アーム１６のうち１つだけが図示
されているにすぎず、壕だ電極１８については、第３の
電極は隠れているので、２つの電極が図面で認められる
にすぎない。炉蓋５は、炉体１の炉蓋支持リング３の上
に載る炉蓋リング４を備え、前記炉蓋５上には、フラン
ジ２０を有する煙道ガス排出接続管１９が配置されてい
る。この煙道ガス排出接続管１９の固定機構は第１図で
は示されていす、また炉蓋リフト兼旋回装置１１の支持
アーム１３内における煙道ガス排出接続管のガイド機構
は、ガイドレール２１によって略示されているにすぎな
い。

炉蓋δの炉蓋リイグ４にはΦつの支持環２２が装着され
ており、第１図に示した実施例では各支持環には支持索
２３が夫々固定されている。

全部で４本の支持索２３は、支持アーム１３に設けた滑
車支持体２５で軸支された滑車２４を介してガイドされ
る。支持索２３は、炉蓋５を炉体１に対して昇降させる
油圧シリンダ２６と結合している。

第２図以降では、第１図に相当する部分には同一符号を
付した。

第２図は、第１図に示したアーク炉の平面図であるが炉
蓋５が取払われている。符号２７はプレハブの壁エレメ
ントであり、該壁エレメントは炉体ｌの外周壁の内側に
配置されている。

第２図に示した実施例では６つの壁エレメント２７が装
着されているが、壁エレメント２７の数は炉のサイズに
応じて異々る。しかも壁エレメント２７の数は、炉のサ
イズの増大に伴なって増加するのが有利である。第２図
では炉体１の内部に炉体底２８が示されており、かつ湯
出し口２に対向してスラグドア２９が配置されている。

第２図の■−■線に沿って炉体１を断面して示した第３
図から判るように壁エレメント２７の内部には冷却系３
０，３１．３２が設けられており、該冷却系は、炉心寄
りの冷却管層列３０と炉体外周寄りの冷却管層列３１と
冷却液分配通路３２とから成っている。炉体外周壁の外
側で冷却系３０，３１．３２のために必要な接続導管は
、図面を判り易くするために第３図では省かれている。

第４図の部分的鉛直断面図には冷却系３０　’ｔ３１．
３２並びに耐火材３５が示されている。

第４図から判るように、炉心寄りの冷却管層列３０は上
端と下端にＵ形の円弧部を有し、該円弧部の端部は炉体
外周寄りの冷却管層列３１と一体に接続している。外寄
りの冷却管層列３１の冷却通路３１′の端部は一方では
入口ポート３７によって、また他方では出口ポート３８
によって冷却液分配通路３２に開口している。各壁エレ
メント２７は固定接合板３６によって炉体１の外周壁に
固定され、かつ冷却系３０，３１．３２と耐火材３５か
ら成っている。

第４図並びに第５図から判るように冷却液分配通路３２
の上部閉鎖プレート３２′と各隔壁３３との間には夫々
パイ・ぐスポート３４が設けられている。

第５図において符号４０は冷却液流入ポートであり、ま
た矢印３９は冷却液の流動方向である。第５図によれば
冷却液は先ず最も右側の炉心寄り冷却管３０を通って下
方に向って流れ、下端円弧部を通って変向され、炉体外
周寄り冷却管３１の冷却通路３１′を通って上方に向っ
て流れ、入口ポート３７を通って冷却液分配通路３２内
へ流入する。冷却液分配通路３２において冷却液流は矢
印３９で示したように２つの部分流に分流されろ。第１
の部分流は出口ポート３８を通って冷却液分配通路３２
から再び流出し、先ず矢印３９の方向に上方に向って流
れ、上端円弧部を通って変向され、炉心寄り冷却管３０
を通って下方に向って流れ、下端円弧部を□ 通って変向され、炉体外周寄り冷却管３１の冷却通路３
１′を通って再び上方に向って流れかつ入口ポート３７
を通って冷却液分配通路３２へ流入する。冷却管３ｏは
炉心寄りに配列されているので、第１部分流の冷却液は
加熱されておりかつ冷却液分配通路３２内において、し
かも、第５図で示した２つの隔壁３３の中間範囲におい
て、水平方向に偏向されて・々イ・ξスポート３４を通
流した第２部分流と合流する。冷却液の第２部分流は、
炉心寄り冷却管３０を流れた第１部分流よりも比較的低
い温度レベルを有しているので、冷却液の第１部分流は
第２部分流によって冷却される。炉心寄り冷却管３０を
流過して加熱された冷却液部分と、冷却液分配通路３２
内に残留してノ々イ、ｏスポート３４を流過した冷却液
部分によって冷却する前記動作過程は、炉体１の各壁エ
レメント２７内のグループ毎に直列接続された冷却管層
列３０．３１において不断に反覆される。

冷却管３０内で万一蒸気泡が形成されるよう′□゛、、
。

なことがあると、蒸・気泡が上端円弧部に集まって、冷
却液循環を阻害又は中断させることになる。かかる不都
合な事態を避けるために冷却液の流動速度は、冷却管３
０の上端円弧部で万一蒸気泡が形成されるようなことが
あっても該蒸気泡を冷却液によって冷却液分配通路内へ
搬送するように選ばれている。

第５図では本発明の思想の１実施例が図示されているに
すぎない。本発明は、冷却液分配通路を水平線に対して
斜向させ、しかも冷却液の流動方向に開く角度を以て配
置するような態様で実施することもできる。このように
すれば蒸気泡は冷却液分配通路３２から一層迅速に除か
れろ。冷却管３０．３１の上端及び下端の円弧部は、熱
負荷を均質にするという理由から必要であり、絶対的な
必須要件である。

第６図は、第５図に示した冷却系３０　、３１．３２並
びに耐火材３５の水平断面図であるが、この第６図から
判るように冷却通路３０’、３１’を有する冷却管３０
と３１は水平方向で側方にずらして配列され、かつ周方
向では、いわば蔓巻状に構成されている。

第６図の断面図では、冷却管３ｏと３１を水平方向で側
方にずらしている構成が破線による下端円弧部で略示さ
れているにすぎない。

また第４図及び第６図から冷却管３０　、３１が２重層
列を成していること、また強い熱負荷を受ける冷却管３
０が例えば溶接継手によって結合されないことが判る。

更に又、冷却管３０内及び冷却管３０から冷却管３１へ
の移行個所では、冷却系３０．３１．３２の熱負荷を低
減するために、いかなる稜縁及び稜角部も排除されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク炉の１実施例の略示正面図、第２図は炉
蓋な取外した状態で示した第１図の炉体の略示平面図、
第３図は第２図のＩｊｌ−ｍ線に沿った炉体の断面図、
第４図は第３図に示した冷却管の構成並びに耐火材の部
分的拡大鉛直断面図、第５図は第４図の■−Ｖ線に沿っ
た鉛直断面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿った
水平断面図である。 ■・・・炉体、２・・・湯出し口、３・・・炉蓋支持リ
ング、４・・炉蓋リング、６・・・ゾラットフオエム、
７・・・揺動受は台、８・・・受は台ビーム、９・・・
基礎、１０・・・回転支台、１１・・・炉蓋リフト兼旋
回装置、１２・・・支持アーム用コラム、１３・・支持
アーム、１４・・・電極調整用コラム、１５・・・電極
調整シリンダ、１６・・・電極支持アーム、１７・・・
電極ホールダ、１８・・・電極、１９・・・煙道ガス排
出接続管、２ｏ・・・フランジ、２１・・・ガイドレー
ル、２２・・・支持環、２３・・・支持索、２４・・・
滑車、２５・・・滑車支持体、２６・・・油圧シリンダ
、２７・・・壁エレメント、２８・・・炉体底、２９・
・・スラグドア、３０・・・炉心寄りの冷却管層列、３
１・・・炉体外周寄りの冷却管層列、３２・・・冷却液
分配通路、３０’、３１（・・・冷却通路、３２′・・
・上部閉鎖プレート、３３・・・隔壁、３４・・・パイ
・ξスポート、３５・・・耐火材、３６・・・固定接合
板、３７・・・入口ポート、３８・・・出口ポート、３
９・・・冷却液の流動方向、４０・・・冷却液流入ポー
ト 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正書（方式） 昭和５８年７月１日 特許庁長官殿 １・事件の表示　昭和５８年特許願第１１６０５号２、
発明の名称 電気炉 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 名　称　　ペーΦペー・ラニー・アクチェンゲゼルシャ
フト・ブラウン・ゼヴエリ・ラント・コンノヒイ ４、代　理　人 昭和５８年牛　月２６日　　（発送日）６、補正の対象 図　　面 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高い熱負荷を受ける炉体壁部分のための液冷装置を
   有する電気炉であって、実質的に鉛直に配列されていて
   液体の通流する冷却管がグループ毎に直列に接続されて
   おり、しかも炉体上部では隣り合った冷却管通路間に・
   々イ・ξスポートが設けられており、該ノ々イパスポー
   トが前記冷却管通路を少なくとも部分的に短絡している
   形式のものにおいて、冷却管（３０、３１）が２層列状
   に構成されており、炉心寄り層列の冷却管（３ｏ）が一
   体であシかつ下端及び上端でＵ形円弧状に彎曲されてお
   り、該上下端には炉体外周寄り層列の冷却管（３１）が
   接続しかつパイ・ξスポート（３４）を内部に設けた冷
   却液分配通路（３２）に開口しており、かつ又、少くと
   も前記炉心寄り層列の冷却管（３０）が耐火材（３５）
   内に埋込まれていて該耐火材の補強材を形成しているこ
   とを特徴とする、電気炉。 ２、炉心寄り層列の隣り合った冷却管（３０）の相互間
   隔が、該冷却管の外径のほぼ２倍の大きさである、特許
   請求の範囲第１項記載の電気炉。 ３、　冷却管（３０，３１）並びに耐火材（３５）が、
   前身て製作されたセグメント状の壁ニレメン）（２７）
   として炉体に装着される、特許請求の範囲第２項記載の
   電気炉。 ４、各壁ニレメン）（２７）が固有の冷却回路を有して
   いる、特許請求の範囲第３項記載の電気炉。 ５、冷却液分配通路（３２）内の・々イ・ξスポート（
   ３４）が、所属の冷却管（３０，３１）の冷却通路（３
   ０’　＋’　３１’　）の流体抵抗を考慮して、前記冷
   却管（３０，３１）を通流する冷却液量よりも少ない予
   め設定可能な冷却液量が前記・々イ・ξスポート（３４
   ）を通流するように設計されている、特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれか１項記載の電気炉。 ６．冷却液分配通路（３２）内の・々イ・ξスポー）（
   ３４）が、所属の冷却管（３０，３１）の冷却通路（３
   ０’　、　３１’　）の流体抵抗を考慮して、前記冷却
   管（３０，３１）を通流する冷却液量に等しいか又はそ
   れ以上の、予め設定可能な冷却液量が前記・々イ・ξス
   ポート（３４）を通流するように設計されている、特許
   請求の範囲第１項乃至第４項のいずれが１項記載の電気
   炉。