JPS59117091A

JPS59117091A - ア−ク炉用電極

Info

Publication number: JPS59117091A
Application number: JP58169123A
Authority: JP
Inventors: インゲ・ラウテルバツハ; ト−マス・タウベ
Original assignee: Arc Technologies Systems Ltd
Current assignee: Arc Technologies Systems Ltd
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1984-07-06
Also published as: EP0103545A3; US4532634A; EP0103545A2

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、アーク炉用屯僚に関するものであり、金属製
の水冷上部（金属ンヤフト）および消耗材粕からなる下
部（消耗部）よりなり、これらはネジ山伺ニップルなど
によって結合されて、鋼の製造に用いられる。

電気アーク炉による従来の鋼の製造法では、使用される
グラファイトまたは炭素は、アークか誘起されるその下
端において消費されるたけてなく、炉内の熱により、そ
の周囲の縦方向においても消費される。このため、電極
はその下端が円錐形をなして消費されるのか典型的であ
る。このような直径の減少により、型片先端における材
料の消耗は速くなる。さらに、炉内の強い振動およびき
びしい環境によって、直径か先細りとなると電極端部が
すぐに破損する。電極の消費用が太きいと、製造される
鋼のトン当りのコストが高くなる。

これらの不利を回避するために、例えは保護層で被覆さ
れた、あるいは水冷された外套を有する他の形式の電極
も開発されている。

このような水冷電極は、例えばりイツ公告公報第２４３
０８１７号および第２７３９４８３号により公知である
。これら電極は、基本的に金属製の水冷上部、および消
耗材料、例えばグラファイトまたは炭素源の低部（消耗
部〕よりなり、両者はネジ山付ニップルなどによって結
合されている。

それらの上部金属シャフト内において、該電極は、冷却
水用の供給管および返送管を有しており、これらは互い
に連結した送水管群よりなるか、あるいは、中央供給管
とリング状の外部返送管より構成される。これら送水管
は、消耗部に面する金属シャフトの前面へ水を導き、そ
の結果この部分を十分に冷却する。この結果、ある種の
利点、例えば、電極の径方向における均一な温度および
きわめてわずかな温度型による最適温間バランスなどが
得られる。

他の利点としては、消費された低部を新しい低部と取換
えるときに、連結ニップル部において過度の高温により
生じたゆがみに起因する困難を何ら有さないこと、およ
び電極と該電極が挿入されるカバー開口との間の密封が
、上部電極部の断面か摩耗、引裂および／または過剰な
酸化がなく不変であることによって生ずる大きな間即点
を宵しないことなどが挙けられる。

しかしなから、これら公知の水／令室（返を用いた場合
も、外的影響、例えは、引っかく作用、振動、不均一な
圧力などによる消耗部のロス、すなわち、この電極部の
全く目立たない消費により、金属シャフトと消耗部の破
用先端および／または溶融、征属間の電気アークの拡大
を生し、これか水冷金属シャフトの破損を招来するとい
う可能性が生まれる。使用可能とするためｊこは、他の
シャフトに取換えなけれはならないので、金属シャフト
の破損ｉま高価）こつくということ以外に、冷却水が破
損した金属部から溶融金凍中へ流れ込む可能性があると
いうことは、全体的（こみで運転員および炉設備にとっ
て極めて危険であることを意味する。

ブリティッシュ・スチール社（Ｂｒ１ｔｉｓｈ　５ｔｅ
ｅｌ）による欧州特許出願第００１２５７３号は、水冷
型面の１つを開示しており、ここでは、不活性ガスか加
圧下、金属シャフト中に配置された適当な管を通って、
基本的に軸方向に、金属シャフトと消耗部の間の前方連
結部へ導入されている。消耗部か強固に締結されており
欠陥かない場合、比較的一定のガス圧が達成される。圧
力か低下した場合は、これが作動および金属部か破損し
たこと、または、２つの部分間の連結に大きな消耗ある
いは朗らかの他の不都合が存在することを示唆する信号
として提供されうる。しかしながら、この公知の電極の
不利な点は、相当の制御不可能な圧力ロスでも明確な信
号を提供しないことである。これは、第１ｊこ、２つの
部分の接触区域が完全に均一ではないこと、第２に、グ
ラファイトが多孔質であって、確実なガスシールが得ら
れないことにより説明しうる。したがって、記録された
ガス圧は、電極ごとに、または同一電極であっても、ど
の形式の消耗部をどのように挿入するかによって異なる
可能性がある。

さらに、ガスモニター管は、中央に配置されているため
、部分的破損または一側面の消耗を検知１−えない。ま
た、得られた信号は、基本的しこ一定に上昇する曲線、
実１祭上軌跡であって、信号に対して遅れた反応がとり
うるにすぎない。

このような遅れのため、電力供給の中止および重臣除去
の指令も径れる。したがって、全尿ンヤフトの破損およ
びこれによる電流の漏れをただちに防止することは不可
能である。

本発明の目的は、消耗部か破損または何らかの破壊を受
けた場合に、確実、明確な信号を生するアーク炉用′七
はを提供することにある。該信号は、損傷した電はを危
険な区域より速やか１こ、かつ遅滞μく運転量および設
備に対するいかなる危険も回避しうるよう取りはずすこ
とを可能とする。該電極は、簡単な形状を有し、かつ高
温にも電磁場にも影響をうけない。

この課明は、全尿製の水冷上部（金属シャフト）および
消耗材料製の取はすし可能な低部（消耗部〕からなり、
これらがネジ山付ニップルなどで連結されている電気ア
ーク炉用電極により解決される。

信号を得るため２．Ｉ＠却金金属シャフト消耗部の連結
区域に少なくとも１つの受光素子が存在する。

該受光素子は、連結区域の中央に配置された１個の素子
であってもよく、またリング状に電極軸の周囲の連結区
域の外縁に配置された複数の受光素子であってもよい。

本発明においては、２つの電極部分の連結区域に配置さ
れた少なくとも１つの受光素子の存在により、消耗部分
か損失した場合、溶融金属の光度により生ずる光を電極
破損を示す信号として用いることが可能である。このよ
うな光信号は、Ｎｏ／Ｙｅｓメツセージとして急激な暗
／明の変化を経る、容易に変換しつる明確な信号である
ので非常に有利である。消耗部の破損、すなわちｊＹｅ
ｓＪ信号の場合、装置全体は、例えば緊急スイッチによ
りスイッチオフとし、電極を各リフト機構を作動させる
ことによって危険区域より除去する。したがって、金属
シャフトと破損した消耗部または溶融金属との間の電気
アークの拡大は起こりえず、また、破損した金属シャフ
トから冷却水か漏れ、溶融金属中へ入る可能性もない。

このようにして、炉は保護され、かつ運転員はいかなる
危険にもさらされることかない。複数の受光素子を基本
的に同心山状に配置すると一層有利であって、消耗部の
一部のみか破損または一方のみか消費された場合、暴露
された部分に存在する少なくとも１つの受光素子が信号
を生しる。単一受光素子を中央に配置したときはこのよ
うなことは！、Ｌ％”ｆｋ、ｔ’＋。

受光素子は、光波ガイドを取イマ」けたガラス製の光学
系であって、その−前面か２つの電極部分の間の連結区
域に達しているの力４１１合かよい。本発明では、公知
の光波ガイドをいずれも用いることができ、合成繊維、
ガラス繊維または石英繊維製のガイドであってよい。特
定の場合には、高度の耐熱性のため、ガラス繊維または
石英繊維のガイドが推奨される。繊維ガイドの利点は、
容易に取付けられること、および柔軟性を有するため、
光の伝達、すなわち信号の伝達を相当に減衰させうるガ
イドの屈曲を行なうことなしに、異なった素子を通り、
あるいは他の素子への伝達を行ないうる乙とにある。

光波ガイドを電極の先端から突出するように軸に対して
基本的に平行に金属シャフト中に導入することが好まし
いが、これは、複数のガイドが配置される場合、各光波
ガイドは冷却金属シャフト内に別々に配列され、あるい
は金属シャフトの低部で先にまとめられ、１つのファイ
バーガイドの束として電極から引出されるからである。

該電極部の設計が而単にできるよう、ガイドを中央に束
で配置するのも都合がよい。

さらに、光電達素子として使用されるガラス繊維を、光
信号を電気信号に変換する電極外部の検知器（いわゆる
光検知器（ｏｐｔｏ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ　））−に連結
するのか好都合である。複数の光波ガイドが、連結区域
に存在する場合は、各光波ガイドを別々の光検知器に連
結し、各検知器が受光した光信号を電気信号に変換する
ことが可能である。また、複数の単一光波ガイドをまと
めて単一の検知器に連結し、あるいは電極の内部で先に
束とされた同一の形式の繊維ガイドを一つの検知器に連
結することも可能である。

１つの好ましい形式の具体例は、基本的に窓の上部に設
置されたガラス製の光学系の前面を熱、ガス、および他
の有害な影響から遮蔽するよ）。

光波ガイドの出口の金属シャフトの前面）こ石英ガラス
窓を設けることにより達成される。設訓上の観截から、
これば多数の異なった方法により解決されつる。例えは
、カイト用の孔よりいくぶん大きい直径を有する適宜の
円形開口にガラスを前面より接着、または、他の公知の
方法により取叶けてもよく、あるいは前面に電極の内部
より挿入してもよい。また、同時に、各光波ガイドの繊
堆は、公知の方法によりガラス製の光学系に連結され、
かつ光の投射が量適となるように石弼窓の背後に取付け
られる。光波ガイドの部端は、今知の方法により、例え
ば、ガイドの端部を磨いて、直接検知器内のフォトダイ
オードに向けられる。

該光検知器は、例えばリレーなどのロジック素子を働か
せるか、または炉のプロセスコンピュータへ導入される
ＴＴＬ−ＣＭＯ５共通出力レベルを生ずる。炉装置が、
全ての運転をスイッチオフしうる緊急スイッチを備えて
いることは非常に有用であって、全ての電力供給は、こ
の単一のスイッチによってスイッチオフとすることがで
きる。

検知器のロジック素子は、炉装置の該緊急スイッチ並び
に、電極の挿入−除去装置に連結されていて、ある種の
信号を受信すると電力供給をスイッチオフとし、かつ電
極を炉の内部より引き上げるさらに、電］萌に対して同
等の大きな保護を行なうため、「ＹｅＳ」メツセージを
受信した場合、保護ガスが表にあられれた金属シャフト
の周囲に吹きつけられてもよい。

つぎに、添付の図面にもとづき、本発明をさらに詳しく
説明する。第１図は、単一の受光素子が設置された本発
明電極の一具体例を示す縦断面図、第２図は、複数の受
光素子が設置された本発明電極の他の具体例を示す縦断
面図である。

第１図は、複合型′極１を示し、該電極１は、上部金属
部である金属シャフト２および消耗材料製の取換可能な
低部である消耗部３よりなる。該金属シャフト２は、そ
の前面にネジ山付ニップル４の形状の突起を有して、こ
れが消耗部３の対応するネジ孔にはまる。該金属シャフ
ト２は、円形の外套５から基本的に構成され、該外套５
中には、冷却水用の中央供給管６および外部リング状返
送管７が同・Ｕ円状に設置されている。冷却水は、外套
５を内部より洗うごとく、供給管６を通って金属シャフ
ト２の中央より入り、外部リング状返送管７を通っても
どり、金属外套５を十分に冷却する。上端にて電極ｌは
、ホルダーをｌｆｔえた支持アーム８により支持され、
該支持アームは電極を軸方向に炉に挿入また取りはずす
ための適宜の装置；こ連結されている。

さらに、該電極は、接触ジョー９を有する。電気アーク
の発生に必要な電流は、支持アーム８がら該接触ジョー
９を経て供給される。

基本的に金属シャフト２の低部前壁の中央、すなわちニ
ップル４の前壁には、融着した石英窓１゜が設けられて
おり、その低部区域が、基本的にニップル前面と一致す
る。融着した石英窓１０の上部には、ガラス製の光学系
に連結された光波ガイド１３の末端が、ニップル４の前
壁の適当な孔に入れて設置されている。光波ガイド１３
は、パイプ１４にて保護され、電極内部の基本的に中央
を通過し、その他端は、光検知器１５に連結されている
。

一方、検知器１５、すなわちロジック素子または作動制
御ユニットは、炉装置の緊急スイッチ１６に連結されて
おり、これによって電極の電流供給が中断されうる。ｊ
ＹｅｓＪの信号があると、油圧による電極の挿入、取出
し用の緊急スイッチ１６または他のスイッチ１７により
、電極は炉内部より取出され、これらは、同時に緊急ス
イッチ１６と同じ検知器のロジック素子によっても作動
する。

第２図に示された電極は、金属シャフト２の前面の中央
に設けられたネジ山リングの形態の凹部を有する。ニッ
プル１９の半分は、該リングのネジ山にねじ込まれてお
り、一方他の半分は、消耗部３の前面にねじ込まれてい
る。ネジ山リング１８に隣接するリング状の前面１２に
は、軸に平行な各孔に配置された光波ガイド１３を有す
るガラス製の複数の光学系か配設され、電トヴ軸の周り
にリング状に石英窓の背後に配置される。光波ガイド１
３のＩＩ！２端は、それぞれ検知器１５に導入されてお
り、ついてこれが緊１色スイッチ１６に連結されている
。

カラス製の光学系に連結された光波ガイド１３の端部１
１は、その前面に、融着した石英窓１０を設けるか、ま
たは設けないで、第１図において破線で示された番号２
０すなわちニップル４のネジ部で、好ましくは、複数の
端部か周囲に分配されて設置されてもよい。

前記電嘆、特にその濡号系は、つぎのように作動する。

外部の影響で、消耗部か、ニップル４の前面、または消
耗部３と全尿シャフト２の前壁との間の連結区域２１て
破損したとき、光はニップルの前面に達し、つぎにガラ
ス製の光学系の前面の石英窓１０を通過し、光像ガイド
１３の連結端部１１に投入される。光の反射が非雷に太
きくなると、光波ガイド１３へ入る光は、光検知器１５
上に到達する。ここで、光は、直接または間接にフォト
ダイオードに達し、電流を発生して、リレーを経て直接
に、あるいはコンピュータ共用信号およびプロセスコン
ピューターを経て、緊急スイツチ１６を作動させる。こ
れによって、炉設備および／または電極１全体の電力供
給はスイッチオフとされ、同時に、炉内部より電極１を
取出す油圧ンステムまたは電気−機械的システムが作動
する。

電極が、例えは第２図に示される破線２２に沿って破損
すると、光波ガイドの端部は、このとき表にあられれ、
相当の光を受光して検知器にこれを伝達し、全装置がス
イッチオフとされる。第１破図に示した。ｆ−，９２３に沿９て破損した場合１才・
光＋１・番号２０に配置された光波ガイドによってのみ
受光される。この場合、ニップルの前面にとりつけられ
た各ガイドは、各信号を受は取ることはできない。この
ことから、可能なかぎり、複数の光波ガイドを連結区域
の外側に配置するのが特に有利であることかわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１つの単一の受光素子か設Ｈされた本発明電
瘉の一興体例を示す縦断面図、第２図は、複数の受光素
子か設置された本発明の他の具体例を示す縦断面図であ
る。図中の主な符号は、っぎのとおりである。１・・・電極、　　２・・・金ｒンヤフト、　　３・・
・消耗部、１１・・・受光素子、　　２１・・・連結区
域。特ｆｌ’　出願人　アーク・テクノロシイズ・システム
ズ・リミテッド

Claims

【特許請求の範囲】

（１）余興製の水冷上部である金属シャフトおよび消耗
材料製の取換可能な低部である消化部からなり、これら
がネジ出呼ニップルなどによって連結され、かつ前記冷
却金属シャフトと消耗部の連結区域に配置された信号を
発する少なくとも１つの受光素子を有することを特徴と
するアーク炉用電極。
（２）受光素子が、基本的に中央に配置されている前記
第（１）項の電１至。
（３）１または複数の受光素子が、基本的に電極軸の周
囲にリング状に配置されている前記第（１）項の型面。
（４）受光素子か、ガラス製の光学系からなり、その一
端が連結区域に近接した地点に到達し、かつ融着した石
英窓により保護されている前記第（１）項、第（２）項
または第（３）項の電極。
（５）光学系により受信された信号が光波ガイドを通過
する前記第（１）項〜第（４）項のいずれかの電極。
（６）金属シャフト内部の光波ガイドが、電極の上部よ
り突出し、かつ電極外部に配置された光検知器に連結さ
れている前記第（１）項〜第（５）項のいずれかの電極
。
（７）複数の光波ガイドが、各々、分離された光検知器
に連結されている前記第（１１項〜第（６）項のいずれ
かの電子１０
（８）複数の光波ガイドが１つの電極に配置されている
場合、該光波ガイドが束となって一つの単一光検知器に
到達する前記第（１）項〜第（６）項のいずれかの電極
。
（９）険相される光検知器が、ＴＴＬ−、ＣＭＯ５共通
出力レベルを有する前記第（１）項〜第（８）項のいず
れかの電極。
（１０）電気的にスイッチオフを行ない、かつ電極の除
去用装置を作動させる光検知器に連結された緊急スイッ
チを有する前記第（１）項〜第（９）項のいずれかの電
極。