JPS6022557Y2 - 炉用水冷電極 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、製鋼、製鉄用の各種電気炉に使用される炉用
電極として、その側面酸化、折損等による消耗を軽減し
て剛毛性、経済性を改善すると共に、安定かつ安全な操
業並びに省力化、省エネルギー等を容易に可能としたも
のに関する。

周知のように製鉄、製鋼分野における電気炉は３相アー
ク炉のようにアーク電流が被熱物に流れる直接加熱式が
主流を占めるものであり、かかる電気炉においてその使
用電極の良否はきわめて重要な因子である。

既知のように現在はかかる炉用電極として高温焼成によ
る人造黒鉛電極が大多数を占めているのであるが、その
消費原単位が約３．５〜７ｋｇ／）ンと高く、電気炉に
おける生産コストを押し上げる点において難点がある。

この人造黒鉛電極における消耗は、アーク熱による電極
先端部の消耗、側面酸化による消耗、更には折損による
消耗が挙げられ、一般的にその消耗割合は、電極先端部
の消耗が４０％、側面酸化による消耗が５０％、折損に
よる消耗が１０％を占めるものとされ、電極先端部消耗
の防止には電極自体の材質その他の改善にまつとしても
、その側面酸化や折損の防止は機械的な対策によって解
決できるものであるから、仮りに側面酸化並びに折損防
止が完全に得られる事になれば、６０％の消耗をなくす
こととなって消費原単位を低減させられるのであり、ま
た電極の折損事故に伴なう炉への送電停止による生産性
の低下、事故電極取出し作業時における炉からの無駄な
熱放散等のトラブルをなくす事にもつながるのであり、
かかる炉用電極における各種の問題点は、電気炉製鋼や
製鉄における成否に大きな影響を招来するのである。

最近はこれら問題点を解決し、炉用電極の改善を企図し
て各種の対策が提案されているのであり、その一つとし
て黒鉛電極における上部を、水冷化した水冷式電極に置
き換える方式がある。

この方式は水冷式電極として、例えば銅等の食型導性並
び高伝熱性の金属材料を用いて水冷ジャケットを具備し
た電極を別途製作し、これを黒鉛電極の上部に機械的並
びに電気的に接続したものであり、高価な人造黒鉛電極
１，００％のものに対し製作コストを低減でき、側面酸
化及び折損防止効果を具備させるようにしたものである
が、それなりの利点を持つ反面、次のような欠点もあっ
て完全な実用化を阻んでいる。

即ち水冷式金属電極と黒鉛電極との接続部にスパークが
発生したりして、折損事故につながるおそれがあり、ま
たかかる電極を炉内に挿入するに当って、その水冷式金
属電極と炉内鋼屑や鉄屑との間に短絡現象を生じ、この
ため水冷ジャケットよりの漏水事故が生じたりする危険
もあり、更には電極棒全体の構造として、上部が水冷式
金属電極であり、下部には黒鉛電極を接続する構造のた
め、電極の継ぎ足し単用接続作業に当っては、全体を炉
外に出して接続する事を余儀なくされ、これは炉におけ
るアイドルタイムの増大、消費エネルギーのロスや熱ロ
スを生じ、生産性と熱効率の低下を招来するのであり、
万全な解決策とはいえず、この他各種の提案もあるが、
何れも一長一短なものが多く、生産性、経済性並びに機
能的に満足される新しい炉用電極の開発が要望される処
である。

本考案はかかる要求に応えるべくなされたものであって
、その特徴とする処は、製鋼、製鉄用電気炉等に使用さ
れる水冷電極積として、機械的並びに電気的に接続する
電極ホルダーと同ホルダーを介して炉内に挿通される電
極棒とから戊ると共に、炉外に位置する電極ホルダーに
絶縁物を介して対設される水冷式金属スリーブが先細テ
ーバ筒形とされることによって、前記電極棒の炉内外に
亘る挿通部分を被包すると共に同スリーブの先細先端に
よって電極棒を支持し、前記スリーブの炉外における外
周に、スリーブ外周およびスリーブ上端を支持する前記
絶縁物および電極ホルダーに亘ってエアカーテンを生皮
するエア噴射ノズルを配設した点にある。

以下図示の実施例について本考案を詳述すると、炉用電
極の主体をなす電極棒３は人造黒鉛によって形成された
もめであり、同電極棒３は公知のアーク炉等による電気
炉に付属する電極昇降装置等によって昇降自在な電極ホ
ルダー４によって着脱クランプ自在に挿通支持されると
共に、同ホルダー４側に具備されるアーク電力供給用母
線装置その他によって、同ホルダー４を介して電力が供
給されるようになっており、これは従来のこの種公知の
電気炉におけるそれと全く同様の構造であるため、その
詳細説示は省略する。

本考案では前記電極ホルダー４の下端に絶縁物２を介し
て、銅板または鋼板製のかつ上下両端が閉鎖された内外
二重円筒型式による水冷式金属スリーブ１を付設し、同
スリーブ１によって電極棒３を、電気炉炉蓋６における
電極挿通孔７の内外に亘る挿通部分の適長に亘ってルー
ズに被包されるのである。

前記スリーブ１は図示のように外筒１ａと内筒１ｂの両
者からなる二重円筒形態で内外両筒１ａ。

１ｂの上下端が閉鎖されることによって水室８が内部に
形成され、同水室８には外筒１ａ側に設けた給水ボート
９排水ボート１０を介して冷却水が循環供給されると共
に、氷室８内には内外両筒１ａ、ｌｂを利用して例えば
二重螺旋状の水流制御フィン乃至壁板等の制御構造１１
が設けられることにより、冷却水の活発な循環給排を容
易にしている。

またこのスリーブ１の先端側においては、その内部１ｂ
における内径Ｒ２を、それより上方の内筒１ｂにおける
基準内径Ｒ１より小さくし、電極棒３の外径Ｒとの間に
同電極棒３を摺動自在に支持できる寸法関係として、内
筒１ｂの先端側において電極棒３を支持する構造とする
のである。

即ち電極棒３のＲが例えば４０６φの場合、スリーブ１
における先端部を除く内筒１ｂの基準内径Ｒ１は４２６
φとして電極棒３をルーズに被包し、先端部の内筒１ｂ
の内径Ｒ２は４１６φとして、同先端部において電極棒
３の通過部分を摺動自在に支持する被包関係とするので
ある。

尚外筒１ａの外径は例えば５２６φである。

更に本考案では電気炉炉蓋６における前記電極挿通孔７
の上部近傍において、前記水冷式金属スリーブ１の外周
を囲んで例えばリング状その他適宜の形態とされたエア
噴射ノズル１２の複数個を配設し、同ノズル１２より加
圧エアを図示のように電極ホルダー４における介入絶縁
物２側より電極挿通孔７外に露出するスリーブ１の外周
に向って噴射させ、エアカーテン１３を形成可能とした
ものであり、エアカーテン用のエア噴射ノズル１２の設
置母体としては炉蓋６が適当であるが、勿論独立した設
置部材によって前記位置に設けても同効である。

なお図において１４は金属スリーブ１の下部に形成した
自己形成スラグ層で、図示省略しであるがスリーブ外面
にスラグ層が成長させる構造としてあり、これによって
、被溶解物の接触によるダイレクト・スパークを防止す
る。

１５はスリーブ１の内筒内面に形成させた電気絶縁層で
あり、万一のスリーブ内での電極接損に対し、ダイレク
ト・スパークによる溶損を防止するようにしである。

本考案の前記水冷式金属スリーブ１電極棒３及び電極ホ
ルダー４による炉用電極によれば、ホルダー４によって
クランプ支持された電極棒３は、更にホルダー４より下
方に延びる先細テーパ筒形とされたスリーブ１の先端部
において格別の支持部材や支持構造を用いることなく支
持される構造となるので、曲げモーメントをほとんど受
ける事がなく、折損事故を生じることがなく、安定堅固
に保持されると共に、同電極棒３はその炉挿通部分内外
に亘って被包するスリーブ１によって好適かつ強力に冷
却され、同時に炉内外における酸化性雰囲気ともスリー
ブ１によって遮断さえることによって、側面酸化消耗も
効果的に防止されるのであり、これら折損消耗並びに側
面酸化消耗の防止による相乗効果として電極消耗（消費
）量の大巾な低減が可能となり、先に述べた電極原単位
（ｋｇ／）ン）も大巾に低下削減され、ランニングコス
トを軽減できることになる。

また電極ホルダー４とスリーブ１との間は絶縁物２によ
って絶縁されているので、スリーブ１は電極棒３並びに
炉内溶解物とからも安全に絶縁され、従来の水冷式金属
電極におけるスパーク発生等をなくし、安全かつ安定に
電極棒３をガードし、また漏水事故等を生じるおそれも
全くないのである。

更に本考案においては、スリーブ外周および絶縁材２電
極ホルダー４に向って指向されるエア噴射ノズル１２群
によるエアカーテン１３による遮断シールにより、炉内
からの挿通孔７を介する炉内火焔の噴射を阻止し、炉に
おける熱効率を向上させると共に、このエアカーテンに
よって電極ホルダー４、絶縁物２、また炉蓋絶縁物等の
熱損傷をなくし、その耐用性を向上させることが可能で
あり、電極棒３における先端部消耗等に対する補充継ぎ
足しは、炉上接続で可能となるため、電極接続のための
炉におけるアイドルタイムは最小限で済み、熱エネルギ
ーの無駄な放散によるロスも小さくなるのである。

以上のように本考案の炉用水冷電極によれば、従来の炉
用電極に対して以下の諸点において優れ、その各種の問
題点を解決したものといえる。

即ち電極ホルダー４を利用して電気的絶縁状態のもとに
付設した水冷式金属スリーブ１によって、電極における
折損事故を防止すると共に側面酸化による消耗をも最少
限とし、これによって電極原単位を従来より約１に９／
）ン以上削減低下させることが可能となるのであり、生
産コストを低下させ経済的な電気炉稼動が得られるので
ある。

このさいスリーブ１は電極ホルダー４、電極棒３並びに
炉内被溶解物と電気的に絶縁され、スパークによる損傷
、水漏れ等を生じることなく安全であり、スリーブ１に
よる電極棒３のカバー、強力な冷却、更にエアカーテン
による遮断シール構造により、炉内噴焔の突出防止、熱
効率の向上、炉内外に亘る挿通部分全般の安全性の向上
と耐用性の増大が得られ、安全でかつ安定した操業が得
られ、このさいスリーブ１と電極棒３との間に、前記水
冷及びエアカーテンシールの他に、必要に応じＮ２等の
不活性ガスを吹込んでエアパージを行なうことも、その
ルーズな被包構造を利用して可能であり、こうすれば電
極棒の側面酸化の防止は更に完全化されるのである。

特に電極折損事故の確実な防止は、炉体止のアイドルタ
イムを低減し、熱効率と生産性との向上に有益で、例え
ば５０トン電気炉の１例について見れば、炉体止時間は
約１２１１／月短縮可能となり、これは電力原単位にお
いて約１０ｋｗｈ／トンの削減となるものでランニング
コスト低減することができる。

また事故電極棒の取出し、継足し接続等の作業に当って
も、従来の熱間作業から解放し、炉上において容易に作
業できるもので、省力化、省エネ化にも有効であり、こ
れによって電気炉における製鋼、製鉄生産コストを少な
く共従来より大巾に低減可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案実施例の要部縦断面図である。 １・・・・・・水冷式金属スリーブ、２・・・・・・絶
縁物、３・・・・・・電極棒、４・・・・・・電極ホル
ダー、６・・・・・・炉蓋、７・・・・・・電極挿通孔
、１２・・・・・・エア噴射ノズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 製鋼、製鉄用電気炉等に使用される水冷電極として機械
   的並びに電気的に接続する電極ホルダーと同ホルダーを
   介して炉内に挿通される電極棒とから成ると共に、炉外
   に位置する電極ホルダーに絶縁物を介して付設される水
   冷式金属スリーブを先細テーバ筒形として前記電極棒の
   炉内外に亘る挿通部分を被包すると共に同スリーブの先
   細先端によって電極棒を支持し、前記スリーブの炉外に
   おける外周には同外周並びに前記絶縁物および電極ホル
   ダーに向ってエアカーテンを形成する遮断シール構造が
   具備されたことを特徴とする炉用水冷電極。