JPS61153993A - ア−ク炉の電極插通孔シ−ル装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明はアーク炉の電極挿通孔シール装置に関し、更
に詳細には、アーク炉の内部と炉外空間との遮蔽を良好
に行って、電極の酸化を防ぐと共に、炉内雰囲気を還元
性に保持し得るよう構成した電極挿通孔のシール装置に
関するものである。

従来技術 製鋼に使用されるアーク炉では１例えば第１図に示すよ
うに、アーク炉１０の炉蓋１２の頂部に穿設した３つの
電極挿通孔１４を介して、３本の電極１６が挿通されて
下端部を炉内に臨ませ（但し１本の電極１６のみが図示
しである）、電極間に発生する高温のアーク熱によって
、炉中に投入された金属を溶解するようになっている。

ところで前記電極１６の形状は、炉中において先端と共
に側面も漸次酸化して消耗して行くため、必然的に軸方
向先端に向けて直径が漸減するテーパをなした円筒体と
なっている。そして炉１０の操業中に炉内の金属スクラ
ップが溶解して嵩が減少するにつれ、該電極１６は次第
に下降するよう構成されている。このため電極１６と炉
蓋１２の前記電極挿通孔１４との間には１通常２０〜３
０ｍ／ｍ程度の環状間隙Ｇが形成されるようになってい
る。しかるにこの環状間隙Ｇに起因して、アーク炉１０
の操業時には、炉内の１２００〜１３００℃に昇温され
た高温ガスや火焔その他ダストが前記間隙Ｇから外部空
間に噴出し、炉周辺の作業環境を劣悪なものとしていた
。

そこで近来のアーク炉では、第１図に示す如く、炉蓋ま
たは炉体に集塵孔１７が設けられ（図では炉体）、ガス
およびダストを図示しない大型集塵機によって強制的に
吸引し、環状間隙Ｇからのガスおよびダストの噴出を防
止している。ところで一般にアーク炉には、操業上必要
な操業口１９および炉体を傾動させて溶鋼を流し出すた
めの出鋼孔２１並びに炉蓋と炉体との間隙２３等、空気
の流入する孔および隙間がいくつかある。そして電極挿
通孔からのガスおよびダストの噴出を押える程に集塵機
の吸引力を強くすると、これらの孔、隙間から大量の外
気を炉内に吸引する結果となる。

その理由は、ガスおよびダストは１０００〜１３００℃
の高温になっているため、上昇気流となって上部から噴
出しようとし、これを押えるためには、炉内をそれ相当
の大きな負圧に維持しなければならないからである。こ
のため炉内に吸引する外気によって炉内温度を低下させ
たり、還元性に保たれるべき炉内雰囲気を酸化させ、ひ
いては電極の酸化消耗を促進させる等の問題を惹起して
いる。また電極１６は経時的に消耗するので、炉蓋１２
上で継ぎ足す必要がある。しがるに電極１６と電極挿通
孔１４との間隙Ｇがらは、高温ガスや火焔その他ダスト
が噴出しているので、当該電極１６の継ぎ足しは極めて
危険な作業を伴うものであった。このような諸々の難点
を解決するための手段として１例えば実開昭５９−１０
８１８５号に係る考案「電極周囲シール装置」が提案さ
れ。

ているが、後述する如き欠点を有しているために、実用
化は困難と思われる。

発明が解決しようとする問題点 前述した先行技術に係る公報記載の「電極周囲シール装
置」では、電極挿通孔の周縁上面部に水冷ジャケットが
配設され、この水冷ジャケットに冷却水を循環させる構
造となっているので、水供給系の構造が複雑になり、製
造コストが嵩む難点がある。しかも前記水冷ジャケット
に形成した凹部にスプリングを内蔵させるので、該スプ
リングの組立ておよび交換作業が困難になる。しかも電
極挿通孔と電極との環状の隙間を介してダストが吹上げ
、このダストが前記凹部とシール材との摺動面に堆積し
て、経時的にシール材の摺動不良を来し、スプリングに
よる弾力では円滑に動作し得なくなる事態が充分予想さ
れる。加えて耐熱性および絶縁性を兼ね備えたシール材
の選定は、一般に困難である場合が多い。

発明の目的 本発明は前記諸々の問題点に鑑み、これを良好に解決す
るべく提案されたものであって、電極挿通孔と電極との
間に形成される隙間を極力小さくして炉内と外界とを有
効に遮断することによって集塵を強くする必要をなくシ
、アーク炉内の雰囲気を還元性に保持して電極の酸化消
耗を抑制することを目的とする。また本発明の別の目的
は、電極周囲のシール構造を簡単にして製造を容易にす
ると共に、製造コストを低置なものとし、しかもダスト
の堆積によりシール部材の作動が不良になることを防止
して、常に円滑な作動状態を確保することにある。

問題点を解決するための手段 前記目的を好適に達成するため本発明に係るアーク炉の
電極挿通孔シール装置は、アーク炉の炉蓋頂部に穿設し
た電極挿通孔に、耐火性材料からなる複数の弧状セグメ
ントを該挿通孔の半径方向に進退自在に移動し播るよう
配置し、前記弧状セグメントは常には求心方向に弾力的
に付勢されるよう構成すると共に、この弧状セグメント
の収納空間にダストを強制的に吹払うための圧縮気体供
給管を連通接続したことを特徴とする。

作用 このように構成したことにより、複数の弧状セグメント
は、電極挿通孔に挿通された電極の外周部に対して常に
弾力的に当接し、アーク炉内と外界とを良好に遮断する
。しかも軸方向において直径が連続的に変動する電極を
、炉の操業に応じて上下方向に昇降させた場合、前記複
数の弧状セグメントは電極直径の変動に追従して水平方
向に進退移動し、前記遮蔽状態を常に良好に確保し得る
ものである。

実施例 次に本発明に係るアーク炉の電極挿通孔シール装置につ
き、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以
下詳細に説明する。なお第２図は本発明に係るシール装
置の一実施例を示す一部切欠平面図であって、説明の便
宜上電極の図示は省略しである。また第３図は第２図の
■−■線縦線面断面図って、前記電極を挿通した状態で
示しである。

第２図および第３図において符号２２は、炉蓋２４の頂
部に穿設した電極挿通孔を示しく３つの挿通孔の内、１
つだけが図示しである）、この電極挿通孔２２の内径と
略同−の内径を有する貫通孔２６ａを備えた環状支持部
材２６が、前記炉蓋２４の頂部に同心的に配設固定され
ている。この環状支持部材２６の上面には、第３図に示
すように、外周側に高く位置する上段部２８ａおよび内
周側に低く位置する下段部２８ｂとからなる段溝２８が
形成されている。前記上段部２８ａの上面には、前記環
状支持部材２６と等径の環状蓋３０が被着され、複数の
ボルト３２によって固定されるようになっている。

このように構成することにより、環状蓋３０の内面と前
記段溝２８に形成した下段部２８ｂとの間には、求心方
向に開放した断面コ字状の環状空間３４が形成され、こ
の環状空間３４は後述する複数の弧状セグメント３６を
進退自在に収納する空間部分として機能する。

次に第２図から判明するように１例えば中心角が６０″
をなす弧状の板体からなるセグメント３６が、耐熱鋼を
材質として形成されている。この弧状セグメント３６は
、前記環状空間３４中に全部または部分的に収納される
ような形態で配設され、複数の弧状セグメント３６が集
合することにより、全体として同一平面内において環状
に隣接し合うようになっている１本実施例では、一つの
弧状セグメント３６の中心角は６０°に設定されている
から、６枚の弧状セグメント３６が夫々その周方向端部
を隣接する別の弧状セグメント３６の周方向端部に当接
させることにより、完全な環状に形成されるものである
。このように環状に形成された６枚の弧状セグメント３
６により形成される貫通孔３６ａの内径は、電極３８の
最小外部直径に略一致するか、または少なくともこれよ
りも若干大きくなるよう設定される。なおこれに関連し
て、前記環状支持部材２６および環状蓋３０における各
貫通孔の内径は、前述した如く電極挿通孔２２の内径と
略等しく、シかもこれに挿通される電極３８の最大外部
直径よりは若干大きくなるよう設定しである。

前記複数の弧状セグメント３６は、その弧状外周部を環
状空間３４内に臨ませ、水平かつ半径方向に同期的に進
退移動して、前記電極３８の直径変動に追従し得るよう
に構成されている。すなわち夫々の弧状セグメント３６
の弧状外周面中央には２九捧からなるガイドロッド４０
が半径方向外方に突出固定され、このガイドロッド４０
は環状支持部材２６の前記上段部２８ａに水平に穿設し
た貫通孔４２に挿通されると共に、その先端を環状支持
部材周方向２６の垂直外周面より外方に突出させている
。

前記貫通孔４２の穿設位置には、適宜形状の支持部材４
４が半径方向外方に指向するよう設けられ、この支持部
材４４に穿設した別の貫通孔４６に摺動部材４８が挿通
されている。なお摺動部材４８の一端部は、前記ガイド
ロッド４０の先端部にねじ込まれて一体的に固着されて
いる。また前記貫通孔４２の外方において、前記摺動部
材４８とガイドロッド４０との接続部位には、例えば座
金５０が固定されている。そして図示の如く摺動部材４
８に挿通した圧縮ばね５２が、前記座金５０と支持部材
４４の内面との間に弾力的に介装されて、前記ガイドロ
ッド４０に接続した弧状セグメント３６を求心方向に常
に付勢するようになっている。この弧状セグメント３６
を弾力付勢する前述の構造は、夫々の弧状セグメント３
６に対応的に設けられるものであって、従って図示の実
施例では、この弾力付勢機構は中心角６０’の位相角を
もって６個配設されている。

このように夫々の弧状セグメント３６は、前記弾力付勢
機構により求心方向に付勢されている結果として、常に
は第２図に示すように隣接し合う弧状セグメント３６の
各周方向端部が相互に当接して、前述した如く全体とし
て環状の部材を形成している。この場合において、夫々
の弧状セグメント３６の弧状外周部は、前述した環状空
間３４内に臨むように寸法設定されている。しかも第２
図および第３図から判明するように、夫々の弧状セグメ
ント３６の弧状外周部における上面および下面には、リ
ブ形状をなす弧状突起３６ｂが形成され、前記環状空間
３４との間をこの弧状突起３６ｂにより略完全にシール
するようになっている６また第２図に示す如く、夫々の
弧状セグメント３６の外周隅角部には傾斜状に面取り３
６ｃが形成されており、隣接し合う弧状セグメント３６
゜３６により形成される２つの面取り３６　ｃ、３６　
ｃが、求心方向に先端を尖らせた三角形状の案内部材５
４の各稜部に夫々当接して、当該弧状セグメント３６が
進退移動する際の案内がなされるようになっている。

第３図に示すように環状支持部材２６には、例えば断面
矩形状をなす気体供給路５６が環状に穿設されており、
この気体供給路５６はニップル５８を介して図示しない
圧縮気体供給源に接続する圧縮気体供給管６０に連通接
続されている。また前記環状の気体供給路５６は、環状
空間３４における各弧状セグメント収納部に対応する適
宜位置に穿設し九通孔６２を介して該環状空間３４に連
通し、図示しない弁機構により間欠的に圧縮気体をこの
環状空間３４に供給し得るようになっている。

第５図は本発明に係るシール装置の別の実施例を示すも
のであって、基本的には第２図に示した構造を有するが
、夫々の弧状セグメント３６を求心方向に弾力付勢する
手段が相違している。すなわち各弧状セグメント３６に
接続する前記摺動部材４８の突出端部には、これと隣接
する弧状セグメント３６に設けた同様の摺動部材４８の
突出端部との間に引張りばね６４が係着してあり、これ
ら一連の引張ばね６４の弾力作用下に、全ての弧状セグ
メント３６を求心方向に同期付勢するようになっている
。

第６図および第７ｍ！Ｉは、本発明に係るシール装置の
更に別の実施例を示すものである６すなわち第２図に関
連して説明した実施例装置では、後述するように、電極
３８の直径が大きくなるにつれて各弧状セグメント３６
が半径方向外方に後退し。

隣接し合う弧状セグメント３６の周方向端部間に半径方
向の細隙が形成される。そのためこの細隙を介して僅か
ではあるが、アーク炉１０内のダストが外部へ逃出する
ことになる。これを防ぐために第６図に示すシール装置
では、夫々の弧状セグメント３６の弧長を第２図に示す
弧状セグメント３６よりも充分大きく設定し、かつ互い
違いに高低差を設けて２段階に配置するよう構成しであ
る６従って隣接し合う夫々の弧状セグメント３６は、そ
の周方向端部において相互に重なり合うことになる。な
おそれ以外の基本的な構造は、第２図および第３図に関
連して説明したところと同じである。

また第８図に示す実施例は、第６図および第７図に関連
して述べた実施例と同様の意図をもって開発されたもの
である。すなわち電極３８の直径が大きくなるにつれて
、隣接し合う弧状セグメント３６の周方向端部間に半径
方向の細隙が形成されるのを防止するため、第９図（ａ
）および（ｂ）に示す形状の弧状セグメント３６を使用
し、両セグメントの端部間において重なり合うようにな
ってｂ）る。例えば、第９図（ａ）および（ｂ）から判
明するように、弧状セグメント３６は上段部３６ａおよ
び下段部′３６ｂからなる段部を有し、前記上段部３６
ａはその周方向における両端部が切欠かれて扇形に形成
されている。また下段部３６ｂは、前記上段部３６ａよ
りも大きい面積を有する弧状部材として形成されている
。これらの弧状セグメント３６は。

第８図に示すように、その上段部３６ａが表側および裏
側に互い違いになるよう隣接して、環状に配列されてい
る。この場合、弧状セグメント３６の前述した上段部３
６ａと下段部３６ｂとにより画成される略三角形のスペ
ースにおいて、両セグメントが重なり合うようになって
いるので、電極３８の昇降により直径が増減しても、隣
接し合うセグメント間に隙間が生ずることはない。

次に本発明に係るシール装置の使用の実際につき説明す
る。例えば第２図に示す装置において、電極３８を挿通
する直前の状態では、全ての弧状セグメント３６の周方
向端部は相互に当接し全体として環状の部材を構成して
いる。この環状をなす弧状セグメント３６の貫通孔３６
ａに、電極３８をその中心線を整列させて上方から垂直
に挿通すれば、当該電極３８の外周は各弧状セグメント
３６の内周面に当接して炉内と外界とを遮蔽するに至る
（第３図参照）、アーク炉１０の稼動に伴い、電極３８
が次第に下降すると、当該電極３８の直径の増大に伴い
夫々の弧状セグメント３６は。

前記圧縮ばね５２の弾力に抗して第４図に示すように半
径方向外方に後退し、前記環状空間３４中に移動する。

この場合に弧状セグメント３６は、電極３８の外周を密
着的に囲繞しているので、アーク炉１０の内部と外部空
間とは空気の流通が略完全に遮断される。またアーク炉
１０の稼動中に炉内で発生するダストは、不可避的に前
記弧状セグメント３６を収納している環状空間３４のセ
グメント摺動面に経時的に付着堆積する。しかし本発明
によれば、所定の時間間隔で間欠的に圧縮気体を環状空
間内に供給することにより、弧状セグメント３６と環状
空間３４の内壁面との間に形成される細隙を介して前記
ダストは強制的に吹払われる。なお圧縮気体として空気
を使用することに替えて、水蒸気または窒素等の不活性
ガスを使用してもよい。

また第６図に示す構造によれば、更にアーク炉１０と外
部との遮蔽を充分なものとすることができる。

効果 本発明に係るシール装置によれば、電極挿通孔部分にお
けるアーク炉と外部空間との空気流通路を略完全に遮蔽
し得るので、当該電極部分に多量の空気が接触すること
がなく、従って該電極の酸化に起因する痩せ細りが防止
されると共に、炉内雰囲気は還元性雰囲気に良好に保た
れるものである。また間欠してダストを強制的に吹払う
ことができるので、弧状セグメントを求心方向に弾力的
に付勢する作用が損なわれず、常に円滑な動作が確保さ
れる。しかも空気の吹付けは間欠的で瞬間的なものであ
るので、該空気により前記電極を酸化させる弊害もなく
、低置なコストで容易に製造し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク炉の一般的な構造を示す概略説明図、第
２図は本発明に係るシール装置の一実施例を示す一部切
欠平面図であって、説明の便宜上電極の図示を省略して
あり、第３図は第２図の■−■線縦線面断面図って、前
記電極を挿通した状態で示してあり、第４図は第２図に
示すシール装置の作動状態を示す一部切欠平面図、第５
図は本発明の別の実施例の一部切欠平面図、第６図は本
発明の更に別の実施例の一部切欠平面図、第７図は第６
図の■−■線縦線面断面図８図は本発明の別の実施例の
一部切欠平面図、第９図（ａ）は第８図に示す装置に好
適に使用される弧状セグメントの平面図、第９図（ｂ）
は第９図（ａ）に示す弧状セグメントの縦断面図である
。 ２２・・・・電極挿通孔　　２６・・・・環状支持部材
３６・・・・弧状セグメント 特許出願人　　　大同特殊株株式会社 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク炉の炉蓋頂部に穿設した電極挿通孔に、耐
   火性材料からなる複数の弧状セグメントを該挿通孔の半
   径方向に進退自在に移動し得るよう配置し、前記弧状セ
   グメントは常には求心方向に弾力的に付勢されるよう構
   成すると共に、この弧状セグメントの収納空間にダスト
   を強制的に吹払うための圧縮気体供給管を連通接続した
   ことを特徴とするアーク炉の電極挿通孔シール装置。
2. （２）前記複数のセグメントは、同一平面において環状
   に隣接配置されている特許請求の範囲第１項記載のアー
   ク炉の電極挿通孔シール装置。
3. （３）前記複数の弧状セグメントは、互い違いに高低差
   を設けて２段階に配置され、隣接し合う夫々の弧状セグ
   メントはその周方向の端部において相互に重なり合うよ
   う配設される特許請求の範囲第１項記載のアーク炉の電
   極挿通孔シール装置。
4. （４）前記弧状セグメントを求心方向に弾力的に付勢す
   る手段は、夫々の弧状セグメントに半径方向外方に突出
   するよう設けた摺動部材に対して、個別に介挿した圧縮
   ばねで構成される特許請求の範囲第１項記載のアーク炉
   の電極挿通孔シール装置。
5. （５）前記、弧状セグメントを求心方向に弾力的に付勢
   する手段は、夫々の弧状セグメントに半径方向外方に突
   出するよう設けた摺動部材の外端部と、隣接する弧状セ
   グメントの摺動部材の外端部との間に弾力的に介装した
   引張ばねで構成される特許請求の範囲第１項記載のアー
   ク炉の電極挿通孔シール装置。
6. （６）前記弧状セグメント収納空間に圧縮気体供給管を
   介して供給される気体は、空気、水蒸気または不活性ガ
   スが好適に使用される特許請求の範囲第１項記載のアー
   ク炉の電極挿通孔シール装置。