JPS6134487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属マグネシウム製造装置に関する
ものであり、特に本発明は、三相交流浸漬アーク
式密閉電気炉を含む金属マグネシウム製造装置に
関するものである。

酸化マグネシウム含有物質を溶融スラグ存在下
で還元剤と反応させ減圧下でマグネシウムを製造
する電熱高温還元法によるマグネシウムの製造方
法は既に工業的に実施されており、この方法は他
の方法例えばピジヨン法に比較して高能率な方法
であるが、下記のように工業生産上種々の欠点が
ある。

電気炉が単相電極固定式ジロー炉であるため、
電気的力率が悪く、大容量炉とする場合には、一
基の炉で操業することは不利であり、通常３基の
炉を対にして電気的平衡を保持しながら操業が行
なわれている。このため、例えば10000KVAの電
気容量の設備を建設する場合には3300KVAのジ
ロー炉３基を築造することになり、さらに操業に
当つては３基を平行操業する必要がある。したが
つて１基の10000KVA炉で操業できると仮定する
場合より３基の3300KVA炉で操業する場合に
は、熱効率は非常に低下することは当然であるば
かりでなく、さらにまた例えば１基の炉に故障が
生じた場合には、残り２基の炉で不平衡電気的条
件下で操業を余儀なくされるという欠点があつ
た。

ところで、金属マグネシウムの溶融還元用電気
炉として単相固定電極式ジロー炉のみが従来使用
されていた理由は、電極が固定式であるので、電
気炉の密閉が容易であるためであつた。しかし上
述の如くかかる電気炉には種々欠点があつた。

このため３本の固定式電極を有する三相密閉式
浸漬アーク式電気炉による金属マグネシウムの製
造が試みられたが、３本の電極間の電力負荷のバ
ランスを計ることが困難であり、炉床が冷却して
スラグが固化して操業が困難になるという欠点が
あつた。なお３本電極であつて上下昇降自在の電
気炉による金属マグネシウムの製造は未だ知らて
いないが、かかる方式による製造が行なわれなか
つた理由は炉蓋と電極との間の密封が困難であつ
たことに原因の一つがあつたものと考えられる。

本発明は従来の電気炉による金属マグネシウム
の製造装置の前記欠点を除去、改善した電気炉を
含む金属マグネシウムの製造装置を提供すること
を目的とするものであり、特許請求の範囲記載の
装置を提供することにより、前記目的を達成する
ことができる。

すなわち本発明の装置は、酸化マグネシウム含
有物質を減圧下で還元剤を用いて溶融還元する密
閉式電気炉を含む金属マグネシウム製造装置にお
いて、前記電気炉は三相密閉式浸漬アーク式減圧
自在の密閉式電気炉であり； この電気炉の炉蓋を貫通して３本の電極が垂下
しており； 前記電極はそれぞれ上部は金属製水冷導管部、
下部は人造黒鉛質部よりなり； 前記電極は電気炉の炉蓋に設けられた貫通孔内
を上下方向に移動自在であり； 前記炉蓋貫通孔を囲繞して炉蓋上に凸設された
炉内への外気侵入防止ならびに電極の上下移動の
際の横振れ防止用筒状体と前記電極の上部金属製
水冷導管部との間には耐熱性パツキングが介装さ
れており； 前記筒状体と電極との隙間には不活性ガスを導
入する導入管が筒状体に連結されている密閉式電
気炉を含む金属マグネシウム製造装置に関するも
のである。

次に本発明を詳細に第１図〜第３図を参照して
説明する。

本発明の装置に含まれる電気炉１は三相交流浸
漬アーク式減圧自在の密閉式電気炉であり、３本
の上下方向に昇降自在の電極２が、電気炉の炉蓋
３を貫通して炉内に垂下している。

上記３本の電極２はΔ型に配設されており、炉
蓋３の貫通孔４を囲繞して炉蓋３に凸設された３
本の筒状体５中をそれぞれの電極が垂下してい
る。電極２の上部６は金属製水冷式導管よりな
り、下部７は人造黒鉛質電極棒よりなつている。
上部の導管６と下部の電極棒７との連結は金属製
ニツプル８を介して行なわれている。ニツプルの
材質は例えば鋳鋼、鍛造鋼でもよく、溶融温度が
高く、かつ電気抵抗の小さいものであることが有
利である。

前記上部の導管６は表面磨ステンレス鋼管であ
り、その内部に通電ならびに冷却水流通用銅管９
が内設されており、銅管９の上端部には変圧器よ
りの２次導帯１０が接続されている。

筒状体５の内側と上部導管６との間の隙間は、
円形パツキング１１によつて密封されかつ電気的
に絶縁されており、減圧状態にある炉内へ筒状体
の上方より空気が侵入するのを防止している。筒
状体５の側面には筒状体内部に貫通する不活性ガ
ス導入用導管１２が配設されており、操業時に炉
内で発生するマグネシウム蒸気が筒状体内部に侵
入して筒状体および炉蓋鉄皮と電極との間に電気
的短絡が形成されるのを不活性ガスの導入によつ
て防止することができる。

前記円形パツキングは通常２個以上上下に併設
されることが好ましく、例えば１個のパツキング
において密閉不良が生じた場合でも、他の１個あ
るいは２個のパツキングによつて、炉内の密閉状
態を保持することができるからである。特に大型
炉の場合は前記円形パツキングは中空管状のプラ
スチツク製、なかでもシリコン樹脂製が最も適し
ているが、この中空管内に流体を圧入することに
より、電極昇降の際においても良好な密封を容易
に保持することができる。なお複数のパツキング
を用いた場合、炉内密閉状態を監視するため、各
パツキング間の圧力計により検出することは有利
である。

つぎに電気炉に関して炉蓋３と筒状体５との接
触部は水冷方式のプラスチツク製パツキング１７
によつて密封、絶縁されている。

電気炉１の鋼板製炉殻の底板上には断熱材が敷
設されており、その上には耐火断熱煉瓦、さらに
その上には耐火煉瓦が築造されており、溶湯と直
接接触する部分にはカーボンブロツクが内張りさ
れている。また炉殻の内側面に接して耐熱材がさ
らにその内側の溶湯接触部にはカーボンブロツク
が、上記溶湯接触部上方は耐火煉瓦が内張されて
いる。炉蓋は耐火キヤスタブル煉瓦をもつて構築
されている。上述の炉体構造は通常の電気炉炉体
構造とほぼ同様である。

前記炉蓋を貫通して原料装入用の装入管１３が
配設されており、この装入管も気密式である。炉
側壁の上部にはマグネシウム蒸気を凝縮器へ導く
排出口１４および炉スラグ排出時の炉ガス及び粉
塵排出用排出口１５が配設されており、炉側壁の
下部にはスラグおよび副生メタル排出用排出口１
６が配設されている。

次に本発明の金属マグネシウム製造装置を用い
て金属マグネシウムを製造する方法の一例につい
て説明する。

原料は酸化マグネシウム含有物質として焼成ド
ロマイト（2CaO・MgO）と焼成マグネサイト
（MgO）を用い、還元剤としてフエロシリコンア
ルミニウム（Si＝50，Ａ＝30，Fe＝20）を用
いた。焼成ドロマイトと焼成マグネサイトを約３
対１の比率で混合し、該混合物100部に対しフエ
ロシリコンアルミニウムを20〜25部混合したもの
を原料とした。原料粒度は１〜15mm程度とした。

100KVAの本発明に係る三相交流密閉式電気炉
により溶融還元を実施するに当り電気炉内を不活
性ガス雰囲気とし、前記原料を投入しながら通電
して原料を溶解した。つぎに、電気炉内の圧力を
30〜50Torrの範囲内に減圧し、そのままに保つ
た。各電極の電力のバランスが良くなるように電
極を上下して調節する。電極の上下は各電極の負
荷に応じて自動調節又は手動で行つた。

電力を65KWの負荷としたのち、前記原料を逐
次投入した。原料投入を開始すると、酸化マグネ
シウムが還元されて金属マグネシウムとなり、該
金属マグネシウムはマグネシウム蒸気となる。そ
のマグネシウム蒸気は電気炉のマグネシウム蒸気
排出口を通り、電気炉に接続されたマグネシウム
蒸気凝縮器に導入され、液体マグネシウムとして
集められた。

操業中、溶湯温度は約1600℃を保つように、ま
た電気炉内の原料が完全に溶解するように、電極
先端位置、電圧を調節した。また炉蓋の電極貫通
孔や原料投入口から一定のガス流量で不活性ガス
を流し、該部分へのマグネシウム蒸気の凝縮によ
る閉塞や電気的トラブルを防止した。

一定時間操業して、電気炉内にスラグおよび副
生メタルが、さらにマグネシウム凝縮器に液体マ
グネシウムが一定量蓄積したとき、原料投入を一
時中断し、電気炉負荷を下げ、電気炉内の圧力を
不活性ガスで常圧に戻してから、電気炉のスラグ
排出口からスラグを排出し、マグネシウム凝縮器
から液体マグネシウムを取り出した。

この際電気炉を常圧に戻したとき、炉内粉塵排
出口から炉内ガスおよび粉塵を吸引し、原料投入
口や電極貫通部の閉塞、汚染を防止した。

電気炉内のスラグおよび副生メタル、またはマ
グネシウム凝縮器の液体マグネシウムの排出が終
つたら、直ちに電気炉内の圧力を30〜50Torrに
戻して操業を続けた。

上記一日当りの操業結果を示すと下記表の如く
である。

表 消費電力 1445KWh 配合原料使用量 253Kg マグネシウム生産高 41.2Kg 以上本発明の装置によれば、従来の装置と異な
り、三相の３本電極を備え、かつ同電極は昇降自
在であり、さらに電極を昇降させることにより負
荷を自由に調節することができるため電力負荷の
バランスを充分に保持することができるという大
きな特徴を有するばかりでなく、このような昇降
自在の電極を用いても炉内の密閉状態を充分に保
持することができるという特徴があるため、長期
間の連続操業が可能となり、金属マグネシウムの
工業生産上画期的進歩がもたらされるものと期待
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属マグネシウム製造用密閉式電気炉
の縦断面図、第２図は前記電気炉の平面図、第３
図は前記電気炉の電極部分の縦断面図である。 １…電気炉、２…電極、３…炉蓋、４…炉蓋の
電極貫通孔、５…筒状体、６…金属製水冷導管、
７…人造黒鉛質電極、８…金属製ニツプル、９…
冷却水流通用銅管、１０…２次導帯、１１…円形
パツキング、１２…不活性ガス導入用導管、１３
…原料装入管、１４…マグネシウム蒸気排出口、
１５…炉内ガス及び粉塵排出口、１６…スラグ排
出口、１７…炉蓋と筒状体とのパツキング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化マグネシウム含有物質を減圧下で還元剤
   を用いて溶融還元する密閉式電気炉を含む金属マ
   グネシウム製造装置において、前記電気炉は三相
   交流浸漬アーク式減圧自在の密閉式電気炉であ
   り； この電気炉の炉蓋を貫通して３本の電極が炉内
   に垂下しており； 前記電極はそれぞれ上部は金属製水冷導管部、
   下部は人造黒鉛質部よりなり； 前記電極は電気炉の炉蓋に設けられた貫通孔内
   を上下方向に移動自在であり； 前記炉蓋貫通孔を囲繞して炉蓋上に凸設された
   炉内への外気侵入防止ならびに電極の上下移動の
   際の横振れ防止用筒状体と前記電極の上部金属製
   水冷導管部との間には耐熱性パツキングが介装さ
   れており； 前記筒状体と電極との隙間には不活性ガスを導
   入する導入管が筒状体に連結されている；ことを
   特徴とする密閉式電気炉を含む金属マグネシウム
   製造装置。 ２ 前記電気炉の炉内に垂下する３本の電極はΔ
   型に配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ３ 前記電気炉の炉殻側壁にはマグネシウム蒸気
   排出用排出口および炉内スラグ排出時において炉
   内粉塵排出用粉塵排出口が配設されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１、第２項の何れか
   に記載の装置。 ４ 前記電気炉の炉蓋を貫通して金属マグネシウ
   ム製造用原料装入管が配設されている特許請求の
   範囲第１〜３項の何れかに記載の装置。 ５ 前記電気炉の電極の上部は金属製水冷式導
   管、下部は人造黒鉛質電極棒よりなり、上部と下
   部とは金属製ニツプルを介して連結されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜４項の何
   れかに記載の装置。 ６ 前記金属製水冷式導管は表面磨ステンレス鋼
   管であり、その内部に通電ならびに冷却水流通用
   銅管が内設されており、前記銅管に変圧器よりの
   ２次導帯が接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１〜５項の何れかに記載の装置。 ７ 前記電気炉の炉蓋貫通孔を気密に囲繞して炉
   蓋上に凸設された筒状体の上部内側には電極上部
   の水冷式導管と筒状体との間の隙間を気密に保持
   するための１個ないし２個以上上下に併列した円
   形パツキングが配設されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１〜６項の何れかに記載の装
   置。 ８ 前記円形パツキングは中空管状であり、前記
   中空管内に流体を圧入することができることを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜７項の何れかに記
   載の装置。 ９ 前記筒状体の側面には筒状体内部に貫通する
   不活性ガス導入用導管が配設されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜８項の何れかに記
   載の装置。