JPS62110297A - 電気ア−ク炉の電極孔のシ−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） 本発明は電気アーク炉におＧＪる電極孔のシール装置に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

炉内のガスは主に電気アーク炉の天井の電極孔を介して
流出する。天井の４番目の孔を介して炉内のガスが放出
する場合には、状況は促進されるが、根本的には解決さ
れない。炉内のガスは通常火炎を呈し、この火炎は時に
は２ｍ以上の高さに到達する。それらの火炎１１鉄酸化
物及びカルシウム酸化物（石灰）の固体粒子を合んでい
る。

電極孔のシールの問題は今世紀初頭の最初の電気アーク
炉の発展とともに起こった。種々のシール装置が提案さ
れた。これら全ての装置【よ多かれ少なかれ炉内ガスの
流出を減らすのみであり、炉内ガスの流出を充分に妨げ
ない。この欠点に６かかわらず、多くの電気炉は現在こ
のようなシールａｍの種々のデザインのものを使用して
いる。

１９７０年代に、エアークッションの原理で操作するシ
ール装置が広く使用され始めた。それらシール装置は多
量の空気が吹きつけられて電極の回りに環状のチャンバ
を形成し、電極に沿って空気が上方へ流出りる間、チャ
ンバ内は炉内の空間より６例えば約３庸水柱程度わずか
に高い圧力に鞘ト！ｒされている。斯かるシール装置は
水冷又は水冷なしの金属からなるか又は、外部が金属製
で内部が耐火性のシャ七ツト部からむっている。水冷な
しの金属製の！Ａ胃は￥Ｊ造が簡易でシール性が良いが
、そのＩｆ命ｔＪ変形と内部孔の増加のために限られて
いる。水冷の金ＩＩ製の装置は製造が複雑でｒＫ　Ｔｏ
であるが、艮スｉ命である。

内部が耐火性のシャモット部を協えた同一タイプのシー
ル装置が１！？！案されている。これらの装置はシャモ
ット材の比較的低い耐熱性による木質的４ｒ欠陥をイ１
している。その化学的組成のために、約１５００℃で軟
化する。この！、′、果として、操イ１の過程の間にそ
の内部孔が次第に増加し、これがシール作用を弱め、又
は破壊さえりる。

エアークッションの原理で動作づるすべでの公知のシー
ル装置はダクト軸にエアー放出のためのノズルを有した
ダクトデフユーザを備えており、ガスはこのノズルを介
して圧力で放出される。このガスの流れは大気から数倍
も大きな空気容積をダクトデフユーザ内に流入させる。

装置の側壁の孔を介してガス及びエアーの流れは電極の
回りのチャンバに入り、効果的に炉内のガスの流出を仝
体的に止める。

所定のプラントにおりる特別な条件によれば、加圧され
たガスは加圧空気、水蒸気、川ずみの工業窒素又は別の
類似ガスである。加圧ガスの選択は経済的条件などによ
って決定される。ガスの組成はシール作用に影響を与え
ない。

過去１０年間に電気アーク鉄鋼炉は多くの改良が重ねら
れ、この結束２乃至３倍の生産量の増加となった。シー
ル装置の耐久性は直接に水冷の天井の使用に関係し、変
圧器の増加した二次電圧に関係し、空気の移送及び合金
とスラグ形成材料の注入に関係する。金属製のシール装
置はこれら過酷な状況では充分に良い時間耐えることは
できむい。というのは、２つの隣接した相の装δ間で一
時的に強力な電気アークがしばしば起こるため、それに
よってｎ傷を受けるからである。内部にシャモット部を
有したシール装置は、シＰモッ１−月の不充分な耐熱性
のｌこめに故障が極めて早く起こることである。

〔発明の目的及び概要〕

そこで、本発明の目的は電極孔のシール装置を改良する
ことであり、このシール装置は電気炉内の過酷な条件に
耐えうる高い耐熱性のＨ別からなる内部を猫え、しかも
耐火部の積層が容易に可能であり、シャモット耐火物の
場合におけるように非常に高い温度まで加熱を必要とし
ない。シールのデザインはガスと空気の混合物の流入口
の区域の耐火部は強化されていることである。

本発明によれば、これはＡ　Ｉ　２０３を８０％以上含
有した高いアルミナ材料からなるシール装置の耐火部に
よって達成される。シール装置の内部は８０％以上Ａｌ
２Ｏ３を含有した耐火セメントからなり、この耐火セメ
ントは、装置の円１１状金属部によって形成された型内
及び内部固定型板内に鋳込まれ撮動を与え−Ｃ詰め込ま
れる。耐火セメントのセットの後、内部型板が引き出さ
れ、金属及び耐火部からなる装置は乾燥される。これは
温度が１５０℃で行なわれ、２２０℃に達することも可
能である。乾燥の間に湿気は全て除去され、セメントの
水化物の結合ＧＪ破壊されない。

他の実施例においては、前述した望は Ａｌ２Ｏ３を８５％以上含有した高アルミナが満たされ
凝縮されている。容積を占める主要な材料は白金剛砂７
５〜８５％と陶土１５〜２０％であり、この混合物は結
合仲介物として固体物質に対して５乃至１５％のリン酸
及び又はリン酸塩の化合物を含んでいる。この目的の！
こめに耐火性のプラン１〜によって生産された適当な凝
縮物の集合体が使われている。耐火部の凝縮とそのセッ
トの後、内部型板は取り出され、装置は１５０℃（又は
２２０℃まで）で乾燥される。そして、湿気と低揮発性
の成分は除去されるが、固体の耐火性の粒子間の化学的
結合剤を構成Ｊる水分は除去されない。

高アルミナセメント又は高アルミナの凝縮物の機械的強
度を改良づるために、多くの場合いわゆる微細な強化剤
が適用される。セメント又は凝縮物の供給の間、０．３
乃至２．０ｍｍの直径を有し、長さ１０乃至／ＩＯ＃で
高アルミナ材の車さに対して０．５乃至６％の吊の短い
線材が加えられる。

この線材は炭素鋼又はクロムニッケル鋼のステンレス鋼
から／１つている。他の適当な金属又は合金の線材を使
用りることも可能である。

製造のいずれの場合にも、シール装置はチャンバの区域
に空気又はガスと空気の混合物の流入のＩこめに１又は
それ以上の側部孔を備え、この流れはヂトンバ内で必要
な圧力を柑持し、炉内のガスの流出を阻止する。

実務的＜Ｚ　１点から、チャンバ内の１つの孔を介して
ガスと空気の混合物を移送することが好ましい。通常、
ガスと空気の流れは公知の接線方向の移送が使われる。

チ１νンバをＴ分ひ二つに分けて流すために分配器を使
用づることによって流れをり！ｌ射状に導くことが可能
となる。分配器は金属又は耐火性の材料からなっている
。多くの場合に実務的観点から好ましい接線方向の移送
がある。

円筒状の外部金属部材とチャンバの耐火性内部とそれら
の軸線が一致する場合、ガスの流れのため移送孔の区域
にＪ３ける耐火部の厚みや機械的強度は減じる。さらに
、円筒状のチャンバの場合には、チャンバ内で均一な圧
力分布が得られない。

それゆえ、チｔ？ンバの形状は上から児ｔこ場合円形で
なくアル１メデス螺旋であり、チャンバは螺旋状のチャ
ンバと呼ばれる。

ガスと空気の流入孔の区域は金属製の外部ボスとシール
装置の耐火部によっては械的に補強されており、そのた
め厚みが増し、耐火部を強化する。

さらにこの区域にｊ５ける耐火部の厚みの増加は金属製
の円筒状囲みの軸線に対して螺旋形のチｔ！ンバの軸線
を反対方向で【Ｊばガスと空気の流入孔に重１αに漏心
さＵることによって達成される。

＆Ｊどｌυどの一般的なｌ場合に、シール装置は３つの
部材からなっている。づなわら、１１部部材と、電極を
通すための円形孔を有した底部部材と、螺旋形のヂＶン
バを右づるどともにガスと空気の流入孔を有した中央部
々Δとからなっている。これら３つの部＋Ａは個別に￥
Ｊ込され、それから適当な方法で接続される。また、３
つの部材を結合した状態で製造することも可能である。

この場合、シール装ηＧ浅Ｊ（通の金属製の囲みと一体
の耐火性本体を右している。

多くの場合、頂部と中火螺旋形状部材とは１つの水体と
して同時に製造り−ることが好ましい。天１Ｆに電極孔
を形成する耐火性れんがの平滑面の場合に【よ、シール
装置の底部部材は実際に使用されない。斯かる場合には
、装置は天井の耐火性のれ／Ｖかに直接に谷座し、この
れんがが装置の底部部材に取って代る。人ｌ［のれんが
の変形の場合には、その、ｊ；うな分離ｔまｉｉＪ能で
（まない。それから、底部部Ｈは分離して製造さること
が好ましく、それは１ｉｉ７　ｉホした金属製及び耐火
部からなる。頂部部材とこの底部部材とを接ｖｃするこ
とは、ガスと空気流入孔を右し！、：螺旋部と円形の電
極孔を有した頂部部材とが一体の水体ぐあることを示し
ており、適当な方法で達成される。

既に述べたように、シール装置に必質なガスと空気の混
合物は注入器内で公知の方法によって作られ、この注入
器は円筒形のダクトデフユーザと外部に設置された加圧
ガスの移送のためのノズルとからなっている。ノズルは
ダクｌ−の軸線に沿って配設されている。

〔実施例〕

以下、本発明に係るシール装置の実施例を第１図乃至第
４図を参照して説明する。

第１図及び第２図に図示するシール装置は３つの部材か
らなっている。即ち、円筒状の頂部部材と底部部＋４と
円形の孔とからなっており、その軸線（よ円筒状の金属
の囲みの軸線に対して反対方向でガスと空気の流入口ダ
クトに対してほぼ垂直１）向にずれている。

シール装置の中央部材は、螺旋状のチャンバ１１を形成
し、ガスと空気の流れの通路のための側部通路９の区域
に金属部５と耐火ボス部８とを４−ｊシている。耐火螺
旋状部７の軸線は円筒状め金属部１にλｌＵ偏心してお
り、同様に耐火部の頂部２と底部１３はその＠線と一致
している。

第１図及び第２図に図示されるように、シール装置の頂
部部材は円筒状の金属製の囲み１と、電極の１１１ｉ通
のための円形孔３をｈした内部耐火部２どから４【って
いる。

シール′装置の中央部＋Ａ【、１、ダクトデフコー１１
１５と接続した孔６の区域で金属製のボス５を有した円
筒状の金属の囲み４を備えている。外部ボス８をイ１し
た螺旋形の高アルミナ部７は側部通路９をイエして３５
つ、この側部通路９はガスど空気の流れの通路を提供づ
“る。耐火部７の内部壁ｔよ炭素電極１０の回りに螺旋
形のチャンバ１１を形成している。

シール装置の底部部材は、頂部８６梢のように円筒状の
金属の囲み１２と、円形の孔１４をもした耐火部１３と
からなっている。

耐火部２，７．８及び１３は８０％以十のＡｌ２Ｏ３を
含有した耐火材料からイ【っている。

それらは、−高アルミナのセメントを鋳込み揺ずっで詰
め込むことによって作られるか又は金属の囲み１．４及
び５．１２と内部固定望仮により形成された型内に高ア
ルミナの充填材を凝縮させることによって作られる。耐
火セメント又は耐火充填物のヒツトの後、型板は引き扱
かれ、装置の３つの部材は、金属部１，４及び５，１２
と、耐火部２．７及び８，１３からなり、１５０℃の温
度で乾燥される。乾燥の間に、湿気と低揮発性の組成物
は蒸発するが、充填材の化学的結合１’ｔｌｌを構成り
ろ水分は除去されない。

シール装置はノズル１６をｈしたダクトデフユー量ア１
５を備え、加圧ガスの移送をするようになっている。そ
れらは金属ぐ製造される。

装置の３部材の製造の後、適当な方法で相ｎに接続され
、耐火１部２．７及び８，１３の軸線は一致している。

シール装置は耐火れんが１７の上に着座し、炉の天川に
Ｊ３いて電極孔１８を閉塞する。

このシール装置の操作は公知の装置で開示されているも
のと同一である。即ち、ダクトデフユーザ１５で形成さ
れ／＝ガスと空気の流れは孔６と通路９を通って螺旋形
のチャンバ１１に入る。耐火部２と炭素電極１０により
形成された環状の開孔３を介してほとんどのガスが流出
している間、チトンバ１１内の圧力（よ維持され、この
圧力ＬＬ炉の空間１９の頂部の圧力よりもわずかに高い
。

第３図によるシール装置は頂部と中央部からなり、これ
らは一体の本体を形成する。それらは）（通の金属の囲
み２０と共通の耐火部２１を右している。シール装置は
炉の天井の電極孔１８を囲む耐火れんが１７に直接に着
座する。

この実施例では、装置の底部部材はない。その礪能番よ
炉の天井において電極孔１８を囲んでいる耐火れんが１
７のリングによって果される。第３図に示す装置の他の
構成部分は第２図のものと同一である。

第４図で示されるシール装置はガスの流れを放射状に移
送する。通路９の軸線に沿って一部断面した平面図が示
される。第３図で示される装置のように、この装置もま
た共通の金属の囲み２０と共通の耐火部２１を有してい
る。ここに耐火部２１は２つの逆の螺旋形の半分のチャ
ンバ１１によって形成されている。新しい部材はガスの
流れの金属製の分配器２２のみである。第４図で示され
る装置は他の構成部分は第１図のものと同一である。

本発明によるシール装置の本質的な利点は周囲の環境に
よる。すなわち、その内部１よ高アルミナ耐火物からな
り、このアルミナ耐火物はシャモット耐火物Ｊこりも２
５０乃至３００℃だけ高い、１８００℃以上の耐熱性を
右している。ザなわら、２５０乃至３００℃だけ高いこ
の耐熱性は鉄鋼用の電気アーク炉のシール装置の連続的
使用に決定的に重要である。この特質はシール装置の拘
好な耐久性を決定し、そこから５Ａ置の隣接する相の電
極間に信頼性の高い電気的絶縁をする。たとえ、炉の天
Ｈに堆積物又は電気的導体の粉体があって、２つの隣接
するシール装置間に一時的に強力なアークが起こっても
、これは支障となる結末にはならない。結果は金属の囲
みに概してシール作用に影響を与えない小さな溶融点を
作るのみである。

シール装置の高い耐熱性のため炉内のガスにより運ばれ
る固形物の付着を許容しない。それにしかかわらず、も
しスラグの堆積物が内部に形成されたら、装置の耐火物
への付着は機械的のみであり、それらは容易に除去でき
る。

シール装置の良好な耐久性ｔよ良好なシールの利点の長
期の使用となる。即ら、炉の天Ｊ、ｔの増加した耐久性
、電極ホルダヘッドの操作条件の本質的な改善、前述し
たように好ましい結果となる炉内空間の圧力制御の実現
性、鉄鋼生産プラントにおけるダストの堆積のかなりの
減少をｌｎ　＜。

良好なシールによる特に重要な利点は電極の消耗量の減
少である。これは、特に被覆電極を使用し！、：場合に
強く現われる。−りで（ま、１１！覆の耐久性を増し、
他方では被覆電極の場合におけるシール装置のチャンバ
内で酸化の高い割合による二次ｄ１費分が概して削減さ
れる。

シール装置内の電極破損の場合、破壊した電極棒の両部
間で時には短い強力な電気アークが起こる。しかし、こ
のアークはシール装置の高アルミナ耐火物に損傷を与え
ない。

本発明の重要な利点は一体の大きなサイズの耐火物本体
の製造である。この用命、１３５０℃乃至１４００℃の
湿度での焼成はシャモット耐火物料の場合のように必要
でｔよなく、一方、１５０℃の温度で乾燥のみが必要で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気アーク炉の電極孔のシール装
置の断面図、第２図は第１図の△−Ａ線に沿って切断し
た断面図、第３図は本発明の他の実施例の断面図、第４
図は本発明の更に他の実施例の断面図である。 １．４，５．１２・・・囲み、２，７．１３・・・耐火
部、８・・・ボス、９・・・側部通路、１０・・・電極
、１１・・・チャンバ、１５・・・ダクトデフユーザ、
１６・・・ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極を囲む環状のチャンバを備え、このチャンバは
   頂部部材と電極を通すための円形孔を有した底部部材と
   ガスと空気の流れのための入口孔を有した螺旋状部材を
   有したシール装置であり、このシール装置はその軸線に
   沿ってダクトデェフューザ内の加圧ガスの移送のための
   ノズルを有したダクトデェフューザを備え、大気から吸
   引された空気があり、側壁の孔を介してガスと空気の混
   合体が電極の回りのチャンバに入り、このチャンバは水
   冷又は水冷なしで作られ、又はこのチャンバは金属の帯
   状体により囲まれた耐火性シャモット材料によって作ら
   れ、ガスの流れはチャンバ内に接線方向又は放射方向か
   ら移送される電気アーク炉の電極孔のシール装置におい
   て、このシール装置は水冷なしの円筒状の耐火部（１、
   ４及び５、１２）からなり、円筒状の耐火部（２、７及
   び８、１３）はＡｌ＿２Ｏ＿３を８０％以上含有した高
   アミルナ材料からなることを特徴とする電気アーク炉の
   電極孔のシール装置。 ２、耐火性の本体（２、７及び８、１３）はＡｌ＿２Ｏ
   ＿３を８０％以上含有した耐火性セメントからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気アーク炉
   の電極孔のシール装置。 ３、耐火性の本体（２、７及び８、１３）はＡｌ＿２Ｏ
   ＿３を８０％以上含有した耐火性凝縮物からなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電気
   アーク炉の電極孔のシール装置。 ４、円筒状金属の囲み（４）は通路（９）の区域におい
   て孔（６）を有したボス（５）を備え、螺旋状耐火部（
   ７）は側部通路の区域において厚みを増し耐火部を補強
   するための側部通路（９）を有したボス（８）を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれか１項に記載の電気アーク炉の電極孔のシール
   装置。 ５、側部通路（９）の区域において耐火部（７及び８）
   を補強し厚みを増すため、耐火部（２、１３）の円形孔
   （３、１４）の軸線と耐火螺旋状部（７、８）の軸線は
   金属製囲み（１、４及び５、１２）の軸に対して反対方
   向にずれガスと空気の流れの入口のための側部通路（９
   ）にほぼ垂直であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれか１項に記載の電気アーク炉の
   電極孔のシール装置。 ６、シール装置の頂部部材と中央部材の円筒状の金属の
   囲み（１、４及び５）は一体の金属の囲み（１９）を呈
   し、ｎアルミナ部（２、７及び８）は一体の高アルミナ
   本体（２０）を呈することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の電気アーク炉
   の電極孔のシール装置。