JPS6280490A - 電気的に加熱される溶解炉、特に直流アーク炉の炉底 - 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】 特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の、導電性の材
料から成る電極として働く層を備えている、電気により
加熱される溶解炉、特に直流炉および直流アーク炉に関
する。

公知直流炉にあっては一般に、電極として導電性の材料
から成る層が設けられている領域内における炉底の耐火
性が不充分であると−ｂ゛う問題が生じる。このような
直流炉の炉底に関しては色々な構成が知られている。こ
れらの構成にあっては耐火性材料から成る構築物中に導
電体として金属或いはグラファイトから成る板もしくは
棒体が存在しているが、これらは金属融解物によって溶
解されたり洗流されてし１うことがあり、更にこれによ
り炉の破壊が誘起されることすらある。

炭素−マグネサイトれんがはそのグラファイト成分によ
りある程度導電性を有しており、との理由からこの炭素
−マグネサイトれんがを炉底電極のだめの導電性のイ」
料として使用することが提案されてきた。しかしとのよ
うなれんがの導電性は僅か堝ぎ、従って充分な通電を保
証するには、グラファイトから成る付加的な導電体を使
用しなければならない。これらの付加的な導電体は金属
浴と接触した際再び高い摩耗をこおむる。これらの導電
体はこのような炉底内に高い熱的応力が生じた際容易に
圧壊され、従って破壊位置において電流の流れが中断さ
れる。

その上直流炉のある作業様式にあっては、炭素−マグネ
サイトれんがは、そのグラファイト成分が崩壊するので
、著しく摩耗することがしばしば生じる。更に炭素−マ
グネサイトれんがの使用は、その熱伝導性が良好々ので
炉運転の際比較的大きな熱損失が生じると言う欠点を持
っている。

本発明の根底をなす課題は、充分な通電の保証の下に炉
底の耐火性が保証されるように冒頭に記載した様式の直
流炉の炉底を構成することである。

この課題は本発明により特許請求の範囲第１項の特徴部
に記載した構成によシ解決される。

本発明は先ず第一に、高融解性の非金属制料が炉底の成
形以前に既に耐火性の材料と結合可能であると言う、し
かも直流炉の炉底がれんがで組立てられているかどうか
、或いは型打ち物質を混入されることにより造られてい
るかどうかに関係々く結合可能であると言う利点をもた
らす。非金属材料の層は炉の融解物による洗流しが確実
に回避される程薄く一有利には２ｍｍ以下の厚さに一採
寸される。

導電性で高融解性の非金属材料としてはこのような性質
を備えたすべての適当な化合物が該当する。炭素含有の
優れた材料以外にほう化物、珪化物および窒化物を使用
することができる。

炭素含有材料のうち特にグラファイトが適している。こ
のグラファイトは特に耐火性の材料から成るれんがの表
面に一必要な場合には不活−５＝ 性の中間層を中間に挿入して一張られる。

クロームカーバイド、タンタルカーバイド、モリブデン
カーバイド、タングステンカーバイド、バナジンカーバ
イドおよび特にチタンカーバイドのような金属カーバイ
ドを使用するのが特に有利である。これらのカーバイド
は一他の点ではほう化物、珪化物および窒化物と同様に
一極端に薄い層とじて構築体として成形する以前の耐火
性材料の粒子上に張られる。その際粒子上の被覆はどん
な「時期尚早な」摩耗からも保護されている導電性のネ
ットワークを形成する。このようにして造られた炉底−
材料は更に加工してれんかに成形可能であるか或いは型
打ち物質として炉内に投入可能である。チタンカーバイ
ドはグラファイトおよび他の適当な材料と同様にもちろ
ん、炉底を構成している耐火性の材料から成るれんがの
表面上にも張ることが可能である。この場合、ある一定
の運転条件下にあって層と耐火性材料間に反応が予測さ
れるような場合には、耐火性材料と層との間に不活性の
中間層を挿入することが必要である。

このことは特に炭素含有率が高い耐火性の材料に関して
言えることである。不活性の中間層としては先ず第一に
酸化アルミニウムがあげられる。

耐火性のれんがの表面上以外に層を専ら或いは付加的に
れんが内に電流経過方向で、例えば積層体或いは格子構
築体として設けることも可能である。その際れんがは適
当な様式で造られる。本発明による炉底のすべての構成
にあって重要なことは、層の数と厚みを必要とする通電
が達せられるように選択することである。もちろんこの
ことは耐火性の原料が粒子から積層された材料である場
合にも妥当することでちる。

れんがを使用する場合は、これらの内部でのもしくはこ
れらの表面上での層配列に一連の構成変形可能性が存在
している。例えば、れんがの一部のみを、例えばれんが
の半分を導電性に形成するだけでも充分である。

本発明は、炉底が電極として働く電気的に加熱されるす
べての炉にあって適用可能であるが、特に炉底が一般に
陰極として機能する直流炉および特に直流アーク炉への
適用が注目される。

本発明は、とのような炉にあっていわゆる消耗内張とし
て、即ち口火性の構築体の融解金属と接触している部分
に使用した際特別な利点をもたらす。

導電性の材料の層厚みの下限は、れんが使用の際このれ
んが内への混入或いはその表面上への塗布にあっては約
２μｍであり、粒子−積層の場合は約０．００１ｐｍで
ある。層を可能な限り薄く採寸されるのが有利である。

以下に添伺した図面に図示した実施例に付き本発明の詳
細な説明する。

第１図に図示したように、直流アーク炉の円筒形の炉側
壁領域１間で、内側が内張りとしての耐火性の材料から
成るれんがで構築されている下方向に湾曲している炉底
板２が延びている。

構築体は互いに並列してかつ互いに接続して配列された
、いわゆる消耗内張りを形成するれんが３の内層を有し
ている。炉底板には高価なシャモット−れんが４の他の
層が境を接しており、これらのシャモット−れんがは同
様な様式で互いに並列して設けられており、熱緩衝の働
きのみを行う。即ち消耗内張りのように融解物とは接触
しない。消耗内張りと永久内張り間には相当して平坦か
れんが５から成る著しく薄い層が設けられており、との
層は消耗内張りと同様の材料から成りかつ中間に挿入さ
れた安全帯域をなしている。消耗内張りのれんがとこの
安全帯域はマグネサイトから成る。

炉底の中央領域には全表面がグラファイトで積層されて
いる口火性の材料から成るれんがが挿入されている。グ
ラファイトは炉底を構築する以前に当該領域にピッチコ
ークス或いは石油コークスのような適当な結合剤でれん
が３（４１および５′上に、即ち消耗内張り、永久内張
りおよび中間層に張られる。層の厚みはそれぞれ１．５
皿である。れんが３（と４′は正方形の柱の形状を有し
ており幅の狭い面を下にして炉底に挿入されている。安
全帯域のれんが５′は本質的に炉底板２に大して平行に
延びている。炉底電極の中央領域内における耐火性の材
料の選択には炉底の境を接する縁部領域の選択と同様な
ことが通用する。

第１図による実施例において使用されている消耗内張り
および永久内張り領域のあらゆる方向で積層されたれん
がは第２図に図示されている。れんがの上側面と下側面
上が積層処理されていることによりれんがは通電方向で
、即ち実際に炉底の延長方向に対して横方向で互いに境
を接している領域内でも通電のための良好な接触が達せ
られる。第３図に示したように、消耗内張りのれんが３
′の融解物に面（〜でいる上側における積層は節約でき
る。これによって節約が達せられる。

第４図は耐火性の材料から成るれんが内での積層体形状
の導電性層の配設を図示している。

このようにして造られ、通電方向で配列された大多数の
導電性層は導電性材料の層の厚みが僅かであることを条
件とする。このようなれんがの表面の積層は層のれんが
内でのとの配設或いは類似した配設にあっては必要とし
ない。［７かし、通電方向で互いに境を接している表面
上での積層は任意である。

耐火性の材料とそれぞれ境を接している導電性の層との
間に不活性の中間層を設ける場合には、この層内の材料
を耐火性の材料と導電性層間の熱的応力が崩壊されるよ
うに選択するのが有利である。しかし同じ目的で耐火性
の材料に適当な添加剤を加えるか或いは適切な熱的延び
係数を達するためその多孔性を調製することもできる。

導電性の材料としてグラファイトの層を有している耐火
性のれんがの製造実施例を以下に述べる。

プレス型内に無煙炭およびピッチコークス並びに結合剤
を添加したグラファイトから成る物質をれんが一素材と
共に、プレス後このれんが一素材の表面が積層されるよ
うに装填する。

その後れんがを空気遮断の下でかつ著しい還元雰囲気の
下で焼成する。温度を、材料内の張力を回避するために
、極めてゆっくりと（約２〜ｂ で加熱する。燃焼後−その際結合剤はコークス化するー
れんがはその表面上に所望の厚みの導電性の安定した層
を得る。このようなれんかに内部に導電性の層を設けよ
うとする場合は、これはプレス加工以前に素材の製造の
際に考慮される。これによって焼成処理は変わらない。

このようなれんがの横断面は例えば辺の長さが１００ｍ
ｍ　Ｘ　１２０ｍｍ、高さが２５０ｍｍの正方形状であ
る。炉を炉底湾曲へ適合させるためれんがはその縦延長
部において公知方法で先細りに形成されている。

導電性層の材料として金属カーバイド、特にチタンカー
バイドを使用した際は著しく薄い層厚が達せられる。例
えば約５％のピッチ添加物でコーティングされた炭素含
有マグネザイトれんが上に４０蜘の層厚みを持ったチタ
ンカーバイドが積層される。クロームマグネサイトれん
がを使用する際は、絶縁作用を行う酸化アルミニウム添
加物を含んでいる中間層を使用する必要がある。この層
は約０゜２ｍｍの厚みを有し、亜クロム酸塩を含んでい
ない。その酸化アルミニウムー割合はチタンカーバイト
一層方向で増大している。

特別薄いチタンカーバイト一層は蒸着処理により耐火性
の材料の表面上に形成することができる。この場合８０
０〜１２００℃の温度でチタン−塩化物とメタンは一場
今によっては既に不活性の中間層を担持している一素材
の表面に導入される。

第５図は、どのようにして耐火性の材料の個々の粒子６
上に盛られた層７−従って粒子６はこの層によって被覆
されている−が互いに連係したネットワークを形成する
かが示されている。粒子の接触面には導電性層も互いに
上下に存在しており、従ってこの導電性層は互いに連な
った導体の鎖を形成する。層の厚みは耐火性の材料の平
均粒径が約０．１−’−５ｍｍの場合、約０．１５Ｘ１
０　　オームの炉底の全抵抗にあって約０．１〜１蜘で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流アーク炉の炉底領域の垂直断面図、 第２図と第３図はこのような炉の耐火性の構築体の種々
の積層されたれんがの通電方向で見た断面図、 第４図は他の実施例の耐火性のれんがの一部を通電方向
で見た断面図、 第５図は型打ち物質から造られた炉底の著しく拡大した
断面図。 図中符号は、 ■・・自炉側壁領域 ２・・・炉底板 ３・・・れんが ４・・・シャモット−れんが ５・・・れんが

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性材料から成りかつ耐火性の材料から成る構築
   体内において炉底−内表面から出発して外方へと延びて
   いる電極として働く層を備えている電気的に加熱される
   溶解炉、特に直流炉の炉底において、上記層が少なくと
   も一つの高温で融解する非金属から成り、耐火性の材料
   と結合されており、かつ最高５ｍｍの厚みを備えている
   ことを特徴とする、上記炉底。 ２、層が最高２ｍｍの厚みを有している、特許請求の範
   囲第１項に記載の炉底。 ３、層が炭素含有の材料から成る、特許請求の範囲第１
   項或いは第２項に記載の炉底。 ４、層−材料がグラファイトである、特許請求の範囲第
   ３項に記載の炉底。 ５、層材料が金属カーバイドである、特許請求の範囲第
   ３項に記載の炉底。 ６、層材料がチタンカーバイドである、特許請求の範囲
   第５項に記載の炉底。 ７、層が構築要素としてれんがと、場合によっては不活
   性の中間層の間挿の下に結合している、耐火性の材料構
   築体がれんがから組立てられている、特許請求の範囲第
   １項から第６項までのいずれか一つに記載の炉底。 ８、れんがの表面、特に炉底の延長方向に対して横方向
   に指向している表面の少なくとも一部分が層を備えてい
   る、特許請求の範囲第７項に記載の炉底。 ９、層が適当な結合剤の使用の下でれんがと結合されて
   いる、特許請求の範囲第８項に記載の炉底。 １０、層がプレスによる混入もしくは張付けされ、引続
   き熱処理されて固定されている、特許請求の範囲第７項
   から第９項までのいずれか一つに記載の炉底。 １１、層が耐火性の材料の粒子上に構築体として成形さ
   れる以前に張られている、特許請求の範囲第５項或いは
   第６項に記載の炉底。