WO1994024503A1 - Dc arc furnace - Google Patents

Description

明 細 書 直流アーク炉 技術分野

本発明は、 スクラ ッブ或いは銑鉄をプロック と した冷鉄源等 の原料 （以下スクラ ップ原料と称す） を溶解する直流アーク炉 に関するものである。 背景技術

従来より、 スクラ ップ原料を溶解する際に第 1図、 第 2図に 示すような直流アーク炉が用いられている。

直流アーク炉は、 下部に底部電極 1 (陽極） を備えた炉本体 2 と、 該炉本体 2の上部を閉塞するよう設けた炉蓋 3 と、 該炉 蓋 3の中心を上下方向に貫通する. 1本の上部電極 4 (陰極） と、 前記炉蓋 3 に接続した集塵ダク ト 5 と、 前記炉蓋 3を昇降及び 回動可能に支持可能な炉蓋開閉装置 6 と、 該炉蓋開閉装置 6に 取付けられて前記上部電極 4を昇降する電極昇降装置 7 とを備 えている。

また、 前記炉本体 2は、 下部架台 8上にロッカー 9を介して 回動可能に支持されており、 炉蓋 3を外した状態において、 傾 動駆動装置 1 0の作動により炉本体 2を傾動させて内部の溶解 された溶湯 1 1を出鋼口 1 2から取鍋台車 1 3上の取鍋 1 4に 取り出すようにしている。

スクラ ップ原料 1 5の溶解を行うに当っては、 炉蓋開閉装置 6により前記炉蓋 3を上昇させて外方に回動させるこ とにより 炉本体 2上部を開放した後、 図示しない別位置に設けられた予 熱装置で予熱されたスクラ ップ原料 1 5を炉本体 2内にバケツ ト等を用いて装入し、 続いて前記炉蓋 3により炉本体 2を閉塞 し、 集塵ダク ト 5により炉本体 2内を吸引した状態において上 部電極 4を所定位置まで下降させて電極 1 , 4間に通電させ、 アーク 1 6を発生、 保持させつつスクラ ップ原料 1 5の溶解を 行う。

この時、 スクラ ップ原料 1 5はその容積に対して実質重量が 非常に少ないために一回の溶解では目的の溶湯量を得るこ とが できず、 そのために一回の溶解が終了したら電極 1 , 4間の通 電を停止し、 炉蓋 3を開けて再びスクラ ップ原料 1 5の追加装 入を行い、 このようにして前記と同様の溶解作業を数回繰り返 した後、 炉本体 2を傾動駆動装置 1 0により傾動させて出鋼口 1 2から溶湯 1 1を取鍋 1 4に取り出すようにしている。

しかし、 上記従来の直流アーク炉においては、 スクラ ップ原 料 1 5の装入を行う際、 炉蓋 3をその都度開放して行うように しているために、 炉本体 2内の高温ガスが炉外部に放出される こ とになり、 このために大量の熱が外部に放散されるこ とにな つて熱的な損失が非常に大きなものとなり、 しかも多量のダス トが飛散する問題があると共に、 騒音が発生する問題を有し、 またスクラ ップ原料 1 5の追加装入を行っている間は溶解作業 を中断するためにアークタイムロスとなって溶湯 1 1の温度低 下を来し、 溶解効率が大幅に低下してしまう問題を有していた。

また、 炉本体 2内のスクラ ップ原料 1 5 と上部電極 4の間に 発生するアーク 1 6がスクラ ップ原料上を急速に移動するこ と により フ リ ッ カーを生じたり、 短絡をおこす為に電源系統に大 きな電圧変動を生じる等の問題を有していた。

また、 上述の問題を解決するようにした直流ァ一ク炉と して、 第 3図に示すように炉本体 2の側部、 或いは仮想線で示すよう に炉蓋 3における上部電極 4の側部にスクラ ップ原料 1 5の装 入を行なうための原料投入口 1 7を設け、 スクラ ップ原料 1 5 を送り装置 1 7 aにより前記原料投入口 1 7から連続的に炉本 体 2内に装入するようにして、 炉蓋 3を開閉することによる問 題及びフ リ ッカーの問題を解決するようにした連続装入型の直 流アーク炉が考えられている。

しかし、 前記第 3図に示した従来の連続装入型の直流アーク 炉においては、 スクラ ッブ原料 1 5の追加装入が上部電極 4に 対して側部から行われることになるため、 追加装入されたスク ラ ップ原料 1 5が常に炉本体 2内の片寄った位置に山を形成す るように供給され、 これにより炉本体 2内の温度分布が非対称 となるために別途加熱装置が必要であつたり、 また溶け残り等 による溶解時間の遅延が発生する等して溶解効率が大幅に低下 し、 また炉本体 2の炉周壁部 2 3に近い片寄った位置での溶解 が主体となるために、 炉本体 2が局部的な損耗を受けやすい等 の問題を有していた。

本発明は、 上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、 2本の 上部電極間にスクラ ッブ原料を連続装入するようにし、 両電極 のアークを炉本体中心のスクラ ップ原料に向かわせるようにす るこ とにより、 スクラ ップ原料の溶解効率を向上させ、 且つ炉 本体の小型化と炉周壁部の損耗防止、 及び熱効率の向上を図る ようにした直流アーク炉を提供するこ とを目的とする。 発明の開示

本発明では、 炉蓋により閉塞されている炉本体内に所要量の スクラ ップ原料を装入した状態において、 上部電極を所定位置 まで下降させて底部電極と上部電極との間に通電させてアーク を発生、 保持させつつ、 原料の溶解を行う。 原料の溶解が進行 してきたら、 原料投入口から原料を一定量ずつ連続的に装入す る。 この時、 原料投入口からの原料は 2本の上部電極の丁度中 間部に供給されるようになり、 更に、 2本の上部電極からのァ —クが互いに炉本体の中心に向かい装入された原料に向かうよ うに作用するので、 原料の溶解効率が向上される。

又、 本発明では、 原料投入口の上部に原料予熱装入装置を設 けているので、 スクラ ップ原料を、 炉本体からの高温排ガスに より直接加熱して装入することができ、 よつて前記原料の溶解 効率が向上されることと相俟って、 直流アーク炉への投入熱量 を節約して運転費を低減することができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 従来の直流アーク炉の一例を示す切断正面図であ り、 第 2図は、 第 1図の切断側面図であり、 第 3図は、 従来の 連続装入型の直流アーク炉の一例を示す断面図であり、 第 4図 は、 本発明の一実施例を示す切断側面図であり、 第 5図は、 第 4図の V— V方向矢視図であり、 第 6図は、 第 4図の V I - V I 方向矢視図である。 発明を実施するための最良の形態

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 第 4図〜第 6図は請求項 1及び 2の発明の一実施例を示した もので、 図中第 1図〜第 3図と同一のものには同一の符号を付 している。

下部に底部電極 1を備え平面形状が長円をなした炉本体 2の 上部に、 炉本体 2を閉塞する炉蓋 3を設け、 該炉蓋 3の略中心 位置に原料投入口 2 5を形成し、 更に前記炉蓋 3における前記 原料投入口 2 5を前記長円の長手方向に挟む位置に 2本の上部 電極 2 6 , 2 7を貫通配置する。

上部電極 2 6， 2 7は電極昇降装置 2 8により各々個別に上 下に移動可能に支持されており、 更に上部電極 2 6 , 2 7は上 部導体 2 9を介して電源 3 0に接続されており、 また前記底部 電極 1 も下部導体 3 1を介して前記電源 3 0に接続されている _c 前記炉本体 2は、 前記 2本の上部電極 2 6， 2 7を中心とす る長円の形状を有しており、 且つ長円の長手方向と直角方向の —側にはマツ ドガン等を用いて閉塞することができるようにし た出鋼口 3 2を備えている。 また、 炉蓋 3は炉本体 2の上部に シール装置 3 3を介して載置されており、 炉本体 2のメ ンテナ ンス等の際に取外すことができるようになつている。

また、 前記原料投入口 2 5上部に、 充填槽式熱交換部 3 4を 備えた原料予熱装入装置 3 5を配設し、 該原料予熱装入装置 3 5の充填槽式熱交換部 3 4の上部位置にはダンバ等によるシ一 ル部 3 6が設けられて該シール部 3 6の下側に、 熱交換器、 集 塵装置、 吸引ファ ン等を備えた排気装置 3 7が排気管 3 8を介 して接続されている。 図中 3 9は原料予熱装入装置 3 5 シール 部 3 6の上部にスクラ ップ原料 1 5を供給する原料供給装置、 4 0は充填槽式熱交換部 3 4にて予熱されたスクラ ッブ原料 1 5を原料投入口 2 5上に押出して略連続的に装入を行なうため の原料装入装置、 4 1 は炉本体 2のメ ンテナンス等の際に炉本 体 2を傾動させて炉本体 2内の溶湯 1 1及び溶滓のすべてを排 出するためのシリ ンダ等の傾動装置である。

スクラ ップ原料 1 5の溶解を行うに当っては、 炉蓋 3により 閉塞されている炉本体 2内に所要量のスクラ ップ原料 1 5を装 入した状態において、 底部電極 1 と上部電極 2 6 , 2 7 との間 に通電させてアーク 1 6を発生させスクラ ップ原料 1 5の溶解 を行う。 スクラ ップ原料 1 5の溶解が進行してきたら、 原料投 入口' 2 5からスクラ ップ原料 1 5を一定量ずつ連続的に装入す る。 この時、 原料投入口 2 5からのスクラ ップ原料 1 5は 2本 の上部電極 2 7， 2 8の丁度中間部に装入されるようになり、 従って、 前記炉本体 2内の温度分布が対称となつた状態で溶解 され、 これにより溶け残り等を生じることなく溶解効率が向上 されるようになる。

更に、 前記各上部電極 2 6 , 2 7からのアーク 1 6が互いに スクラ ッブ原料 1 5が装入されている中心側を向く ように作用 し、 よって連続的に投入されて来るスクラ ップ原料 1 5をより 効果的に溶解することができる。

即ち、 第 5図において一方の上部電極 2 6を矢印方向に流れ る電流の向き （上向き） に対して右ねじの法則によって生じる 右回りの磁場 2 4を横切っている他方の上部電極 2 7について みると、 その電流の向き （上向き） と磁場の向き （紙面に直交 して手前から前方に向かう方向） から、 フレー ミ ング左手の法 則により前記他方の上部電極 2 7が発するアーク 1 6は、 右か ら左に向かう力 Fを受け、 また、 同様に他方の上部電極 2 7に よって生じる磁場 2 4を横切る一方の上部電極 2 6が発するァ —ク 1 6 も、 磁場 2 4の向きが紙面に直交して前方から手前に 向かうことにより左から右に向かう力 Fを受けるこ とになり、 よって上部電極 2 6， 2 7のアーク 1 6は夫々互いに中心に向 かうようになるので、 該中心に向かって供給されるスクラ ップ 原料 1 5を効果的に溶解することができる。

前記上部電極 （カーボン電極） 2 6 , 2 7は高価で酸化によ る消費が激しく 、 できるだけ電極の表面積を小さ く するこ とが 要求されており、， そのために相互間にスクラ ップ原料 1 5を供 給できるようにするべく最少の 2本の上部電極 2 6 , 2 7を配 設するようにして、 電極の消費を極力押えるようにしている。

所要量のスクラ ップ原料 1 5の溶解が終了したら、 図示しな い開口装置により出鋼口 3 2を開口させて溶湯 1 1の取出しを 行なう。 このとき、 次の溶解作業を行なう際の通電性を確保す るために、 炉本体 2底部に所要量の溶湯 1 1を残しておく よう に^ る o

また、 炉本体 2のメ ンテナンスが必要になつた場合には、 炉 蓋 3から上部電極 2 6， 2 7を引抜く か、 又は炉蓋 3を取外し た後、 傾動装置 4 1 により炉本体 2を傾動させて、 炉本体 2底 部の溶湯 1 1及び溶滓をすベて排出する。

前記した実施例によれば、 従来の連続装入型の直流アーク炉 に比してアーク 1 6が中心に装入されたスクラ ップ原料 1 5に 向かうようになるためにスクラ ッブ原料 1 5の溶解が短時間に 非常に効率的に行なわれることになり、 且つ炉内温度分布が対 称になるので、 溶解効率が更に促進され、 しかも炉周壁部 2 3 の損耗の問題も低減できる。 また、 原料投入口 2 5に原料予熱装入装置 3 5を設けて、 ス クラ ップ原料 1 5を炉本体 2からの高温排ガスにより直接加熱 して、 炉蓋 3を開けることなく連続装入するこ とができるよう にしているので； 前記スクラ ップ原料 1 5の溶解効率が向上さ れることと相俟って、 直流アーク炉への投入熱量を節約して運 転費を低減することができる。

尚、 本発明は前記実施例にのみ限定されるものではなく 、 炉 本体の形状は長円、 楕円、 長方形等種々の形状のものを採用し 得るこ と、 原料予熱装入装置は種々の方式のものが採用できる こと、 その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種々変 更を加え得るこ と、 等は勿論である。 産業上の利用可能性

スクラ ップ原料を溶解する直流アーク炉において、 2本の上 部電極間に形成した原料投入口からスクラ ッブ原料を連続装入 し、 アークを炉体中心のスクラ ップ原料に向かわせることによ り、 スクラ ップ原料の溶解効率を向上させ、 炉本体を小型化し、 炉本体周壁部の損耗を防止し、 投入熱量を低減するのに適して いる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 下部に底部電極を備えた炉本体と、 該炉本体の上部を閉塞 するよう設けた 蓋と、 該炉蓋の略中心に形成した原料投入口 と、 該原料投入ロを橫方向に挟む位置において前記炉蓋を上下 方向に貫通配置した 2本の上部電極とを備えたことを特徴とす る直流ァ一ク炉。

2 . 原料投入口の上部に、 排気装置に接続された原料予熱装入 装置を備えている請求の範囲第 1項記載の直流アーク炉。