JP2532343B2 - 直流ア―ク炉用の底電極 - Google Patents
直流ア―ク炉用の底電極Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炉底に直立して設けら
れかつ下部を底電極の導電性基板に取付けられる複数の
金属棒又は金属板と、これらの金属棒又は金属板を包囲
する導電性耐火材料及び非導電性耐火材料から成る層と
を有する、直流アーク炉用の底電極に関する。
れかつ下部を底電極の導電性基板に取付けられる複数の
金属棒又は金属板と、これらの金属棒又は金属板を包囲
する導電性耐火材料及び非導電性耐火材料から成る層と
を有する、直流アーク炉用の底電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許出願公告第００５８８１７号明
細書により基板上に設けられる金属棒の形の接触電極を
持つ底電極の使用の除及び欧州特許出願公告第０１５６
１２６号明細書より、耐火材料から成り互いに積層され
る複数の導電性及び非導電性層を有する炉底の構成にお
いて、金属棒は陽極として役立ち、上から中心に設けら
れる黒鉛電極は陰極として使用され、揺動可能な蓋を通
つて溶湯容器の中へ入り込んでいる。スクラツプ又は他
の金属装入材料を溶解するために、アークが先す装入材
料へ、それからスラグにより覆われた溶湯へ達する。
細書により基板上に設けられる金属棒の形の接触電極を
持つ底電極の使用の除及び欧州特許出願公告第０１５６
１２６号明細書より、耐火材料から成り互いに積層され
る複数の導電性及び非導電性層を有する炉底の構成にお
いて、金属棒は陽極として役立ち、上から中心に設けら
れる黒鉛電極は陰極として使用され、揺動可能な蓋を通
つて溶湯容器の中へ入り込んでいる。スクラツプ又は他
の金属装入材料を溶解するために、アークが先す装入材
料へ、それからスラグにより覆われた溶湯へ達する。
【０００３】電流は黒鉛電極から炉底の中心にある底電
極へ流れ、底電極上に生ずる溶融鋼及びスラグを常に循
環させ、部分的に混合させる。特に直流アーク炉では、
スラグ及びその下にある溶湯が通電中に外部から内部へ
循環し、陰極及び陽極の高い比電流負荷により、底電極
の上に、スタンプされた非導電性炉底より強い摩耗が認
められることが分つた。更にいわゆる孔触による摩耗の
増大が、耐穴材料から成る上側の非導電性層の範囲に起
こることも確認された。
極へ流れ、底電極上に生ずる溶融鋼及びスラグを常に循
環させ、部分的に混合させる。特に直流アーク炉では、
スラグ及びその下にある溶湯が通電中に外部から内部へ
循環し、陰極及び陽極の高い比電流負荷により、底電極
の上に、スタンプされた非導電性炉底より強い摩耗が認
められることが分つた。更にいわゆる孔触による摩耗の
増大が、耐穴材料から成る上側の非導電性層の範囲に起
こることも確認された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、耐摩
耗性及び導電性が改善され、炉底の内張りより摩耗が少
なく、付加的な冷却作用が達成されるように、耐火材料
で内張りされる底電極を構成することである。
耗性及び導電性が改善され、炉底の内張りより摩耗が少
なく、付加的な冷却作用が達成されるように、耐火材料
で内張りされる底電極を構成することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、底電極が基板の範囲にのみ設けられ、
導電性れんがから成る上層、導電性スタンプ素地から成
る中間層、及び非導電性絶縁素地から成る下層が、基板
上に積層され、底電極の金属棒又は金属板がこれらの３
つの層に埋込まれている。
本発明によれば、底電極が基板の範囲にのみ設けられ、
導電性れんがから成る上層、導電性スタンプ素地から成
る中間層、及び非導電性絶縁素地から成る下層が、基板
上に積層され、底電極の金属棒又は金属板がこれらの３
つの層に埋込まれている。
【０００６】
【発明の効果】底電極か基板の範囲にのみ設けられてい
るので、金属棒又は金属板と耐火材料から成る上層、中
間層及び下層とから成る底電極をアーク炉外で基板上に
１つの構造単位体として予め組立てておき、これをアー
ク炉の炉底に組込むことかできる。アーク炉内の溶湯に
直接又は間接に接する上層が、比較的軟らかい素地では
なく、焼成されたれんがから成つているので、摩耗が少
なく、また素地より熱伝導率か高いので、底電極の熱を
金属棒又は金属板及び基板を介して外部へ族熱でき、従
つて底電極の寿命が長くなる。更に上層のれんが及び中
間層のスタンプ素地が金属棒又は金属板と同様に導電性
なので、対向する電極からの電流が金属棒又は金属板へ
集中することなく、上層及び中間層へも分布して流れる
ので、通電により金属棒又は金属板のみが早期に消耗す
ることもない。
るので、金属棒又は金属板と耐火材料から成る上層、中
間層及び下層とから成る底電極をアーク炉外で基板上に
１つの構造単位体として予め組立てておき、これをアー
ク炉の炉底に組込むことかできる。アーク炉内の溶湯に
直接又は間接に接する上層が、比較的軟らかい素地では
なく、焼成されたれんがから成つているので、摩耗が少
なく、また素地より熱伝導率か高いので、底電極の熱を
金属棒又は金属板及び基板を介して外部へ族熱でき、従
つて底電極の寿命が長くなる。更に上層のれんが及び中
間層のスタンプ素地が金属棒又は金属板と同様に導電性
なので、対向する電極からの電流が金属棒又は金属板へ
集中することなく、上層及び中間層へも分布して流れる
ので、通電により金属棒又は金属板のみが早期に消耗す
ることもない。
【０００７】
【実施態様】導電性れんがは、クロム・マグネサイトれ
んがから成り、できるだけ単一の成分例えばアルミナに
より安定化されており、それにも拘らず十分な放熱を保
証する。導電性スタンプ素地はドロマイト・マグネサイ
ト素地から成り、炭素（タール）成分も含んでいる。非
導電性の絶縁素地及び耐熱素地は炭素成分の少ないドロ
マイト・マグネサイト素地から成つている。これらの材
料はいずれも１５００゜Ｃ以上の温度で使用可能であ
る。もちろん他の公知の導電性れんが及び素地、非導電
性素地も使用可能である。
んがから成り、できるだけ単一の成分例えばアルミナに
より安定化されており、それにも拘らず十分な放熱を保
証する。導電性スタンプ素地はドロマイト・マグネサイ
ト素地から成り、炭素（タール）成分も含んでいる。非
導電性の絶縁素地及び耐熱素地は炭素成分の少ないドロ
マイト・マグネサイト素地から成つている。これらの材
料はいずれも１５００゜Ｃ以上の温度で使用可能であ
る。もちろん他の公知の導電性れんが及び素地、非導電
性素地も使用可能である。
【０００８】底電極の構成の際スタンプ素地、れんが及
び金属棒の導電率がほぼ同じであるようにせねばならな
い。
び金属棒の導電率がほぼ同じであるようにせねばならな
い。
【０００９】底電極を通して不活性ガスを溶湯へ導入す
ることにより、電流密度の最も高い範囲における冷却作
用が改善され、溶湯への移行部における耐火材料の摩耗
が減少される。
ることにより、電流密度の最も高い範囲における冷却作
用が改善され、溶湯への移行部における耐火材料の摩耗
が減少される。
【００１０】導電性れんがの層は炉底内張りの少なくと
も半分であるのがよい。
も半分であるのがよい。
【００１１】底電極の耐火材料の上層が、炉底より早く
摩耗する湯合、導電性の酎熱パッチング材が上層に塗布
される（いわゆる高温修理）。
摩耗する湯合、導電性の酎熱パッチング材が上層に塗布
される（いわゆる高温修理）。
【００１２】金属棒は、導電性れんが層の範囲におい
て、非導電性の耐熱素地により筒状に包囲されて、陽極
の電流を金属棒により適切に導き、かつ金属棒と上層の
導電性れんがとの間の横電流又はうず電流を断つことが
できる。
て、非導電性の耐熱素地により筒状に包囲されて、陽極
の電流を金属棒により適切に導き、かつ金属棒と上層の
導電性れんがとの間の横電流又はうず電流を断つことが
できる。
【００１３】底電極を通して溶湯への不活性ガスの導入
は、金属棒を介して又は耐火材料で内張りされた底電極
の下部にある垂直な盲穴を介して行われる。
は、金属棒を介して又は耐火材料で内張りされた底電極
の下部にある垂直な盲穴を介して行われる。
【００１４】金属棒は下側の範囲に同軸穴を備えてお
り、この同軸穴は上側の導電性層の範囲にまで達してい
る。この範囲において一連の半径方向ガス流出口が金属
棒に設けられ、それにより不活性ガスが金属棒とこれを
筒状に包囲する非導電性耐熱素地との間を流れて、上方
へ溶湯へ達することができる。これらの金属棒は連続的
に管として構成されるので、溶湯への不活性ガスの直接
のかつ適切な導入が行われる。この場合導電性れんが、
導電性スタンプ素地及び筒状の非導電性耐熱素地は原理
的に気密で、不活性ガスを通さない。
り、この同軸穴は上側の導電性層の範囲にまで達してい
る。この範囲において一連の半径方向ガス流出口が金属
棒に設けられ、それにより不活性ガスが金属棒とこれを
筒状に包囲する非導電性耐熱素地との間を流れて、上方
へ溶湯へ達することができる。これらの金属棒は連続的
に管として構成されるので、溶湯への不活性ガスの直接
のかつ適切な導入が行われる。この場合導電性れんが、
導電性スタンプ素地及び筒状の非導電性耐熱素地は原理
的に気密で、不活性ガスを通さない。
【００１５】その代りに、底電極の耐火材料へ垂直に延
びる盲穴を介して又は底電極の下部へ直接不活性ガスを
導入することができる。更に底電極は直立する金属板に
より扇形区域に分割され、扇形区域毎に、不活性ガス導
管を介して盲穴へ調節可能な量の不活性ガスが供給され
る。盲穴の開口の上に、水平に配置される不活性ガス分
配板を設けることができ、それにより、一層効果的なガ
ス分配を行うことができる。この場合上層を形成する導
電性れんが及び中間層を形成する導電性スタンプ素地
が、不活性ガスに対して限られた透過性を持つているこ
とはもちろんである。
びる盲穴を介して又は底電極の下部へ直接不活性ガスを
導入することができる。更に底電極は直立する金属板に
より扇形区域に分割され、扇形区域毎に、不活性ガス導
管を介して盲穴へ調節可能な量の不活性ガスが供給され
る。盲穴の開口の上に、水平に配置される不活性ガス分
配板を設けることができ、それにより、一層効果的なガ
ス分配を行うことができる。この場合上層を形成する導
電性れんが及び中間層を形成する導電性スタンプ素地
が、不活性ガスに対して限られた透過性を持つているこ
とはもちろんである。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図面により詳細に説明す
る。図１及び２は本発明による直流アーク炉の底電極１
を示し、この底電極１は、金属部分及び非金属耐火材料
部分から成つている。底電極１の金属部分には、２つの
鋼板即ち基板２及び保持板４、複数の金属棒３、保持板
４への金属棒取付け素子６、及び底電極１への電流接続
用接触子７が属している。耐火部分は、導電性れんが８
から成る上層と、導電性スタンプ素地９から成る中間層
と、非導電性絶縁素地１０から成る下層とから構成され
ている。金属棒３は、れんが８の範囲において非導電性
の耐熱素地１１により筒状に包囲されている。
る。図１及び２は本発明による直流アーク炉の底電極１
を示し、この底電極１は、金属部分及び非金属耐火材料
部分から成つている。底電極１の金属部分には、２つの
鋼板即ち基板２及び保持板４、複数の金属棒３、保持板
４への金属棒取付け素子６、及び底電極１への電流接続
用接触子７が属している。耐火部分は、導電性れんが８
から成る上層と、導電性スタンプ素地９から成る中間層
と、非導電性絶縁素地１０から成る下層とから構成され
ている。金属棒３は、れんが８の範囲において非導電性
の耐熱素地１１により筒状に包囲されている。
【００１７】図２は円弧をなして設けられる金属棒３を
持つ底電極１の実施例を平面図で示している。
持つ底電極１の実施例を平面図で示している。
【００１８】図３による底電極１では、進行する摩耗を
考慮して、金属棒３及び導電性れんが８上に導電性の耐
熱パツチング材１２が設けられている。更に金属棒３か
ら不活性ガスを流出させるため、導電性れんが８の範囲
において金属棒３に、一連のガス流出口３ｂを持つ同軸
穴３ａが設けられている。
考慮して、金属棒３及び導電性れんが８上に導電性の耐
熱パツチング材１２が設けられている。更に金属棒３か
ら不活性ガスを流出させるため、導電性れんが８の範囲
において金属棒３に、一連のガス流出口３ｂを持つ同軸
穴３ａが設けられている。
【００１９】図４に、炉容器２３，２４の下部における
底電極１の金属部分２，３，４，６の配置が示されてい
る。炉容器２３と底電極１との絶縁は、炉容器２３のブ
ラケツトに載る絶縁装置１５によつて行われる。
底電極１の金属部分２，３，４，６の配置が示されてい
る。炉容器２３と底電極１との絶縁は、炉容器２３のブ
ラケツトに載る絶縁装置１５によつて行われる。
【００２０】底電極１を通して溶湯１９への不活住ガス
の導入は、図３に示されているように、一連のガス流出
口３ｂを持つ金属棒３を介して、又は図５に示されてい
るように、耐火材料９，１０に垂直に設けられる複数の
盲穴１３を介して行われ、これらの盲穴１３は、基板２
と保持板４との間に設けられる不活性ガス導管１３ａに
接続されている。
の導入は、図３に示されているように、一連のガス流出
口３ｂを持つ金属棒３を介して、又は図５に示されてい
るように、耐火材料９，１０に垂直に設けられる複数の
盲穴１３を介して行われ、これらの盲穴１３は、基板２
と保持板４との間に設けられる不活性ガス導管１３ａに
接続されている。
【００２１】図６は、直立する金属板１４により、例え
ば４つの扇形区域に分割される底電極１の平面図であ
る。盲穴１３は必要な場合には扇形区域毎に不活性ガス
導管１３ａを介して、調節可能な不活性ガスを供給され
得る。
ば４つの扇形区域に分割される底電極１の平面図であ
る。盲穴１３は必要な場合には扇形区域毎に不活性ガス
導管１３ａを介して、調節可能な不活性ガスを供給され
得る。
【００２２】図７及び８に、運転状態にある直流アーク
炉が示されている。ここで電流２２は、黒鉛電極（陰
極）１６から溶湯１９及びその上に浮遊するスラグ２０
を介して底電極１へ流れ、溶湯１９と黒鉛電極１６の間
にアーク２１を発生させる。この場合電流は、底電極１
の金属棒３のみへ集中して流れることなく、導電性れん
が８及び導電性スタンプ素地９へも分布して流れる。
炉が示されている。ここで電流２２は、黒鉛電極（陰
極）１６から溶湯１９及びその上に浮遊するスラグ２０
を介して底電極１へ流れ、溶湯１９と黒鉛電極１６の間
にアーク２１を発生させる。この場合電流は、底電極１
の金属棒３のみへ集中して流れることなく、導電性れん
が８及び導電性スタンプ素地９へも分布して流れる。
【００２３】スラグ２０及び溶湯１９は炉容器内で底電
極１、炉底内張り１７及びスタンプ素地１８の上で矢印
の方向に循環する。この循環と増大する電流及び熱の流
れとにより、底電極１の導電性れんが８から成る上層及
び金属棒３は、スタンプされた非導電性炉底内張り１７
及びスタンプ素地１８より早く摩耗する。図８に示され
ているこの早期の摩耗は、図３に示されている導電性の
耐熱パツチング材１２の塗布により、また図５に示すよ
うに金属棒３又は炉底耐火材料層９，１０に設けられる
盲穴１３への不活性ガスの導入により減少される。
極１、炉底内張り１７及びスタンプ素地１８の上で矢印
の方向に循環する。この循環と増大する電流及び熱の流
れとにより、底電極１の導電性れんが８から成る上層及
び金属棒３は、スタンプされた非導電性炉底内張り１７
及びスタンプ素地１８より早く摩耗する。図８に示され
ているこの早期の摩耗は、図３に示されている導電性の
耐熱パツチング材１２の塗布により、また図５に示すよ
うに金属棒３又は炉底耐火材料層９，１０に設けられる
盲穴１３への不活性ガスの導入により減少される。
【００２４】導電性の耐熱パツチング材１２の塗布は、
溶湯容器を完全に空にした後に、いわゆる高温修理とし
て行われる。パツチング材１２は、修理が行われた後に
金属棒３、導電性れんが８、及び炉底内張り１７と底電
極１との間に設けられる非導電性スタンプ素地１８の部
分を覆う。
溶湯容器を完全に空にした後に、いわゆる高温修理とし
て行われる。パツチング材１２は、修理が行われた後に
金属棒３、導電性れんが８、及び炉底内張り１７と底電
極１との間に設けられる非導電性スタンプ素地１８の部
分を覆う。
【図１】完成された底電極の垂直断面図である。
【図２】底電極の平面図である。
【図３】高温修理後の底電極の垂直断面図である。
【図４】炉容器の下側範囲の垂直断面図である。
【図５】下部に盲穴を設けられる底電極の垂直断面図で
ある。
ある。
【因６】直立する扇形金属板を持つ底電極の平面図であ
る。
る。
【図７】運転開始の際における陰極及び陽極の垂直断面
図である。
図である。
【図８】底電極の摩耗が進行する運転中のアーク炉の下
部の垂直断面図である。
部の垂直断面図である。
１ 底電極 ２ 基板 ３ 金属棒 ８ 導電性れんが ９ 導電性スタンプ素地 １０ 非導電性絶縁素地
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−156283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80490（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−64886（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131196（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−27078（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (10)
- 【請求項１】 炉底に直立して設けられかつ下部を底電
極の導電性基板に取付けられる復数の金属棒又は金属板
と、これらの金属棒又は金属板を包囲する導電性耐穴材
料及び非導電性耐火材料から成る層とを有するものにお
いて、底電極（１）が基板（２）の範囲にのみ設けら
れ、導電性れんが（８）から成る上層、導電性スタンプ
素地（９）から成る中間層、及び非導電性絶縁素地（１
０）から成る下層が、基板（２）上に積層され、底電極
（１）の金属棒（３）又は金属板が、これらの３つの層
に埋込まれていることを特徴とする、直流アーク炉用の
底電極。 - 【請求項２】 導電性れんが（８）から成る上層が、炉
底内張り（１７）の少なくとも半分に及ぶことを特徴と
する、請求項１に記載の底電極。 - 【請求項３】 金属棒（３）又は金属板が、導電性れん
が（８）から成る上層に埋込まれる範囲において、炭素
の少ない非導電性の耐熱素地（１１）により筒状に包囲
されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
底電極。 - 【請求項４】 底電極（１）を通して不活性ガスを溶湯
（１９）へ導入する手段が設けられていることを特徴と
する、請求項１ないし３のうち１つに記載の底電極。 - 【請求項５】 溶湯（１９）へ不活性ガスを導入する手
段として、金属棒（３）に同軸穴（３ａ）が設けられ、
これらの穴（３ａ）が側方ガス流出口（３ｂ）を持つて
いることを特徴とする、請求項４に記載の底電極。 - 【請求項６】 ガス流出口（３ｂ）が、導電性れんが
（８）から成る上層の範囲に設けられていることを特徴
とする、請求項５に記載の底電極。 - 【請求項７】 ガス流出口（３ｂ）が金属棒（３）の頭
部の下に設けられていることを特徴とする、請求項５に
記載の底電極。 - 【請求項８】 溶湯（１９）へ不活性ガスを導入する手
段として、底電極（１）の耐火材料から成る中間層及び
下層（９，１０）に、垂直に延びる不活性ガス用盲穴
（１３）が設けられ、上層（８）及び中間層（９）が不
活性ガスに対して限られた透過性を持つていることを特
徴とする、請求項４に記載の底電極。 - 【請求項９】 底電極（１）が、直立する金属板（１
４）により複数の扇形区域に分割され、盲穴（１３）が
これらの扇形区域毎に、不活性ガス導管（１３ａ）を介
して、調節可能な量の不活性ガスを供給されることを特
徴とする、請求項８に記載の底電極。 - 【請求項１０】 底電極（１）の耐火れんが（８）から
成る上層に、導電性の耐熱パツチング材（１２）が設け
られていることを特徴とする、請求項１に記載の底電
極。
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