JP2946619B2 - 直流アーク炉の炉底電極 - Google Patents
直流アーク炉の炉底電極Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は溶解および精錬に用いられる直流アーク炉
の炉底電極に関する。
の炉底電極に関する。
直流アーク炉の炉底電極は、たとえば製鋼炉の場合、
1600〜1800℃に達する溶融金属との接触、および電極を
流れる高密度電流によるジユール熱によつて、厳しい温
度条件および熱応力にさらされる。このため炉底電極の
主構成部材である電極棒が消耗し過度に溶解して溶融金
属が漏出しないよう、炉底電極の冷却を確実におこなう
必要がある。この炉底電極の水による冷却法としては、
たとえば特公昭63−43675号公報に開示されているよう
に、炉底部から下方へ突出した電極棒を、間隙をもつて
銅スリーブで囲み、この銅スリーブの外周部に設けられ
せん状の溝内に冷却水を強制流通させて銅スリーブを冷
却する方法がある。
1600〜1800℃に達する溶融金属との接触、および電極を
流れる高密度電流によるジユール熱によつて、厳しい温
度条件および熱応力にさらされる。このため炉底電極の
主構成部材である電極棒が消耗し過度に溶解して溶融金
属が漏出しないよう、炉底電極の冷却を確実におこなう
必要がある。この炉底電極の水による冷却法としては、
たとえば特公昭63−43675号公報に開示されているよう
に、炉底部から下方へ突出した電極棒を、間隙をもつて
銅スリーブで囲み、この銅スリーブの外周部に設けられ
せん状の溝内に冷却水を強制流通させて銅スリーブを冷
却する方法がある。
ところがこの通水冷却法においては、冷却水は冷却面
に沿つて流れるため冷却効果が劣り、所定の冷却効果を
得るためには上記の溝を小断面形状とし、かつたとえば
６〜10kg/cm2程度の高圧の冷却水を供給して、高速水流
による冷却をおこなう必要があつた。このため極めて多
量の冷却水を必要とするうえ、炉の操業によりひんぱん
な熱サイクルの繰返しを受けて銅スリーブに疲労破壊に
よるクラツクが生じた場合、前記の高圧の冷却水が炉内
側に噴出して、水蒸気爆発などの大事故をおこすおそれ
があつた。また、この通水冷却法では、通水量を加減し
ても、冷却度合を制御することは難しかつた。
に沿つて流れるため冷却効果が劣り、所定の冷却効果を
得るためには上記の溝を小断面形状とし、かつたとえば
６〜10kg/cm2程度の高圧の冷却水を供給して、高速水流
による冷却をおこなう必要があつた。このため極めて多
量の冷却水を必要とするうえ、炉の操業によりひんぱん
な熱サイクルの繰返しを受けて銅スリーブに疲労破壊に
よるクラツクが生じた場合、前記の高圧の冷却水が炉内
側に噴出して、水蒸気爆発などの大事故をおこすおそれ
があつた。また、この通水冷却法では、通水量を加減し
ても、冷却度合を制御することは難しかつた。
この発明は上記従来の問題点を解決するもので、電極
棒が少量の冷却水により効率よく冷却され、また冷却水
の炉内側への噴出を抑制して水蒸気爆発事故を防止でき
る直流アーク炉の炉底電極を提供しようとするものであ
る。
棒が少量の冷却水により効率よく冷却され、また冷却水
の炉内側への噴出を抑制して水蒸気爆発事故を防止でき
る直流アーク炉の炉底電極を提供しようとするものであ
る。
しかしてこの発明の炉底電極は、炉底を構成する耐火
物に、頂面が炉内に露出し下部が炉外に突出した状態
で、電極棒を埋込み、この電極棒の下部側面を、該下部
側面に内側壁が間隙をもつて対向する中空環体状の水冷
ケースで包囲し、前記内側壁に対向する噴出口を有し冷
却水供給源に接続されたスプレーノズルを、前記水冷ケ
ース内に配設し、前記水冷ケースの下部に排水口を設
け、この排水口を排水手段に接続するとともに、前記電
極棒の下端部に通電端子を直接接続したことを特徴とす
る直流アーク炉の炉底電極である。
物に、頂面が炉内に露出し下部が炉外に突出した状態
で、電極棒を埋込み、この電極棒の下部側面を、該下部
側面に内側壁が間隙をもつて対向する中空環体状の水冷
ケースで包囲し、前記内側壁に対向する噴出口を有し冷
却水供給源に接続されたスプレーノズルを、前記水冷ケ
ース内に配設し、前記水冷ケースの下部に排水口を設
け、この排水口を排水手段に接続するとともに、前記電
極棒の下端部に通電端子を直接接続したことを特徴とす
る直流アーク炉の炉底電極である。
この発明における水冷ケースは、少なくともその内側
壁部が銅などの熱伝導性の優れた材料で構成されている
ことが好ましい。
壁部が銅などの熱伝導性の優れた材料で構成されている
ことが好ましい。
この発明におけるスプレーノズルとしては、噴出口か
ら水のみが噴出する水スプレーノズルと、噴出口から水
と空気が噴出する気水スプレーノズルの、いずれを用い
てもよい。
ら水のみが噴出する水スプレーノズルと、噴出口から水
と空気が噴出する気水スプレーノズルの、いずれを用い
てもよい。
またこの発明における排水手段としては、先端が排水
溝に開口した排水管のような自然排水方式の排水手段の
ほかに、水または水蒸気の駆動流体とするベンチユリ機
構を利用したジエツトポンプ等の、各種のポンプにより
強制排水する方式の排水手段を用いることができる。
溝に開口した排水管のような自然排水方式の排水手段の
ほかに、水または水蒸気の駆動流体とするベンチユリ機
構を利用したジエツトポンプ等の、各種のポンプにより
強制排水する方式の排水手段を用いることができる。
この発明において水冷ケースによつて包囲される部分
の電極棒の長さは、電極棒の直径の0.5乃至２倍の範囲
内の値とするのがよい。
の電極棒の長さは、電極棒の直径の0.5乃至２倍の範囲
内の値とするのがよい。
この発明の炉底電極においては、電極棒の通電に伴う
熱膨張により、電極棒の下部側面は水冷ケースの内側壁
表面に接触する。この水冷ケースの内側壁は、内部にあ
るスプレーノズルからの水または気水スプレーにより冷
却されるので、電極棒の下部側面はこの内側壁を介して
奪熱冷却される。そして上記の水または気水スプレー冷
却においては、冷却水の小滴が被冷却面に衝突して熱交
換をおこなうため、通水冷却に比べて、同一冷却水流量
に対して、熱伝達係数が２〜３倍と高い値を示すので、
運転中の電極棒は効率よく冷却され、昇温が抑制され
る。また、炉の運転と運転の間の炉底電極の急速な冷却
が望ましくない時は、スプレー水量を低減したり、気体
による水噴霧（気水スプレー）を採用することにより、
冷却強度を制御できる。また冷却後の冷却水は、水冷ケ
ースの下部にある排水口から排水手段により排水され、
水冷ケース内に殆ど滞留しない。このため、万一溶湯や
電極棒溶融物が水冷ケース内に侵入しても、通水冷却の
場合のような水蒸気爆発をおこすおそれがない。また万
一水冷ケースに熱疲労等によるクラツクが発生しても、
水冷ケース内の圧力は大気圧であるため、通水冷却の場
合のような高圧水の炉内側への噴出による水蒸気爆発事
故をおこすおそれがなく、安全性が高い。
熱膨張により、電極棒の下部側面は水冷ケースの内側壁
表面に接触する。この水冷ケースの内側壁は、内部にあ
るスプレーノズルからの水または気水スプレーにより冷
却されるので、電極棒の下部側面はこの内側壁を介して
奪熱冷却される。そして上記の水または気水スプレー冷
却においては、冷却水の小滴が被冷却面に衝突して熱交
換をおこなうため、通水冷却に比べて、同一冷却水流量
に対して、熱伝達係数が２〜３倍と高い値を示すので、
運転中の電極棒は効率よく冷却され、昇温が抑制され
る。また、炉の運転と運転の間の炉底電極の急速な冷却
が望ましくない時は、スプレー水量を低減したり、気体
による水噴霧（気水スプレー）を採用することにより、
冷却強度を制御できる。また冷却後の冷却水は、水冷ケ
ースの下部にある排水口から排水手段により排水され、
水冷ケース内に殆ど滞留しない。このため、万一溶湯や
電極棒溶融物が水冷ケース内に侵入しても、通水冷却の
場合のような水蒸気爆発をおこすおそれがない。また万
一水冷ケースに熱疲労等によるクラツクが発生しても、
水冷ケース内の圧力は大気圧であるため、通水冷却の場
合のような高圧水の炉内側への噴出による水蒸気爆発事
故をおこすおそれがなく、安全性が高い。
また炉操業時においては、電極棒は炉内側から第１図
に鎖線50で示すように水冷ケースの上面から寸法Ｌの位
置まで溶解して水冷ケースの冷却力とバランス状態を維
持するが、水冷ケースによつて包囲される部分の電極棒
の長さＢ（≒水冷ケースの高さ）はあまり小さくすると
Ｌ寸法が過小となり溶解位置が水冷ケースに接近して危
険であり、またあまり大きくしてもＬ寸法は一定値以上
とはならず炉底スペースが過大となり好ましくない。第
３図は発明者のテスト結果を整理した線図であり、電極
棒の直径をＤとするとき、電極棒の冷却部分長さＢは0.
5D以上あれば充分であり、2D以上としてもＬの増加は少
量であるので、0.5D≦Ｂ≦2Dとするのが好ましい。
に鎖線50で示すように水冷ケースの上面から寸法Ｌの位
置まで溶解して水冷ケースの冷却力とバランス状態を維
持するが、水冷ケースによつて包囲される部分の電極棒
の長さＢ（≒水冷ケースの高さ）はあまり小さくすると
Ｌ寸法が過小となり溶解位置が水冷ケースに接近して危
険であり、またあまり大きくしてもＬ寸法は一定値以上
とはならず炉底スペースが過大となり好ましくない。第
３図は発明者のテスト結果を整理した線図であり、電極
棒の直径をＤとするとき、電極棒の冷却部分長さＢは0.
5D以上あれば充分であり、2D以上としてもＬの増加は少
量であるので、0.5D≦Ｂ≦2Dとするのが好ましい。
以下第１図および第２図により、この発明の一実施例
を説明する。
を説明する。
図中、１は直流アーク炉の炉底で、２は耐火物、３は
炉体の鉄皮である。４は炉底電極で、鉄丸棒から成る電
極棒５の中間部乃至上部を耐火物２に埋込み、この電極
棒５の下部側面5aを水冷ケース６により包囲するととも
に、電極棒５の下端部5bにボルト８により通電端子９を
直接接続してある。電極棒５の頂面5cは炉内に露出して
いる。水冷ケース６は断面略口字状の中空環体状を呈
し、内側壁10aと上側壁10bから成る銅製の内側環状体10
と、外側壁11aと下側壁11bとフランジ部11cから成る耐
熱鋼製の外側環状体11とを、シールリング12,13を介し
てボルト14による一体に連結して成る。フランジ部11c
は絶縁物15を介して鉄皮３により支承されている。内側
壁10aと電極棒５の下部側面5aの間には、電極棒５の所
定温度（たとえば700〜800℃）迄の熱膨張量に相当する
すきまｓが設けてある。また16は通電端子９と外側環状
体11を連結するボルトである。21は外側壁11aの内周に
沿つて設けた給水路で、その壁面には、内側壁10aに対
向する噴出口を有するスプレーノズル22と、内側壁10a
乃至上側壁10bに対向する噴出口を有するスプレーノズ
ル23が設けてある。24は給水路21に連通する給水口であ
り、また25は水冷ケース６の下部に設けた排水口で、水
または水蒸気を駆動流体とするジエツトポンプからなる
排水手段（図示しない）に接続されている。
炉体の鉄皮である。４は炉底電極で、鉄丸棒から成る電
極棒５の中間部乃至上部を耐火物２に埋込み、この電極
棒５の下部側面5aを水冷ケース６により包囲するととも
に、電極棒５の下端部5bにボルト８により通電端子９を
直接接続してある。電極棒５の頂面5cは炉内に露出して
いる。水冷ケース６は断面略口字状の中空環体状を呈
し、内側壁10aと上側壁10bから成る銅製の内側環状体10
と、外側壁11aと下側壁11bとフランジ部11cから成る耐
熱鋼製の外側環状体11とを、シールリング12,13を介し
てボルト14による一体に連結して成る。フランジ部11c
は絶縁物15を介して鉄皮３により支承されている。内側
壁10aと電極棒５の下部側面5aの間には、電極棒５の所
定温度（たとえば700〜800℃）迄の熱膨張量に相当する
すきまｓが設けてある。また16は通電端子９と外側環状
体11を連結するボルトである。21は外側壁11aの内周に
沿つて設けた給水路で、その壁面には、内側壁10aに対
向する噴出口を有するスプレーノズル22と、内側壁10a
乃至上側壁10bに対向する噴出口を有するスプレーノズ
ル23が設けてある。24は給水路21に連通する給水口であ
り、また25は水冷ケース６の下部に設けた排水口で、水
または水蒸気を駆動流体とするジエツトポンプからなる
排水手段（図示しない）に接続されている。
一方通電端子９の電極棒５への取付部の下面には、通
水冷却式の水冷ボツクス26がボルト８により取付けら
れ、その給水口27は冷却水供給源に接続され、その排水
口28は接続管29を介して給水路21の給水口24に接続され
ている。
水冷却式の水冷ボツクス26がボルト８により取付けら
れ、その給水口27は冷却水供給源に接続され、その排水
口28は接続管29を介して給水路21の給水口24に接続され
ている。
上記構成の炉底電極４においては、アーク電流による
ジユール熱および溶湯との接触によつて電極棒５がたと
えば700〜800℃程度迄昇温すると、電極棒５の熱膨張に
より電極棒５の下部側面5aは水冷ケース６の内側壁10a
の内周面に接触し、それ以上の温度では内側壁10aは電
極棒５とほぼ一体となつて膨張収縮する。冷却水供給源
から水冷ボツクス26を介して給水路21に供給された冷却
水は、スプレーノズル22および23から噴出して内側壁10
aおよび上側壁10bを冷却するので、電極棒５の下部側面
5aは内側壁10aを介して効率よく奪熱冷却される。また
水冷ボツクス26内を流通する冷却水により、通電端子９
および電極棒５の下端面が冷却される。水冷ケース６内
で各スプレーノズルから噴出したスプレー冷却後の冷却
水は、水冷ケース６内から排水口25を経て排水手段によ
り排水されるので、水冷ケース６内には水は殆ど滞留す
ることがない。
ジユール熱および溶湯との接触によつて電極棒５がたと
えば700〜800℃程度迄昇温すると、電極棒５の熱膨張に
より電極棒５の下部側面5aは水冷ケース６の内側壁10a
の内周面に接触し、それ以上の温度では内側壁10aは電
極棒５とほぼ一体となつて膨張収縮する。冷却水供給源
から水冷ボツクス26を介して給水路21に供給された冷却
水は、スプレーノズル22および23から噴出して内側壁10
aおよび上側壁10bを冷却するので、電極棒５の下部側面
5aは内側壁10aを介して効率よく奪熱冷却される。また
水冷ボツクス26内を流通する冷却水により、通電端子９
および電極棒５の下端面が冷却される。水冷ケース６内
で各スプレーノズルから噴出したスプレー冷却後の冷却
水は、水冷ケース６内から排水口25を経て排水手段によ
り排水されるので、水冷ケース６内には水は殆ど滞留す
ることがない。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、た
とえば上記実施例では給水路21は水冷ボツクス26を介し
て冷却水供給源に接続したが、直接冷却水供給源に接続
してもよい。また電極棒５の下端面は比較的温度か低い
ので、水冷ボツクス26は省略してもよい。
とえば上記実施例では給水路21は水冷ボツクス26を介し
て冷却水供給源に接続したが、直接冷却水供給源に接続
してもよい。また電極棒５の下端面は比較的温度か低い
ので、水冷ボツクス26は省略してもよい。
以上説明したようにこの発明によれば、水冷ケースの
内側壁を介して電極棒の下部側面をスプレー冷却するよ
うにしたので、通水冷却に比べて少量の水で効率よく電
極棒を冷却できる。また水冷ケース内には冷却水はほと
んど滞留せず、水冷ケース内は大気圧であるため、万一
溶湯や電極溶融物が水冷ケース内に侵入したり水冷ケー
スにクラツクが発生した場合でも、水蒸気爆発事故をお
こすおそれがなく、安全性が高い。
内側壁を介して電極棒の下部側面をスプレー冷却するよ
うにしたので、通水冷却に比べて少量の水で効率よく電
極棒を冷却できる。また水冷ケース内には冷却水はほと
んど滞留せず、水冷ケース内は大気圧であるため、万一
溶湯や電極溶融物が水冷ケース内に侵入したり水冷ケー
スにクラツクが発生した場合でも、水蒸気爆発事故をお
こすおそれがなく、安全性が高い。
第１図はこの発明の一実施例を示す炉底電極の縦断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第１図
の電極棒の冷却部分の長さと電極棒非溶解長さとの関係
を示す線図である。 １……炉底、２……耐火物、４……炉底電極、５……電
極棒、5a……下部側面、６……水冷ケース、９……通電
端子、10a……内側壁、21……給水路、22……スプレー
ノズル、24……給水口、25……排水口。
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第１図
の電極棒の冷却部分の長さと電極棒非溶解長さとの関係
を示す線図である。 １……炉底、２……耐火物、４……炉底電極、５……電
極棒、5a……下部側面、６……水冷ケース、９……通電
端子、10a……内側壁、21……給水路、22……スプレー
ノズル、24……給水口、25……排水口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F27B 3/08,3/24 F27D 11/08,11/10 H05B 7/12
Claims (2)
- 【請求項１】炉底を構成する耐火物に、頂面が炉内に露
出し下部が炉外に突出した状態で、電極棒を埋込み、こ
の電極棒の下部側面を、該下部側面に内側壁が間隙をも
つて対向する中空環体状の水冷ケースで包囲し、前記内
側壁に対向する噴出口を有し冷却水供給源に接続された
スプレーノズルを、前記水冷ケース内に配設し、前記水
冷ケースの下部に排水口を設け、この排水口を排水手段
に接続するとともに、前記電極棒の下端部に通電端子を
直接接続したことを特徴とする直流アーク炉の炉底電
極。 - 【請求項２】水冷ケースによつて包囲される部分の電極
棒の長さが、電極棒の直径の0.5乃至２倍の範囲内にあ
る請求項１記載の直流アーク炉の炉底電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836290A JP2946619B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836290A JP2946619B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03279779A JPH03279779A (ja) | 1991-12-10 |
| JP2946619B2 true JP2946619B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=13659890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7836290A Expired - Fee Related JP2946619B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 直流アーク炉の炉底電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946619B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29602191U1 (de) * | 1996-02-08 | 1996-03-21 | Badische Stahl-Engineering GmbH, 77694 Kehl | Bodenelektrode |
| IT1396945B1 (it) | 2009-12-15 | 2012-12-20 | Danieli Off Mecc | Elettrodo per forno elettrico in corrente continua |
| CN112902674B (zh) * | 2021-01-26 | 2024-04-30 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 风冷触针式底电极 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP7836290A patent/JP2946619B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03279779A (ja) | 1991-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |