JP3135821B2 - 黒鉛電極の接続部 - Google Patents
黒鉛電極の接続部Info
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Description
る黒鉛電極の接続部に関し、特に接続部を流れる電流を
少なくして接続部の発熱を抑制することによりニップル
の折損防止を図った黒鉛電極の接続部に関する。
は表面にねじが刻設されたニップルを用い、これを黒鉛
電極のソケットねじ部と螺合させる手段が一般に採用さ
れている。この状態を図1に示す。黒鉛電極1と2はそ
のソケット部4にニップル3を螺合することにより接続
される。電気炉の高負荷操業が進むに伴ない、使用され
る黒鉛電極および接続部にかかる電気的、機械的負荷が
高くなっている。このために黒鉛電極にしばしば折損事
故が発生するが、折損事故の殆どは接続部で起る。
電気炉よりも電極中心部の温度が高くなることが知られ
ており、接続部の中心部に位置するニップルがより高温
となり、折損事故が発生し易い。さらに事故発生を詳し
く説明すると、図2にように接続されている場合、電極
の荷重による機械的負荷や電極の先端に原材料等から横
方向に力が加わった場合の曲げモーメントによる機械的
負荷が大きいb接続部のニップルよりもa接続部のニッ
プルが圧倒的に多く折損すること、及び電極外周面が酸
化消耗し、弱くなっているにも拘らずニップルが折損す
ることから、折損は機械的負荷よりは熱的な作用に大き
な原因があると考えられる。
部における応力集中を緩和するためニップルやねじの形
状を工夫したもの(実公昭57−45676、同58−
958)、局部電流を避けるため電極ソケット底部とニ
ップル端面との間に導電性物質を介在させたもの(実公
昭63−36639)、ニップルの熱膨張を吸収し易い
構造としたもの(実公昭59−1357)などがある。
策は、ニップルの形状を種々工夫したり、ニップルに局
部電流が発生しないように接続部に導電性物質を介在さ
せたりしているが、これらはニップルを流れる電流を少
なくしようとするものではない。ところが最近の直流電
気炉によるとニップルの温度が特に高くなるため、上記
した従来の方法では十分満足した結果が得られない。直
流電源の場合、例えば30インチの電極ではニップル部
と電極端面部に夫々50%ずつの電流が流れると言われ
ている。特にニップルは高密度で比抵抗が小さいため電
流が流れ易い。本発明の目的は、従来には全く見られな
いニップル部に流れる電流を減じて、ニップルの過熱を
抑制し、折損を防止した電極の接続部を提供することに
ある。
損事故の原因を究明し、その対策を種々研究した結果、
ニップルに流れる電流を抑制しても接続部の通電には支
障ないことを見出し本発明に至ったものである。
接続部のねじ面に電気絶縁材を塗布してニップルを流れ
る電流を抑制した黒鉛電極の接続部である。電気絶縁材
としては電気絶縁性で500℃以上の耐熱性があれば使
用でき、BN、Ca(OH)2 、Al2 O3 、SiO2
等の粉末が適する。なかでもBNは潤滑性があり、ねじ
面に塗布すればニップルの接続が円滑になり、また電気
絶縁性や耐熱性も高く最も好ましい。
のソケットねじ面あるいはこの両者に行なう。塗布の方
法は、例えば絶縁材の粉末を水や有機溶剤等で懸濁ある
いは溶解させ、これをスプレーや刷毛塗りするのが最も
容易である。水の場合界面活性剤を加えるのが好まし
い。有機溶剤にはメチルエチルケトン、ジメチルエーテ
ル等が使用できる。ニップルの上、下の端面は接続の
際、通常隙間があり通電しないので塗布しなくてもよ
い。絶縁材塗膜の厚さは絶縁の程度にもよるが、一般的
には1〜10μmが適当である。塗布はニップル又はソ
ケットのねじの全面に行なうことが好ましいが、絶縁性
を緩らげる場合はニップル又はソケットの上下の片面だ
けとしてもよい。ニップル部に流れる電流を抑制するこ
とは接続部全体の電気抵抗を高めることになるため、通
電に支障がないかどうかを確かめる必要がある。
インチ電極(長さ60インチ)を使用した。その接続用
ニップルのねじ全面に石灰を塗布した。塗布は消石灰を
水で溶液とし、スプレーする方法で行なった。塗布量は
ニップル1個に対し消石灰3gである。塗布後20℃で
乾燥した。このニップルを用いて6インチ電極を図3の
ように接続した。電極の両端から交流電圧を印加し、電
流密度37.6A/cm2 にして通電した。このときの
電圧は36.0Vである。比較のため石灰を塗布しない
ニップルを用いて電流密度を上記と同じになるように電
圧を印加し通電した。このときの電圧も36.0Vであ
った。通電時間中図3に示すニップルの中心点CとCか
らニップルの長さ分だけ離れた電極の中心点dの温度を
熱電対により測定した。その結果を図4に示す。
しても電圧はほとんど高くならず通電には支障がなかっ
た。そして測定温度はニップルに石灰を塗布した場合は
塗布しない場合に較べニップル中心温度と電極中心温度
が低く、かつこれらの温度差が小さい。石灰を塗布した
場合に中心温度は低いが、表面温度は高くなっていると
思われる。
工場において実際の試験を行なった。直流電気炉で使用
電極は直径30インチ、長さ110インチである。六方
晶窒化ホウ素粉末(BN)をメチルエチルケトン及びジ
メチルエーテル混合溶剤中に分散させ(窒化ホウ素含有
率2.6重量%)、ニップルの接続部となる下半分にス
プレーして塗布した。塗布量はニップル1個当りBN約
1gである。試験は合計62個のニップルについて行な
い、このうち初めの29個はニップルのみに塗布し、後
半の33個は接続部の下半分のソケットねじにもほぼ同
量BNを塗布した。比較のためBNを塗布しないものに
ついても試験した。以上の場合において電気炉の運転条
件は同一とした。
生した。
に減少させることができる。これはニップルを流れる電
流を抑制することにより、ニップルと電極間の温度差が
小さくなり、良好な接続状態が維持されたためと考えら
れる。また、ニップルと電極の温度差が小さくなったこ
とにより、従来電極の先端部付近でしばしば発生する接
続部のソケット割れによる脱落の防止効果も考えられる
など本発明は実用上多大な効果を有する。
る。
ている状態を示す概略図である。
位置を示す概略図である。
ラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 黒鉛電極とニップルの接続部のねじ面に
六方晶窒化ホウ素からなる電気絶縁材を塗布してなる黒
鉛電極の接続部。 - 【請求項2】 電気絶縁材の塗膜の厚さが1〜10μm
である請求項1に記載の黒鉛電極の接続部。
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