JP4851444B2 - 電極コラム - Google Patents

Description

本発明は、電気炉とともに使用するための電極コラム、および特にそのような電極コラムのための電極すべりシステムに関する。

電気炉は、一般に、金属の溶融、ならびに鉱石の溶解および還元に使用される。そのような炉では、熱は、通常、１以上の円筒状電極を介して炉チャージに供給され、円筒状電極はそれぞれ、電極コラムによって炉天井を通って垂直に吊下げられる。

電極コラムは、電極を支持するだけでなく、電極へ電力を伝達し、炉の電力要件に基づいて電極を配置し、電極が消耗するとともに、漸増的に電極を下方へ炉内に供給し、すなわち「滑動させ」、また、電極がゾーダベルグ（Soderberg）式のものである場合は電極の焼成を助けることにも関与する。また、例えば、過度な滑動を修正する、または炉内における急速な槽の上昇を補償するため、電極を漸増的に上方に移動させることができることも望ましい。

これらの機能を実施するため、通常の電極コラムは、電極の位置を制御するホイスト、電極コラムを介して炉内に電極を漸増的に供給する電極すべりシステム、未焼成のペーストの塊を軟化させて、確実に正確に電極が焼成されるようにするペースト加熱器、電極に電力を伝達するパワークランプ、および電極がそこを通って延びる炉天井にある開口部から有害ガスが過度に放出されることを防ぐ電極シールを含む。

パワークランプは、通常、電極との電気的接触を維持するために電極の表面に対して付勢される、複数の銅の接触パッドを含む。接触パッドによる電極クランプのこの電極の挟持力は、連続的に印加され、通常はメンテナンスの際にのみ解放される。

電極すべりシステムは、通常、半径方向の挟持力を印加して電極を支持する１つまたは２つのすべりスリーブを有する、すべりクランプアセンブリを含む。従来技術のすべりクランプアセンブリでは、すべりスリーブの少なくとも１つは挟持力を解放する手段を備えており、それによって、電極が電極コラムに対して下方に「滑動する」ことを可能にする。

電極を漸増的に上下させる典型的な従来技術のシステムの説明は、１９８４年１１月６日発行の米国特許第４，４８１，６３７号（エベンセン（Ｅｖｅｎｓｅｎ））の、第１欄の第２０〜３４行に記載された「２リング」システムである。このシステムによれば、電極に半径方向の力を付与する２つのホルダーリングが提供される。電極を下方へ炉内に供給する場合、第１のホルダーリングの圧力が解放され、第１のリングが第２のホルダーリングおよび電極に対して垂直に移動され、それに続いて第１のホルダーに対する圧力が再活性化される。その後、ホルダーリングに対する圧力が解放され、電極は、第１のホルダーリングを下降させることによって下方へ供給される。供給運動が終了すると、第２のホルダーリングに対する圧力が再活性化される。したがって、この２リングシステムは、電極の供給中にホルダーリングの少なくとも１つの上に圧力を解放することを伴う。

別の従来技術の電極すべり機構は、１９８１年１月６日発行の米国特許第４，２４３，８３２号（パーソンズ（Ｐａｒｓｏｎｓ）ら）に記載されている。パーソンズらの特許は、２組のガードルクランプ５および６が支持フレーム３の内側に配列され、フレーム３が複動ラム１１を有するレバーアーム１０を備えている、電極すべりシステムについて記載し例証している。電極を下降させるためには、ラム１１は電極の周囲で締付けられたクランプ６で拡張される。ラム１１の拡張により、レバーアーム１０の端部１３が下降され、その結果、電極がクランプ５の摩擦に対抗して下方に滑動される。電極が下降された後、クランプ６は緩められ、それらの初期位置へ上方に移動される。電極を上昇させるためには、下側のクランプ６の挟持力が解放され、次にラム１１が拡張されてクランプ６を下降させ、その後、クランプ６の挟持力が再活性化される。その後、クランプ６は、クランプ５に対して上昇されて、クランプ５の摩擦に対抗して電極を上昇させる。上側の組のクランプ５によって電極に印加される挟持力は、電極を支持するのに十分であるが、パーソンズらのシステムは、いずれにしても電極を上下する間下側クランプ６を解放することを伴う。

別の従来技術の電極すべりシステムは、１９７５年８月５日発行の米国特許第３，８９８，３６４号（ハーディン（Ｈａｒｄｉｎ））に記載されている。ハーディンの特許は、それぞれ締付および解放することができる、接触クランプ１４、すべりクランプ１６、およびトルキングクランプ１８を有するシステムを開示している。動作中、電極は接触クランプ１４で支持され、クランプ１６および１８に対する挟持圧力を解放し、且つクランプ１４を１６に対して下に移動させることによって下降される。したがって、ハーディンの特許もまた、電極に対する把持圧力が解放されるシステムを開示している。

通常の電極の重量は約４０トン単位の相当量であるので、供給または滑動の間に電極に対する挟持圧力を解放することは、１以上のクランプが解放されたときに電極の落下に対する安全率が低減されるので、望ましくない。したがって、電極に対する挟持力の解放が回避される、改善された電極すべりシステムが必要とされている。

本発明は、電極に対する挟持力を解放することなく電極コラムに対して電極を上下させることができる、電極すべりシステムを提供することにより、上述した従来技術の課題を克服する。

本発明による電極すべりシステムでは、電極コラムは、電極に対して半径方向の挟持力を印加する少なくとも１つの可動のすべりスリーブを含む、すべりクランプアセンブリを備える。すべりクランプアセンブリおよびパワークランプの挟持力を結合したものは、電極を支持するのに十分である。すべりスリーブによって、またパワークランプによって印加される挟持力の大きさは、すべりスリーブに対する軸方向下向きの力の印加と電極の重量を結合したものが、パワークランプの抵抗摩擦力を上回るのに十分であり、それによって、挟持力を解放することなくパワークランプに対する電極の滑動が得られるように選択される。すべりスリーブは、次に、軸方向上向きの力を印加することによって、挟持力を解放することなくその初期位置まで上昇させることができ、その軸方向上向きの力は、電極の重量とパワークランプの抵抗摩擦力を結合したものを上回るのには不十分なので、すべりスリーブは電極に沿って上方へ滑動し、その初期位置に戻る。

本発明の特に好ましい実施形態では、すべりクランプアセンブリは、電極コラムに対して固定であっても可動であってもよい第２のすべりスリーブを含む。第２のすべりスリーブが可動の場合、やはりすべりスリーブまたはパワークランプの圧力を解放することなく、電極は、両方のすべりスリーブに軸方向上向きの力を同時に印加することによって、電極コラムに対して上昇され、すなわち「逆滑動」してもよい。すべりスリーブは、次に、電極コラムに対して順次下方へ移動されるので、すべりスリーブは、挟持力を解放することなく、電極に沿って下方へ滑動してそれらの初期位置に戻る。下方への滑動は、上記パラグラフに記載したように、１つまたは両方のスリーブに軸方向下向きの力を印加することによって達成される。

一態様では、本発明は、アーク炉用の消耗電極および電極コラムの組み合わせを提供する。電極は、電極によって規定される長手方向軸に沿って下方に可動である。電極コラムは、（ａ）電力がそこを通して供給されるパワークランプであって、電極がそこを通って延び、かつ電極と接触する環状の接触素子を備え、環状の接触素子を介して電極に第１の挟持力を付与するパワークランプと、（ｂ）少なくとも１つの第１のすべりスリーブを備えるすべりクランプアセンブリであって、第１のすべりスリーブが、電極がそこを通って延びる中空の円筒状内部を有し、電極に第２の挟持力を付与し、かつ電極およびパワークランプに対して軸方向に可動である、すべりクランプアセンブリとを備える。パワークランプおよびすべりクランプアセンブリはともに電極を支持し、第１および第２の挟持力は、第１および第２の挟持力を維持したまま、第１のすべりスリーブの軸方向下方への移動によってパワークランプに対する電極の軸方向下方への移動が得られるように、かつ第１および第２の挟持力を維持したまま、第１のすべりスリーブのみの軸方向上方への移動によって電極にたいする第１のすべりスリーブの軸方向の移動が得られるように選択される。

別の態様では、本発明は、軸方向に延びる電極を保持し、電極を軸方向に上下させるすべりクランプアセンブリを提供する。すべりクランプアセンブリは、（ａ）電極に第１の挟持力を付与する第１のすべりスリーブであって、電極を受け入れる中空の円筒状内部を有する第１のすべりスリーブと、（ｂ）電極に第２の挟持力を付与する第２のすべりスリーブであって、電極を受け入れる中空の円筒状内部を有し、第１のすべりスリーブと軸方向に離間した第２のすべりスリーブと、（ｃ）両方のすべりスリーブが接続されるすべりクランプ枠であって、第１および第２のすべりスリーブの両方が枠に対して、かつ互いに独立に軸方向に可動であるすべりクランプ枠と、を備える。

さらに別の態様では、本発明は、パワークランプおよびすべりクランプアセンブリによって支持される電極を、アーク炉に対して軸方向に移動させる方法を提供する。すべりクランプアセンブリは、電極がそこを通って延びる中空内部を有する第１のすべりスリーブを備える。方法は、（ａ）パワークランプによって印加される第１の挟持力を電極に印加する工程と、（ｂ）第１のすべりスリーブによって印加される第２の挟持力を電極に印加する工程と、（ｃ）電極に対する第１および第２の挟持力を維持したまま、第１のすべりスリーブに軸方向下向きの力を印加する工程とを含み、すべりスリーブに対する下向きの力と電極の下向きの力が、パワークランプの抵抗摩擦力よりも大きく、それによって、パワークランプおよび炉に対する第１のすべりスリーブおよび電極の軸方向下方への変位が得られる。

さらに別の態様では、本発明は、パワークランプおよびすべりクランプアセンブリによって支持される電極を、アーク炉に対して軸方向に移動させる方法を提供する。すべりクランプアセンブリは、電極がそこを通って延びる中空内部を有する第１のすべりスリーブと、電極がそこを通って延びる中空内部を有する第２のすべりスリーブとを備える。方法は、（ａ）パワークランプによって印加される第１の挟持力を電極に印加する工程と、（ｂ）第１のすべりスリーブによって印加される第２の挟持力を電極に印加する工程と、（ｃ）第２のすべりスリーブによって印加される第３の挟持力を電極に印加する工程と、（ｄ）電極に対する前記第１、第２、および第３の挟持力を維持したまま、第１のすべりスリーブおよび第２のすべりスリーブのそれぞれに軸方向上向きの力を印加する工程とを含み、すべりスリーブに対する上向きの力を結合したものが、電極の下向きの力およびパワークランプの抵抗摩擦力よりも大きく、それによって、パワークランプおよび炉に対するすべりスリーブおよび電極の軸方向上方への変位が得られる。

図１〜３は、本発明による好ましい電極すべりシステムの動作を示す概略図である。

図１ａ〜１ｃは、電極コラム１２で支持されているアーク炉（図示なし）用の消耗電極１０を概略的に示し、電極コラム１２のうちパワークランプ１４およびすべりスリーブ１６のみを示している。電極コラム１２の残りの構成要素は、図１ａ〜１ｃを参照して記載される本発明の理解には不要なため、図示していない。電極コラムは上述した他の構成要素を備えてもよく、また、すべりスリーブは、より詳細に後述するような他の構成要素も含むすべりクランプアセンブリの一部を備えることが、理解されるであろう。

上述したように、電極１０は垂直に吊下げられ、図１ａに示す長手方向軸Ｌを規定する。

図１ａ〜１ｃは、長手方向軸に沿って炉内に漸増的に下方へ電極１０を供給することにかかわる工程を示す。パワークランプ１４は、そこを通って電極が延び、電極１０に接触している環状の接触素子を備える。パワークランプ１４は、環状の接触素子を介して電極１０に第１の半径方向の挟持力を付与する。

すべりスリーブ１６は、そこを通って電極１０が延びる中空の円筒状内部を有する。第１のすべりスリーブ１６は、電極１０に第２の半径方向の挟持力を付与し、電極１０およびパワークランプ１４に対して軸方向に可動である。

長手方向軸Ｌに沿って電極１０を下方へ変位させるために、パワークランプ１４およびすべりスリーブ１６の挟持力を維持したまま、軸方向下向きの力が矢印Ａの方向ですべりスリーブ１６に印加される。

電極１０の重量は、長手方向軸Ｌと平行に向けられ、矢印Ｗで図１ａに示す下向きの力を構成することが理解されるであろう。図１ａに示す力ＡおよびＷは、矢印Ｒで図１ａに示す、パワークランプ１４の抵抗摩擦力によって相殺される。パワークランプ１４およびスリーブ１６によって生成された挟持力の大きさは、挟持力を解放することなく、すべりスリーブ１６の軸方向下方への移動によって、パワークランプ１４に対する電極１０の軸方向下方への移動が得られるように選択される。換言すれば、矢印ＡおよびＷで示す力を結合した大きさは、抵抗力Ｒよりも大きく、したがって、電極１０は、パワークランプ１４を介して図１ｂに示す位置まで下方に滑動され、その結果、電極１０は量Ｘだけ炉内に供給される。

電極１０を下降させるプロセスを完了するためには、すべりスリーブ１６がその初期位置に戻されなければならない。したがって、図１ｂに矢印Ｂで示す軸方向上向きの力が、すべりスリーブ１６に印加される。この力Ｂは、電極１０の重量Ｗによって対抗され、図１ｂに矢印Ｒ’で示す、電極１０に対するパワークランプ１４の摩擦力による抵抗も受ける。挟持力の大きさは、パワークランプ１４およびすべりスリーブ１６の挟持力を維持したまま、すべりスリーブ１６のみの軸方向上方への移動によって、電極１０に対するすべりスリーブ１６の軸方向上方への移動が得られるように選択される。換言すれば、力Ｂの大きさは、力ＷおよびＲ’を結合した効果を上回るのには不十分であり、したがって、すべりスリーブ１６は電極１０上で上方に滑動する。すべりスリーブ１６の上方への変位は、パワークランプ１４またはすべりスリーブ１６の挟持力を解放することなく達成され、また、パワークランプ１４に対する電極の滑動が実質的にないことが強調される。すべりスリーブ１６の最終位置を、図１ｃに示す。図１ａ〜１ｃに示す工程を繰り返すことによって、電極１０をさらに炉内に供給することができる。電極１０を下降させることに関与する工程の順序は、図１ａ〜１ｃを参照して上述した順序から変更することができることが理解されるであろう。例えば、すべりスリーブ１６は、下降される前にその初期位置から上方へ移動されてもよい。換言すれば、図１ａおよび１ｂに示す工程の順序は逆にすることができる。

図２ａ〜２ｄおよび３ａ〜３ｄは、アーク炉（図示なし）用の電極１０とともに電極コラム２８を含む本発明の第２の好ましい実施形態を概略的に示す。第２の好ましい実施形態における電極コラム２８は、電極１０に第１の挟持力を付与するパワークランプ３０、電極１０に第２の挟持力を付与する第１のすべりスリーブ３２、および電極１０に第３の挟持力を付与する第２のすべりスリーブ３４を含む。すべりスリーブ３２および３４は、そこを通って電極１０が延びる中空の円筒状内部を有する。第１のすべりスリーブ３２および第２のすべりスリーブ３４は両方とも、パワークランプ３０を含む電極コラム２８の固定の構成要素に対して可動である。好ましくは、第１のすべりスリーブ３２および第２のすべりスリーブ３４は互いに独立に可動できる。

電極１０の下方への供給は、電極１０に対する第１、第２、および第３の挟持力を維持したまま、すべりスリーブ３２および３４に、軸方向下向きの力Ａ_１およびＡ_２を同時に付与することによって達成される。第１、第２、および第３の挟持力の大きさは、力Ａ_１およびＡ_２ならびに電極１０の重量Ｗを結合した大きさが、パワークランプ３０によって電極１０に付与される摩擦抵抗力Ｒ_１よりも大きくなるように選択される。したがって、下向きの力Ａ_１およびＡ_２を印加することにより、パワークランプ３０を含む電極コラム２８の固定の構成要素に対する電極１０の軸方向下方への移動が得られる。したがって、電極１０は、パワークランプ３０を介して図２ｂに示す位置まで下方に滑動され、その結果、電極１０は量「Ｘ」だけ炉内に供給される。図２ｂは、この動作の後の、電極１０の位置および電極コラム２８の構成を示す。

好ましくは、図２ｂ〜２ｄに示すように、すべりスリーブ３２および３４は１つずつそれらの初期位置に戻される。図２ｂに示すように、第１のすべりスリーブ３２は、上向きの力Ｂ_１を印加することにより、その初期位置まで上方へ移動される。力Ｂ_１の大きさは、パワークランプ３０の抵抗摩擦力Ｒ_１’、第２のすべりスリーブ３４の抵抗摩擦力Ｒ_２’、および電極１０の重量Ｗを結合した大きさよりも小さい。したがって、第１、第２、および第３の挟持力を維持したまま、第１のすべりスリーブ３２のみを上方へ移動させることにより、電極１０に対する、かつ電極コラム２８の残りの部分に対する第１のすべりスリーブ３２の軸方向上方への移動が得られる。

同様に、図２ｃは、第２のすべりスリーブのみに軸方向上向きの力Ｂ_２を印加することによって、第２のすべりスリーブ３４をその初期位置に戻すことを示す。図２ｃに示すように、上向きの力Ｂ_２の大きさは、パワークランプ３０の抵抗摩擦力Ｒ_１’および第１のすべりスリーブ３２の抵抗摩擦力Ｒ_２’、ならびに電極１０の重量Ｗを結合した大きさよりも小さい。したがって、第１、第２、および第３の挟持力を維持したまま、第２のすべりスリーブ３４のみを上方へ移動させることにより、電極１０に対する第２のすべりスリーブ３４の軸方向の移動が得られる。スリーブ３２および３４をそれらの初期位置に戻した後、電極１０および電極コラム２８は図２ｄに示される構成を有する。

電極１０を下方へ滑動させることに関与する工程の順序は、図２ａ〜２ｄを参照して記載した順序から変更することができることが理解されるであろう。例えば、すべりスリーブ３２および３４は、ともに下降される前に、それらの初期位置から上方へ移動されてもよい。換言すれば、図２ｂおよび２ｃに示す工程は、図２ａに示す工程の前に実施されてもよい。さらに、図２ｂおよび２ｃに示す工程の順序は逆にすることができる。

第２の好ましい実施形態の電極コラム２８を使用する１つの利点は、電極１０の「逆滑動」、すなわち上方への供給も達成することができる点である。これは、意図しない過度の下方への滑動を修正するか、または炉内の溶融材料の量の急速な増加を補償するために必要となる場合がある。次に、逆滑動を図３ａ〜３ｄを参照して説明する。

電極１０は、第１のすべりスリーブ３２および第２のすべりスリーブ３４に、軸方向上向きの力Ｂ_１およびＢ_２を同時に印加することによって、上方へ供給される。挟持力の大きさは、上向きの力Ｂ_１およびＢ_２を結合した大きさが、パワークランプ３０の抵抗摩擦力Ｒ_１と結合した電極１０の重量Ｗよりも大きくなるように選択される。したがって、上向きの力Ｂ_１およびＢ_２を印加することによって、パワークランプ３０を含む電極コラム２８の固定の構成要素に対する電極１０の軸方向上方への移動が得られる。したがって、電極１０は、パワークランプ３０を介して図３ｂに示す位置まで上方に滑動され、その結果、電極１０が量「Ｘ」だけ炉から引き出される。

すべりスリーブ３２および３４をそれらの初期位置に戻すことを、図３ｂおよび３ｃに示す。図３ｂでは、軸方向下向きの力Ａ_１は、第２のすべりスリーブ３４のみに印加される。力の大きさは、下向きの力Ａ１および電極の重量Ｗを結合したものが、パワークランプ３０の抵抗力Ｒ_１’およびすべりスリーブ３２の抵抗力Ｒ_２’を結合したものよりも小さくなるように選択される。したがって、第２のすべりスリーブ３４は、図３ｃに示す位置まで、電極１０および電極コラム２８の固定の構成要素に対して下方に移動する。同様に、第１のすべりスリーブ３２は、軸方向下向きの力Ａ_２を印加することによって図３ｃに示すように下方へ移動されるが、力Ａ_２を電極の重量Ｗと結合したものは、パワークランプ３０の抵抗力Ｒ_１’およびすべりスリーブ３４の抵抗力Ｒ_３’を上回るには不十分である。したがって、第１のすべりスリーブ３２は、図３ｄに示す位置まで、電極１０に対して、ならびに電極コラム２８の固定の構成要素に対して下方へ移動する。

電極１０を逆滑動させることに関与する工程の順序は、図３ａ〜３ｄを参照して上述した順序から変更できることが理解されるであろう。例えば、すべりスリーブ３２および３４は、ともに上昇される前に、それらの初期位置から下方へ移動されてもよい。換言すれば、図３ｂおよび３ｃに示す工程は、図３ａに示す工程の前に実施されてもよい。更に、図３ｂおよび３ｃに示す工程の順序は逆にすることができる。

図２ａ〜２ｄおよび３ａ〜３ｄの上述の記載から、電極１０の滑動および逆滑動に関与する基本的原理は、すべりスリーブ３２および３４のどちらかそれ自体を移動させることにより、電極１０を移動させることなく電極１０上で滑動させることであることが明白であろう。ただし、スリーブ３２および３４の両方を実質的に同じ方向へ移動させることにより、電極１０が同じ方向に移動される。

図４〜６は、電極１０を保持する、および電極１０によって規定される長手方向軸Ｌ（図４）に沿って電極を上下させるすべりクランプアセンブリ４０を含む、本発明による好ましい電極すべりシステムを示す。

すべりクランプアセンブリ４０は、第１の半径方向の挟持力を電極１０に付与する、第１の、すなわち下側のすべりスリーブ４２を含む。第１のすべりスリーブ４２は、円筒状であり、そこを通って電極１０が延びる中空の円筒状内部４４を有する。すべりクランプアセンブリ４０はさらに、第２の半径方向の挟持力を電極１０に付与する、第２の、すなわち上側のすべりスリーブ４６を含む。第２のすべりスリーブ４６もまた、円筒状であり、そこを通って電極１０が延びる中空の円筒状内部４８を有する。すべりスリーブ４２および４６は、好ましくは、約１：１の高さ対幅の比を有する。これは、スリーブ４２および４６の頂部および底部で電極に対する締付力を限定する助けとなる。

すべりクランプアセンブリ４０は、さらに、第２のすべりスリーブ４６が接続される上側表面５２と第１のすべりスリーブ４２が接続される下側表面５４とを有する、すべりクランプ枠５０を含む。図４に示すように、すべりスリーブ４２および４６は、互いに軸方向に離間し、すべりクランプ枠５０の下および上にそれぞれ位置する。図には示してないが、すべりクランプ枠５０、すべりクランプアセンブリ４０、および電極コラムの他の構成要素は、１以上の支持部材によって支持され配置されるのが好ましい。例えば、すべりクランプ枠５０、および電極コラムの他の構成要素は、１以上のオーバーヘッドガーダ（図示なし）などから、油圧シリンダまたはワイヤロープで吊下げられてもよい。

アセンブリ４０の第１のすべりスリーブ４２および第２のすべりスリーブ４６は、互いに対してかつすべりクランプ枠５０に対して独立に、長手方向軸Ｌに沿って可動である。したがって、すべりクランプアセンブリ４０は、独立に可動であるすべりスリーブ３２および３４を組み込み、電極１０を軸Ｌに沿って上方および下方に供給することができる、図２ａ〜２ｄおよび３ａ〜３ｄを参照して上述したアセンブリと類似する。すべりクランプアセンブリ４０の動作を、以下にさらに記載する。

上述したように、すべりスリーブ４２および４６は、すべりクランプ枠５０に可動に接続される。すべりスリーブ４２および４６はそれぞれ、スリーブ４２および４６を長手方向軸に沿って移動させることができる少なくとも１つの力生成装置によって、枠５０に接続されることが好ましい。好ましい実施形態では、力生成装置はそれぞれ、すべりスリーブ４２および４６それぞれがそこを介して枠５０に接続される、液圧機構５６を含む。液圧機構５６は、好ましくは、油圧または空気圧によって作動されてもよい。後述する好ましい実施形態では、液圧機構５６は油圧作動式であり、油圧シリンダ５８を含む。

油圧または空気圧シリンダ５８は、長手方向軸に沿って伸縮することができ、また対向する端部それぞれでシリンダＵリンクに回転可能に接続される。図４に示すように、各シリンダ５８の一端は、第１のシリンダＵリンク６０を介して枠５０に取り付けられる。各油圧シリンダ５８の他端は、第２のシリンダＵリンク６２を介してレバーアーム６４に取り付けられる。

各レバーアーム６４は、長手方向軸をほぼ横断し、シリンダＵリンク６２によって油圧シリンダ５８に固定される第１の端部６６と、アームＵリンク７０によって枠５０の上側表面５２または下側表面５４に回転可能に取り付けられる第２の端部６８とを有する。図６に示すように、レバーアーム６４は、円筒状のすべりスリーブ４２および４６と実質的に正接し、各レバーアーム６４の中央部分７２は、回転可能な接続部７４によってすべりスリーブ４２または４６に回転可能に接続される。図４に示すように、回転可能な接続部７４は、すべりスリーブ４２または４６のいずれかの側部から突出するピン７５を含んでもよく、ピン７５が、レバーアーム６４の１つの中央部分７２にある大型穴７７を係合して、スリーブ４２および４６の水平方向の移動を制限することができるようになる。したがって、各レバーアーム６４の端部６６および６８は、シリンダＵリンク６２およびアームＵリンク７０に回転可能に接続され、各レバーアーム６４の中央部分７２は、すべりスリーブ４２または４６に回転可能に接続される。回転可能および水平方向に並進可能な、組み合わされた接続部の他のタイプが当業者には既知であり、図４に示したピン７５および大型穴７７の構成の代わりに使用されてもよいことが理解されるであろう。

図５の正面図および図６の平面図から、すべりスリーブ４２および４６はそれぞれ一対のレバーアーム６４を備えていることが分かるであろう。すべりスリーブ４２および４６それぞれの対になったレバーアーム６４は、互いに対して実質的に平行であり、すべりスリーブ４２および４６の対向面に沿って延びる。図６の平面図に示すように、レバーアームの各対の第１の端部６６は、レバー横材７６の対向する端部に固定され、横材はそれぞれ、その端部の間に中央部分７８を有し、そこを介して液圧機構５６によって枠５０に接続される。

すべりクランプアセンブリ４０の構成要素を記載してきたが、すべりスリーブ４２および４６の軸方向の移動が結果として得られる、液圧機構５６の作動方法を以下に説明する。

例えば、下側すべりスリーブ４２に関連付けられた油圧シリンダ５８が長手方向に延びることにより、結果として、レバーアーム６４の第１の端部６６が横材７６およびすべりスリーブ４２とともに下方に変位する。レバーアーム６４の第２の端部６６は、アームＵリンク７０の周りで旋回し、レバーアーム６４の中央部分７２は、接続部７０および７４がある程度回転すると下方へ変位される。ピボット７０の周りでレバーアームの中央部分７２が回転することにより、接続部７４は大型穴７７に対して移動する。油圧シリンダ５８を収縮させることによって、同様に、すべりスリーブ４２が上方へ変位して、図４および５に示すその初期位置に戻る。

上側すべりスリーブ４６は、それが接続されている油圧シリンダ５８を伸張させることにより、初期位置から上方へ変位される。シリンダ５８を伸張させることにより、横材７６および取り付けられたすべりスリーブ４６とともに、レバーアーム６４の第１の端部６６が上方に変位する。レバーアーム６４の第２の端部６８は、アームＵリンク７０の周りで旋回し、中央部分７２は、上述したように接続部７４および７０の周りで回転される。油圧シリンダ５８を収縮させることにより、すべりスリーブ４６が下方に変位されて、図４および５に示すその初期位置に戻る。

すべりスリーブ４２および４６は、それぞれ実質的に円筒状のシェル７９を含む比較的簡単な構造のものである。各シェル７９は、２つの取付フランジ８０および８２を有し、それらは、実質的に互いに平行であり、すべりスリーブ４２および４６が半径方向内向きの挟持力を電極１０に付与するようにスペーサロッド９０に作用するすべりクランプばね８８によって、他方に対して付勢される。図５に示すように、フランジ８０および８２は、スペーサロッド９０の一端に位置する単一のばね８８または軸方向に離間した複数のばね８８によって付勢される。代わりに、フランジ８０および８２を、対にして配置されたすべりクランプばねで付勢し、各対のばね８８をばねロッド９０の端部でフランジ８０および８２のいずれかの側に配置することができることが理解されるであろう。本発明では、挟持圧力の解放は必要ではなく、また所望もされないので、すべりスリーブ４２および４６は、好ましくは電極１０に対する挟持圧力を解放する手段を有さないことを留意しなければならない。フランジ８０および８２をともに付勢することは、必ずしもばね圧によって達成されなくてもよく、またフランジ８０および８２を付勢する他の手段が代わりに使用されてもよいことが理解されるであろう。例えば、付勢力は、シェル７９上に設けられる油圧または空気圧装置によって生成されてもよい。

ケーシングの新たな部分がゾーダベルグ（Soderberg）式電極に連続的に付加され、したがって通常の正常な製作公差が予期されるはずである。電極の形状のばらつきは、それがいかに良好に保持されるかに影響するので、信頼性の高い電極動作に関する問題が生じる場合がある。直径、真円度、真直度、および品質などのばらつきはすべて、受動的に適応されなければならない。本発明では、これらの公差は、ばね８８の張力を慎重に選択し、すべりスリーブ４２および４６に水平方向移動の自由度を提供し、約１：１の高さ対幅の比を維持し、また、スリーブ４２および４６に外周の周りにおける形状の順応性と垂直方向における形状の剛直性とを提供することによって、適応される。

外周における形状の順応性は、電極ケーシングの直径、真円度、および全体的な製造品質におけるばらつきを許容するので、重要な特徴である。それによって、すべりスリーブ４２および４６が、その形状を電極１０の形状に適合させることが可能になる。さらに、この特徴により、半径方向の圧縮が電極１０上に均等に分布されることができるようになる。しかしながら、外周における形状の順応性とともに、スリーブ４２および４６は、摩擦負荷の主要方向である垂直方向において、剛直でなければならない。

上述した利点に加えて、本発明による電極すべりシステムは、個々のすべりスリーブのメンテナンス中または交換中の炉休止時間を最小限に抑えることによって、維持費を低減する助けとすることができる。具体的には、２つのすべりスリーブ４２および４６、ならびにパワークランプ３０を含むシステムでは、さらなる電極固定手段を必要とすることなく、これら３つのクランプのいずれかを解放することができる。これにより、メンテナンスに必要な労働量が低減され、迅速に運転を再開することが可能になる。

本発明を特定の好ましい実施形態に関連して記載してきたが、それに限定されることを意図しない。反対に、本発明は、添付の請求項の範囲内に含まれ得るすべての実施形態を包含することを意図する。

図１ａ〜１ｃは、１つのすべりスリーブを含む本発明による好ましい電極すべりシステム、およびこのシステムを用いて電極を下方に供給する方法を示す。 図２ａ〜２ｄは、両方が可動である２つのすべりスリーブを含む本発明の一実施形態による電極すべりシステム、およびこのシステムを用いて電極を下方に供給する好ましい方法を示す。 図３ａ〜３ｄは、図２の電極すべりシステムを用いて電極を上方に、すなわち逆に滑動させる方法を示す。 図４は、２つの可動のすべりスリーブを含む本発明による好ましいすべりシステムの側面図である。 図５は、２つの可動のすべりスリーブを有する本発明による好ましい電極すべりシステムの正面図である。 図６は、図４の電極すべりシステムの、部分的に断面の平面図である。

Claims (15)

1. アーク炉用の消耗電極および電極コラムの組み合わせにおいて、前記電極が前記電極によって規定される長手方向軸に沿って下方に可動であり、前記電極コラムが、
   （ａ）電力が供給されるパワークランプであって、前記電極が延在し、かつ前記電極と接触する環状の接触素子を備え、前記環状の接触素子を介して前記電極に第１の挟持力を付与するパワークランプと、
   （ｂ）第１のすべりスリーブであって、前記第１のすべりスリーブが、前記電極が通って延びる中空の円筒状内部を有し、前記電極に第２の挟持力を付与し、かつ前記電極および前記パワークランプに対して軸方向に可動である、該第１のすべりスリーブと、
   （ｃ）第２のすべりスリーブであって、前記第２のすべりスリーブが、前記電極が通って延びる中空の円筒状内部を有し、前記電極に第３の挟持力を付与し、かつ前記電極、前記パワークランプおよび第１のすべりスリーブに対して軸方向に可動である、該第２のすべりスリーブとを備え、
   前記パワークランプおよび前記すべりスリーブがともに前記電極を支持し、前記第１、第２、および第３の挟持力が、前記第１、第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１及び第２のすべりスリーブの同時に軸方向下方への移動によって前記パワークランプに対する前記電極の軸方向下方への移動が得られるように、かつ前記第１、第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１および第２のすべりスリーブの１つのみの軸方向上方への移動によって、前記電極に対する前記第１および第２のすべりスリーブの前記の１つの軸方向の移動が得られるように選択される、消耗電極および電極コラム。
2. 前記第１、第２、および第３の挟持力が、前記第１、第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１のすべりスリーブのみの軸方向上方への移動によってさらに、前記パワークランプおよび前記第２のすべりスリーブに対して前記電極が移動しないように選択される、請求項１に記載の消耗電極および電極コラム。
3. 前記第１、第２、および第３の挟持力が、前記第１、第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１および第２のすべりスリーブの同時の軸方向上方への移動によって前記パワークランプに対する前記電極の軸方向上方への移動が得られるように選択される、請求項１に記載の消耗電極および電極コラム。
4. 前記電極コラムが、前記第１および第２のすべりスリーブが取り付けられるすべりクランプ枠をさらに備えた、請求項１に記載の消耗電極および電極コラム。
5. 前記電極コラムが、前記第１のすべりスリーブを軸方向に移動させる少なくとも１つの第１液圧シリンダをさらに備え、前記少なくとも１つの第１液圧シリンダが前記すべりクランプ枠に取り付けられる、請求項４に記載の消耗電極および電極コラム。
6. 前記電極コラムが、１以上の第１レバーアームをさらに備え、そのそれぞれが前記少なくとも１つの第１液圧シリンダおよび前記第１のすべりスリーブに接続される、請求項５に記載の消耗電極および電極コラム。
7. 前記第１レバーアームがそれぞれ、前記第１のすべりスリーブに旋回可能かつ水平方向に並進可能に固定される、請求項６に記載の消耗電極および電極コラム。
8. 前記第２の挟持力が前記第１のすべりスリーブを半径方向内向きに付勢することによって生成される、請求項１に記載の消耗電極および電極コラム。
9. 前記付勢が、ばね圧、油圧、および空気圧から選択された付勢手段によって提供される、請求項８に記載の消耗電極および電極コラム。
10. 前記環状の接触素子が、複数の半径方向内向きに付勢された接触素子を備え、前記接触素子がそれぞれ２つの圧力点で内向きに付勢される、請求項１に記載の消耗電極および電極コラム。
11. 軸方向に延びる電極を保持し、前記電極を軸方向に上下させるすべりクランプアセンブリであって、
    （ａ）前記電極に第１の挟持力を付与する第１のすべりスリーブであって、前記電極を受け入れる中空の円筒状内部を有する第１のすべりスリーブと、
    （ｂ）前記電極に第２の挟持力を付与する第２のすべりスリーブであって、前記電極を受け入れる中空の円筒状内部を有し、前記第１のすべりスリーブと軸方向に離間した第２のすべりスリーブと、
    （ｃ）両方のすべりスリーブが接続されるすべりクランプ枠であって、前記第１および第２のすべりスリーブの両方が枠に対して、かつ互いに独立に軸方向に可動であるすべりクランプ枠と、を備えるすべりクランプアセンブリ。
12. （ｄ）前記すべりクランプ枠に取り付けられた、前記第１および第２のすべりスリーブを軸方向に移動させる液圧シリンダ装置をさらに備え、
    前記すべりスリーブがそれぞれ、前記液圧装置の少なくとも１つに接続される、請求項１１に記載のすべりクランプアセンブリ。
13. 電極をアーク炉に対して軸方向に移動させる方法であって、前記電極がパワークランプおよびすべりクランプアセンブリによって支持され、前記すべりクランプアセンブリが、前記電極が通って延びる中空内部を有する第１のすべりスリーブと、
    前記電極を通す中空の円筒状内部を有する第２のすべりスリーブとを備え、
    該方法が、
    （ａ）前記パワークランプによって印加される第１の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｂ）前記第１のすべりスリーブによって印加される第２の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｃ）前記第２のすべりスリーブによって印加される第３の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｄ）前記電極に対する前記第１、第２および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１および第２のすべりスリーブの各々に軸方向下向きの力を同時に印加する工程とを含み、前記すべりスリーブに対する前記下向きの力と前記電極の下向きの力との結合した大きさが、前記パワークランプの抵抗摩擦力よりも大きく、それによって、前記パワークランプおよび前記炉に対する前記第１および第２のすべりスリーブおよび前記電極の軸方向下方への変位が得られる、方法。
14. （e）前記電極に対する前記第１,第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１および第２のすべりスリーブの１つのみに軸方向上向きの力を印加する工程をさらに含み、前記すべりスリーブの１つ対する前記上向きの力が、前記パワークランプの抵抗摩擦力、第２のすべりスリーブの抵抗摩擦力および電極の重量を結合した大きさよりも小さく、これによって、前記電極および前記パワークランプに対する前記すべりスリーブの１つの上方への変位が得られるようにした請求項１３に記載の方法。
15. 電極をアーク炉に対して軸方向に移動させる方法であって、前記電極がパワークランプおよびすべりクランプアセンブリによって支持され、前記すべりクランプアセンブリが、前記電極がそこを通って延びる中空内部を有する第１のすべりスリーブと、前記電極がそこを通って延びる中空内部を有する第２のすべりスリーブとを備え、方法が、
    （ａ）前記パワークランプによって印加される第１の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｂ）前記第１のすべりスリーブによって印加される第２の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｃ）前記第２のすべりスリーブによって印加される第３の挟持力を前記電極に印加する工程と、
    （ｄ）前記電極に対する前記第１、第２、および第３の挟持力を維持した状態で、前記第１のすべりスリーブおよび前記第２のすべりスリーブのそれぞれに軸方向上向きの力を同時に印加する工程とを含み、前記すべりスリーブに対する前記上向きの力を結合したものが、前記電極の下向きの力および前記パワークランプの抵抗摩擦力よりも大きく、それによって、前記パワークランプおよび前記炉に対する前記すべりスリーブおよび前記電極の軸方向上方への変位が得られる、方法。

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