JPH0711390B2 - 直流電気炉の炉底電極交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、直流アークによって金属の溶解・精錬を行う
直流電気炉の炉底電極交換装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 電気炉には交流電気炉と直流電気炉とがあり、交流電気
炉は３本の黒鉛電極を炉の上方から挿入し、溶鋼を中心
点としてアークを発生させるものであり、直流電気炉は
黒鉛電極が必ずしも３本ではなく１本乃至３本の電極を
挿入し、炉底部を他方の電極として直流アークを発生さ
せるものである。

交流電極は３本電極のため炉の上部構造が複雑になると
共に３相アークが相互電磁力により外側に曲げられ放散
熱が多く熱効率が悪い、またアークの曲がりにより炉壁
を局部的に損傷させる。更には電極消耗量が大きいばか
りでなく騒音が大きく、フリッカが激しい等の問題点が
ある。これに対して直流電気炉は、電極が少ないため炉
上方の電極周りはシンプルになり、交流電気炉に比べて
黒鉛電極の原単位や電力原単位の低減およびフリッカの
減少が期待できるという長所があるが炉底電極の寿命に
問題点がある。

直流電気炉の炉底電極には、例えば日本工業炉協会発
行、工業加熱炉、vol.25（1988）、No.2、P24〜33所載
の「直流アーク炉の現状と将来」と題する報文に述べら
れているように、多数の小径電極を炉底に内張りされた
耐火物に直立して埋設する小径多電極方式および大径の
電極丸棒を１本乃至３本を直立して配設する大径電極方
式が知られている。

第５図は直流電気炉の断面概略図であり、炉体10は炉蓋
12、炉壁14、炉底16から構成されていて、炉蓋12を通し
て黒鉛電極18が挿入されており、また炉底16には鋼棒製
の炉底電極30が多数埋設されていると共に炉体10は油圧
シリンダ等の傾動装置（図示せず）によって左右に傾動
可能になっている。

炉底電極30は例えば鋼丸棒を50〜200本といった多数を
炉底16に内張りされた耐火物を直立して埋設されてお
り、これらの炉底電極30が電極回路の陽極を形成し、こ
の陽極に炉蓋12より突き出している黒鉛電極18が陰極と
して対向している。この方式の場合、炉底電極30の直径
は50mmφが最大限である。

炉底電極30の周囲にはスタンプ材が打設されており、炉
底電極30の上端面はスタンプ材の上面に露出しており、
また下端部は炉外に突出させ炉底16と離間して設けた冷
却板32に達していて、冷却板32に接続した空冷管34から
冷却用空気を供給することによって炉底電極30を冷却す
るようになっている。

なお、炉底電極30としては前記第５図に示す小径多電極
方式の他に第４図に示すように例えば大径の鋼丸棒30を
炉底16の中心から等距離の同一円周上に等しいピッチで
例えば３本配設する大径電極方式も採用されている。当
該炉底電極30は成形耐火物の上面に露出しており、下端
部を炉底16から炉外に突出させている点は前記小径多電
極方式と同じであるが、炉外に突出した炉底電極30を囲
む水冷函２を設け、水冷管から冷却水を供給して冷却す
る構造になっている。この方式の場合、炉底電極30の直
径を250mmφとするのが最大限である。

前述のように小径多電極方式では耐火物に埋設された多
数の炉底電極を炉外で空気冷却されており、また大径電
極方式では耐火物に埋設された炉底電極を炉外で水冷却
されているが、耐火物中の炉底電極が炉内の溶鋼と接触
する部分は溶ける。

しかし、耐火物が存在する限り炉底電極の溶損部に溶鋼
が充填されて固まるので消耗はしないが耐火物が減って
くると炉底電極も損耗してくる。そこで炉底電極の中に
熱電対を挿入してあり、ある設定温度になると炉底電極
の取換を行う必要がある。

ところで、従来、小径多電極方式の直流電気炉で炉底電
極を交換するには、例えば第３図の(a)〜(h)で示す手順
によって行われていた。

まず第３図における(a)で示すように炉体10内にエアブ
ロア40で送風しながら炉内に作業員が入って炉壁に付着
したノロ・地金42を取り除くと共に炉底電極を埋設した
周囲の地金44を切断する。そして(b)で示すようにボト
ム48にジャッキ46をセットしてボトム48を(c)に示すよ
うにジャッキアップして炉底と切り離した後、(d)に示
すようにボトム48をワイヤ50で吊り上げて炉外に搬出す
る。

引続き、ワイヤ50で作業用パン52を炉内に取込み(e)に
示すようにボトム48を取除いた空隙部にセットし、周辺
の耐火物を壊して作業用パン52に回収する。周辺の耐火
物を回収したら、(f)に示すように枠れんが54を積んだ
後、(g)に示すように炉底電極を埋設した新しいボトム4
8をセットし、最後に(h)に示すようにボトム48の周囲に
容器56からスタンプ材を充填すれば一連の炉底電極の交
換作業を終了する。

一方、大径電極方式の直流電気炉で炉底電極を交換する
には、例えば第４図に示すように炉壁12と炉底16とを矢
印のように上下に取外し可能な接続構造とし、炉底16を
炉壁12から切り離し、炉底16のみをオフラインに移動
し、代替用として予め準備してある炉底16（新しい電極
を埋設したもの）を取込み、既設の炉壁12と組み合わせ
て更新する方式が採用されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 前述従来技術のうち、ボトム部を炉内にジャッキアップ
する前者の方式は、炉内に作業員が入って地金切り、れ
んが解体、れんが積み、旧電極の取外し、新電極の取込
み等の作業を行うことが必要となる。炉内を冷やして作
業員が炉内に入れるようになるまでには４〜５時間程度
を要するので炉底電極の交換時間が全体として長く掛か
ることになる。また炉内を冷やすとはいえ高熱雰囲気下
での作業とならざるを得ずせいぜい10分間程度の作業と
なるので３〜４チームを組んで交代で行わねばならず多
人数の作業員を必要とするという問題点があった。

また、炉底を取外す後者の方式は、予め炉底を準備して
おく必要があるので設備費が嵩むばかりでなく広い補修
場、仮置場を余分に必要とし、またハンドリングのため
の大掛かりな搬送装置が必要となる。100トン規模の直
流電気炉で炉底電極部分はせいぜい２〜３トン程度であ
るにも拘らず150トンにも及び大重量の炉底全体を交換
することになり無駄が多く、交換作業に10時間程度の長
時間が掛かるという問題点があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたものであって、比
較的小さな装置により炉内に作業員が入ることなく能率
よく迅速に炉底電極を交換することができる直流電気炉
の炉底電極交換装置を提供することを目的とするもので
ある。

＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成するための本発明は、昇降自在な受台を
有する台車上に、炉底電極部を包囲する大きさを有する
短円筒状部材の上端部に接続金具を設けると共に下端部
外周に張り出したフランジ上に複数の油圧ジャッキを配
設した電極引抜機を搭載し、前記短円筒状部材の上端部
に設けた接続金具を炉底電極に固定した止め金具に接続
すると共に、前記複数台の油圧ジャッキを炉底底面に当
接して押圧し、炉底電極を炉外に引抜くように構成して
なることを特徴とする直流電気炉の炉底電極交換装置で
ある。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図においては、受鋼鍋を載置して直流電気炉からの溶
鋼を受ける受鋼台車を炉底電極の交換に利用する場合に
ついて説明するが、専用の台車を用いてもよい。

第１図において、10は炉底16に大径の炉底電極30を３本
埋設した炉体を示しており、炉底電極30の周囲には下拡
がりのテーパに形成された成形耐火物28が存在し、成形
耐火物28の周囲には耐火れんが29が積んである。なお、
16aは炉底16の鉄皮であり、11は炉底電極30、成形耐火
物28および水冷函２等からなる電極ボトム13の底面に設
けられた止め金具を示している。

受鋼台車１の中央部には昇降シリンダ３によって受台４
が昇降自在に支持されており、昇降自在に支持された受
台４の周囲には作業用デッキ５が配設されている。そし
て受台４上には第２図に詳細を示すように炉底電極30を
取囲む大きさを有する短円筒状部材６と、円筒状部材６
の上端部外周に設けたフランジ状の接続金具７と、円筒
状部材６の下端部外周に張り出したフランジ８と、フラ
ンジ８上に配設した複数の油圧ジャッキ（図面では４
台）と、からなる電極引抜機20が載置されている。なお
各油圧ジャッキ９には圧油を供給または排出できるよう
に油圧配管（図示せず）が接続されている。22は受鋼台
車の車輪を、また15は接続金具７に設けたボルト孔を示
す。

次に本発明装置の作用について説明する。受鋼台車１上
に電極引抜機20を搭載して直流電気炉の炉底電極30を取
外す準備を行う。当該準備が済んだら受鋼台車１を炉底
16の下方に停止させ、作業デッキ５上から作業員が炉底
電極30に接続されているケーブルや、水冷函に接続され
ている冷却管さらには温度計ケーブル等の取外し作業を
行う。

これらの予備作業が終了したら短円筒状部材６の上端部
に設けた接続金具７のボルト孔15から電極ボトム13の底
面に設けた止め金具11にボルト17をねじ込み、接続金具
７と止め金具に接続する。なお接続手段はボルトに限定
するものではなくコッタ等他の手段を用いてもよい。か
くして電極引抜機20と電極ボトム13の固定が終了した
ら、油圧ジャッキ９を作動して油圧ジャッキ９の上端部
を炉底面の鉄皮16aに当接して押圧すると下拡がりのテ
ーパを有する成形耐火物28が耐火れんが30と切離されて
炉底電極30を含む電極ボトム13が炉外に引抜かれる。

電極ボトム13の撤去が終了したら、耐火物30の剥離面の
手入、補修を行い、新品の炉底電極30を埋設した電極ボ
トム13を受鋼台車１で搬入し、作業台５上で作業員が受
台４上の電極ボトム13を炉底16のセット部に嵌め込んだ
定常の固定手段により固定し、電極ボトム13の周辺を仕
上げすれば炉底電極30の交換が完了する。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、炉内に入ることな
く比較的簡便な装置により能率よく、かつ迅速に炉底電
極を交換することができるので、設備費や補修費が節減
され、直流電気炉の稼動率向上が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炉底電極交換装置の一実施例を示す断
面図、第２図は本発明の炉底電極装置の電極引抜機の部
分を示す斜視図、第３図は従来の炉底電極交換手順の一
例を示す説明図、第４図は従来の大径電極方式の炉底電
極の交換手段を示す説明図、第５図は細径多電極方式の
炉底電極構造を示す概略断面図である。 １……受鋼台車、２……水冷函、３……昇降シリンダ、
４……受台、５……作業用デッキ、６……短円筒状部
材、７……接続金具、８……フランジ、９……油圧ジャ
ッキ、11……止め金具、13……電極ボトム、15……ボル
ト孔、16……炉底、18……黒鉛電極、20……電極引抜
機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 清志 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 実公 平４−64094（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降自在な受台を有する台車上に、炉底電
   極部を包囲する大きさを有する短円筒状部材の上端部に
   接続金具を設けると共に下端部外周に張り出したフラン
   ジ上に複数の油圧ジャッキを配設した電極引抜機を搭載
   し、前記短円筒状部材の上端部に設けた接続金具を炉底
   電極に固定した止め金具に接続すると共に、前記複数台
   の油圧ジャッキを炉底底面に当接して押圧し、炉底電極
   を炉外に引抜くように構成してなることを特徴とする直
   流電気炉の炉底電極交換装置。