(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、外周面に多数の噴射ノズルが形成された高圧水の供給用管を電極支持梁の内部に配管し、前記電極支持梁の内側の下方部分を水が貯留可能な構成にすると共にその下側壁部に排水用管を取り付け、前記の高圧水の供給用管へ高圧水を供給して噴射ノズルから前記電極支持梁の内壁面へ水を射出させてその壁部を冷却し、前記電極支持梁の下方部分に貯留した水を前記排水用管から排出させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。
【請求項２】
高圧水の供給用管に形成された噴射ノズルを少なくとも電極支持梁の上側壁面と両側の壁面に対向させて整列させた請求項１の電気アーク炉の電極支持装置。
【請求項３】
空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも後端部の一部が開放された電極支持梁の内部に高圧エアー供給用の管と熱風排気用の管を配管し、高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる多数の小型冷却器をその冷風噴射口が前記電極支持梁の内壁面に向いた状態で前記電極支持梁の軸方向に沿って取り付けると共に、その高圧エアー供給口を前記の高圧エアー供給用の管へ、その熱風吐出口を前記の熱風排気用の管へそれぞれ接続し、前記高圧エアー供給管に高圧エアーを供給して前記の各小型冷却器の冷風噴射口から冷風を噴出させて前記電極支持梁の壁部を冷却し、また熱風吐出口から吐出される熱風を前記の熱風排気用の管を通じて外部へ排気させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。
【請求項４】
電極支持梁に連結されている電極把持部の内部にエアーの流路を形成しておき、その流路の一端に高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる小型冷却器の冷風噴射口を接続し、その高圧エアー供給口へ高圧エアーを供給して冷風噴射口から冷風を噴出させることにより、前記電極把持部を冷却することとした請求項３の電気アーク炉の電極支持装置。
【請求項５】
空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも前端壁部と全側壁部に多数の孔が穿設されており、後端壁部に冷却エアー供給口を設けた箱状筐体を、隙間を介した状態で電極支持梁の内部に装填せしめ、前記箱状筐体の冷却エアー供給口に外部の冷却器で生成された高圧の冷却エアーを供給して前記電極支持梁の壁部を冷却することを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気アーク炉の電極支持装置に係り、三相交流方式や直流方式からなる製鋼用アーク炉又は精錬炉に適用され、その電極支持梁や電極ホルダの冷却方式を工夫することにより装置の重量の軽減や保守性の向上等を図るための改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気アーク炉は、三相交流方式の場合には３本の黒鉛製電極を、直流方式の場合には１本の黒鉛製電極を炉内に挿入し、予め炉内に投入されている屑鉄等の材料と前記電極との間にアークを発生させて前記材料を溶解させると共にその溶鋼を加熱するものである。
また、溶解工程と精錬工程とを分離して行う場合には、製鋼用アーク炉と精練用アーク炉を工程別に設けるが、前者には三相交流アーク炉又は直流アーク炉が、後者には三相交流アーク炉が適用される。
【０００３】
そして、電気アーク炉では炉内への黒鉛製電極の挿入量を制御する必要があるため、その電極を把持する電極ホルダとそれと一体的に構成される電極支持梁とからなる電極支持装置が不可欠であるが、三相交流アーク炉に適用される電極支持装置を例にとると、図７(平面図)及び図８(側面図:図７のA-A矢視)に示すような構成を有している。
【０００４】
各図において、1a〜1cは炉内へ挿入される電極、2a〜2cは電極1a〜1cを把持する電極ホルダ、3a〜3cは電極支持梁、4a〜4cはターミナル、5a〜5c(5cは省略)は前記ターミナル4a〜4cと炉用変圧器(図示せず)を接続したフレキシブルケーブルを示す。
ここに、電極支持梁3a〜3cは大電流供給用の導体(銅やアルミニウム合金)で構成されており、電気アーク炉の稼働時にはターミナル4a〜4cから電極支持梁3a〜3cと電極ホルダ2a〜2cを介して電極1a〜1cへ大電流が供給される。
また、各電極支持梁3a〜3cは絶縁板6a〜6c(6cは図示せず)を介して昇降マスト7a〜7c(7cは図示せず)の上に取付けられており、稼働時においては昇降マスト7a〜7cが上下方向に駆動制御され、炉内への各電極1a〜1cの挿入量を調整することにより安定したアークを発生させるようになっている。
【０００５】
尚、図７及び図８は三相交流アーク炉であるために電極1a〜1cが３本であり、必然的に電極ホルダ2a〜2cと電極支持梁3a〜3cからなる電極支持装置も３台の構成になっているが、直流アーク炉の場合は１台で足りる。
更に、前記の例では電極支持梁3a〜3c自体を大電流供給用の導体として用いているが、電極支持梁の上側に銅管等の導電棒を別途に並設して大電流供給路とすることもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電極支持装置(電極ホルダ及び電極支持梁)は、稼動時において大電流が通電されるとその内部抵抗によって発熱し、また炉内から吹き上げる火焔やガス、更には赤熱した電極からの輻射や熱伝導によって加熱されるために常に冷却する必要がある。
そのため、従来の電極支持装置では、図８に示すように、中空筒体として構成された電極支持梁3a〜3cを水密構造にすると共にその内部に仕切り板8a〜8c(8cは図示せず)を設けて上下の空間に分割し、後端部の上下に冷却用の水の供給ポート9a〜9c(9cは図示せず)と排水ポート10a〜10c(10cは図示せず)を設けておき、供給ポート9a〜9cから供給された水が仕切り板8a〜8cの先端側を迂回して排水ポート10a〜10cへ還流して排水されるような冷却方式を採用している。即ち、水が仕切り板8a〜8cの上下空間を流通する過程で電極支持梁3a〜3cの内壁面から熱を吸収し、それによって電極支持梁3a〜3cが一定温度以下に維持されるようにしている。
また、図示していないが、電極ホルダ2a〜2cに関しても、その内部に仕切り板を施した蛇行通水路を形成しておき、前記の水をフレキシブルチューブ11a〜11c(11cは図示せず)を介して内部に流通させることにより冷却を行うようにしている。
【０００７】
このように、従来の電極支持装置では水を冷却媒体とした通水方式で冷却機能をもたせているが、次のような問題点が指摘されている。
(1) 内部に水を充満させながら通水させるため、その水の重量が昇降重量の数十％にも達し、電極の昇降駆動装置に大きな駆動力を供給できるものが必要になり、当然にシステム全体のコストアップを招く。
特に、良導電性材料で電極支持梁を構成して大電流供給導体を兼ねさせる場合には、梁自体の断面寸法を大きくする必要があり、充満させる水の容量が大きくなって昇降駆動装置に対する負荷が極めて大きくなる。
(2) 電極支持梁における水の流路の断面積が大きくなると通水速度が遅くなり、スラッジが堆積して冷却能力が低下する等の支障が生じ、保守作業を頻繁に行わなければならない。
(3) 冷却用の水は加圧状態で通水せしめられるため、電極ホルダや電極支持梁がスパーク事故等で軽微な損傷による孔であっても水が勢いよく噴出し、簡単な応急措置では対処しきれないことが多いために操業の中断を余儀なくされる。
(4) 水を充満状態で流通させる過程において、実際に電極支持梁の冷却に寄与しているのは梁の内面に接している層部分のみであり、大容量の水を通水させる割にその冷却効率は低い。
【０００８】
一方、最近、高圧エアーを供給するだけで極低温の冷風を噴射させることが可能な超小型の冷却器が開発されている。
その冷却器の概略原理図は図９に示される。
同図において、21はジェネレータ部、22は冷風吐出ノズル、23は熱交換筒部、24は熱風吐出口、25はコントロールバルブである。
【０００９】
この冷却器20では、ジェネレータ部21のエアー供給口21aへ高圧エアーが供給されると、ジェネレータ部21に内蔵されているエアー誘導部21bがそのエアーを超高速渦流26へ変換して熱交換筒部23の内周面へ誘導する。
そして、その超高速渦流26のエアーには大きな遠心力が作用し、熱交換筒部23の内周面に沿って螺旋回転しながら後方へ進行する。
一方、前記の超高速渦流26の内部には空胴部が形成されるが、その空胴部へ引き込まれたエアーは前記渦流26と同一方向に回転せしめられた従動渦流27となり、前記渦流25の進行方向とは逆の方向へ進行する。
【００１０】
その場合、エネルギ的にみると、熱交換筒部23の内部では外側の超高速渦流26はその周速度が極めて大きいために内側の従動渦流27との間に略筒状のよどみ面が形成されるが、超高速渦流26は後方への進行に伴って徐々にその圧力が小さくなり、一方、内側の従動渦流27は前記のよどみ面付近で外側の超高速渦流26に対して制動作用を及ぼすため、従動渦流27の熱量が超高速渦流26へ移動し、従動渦流27は冷却されて前方のジェネレータ部21側へ、超高速渦流26は後方の熱風吐出口24側へ進行することになる。
そして、ジェネレータ部21のエアー誘導部21bはその軸方向に貫通孔が形成されており、冷却された従動渦流27はその貫通孔を通過して冷風吐出ノズル22から噴射される。
また、超高速渦流26は従動渦流27から熱量を奪い、低速化せしめられた熱風になって熱風吐出口24から吐出される。
尚、コントロールバルブ25は熱風吐出口24からの熱風の吐出量を制御する役割を果たし、それを調整することにより熱交換率を制御する機能(冷風の温度調節機能)を有している。
この冷却器20の実機の一例によると、全長１６５mmでジェネレータ部21の径が約３５mm程度のサイズのもので、常温(２１℃)のエアーをエアー供給口21aから７kg/cm2Ｇの圧力で供給した場合に、22は冷風吐出ノズルから−４４.５℃の冷風を噴射させることが可能である(但し、大気圧０kg/cm2Ｇ中)。
【００１１】
そこで、本発明は、従来の電極支持装置が冷却水を電極支持梁に充満させながら通水して冷却させるために装置の総重量が大きくなっている事実や、前記のように超小型の冷却器が開発されている実情を勘案し、上記の各種問題点を解消した電極支持装置を提供することを目的として創作された。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、外周面に多数の噴射ノズルが形成された高圧水の供給用管を電極支持梁の内部に配管し、前記電極支持梁の内側の下方部分を水が貯留可能な構成にすると共にその下側壁部に排水用管を取り付け、前記の高圧水の供給用管へ高圧水を供給して噴射ノズルから前記電極支持梁の内壁面へ水を射出させてその壁部を冷却し、前記電極支持梁の下方部分に貯留した水を前記排水用管から排出させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【００１３】
この発明では、電極支持梁の内部に水を充満させることなくスプレー状に噴射される水及び下方部分に僅かに貯留する水によって壁部を冷却でき、電極支持装置の総重量を大きく軽減できる。
また、冷却用の水には大きな圧力がかかっていないために電極支持梁に完全な水密構造が要求されず、また電極支持梁に軽微な損傷が生じても水が多量に噴出することはない。
電極支持梁の内部に水を充満させて通水しても冷却に寄与するのは壁面近傍の水だけであるが、この実施形態では少ない流量で高い冷却効率が実現できる。
【００１４】
第２の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも後端部の一部が開放された電極支持梁の内部に高圧エアー供給用の管と熱風排気用の管を配管し、高圧エアーの供給によって冷風と熱風を分離発生させる多数の小型冷却器をその冷風噴射口が前記電極支持梁の内壁面に向いた状態で前記電極支持梁の軸方向に沿って取り付けると共に、その高圧エアー供給口を前記の高圧エアー供給用の管へ、その熱風吐出口を前記の熱風排気用の管へそれぞれ接続し、前記高圧エアー供給管に高圧エアーを供給して前記の各小型冷却器の冷風噴射口から冷風を噴出させて前記電極支持梁の壁部を冷却し、また熱風吐出口から吐出される熱風を前記の熱風排気用の管を通じて外部へ排気させることを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【００１５】
この発明は、強制空冷方式による電極支持梁の冷却を可能にする。
小型冷却器としては、図９に示した冷却器に相当するものが適用でき、小型・軽量であることから、管類の重量を併せても従来の水を充満させて通水する方式と比較して遥かに軽量の電極支持装置を構成できる。
また、超低温エアーによる冷却であるために効率がよく、特に水を使用しないために従来技術において水を冷却媒体として使用していることに起因して発生した各種の問題点が全て解消される。
【００１６】
第３の発明は、空胴構造の電極支持梁を内部から冷却する方式による電気アーク炉の電極支持装置において、少なくとも前端壁部と全側壁部に多数の孔が穿設されており、後端壁部に冷却エアー供給口を設けた箱状筐体を、隙間を介した状態で電極支持梁の内部に装填せしめ、前記箱状筐体の冷却エアー供給口に外部の冷却器で生成された高圧の冷却エアーを供給して前記電極支持梁の壁部を冷却することを特徴とした電気アーク炉の電極支持装置に係る。
【００１７】
この発明は、第２の発明のように多数の小型冷却器を電極支持梁の内部に搭載させず、外部の大容量冷却器から箱状筐体へ冷却エアーを一括供給し、箱状筐体の多数の孔から冷却エアーを均等に電極支持梁の壁面に噴射させることにより均一な冷却を可能にする。
箱状筐体は比較的薄い板で簡単に構成でき、箱状筐体以外の機構要素は搭載されないために電極支持装置の総重量を極めて小さくできる。
尚、この発明も第２の発明と同様に冷却エアーによる強制空冷方式であるため、水の使用に起因した問題点は全くなくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
《実施形態１》
この実施形態の電極支持装置の構造は図１(側面図)及び図２(断面図)に示される。但し、図１は側面図であるが、その電極支持梁31の部分については断面図とされており、図２は図１におけるB-B矢視断面図に相当する。
同図において、1は黒鉛製電極、2は電極ホルダであり、それらは図７及び図８に示したものとほぼ同様の構成を有している。
【００１９】
この実施形態の特徴は次のような点にある。
先ず、電極支持梁31の内部にその軸方向に沿って冷却水を通水するための管32が配管されており、その管32における電極支持梁31の上側壁と両側壁との対向部にそれぞれ軸方向に沿って多数の噴射ノズル33が整列させて設けられている。
そして、管32の先端は電極支持梁31の前方壁面まで到達しているがその部分で封止されており、一方、管32の後端側は下側へ曲げられており、電極支持梁31の下側壁に設けた冷却水供給用のポート34へ連結されている。また、電極支持梁31の下側壁の後端側には排水用のポート35が設けられている。
【００２０】
この実施形態に係る電極支持梁31では、電気アーク炉の稼動時において、ポート34に対して外部から高圧水を供給する。
供給された水は管32内に流入して高圧状態となるが、管32内の水は各噴射ノズル33から一定の拡がりをもって射出し、図２に示すように電極支持梁31の上側壁と両側壁の内面に衝突し、各面を十分に湿潤させて下側へ流下する。
そして、流下した水は電極支持梁31の下側壁の上に一定量だけ溜るが、常に後部の排水用のポート35を通じて外部へ排出される。
【００２１】
ところで、各噴射ノズル33から噴出した水は、電極支持梁31の上側壁と両側壁の内面を常に湿潤させて流下するために各壁部に蓄積される熱量を奪い去る。
また、下側へ流下して常に一定量だけ溜っている水は、電極支持梁31の下側壁から熱量を奪い去って排水用のポート35から排出される。
従って、電極支持梁31が大電流の通電による抵抗熱や電気アーク炉から吹き上げる火焔やガス等によって加熱されても、その熱量を常に水が奪って外部へ放出させるため、電極支持梁31を少ない水量で効率よく冷却して一定温度以下に保つことができる。
尚、電極支持梁31は電気アーク炉に近い前方部分ほど加熱されてその温度が高くなり、後部側では抵抗熱だけでそれほど温度上昇が見られないのが通例であることを考慮し、前方において各噴射ノズル33の配設ピッチを小さくし、後方ではそのピッチを大きくするようにしたり、前方部分のみに各噴射ノズル33を集中的に設ける等の構成も採用できる。
【００２２】
ここで、従来技術に示した図８に係る電極支持梁3bの冷却方式と比較してみると、同方式では電極支持梁3bの内部に常に冷却用の水を充満させながら通水しなければならず、その重量が極めて大きなものになっていたが、この実施形態によると、電極支持梁31の内部にはスプレー状に噴射された水と下側に少し溜る水だけであり、管32の重量を加算しても、従来の電極支持梁3bよりも遥かに小さな総重量となる。
また、この実施形態では、電極支持梁31の内部に大きな水圧がかかっていないためにその構造を完璧な水密構造としておく必要がなく、スパーク事故等で軽微な損傷による孔が発生しても水が滴下する程度で、その孔から水が勢いよく噴出するようなことにはならず、応急措置で対処できるために電気アーク炉の稼動停止へ至るような事態へは至らない。
更に、電極支持梁31の下側に溜る水は比較的高速に流れて排水用のポート35から排出されるため、スラッジ等の堆積を防止することができる。
尚、電極ホルダ2の冷却に関しては、従来どおりの通水方式による手段を採用しているが、冷却に要する水の量は小さいため、電極支持装置全体の総重量にそれほど影響しない。
【００２３】
《実施形態２》
この実施形態の電極支持装置の構造は図３(側面図)及び図４(断面図)に示される。但し、図３は側面図であるが、その電極支持梁41の部分については断面図とされており、図４は図３におけるC-C矢視断面図に相当する。
この実施形態においても、電極支持梁41の構造以外は図７及び図８に示したものとほぼ同様の構成を有している。
【００２４】
この実施形態の特徴は次のような点にある。
先ず、電極支持梁41の内部に、その梁の軸方向に沿った態様で高圧エアー供給用の管42と熱風排出用の管43a,43b(管42の上下に配置)が設けられている。
ここに、高圧エアー供給用の管42の先端は電極支持梁41の前方壁面まで到達しているがその部分で封止されており、一方、同管42の後端側は下側へ曲げられており、電極支持梁41の下側壁に設けたエア供給用のポート44へ連結されている。また、熱風排出用の管43a,43bは、各先端部が電極支持梁41の前方壁面部分で封止されていると共に、後端の開放端は電極支持梁41の後部の端板45を貫通して外部へ突出させてある。
尚、端板45は電極支持梁41を密閉構造とするものではなく、その端板45と電極支持梁41の下側壁との間には開放口46が構成されている。
【００２５】
そして、この実施形態では、電極支持梁41の冷却のために上記の超小型の冷却器20を多数個適用している。但し、以下の説明において( )を付した符号は図９で示した冷却器とその各要素を示し、同図が参照される。
具体的には、図４に示すように、各冷却器20a,20b,20c,20dの冷風吐出ノズル(22)を電極支持梁41の上下及び両側の壁面へ向けた態様で、そのジェネレータ部(21)のエアー供給口(21a)を前記の高圧エアー供給用の管42にシール機能をもたせて螺入させてある。
但し、図３及び図４に示されるように、電極支持梁41の上下の壁面用に用いられる一組の冷却器20a,20bと左右の壁面用に用いられる一組の冷却器20c,20dは、各組単位では管42の軸方向の同一位置に、各組相互間では異なる位置に配置されている。
【００２６】
また、冷却器20a,20dの各熱風吐出口(24)は連結パイプ47a,47dを介して下側の熱風排出用の管43bへ連結されており、冷却器20b,20cの熱風吐出口(24)は連結パイプ47b,47cを介して上側の熱風排出用の管43aへ連結されている。
更に、上下の壁面用に用いられる各冷却器20a,20bに関しては、その冷風吐出ノズル(22)と上下の壁面までの距離が大きくなり過ぎるため、延長パイプ48a,48bを連結させて冷風が効率よく上下の壁面に当たるように構成されている。
【００２７】
この実施形態に係る電極支持梁41では、電気アーク炉の稼動時において、エア供給用のポート44から高圧エアーを供給する。
その高圧エアーは管42を通じて各冷却器(20)のジェネレータ部(21)のエアー供給口(21a)へ供給されるが、各冷却器(20)の冷風吐出ノズル(22)から極低温の冷風が噴出され、熱風吐出口(24)からは熱交換による熱風が吐出される。
そして、各冷却器20a,20bの冷風吐出ノズル(22)から噴出された冷風は延長パイプ47a,47bを通じて、また冷却器20c,20dから噴出された冷風は直接的に、それぞれ電極支持梁41の上下及び両側の壁面に衝突し、加熱した各壁面から熱量を奪って各壁面を効率よく冷却する。
また、全ての冷却器(20)が冷風を噴射しているために電極支持梁41の内部は冷凍庫のように低温状態となり、冷風が強く吹き付けられている領域だけでなく、電極支持梁41の内壁面全体から常に熱量が奪われ、各壁の全体がほぼ均一に冷却される。
尚、電極支持梁41の内部空間は外部よりも高圧になるために、その各壁面から熱量を奪った冷風は後部側へ流動して開放口46から放出され、電極支持梁41の内部は各冷却器(20)から暫時噴出される冷風によって充満され続ける。
【００２８】
一方、各冷却器(20)の熱風吐出口(24)から吐出される熱風は、それぞれ熱風排出用の管43a,43bへ流入し、各管43a,43bの中を通過して電極支持梁41の後端部から排気される。
その場合、各冷却器(20)の熱交換効率は熱風の吐出負荷に影響されるために管43a,43bには十分な内径を確保させておくことが必要であり、またこの実施形態では熱風を連結パイプ47a,47b,47c,47dで管43a,43bへ導くようにしているが、その間の流体抵抗も可能な限り小さくしておく必要がある。
【００２９】
以上のように、この実施形態では高圧エアーを供給するだけで極低温の冷風と熱風を発生させる超小型の冷却器(20)を電極支持梁41に多数個内蔵させ、高圧エアーを管42を通じて各冷却器(20)へ供給し、発生した冷風を電極支持梁41の内壁面へ衝突させて全体を効率よく冷却させ、発生した熱風を別途の管43a,43bを通じて外部へ排気させるようにしている。
従って、冷風による強制冷却方式であるため、内蔵の冷却器(20)と管類の重量を併せても、図７及び図８で示した電極支持梁のように水を充満させて通水冷却する場合と比較して電極支持梁41の総重量は遥かに軽量であり、また水を冷却媒体として使用することに起因して発生していた各問題点を全て解消させることができる。
特に、後者の効果は画期的であり、他に電極支持梁41の内部の腐食が防止できてその長寿命化が図れることや、内部に各種機器類を内蔵させるような場合に二重構造にする必要がないこと等の利点も有している。
尚、この実施形態においても、電極支持梁41の長手方向に関する加熱温度の分布状態を考慮し、前方において冷却器(20)の配設ピッチを小さくし、後方ではそのピッチを大きくするようにしたり、前方部分のみに冷却器(20)を集中的に設ける等の構成も採用できる。
【００３０】
また、この実施形態によれば、図５に示すような構成に基づいて、電極ホルダ2やその電極ホルダ2と電極支持梁41の間にあって黒鉛製電極1と当接する部分49の冷却も冷風による強制冷却方式とすることが容易である。
同図に示すように、電極ホルダ2の内部にエアーを回流・放出させる流路を形成しておき、前記の高圧エアー供給用の管42の前端部分から電極支持梁41の上側壁部を貫通させて電極ホルダ2の上側まで誘導管50を配管し、電極ホルダ2の上面部に形成した冷風供給用のポート51に上記の冷却器20eの冷風吐出ノズル(22)を取り付け、前記の誘導管50を冷却器20eのエアー供給口(21a)へ接続する。尚、誘導管50はフレキシブル管で構成されている。
また、黒鉛製電極1との当接部分49の内部にエアーを還流させる流路を形成しておき、高圧エアー供給用の管42と熱風排出用の管43bの前端部分から電極支持梁41の前方壁面を貫通させて前記の当接部分49側へ導いた誘導管52,53を配管し、一方、前記の当接部分49に形成された流路の一端に冷却器20fの冷風吐出ノズル(22)を取り付け、管42側からの誘導管52をエアー供給口(21a)へ、管43bからの誘導管53を熱風吐出口(24)へ接続する。尚、ここでは下側の当接部49に関連して説明しているが、上側の当接部に関しても同様の構成になり、その場合には図示するように前記の管43bの代わりに管43aの高圧エアーが用いられる。
【００３１】
従って、冷却器20e及び冷却器20fはそれぞれ電極支持梁41側の管42から高圧エアーの供給を受けると、電極ホルダ2と当接部49(上下)のエアーの流路へ極低温の冷風を吹き込み、その冷風が電極ホルダ2と当接部49(上下)の内部から熱を奪い去って流路の他方の開放端から流出することになる。
その結果、電極ホルダ2と当接部49(上下)は強力に冷却されるが、前記の電極支持梁41の場合と同様にエアーを用いた強制冷却方式であるため、同様の効果が得られる。
【００３２】
《実施形態３》
この実施形態に係る電極支持梁の基本構造は図６に示される。
この実施形態では、実施形態２の場合と同様に冷風を用いた強制冷却方式を採用するが、冷却器(20)を電極支持梁に内蔵させず、外部に大容量の冷却器を設置して電極支持梁61の内部へ導く。
具体的には、電極支持梁61本体とは別に、前端壁部と上下及び左右の壁部が多数の孔62をほぼ均等に穿設した板とし、後端壁部のみを孔が形成されていない板とした箱状筐体63を構成し、その箱状筐体63を電極支持梁61の内部に装填して所謂二重構造にされている。
そして、箱状筐体63はスペーサ64を介して電極支持梁61の内部に固定されると共に、その後端壁部には冷風供給用のポート65が設けられており、冷却エアー供給用の管66を介して外部の冷却器から冷却された高圧エアーがポート65へ供給されるようになっている。
尚、電極支持梁61本体の後端部は開放されている。
【００３３】
この実施形態の電極支持梁61の構造によれば、冷却された高圧エアーが箱状筐体63の内部へ送り込まれるとその内部が高圧になり、箱状筐体63がバッファ機能を有した状態で冷却エアーが各孔62から噴出し、電極支持梁61本体の内壁面に衝突する。
従って、噴出した冷却エアーが電極支持梁61本体の内壁面全体に対してほぼ均等に当たり、効率のよい冷却が可能になる。
尚、電極ホルダ2等の冷却に関しては、従来の水冷方式を採用するか、又は高圧エアーを別途供給する方式による図５の構成を併用すれば足りる。
【００３４】
この実施形態の箱状筐体63は、多数の孔62が穿設された壁部をパンチングボード等を用いて極めて簡単に製造でき、その厚みもスペーサ64の介装ピッチを多くすることで薄くすることが可能であるために極めて軽量に構成できる。
従って、従来の水を充満させて通水する水冷方式の電極支持梁よりも遥かに総重量を小さくできることは当然のこと、実施形態２の方式と比較しても同等程度か又はそれよりも軽量化が図れる。
当然に、強制空冷方式であることから実施形態２の方式と同様の効果が得られ、何よりも構造の簡素化が図れることは大きな利点である。
尚、この実施形態においても、電極支持梁41の長手方向に関する加熱温度の分布状態に対応させて、箱状筐体63に穿設される孔62の密度を変化させる方式が採用でき、冷却エアーのより効率的な利用を図ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の「電気アーク炉の電極支持装置」は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１の発明は、電極支持梁の冷却を内部に設けた高圧水の供給用管の噴射ノズルから射出された水で行うようにしているため、従来のように水を充満させて通水する冷却方式と比較して装置全体を大幅に軽量化できる。
それにより、駆動力が小さい安価な電極駆動装置を適用でき、駆動応答性も向上させることができる。
また、電極支持梁の内部にスラッジが堆積することが防止できて保守作業の負担軽減が図れると共に、スパーク事故等により電極支持梁に孔が発生しても水が勢いよく噴出するようなことがなく、簡単な応急措置で対処できるために水漏れによる電気アーク炉の稼動効率の低下を防止できる。
更に、従来の電極支持梁のように完全な水密構造を要求されないため、設計・製作が容易になるという利点も有している。
請求項２の発明は、請求項１の発明における効率的な水の噴射条件を与える。
請求項３の発明は、多数の小型冷却器を電極支持梁に内蔵させた空冷方式を採用したことにより、水を冷却媒体として用いることに起因した全ての問題点が解消できると共に装置全体を大幅に軽量化でき、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
請求項４の発明は、電極把持部に関しても空冷方式を採用して効率的な冷却を可能にし、請求項３と同様に水を使用しないことによる効果を実現する。特に、請求項３の発明に併用することで、小型冷却器に供給される高圧エアーを流用できるという利点がある。
請求項５の発明は、冷却器を外部に設置して電極支持梁を効率よく冷却する方式に係り、簡単で極めて軽量な電極支持梁の構造を実現する。
また、空冷方式であるため、当然に請求項３と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図２】図１におけるB-B矢視断面図である。
【図３】実施形態２に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図４】図３におけるC-C矢視断面図である。
【図５】電極支持梁の前端部と電極把持部を示す側面図(当接部等及び電極支持梁の部分は断面図)である。
【図６】実施形態３に係る電極支持装置の側面図(電極支持梁の部分は断面図)である。
【図７】三相交流アーク炉に適用される電極支持装置の平面図である。
【図８】図７におけるC-C矢視側面図である。
【図９】超小型冷却器の原理を説明するための簡略構造図である。
【符号の説明】
1,1a〜1c…黒鉛製電極、2,2a〜2c…電極ホルダ、3a〜3c,31,41,61…電極支持梁、4a〜4c…ターミナル、5a〜5c…フレキシブルケーブル(5cは図示せず)、6a〜6c…絶縁板(6cは図示せず)、7a〜7c…昇降マスト(7cは図示せず)、8a〜8c…仕切り板(8cは図示せず)、9a〜9c…供給ポート(9cは図示せず)、10a〜10c…排水ポート(10cは図示せず)、20,20a〜20d,20e,20f…冷却器、21…ジェネレータ部、21a…エアー供給口、21b…エアー誘導部、22…冷風吐出ノズル、23…熱交換筒部、24…熱風吐出口、25…コントロールバルブ、26…超高速渦流、27…従動渦流、32,42,43a,43b,66…管、33…噴射ノズル、34,35,44,51,65…ポート、45…端板、46…開放口、47a〜47d…連結パイプ、48a,48b…延長パイプ、49…当接部、50,52,53…誘導管、62…孔、63…箱状筐体、64…スペーサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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