(57)【要約】【課題】炉内の金属材を効率的に溶解して生産効率を向上し得る電気炉を提供する。【解決手段】電気炉１０は、炉体１２と、該炉体１２の材料装入口１２ａを開閉する炉蓋１４と、該炉蓋１４に配設された３本の電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃとを備える。炉体１２は、回転装置２２によって上下方向の軸線回りに回転するよう構成される。炉体１２を回転装置２２によって回転することで、コールドスポットとホットスポットとを切り替えることができ、金属材の溶け残り２６を効率的に溶解することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材が装入される炉体と、該炉体に挿入された電極とを備え、該電極に電力を供給することで発生するアークによって金属材を溶解する電気炉において、
前記炉体と前記電極とを上下方向の軸線回りに相対的に回転変位する回転装置を備えた
ことを特徴とする電気炉。
【請求項２】
前記電極が保持された状態で、前記回転装置により炉体を電極に対して回転変位するよう構成した請求項１記載の電気炉。
【請求項３】
前記炉体が保持された状態で、前記回転装置により電極を炉体に対して回転変位するよう構成した請求項１記載の電気炉。
【請求項４】
前記炉体の回転を規制する規制状態と規制解除状態とに切り替え可能な規制手段を備える請求項２記載の電気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体内に装入した金属材をアーク熱により溶解する電気炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属スクラップ等の金属材を溶解する電気炉として、直流アーク炉や三相交流アーク炉が好適に用いられている。例えば、三相交流アーク炉では、有底円筒状の炉体内の略中央部において３本の電極が平面視において三角形の各角部に位置するように配置されるため、炉体内壁から電極に近い場所と遠い場合とを生じている。そして、電極に近い所謂ホットスポットでは金属材が溶けたとしても、電極から離れた所謂コールドスポットに位置する金属材は加熱されるのに時間が掛かるため、金属材の全体を溶解させるのに時間が掛かって生産性が低下する問題があった。
【０００３】
そこで、コールドスポットに残留する金属材の溶け残りを助燃バーナーにより溶解したり(例えば、非特許文献１参照)、または金属材が溶解された溶鋼中に酸素ガス、アルゴンガス、窒素ガス等の撹拌用ガスを吹き込んで該溶鋼を撹拌することで溶鋼温度を均一化して、コールドスポットに残留する金属材の溶け残りの溶解を促すことが行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】社団法人日本鉄鋼協会編、「第３版  鉄鋼便覧  第ＩＩ巻  製銑・製鋼」、丸善株式会社、昭和５４年１０月１５日発行、第５４２頁〜第５４４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記助燃バーナーを用いる構成では、金属材を溶解するために電力以外のエネルギーが必要となり、トータルのエネルギー量が嵩む難点が指摘される。また、コールドスポットに残留する金属材の溶解を、ガス撹拌した溶鋼によって関接的に促す構成では、吹き込まれたガスによって、溶鋼が冷却されてしまう恐れがあり、充分な改善には至っていない。
【０００６】
すなわち本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、金属材を効率的に溶解することができる電気炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る電気炉は、
金属材が装入される炉体と、該炉体に挿入された電極とを備え、該電極に電力を供給することで発生するアークによって金属材を溶解する電気炉において、
前記炉体と前記電極とを上下方向の軸線回りに相対的に回転変位する回転装置を備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、炉体と電極との相対的な回転に伴い、コールドスポットであった場所をホットスポットにすることができ、炉体内に装入されている金属材を効率的に溶解することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明では、前記電極が保持された状態で、前記回転装置により炉体を電極に対して回転変位するよう構成したことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、炉体の回転に伴い、コールドスポットであった場所をホットスポットにすることができ、炉体内に装入されている金属材を効率的に溶解し得る。
【００１０】
請求項３に係る発明では、前記炉体が保持された状態で、前記回転装置により電極を炉体に対して回転変位するよう構成したことを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、電極の回転に伴い、コールドスポットであった場所をホットスポットにすることができ、炉体内に装入されている金属材を効率的に溶解し得る。
【００１１】
請求項４に係る発明では、前記炉体の回転を規制する規制状態と規制解除状態とに切り替え可能な規制手段を備えることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、意図しないときに炉体が回転変位するのを防止し得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電気炉によれば、炉体内に装入した金属材を効率的に溶解することができ、生産性を向上し得ると共に、不均一溶解を解消することにより、トータルのエネルギー使用量の削減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係る電気炉を示す概略図である。
【図２】実施例に係る炉体を回転してコールドスポットで残留する金属材の溶け残りを溶解する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明に係る電気炉につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、三相交流の電気炉を挙げて説明するが、直流アーク炉であってもよい。
【実施例】
【００１５】
図１は、実施例に係る電気炉を示す概略図であって、該電気炉１０は、上方に開口する有底円筒状の炉体１２と、該炉体１２の上部に開設した材料装入口１２ａを開閉自在に閉塞する炉蓋１４と、該炉蓋１４を上下方向に貫通して配設された電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃとを備える。また、各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃは、図示しない昇降機構に個別に高さ調節自在に支持されて、該電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃの下端と金属材との上下方向の離間距離を調節し得るよう構成される。各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃは、図示しない可撓性ケーブルを介して電源装置(図示せず)に電気的に接続され、該電源装置から各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃに三相交流電力が供給されるよう構成される。
【００１６】
前記炉蓋１４は、図示しない昇降装置および旋回装置によって、炉体１２に対して上下方向に移動自在に構成されると共に、水平に旋回して前記材料装入口１２ａを開閉可能に構成されている。
【００１７】
前記炉体１２は、図１または図２に示す如く、すり鉢状の炉底３２と円筒状の炉側壁３４とで構成され、炉側壁３４には、金属材が溶解した溶鋼を図示しない取鍋に出鋼する出鋼口１２ｂが設けられている。また、炉体１２は、基台１８に対して傾動自在に支持された炉台２０に、回転装置２２を介して支持されている。この回転装置２２は、炉体１２を上下方向の軸線回りに回転自在に支持する支持機構部と、該支持機構部を回転駆動するモータ等の駆動手段とを備え、図示しない制御装置によって駆動手段を駆動制御することで、炉体１２の回転角度を調節可能に構成されている。実施例では、炉体１２の回転中心は、例えば円筒状の炉側壁３４の中心と略一致するよう構成され、該炉体１２を回転することで、炉体１２内に挿入された電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃの回りを相対的に回転変位させ得るよう構成される。そして、実施例では炉体１２を６０度回転することで、各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃに近いホットスポットと遠いコールドスポットとを切り替え得るようになっている(図２参照)。なお、炉体１２の回転中心は、円筒状の炉側壁３４の中心と一致しないものであってもよい。
【００１８】
前記炉台２０は、基台１８に対して傾動自在に支持されると共に、油圧シリンダ等の傾動手段３０によって傾動可能に構成される。そして、傾動手段３０によって炉台２０と共に炉体１２を、前記出鋼口１２ｂが下向きとなるように傾動することで、該出鋼口１２ｂから溶鋼が取鍋に出鋼されるようになっている。また、電気炉１０は、前記回転装置２２による炉体１２の回転を規制する規制状態と規制解除状態とに切り替え可能な規制手段２４を備えている。実施例では、炉台２０に対して炉体１２を規制手段２４によって位置決め固定することで、炉台２０と炉体１２とが相対的に回転変位しないようにすることができる。
【００１９】
〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された本実施例の電気炉１０の作用につき説明する。
【００２０】
前記電気炉１０では、炉体１２の内部にスクラップ等の金属材を装入し、前記炉蓋１４で材料装入口１２ａを閉じた状態で、前記３本の電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃに三相交流電力を供給する。三相交流電力が供給された各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃ間または各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃと金属材との間にアークが発生し、そのアーク熱によって金属材が溶解される。前記炉体１２の中央部に上方から挿入される３本の電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃが三角形状に配置されるのに対し、炉体１２の炉側壁３４が円筒状に形成されている関係で、図２(ａ)に示す如く、炉側壁３４の内周側には各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃに近い場所(所謂ホットスポット)と遠い場所(所謂コールドスポット)とが生ずる。そして、ホットスポットに位置する金属材は早く加熱されて溶解するのに対し、コールドスポットに位置する金属材は加熱され難く、図２(ａ)に示すように、ホットスポットの金属材が溶解された状態でも溶け残り２６が存在する。
【００２１】
実施例の電気炉１０では、ホットスポットの金属材が溶解した適時において、前記規制手段２４による規制状態を解除すると共に、前記炉蓋１４を僅かに上昇して炉体１２から浮かせたもとで、前記回転装置２２の駆動手段を駆動して炉体１２を所定角度(６０度)回転することで、コールドスポットであった場所をホットスポットだった場合に移動する。すなわち、図２(ｂ)に示す如く、溶け残り２６が存在するコールドスポットであった場所に電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃが近づいて、該溶け残り２６が存在する場所がホットスポットとなる。そして、炉体１２の回転を停止した後に、炉蓋１４を下降して材料装入口１２ａを完全に閉成する。
【００２２】
前記炉体１２の回転により、回転前にコールドスポットであった場所に各電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃが近接することで、金属材の溶け残り２６は効率的に溶解される。すなわち、溶け残り２６を溶解するために、助燃バーナー等の電力以外のエネルギーを供給しなくとも炉体１２の内部に装入された金属材を効率的に溶解することができ、トータルのエネルギー使用量を上昇させることなく生産性を向上し得る。また、炉体１２の形状と電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃの配置との関係によって生ずるコールドスポットとホットスポットとを、炉体１２を回転することで切り替えることができるので、炉体１２の耐火材が部分的に損耗するのを抑制することができる。なお、炉体１２の回転は、該炉体１２に対して炉蓋１４を僅かに浮かせた状態で行なうので、炉体１２を円滑に回転し得る。
【００２３】
ここで、コールドスポットおよびホットスポットは、電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃと金属材との相対的な離間距離のみでなく、電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃと電源装置との間の給電経路の長さの違いによって生ずる供給電力の差によっても発生する。すなわち、給電経路が長い電極に比べて給電経路が短い電極には大きな電力が供給されるため、該大きな電力が供給される電極の近くがホットスポットとなる。そこで、炉体１２を回転して大きな電力が供給される電極の位置をローテーションすることで、炉体１２内部の金属材をより効率的に溶解することができる。
【００２４】
前記金属材を溶解した溶鋼を出鋼する場合は、前記炉体１２を前記炉台２０に対して規制手段２４で固定して該炉体１２と炉台２０との相対的な回転を規制したもとで、炉台２０を傾動手段３０によって基台１８に対して傾動する。これにより、炉体１２内の溶鋼は、出鋼口１２ｂから取鍋に出鋼される。このとき、炉体１２は規制手段２４で回転規制されているので、炉台２０と共に炉体１２が傾動しても回転変位することはなく、溶鋼の出鋼は適正に行なわれる。
【００２５】
〔変更例〕
本発明は、実施例の構成に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば以下の構成を採用し得る。
(1) 実施例では、ホットスポットとコールドスポットとを切り替えるように炉体を適時に回転するよう構成したが、ホットスポットとコールドスポットとを切り替えるように炉体を常に回転(往復)させた状態で金属材の溶解を行なうようにしてもよい。
(2) 実施例では、電極の数と炉体の形状との関係で、炉体を６０度回転するよう構成したが、炉体を３６０度回転、すなわち一定方向に常に回転するよう構成してもよい。
(3) 実施例では、３本の電極を用いる電気炉の場合で説明したが、電極は１本、２本または４本以上であってもよい。
(4) 実施例では、電極に対して炉体を回転するよう構成したが、回転装置によって電極を上下方向の軸線回りに回転するよう構成し、炉体に対して電極を回転することでホットスポットとコールドスポットとを切り替えるようにする構成を採用可能である。また、炉体および電極の夫々を回転装置によって上下方向の軸線回りに回転するよう構成し、炉体および電極を相互に反対方向に回転することでホットスポットとコールドスポットとを切り替える構成を採用することもできる。
(5) 実施例では、炉体を回転する際には炉蓋を上昇して炉体から浮かせたが、炉蓋を炉体と接触する部分と電極が貫通する部分とを別体として相互に回転可能な構成を採用することで、炉蓋を炉体から浮かせることなく該炉体を回転する構成を採用可能である。また、炉体に対して電極を回転させる構成においても、同様に炉蓋を浮かせることなく炉体に対して電極を回転させることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１２ 炉体，１６ａ,１６ｂ,１６ｃ 電極，２２ 回転装置，２４ 規制手段
【図１】
2014040965.tif 000003
【図２】
2014040965.tif 000004