(57)【要約】      （修正有）【課題】黒鉛電極を手間なく収納し、酸化による損耗を抑えることのできる酸化防止装置を提供する。【解決手段】黒鉛電極５の上端部を保持するとともに、少なくとも昇降することによって黒鉛電極５を加熱位置及び退避位置に移動させることができる黒鉛電極保持手段６と、黒鉛電極保持手段６の下部に固定されるとともに、黒鉛電極５の周囲において伸縮自在の外筒１６を備え、外筒１６は気体を透過しない材質かつ少なくともその内面に絶縁層を有する構造であるとともに、最も伸びた状態において、その下端が黒鉛電極５の下端より下方にある黒鉛電極酸化防止装置。外筒１６の下端部近傍に、外筒１６の開口部を閉塞する蓋部材１７を備えている、黒鉛電極酸化防止装置。外筒１６の内部に酸素を含まないガスを供給するガス供給手段２０を備えている、黒鉛電極酸化防止装置。【選択図】図２
2018144072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛電極の上端部を保持するとともに、少なくとも昇降することによって前記黒鉛電極を加熱位置及び退避位置に移動させることができる黒鉛電極保持手段と、
該黒鉛電極保持手段の下部に固定されるとともに、前記黒鉛電極の周囲において伸縮自在の外筒を備え、
該外筒は気体を透過しない材質、かつ少なくともその内面に絶縁層を有する構造であるとともに、最も伸びた状態において、その下端が前記黒鉛電極の下端より下方にある
ことを特徴とする黒鉛電極酸化防止装置。
【請求項２】
前記外筒の内部に酸素を含まないガスを噴出するガス噴出手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極酸化防止装置。
【請求項３】
前記外筒の下端部近傍に、前記外筒の開口部を閉塞する蓋部材を備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の黒鉛電極酸化防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒鉛電極酸化防止装置及び方法に関するものであり、特に、固体金属あるいは溶融金属の上部にトーチを設置し、トーチと金属の間に発生したプラズマアークによって、その金属を溶融あるいは加熱する装置において、トーチに用いる黒鉛電極の酸化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気炉等におけるスクラップ等の金属溶融用のトーチには、１〜３本の黒鉛電極を有する黒鉛トーチを用い、トーチ先端が溶損した場合には黒鉛上部にトーチを継ぎ足し、着火時は黒鉛電極の先端を金属に接触する方法を採用している。
また、連続鋳造設備におけるタンディッシュ内の溶鋼加熱用には、２本の金属電極を用いる直流ツイン式プラズマ加熱が多く、着火時は電極の先端を溶鋼金属に非接触としている（接触すると電極先端の溶損が発生するため）。
【０００３】
タンディッシュ内の溶鋼加熱用に黒鉛トーチを用いる場合、黒鉛トーチの酸化損耗による損耗量低減及び図３に示すとおり黒鉛トーチの加熱時に外筒内の鉄ヒュームの存在等により、トーチと外筒との間にサイドアークが発生し黒鉛トーチの損傷が生じるのをどのようにして防止するかといった課題がある。
【０００４】
黒鉛電極の酸化を防止する装置としては、例えば、特許文献１（特開昭６３−１８７５９３号公報）に、アーク炉から引き抜いた赤熱した黒鉛電極を筒状の保管容器に収納し、冷却を待つ保管方法が記載されている（特に、第１、２図及びそれらの説明を参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている黒鉛電極の保管容器を用いた場合、黒鉛電極の収納に手間がかかり、また、収納するまでにある程度の時間を要するため、電極が酸化損耗するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１８７５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上記の問題点を解決し、黒鉛電極を手間なく収納し、酸化による損耗及びサイドアークによる損傷を抑制することのできる酸化防止装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置は、黒鉛電極の上端部を保持するとともに、少なくとも昇降することによって前記黒鉛電極を加熱位置及び退避位置に移動させることができる黒鉛電極保持手段と、該黒鉛電極保持手段の下部に固定されるとともに、前記黒鉛電極の周囲において伸縮自在の外筒を備え、該外筒は気体を透過しない材質、かつ少なくともその内面に絶縁層を有する構造であるとともに、最も伸びた状態において、その下端が前記黒鉛電極の下端より下方にあることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置は、請求項１に記載の黒鉛電極酸化防止装置において、前記外筒の内部に酸素を含まないガスを噴出するガス噴出手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置は、請求項１又は２に記載の黒鉛電極酸化防止装置において、前記外筒の下端部近傍に、前記外筒の開口部を閉塞する蓋部材を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置によれば、黒鉛電極保持手段の下部に固定され、黒鉛電極の周囲において伸縮自在の外筒を備えているので、黒鉛電極が加熱位置と退避位置の間のいずれの位置にあっても、黒鉛電極を外気とほぼ遮断された状態に保つことができる。
そのため、黒鉛電極を保管容器に収納する等の手間をかけることなく、常時酸化による損耗を抑えることができる。
また、外筒は、少なくともその内面に絶縁層を有しているので、外筒と黒鉛トーチ間のサイドアーク発生を防止することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置によれば、請求項１に係る発明による効果に加えて、外筒の内部に酸素を含まないガスを噴出するガス噴出手段を備えているので、外筒の内部を窒素ガス等の不活性ガスでパージすることができ、黒鉛電極の酸化による損耗をさらに抑えることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明の黒鉛電極酸化防止装置によれば、請求項１又は２に係る発明による効果に加えて、外筒の開口部を閉塞する蓋部材により、黒鉛電極を退避位置に移動させた直後に閉鎖空間内に収納した状態とすることができるので、黒鉛電極を退避させた後に生じる酸化による損耗を迅速に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】連続鋳造設備に本発明の黒鉛電極酸化防止装置を適用した場合の概要図。
【図２】実施例１の黒鉛電極酸化防止装置を用いて、黒鉛電極を加熱位置及び退避位置に移動させた時の状態を示す図。
【図３】実施例２の黒鉛電極酸化防止装置を用いて、黒鉛電極を加熱位置及び退避位置に移動させた時の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、連続鋳造設備に本発明の黒鉛電極酸化防止装置を適用した場合の概要図であり、連続鋳造設備は、取鍋１から溶鋼２を受け入れ鋳型３に流し込んで鋳造を行うタンディッシュ４に、溶鋼２を加熱するための黒鉛電極５を上方から挿入できるようになっている。
黒鉛電極５は、上端部が黒鉛電極保持手段６によって保持されるとともに、必要に応じて解放されて交換できるようになっている。
【００１７】
黒鉛電極５を移動可能に支持する機構として、昇降及び旋回可能な鉛直軸７と、鉛直軸７の上端から水平に伸びる水平軸８と、水平軸８の先端部に固定されている支持アーム９からなるトーチ支持手段１０が設けられており、黒鉛電極保持手段６は支持アーム９の先端部に固定されている。
そのため、黒鉛電極保持手段６は鉛直軸７の昇降に伴って昇降し、黒鉛電極５を保持した状態で上下方向に移動でき、また、鉛直軸７の旋回に伴って旋回し、黒鉛電極５を保持した状態で水平方向に移動できる。
鉛直軸７は、図示しない駆動装置によって水平方向に回転する円盤１１の上面に設けた円筒体１２に上下方向のみに摺動可能となるように収容されており、鉛直軸７の下端部と円盤１１の上面中央との間には伸縮するロッド１３を有する昇降シリンダ１４が設けてある。
そして、鉛直軸７はロッド１３が伸びることで上昇、縮むことで下降し、また、円盤１１が回転することで、同じ方向に回転する。
【００１８】
図２は、実施例１の黒鉛電極酸化防止装置を用いて、黒鉛電極５を加熱位置及び退避位置に移動させた時の状態を示す図である。
そして、図２（ａ）が、黒鉛電極保持手段６を下降させ、黒鉛電極５をタンディッシュ４内に挿入して溶鋼２を加熱する加熱位置に移動させた状態を示す図であり、図２（ｂ）が、黒鉛電極保持手段６を上昇させ、黒鉛電極５をタンディッシュ４から引き抜き、退避位置に移動させた状態を示す図である。
なお、次に溶鋼２を加熱するため待機する際には、図２（ｂ）の状態が続くが、黒鉛電極５の交換や保守点検等を行う際には、さらに鉛直軸７を旋回させて黒鉛電極保持手段６を水平移動させることとなる。
【００１９】
次に、実施例１の黒鉛電極酸化防止装置の構成について詳しく説明する。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、黒鉛電極保持手段６の下部にはリング状の固定板１５が設けられ、固定板１５の下面には伸縮自在の外筒１６が固定され、外筒１６の下端にはリング状の接地板１７が設けられている。
伸縮自在の外筒１６は、図２（ｂ）に示すように、径の異なる複数の円筒状の短管１６ａ〜１６ｅを摺動自在に嵌合したものであり、短管１６ａ〜１６ｄの下端部の外側面には外突条部１８ａ〜１８ｄが設けられ、短管１６ｂ〜１６ｅの上端部の内側面には内突条部１９ｂ〜１９ｅが設けられている。
そして、短管１６ａ〜１６ｅはいずれも同じ高さであるとともに、短管１６ａの外突条部以外の外径＜短管１６ｂの内突条部１９ｂの内径＜短管１６ａの外突条部１８ａの外径＜短管１６ｂの内突条部１９ｂ以外の内径という関係になっており、短管１６ｂと短管１６ｃ、短管１６ｃと短管１６ｄ、短管１６ｄと短管１６ｅについても同様の関係になっている。
そのため、内側の短管は、外突条部の上面が外側の短管の内突条部の下面にぶつかるまでは、外側の短管に対して自由に摺動できる。
さらに、短管１６ａ〜１６ｅはいずれも気体を透過せず耐熱性のある金属材料製であるとともに、内面に絶縁処理層を有する構造である。内面の絶縁処理層としては、例えば、金属材料からなる外筒の内側にアルミナ溶射又はガラスウール等を設ける。また、全ての外突条部１８ａ〜１８ｄの上面が内突条部１９ｂ〜１９ｅの下面にぶつかった状態、すなわち、外筒１６が最も伸びた状態において、その下端が黒鉛電極５の下端より下方となるようにしてある。
したがって、黒鉛電極５が加熱位置と退避位置の間のいずれの位置にあっても、黒鉛電極５のタンディッシュ４から突出している部分の周囲は外筒１６で覆われることとなる。
なお、図２（ｂ）に示すように、黒鉛電極５を退避位置に移動させた時には、外筒１６が最も伸びた状態となるとともに、接地板１７はタンディッシュ４の上面から離れるようになっている。そのため、黒鉛電極５の交換や保守点検等を行うために黒鉛電極保持手段６を水平移動させるに際して、外筒１６がその移動を妨げることがない。
【００２０】
また、黒鉛電極保持手段６には、窒素ガスや不活性ガス等の酸素を含まないガスを、外筒１６の内部に噴出するためのガス導入管２０が設けられている。
ガス導入管２０は、黒鉛電極保持手段６の内部で枝分かれしており、黒鉛電極保持手段６の下面から黒鉛電極５の側面に沿ってガスを下方に噴出できるようになっている。
そのため、黒鉛電極５の側面に酸素を含まないガスを流すことができ、素早く黒鉛電極５の酸化を防止でき、また、酸素を含まないガスを流し続けることにより、外筒１６の内部に酸素を含まないガスを充満させ、酸化抑制の効果をさらに高めることができる。
【実施例２】
【００２１】
図３は、実施例２の黒鉛電極酸化防止装置を用いて、黒鉛電極５を加熱位置及び退避位置に移動させた時の状態を示す図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１の図２（ａ）及び（ｂ）に対応している。
なお、図３においては、実施例１と同様の部分に対して同じ番号が付してある。
【００２２】
実施例２が実施例１と異なっている点は、伸縮自在の外筒として、短管１６ａ〜１６ｅを摺動自在に嵌合したものに代えて、周壁部に多数の屈曲部が形成された概略円筒状の伸縮管２１を採用した点である。
伸縮管２１の材質としては、気体を透過せず、耐熱性があり、ある程度の柔軟性を有し、かつ少なくともその内面に絶縁処理層を有している。例えば、伸縮管２１をガラスウール製としたものが使用される。
実施例２のその他の構成は、実施例１と全く同じなので、詳しい説明は省略する。
【００２３】
実施例１及び２の変形例を列記する。
（１）実施例１の短管１６ａ〜１６ｅ及び実施例２の伸縮管２１は、内面に絶縁処理層を有していたが、内面だけでなく外側全部に絶縁処理層を設けても良い。
また、短管１６ａ〜１６ｅや例示したように伸縮管２１自体の材質が、絶縁性のあるものであれば、絶縁処理層を設ける必要はない。
（２）実施例１及び２においては、外筒１６の下端及び伸縮管２１の下端にある開口、すなわち、接地板１７中央の開口は、黒鉛電極５を通過させるために常時開いているが、外筒１６及び伸縮管２１の下端部近傍又は接地板１７の下部に蓋部材を設け、退避位置において閉塞することができるようにするとより良い。
（３）実施例１及び２においては、ガス導入管２０は、黒鉛電極保持手段６の内部で枝分かれしているが、円筒状の隙間を有する通路を形成し、その通路にガス導入管２０からガスを導入するようにしても良い。
（４）実施例１及び２においては、黒鉛電極保持手段６の下面から黒鉛電極５の側面に沿ってガスを下方に噴出するようにしているが、固定板１５に、外筒１６又は伸縮管２１を固定している部分より内側に開口するガス導入路を形成し、そのガス導入路から外筒１６又は伸縮管２１の内部にガスを噴出するようにしても良い。
（５）実施例１においては、短管１６ａ〜１６ｄの下端部の外側面に外突条部１８ａ〜１８ｄを設け、短管１６ｂ〜１６ｅの上端部の内側面に内突条部１９ｂ〜１９ｅを設けているが、短管１６ａ〜１６ｄの下端部の外側面に複数の突起を設け、短管１６ｂ〜１６ｅの内側面に各突起が嵌合可能な複数のまっすぐな溝を下端から上端近傍まで設けても良い。
また、逆に短管１６ｂ〜１６ｅの上端部の内側面に複数の突起を設け、短管１６ａ〜１６ｄの外側面に各突起が嵌合可能な複数のまっすぐな溝を上端から下端近傍まで設けても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  取鍋      ２  溶鋼      ３  鋳型      ４  タンディッシュ
５  黒鉛電極      ６  黒鉛電極保持手段      ７  鉛直軸
８  水平軸      ９  支持アーム      １０  トーチ支持手段
１１  円盤      １２  円筒体      １３  ロッド      １４  昇降シリンダ
１５  固定板      １６  外筒      １６ａ〜１６ｅ  短管
１７  接地板      １８ａ〜１８ｄ  外突条部    
１９ｂ〜１９ｅ  内突条部      ２０  ガス導入管      ２１  伸縮管
【図１】
2018144072.tif 000003
【図２】
2018144072.tif 000004
【図３】
2018144072.tif 000005