(57)【要約】【課題】  ＥＳＲ装置の操業において消耗電極の吊下状態を安定して維持させ、ＥＳＲ装置のより安定した操業を与え得るＥＳＲ用消耗電極及びその製造方法の提供。【解決手段】  上下方向に伸びる中心軸（Ｘ）を有する略円柱状の電極本体（１３）と電極本体（１３）の一端部に設けられた電極把持部（３）とを有し、電極把持部（３）の外表面には中心軸（Ｘ）へ向けた凹部（１１）を与えられ、凹部（１１）は、中心軸（Ｘ）と平行な平面での断面において上下対称であり、中心軸（Ｘ）を挟んで対向する位置に一対で設けられることを特徴とするＥＳＲ電極（１）である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に伸びる中心軸を有する略円柱状の電極本体と前記電極本体の一端部に設けられた電極把持部とを有し、前記電極把持部の外表面には前記中心軸へ向けた凹部を与えられ、
前記凹部は、前記中心軸と平行な平面での断面において上下対称であり、前記中心軸を挟んで対向する位置に一対で設けられることを特徴とするＥＳＲ用電極。
【請求項２】
前記凹部は、前記中心軸を法線とする対向する２つの平面を上面及び下面とすることを特徴とする請求項１記載のＥＳＲ用電極。
【請求項３】
前記凹部は、球状体を前記電極把持部の外表面から前記中心軸へ向けて押しつけた球殻の一部をなす面からなることを特徴とする請求項１記載のＥＳＲ用電極。
【請求項４】
上下方向に伸びる中心軸を有する略円柱状の電極本体と前記電極本体の一端部に設けられた電極把持部とを有し、前記電極把持部の外表面には前記中心軸へ向けた凹部を与えられ、前記凹部は、前記中心軸と平行な平面での断面において上下対称であり、前記中心軸を挟んで対向する位置に一対で設けられ、前記凹部を円盤体を回転させて切削を行う回転グラインダによって形成することを特徴とするＥＳＲ用電極の製造方法。
【請求項５】
前記回転グラインダの前記円盤体の回転軸を前記中心軸と平行になるようにして、前記円盤体の外周を前記電極把持部の外表面から前記中心軸へ向けて押しつけて前記凹部を形成する切削ステップを含むことを特徴とする請求項４記載のＥＳＲ用電極の製造方法。
【請求項６】
前記切削ステップに続いて、前記回転グラインダの前記円盤体の回転軸を前記中心軸と平行な１つの面内で回転させる第２の切削ステップを含むことを特徴とする請求項５記載のＥＳＲ用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロスラグ再溶解法（以下、ＥＳＲ法という）で使用される消耗電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｌａｇ  Ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ）法は、一次溶解工程で得られた鋼塊を消耗電極として、これをジュール熱により順次、溶解させ、重力により滴下する溶鋼をスラグに通過させながらその下で鋼塊として収集し、偏析の少ない清浄な鋼塊を製造する二次溶解工程としての製鋼方法である。
【０００３】
例えば、特許文献１では、このようなＥＳＲ法に使用されるＥＳＲ装置の構造が開示されている。上方へ向けた開口を有する水冷鋳型に対して、上下方向に移動可能なスティンガーロッドが設けられ、その先端（下方端部）は水冷鋳型の開口に上方から接近し、また上方へ離間するように上下移動可能である。このスティンガーロッドの先端には電極吊り具（スタブ）が取り付けられ、消耗電極の上方端部を把持して消耗電極を水冷鋳型内に吊下げるようになっている。
【０００４】
かかるＥＳＲ装置の操業において、まずスラグを水冷鋳型内に投入し、スティンガーロッドを下方へ移動させて消耗電極の先端（下方端部）をスラグに接近させる。この状態で、消耗電極と水冷鋳型の間に通電すると、スラグのジュール熱でスラグ及び消耗電極が溶解していく。消耗電極の溶鋼は融滴となってスラグを通過し精錬されながら落下し、水冷鋳型の底部で凝固する。消耗電極の溶解に対応して、スティンガーロッドを下方に移動させていくと、消耗電極がスラグ内に順次、挿入され、水冷鋳型内には溶鋼が積層しながら凝固して清浄な鋼塊を得ることが出来るのである。
【０００５】
ところで、上記したＥＳＲ装置の安定操業のためには、スラグと消耗電極との位置関係を制御することが重要であり、スティンガーロッド、電極吊り具、及び、消耗電極の間の接続が影響を与える。特に、重量の大きい消耗電極を把持する電極吊り具との間の接続はこれに大きな影響を与える。
【０００６】
特許文献２では、ＥＳＲ装置の操業における消耗電極の把持と同様に、鋳造した鋼塊を鋳型から抜き取る作業において、鋼塊の上部を把持する方法を開示している。すなわち、平滑な鋼塊の側面を把持しようとすると鋼塊が滑り易く、鋼塊に凹みを与えて把持する方法を挙げている。
【０００７】
一般的に、鋳造した鋼塊の上端部には引け巣などを防止するための押し湯部が与えられており、この押し湯部の形成には本体鋳型と別個な分割鋳型を用いている。そこで、上記した特許文献２では、鋼塊へ凹みを与えるための突起を分割鋳型に設け、鋳造終了後に、分割鋳型を分割して取り外すと、鋼塊に凹みが形成される。この凹みに治具を係合させ鋼塊を把持して持ち上げ、本体鋳型から鋼塊を取り出すのである。これにより、簡便な方法で、作業性を阻害することなく鋼塊に凹みを与えるとともに、容易且つ安全に鋼塊を把持できるようになる、と述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３８３２７号公報
【特許文献２】特開２００３−５３４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、ＥＳＲ装置の操業で使用される消耗電極においては、重力で落下したり大きく揺れることのないよう電極吊り具で安定してこれを把持して持ち上げ、吊下できることが必要である。その一方で、消耗電極はスラグから重力方向と逆方向に浮力を受けることがあり、重力で電極吊り具に吊下されている消耗電極の配置が不安定になってしまうのである。
【００１０】
特許文献２に開示の凹みは、その上面を鋼塊の中心軸と垂直な平面となるようにして、重力で落下しようとする鋼塊を安定して把持して持ち上げ、吊下できるようにしている。一方、凹みの下面は、外周面方向へ向けて拡がるよう、つまり下り勾配となるように傾斜させて、分割鋳型が鋼塊から取り外しやすくなるようにしている。かかる凹みでは、重力方向と逆方向への浮力に対して、消耗電極を安定して把持できない。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＥＳＲ装置の操業において消耗電極の吊下状態を安定して維持させ、ＥＳＲ装置のより安定した操業を与え得るＥＳＲ用消耗電極及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるＥＳＲ電極は、上下方向に伸びる中心軸を有する略円柱状の電極本体と前記電極本体の一端部に設けられた電極把持部とを有し、前記電極把持部の外表面には前記中心軸へ向けた凹部を与えられ、前記凹部は、前記中心軸と平行な平面での断面において上下対称であり、前記中心軸を挟んで対向する位置に一対で設けられることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、ＥＳＲ装置の操業において、重力で落下しようとする消耗電極を把持して持ち上げ安定して吊下でき、且つ、重力方向と逆方向への浮力に対して消耗電極を安定して把持できるよう、なし得るのである。つまり、ＥＳＲ装置のより安定した操業を与え得るのである。
【００１４】
上記した発明において、前記凹部は、前記中心軸を法線とする対向する２つの平面を上面及び下面とすることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡単な凹部形状であるため、加工が容易であって、操業コストを減じ得るのである。
【００１５】
又は、上記した発明において、前記凹部は、球状体を前記電極把持部の外表面から前記中心軸へ向けて押しつけた球殻の一部をなす面からなることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡単な凹部形状であるため、加工が容易であって、操業コストを減じ得るのである。また、ＥＳＲ操業後の凹部へのスラグの付着が抑制できて、スラグの回収率を上げられることから、結果として、操業コストを減じ得るのである。
【００１６】
更に、本発明によるＥＳＲ電極の製造方法は、上下方向に伸びる中心軸を有する略円柱状の電極本体と前記電極本体の一端部に設けられた電極把持部とを有し、前記電極把持部の外表面には前記中心軸へ向けた凹部を与えられ、前記凹部は、前記中心軸と平行な平面での断面において上下対称であり、前記中心軸を挟んで対向する位置に一対で設けられ、前記凹部を円盤体を回転させて切削を行う回転グラインダによって形成することを特徴とする。
【００１７】
かかる発明によれば、ＥＳＲ装置の操業において、重力で落下しようとする消耗電極を把持して持ち上げ安定して吊下でき、且つ、重力方向と逆方向への浮力に対して消耗電極を安定して把持できるような消耗電極を簡易な方法で与え得るのである。つまり、ＥＳＲ装置のより安定した操業を与え得るのである。
【００１８】
上記した発明において、前記回転グラインダの前記円盤体の回転軸を前記中心軸と平行になるようにして、前記円盤体の外周を前記電極把持部の外表面から前記中心軸へ向けて押しつけて前記凹部を形成する切削ステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、加工が容易であって、操業コストを減じ得るのである。
【００１９】
上記した発明において、前記切削ステップに続いて、前記回転グラインダの前記円盤体の回転軸を前記中心軸と平行な１つの面内で回転させる第２の切削ステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、加工が容易であって、操業コストを減じ得るのである。また、ＥＳＲ操業後の凹部へのスラグの付着が抑制できる凹部を与えられるから、スラグの回収率を上げられ、結果として、操業コストを減じ得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による消耗電極の図である。
【図２】本発明による消耗電極の使用例を示す図である。
【図３】本発明による消耗電極の使用例を示す図である。
【図４】本発明による他の消耗電極の図である。
【図５】本発明による消耗電極の製造工程のフローを示す図である。
【図６】本発明による消耗電極の製造例を示す図である。
【図７】本発明による消耗電極の製造例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、ＥＳＲ装置による二次溶解工程で使用される本発明による消耗電極の実施例について詳細を説明する。
【００２２】
図１に示すように、消耗電極１は、鉛直方向に伸びる中心軸Ｘを有する円柱状の電極本体１３と、その上端部の後述する電極吊り具２（図２参照）を取り付けるための電極把持部３とからなる。電極把持部３は、その上方へ向けて先細りのテーパを与えられ、これと傾斜の異なるテーパを与えられた肩部１２を間に挟んで、電極本体１３と接続している。電極把持部３の肩部１２との接続部近傍には、消耗電極１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置に一対の凹部１１が与えられる。これには後述する電極吊り具２（図３参照）が嵌め込まれる。
【００２３】
特に、図１の断面Ｂ−Ｂ線の図に示されるように、凹部１１は、円板Ｐを消耗電極１の中心軸Ｘへ向けて押し込んだような、略半月形の断面Ｕを有する。また、これについては、特に、図１の断面Ａ−Ａ線の図に示されるように、凹部１１の上面１１ａ及び下面１１ｂが互いに対向する平面であり、それぞれ、上記したような円板Ｐを中心軸Ｘに沿って２枚互いに離間させて配置し、消耗電極１の中心軸Ｘへ向けて押し込むようにして形成され得る面である。つまり、この断面では、略「コの字」形となる。
【００２４】
図２に示すように、消耗電極１は、ＥＳＲ装置内において、一対の凹部１１に対して、電極吊り具２の対向する一対の先端部２ａを嵌め込んで挟み込むように把持され、その中心軸Ｘを鉛直になるようにして吊下される。一方、消耗電極１の下方に配置される水冷鋳型４は、上方に開口４ａを有し下端を封止された円筒形状の鋳型である。電極吊り具２は電源８の一方の極に電気的に接続され、電源８の他方の極は水冷鋳型４に電気的に接続される。
【００２５】
ここでＥＳＲ装置の操業については詳述しないが、水冷鋳型４の最下部には、溶解した消耗電極１が重力で落下し凝固した凝固部７が形成され、凝固部７の上部にはまだ未凝固の溶湯プール６が形成される。溶湯プール６の上にはスラグ５が層状に浮かび、溶湯プール６の溶湯が外気と接触することを防止している。
【００２６】
消耗電極１は、その下端１ａをスラグ５に対して所定の距離だけ挿入させられるよう、電極吊り具２によって上下方向位置を制御される。一方、消耗電極１は、電気抵抗の高いスラグ５のジュール熱により下端１ａから順次溶解し、全長が短くなっていく。そこで、溶解速度に対応して、電極吊り具２は消耗電極１を降下させていく。
【００２７】
かかる工程において、消耗電極１は、対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａで、一対の凹部１１を挟み持つようにして把持されている。このとき電極吊り具２の先端部２ａの上面を消耗電極１の凹部１１の上面１１ａに当接させて、消耗電極１が重力で落下することを防止している。凹部１１の上面１１ａは、消耗電極１の中心軸Ｘと垂直な面、すなわち吊下方向と垂直な面であるため、重力で落下しようとする消耗電極１によって、対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａが互いに離間してしまうような方向の力を作用させない。故に、消耗電極１を安定して把持し吊下できるのである。
【００２８】
一方、消耗電極１がスラグ５から重力方向と逆方向への浮力を受けた場合、電極吊り具２の先端部２ａの下面に消耗電極１の凹部１１の下面１１ｂが当接する。しかしながら、凹部１１の下面１１ｂは、消耗電極１の中心軸Ｘと垂直な面、すなわち重力方向と垂直な面であるため、重力方向と逆方向への浮力に対しても、対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａが互いに離間してしまうような方向の力を作用させない。故に、消耗電極１を安定して把持し吊下できるのである。
【００２９】
なお、鋼塊よりも密度の低いスラグから受ける浮力は重力よりも小さい。図１の断面Ａ−Ａ線の図に示されるように、凹部１１は、中心軸Ｘと平行な平面での断面において上下対称であるから、重力によって対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａがほとんど互いに離間しなければ、浮力によってこれが互いに離間してしまうことを防止できる。
【００３０】
ところで、電極吊り具２の先端部２ａは、凹部１１内に深く嵌め込まれることが好ましい。図３に示すように、消耗電極１を電極吊り具２に把持させるに当たって、対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａの間隔を近接せしめていくが、上記した凹部１１の略半月形の断面Ｕの底部１１ｃに当接しながら、電極吊り具２の先端部２ａは凹部１１の中心Ｃに誘導され、最終的に凹部１１内に最も深く嵌め込まれるのである。故に、消耗電極１を安定して把持し吊下できるのである。
【００３１】
また、他の実施例として、図４に示すように、消耗電極１’の凹部１１’は、電極把持部３の外表面から球状体Ｑを中心軸Ｘへ向けて押しつけた球殻の一部をなす面からなる。つまり、凹部１１’の中心軸Ｘに平行な平面による断面形状は、上下対称である。また、図４の断面Ｂ−Ｂ線の図に示されるように、凹部１１’は、略半月形の断面Ｕを有する。
【００３２】
かかる実施例においても、図４の断面Ａ−Ａ線の図に示されるように、凹部１１’は、中心軸Ｘと平行な平面での断面において上下対称であるから、重力によって対向する電極吊り具２の一対の先端部２ａがほとんど互いに離間しなければ、浮力によってこれが互いに離間してしまうことを防止できる。
【００３３】
更に、図４の断面Ｂ−Ｂ線の図に示されるように、凹部１１’は、略半月形の断面Ｕを有するから、上記した実施例と同様に、電極吊り具２の先端部２ａは、最終的に凹部１１’内に最も深く嵌め込まれるのである。故に、消耗電極１を安定して把持し吊下できるのである。
【００３４】
また、凹部１１’は下面を外周へ向けて傾斜させた形状になっているため、ＥＳＲ装置の操業後にスラグの付着を抑制し得て、スラグの回収率を上げられる。結果として、操業コストを減じ得るのである。
【００３５】
次に、上記した消耗電極１及び１’の製造工程について説明する。
【００３６】
図５に示すように、一次溶解において所定組成のインゴットが溶製される（Ｓ１）。かかるインゴットは、所望によりプレス機などで鍛造されて、電極把持部３を有する段付きの丸棒形状の鋼塊とされる（Ｓ２）。なお、電極把持部３は上記したようなＥＳＲ装置の操業において再溶解されないから押湯によって形成できて、消耗電極１及び１’の本体部１３の歩留まり向上に好ましい。次に、同鋼塊には、電極把持部３に凹部１１又は１１’が機械加工される（Ｓ３）。
【００３７】
図６及び図７に示すように、凹部１１又は１１’は、例えば、円盤状のグラインダー砥石２１を回転させて切削を行う回転グラインダで加工される。
【００３８】
図６及び図７（ａ）に示すように、凹部１１は、グラインダー砥石２１の回転軸２２を消耗電極１の中心軸Ｘと平行にしたまま加工することで得られる。円板状のグラインダー砥石２１の形状を転写して、図１の断面Ｂ−Ｂ線の図に示されるように略半月形の断面Ｕを得ても良いし、適宜、グラインダー砥石２１の回転軸２２を消耗電極１の中心軸Ｘと平行にしたまま移動させて、略半月形の断面Ｕを得ても良い。本実施例によれば、加工が容易であって、鋳造で凹部１１を与える場合などに比べて、操業コストを抑えることが出来る。
【００３９】
また、図６及び図７（ｂ）に示すように、球殻の一部をなす面からなる凹部１１’は、グラインダー砥石２１の回転軸２２を消耗電極１の中心軸Ｘと平行な平面内において回転させながら加工することで得ることができる。円盤状のグラインダー砥石２１の回転軸を回転させてその軌跡で球殻を得るため、図４の断面Ｂ−Ｂ線の図に示されるように、凹部１１’は、略半月形の断面Ｕを与える。本実施例によれば、加工が容易であって、鋳造で凹部１１’を与える場合などに比べて、操業コストを抑えることが出来る。
【００４０】
再び、図５に戻って、凹部１１又は１１’を加工された消耗電極１又は１’は、上記したように電極把持部３を電極吊り具２によって把持されて、ＥＳＲ装置による二次溶解工程に供される（Ｓ４）。
【００４１】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、１’      消耗電極
２            電極吊り具
３            電極把持部
１１、１１’  凹部
【図２】
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【図３】
2011125916.tif 000004
【図５】
2011125916.tif 000005
【図６】
2011125916.tif 000006
【図７】
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【図１】
2011125916.tif 000008
【図４】
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