(57)【要約】      （修正有）【課題】繰り返し使用されるスタブを補修すべき時期を適切に把握し、スタブとスティンガーロッドとの物理的及び電気的な接続の信頼性を高めることのできる消耗電極式アーク溶解炉の操業方法および、消耗電極式アーク溶解炉の提供。【解決手段】内部に消耗電極が配置されるるつぼ、消耗電極の上端に取り付けられるスタブ、及び、スタブを把持して、るつぼ内で消耗電極を吊下げ支持するとともに消耗電極を昇降変位させることが可能なスティンガーロッド２５を備える消耗電極式アーク溶解炉を操業する方法であって、通電内管の先端部とスタブとの接触状態の確認を行うに当り、押圧機構３０の作動に基く支持外管２８内での通電内管２９のストローク量を計測する。【選択図】図１
2019059970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に消耗電極が配置されるるつぼ、消耗電極の上端に取り付けられるスタブ、及び、スタブを把持して、るつぼ内で消耗電極を吊下げ支持するとともに消耗電極を昇降変位させることが可能なスティンガーロッドを備え、前記スティンガーロッドが、消耗電極の支持を担う支持外管と、支持外管の内側で支持外管に対して軸線方向に沿って相対変位可能に配置され、先端部をスタブに接触させて電源からの電流をスタブへ流す通電内管と、支持外管に対して通電内管を相対変位させ、通電内管の先端部をスタブに向けて押圧する押圧機構とを有してなる消耗電極式アーク溶解炉を操業する方法であって、
通電内管の先端部とスタブとの接触状態の確認を行うに当り、押圧機構の作動に基く支持外管内での通電内管のストローク量を計測する、消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項２】
前記通電内管のストローク量の計測に、スティンガーロッドに取り付けた変位センサーを用いる、請求項１に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項３】
前記変位センサーを超音波式変位センサーとする、請求項２に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項４】
前記通電内管のストローク量を、前記変位センサーからの信号を受信することのできるモニターで観測する、請求項２又は３に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項５】
前記スタブが、スティンガーロッドの通電内管の先端部に接触するスタブソケットを有し、前記通電内管のストローク量の計測結果に応じて、スタブソケットの交換及び、スタブの修繕のうちの少なくとも一方を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項６】
前記通電内管の計測されたストローク量が設定許容範囲を外れた場合に、警報を発する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項７】
前記通電内管のストローク量の計測を含む前記接触状態の確認を、当該消耗電極式アーク溶解炉を用いたアーク溶解を実施する度に、そのアーク溶解の通電に先立って行う、請求項１〜６のいずれか一項に記載の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法。
【請求項８】
内部に消耗電極が配置されるるつぼ、消耗電極の上端に取り付けられるスタブ、及び、スタブを把持して、るつぼ内で消耗電極を吊下げ支持するとともに消耗電極を昇降変位させることが可能なスティンガーロッドを備え、前記スティンガーロッドが、消耗電極を保持する支持外管と、支持外管の内側で支持外管に対して軸線方向に沿って相対変位可能に配置され、先端部をスタブに接触させて電源からの電流をスタブへ流す通電内管と、支持外管に対して通電内管を相対変位させ、通電内管の先端部をスタブに向けて押圧する押圧機構とを有し、
スティンガーロッド及びスタブを介する消耗電極への通電ならびに、るつぼへの通電により、消耗電極とるつぼ内の溶湯プールとの間にアークを生じさせ、その熱により消耗電極を溶解させる消耗電極式アーク溶解炉であって、
スティンガーロッドに、押圧機構の作動に基く支持外管内での通電内管のストローク量を計測する変位センサーを取り付けてなる消耗電極式アーク溶解炉。
【請求項９】
前記変位センサーを超音波式変位センサーとしてなる請求項８に記載の消耗電極式アーク溶解炉。
【請求項１０】
前記変位センサーに有線もしくは無線で接続されて、前記通電内管のストローク量に関する信号を、前記変位センサーから受信することのできるモニターをさらに備える請求項８又は９に記載の消耗電極式アーク溶解炉。
【請求項１１】
前記変位センサーにより計測された通電内管のストローク量が設定許容範囲を外れた場合に、警報を発する警報装置をさらに備える請求項８〜１０のいずれか一項に記載の消耗電極式アーク溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、消耗電極を、その上端に取り付けたスタブを介してスティンガーロッドで把持させ、該スティンガーロッドにより消耗電極をるつぼ内で吊下げ支持して通電することで、消耗電極とるつぼ内の鋳塊の溶湯プールとの間に発生するアーク熱によって消耗電極を溶解させる消耗電極式アーク溶解炉に関するものであり、特には、スタブとスティンガーロッドとの物理的及び電気的な接続の信頼性を向上させることのできる技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、チタン、ジルコニウム、タンタル、モリブデンといった高融点活性金属またはその合金等のインゴットを製造するためのこの種のアーク溶解炉は、水冷銅るつぼ中の溶湯との間に真空下でアークを生じさせる真空アーク再溶解（ＶＡＲ）等に用いられることがある。
【０００３】
かかるアーク溶解炉の一例として図２に示す消耗電極式アーク溶解炉２１は、主として、消耗電極２２が内部に配置されるるつぼ２３と、消耗電極２２の上端に取り付けた接続用冶具としてのスタブ２４と、スタブ２４を把持して、消耗電極２２をるつぼ２３内で吊下げ支持するとともに昇降変位させるスティンガーロッド２５とを備え、スティンガーロッド２５の下端側には、スタブ２４を把持するクランプ部２５ａが設けられている。なお、この消耗電極式アーク溶解炉２１はさらに、るつぼ２３の周囲に配置した水冷ジャケット２６及び、るつぼ２３の上方側に配置されてその内部を真空チャンバーに区画する真空タンク２７、ならびに、図示しない電源、ケーブルその他の所要の設備を備えるものである。
【０００４】
消耗電極式アーク溶解炉２１を用いて真空アーク再溶解を行うには、電源の一端をスティンガーロッド２５に接続するとともに他端をるつぼ２３に接続し、真空タンク２７をセットして、るつぼ２３内を真空チャンバーにする。その状態で、スティンガーロッド２５の作動に基き、消耗電極２２の下端をるつぼ２３の底部に近接させて通電することにより、スティンガーロッド２５からスタブ２４を経て電流が流れる消耗電極２２を一方の電極とし、るつぼ２３を他方の電極として、溶解で形成される鋳塊上部の溶湯プールと消耗電極２２の先端との間に真空下でアークを生じさせる。そして、そのアークにより局所的に発する高熱により、消耗電極２２を加熱して溶解させることができる。
このようなアーク溶解法に関する技術として従来は、特許文献１〜６に記載されたもの等がある。
【０００５】
なお、スタブ２４を把持するスティンガーロッド２５は、図３に示すように、スタブ２４を把持するクランプ部２５ａの他、消耗電極２２の重量を支える支持外管２８、支持外管２８の内側に位置して支持外管２８に対する軸線方向に沿う相対変位が可能な通電内管２９、及び、支持外管２８に対して通電内管２９を相対変位させるエアシリンダー等の押圧機構３０等により構成される。
【０００６】
スティンガーロッド２５の、スタブ２４との電気的及び物理的な接続は、押圧機構３０の作動により、図４に示すように、支持外管２８に対して通電内管２９を、スタブ２４側の下方側に向けて移動させることで実現することができる。具体的には、通電内管２９の当該移動に伴い、クランプ部２５ａ内で支持外管２８の下端側部分内に格納されたボールチャック３１が外周側に押し出され、スタブ２４の上端面に設けた凹部２４ａの内側面の窪みに嵌り込んで両者が連結されるとともに、通電内管２９の下端側の先端部を構成するロッドプラグ２９ａが、スタブ２４の凹部２４ａ内のスタブソケット２４ｂに接触し、そこでスティンガーロッド２５からスタブ２４、ひいては消耗電極２２への通電が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３２０２７５１号明細書
【特許文献２】米国特許第３２１５９７４号明細書
【特許文献３】米国特許第３２９３３４７号明細書
【特許文献４】特許第３００５６４１号公報
【特許文献５】特開２００６−６６１５６号公報
【特許文献６】特開２００９−４６７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで一般に、消耗電極式アーク溶解炉２１のスタブ２４は、アーク溶解を実施する度に消耗される消耗電極２２とは異なり、溶解終了後にそれが取り付けられている消耗電極２２の未溶解残部から切り離され、次の溶解で再度用いられる。
ここで、スタブ２４は繰り返し使用していると、熱や押圧力等の作用に起因してスタブソケット２４ｂその他の部分に変形が生じ、これに伴って、スタブソケット２４ｂに接触するロッドプラグ２９ａとしての先端部を有する通電内管２９の、押圧機構３０による下方側へのストローク量が変化することが解かった。
【０００９】
そして、このストローク量の変化を考慮せず、押圧機構３０で下降される通電内管２９のロッドプラグ２９ａがスタブソケット２４ｂに十分に接触していない状態で、アーク溶解を行った場合は、溶解中にスタブ２４とスティンガーロッド２５との間の接触面積が相対的に大きな箇所で抵抗発熱により高温が生じ、スタブ２４のスタブソケット２４ｂやボールチャック３１近傍の部分が軟化して大きく変形する。それにより、消耗電極２２がクランプ部２５ａから外れて落下し、また製品不良が発生するという問題があった。
【００１０】
この一方で、ロッドプラグ２９ａとスタブソケット２４ｂとの接触面積を無理に確保しようとして、押圧機構３０によって通電内管２９を下降させすぎた場合は、ボールチャック３１の球体の破損や、スタブ２４の凹部２４ａの内側面の変形が生じる。
要するに、ある程度の回数もしくは期間で繰り返し使用されたスタブ２４は部分的ないし全体的な交換ないし修繕が必要であるにも関わらず、従来は、スタブ２４を交換ないし修繕すべき時期を把握することができずに、そのまま使用し続けた結果として、上述したような事故や故障等が生じていた。
【００１１】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、繰り返し使用されるスタブを補修すべき時期を適切に把握し、スタブとスティンガーロッドとの物理的及び電気的な接続の信頼性を高めることのできる消耗電極式アーク溶解炉の操業方法および、消耗電極式アーク溶解炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法は、内部に消耗電極が配置されるるつぼ、消耗電極の上端に取り付けられるスタブ、及び、スタブを把持して、るつぼ内で消耗電極を吊下げ支持するとともに消耗電極を昇降変位させることが可能なスティンガーロッドを備え、前記スティンガーロッドが、消耗電極の支持を担う支持外管と、支持外管の内側で支持外管に対して軸線方向に沿って相対変位可能に配置され、先端部をスタブに接触させて電源からの電流をスタブへ流す通電内管と、支持外管に対して通電内管を相対変位させ、通電内管の先端部をスタブに向けて押圧する押圧機構とを有してなる消耗電極式アーク溶解炉を操業する方法であって、通電内管の先端部とスタブとの接触状態の確認を行うに当り、押圧機構の作動に基く支持外管内での通電内管のストローク量を計測することにある。
【００１３】
この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法では、前記通電内管のストローク量の計測に、スティンガーロッドに取り付けた変位センサー、なかでも特に超音波式変位センサーを用いることが好ましい。
この場合、前記通電内管のストローク量を、前記変位センサーからの信号を受信することのできるモニターで観測することが好適である。
【００１４】
また、この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法では、前記スタブが、スティンガーロッドの通電内管の先端部に接触するスタブソケットを有し、前記通電内管のストローク量の計測結果に応じて、スタブソケットの交換及び、スタブの修繕のうちの少なくとも一方を行うことが好ましい。
【００１５】
なお、この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法では、前記通電内管の計測されたストローク量が設定許容範囲を外れた場合に、警報を発することが好ましい。
【００１６】
また、この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法では、前記通電内管のストローク量の計測を含む前記接触状態の確認を、当該消耗電極式アーク溶解炉を用いたアーク溶解を実施する度に、そのアーク溶解の通電に先立って行うことが好ましい。
【００１７】
この発明の消耗電極式アーク溶解炉は、内部に消耗電極が配置されるるつぼ、消耗電極の上端に取り付けられるスタブ、及び、スタブを把持して、るつぼ内で消耗電極を吊下げ支持するとともに消耗電極を昇降変位させることが可能なスティンガーロッドを備え、前記スティンガーロッドが、消耗電極を保持する支持外管と、支持外管の内側で支持外管に対して軸線方向に沿って相対変位可能に配置され、先端部をスタブに接触させて電源からの電流をスタブへ流す通電内管と、支持外管に対して通電内管を相対変位させ、通電内管の先端部をスタブに向けて押圧する押圧機構とを有し、スティンガーロッド及びスタブを介する消耗電極への通電ならびに、るつぼへの通電により、消耗電極とるつぼ内の溶湯プールとの間にアークを生じさせ、その熱により消耗電極を溶解させる消耗電極式アーク溶解炉であって、スティンガーロッドに、押圧機構の作動に基く支持外管内での通電内管のストローク量を計測する変位センサーを取り付けてなるものである。
【００１８】
この発明の消耗電極式アーク溶解炉では、前記変位センサーを超音波式変位センサーとすることが好ましい。
また、この発明の消耗電極式アーク溶解炉は、前記変位センサーに有線もしくは無線で接続されて、前記通電内管のストローク量に関する信号を、前記変位センサーから受信することのできるモニターをさらに備えることが好ましい。
【００１９】
なお、この発明の消耗電極式アーク溶解炉は、前記変位センサーにより計測された通電内管のストローク量が設定許容範囲を外れた場合に、警報を発する警報装置をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、通電内管の先端部とスタブとの接触状態の確認を行うに当り、押圧機構の作動に基く支持外管内での通電内管のストローク量を計測することができるので、当該ストローク量の変化を通じてスタブの状態変化を監視することができ、それにより、繰り返し使用されるスタブの補修すべき時期を適切に把握することができる。その結果として、スタブとスティンガーロッドとの物理的及び電気的な接続の信頼性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一の実施形態に係る消耗電極式アーク溶解炉の操業方法を示す、中心軸線に沿う部分断面図である。
【図２】消耗電極式アーク溶解炉の一例を示す、中心軸線に沿う断面図である。
【図３】図２の消耗電極式アーク溶解炉のスティンガーロッドを示す部分断面図である。
【図４】図２の消耗電極式アーク溶解炉のスティンガーロッドとスタブとの接続箇所を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態の操業方法は、図２に例示するような消耗電極式アーク溶解炉２１を用いて実施することができる。この消耗電極式アーク溶解炉２１は、先に述べたところと重複するものもあるが、図２に示すように、消耗電極２２が内部に配置されるるつぼ２３と、消耗電極２２の上端の略中央域に溶接等により取り付けられる実質的に円柱状等のスタブ２４と、たとえばスティンガーロッド２５の下端側にスタブ２４を把持するクランプ部２５ａが設けられ、当該クランプ部２５ａ等でスタブ２４を把持することにより、スタブ２４が取り付けられた消耗電極２２を、るつぼ２３内で吊下げ支持するとともに昇降変位させることのできるスティンガーロッド２５と、るつぼ２３の周囲に配置された水冷ジャケット２６と、るつぼ２３の上方側に配置されてその内部を真空チャンバーに区画する真空タンク２７とを備えるものであり、その他にさらに、図示しない電源、ケーブル等の設備が含まれる。
【００２３】
なおここで、円筒状その他の所定の形状をなす銅製等のるつぼ２３は、消耗電極式アーク溶解炉２１の使用に際し、その上方側に真空タンク２７が気密に取り付けられて内部が真空チャンバーに区画された状態で、アーク溶解の実施により消耗電極２２が溶解した溶湯を貯留するとともに、水冷ジャケット２６による冷却作用に基き、当該溶湯を冷却固化させるべく機能する。
【００２４】
またここで、消耗電極２２としては、粒状等の原料粉末を圧縮成形して得られた円形断面の柱状もしくは棒状等の成形体を束ねて溶接したもの又は、一回以上溶解された同様の形状の鋳塊等を用いることができる。消耗電極２２は、一回のアーク溶解の実施の都度、溶解された後に冷却されて所期したインゴットになるものであり、アーク溶解の開始前に、新たな消耗電極２２が消耗電極式アーク溶解炉２１に、スティンガーロッド２５に把持されるスタブ２４を介して配置される。
【００２５】
これに対し、スタブ２４は繰り返し用いることができるものであって、アーク溶解の開始前に、消耗電極２２に溶接等によって取り付けられるとともに、その終了後に、溶解されずに残った消耗電極２２の上端側残部から切り離される。
なお、スタブ２４は、図４に示すように、そのスタブ２４の上端面から窪む凹部２４ａ内の底部にスタブソケット２４ｂが設けられており、銅その他の導電性金属材料からなるこのスタブソケット２４ｂは、上方側に向かうに従い内径が増大するテーパ内面を有するものであって、スティンガーロッド２５との間での電気的な接続に用いられる。
【００２６】
そしてまた、スタブ２４を把持して消耗電極２２を昇降変位させるべく駆動されるスティンガーロッド２５は、図３に示すように、概して、消耗電極式アーク溶解炉２１の図示しない固定部に連結されて、消耗電極２２の重量を支える支持外管２８と、支持外管２８の内側に支持外管２８に対して軸線方向に沿って相対変位可能に配置されて、先端部に、上記のスタブソケット２４ｂと接触するロッドプラグ２９ａが設けられた通電内管２９と、支持外管２８に対して通電内管２９を相対変位させ、ロッドプラグ２９ａをスタブソケット２４ｂに向けて押圧するエアシリンダー等の押圧機構３０とを含む。銅等の導電性金属製のロッドプラグ２９ａは、円柱基部と、円柱基部より下方側に位置して、スタブソケット２４ｂのテーパ内面に対応するテーパ外面を有する円錐台先端部とで構成されて、スタブソケット２４ｂと電気的に接続される。なお、スタブソケット２４ｂ及びロッドプラグ２９ａはいずれも、銅、なかでも、ＪＩＳ  Ｃ１０２０に規定される無酸素銅からなるものとすることが、通電性の観点から好ましい。
【００２７】
また、このスティンガーロッド２５では、スタブ２４との物理的接続を実現するため、図４に示すように、支持外管２８の下端側部分に、その周方向に等間隔に複数個の貫通孔３１ａが形成されるとともに、それらの各貫通孔３１ａに嵌め込まれた複数個の球体からなるボールチャック３１が設けられており、これに対応させて、スタブ２４の凹部２４ａの内側面には、該内側面から部分的に窪んだ球体受容部２４ｃが設けられている。このような構造により、先端側部分に先端側に向けて次第に先細りになる外周面を有する通電内管２９が、押圧機構３０で支持外管２８に対して下降させられると、通電内管２９の当該外周面が、支持外管２８のボールチャック３１の球体を外周側に押し出し、その押し出された球体が、スタブ２４の球体受容部２４ｃ内に食い込む。これにより、スティンガーロッド２５とスタブ２４が連結される。
【００２８】
このような消耗電極式アーク溶解炉２１を用いた真空アーク再溶解では、既に一回以上溶解された鋳塊を消耗電極２２として用いることとし、電源の一端をスティンガーロッド２５に接続するとともに電源の他端をるつぼ２３に接続し、真空タンク２７をるつぼ２３の上方側に取り付けて、るつぼ２３内を真空引きして真空チャンバーにする。
【００２９】
その後、スティンガーロッド２５を作動させて消耗電極２２の下端をるつぼ２３の底部に近接させ、スティンガーロッド２５からスタブ２４を通して消耗電極２２に通電するとともに、るつぼ２３に通電する。それにより、消耗電極２２が一方の電極となり、るつぼ２３が他方の電極となって、溶解で形成される鋳塊上部の溶湯プールと消耗電極２２の先端との間にアークを生じさせる。ここでは、このアークによる高熱が、消耗電極２２を加熱して溶解させ、るつぼ２３内に溶湯をもたらす。かかる溶湯は、るつぼ２３の周囲に配置した水冷ジャケット２６により冷却されて凝固し、所望のインゴットを製造することができる。
【００３０】
ここにおいて、溶解終了後に消耗電極２２の溶け残りの上端残部から切り離して繰り返し用いるスタブ２４は、その使用の回数ないし時間を重ねるに従い、溶解中に水冷されないスタブ２４に生じる高温のジュール熱や、ボールチャック３１の球体からの力の作用等によって、スタブソケット２４ｂや凹部２４ａの球体受容部２４ｃ近傍その他の部分が変形することがある。
【００３１】
そして、そのようなスタブ２４の変形は、押圧機構３０による通電内管２９の下方側へのストローク量を変化させるところ、それにも関わらず、これまでと同様の条件の下で通電内管２９を下降させてアーク溶解を行うと、ロッドプラグ２９ａとスタブソケット２４ｂとの所要の接触面積が確保されていない状態で通電させることになる場合がある。この場合、ロッドプラグ２９ａとスタブソケット２４ｂとの接触面のうちの部分的に接触面積が大きい箇所が抵抗発熱によって高温となって、スタブソケット２４ａが大きく変形し、その結果として、甚だしくは、消耗電極２２がクランプ部２５ａから外れて落下したり、製品不良が発生したりする。
また、押圧機構３０によって通電内管２９を過剰に下降させると、ボールチャック３１の球体の破損や、スタブ２４の凹部２４ａの球体受容部２４ｃの変形が生じる。
【００３２】
このような事故や故障、不具合の発生を防止するため、この実施形態では、押圧機構３０の作動による支持外管２８内での通電内管２９のストローク量を計測し、その計測結果を基に、通電内管２９のロッドプラグ２９ａとスタブ２４のスタブソケット２４ｂとの接触状態の確認を行う。
【００３３】
一般にスタブ２４は使用回数を重ねると、通電内管２９のストローク量を減少させる傾向にあるので、たとえば、通電内管２９のストローク量の下限閾値を設定し、その設定下限閾値を下回った値が計測された場合に、スタブソケット２４ｂの交換や、スタブ２４の修繕、たとえば機械加工を行うことができる。それにより、上述したような事故ないし不具合の発生を有効に防止することができる。下限閾値に加えて、又はそれに代えて、通電内管２９のストローク量の上限閾値を設定し、ストローク量の下限側のみらなず上限側も管理できることは勿論である。下限閾値及び上限閾値の両方を設定した場合、つまりストローク量の許容範囲を設定した場合は、より信頼性が高まる。
【００３４】
通電内管２９のストローク量の計測は、消耗電極式アーク溶解炉２１を用いたアーク溶解を実施する都度、そのアーク溶解の通電前に行うことが、各アーク溶解での事故等の発生を防止することができて、安全性をより高めることができる点で好適である。なお、溶解中は、クランプ部２５ａのボールチャック３１がスタブ２４をチャックした状態した状態であり、ここでボールチャック３１のチャックを解放すると消耗電極２２が落下してしまうので、通電内管２９のストローク量の計測が困難である。
【００３５】
通電内管２９のストローク量の計測値が、設定下限閾値を下回った場合、設定上限閾値を上回った場合または、設定範囲から外れた場合は、たとえば、消耗電極２２のセット前に、公知の警報装置等から、たとえば可聴の警報を発する等して、そのスタブ２４の更なる使用を禁止する措置を講ずることができる。
【００３６】
また、通電内管２９のストローク量の計測は、マイクロメーターまたは、各種変位センサーその他の種々の計測器を用いて行うことができるが、なかでも、図１に例示するように、変位センサー１を消耗電極式アーク溶解炉２１の特にスティンガーロッド２５に取り付けて用いることが好ましい。これはすなわち、マイクロメーターを用いる場合、作業性が悪いだけでなく、一般に高所に位置する押圧機構３０としてのエアシリンダーのピストンストローク量又は、通電内管２９が支持外管２８から露出する部分を計測することになるが、地上５メートル程の高所作業となるからである。
【００３７】
一方、変位センサー１を用いる場合は、変位センサー１を、図１に示すように有線で、又は無線でモニター２に接続することができ、この場合、低所に設置することのできるモニター２により、連続的もしくは定期的に又は、要求した際に、通電内管２９のストローク量の計測値を取得及び確認することができるので、高所作業が不要になる。
【００３８】
なお、図１に示すところでは、変位センサー１は、支持外管２８から通電内管２９の露出する上端側部分に取り付け、支持外管２８の上端フランジ２８ａの上端面との間の距離Ｄを測定することにより、通電内管２９のストローク量を計測するものとしているが、変位センサー１による測定距離及び、その取付け箇所はこれに限らず、支持外管２８に対する通電内管２９の相対変位または、エアシリンダーのピストンストローク量等、それを測定できる様々な箇所とすることができる。
【００３９】
変位センサー１としては、接触式変位センサーや、非接触式変位センサー、具体的には光学式変位センサー、レーザーフォーカス式変位センサー、過電流式変位センサー、超音波式変位センサー、静電容量式変位センサー等といった種々のものを用いることができるが、なかでも、非接触の超音波式変位センサーが好ましい。超音波式変位センサーは、レーザー式変位センサー等に比して、消耗電極式アーク溶解炉２１の周囲に存在することの多い粉塵の影響を受けにくく、高い精度での計測が可能である。
【実施例】
【００４０】
次に、この発明の消耗電極式アーク溶解炉の操業方法を試験的に実施し、その効果を確認したので、以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的としたものであり、それに限定されることを意図するものではない。
【００４１】
（実施例１）
図１〜４に示す構造を有する消耗電極式アーク溶解炉において、消耗電極をセットするに当り、変位センサーを用いて、スティンガーロッドの通電内管のストローク量を計測した。変位センサーは、キーエンス社製の超音波変位センサー（ＵＤ−３００シリーズ、センサヘッド：ＫＥＹＥＮＣＥ  ＵＤ−３１０、アンプユニット：ＫＥＹＥＮＣＥ  ＵＤ−３００）とした。
【００４２】
ここで、通電内管のストローク量の設定許容範囲は、６９ｍｍ〜７４ｍｍとした。この設定許容範囲は、消耗電極を装着していない状態での移動距離の６３ｍｍに、余裕代としてのボールチャックの食い込み量、スタブソケットとロッドプラグとの適応量および、外管の熱膨張量を足し合わせて決定したものである。
【００４３】
消耗電極を装着する前の状態での通電内管のストローク量は６３ｍｍであった。
次に、新品のスタブソケットを有するスタブを消耗電極に溶接し、その消耗電極を装着した状態で計測したところ、通電内管のストローク量は７１ｍｍであった。この値は上記の設定許容範囲内であったので、最大電流４２ＫＡとし、純チタン２種相当材（酸素含有量［％Ｏ］＝０．１０）の消耗電極（重量：１５．３Ｔｏｎ）の１次溶解を、内径が１１８５ｍｍのるつぼを用いて行った。溶解終了時に、通電内管のストローク量を確認したところ、７１ｍｍであった。
【００４４】
（実施例２）
２０回の溶解（累計溶解重量：３００ｔｏｎ）を繰り返し行った後のスタブを、純チタンの一次溶解用の消耗電極（重量：１５．３ｔｏｎ）に溶接し、その消耗電極を装着した状態で、通電内管のストローク量を計測した。その際に計測された通電内管のストローク量は６７ｍｍであった。これは上述した設定許容範囲を下回る値であったので、接触不良と判断して、スタブソケットを新品のものに交換した後に再度、通電内管のストローク量を計測したところ、通電内管のストローク量は７０ｍｍであった。スタブソケット交換後のこのストローク量は設定許容範囲内であったので、実施例１と同様の条件にてアーク溶解を行った結果、問題なく実施することができた。
【００４５】
（実施例３）
３３回の溶解（累計溶解重量：３００ｔｏｎ）を繰り返し行った後のスタブを、純チタンの一次溶解用の消耗電極（重量：１５．３ｔｏｎ）に溶接し、その消耗電極を装着した状態で、通電内管のストローク量を計測した。その際に計測された通電内管のストローク量は６６ｍｍであった。これは上述した設定許容範囲を下回る値であったので、接触不良と判断して、スタブソケットを新品のものに交換した後に再度、通電内管のストローク量を計測したが、通電内管のストローク量は６８ｍｍであり、再び設定許容範囲を下回った。そのため、スタブ本体側の不良と判断し、スタブ本体を交換して通電内管のストローク量を計測したところ、通電内管のストローク量は７１ｍｍとなった。スタブ本体交換後のこのストローク量は設定許容範囲内であったので、実施例１と同様の条件にてアーク溶解を行った結果、問題なく実施することができた。
【００４６】
（比較例１）
上述した変位センサーによるストローク量の計測を行わず、最大電流を４２ＫＡとしたことを除いて実施例１とほぼ同様の条件にてアーク溶解を行ったところ、１０回前後の溶解の途中で、スタブの球体受容部が熱変形し、消耗電極の落下事故が起こった。このときのストローク量は設定許容範囲から外れていたと推測される。
【００４７】
以上より、この発明によれば、スタブを補修すべき時期を適切に把握できることが解った。
【符号の説明】
【００４８】
１  変位センサー
２  モニター
２１  消耗電極式アーク溶解炉
２２  消耗電極
２３  るつぼ
２４  スタブ
２４ａ  凹部
２４ｂ  スタブソケット
２４ｃ  球体受容部
２５  スティンガーロッド
２５ａ  クランプ部
２６  水冷ジャケット
２７  真空タンク
２８  支持外管
２８ａ  上端フランジ
２９  通電内管
２９ａ  ロッドプラグ
３０  押圧機構（エアシリンダー）
３１  ボールチャック
３１ａ  貫通孔
Ｄ  変位センサーと支持外管の上端フランジの上端面との間の距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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