(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）筒状の周壁部及び炉底部を備えた炉体と、
（ｂ）炉蓋の側に下向きに設けられた複数の電極と、
（ｃ）該炉体を上下方向の軸線回りに前記電極に対し相対回転させる回転装置と、
を備え、該電極と該炉体内に２回以上の複数回に分けて装入された金属材料との間に発生させたアークの熱で該金属材料を溶解する電気炉の操業方法であって、
前記電気炉がＥＢＴ炉であり、前記炉底部が前記周壁部の外面よりも径方向外方まで部分的に突出した突出部を有していて、該突出部を上下に貫通する開口によって出湯口が形成されており、
前記金属材料の溶解中に、装入口から前記金属材料を前記炉体内に装入する追装工程の際または直後に、該炉体を前記電極に対して相対回転させる回転工程と、
相対回転させた該炉体を、複数の前記電極のうちの何れかが該炉体の前記出湯口若しくは出滓口周りの金属材料を溶かすために、該出湯口に近接して設定した保持位置、即ち前記突出部の周方向の一方の端と回転中心とを結ぶ線と、周方向の他方の端と回転中心とを結ぶ線とのなす角度をαとしたとき、前記炉体の回転中心と何れかの前記電極とを結ぶ線が、角度αの丁度中央を通る線を中心として±α／４の範囲内の領域を通る位置、若しくは出滓口に近接して設定した保持位置、即ち前記炉体の回転中心と何れか１つの前記電極とを結ぶ線の延長線が、前記出滓口における開口の集塵口側の端から集塵口の側に６０°未満の範囲を通る位置、に到ったところで回転停止させ、前記保持位置に保持する保持工程と、
を実行して溶解操業を行うことを特徴とする電気炉の操業方法。
【請求項２】
（ａ）筒状の周壁部及び炉底部を備えた炉体と、
（ｂ）炉蓋の側に下向きに設けられた複数の電極と、
（ｃ）該炉体を上下方向の軸線回りに前記電極に対し相対回転させる回転装置と、
を備え、該電極と該炉体内に２回以上の複数回に分けて装入された金属材料との間に発生させたアークの熱で該金属材料を溶解する電気炉の操業方法であって、
前記電気炉が樋出湯式の電気炉であり、前記周壁部を内外に貫通する開口にて出湯口が形成されているとともに、該出湯口から外向きに延び出す形態で樋が設けられており、
前記金属材料の溶解中に、装入口から前記金属材料を前記炉体内に装入する追装工程の際または直後に、該炉体を前記電極に対して相対回転させる回転工程と、
相対回転させた該炉体を、複数の前記電極のうちの何れかが該炉体の前記出湯口若しくは出滓口周りの金属材料を溶かすために該出湯口若しくは出滓口に近接して設定した保持位置、即ち前記炉体の回転中心と何れか１つの前記電極とを結ぶ線の延長線が、前記出湯口若しくは出滓口における集塵口側の端から集塵口の側に６０°未満の範囲を通る位置、に到ったところで回転停止させ、前記保持位置に保持する保持工程と、
を実行して溶解操業を行うことを特徴とする電気炉の操業方法。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記電極を前記保持位置に保持した状態で前記金属材料に加熱を行った後、コールドスポットの中心であった部分がホットスポットの中心ないしほぼ中心に到るまで、更に前記炉体を前記電極に対し相対回転させ、前記コールドスポットに位置する状態で溶け残った金属材料を溶解させることを特徴とする電気炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気炉の操業方法に関し、詳しくは炉体を電極に対して相対回転させる回転装置を備えた電気炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属スクラップ等の金属材料を溶解する溶解炉として、従来、炉体内に挿入した３本の電極と炉体内の金属材料との間でアークを発生させ、アーク熱によって金属材料を溶解する三相交流式アーク炉が広く用いられている。
このような電気炉を用いた金属材料の溶解操業において、金属材料の溶解が不均一となってしまう問題が従来生じていた。
【０００３】
この三相交流式の電気炉では、炉体内に下向きに挿入された３本の電極が、炉体の中心軸線周りに平面視で三角形を成すように、即ち３本の各電極が三角形の各頂部に位置するように配置される。
その結果として、炉体内には電極からの距離が短い（即ち電極に近い）位置の所謂ホットスポットと、電極からの距離の長い（即ち電極から遠い）位置の所謂コールドスポットとが生じてしまう。
そしてホットスポットでは電極による加熱が強く行われるために金属材料が溶け易い一方で、コールドスポットでは電極による加熱が相対的に弱いために、ホットスポットの金属材料が全部溶け終わった後も、コールドスポットでは金属材料が溶け残ってしまうといった溶解の不均一を生じていた。
そしてこのような溶解の不均一に起因して、溶解の効率が悪く、溶解のための電力コストが高くなるといった問題の他、ホットスポットでは金属材料が全部溶解し終わった後も、コールドスポットの金属材料の溶解が継続して行われる間、その後も引き続いて強く加熱を受ける結果、過剰な投入電力も発生し、炉壁の耐火材の溶損が加速され、短い周期で耐火材溶損部の補修作業を行わなければならないといった問題が生じていた。
【０００４】
このような問題への対策として、炉体を固定状態の電極に対して回転させるようにした電気炉や、電極を固定状態にある炉体に対して回転させるようにした電気炉が提案されている。
例えば下記特許文献１，特許文献２には前者の電気炉が、また特許文献３には後者の電気炉がそれぞれ開示されている。
【０００５】
以上のような回転装置を備えた電気炉では、溶解中に炉体を電極に対し相対回転させ、当初コールドスポットに位置していた金属材料をホットスポットに、またホットスポットに位置していた金属材料をコールドスポットに位置移動させることで、溶解の不均一の問題を改善することができる。
尚この場合、炉体を電極に対して周方向に約６０°相対回転させることで、当初ホットスポットの周方向の中心部に位置していた電極を、隣接するコールドスポットの周方向中心部に位置させるようにするのが効果的である。
【０００６】
ところで、本発明者等は電気炉操業中の炉内状況を確認する目的で、操業を中断し、炉を冷却して内部を調べたところ、炉体の出湯口や出滓口周りに金属材料の溶け残りが生じていたことを見出した。
出湯口周りにおける溶け残りの原因は、炉の形式によって異なっている。
図１２は、偏芯炉底出鋼方式の電気炉（ＥＢＴ炉）における金属材料の溶け残りを説明するための図である。
８０はＥＢＴ炉で、炉体８２の炉底部８４が炉体８２の円形の周壁部８５の内面から周壁部８５外面よりも径方向外方にまで部分的に突出している。その突出部８６は傾斜度の小さな棚状部を形成しており、そしてそこにこれを上下に貫通する開口、即ち出湯口８８が形成されている。この出湯口８８は突出部８６の下側の外部において図示しない蓋にて閉鎖されている。
このような構成のＥＢＴ炉８０では、炉体８２上端の装入口９５から金属材料を内部に装入したとき、一部が出湯口８８周りの棚状の突出部８６上に載ってしまうことがある。その突出部８６上に載った一部金属材料は、電極８３からの距離が遠く、加熱が弱いために、同部分の金属材料が出湯時まで溶け残ってしまったものと考えられる。尚、図１２（Ｂ）中８７は、出湯口８８周りに生じた溶け残りを示している。
【０００７】
このＥＢＴ炉８０において、出湯口８８とは径方向の反対位置にある出滓口９１の周りでも金属の溶け残りが生じる場合がある。
ＥＢＴ炉８０は、炉体の周壁部８５を内外方向に貫通する出滓口９１と、その出滓口９１から径方向外方に延びる出滓口底部９２とを有している。出滓口９１は扉等で塞がれている場合もあるが、溶解操業中は、出滓口９１（扉がある場合でもその隙間）から外部空気が炉内に侵入可能であるため、図１２（Ｂ）の矢印で示すように、炉内において出滓口９１から炉蓋９３に取り付けられた集塵口９４に向かって冷たい空気の流れが生じる。このため出滓口９１の集塵口９４側の端部周辺で炉内の金属材料が冷やされて溶け残り９６が生じるものと考えられる。
【０００８】
一方、炉体の周壁部を径方向に貫通した出湯口と、その出湯口から径方向外方に延び出した樋とを有する樋出湯式の電気炉にあっても、この電気炉では溶解操業中に出湯口が解放状態に保たれるため、そこから外部空気が炉内に侵入する。このため上記ＥＢＴ炉の出滓口９１の場合と同様の原因により、出湯口周辺で炉内の金属材料が冷やされてしまい、それが出湯口周辺で溶け残ってしまうものと考えられる。
また、樋出湯式の電気炉における出滓口周りにおいても、上記ＥＢＴ炉の出滓口９１周りと同様に金属材料の溶け残りが生じる。
【０００９】
以上のような出湯口，出滓口は通常、電気炉操業においてコールドスポットの中心部やホットスポットの中心部に位置しておらず、従って炉体と電極との相対回転によって単にホットスポットとコールドスポットとを切り換えるだけの操業では、出湯口や出滓口に溶け残った金属材料を十分に溶解することは難しい。
また回転装置による回転によってホットスポットとコールドスポットとを切り換える工程を実施しない電気炉操業にあっては、当然ながら出湯口や出滓口に溶け残った金属材料を十分に溶解させることは一層難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６０−１２２８８６号公報
【特許文献２】特開２０１４−４０９６５号公報
【特許文献３】特開平７−１９０６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上のような事情を背景とし、金属材料を溶解する電気炉操業において、出湯口や出滓口周りに溶け残りが生じるのを効果的に防いで、溶解効率を高め得る電気炉の操業方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
而して請求項１のものは、（ａ）筒状の周壁部及び炉底部を備えた炉体と、（ｂ）炉蓋の側に下向きに設けられた複数の電極と、（ｃ）該炉体を上下方向の軸線回りに前記電極に対し相対回転させる回転装置と、を備え、該電極と該炉体内に２回以上の複数回に分けて装入された金属材料との間に発生させたアークの熱で該金属材料を溶解する電気炉の操業方法であって、前記電気炉がＥＢＴ炉であり、前記炉底部が前記周壁部の外面よりも径方向外方まで部分的に突出した突出部を有していて、該突出部を上下に貫通する開口によって出湯口が形成されており、前記金属材料の溶解中に、装入口から前記金属材料を前記炉体内に装入する追装工程の際または直後に、該炉体を前記電極に対して相対回転させる回転工程と、相対回転させた該炉体を、複数の前記電極のうちの何れかが該炉体の前記出湯口若しくは出滓口周りの金属材料を溶かすために、該出湯口に近接して設定した保持位置、即ち前記突出部の周方向の一方の端と回転中心とを結ぶ線と、周方向の他方の端と回転中心とを結ぶ線とのなす角度をαとしたとき、前記炉体の回転中心と何れかの前記電極とを結ぶ線が、角度αの丁度中央を通る線を中心として±α／４の範囲内の領域を通る位置、若しくは出滓口に近接して設定した保持位置、即ち前記炉体の回転中心と何れか１つの前記電極とを結ぶ線の延長線が、前記出滓口における開口の集塵口側の端から集塵口の側に６０°未満の範囲を通る位置、に到ったところで回転停止させ、前記保持位置に保持する保持工程と、を実行して溶解操業を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項２のものは、（ａ）筒状の周壁部及び炉底部を備えた炉体と、（ｂ）炉蓋の側に下向きに設けられた複数の電極と、（ｃ）該炉体を上下方向の軸線回りに前記電極に対し相対回転させる回転装置と、を備え、該電極と該炉体内に２回以上の複数回に分けて装入された金属材料との間に発生させたアークの熱で該金属材料を溶解する電気炉の操業方法であって、前記電気炉が樋出湯式の電気炉であり、前記周壁部を内外に貫通する開口にて出湯口が形成されているとともに、該出湯口から外向きに延び出す形態で樋が設けられており、
前記金属材料の溶解中に、装入口から前記金属材料を前記炉体内に装入する追装工程の際または直後に、該炉体を前記電極に対して相対回転させる回転工程と、相対回転させた該炉体を、複数の前記電極のうちの何れかが該炉体の前記出湯口若しくは出滓口周りの金属材料を溶かすために該出湯口若しくは出滓口に近接して設定した保持位置、即ち前記炉体の回転中心と何れか１つの前記電極とを結ぶ線の延長線が、前記出湯口若しくは出滓口における集塵口側の端から集塵口の側に６０°未満の範囲を通る位置、に到ったところで回転停止させ、前記保持位置に保持する保持工程と、を実行して溶解操業を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記電極を前記保持位置に保持した状態で前記金属材料に加熱を行った後、コールドスポットの中心であった部分がホットスポットの中心ないしほぼ中心に到るまで、更に前記炉体を前記電極に対し相対回転させ、前記コールドスポットに位置する状態で溶け残った金属材料を溶解させることを特徴とする。
【００１８】
以上のように本発明は、金属材料の溶解中に、炉体を電極に対して相対的に回転させ、そして複数の電極のうちの何れかが、出湯口若しくは出滓口周りの金属材料を溶かすために出湯口若しくは出滓口に近接して設定した保持位置に到ったところで回転停止させ、その停止位置に保持して出湯口や出滓口周りの金属材料を溶解するもので、かかる本発明では、出湯口や出滓口周りに位置している金属材料に対して電極からの加熱を効率的に行うことができ、それによって、出湯口や出滓口周りで従来生じていた金属材料の溶け残りの問題を良好に解決することができる。
【００１９】
尚、本発明は以下の何れかの形式の電気炉を用いた操業に好適に適用できる。この場合において出湯口若しくは出滓口に近接して設定する保持位置は、電気炉の形式、即ち出湯口，出滓口の形式，構造等によって異なる。
電気炉としては従来、前述したＥＢＴ炉と樋出湯式の電気炉とが主として用いられている。
【００２０】
前者（ＥＢＴ炉）の場合、出湯口に近接して設定した保持位置は、炉体の回転中心と、何れかの電極とを結ぶ線の延長線が、出湯口周りに位置する突出部の周方向の一方の端と他方の端との間を通るような位置とするのが望ましい。
即ち、突出部の周方向の一方の端と回転中心とを結ぶ線と、周方向の他方の端と回転中心とを結ぶ線とのなす角度をαとしたとき、炉体の回転中心と何れかの電極とを結ぶ線が角度α（一般にα＝１００°である）の範囲内の領域を通るような位置とすることが望ましい。
本発明では、角度αの丁度中央を通る線を中心として±α／４の範囲内とする。更に望ましいのは±α／６の範囲内である。
このようにすると出湯口周り、即ち突出部に溶け残った金属材料を効率的に溶解することができる。
【００２１】
また出滓口に近接して設定した保持位置は、出滓口周りで溶け残る金属材料の範囲が、出滓口における集塵口側の端から集塵口側に６０°未満の範囲にかけて生じることが多いことから、炉体の回転中心と何れか１つの電極とを結ぶ線の延長線が、出滓口における開口の集塵口側の端から集塵口の側に６０°未満の範囲を通るような位置とする。
【００２２】
他方、後者（樋出湯式の電気炉）の場合、出湯口、出滓口いずれの場合においても、上記ＥＢＴ炉の出滓口とほぼ同様の状況にあり、従って出湯口又は出滓口に近接して設定した保持位置は、炉体の回転中心と何れかの電極とを結ぶ線の延長線が、出湯口又は出滓口における集塵口側の端から集塵口の側にかけて６０°未満の範囲を通るような位置とする。
【００２３】
本発明の回転工程では、原位置から炉体を電極に対して相対回転させて、いずれかの電極が、上記保持位置に到るところまで回転させてその後回転停止したのち、回転停止位置に保持し、その後溶解の最終段階まで、即ち金属材料全てが溶解するに到るまでその停止位置に保持することもできるし、あるいは停止位置に所定時間保持した後、コールドスポットの中心であった部分がホットスポットの中心ないしほぼ中心に到るまで、更に炉体を電極に対し相対回転させ、コールドスポットに位置する状態で溶け残った金属材料を最後まで溶解するようにしても良い。
【００２４】
本発明では上記回転工程を、ボーリングを終えた後に実施することができる。
また上記装入工程は、２回以上の複数回行うことができる。
また本発明において、上記電気炉は、炉体を支持したままこれを自身とともに傾動させる傾動体と、その傾動体上で炉体を上下方向の軸線、好ましくは中心軸線回りに回転させる回転装置を備えたものとなしておくことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のような本発明によれば、金属材料を溶解する電気炉操業において、出湯口や出滓口周りに溶け残りが生じるのを効果的に防いで、溶解効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の操業方法で用いる電気炉の構成を示した図である。
【図２】図１の電気炉を異なる断面で示した図である。
【図３】図１の回転装置の全体斜視図である。
【図４】同回転装置の全体平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図４のVI−VI断面図である。
【図７】操業方法の一例を工程毎に示した説明図である。
【図８】ＥＢＴ炉における保持位置を説明するための図である。
【図９】図７とは異なる操業方法の例を示した説明図である。
【図１０】図７，図９とは異なる操業方法の例を示した説明図である。
【図１１】樋出湯式の電気炉における保持位置を説明するための図である。
【図１２】ＥＢＴ炉における金属材料の溶け残りを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に本発明を金属材料（ここでは鉄鋼材料）を溶解する電気炉に適用した場合の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２は本実施形態の操業方法で用いる電気炉の構成を示した図である。
図１において、１０は電気炉で、筒状（ここでは円筒状）の周壁部１２及び炉底部１４を備えた炉体１６と、炉体１６の上端の装入口１８を開閉可能に閉鎖する炉蓋２０と、炉蓋２０を挿通して炉体１６内に下向きに挿入される３本の電極２２とを備えている。
【００２８】
各電極２２は、平面視略円形をなした炉蓋２０の中心近くに、炉体１６の上下方向の軸線、ここでは中心軸線周りに等間隔（１２０°間隔）で配置されており、図示しない昇降装置にて個別に高さ調節自在に支持され、電極２２の下端と炉体１６内に装入された金属材料との上下方向の離間距離を調節し得るように構成されている。
【００２９】
炉蓋２０は、図示しない昇降装置及び旋回装置によって、炉体１６に対して上下方向に移動自在に構成されるとともに、水平方向に旋回して、炉体１６の装入口１８を開放し炉体１６内への金属材料の装入を可能としている。
【００３０】
本実施形態の電気炉１０は、ＥＢＴ炉であり、 図２で示したように炉底部１４が炉体１６の周壁部１２よりも径方向外方に一部突出し、その突出した棚状の突出部２６に、これを上下に貫通して出湯口（出鋼口）２７が設けられている。
炉体１６内の金属材料の溶湯（溶鋼）は、炉体１６全体を傾動させることで、出湯口２７から取鍋２３（図１）に向けて出湯される。
【００３１】
また出湯口２７と径方向の反対位置（対称位置）には出滓口２９が設けられている。出滓口２９は炉体の周壁部１２を内外方向に貫通して設けられている。
本例では炉体１６全体を上記出湯時とは反対の方向に傾動させることで、溶解操業の際に生じるスラグを出滓口２９より外部に排出することができる。
【００３２】
本実施形態の電気炉１０は、炉体１６が傾動可能で且つ炉蓋２０及び電極２２に対して相対回転可能となっている。
図１において、３４は炉体１６を支持したまま傾動し、炉体１６を傾動させる傾動体で、地面に設けられた炉台３６により傾動自在に支持されている。
傾動体３４を支持する炉台３６の上面及びこれに接する傾動体３４の下向きに凸曲形状をなす脚部３７の下面にはそれぞれ係合歯が形成されており、傾動の際これら係合歯の係合により炉台３６に対する傾動体３４のずれが防止されている。
傾動体３４は炉体１６を支持するための傾動床３５を有し、炉体１６は後述する回転装置３２を介して、傾動体３４の傾動床３５で支持されている。
【００３３】
本発明では回転装置を次のように構成することができる。
即ち回転装置は、イ)炉体を回転可能に傾動体上に支持する支持手段と、ロ)炉体と傾動体との間に設けられ、炉体をその中心軸線周りに回転案内するガイドレールと、ハ)炉体の側に設けられた、回転駆動力を受ける被駆動部と、ニ)傾動体側に設けられ、被駆動部と係合して、回転駆動力を被駆動部に伝える駆動部材と、ホ)傾動体側に設けられ、駆動力を発生させる駆動源と、を備えて構成し、傾動体と一体に傾動する形態で設けておくことができる。
【００３４】
この実施形態において、回転装置は具体的には以下のように構成されている。
先ずは傾動機構について説明する。
図２に示すように、傾動体３４の図中右端には駆動シリンダ３８の一端側が回転可能に連結されている。駆動シリンダ３８の他端は地面側に回転可能に連結されており、この駆動シリンダ３８を伸長させることで傾動体３４は炉体１６とともに図中左側が下向き、右側が上向きになる様に傾動する。これにより炉体１６内の溶鋼が出湯口２７から取鍋２３に向けて出湯される。
【００３５】
図３は本実施形態における回転装置３２の全体斜視図を、図４はその平面図を示している。
回転装置３２は多数の立壁を備えた円形リング状の支持フレーム４０を有しており、この支持フレーム４０の上面に炉体１６が載置固定されている。
リング状の支持フレーム４０の下面の内周部にはリング状歯車体４２が設けられ、その内周には歯形が形成されている。
【００３６】
一方、歯車体４２の外周中間部は、図５で示すように外方に角型断面をなして突出し、ベアリング部材４４の内輪部４６を構成している。
内輪部４６を包むようにコ字形断面の外輪部４８が配設されており、外輪部４８の凹面と内輪部４６の凸面即ち上下面及び外周端面との間には、コロ軸受４９が介設されている。
【００３７】
このような構造により、支持フレーム４０はベアリング部材４４に支持されて、そのリング中心回りに傾動床３５に平行な面内で回転可能となっている。これにより回転装置３２に支持された炉体１６が炉体１６の中心軸線を回転中心として電極２２に対し相対回転可能となる。
【００３８】
支持フレーム４０のリング内方の径方向対称位置の傾動床３５上にはギアボックス５０が設けられ（図４）、その内部にギア体が配設されている。図５において傾動床３５側には駆動源としての油圧モータ５２が設けてあり、その出力軸に歯車体５３が装着されている。歯車体５３は傾動床３５側に立設された軸体５４に回転可能に支持された歯車体５５に噛合しており、この歯車体５５が上記リング状歯車体４２の歯形に噛合している。
【００３９】
これにより、油圧モータ５２を正逆回転させると、歯車体５３，５５，４２を介して支持フレーム４０が正逆回転させられる。
この実施形態では、支持フレーム４０,歯車体４２,ベアリング部材４４が支持手段を構成し、そのうちベアリング部材４４における内輪部４６,外輪部４８がガイドレールを兼ねて構成されている。
また歯車体４２の歯形が被駆動部を、歯車体５５，５３が駆動部を、更に油圧モータ５２が駆動源を構成している。
【００４０】
本実施形態では、油圧モータ５２によって、炉体１６の出湯口２７が出湯ヤードに正対した図４に示す原位置から反時計方向へ６０°の範囲で支持フレーム４０即ち炉体１６を回転させることができる。
【００４１】
両ギアボックス５０，５０の間の、支持フレーム４０の周方向中間位置にはストッパ機構５６が配設されている。ストッパ機構５６の詳細を図６に示す。図６において、支持フレーム４０には内方に向けて鞘部材５７が設けてある。鞘部材５７は円筒体で内方側の半部内周が内方に向けて漸次拡開するテーパ状に形成されている。
一方、傾動床３５側の架台５８上に駆動シリンダ５９によって内外方向へ直線進退させられる栓部材６０が設けられている。栓部材６０は外方側に位置する先端部が先端方向へ漸次縮径する円柱体となっており、栓部材６０の後端は駆動シリンダ５９のロッド６１に連結されている。
【００４２】
支持フレーム４０が原位置にある時には、図６に示すように、鞘部材５７が栓部材６０に正対しており、駆動シリンダ５９によって栓部材６０を進出させると、栓部材６０が鞘部材５７内に進入して、栓部材６０のテーパ状の先端部が鞘部材５７のテーパ状の半部内に嵌合する。これにより、支持フレーム４０、即ち炉体１６の回動が確実に規制され、この状態で炉体１６の出湯傾動ないし出滓傾動を行うことができる。
【００４３】
次に金属材料を溶解するための電気炉１０の操業方法について図７を用いて説明する。
通常、スクラップ等の金属材料は複数回に分けて炉内に装入される。本例では金属材料を２回に分けて炉内に装入するものとする。
先ず、炉蓋２０を旋回回避させ炉体１６の装入口１８を開放状態とし、金属材料を保持するスクラップバケットをクレーンにて装入口１８の上方にまで移動させ、スクラップバケット内の金属材料を炉内に装入する。
【００４４】
材料装入を終えたら炉蓋２０及び電極２２を炉体１６上部に載置し、電極２２先端より下向きのアークを発生させ、電極２２の先端部分に位置する材料を優先的に溶かし、電極２２は金属材料中を掘り進んで行く（この工程を以下ボーリング工程とする）。図７（Ａ）はこのボーリングを行っている状態を示している。
ボーリングが完了し電極２２が炉底部１４近くに到ったところで、電極２２周囲の材料を溶解させていく（図７（Ｂ））。
これにより電極２２の周りに未溶解金属が無くなると、炉体１６を電極２２に対して相対回転させることが可能となる。尚、図中炉内を網点で示した部分が未溶解金属材料、白地で示した部分が溶解金属材料である。この段階ではいまだ極端な溶解の不均一は生じていない。
【００４５】
次に溶解が進み炉内の未溶解金属材料の嵩が減った後、残りの金属材料の追装を行う。炉蓋２０を旋回回避させ、炉体１６を原位置から図中反時計方向に６０°回転させて、その後に金属材料を追装する（図７（Ｃ））。その後炉蓋２０及び電極２２を炉体１６上部に載置し、再びボーリング工程を含むアーク放電による金属材料の溶解を行うと、炉体１６の周方向に三箇所ずつのホットスポットとコールドスポットが生じて金属材料が不均一に溶解される（図７（Ｄ））。
そこで炉蓋２０を上方に離間させた状態で炉体１６を図中時計方向に原位置まで６０°回転させ、未溶解の金属材料をホットスポットに移動させる（図７（Ｅ））。この状態で炉蓋２０を閉鎖して電極２２からの放電を開始することで未溶解の金属材料に対して電極２２からの加熱を効果的に行うことができる。そして図７（Ｆ）で示すように炉内に装入された金属材料の溶解を完了する。
【００４６】
しかしながら上記の操業方法のように単に炉体と電極とを相対回転させることによりホットスポットとコールドスポットとを切り換えるだけの操業では、出湯口２７周りに位置している金属材料に対して電極２２の位置が遠く、これを十分に溶解させることが難しい。
そこで本実施形態では図８，９で示すように出湯口２７に近接した位置に保持位置を設定し、何れかの電極が保持位置に到ったところで炉体１６を回転停止させ、保持位置を保持した状態で電極２２からのアーク放電による加熱を行うことで、出湯口２７周りの金属材料を溶解することができる。
【００４７】
図８（Ａ）は電気炉がＥＢＴ炉の場合における、出湯口２７に対して設定した保持位置を示している。
炉体の回転中心Ｏと、複数の電極２２のうち何れかの電極（本図では出湯口２７に最も近い電極）とを結ぶ線の延長線ＯＰが、出湯口２７周りの突出部（出湯口底部）２６の周方向の一方の端と他方の端との間を通るような位置を保持位置として設定することが望ましい。通常、その角度範囲αは１００°である。
このような設定とすることで出湯口２７周りの金属材料に対して電極２２を近くに位置させることができ、出湯口２７周りの金属材料に対して加熱を効果的に行うことができる。
更に望ましいのは、延長線ＯＰが、炉体の回転中心Ｏと出湯口２７の中心とを結ぶ線に対してなす角度がα／４未満（２５°未満）、より望ましくはα／６未満（１７°未満）とするのが良い。
このようにすることで径方向外方に位置し電極から特に離れている出湯口２７の直近部分に位置する金属材料に対して加熱を効果的に行うことができる。
【００４８】
図９は、出湯口２７に対して保持位置を設定し、保持位置にて電極からの加熱を行う操業方法の例である。
本例において、図９（Ａ)〜（Ｄ）の工程は、図７における（Ａ)〜（Ｄ）の工程と同じである。
本例では図９（Ｄ）の状態から６０°回転させ直接炉体１６を原位置まで回転移動させるのではなく、図９（Ｅ）で示すよう図９（Ｄ）の状態から炉体１６を図中時計方向に３０°回転させ、原位置から反時計方向に３０°回転した位置で回転停止させる。
この図９（Ｅ）で示す状態が本例における、出湯口２７に対して最も近い位置の電極２２が、出湯口２７に対して設定した保持位置に到った状態である。本例では、炉体１６の回転中心と、出湯口２７に最も近い位置の電極２２とを結ぶ線の延長線ＯＰが、出湯口２７を通る位置を保持位置として設定している。
電極２２を保持位置に保持した状態で電極２２からのアーク放電を行うことで、出湯口２７周りの金属材料に対して加熱を効率的に行うことができる（図９（Ｆ））。
【００４９】
図９において、保持位置に保持した状態でアーク放電による出湯口２７周りに位置する金属材料に対する加熱を行った後、炉蓋２０を上方に離間させた状態で炉体１６を原位置まで回転させ（図９（Ｇ））、周壁部１２内面に残った未溶解の金属材料の溶解を促進させる。そして図９（Ｈ）で示すように炉内に装入された金属材料の溶解を完了する。
即ち図９に示す操業例では、図７の例に対し図９（Ｅ）→（Ｆ）の工程を追加することで出湯口２７周りに溶け残りが生じるのを効果的に防止することができる。
【００５０】
上記の図７及び図９の例では、追装の際に炉体１６を６０°回転させ、その後出湯口２７に近い位置にある電極２２が出湯口２７に対する保持位置に到るところまで改めて炉体１６を回転させているが、図１０で示す例のように、図１０（Ｃ）の追装の際に初めから出湯口２７に対する保持位置に到るところまで炉体１６を回転させて、材料装入後、その保持位置にて材料加熱を行ない、出湯口２７周りに位置する金属材料を溶解させるようにすることもできる。
この例では、その後炉体１６を原位置まで回転させ（図１０（Ｆ））、周壁部１２内面に残った未溶解の金属材料を溶解させ、そして図１０（Ｇ）で示すように炉内に装入された金属材料の溶解を完了する。
【００５１】
以上は出湯口２７の溶け残りを防止するための操業方法であるが、更に出滓口２９周りに位置する金属材料に対して加熱を効率的に行う場合は、出湯口２７に対して設定した保持位置で加熱を行った後、出滓口２９に対して設定した保持位置に到るところまで炉体１６を回転させて、その後回転停止したのち、回転停止位置に保持し、 出滓口２９周りに位置する金属材料に対して加熱を効率的に行うこともできる。
【００５２】
図８（Ｂ）は電気炉がＥＢＴ炉の場合における、出滓口２９に対して設定した保持位置を示している。
出滓口２９周りに生じる溶け残りは、出滓口２９における集塵口９４側の端から集塵口９４の側にかけて約６０°の範囲に亘って生じることが多く、そこで出滓口２９に対する保持位置は、炉体の回転中心Ｏと、複数の電極２２のうち何れかの電極とを結ぶ線の延長線ＯＱが、出滓口２９における集塵口９４側の端から集塵口９４の側に角度６０°未満の範囲で位置するように設定することが望ましい。
但し最も溶け残りの量が多いのは出滓口２９における集塵口９４側の端から集塵口９４の側に約４５°未満、特に約３０°未満の範囲であることから、より望ましい保持位置としては、図に示す角度βが４５°未満の範囲、更に望ましくは角度βが３０°未満の範囲に位置するように設定するのが良い。
このようにすることで出滓口２９の端部に溶け残った金属材料を効率的に溶解することができる。
【００５３】
図１１は樋出湯式の電気炉の構成を示した図である。
この方式の電気炉では、炉体１６の周壁部１２を径方向に貫通した開口にて出湯口６５が構成され、その出湯口６５から樋６６が延び出している。
樋出湯式の電気炉にあっては、溶解操業中、出湯口６５が解放状態に保たれるため、そこから外部空気が炉内に侵入し、炉内において出湯口６５から炉蓋に取り付けられた集塵口９４に向かって冷たい空気の流れが生じ、出湯口６５の集塵口９４側の端部周辺で炉内の金属材料が冷やされ、溶け残りを生じる。即ち出湯口６５周りがＥＢＴ炉の出滓口とほぼ同様の状況となる。
このため樋出湯式の電気炉の場合、出湯口６５に対して設定した保持位置は、炉体１６の回転中心Ｏと、複数の電極２２のうちの出湯口６５に一番近い位置の電極とを結ぶ線の延長線ＯＲが、出湯口６５における集塵口９４側の端から集塵口９４の側に角度が６０°未満の範囲に位置するように設定することが望ましい。
更に望ましくは角度γが４５°未満の範囲、より望ましくは角度γが３０°未満の範囲に設定することである。
このようにすることで出湯口６５の端部周りに位置する金属材料を効率的に溶解することができる。
尚、樋出湯式の電気炉における出滓口の構造はＥＢＴ炉と同様であり、その出滓口に対する保持位置についてもＥＢＴ炉の場合と同様の範囲で設定するのが望ましい。
【００５４】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。例えば、本発明においては、ホットスポットとコールドスポットとを切り替える方式とは切り離して、保持工程を実施することもできる。
また炉体が回転する代わりに電極が回転する場合であっても良く、電極の数は２本、４本又はそれ以外であっても良い。
更に鉄鋼以外の金属を溶解する電気炉の操業方法に適用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  電気炉
１２  周壁部
１４  炉底部
１６  炉体
１８  装入口
２０  炉蓋
２２  電極
２６，８６  突出部
２７，６５，８８  出湯口
２９，９１  出滓口
３０，９２  出滓口底部
３２  回転装置
６６  樋
【図１】
0006488652.tif 000002
【図２】
0006488652.tif 000003
【図３】
0006488652.tif 000004
【図４】
0006488652.tif 000005
【図５】
0006488652.tif 000006
【図６】
0006488652.tif 000007
【図７】
0006488652.tif 000008
【図８】
0006488652.tif 000009
【図９】
0006488652.tif 000010
【図１０】
0006488652.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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