(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極の両端部に形成したソケットと該ソケットに螺合するテーパニップルを介してテーパねじ系電極を接続して使用する電気製鋼炉用黒鉛電極において、炉内で使用されている状態で上側に位置する上部電極と下側に位置する下部電極の接続部の構造であり、両電極を接続するニップルの全長をＬ、上部電極の下端部に形成されたソケットに螺合するニップルの長さをＬ１、下部電極の上端部に形成されたソケットに螺合するニップルの長さをＬ２（Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ）とし、ニップルの最大径をＤ、昭和２７年１０月２３日に制定され、平成９年４月２０日に改正されたＪＩＳ  Ｒ７２０１に規定されるニップル全長で前記ニップルの最大径の有効径に対応する標準仕様のニップルの全長、または該標準仕様のニップルの全長を伸ばしたロングニップル仕様のニップルの全長をＳとしたとき、以下の関係をそなえていることを特徴とする黒鉛電極接続部の構造。
Ｌ２<Ｌ１≦Ｌ２×１．５、Ｓ／４≦Ｌ２≦Ｄ」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒鉛電極接続部の構造、詳しくは、電気製鋼炉において使用される黒鉛電極接続部の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気製鋼炉においては使用される黒鉛電極は、アークを飛ばして原料を溶解するものであるが、アークにより高温に達するため酸化、昇華が生じ、またスラグ浸食などにより電極先端部の損耗が激しく、損耗を補うため、黒鉛電極を炉外上方から順次接続して補給している。
【０００３】
黒鉛電極の接続は、図２に示すように、電極１の両端部にソケット（雌ねじ部）２を形成し、ソケット２に雄ねじ部を形成したニップル（黒鉛継手）３を規定のトルクでねじ込み、締結することにより行われ、接続部で連結された複数本の電極からなる黒鉛電極は、操業中、電気製鋼炉の上部でホルダーにより保持される。
【０００４】
黒鉛電極の接続は、炉内で使用中の電極の上に新しい電極を追加接続することにより行われるが、通常、電極の接続作業は、新しい電極の下端に形成されたソケットにニップルを螺合し、ニップルの下半分が下方に突出した状態で、この電極を吊り下げて、使用中の電極上に移動し、使用中の電極の上端に形成されたソケットに、突出したニップルの下半分をねじ込むという手順で行われる。
【０００５】
電極接続部の構造については、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｒ７２０１）により設計仕様が規格化され、ニップルの長さ、最大径、ソケットの深さ、口径、有効径などの関係が決められているが、製鋼設備の大形化により大径長大化が進んでいる近年の電気製鋼炉用黒鉛電極においては、接続部が負担する電極の重量が著しく増大したため、ＪＩＳ規格に準じた設計仕様（標準仕様）では操業条件に追従できず、折損事故が多発している。
【０００６】
このような折損事故を防止するため、例えば、ニップルの長さをＪＩＳ規格より長くしてソケット底部の負荷を軽減することが提案されている（実公昭５６−１６０６９号公報）。この考案は、ソケットの口元を支点、ソケットのねじ底に位置するニップル先端を作用点とする梃子作用によるソケットのねじ底の折損を防止するために、ＪＩＳ規格より支点−作用点間の距離を長くすることにより、作用点における力を減少させるというアイデアに基づいたもので、ねじ底の実効強度が最大４０％程度向上するとされ、このアイデアに基づいて、ニップルの全長をニップルの最大径位置を中心として長手方向に１〜２インチづつ均等に伸ばした、いわゆるロングニップル仕様として実施されている。
【０００７】
しかしながら、上記のようにニップルの全長を増加させていくと、折損事故件数が減少する反面、電極から突き出たニップルの長さが長くなることに起因して、以下のような問題が生じることが経験されており、改善が望まれている。すなわち、▲１▼接続作業における手間と時間が増加する。▲２▼下端にニップルを螺合した新しい電極を、使用中の電極と接続するために、クレーンなどを用いて炉上まで吊り上げる場合に、下方に突出したニップルの先端を傷める。▲３▼ニップルの長さが長くなるとソケット深さも大きくなるが、操業中に、使用中の下部電極の消耗が新しい電極（上部電極）との接続部付近まで進行した場合、ソケットの底部から上端部に至る環状部分が熱応力にり割れて一度に炉内に脱落する、いわゆるカラーロスの長さおよび重量が増加し、電極消耗原単位を悪化させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、テーパねじ系電極において、電極接続部の折損事故を防止するために、ニップル全長を長くして接続部の実効強度を高める手法における上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、電極接続部のソケットねじ底部の実効強度について、ロングニップル仕様による電極接続部と同等の向上効果を与えることができると共に、上記の問題点を解決し、接続作業にかかる時間と手間は従来と同様で、下方に突出したニップルの先端を損傷する確立が小さく、電極消耗原単位の悪化も解消することを可能とする電気製鋼炉用の黒鉛電極接続部の構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による黒鉛電極接続部の構造は、電極の両端部に形成したソケットと該ソケットに螺合するテーパニップルを介してテーパねじ系電極を接続して使用する電気製鋼炉用黒鉛電極において、炉内で使用されている状態で上側に位置する上部電極と下側に位置する下部電極の接続部の構造であり、両電極を接続するニップルの全長をＬ、上部電極の下端部に形成されたソケットに螺合するニップルの長さをＬ１、下部電極の上端部に形成されたソケットに螺合するニップルの長さをＬ２（Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ）とし、ニップルの最大径をＤ、昭和２７年１０月２３日に制定され、平成９年４月２０日に改正されたＪＩＳ  Ｒ７２０１に規定されるニップル全長で前記ニップルの最大径の有効径に対応する標準仕様のニップルの全長、または該標準仕様のニップルの全長を伸ばしたロングニップル仕様のニップルの全長をＳとしたとき、Ｌ２<Ｌ１≦Ｌ２×１．５、Ｓ／４≦Ｌ２≦Ｄの関係をそなえていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、図２に示すように、電極１の両端部に形成したソケット２とこのソケット２に嵌合するニップル３を介して電極１を接続して使用する電気製鋼用黒鉛電極接続部の構造において、炉内で使用されている状態で上側に位置する上部電極と下側に位置する下部電極の接続部の構造に関するものである。
【００１１】
電極が曲げ荷重を受けてソケットが折損する場合には、上部電極のソケット部が破損することが多い。これは、使用中の下部電極の先端からの距離が長く曲げモーメントが大きくなること、下部電極の重量が上部電極のソケット部にかかることに起因するものである。
【００１２】
本発明は、上記の負荷状態を解析して、上部電極のソケット部の強度を向上させ、ロングニップル仕様による電極接続部における前記の問題点を解消し得る接続部の寸法関係を解明した結果としてなされたものであり、図１に示すように、ソケット折損が生じ易い上部電極１Ａのソケット２Ａにねじ込まれるニップル３（全長Ｌ）の上半分の長さＬ１を、下部電極１Ｂのソケット２Ｂにねじ込まれるニップル３の下半分の長さＬ２より長くし（Ｌ２＜Ｌ１、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ）、ニップル３の下半分の長さＬ２は、例えば、標準仕様のニップル全長の１／２あるいはロングニップル仕様のニップル全長の１／２の寸法とする。４は、上部電極１Ａと下部電極１Ｂの接合端面である。
【００１３】
実用上の観点から、Ｌ２はＳ／４（Ｓ：ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｒ７２０１）で規定されたニップル全長）からＤ（Ｄ：ニップルの最大径）までの範囲（Ｓ／４≦Ｌ２≦Ｄ）とするのが好ましく、Ｌ１とＬ２の比は１．５を上限とする（Ｌ１≦Ｌ２×１．５）のが好ましい。Ｌ１がＬ２に比べて極端に大きくなると、応力集中により下部電極のソケットが破損し易くなり、ニップルの上半分の先端径が細くなって折れ易くなる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例について説明するが、この実施例は本発明の一実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
図１に示す構成の黒鉛電極接続部において、上部電極１Ａのソケット２Ａにねじ込まれるニップル３の上半分の長さを２７２．０ｍｍ（ねじ山：４２．８山分）、ニップル３の上半分の先端径（有効径）を２２３．６７ｍｍに形成した。ニップル３の最大有効径は３１４．３４ｍｍとした。
【００１６】
また、下部電極１Ｂのソケット２Ｂにねじ込まれるニップル３の下半分の長さを２２１．０ｍｍ（ねじ山：３４．８山分）、ニップル３の下半分の先端径（有効径）を２４０．６７ｍｍに形成し、形成されたニップル３の上半分を上部電極１Ａのソケット２Ａに螺合し、下半分を下部電極１Ｂのソケット２Ｂに螺合した。なお、ロングニップル仕様のニップル半長は２２１．０ｍｍ（ねじ山：３４．８山分）、最大有効径は３１４．３４ｍｍ、先端径（有効径）は２４０．６７ｍｍである。
【００１７】
上記のように形成された本発明による黒鉛電極接続部の構成は、標準の電極接続部の構成に比べて、上部電極のソケットに螺合するニップルの上半分の長さを、ロングニップル仕様と同様、５１．０ｍｍ（ねじ山：８山分）長くしたものであり、ソケットねじ底部の実効強度が標準のものより約２５％向上している。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、電極接続部のソケットねじ底部の実効強度がロングニップル仕様による電極接続部と同等程度に向上すると共に、接続作業にかかる時間と手間は従来と同様で、下方に突出したニップルは上方に突出したニップルより短く形成されているから、ニップル先端を損傷する確率が小さく、電極消耗原単位の悪化も解消される電気製鋼炉用の黒鉛電極接続部の構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極接続部の構造の実施例を示す一部略式断面図である。
【図２】電極の接続形態を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１    電極
１Ａ  上部電極
１Ｂ  下部電極
２    ソケット
２Ａ  上部電極のソケット
２Ｂ  下部電極のソケット
３    ニップル
４    上部電極と下部電極の接合端
【図１】
0003732432.tif 000002
【図２】
0003732432.tif 000003