JP-2026077456-A - 電極接続方法

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Abstract

【課題】接続に要する時間及び手間を低減できる電極接続方法を提供する。【解決手段】電極接続方法は、複数のガイド孔１０及び被接続電極２を撮像装置６によって撮像できる位置まで電極接続装置３の位置を粗調整する位置粗調整工程と、位置粗調整工程の後に、撮像装置６によって撮像した複数のガイド孔１０及び被接続電極２のうちの２つの画像を解析し、その解析結果に基づいて、ガイド棒３１のそれぞれがガイド孔１０の上方に位置するように電極接続装置３を移動及び回転させる位置決め工程と、位置決め工程の後に、電極接続装置３を降下させてガイド棒３１のそれぞれをガイド孔１０に挿入する芯合工程と、芯合工程の後に、被接続電極２の上端部２０に新たな電極４の下端部４０を接続する接続工程とを含む。【選択図】図２

Inventors

有浦秀昭
谷口雅紀

Assignees

日本製鉄株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (4)

ホルダーによって立設保持された被接続電極の上端部に、電極接続装置に保持された新たな電極の下端部又は前記電極接続装置の保持手段を接続するための電極接続方法であって、前記電極接続装置は、移動装置によって保持されており、前記移動装置によって水平方向及び鉛直方向に移動可能であるとともに所定の回転軸を中心に回転可能に構成されており、前記ホルダーには複数のガイド孔が設けられており、前記電極接続装置には下方に向けて延びる前記ガイド孔と同数のガイド棒が設けられており、前記ガイド孔及び前記ガイド棒は、前記電極接続装置の降下により前記ガイド棒のそれぞれが前記ガイド孔に挿入されたときに、前記新たな電極の下端部の位置又は前記電極接続装置の保持手段の位置が前記被接続電極の上端部の位置と合うように配置されており、（１）前記複数のガイド孔及び前記被接続電極、又は（２）前記複数のガイド孔及び前記被接続電極の周りに設けられた向き及び位置合わせ用マーカを、前記移動装置又は前記電極接続装置に搭載された撮像装置によって撮像できる位置まで前記電極接続装置の位置を粗調整する位置粗調整工程と、前記位置粗調整工程の後に、（１）前記撮像装置によって撮像した前記複数のガイド孔及び前記被接続電極のうちの２つの画像、又は（２）前記向き及び位置合わせ用マーカの画像を解析し、その解析結果に基づいて、前記ガイド棒のそれぞれが前記ガイド孔の上方に位置するように前記電極接続装置を移動及び回転させる位置決め工程と、前記位置決め工程の後に、前記電極接続装置を降下させて前記ガイド棒のそれぞれを前記ガイド孔に挿入する芯合工程と、前記芯合工程の後に、前記被接続電極の上端部に前記新たな電極の下端部又は前記電極接続装置の保持手段を接続する接続工程とを含む、電極接続方法。
前記位置決め工程において、前記複数のガイド孔及び前記被接続電極のうちの２つの画像を解析する場合に、前記複数のガイド孔及び前記被接続電極のうちの２つの円形状を検出するとともに、前記２つの円形状のそれぞれの中心位置を検出し、前記２つの円形状のそれぞれの中心位置に基づいて、前記電極接続装置を移動及び回転させる、請求項１に記載の電極接続方法。
前記複数のガイド孔及び前記被接続電極のうちの２つは、前記被接続電極、及び前記複数のガイド孔のうちの１つである、請求項１又は２に記載の電極接続方法。
前記複数のガイド孔及び前記被接続電極のうちの２つは、前記複数のガイド孔のうちの２つである、請求項１又は２に記載の電極接続方法。

Description

本発明は、ホルダーによって立設保持された被接続電極の上端部に、電極接続装置に保持された新たな電極の下端部又は電極接続装置の保持手段を接続するための電極接続方法に関する。従来用いられていたこの種の電極接続方法としては、例えば下記の特許文献１～４等に示されている構成を挙げることができる。特許文献１には、電気炉の電極ホルダーに保持された上部電極の上端部に新上部電極の下端部をねじ込んで接続する装置において、吊下げ装置上に配設した昇降駆動手段により可撓的に吊下げられた本体と、該本体に回転駆動手段を介して前記新上部電極を離脱可能に把持する回転自在な把持部とを有し、前記本体に複数のガイド棒を新上部電極の周りに下方に向けて配設し、前記電極ホルダーに該ガイド棒に相対する複数のガイド管を夫々配設し、且つ前記ガイド棒端部を端に向けて徐々に直径が小さくなるように形成し、前記ガイド管をガイド棒の入口に向けて徐々に直径が大きくなるように形成し、もしくはどちらか一方のみを前記のように形成したことを特徴とする上部電極接続装置が記載されている。特許文献２には、電気炉に装着されている電極に対して継ぎ足すべき新たな電極をクレーン等搬送装置により吊り下げた状態で該電気炉の電極上まで移動させるとともに吊り下げた電極を下降させてそれら一対の電極を接続するに際し、前記搬送装置と電気炉の電極近傍位置に配置された静止部材との何れか一方に表示マークを施す一方、他方にレーザ投光器を設け、該投光器からのレーザ光を該表示マークに対して照準を合せるように該搬送装置を移動させて位置決めすることにより、前記一対の電極の各中心位置を合せることを特徴とする電極接続方法が記載されている。特許文献３には、電気炉の電極ホルダーに保持された使用中の上部電極の上端部に新しい上部電極の下端部をねじ込んで接続する装置において、上部電極接続装置の本体に複数個のガイド棒を新しい上部電極の回りの下方に向けて配し、ガイド棒の下端に上下に摺動可能な水平に設置された芯出しガイドを設け、前記ガイド棒に対応する位置の電極ホルダー上面にガイド管を設け、該ガイド管をガイド棒の入り口に向けて徐々に直径が大きくなるように形成し、または前記ガイド棒端部を端に向けて徐々に直径が小さくなるように形成し、もしくはどちらか一方のみを形成したことを特徴とする上部電極接続装置が記載されている。特許文献４には、新しい電極を保持し、この新しい電極を電気炉に既に取り付けられている既設の電極に接続する電極接続装置と、この電極接続装置を懸架した状態で水平方向及び上下方向に移動させる移動装置と、上記電極接続装置に付設され上記既設の電極を検出する電極検出装置と、上記移動装置に付設され上記電極検出装置の検出結果に応じて上記電極接続装置の水平面内の位置を微調整して上記新しい電極を既設の電極に対して位置決めする位置微調整装置とを備えたことを特徴とする電極継足装置が記載されている。特開平５－２４２９６３号公報特開平５－２５１１７７号公報特開平６－０６０９７９号公報特開平１１－２９７４６６号公報本発明の実施の形態１による電極接続方法が実施され得る電気炉を模式的に示す平面図である。図１の電極接続装置を模式的に示す側面図である。図２のガイド孔にガイド棒が挿入される様子を模式的に示す側面図である。図３のガイド孔及びガイド棒の変形例を示す説明図である。図２の電極接続装置を保持する移動装置を模式的に示す斜視図である。位置決め工程における画像解析の第１態様を模式的に示す説明図である。位置決め工程における画像解析の第２態様を模式的に示す説明図である。位置決め工程における画像解析の第３態様を模式的に示す説明図である。位置決め工程における画像解析の第４態様を模式的に示す説明図である。本発明の実施の形態２による電極接続方法を示す説明図である。以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１による電極接続方法が実施され得る電気炉を模式的に示す平面図であり、図２は図１の電極接続装置３を模式的に示す側面図であり、図３は図２のガイド孔１０にガイド棒３１が挿入される様子を模式的に示す側面図であり、図４は図３のガイド孔１０及びガイド棒３１の変形例を示す説明図であり、図５は図２の電極接続装置３を保持する移動装置５を模式的に示す斜視図である。本実施の形態１による電極接続方法は、ホルダー１によって立設保持された被接続電極２の上端部２０に、電極接続装置３に保持された新たな電極４の下端部４０を接続するための方法である。本実施の形態では、一例として、被接続電極２が電気炉（アーク炉）の電極（既設電極）のうちの１つである場合について説明する。電気炉の電極は、例えば、未使用状態において外径１４ｉｎｃｈ～３２ｉｎｃｈ、長さ１４００ｍｍ～２５５０ｍｍ、重量２５３ｋｇ～２４５０ｋｇの円柱状の部材である。また、電気炉の電極は、例えば黒鉛等の材料により構成されている。電気炉の電極は、電気炉の蓋の上部に配置されたホルダー１に立設保持されて、蓋に設けられた開口を通して電気炉の内部に挿入される。電極に電力が供給されることで電極からアークが発生し、そのアークの熱により電気炉内の被溶融物が溶融される。被溶融物は、任意であるが、例えばスクラップ等の鋼材である。図１では、電気炉の電極が３本である場合を示しているが、電極の数は任意である。電気炉は、交流式であってもよいし、直流式であってもよい。電気炉の電極は、使用により下端側から消耗する。被接続電極２としての電気炉の電極が消耗したとき、その被接続電極２の上端部２０に新たな電極４が継ぎ足される。新たな電極４は被接続電極２と同じ構成を有している。図２に特に示すように、被接続電極２の上端部２０には、凹部２１が設けられている。凹部２１の内周面には、ねじが切られている。換言すると、凹部２１は、内周面にねじが形成された雌ねじ部をなすような構成となっている。図２において、凹部２１は、下方に向かうにつれて内径が狭まる円錐台形状の窪みであって、被接続電極２の中心軸と同軸上に設けられている。凹部２１の深さは例えば約１６０ｍｍであり、被接続電極２の上端面における凹部２１の開口径は例えば約２４０ｍｍであり、底位置における凹部２１の開口径は例えば約１９０ｍｍである。被接続電極２の上端面を平面で見たとき被接続電極２の上端面の中心に凹部２１が形成されている。新たな電極４の下端部４０には、凸部４１が設けられている。凸部４１の外周面には、ねじが切られている。換言すると、凸部４１は、外周面にねじが形成された雄ねじ部をなすような構成となっている。図２において、凸部４１は、凹部２１に嵌る外形を有していており、下方に向かうにつれて外径が狭まる円錐台形状の突起であって、新たな電極４の中心軸と同軸上に設けられている。凸部４１は、新たな電極４と一体であってもよいし、新たな電極４とは別体であってもよい。被接続電極２の凹部２１に新たな電極４の凸部４１を接触させて新たな電極４を回転させることにより、雄ねじ部をなす凸部４１が雌ねじ部をなす凹部２１にねじ込まれることで、被接続電極２に新たな電極４が接続される。電極接続装置３は、その下方に新たな電極を保持するための保持手段３０を有している。保持手段３０は、電極接続装置３の本体３ｂに回転可能に取り付けられており、モーター等の駆動装置３０ａにより回転駆動される。図２に示す本実施形態において、保持手段３０は新たな電極４の凸部４１と同じ形状の雄ねじ部を有している。前述のとおり、新たな電極４は被接続電極２と同じ構成（同じ形状）であり、その上端部４２には雌ねじ部（凹部２１）を有している。電極接続装置３の保持手段３０の雄ねじ部が新たな電極４の雌ねじ部（凹部２１）にねじ込まれることで、電極接続装置３に新たな電極４が保持されている。保持手段３０は、これに限定されるものではなく、例えば、クランプを用いて新たな電極４の胴部を把持して保持する構成としてもよい。電極接続装置３は、移動装置５（図５参照）によって保持されており、移動装置５によって水平方向及び鉛直方向に移動可能であるとともに所定の回転軸を中心に回転可能に構成されている。水平方向の移動により電極接続装置３の位置が調整され、鉛直方向の移動により電極接続装置３の高さが調整され、回転により電極接続装置３の向きが調整される。図５に移動装置５の一例を示している。図５の移動装置５は、第１方向Ｄ１にそれぞれ延びるとともに、第２方向Ｄ２に互いに離間して配置された一対の第１レール５１と、第１レール５１の間で第２方向Ｄ２に延びるとともに第１方向Ｄ１に移動可能に第１レール５１に支持された第２レール５２と、第２方向Ｄ２に移動可能に第２レール５２に支持された例えばホイスト等の可動体５３と、可動体５３から第３方向Ｄ３に伸縮又は進退可能な回転支持部５４とを有している。回転支持部５４は、第３方向Ｄ３に延びる軸を中心に回転可能に設けられている。図５において、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は水平面内で互いに直交する方向であり、第３方向Ｄ３は鉛直方向である。回転支持部５４に電極接続装置３が支持されることで、電極接続装置３が水平方向（第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２）及び鉛直方向（第３方向Ｄ３）に移動可能であるとともに所定の回転軸を中心に回転可能に構成されている。しかしながら、移動装置５の構成はこれに限定されず、移動装置５として種々の構成が使用されてよい。例えば、移動装置５は、旋回クレーンのような旋回動作が可能な構成であってもよい。図１及び図２に戻り、ホルダー１には複数のガイド孔１０が設けられている。図１に示す態様では、ホルダー１毎に２つのガイド孔１０が設けられているが、ホルダー１毎のガイド孔１０の数は３以上であってもよい。ガイド孔１０は例えば管によって構成されている。ここで、ホルダー１は、被接続電極２を保持する電極ホルダー１１と、ガイド孔１０が設けられた１つ又は複数のガイド孔ホルダー１２とを有している。電極ホルダー１１は、例えば、図示しない基部から延出された長手状の部材であって、電極ホルダー１１の先端部に被接続電極２が保持されている。ガイド孔ホルダー１２は電極ホルダー１１の先端部から延出されており、ガイド孔ホルダー１２にガイド孔１０が設けられている。ガイド孔１０は、ガイド孔ホルダー１２の先端部に設けられていている。図１に示す態様ではガイド孔１０と同数（２つ）の平面視矩形の板状部材によってガイド孔ホルダー１２が構成されているが、１つのガイド孔ホルダー１２に複数のガイド孔１０が設けられていてもよい。電極接続装置３には、下方に向けて延びるガイド棒３１が設けられている。ガイド棒３１の数は、ガイド孔１０の数と同数である。図１に示す態様では、ホルダー１毎のガイド孔１０の数に合わせて２つのガイド棒３１が電極接続装置３に設けられているが、ホルダー１毎のガイド孔１０の数が３以上のときは３つ以上のガイド棒３１が電極接続装置３に設けられていてよい。ガイド孔１０及びガイド棒３１は、図３に特に示すように電極接続装置３の降下によりガイド棒３１のそれぞれがガイド孔１０に挿入されたときに、新たな電極４の下端部４０の位置が被接続電極２の上端部２０の位置と合うように、より詳細には新たな電極４の凸部４１の中心位置が被接続電極２の凹部２１の中心位置と合うように、配置されている。換言すると、ガイド孔１０