KR0128355B1

KR0128355B1 - 금속을 용해하는 직류전기로

Info

Publication number: KR0128355B1
Application number: KR1019910701525A
Authority: KR
Inventors: 노부요시 다카시바; 고오지 누마다; 준지 오오쓰보; 기요시 다카하시; 야스하루 미야자끼; 다다아끼 이와무라
Original assignee: 도오사끼 시노부; 가와사끼세이데쓰 가부시끼가이샤
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1998-04-16
Also published as: DE69111720D1; DE69111720T3; DE69111720T2; US5410564A; CA2054774A1; EP0474883B1; EP0474883A4; EP0474883B2; EP0474883A1; CA2054774C; WO1991014911A1; KR920701771A

Abstract

스크랩의 용해를 신속하게 진행시킬 수 있음과 동시에 로벽에 생기는 열공급이 적은 영역이나 열 공급이 많은 영역을 경감시키 수 있느 금속을 용해하는 직류전기로를 제공한다.

1개의 상부전극과 복수개의 로저전극 혹은 다수의 소경의 로저 전극을 복수로 분할하여서 된 복수의 전극유니트의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 구비하고 있다. 또 상기 전류제어 사이리스터 대신에 상기 복수의 로저 전극 혹은 상기 다수의 로전 전극 혹은 상기 복수의 전극유니트를 복수의 그룹으로 분할하는 각 그룹의 전류를 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 구비하여도 좋다.

Description

[발명의 명칭]

금속을 용해하는 직류전기로

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 제1의 직류전기로의 하나의 실시형태에 관한 전체배치를 나타내는 개략단면도

제2도는 본 발명의 제2의 직류전기로의 하나의 실시형태에 관한 전체배치를 나타내는 개략단면도

제3도는 제2도에 전체배치를 나타내는 본 발명의 제2의 직류전기로의 하나의 실시형태에 관한 로저전극을 나타내는 개략단면도

제4도는 제3도의 A-A 선상에서 본 단면도

제5도는 본 발명의 제2의 직류전기로의 다른 실시형태에 관한 전체배치를 나타내는 개략단면도

제6도는 종래의 1예에 관한 전체배치를 나타내는 개략단면도

제7도는 제6도이 개략단면도

제8도는 종래의 다른 예에 관한 전체배치를 나타내는 개략단면도

제9도는 제8도에 나타내는 종래예에 관한 로저전극을 나타내는 단면도

제10도는 제9도의 A-A 선상에서 본 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

(기술분야)

본 발명은 직류아크에 의하여 금 속의 용해, 정련을 하는 상부전극과 로저전극을 구비한 직류전지로에 관한 것이다.

(배경기술)

전기로에는 교류전기로와 직류전기로가 있으며, 교류전기로는 3개의 흑연전극을 상방에서 삽입하여 주로 스크랩이나 용강을 통하여 상기 전극간에 아크를 발생시키는 것이며, 또 직류전기로는 통상1개의 흑연 저극을 삽입하고 로저부를 타방의 전극으로하여 직류 아크를 발생시키는 것이다.

교류전극은 3개의 전극이기 때문에 로의 상부구조가 복잡하게 되는 동시에 3상 아크가 상호 전자력에 의해서 바깥쪽으로 구부러져 방산열이 많아지므로 열효율이 저하되는 문제나 또는 아크가 구부러지므로서 로벽이 국부적으로 손상되는 문제가 있다. 또한 전국소모량이 크고, 소음도 크며, 프리커 노이즈가 극심하는 등이 문제점도 있다. 이에 대하여 직류전기로는 일반적으로는 전극이 적기 때문에 로 상방의 전극 주위가 간단해져서 교류전기로에 비해서 흑연전극의 원단위나 전력단위의 저감 및 프리커노이즈의 감소를 기대할 수 있는장점이 있으나 로저전극의 수명 및 안전성에 문제가 있다.

일본공업로 협회 발행, 공업가열로, Vol 25(1998), No2, p24-33 기재의 「직류아크로의 현상과 장래」라는 제목의 논문에 기술되어 있는 바와 같이, 직류전기로의 로저전극으로서 로저에 내장된 내화물에 직립하게 매설된 다수의 소경 전극을 구비하 소경 다전극의 공내방식, 및 대경의 강봉이 로저에 1개 내지 3개가 직립으로 배설된 대경 전극의 수냉방식이 알려져 있다.

제6도는 대경 전극방식의 직류전기로의 종래예를 표시하고 있으며 로뚜껑(112)를 통하여 흑연제의 상부전극(118)이 3개 삽입되고 있고 로저(116)에는 강봉제의 수냉식 로저 전극(130)이 성형내화물중에 직립으로 3개 매설되어 있다. 이 경우 로저 전극(130)의 직경은 250㎜정도가 최대한이다. 사이리스타(124)는 3개의 상부전극(118)과 각각 다른 대향하는 3개의 로저전극(130)이 각각 단독의 전극제어회로를 구성하고 있어 전압과 전류를 제어할 수 있게 되어있다. 이와같은 구성이므로 예를들면 로용 트랜스(122)의 합계 트랜스 용량이 60MVA인 경우, 각각은 20MVA범위에서 투입전력을 제어하므로 정상상태에서는 아크가 3개 발생하고 있다.

이와같은 대경식 로저 전극방식의 직류전기로에는 로저전극(130)이 3개가 다 슬래그 부착동으로 부도통이 되면 상부전극(18)의 1개의 양극쪽에 접속시켜서 상부전극(118)사이에서 아크를 발생시키므로서 로내의 스크랩을 용해시킬 수 있게 된다. 이와같은 대책으로서는 투입전력이 저하되므로 스크랩의 용해시간이 길어지게 되기는 하나 어찌되었든 전류부도통의 대책을 비교적 용이하게 취할 수 잇다는 장점이 있다.

다만 그 일방 제6도에 표시한 대경 전극방식은 상부전극(118)이 종래의 교류전기로와 같이 3개이므로 전극지지암, 전극승강장치 및 전극제어회로가 모두 3개통이 필요하다고 설비가 복잡하여 필연적으로 설비원가나 유지비가 비싸진다는 문제가 있다. 또한 제7도에 표시한 바와 같이 로체(110)내에 있어서 3개와 상부전극(118)의 위치가 로벽에 대하여 비대칭이기 때문에 로벽에 열 공급이 적은 영역이나 열 공급이 많은 영역이 생겨서 스크랩이 균일하게 용해하지 않는다는 문제나 또 상부전극(118)으로 둘러쌓인 로뚜껑(112)의 소천정(112a)이 아크의 복사열로 극단적으로 빨리 손상된다는 문제가 있고 더욱이 열 공급이 적은 영역에는 스크랩 비용해부 A가 생기므로 이 비용해부 A를 용해시키는 여분의 전력을 투입하게 되고 그 결과 로에서 용강을 끌어내는 탑에서 탑까지의 소요시간이 연장되어 전력, 전극 및 내화물의 각 원단위가 상승하여 원가 상승이 된 문제가 있다.

다음에 또하나의 배경기술에 대하여 설명한다.

제8도는 소경다전극의 공냉방식이 직규전기로의 종래예의 단면계략도이며 로체(10)은 로뚜껑(12) 로벽(14) 로저(16)등으로 구성되어 있고 로뚜껑(12)를 통하여 흑연 전극(18)이 1개(경우에 따라 2개 내지 3개)삽입되어있고 로벽(14)에는 수냉판넬(20)이 설치되어 있다. 로저(16)의 한쪽끝에는 정련후의 용강을 출강하는 출강구(24)가 설치되어 있고 로저(16)의 다른 끝에 슬래그를 배출하는 배제구성(22)가 설치되어 있다. 또 로저(16)에는 강봉제의 소경 로저 전극(30)이 다수 매설되어 잇는 동시에 로체(10)는 유압 실린더 등의 경동장치(도시없음)에 의해서 좌우경동 가능하게 되어있다.

출강구(24)의 바로밑에는 용강의 배출을 정지하게 위한 스토퍼(26)를 개재자재하게 설치하고 있다.

다수의 소경전극을 로저에 매설한 로저전극(30)은 예를들면 로용 130t/히트로에는 다수(200개정도)이며 1개가 400㎜정도의 강봉이 로저(16)의 스탬프로 내장된 내화물(28')사이에 직립으로 매설되어 있고 로저전극(30)이 전극회로의 양극을 형성하고 이 양극에 로뚜껑(12)보다 돌출되어 있는 흑연전극(18)이 음극으로서 대향하고 있다. 이 방식의 경우 로저전극(30)의 직경 40㎜ψ정도가 한도이다.

제9도 및 제10도에 표시한 바와같이 로저전극(30)주위에는 스탬프재(28')가 타설되어 있고 로저전극(30)상 단면은 스탬프개(28')의 상면에 노출되어 있고 또 하단부는 저판(16a)에서 로밖으로 돌출되어 저판(16a)과 떨어져서 설치한 전극 지지판(32)에 닿아 있어 결착 넛트(7)로 고정되어 있다.

또, 전극지지판(32)에 접속된 전도체로 된 공냉관(34)에서 전극 지지판(32)과 저판(16a)사이에 냉각용기를 공급함으로써 로저 전극(30)의 하부를 냉각하게끔 되어 있다. 또한 통상 저판(16a)상의 스탬프재(28') 및 냉각판(전극지지판(32)은 로저전극(30)과 일체로 구성되어 있어 이들을 블록으로 교체할 수 있다. 또 절연체(4)는 저판(16a)과 로저철피(16')와를 절연하는 절연체이다. 또, 급전케이블(5)은 수냉식의 것이고 전류의 공급루트는 핫힐(용강)이 형성된 단계에서는 급전케이블(5)→공냉관(34)→전극지지판(32)→로저전극(30)→용강→스크랩→상부의 흑연 전극(18)으로 된다.

제8도에 표시한 바와같이 전력투입회로의 수변전 트랜스(21)를 통하여 투입된 전력은 로용 트랜스(23)에 의하여 전압이 200-800V정도로 변압된 후 사이리스터(25)에 투입된다. 사이리스터(25)는 상부전극(18)과 로저전극(30)과를 접속하는 1계통의 전극제어회로에 설치되며 직류 전리로에 의한 용해제어가 1계통으로 이루어진다. 그리고 전압제어는 전극승강장치(도시없음)에 의한 흑연전극(18)의 위치 제어에 의하여, 또 전류제어는 사이리스타(25)의 제어에 의하여 이루어진다.

이와같이 흑여전극(18)이 1개이기 때문에 로 상방의 전극 주위가 간단해 지고 흑연전극(18)의 원단위나 전력원단위의 저감이 기대될 뿐아니라 직류전기로의 용해제어를 1계통으로 할 수 있으므로 제어가 용이하게 된다는 장점을 가지고 잇다.

여기서 제8도에 표시한 다수의 소경강봉을 로저에 매설한 공냉방식의 로저전극(30)을 갖는 직류전기로는 예를들면 130t/히트의 로에서는 직경400㎜ψ정도까지의 강봉을 200개정도 비치하고 있어 이들 다수의 로저전극(30)은 스탬프 내화률(28')에 매설되어 있는 동시에 전부가 한 장의 전극지지판(32)에 접속되도록 설치되어 있어 1개의 급전 케이블(5)에서 전극지지판(32)를 통해서 각 로저전극(30)에 일괄해서 전류를 공급하도록 되어 있다.

이 제8도에 표시된 직류전기로는 그 구성상 및 공냉방식인 사실로부터 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 직류전류에 의한 스크랩의 용해, 정련의 차아지를 되풀이하면 소경의 로저전극은 용강으로부터 들어오는 열과 내부전류에 의한 줄 발열에 의해서 용해하는데 수냉이 아니고 공냉방식이기 때문에 발열능(發熱能)이 낮고 로저전극의 직경을 굵게 하는데 한계가 있어 400㎜ψ정도가 상한이다.

(2) 다수의 로저전극에 일괄해서 급전하기 때문에 전극에 대한 세밀한 전류제어가 불가능하다.

(3) 또 로저전극의 수가 많기 때문에 전극상부에 슬래그가 부착하는 양이 많아져서 이 때문에 전류불도통이 되면 공급전류가 일정한 경우 잔여 로저전극에 과대한 전류가 흐르게 되어 로 조업에 악영향을 미치게 된다.

(4) 로저전극의 수가 너무 많고 한 개마다의 전극용해상황을 열전대로 감시하는 것이 사실상 불가능하다.

(5) 전기 (1)-(4)가 상호 관계에서 로저전극 1개당의 평균전류밀도가 수냉방식의 1/2정도밖에 안되어 효율이 좋지않다.

(6) 로저전극의 수가 많으므로 전극간의 스탬프 내화물로밖에 시공할 수 없으므로 벽돌 내화물에 비해서 손모속도가 빠르고 로저전극의 수명이 짧다.

(7) 로내에 발생하는 아크는 전극에 전류를 공급하는 급전케이블 주위에 발생하는 자계의 영향으로 그방향성이 좌우되는데 1개의 급전케이블을 통하여 다수의 로저전극에 일괄해서 전류를 공급하고 있으므로 급전계통의 배치에 따라 아크의 방향이 정해져 버리크로 열 공급이 많은 영역, 열 공급이 적은 영역의 경감을 달성할 수 없다.

(발명의 개시)

본 발명은 전술한 사정을 감안해서 된 것으로서 스크랩의 용해를 신속히 할 수 있음과 동시에 로벽에 생기는 열공급이 적은 영역이나 열 공급이 많은 영역을 경감시키고 코스트다운을 달성시킬 수 있는 금속을 용해하는 직류전기로를 제공함을 제1의 목적으로 하는 것이다.

또, 본 발명은 로저전극의 전류밀도를 향상시킴과 동시에 로저전극상부에의 슬래그 부착에 의한 과대전류를 방지하고 아크의 안전성을 확보하고 로저전극에 의한 세밀한 제어를 달설할 수 있는 직류전기로를 제공함을 제2목적으로 하는 것이다.

상기 제1의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1의 직류전기로는 직류아크에 의한 금속을 용해하는 직류전기로에 있어서 1개의 상부전극과 복수개의 로저전극과 상기 복수개의 로저전극의 각각 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 구비함을 특징으로 하는 것이다.

여기서 상기 제1의 직류전기로에 있어서 상기 복수개의 로저전극의 각각에 흐르는 전류의 수치를 측정하는 전류계를 구비하고, 상기 전류제어 사이리스터 회로에 의하여 전기전류계로 측정된 전류치에 의해서 상기 복수개의 로저전극의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하도록 구성하여도 좋다.

또, 상기 제1의 직류전기로에 있어서 상기 복수개의 로저 전극의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 대신 전류제어 사이리스터 회로에 의해서 상기복수개의 로저 전극이 복수의 그룹으로 나누어서된 각 그룹별로 전류를 제어토록 하여도 좋다. 또 이와같이 복수개의 로저전극을 또다시 복수의 그룹으로 나누어 이 각 그룹의 각각에 흐르는 전류값을 측정하는 전류계를 비치하는 상기 전류제어 사이리스터 회로에 의해서 전류계로 측정한 전류값에 의해서 각 그룹의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하게끔 하여도 좋다.

또 상기 제1 및 제2의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2의 직류전시로는 직류아크에 의한 금속을 용해하는 직류전기로에있어서 한 개의 상부전극과 다수개의 로저전극을 복수로 분할하여서된 복수의 전극 유니트가 상기 복수의 전극 유니트와 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 비치함을 특징으로 하는 것이다.

또 상기 제2의 직류전기로에 있어서 상기 제1의 직류 전기로와 같이 상기복수의 전극유니트의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 대신 전류제어 사이리스터 회로에 의해서 상기 복수의 전극 유니트로 또다시 복수의 그룹으로 나누어서된 각 그룹마다 전류를 제어하도록 하여도 좋다. 또, 이와같이 복수의 전극 유니트를 또다시 복수개의 그룹으로 나눈 경우 이 각 그룹의 각각에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고 상기 전류제어 사이리스터 회로에 의해서 전류계로 측정한 전규값에 의해서 각 그룹의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어토록 하여도 좋다.

여기서 상기 제2의 직류로에 있어서, 상기 복수의 전극 유니트를 조립해서 일체로 구성하고 로저에 일체적으로 착탈할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또 상기 제2의 직류전기로에 있어서 상기다수의 전극을 유니트상으로 복수로 분할 하는 것은 반드시 필요로하는 것은 아니고 상기 다수개의 로저전극에 흐르는 전류를 복수의 케이블에 의해서 복수의 루트로 공급토록하여 각 케이블마다 전류를 제어케하는 것도 좋다. 또 이 경우 각 케이블의 각각에 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고 상기 전류 제어 사이리스터 회로에 의해서 전류계로 측정한 전류값에 의하여 각 그룹의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하도록 하는 것도 좋다.

본 발명의 제1 및 제2의 직규전기로는 상부전극이 1개이기 때문에 로내의 열부하가 균일한점, 상부전극 근방에서느 급전 케이블이 1개이기 때문에 자계에 의한 아크의 방향 불균일이 경감되는 점, 및 복수개의 로저전극이 각각 혹은 복수의 전극 유니트의 각각 혹은 상기와 같은 그룹으로 분할한 각 그룹의 각각에 흐르는 전류를 금 속의 미 용해부분이 나오지 않도록 각 전극제어 사이리스터 회로에 의해서 세밀하게 제어함으로서 스크랩을 균일하게 신소하게 용해시킬 수 있다. 또 전력 원단위의 저감이나 열공급이 적은 영역, 열 공급이 많은 영역의 발생을 방지할 수 있어 탑에서 탑까지의 시간도 단축되며 또 로저전극의 수명도 연자된다.

이것 때문에 생산성이 향상되고 코스트다운을 도모할 수 있게 된다.

또, 각 로저전극, 또는 전극 유니트, 또는 각 그룹에 흐르는 전류의 제어는 경험내지는 실험을 통하여 미리정해진 설정치가 되도록 오픈루프제어가 좋으나 전류계를 비치하여 측정된 전류값에 의해서 각 로저전극 혹은 각 전극 유니트 또는 각 그룹에 흐르는 전류의 제어라게끔 구성하면 더욱 세밀한 전류제어가 가능해진다.

또 본발명의 제2의 직류전기로에 있어서 복수의 전극유니트를 구비한 경우 전극 유니트마다의 세밀한 제어에 의해서 전류밀도가 향상하고 따라서 로저전극의 총개수를 감소시킬 수 있어 전체적으로 콤팩트하게 할수 있다. 또, 로저전극상부에 슬래그 부착에 기인하는 과대 전류도 방지된다.

더욱이 상기복수의 전극유니트를 조립하여 일체로 구성한 경우는 로서전극의 교체작업의 효율화를 기할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최향의 형태)

이하, 먼저 본발명의 제1의 직류전기로의 1실시형태에 대하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1의 직류전기로의 1실시형태에 표시한 도면이다. 제6도에 표시한 종래예와동일한 부재에는 동일 부호를 붙혀서 설명의 간략화를 도모키로 한다.

로체(110)는 종래예(제6도)와 같이 로뚜껑(112), 로벽(114) 및 로저(116)로구성되어 있는데, 로뚜껑(112)을 통하여 흑연제의 상부전극(118)이 1개 삽입되어 있다.

또 로저(116)에는 강봉제의 수냉식이며 대경의 로저전극(130)이 성형내화물중에 복수개가 직립해서 매설되어 있어 이들 복수개의 로저전극(130)이 전극제어회로의 양극을 형성하고 이 양극에 로뚜껑(112)에 의해서 돌출되어 있는 1개의 성부전극(118)이 음극으로서 대향하고 있다.

로저전극의 개수로서는 최대 10개 정도이나 3개로 하는 것이 가장 적합하다.이하 로저전극이 3개의 경우에 대하여 설명한다.

여기서 전술한 종래예(제6도 참조)와 같이 전력 투입회로의 수변전트랜스(120)을 통하여 전력이 투입되고 로용 트랜스(112)에 의해서 전압이 220-800V정도로 변압된 후 사이리스터(124)에 투입되는데 1개의 상부정극(118)과 병렬로 3개배설된 사일리스터(124)가 케이블(128)에 의해서 접속되고 또 3개의 사이리스터(124)와 3개의 로저전극(130)과는 각각 3개의 케이블(132a)(132b)(132c)에 의해서 접속되어 있어 전극 제어회로를 구성하고 있는 동시에 각 케이블(132a)(132b)(132c)에는 전류계(126)가 설치되어 있다.

다음에 작용에 대하여 설명한다. 로체(110)내에 스크랩(134)를 투입한 후 각 사이리스터(124)에의해서 전류를 제어하면서 케이블(128)에서 상부전극(118)에 전력을 투입함과 동시에 상부전극(118)의 상하방향의 위치를 조정하면서 상부전극(118)과 3개의 로저전극(130)과의 사이에 통전되는 전류, 전압을 조정하고 여기에서 발생하는 아크에 의해서 스크랩을 용해한다. 이때 각 로저전극(30)에 흐르는 전류가 케이블(132a)(132b)(132c)에 각각 배설된 전류계(126)에 의해서 측정된다.

스크랩(134)의 용해시기에는 스크랩이 매달리거나 밑으로 떨어지거나 혹은 케이블(132a)(132b)(132c)에 형성되는 자계에 의한 아크의 방향불균일 등에 의해서 스크랩의 미용해물이 생기게 되므로 여기서는 3개의 로저전극(130)에 흐르는 전류를 각각 전류계(126)는 측정하면서 스크랩의 미용해물이 국부쪽으로 생기지 않도록 각 사이리스타(124)에 의해서 세밀하게 전류양을 제어하고 이렇게 하므로서 스크랩의 균일한 용해가 달성되고 열 공급이 적은 영역이나 열 공급이 많은 영역을 저감할 수 있다.

또 여기서는 각 로저전극(130)에 대응해서 전류계(126) 사이러스터(124)를 구비하고 3개의 로저전극(130)의 각각의 흐르는 전류를 개별적으로 제어토록하였으나, 예를들면 2개의 로저전극(130)과 1개의 로저전극(130)과의 2개의 그룹으로 나누어 각 그룹마다 로저전극(1300에 흐르는 전류를 제어하여도 좋다.

이 경우 3개의 로저전극(130)의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어한 경우보다 제어의 자유도는 떨어지나 그 만큼 원가 절감 할 수 있게 된다.

여기서 로저 전극(130)을 3개로 한 것은 수냉식의 경우 로저전극의 직경을 250㎜ψ로하면 1개당 최대전류 40000A이고 로용 100t/히트 규모에서는 3개로서 필요한 120000A가 확보되고 이리하여 로저전극(130) 1개당의 전류밀도를 저하시킬 수 있으므로 전극 용해량이 작고 로저전극(130)의 수명이 길어지기 때문이다. 또 로저전극(130) 3개이므로 상면에 슬래그가 부착하여 부도통이 되는 기회르러 분산시킬 수 있다.

또한 상부전극을 1개로 한 것은 현재의 기술로서 상부전극은 직경 711㎜ψ가 최대한이며 이 경우 최대전류 120000A정도가 되며 로저전극(130)의 최대전류 40000A×3개로서 대응가능하기 때문이다. 또 상부전극이 1개이면 로내의 열부하가 균일해지고 스크랩의 균일용해가 용이하게 된다.

더욱이 상부전극 근방에서는 급전케이블이 1개이므로 자계에 의한 아크의 방향 불균일도 경감된다.

또 스크랩의 용해처리중에 3개의 로저전극중 1개의 과대전류가 흐를 경우 그 과대 전류가 흐르고 있는 로저전극의 전류를 저하시켜도 좋으나, 긴급대책으로 계전체의 전류를 동시에 저하시키는 것도 가능하다.

다음에 본 발명의 제2의 직류전기로에 있어서의 공냉식 직류전기로의 단면개략도이다. 제8도에 표시한 종래예와 동일 부재에는 동일부호를 붙혀서 설명의 간략화를 기했다.

로저(16)에서 경이 작은 강봉제의 로저전극(30)이 다수 매설되어 있는데 여기서는 다수의 로저전극(30)을 그 복수개를 단위로하여 그룹화한 복수의 전극유니트(1)을 로저(16)의 내화물(28')에 적립해서 매설하였다.

이리하여 복수의 전극 유니트(1)내이 각 로저전극(30)이 전극회로의 양극을 형성하고, 이 양극에 로뚜껑(12)에서 하방으로 돌출한 흑연 전극(18)이음극으로서 대향하고 있다. 또 전극유니트(1)의 저반(16a)은 격리되어 있고 절연체(4)에 의해서 절연되어 있다.

제3도 및 제4도에 표시한 바와같이 복수개를 단위로하여 그룹화한 각 전극유니트(1)(여기서 7유니트로 분할)에 있어서 각 전극 유니트(1)마다 로저전극(30)의 주위에는 스탬프 내화재(28')가 타설되어 있고 로저전극(30)의 상단은 스탬프재(28')의 상면에 노출되어 있다.

또, 로저 전극(30)의 하단부는 각각 저판(16a)에서 로밖으로 돌출되고 저판(a)과 떨어져서 설치된 각 전극유니트에 대응하는 전극지자판(32)에 고정되어 있다. 로저 전극을 유니트로 분할하는 것은 20t히트 이상의 로용을 갖는 공냉식 직류전기로에서 효과를 발휘하고 로용 60t 까지는 2,3 분할이 적당하며 60t 까지는 2,3 분할이 적당하며 60t 이상의 경우에는 3-7 분할 정도가 적당하다.

각 전극지지판(32)에 각각 접속된 도전체로된 공냉관(34)에서 전극 지지판(32)과 저판(16a)사이에 공기를 공급함으로써 로저 전극(30)의 하부를 냉각하게끔 되어 있다. 또한 통상 저판(16a)상의 스탬프재(28') 및 냉각판(전극지지판(32)은 로저전극(30)과 일체로 구성되어 있어 이들을 블록으로 교체할 수 있다. 또 절연체(4)는 저판(16a)과 로저철피(16')와를 절연하는 절연체이다. 또, 급전케이블(5)은 수냉식의 것이고 전류의 공급루트는 핫힐(용강)이 형성된 단계에서는 급전케이블(5a), (5b),.....(5g)→공냉관(34)→전극지지판(32)→로저전극(30)→용강→스크랩→흑연 전극(18)으로 된다.

제2도에 표시한 바와같이 종래예(제7도 참조)와같이 전력투입회로의 수변전 트랜스(21)를 통하여 투입된 전력은 로용 트랜스(23)에 의하여 전압이 200-800V정도로 변압된 후 사이리스터(25)에 투입되는데, 1개의 흑연전극(18)과 병렬로 7개 배설된 사이러스터(25)가 케이블(2)에 의행서 접속되고 또7개 배설된 사이리스터(25)와 7개의 각 전극유니트(1)의 전극지지판(32)은 각각 7개의 케이블(5a), (5b),.....(5g)에 의해서 접속되어 있고 전극 제어회로를 구성하고 있는동시에 각 케이블(5a)-(5g)에는 전류계(35)가 설치되어 있다.

다음으로 작용에 해하여 설명한다. 로체(10)내에 스크랩을 투이반 후 각 사이리스터(25)에 의해서 전류를 제어하면서 케이블(2)에서 흑연전극(18)에 전력을 투입함과 동시에 흑연 전극(18)이 상하방향의 위히를 조절하면서 흑연전극(18)과 각 전극 부록(1)의 로저전극(30)과의 사이에 통전되는 전류, 전압을 조정하고 발생하는 아크에 의해서 스크랩을 용해한다. 이때 각 로저 전극(30)에 흐르는 전류는 케이블(5a)-(5g)에 각각 배설된 전류계(35)에 의해서 측정된다.

스크랩의 용해기에은 스크랩의 매다림, 떨어짐 또는 케이블(2), (5a), (5b),.....(5g)의 형성된 자계에 의한 아크의 방향불균일 등으로 인해서 스크랩의 미용해물이 생기기 쉬우므로 여기서는 7개의 전극블록(1)이 로저전극(30)에 흐르는 전극블록(1)마다에 각각 전류계(35)로 축정하면서 스크랩의균일한 용해를 도모한다.

이렇게 하므로서 열 공급이 적은 영역이나 열공급이 많은 영역의 발생이 저감된다.

제4도는 표시한 바와 같이 전극유니트(1)을 7유니트로 한것으러 로용 130t/히트의경우를 표시한 때문으로 전공급전류120000A, 로저전극(30)의 1 전극유니트당의 전류를 16000A로 할 때 로저전극(30)의 수는 종래방식에서는 200개에 전류밀도가 40A/이였든 것이, 분할한 본 발명의 경우는 전극유니트(1)가 유니트당 20개로 할 수 있다. 이 때문에 로저전극의 수는 20개×7개=140개로 감소하고 전류밀도를 60A/㎠까지 증가할 수 있다.

이와같이 로저전극의 수를 감소시키고 전류밀도를 증가시킬 수 있는 것은 각 전극 유니트마다에 전류를 제어하기 때문에 로저전극의 상부에 슬래그 등이 부착해서 도전성이 저하하여도 다른 로저전극에 과대한 전류가 흐르는 것을 방지할 수있고 따라서 안전면에서 여분의 로저전극을 사용할 필요가없어지기 때문이다.

또, 전술한 바와같이 로저전극(30)에의 급전 케이블(2)의 주위에 발생하는 자계의 영향으로 아크의 방향이 좌우되는데 종래방식에서는 급전계통의 배치가 결정되면 아크의 방향의 결정되어 되어버리는데 반하여 본 발명에서는 로저전극을 유니트마다에 개별적으로 전류제어를 하므로서 각각의 계통의 자게를 제어할 수 있게된다. 그 결과 아크가 적정한 방향으로 조정되고 직류전기로내에 미용해물이 존재하는 경우에는 이들의 용해를 촉진시키는데 특히 유효하다.

제2도-제4도에 표시하는 태양에 의하면 종래의 것과 비교해서 하기에 표시하는 제1표와 같은 성적을 얻었다.

또 제2도-제4도에 표시한 실시형태에 있어서는 복수의 전극 유니트마다 거기에 흐르는 전류를 제어하도록 구성하였으나, 전술한 수냉의 직류전기로의 경우와 같이 상기 복수의 전극유니트(1)을 예를들면 2개의 그룹, 3개의 그룹 등으로더 분할해서 이와같이 그룹분할한 각 전국 유니트군 마다에 흐르는 전류를 제어하게끔구성하여도 좋다.

제5도는 본 발명의 제2의 직류전기로의 다른 실시형태에 관한 전체배치를 표시한 개략단면도이다. 제8도에 표시한 종래예와 동일한 부재에는 동일부호를 붙혀서 그 부분에 대하여는 설명을 생략한다.

로저(16)에는 경이 작은 강봉제의 로저전극(30)이 예를들면 제10도에 표시한 형태엥 다수매몰되어 있고, 전술한 실시형태(제2도-제4도)의 제4도에 표시한 바와 같은 유니트에는 구성되어 있지 않다. 그러나 이들 다수의 소경의 로저전극(30)은 로내의 아크의 방향제어가 가능하도록 전기적으로 3개의 그룹으로 나누어져 있고, 각 그룹마다 거기에 흐르는 전류가 전류계(35)에 의해서 모니터 되어 사이리스터(25)에 의해서 그 전류가 제어된다.

여기서 제5도에 있어서 2개의 일점쇄신 보다 우측부분 즉 수변전트랜스(21), 로용트랜스(23), 사이리스터(25), 전류계(35)는 전기실내에 고정되어 배치되어 있고 2개의 일점쇄신의 좌측부분은 일체적으로 경동할 수 있도록 구성되어 있으며 이들 사이에는 가용성 케이블(6)로 접속되어 있다.

이 실시형태의 경우는 전술한 실시형태(제2도-제4도)와 비교할 때 로저전극(30)의 전류밀도는 안전상 종래기술(제8도-제10도)의 경우와 같은 40A/㎠정도가 상한이 되는데 일방 대용량의 로의 경우에 있어서도 다수의 로저전극(30)을 복수 유니트화해서 각 유니트마다에 개별적으로 전류를 제어하는 사이리스터회로를 비치 않해도 열공급이 많은 영역, 열공급이 적은영역의 발생을 방지할 수 있는 최소한의 케이블개수, 사이리스터를 비치하면 되게 된다.

Claims

직류아크에 의해 금속을 용해하는 직류전기로에 있어서 1개의 상부전극과 복수개의 로저전극과 전기 복수개의 로저전극의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 구비함을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
특허청구범위 제1항에 있어서, 상기 복수개의 로저전극의 각각에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고 상기 전류제어 사이리스터 회로가 전기 전류계로 측정한 전류값에 의해서 전기 복수개의 로저 전극의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하므로 전기로내에 발생하는 직류아크의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
직류아크에 의해서 금속을 용해하는 직류전기로에 있어서, 1개의 상부전극과 복수개 혹은다수개의 로저전극과 상기 복수개 혹은 다수개의 로저전극에 흐르는 전류를 복수의 케이블에 의해서 복수의 루트는 공급하고 각 케이블 마다에 제어하는 전류제어 사이리스터 회로를 구비함을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
특허청구범위 제3항에 있어서, 상기 각 그룹의 각각에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고 상기 전류제어 사이리스터 회로가 전기 전류계로 측정한 전류값에 의해서 전기 복수개의 로저 전극의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하므로 전기로내에 발생하는 직류아크의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
직류아크에 의해서 금속을 용해하는 직류전기로에 있어서, 1개의 상부전극과 다수개의 로저전극을 복수로 분할하여서된 복수의 전극유니트와 상기 복수의 전극유니트의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어 사이리스터 회로와를 구비함을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
특허청구범위 제5항에 있어서, 상기 복수의 전극 유니트의 각각에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고, 상기 전류제어 사이리스터 회로가 상기 전류계로 측정된 전류값에 의해서 상기 복수개의 전극 유니트의 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하므로 전기로 내에서 발생한 직류아크의 방향을 제어하게된 것임을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
직류아크에 의해서 금속을 용해하는 직류전기로에 있어서, 1개의 상부전극과 다수개의 로저 전극을 복수로 분할 하여서된 복수의 전극유니트와 상기 복수의 전극 유니트를 흐르는 전류를 그 복수의 전극 유니트를 복수개의 그룹으로 분할하여서된 각 그륩마다 제어하는 전류제어 사이리스터 회로와를 구비하고 있음을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
특허청구범위 제7항에 있어서, 상기 각각에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류계를 구비하고, 상기 전류제어 사이리스터 회로가 전기 전류계로 측정한 전류값에 의해서 상기 각 그룹의 각각의 흐르는 전류를 개별적으로 제어하므로서 전기로내에서 발생하는 직류 아크의 방향을 제어하게 된 것을 특징으로 하는 금속을 용해하는 직류전기로.
특허청구범위 제5항에서 8항까지의 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 전극 유니트를 조립해서 일체로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는금속을 용해하는 직류전기로.