KR0163969B1 - 직류 아크로 - Google Patents

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KR0163969B1
KR0163969B1 KR1019940704241A KR19940704241A KR0163969B1 KR 0163969 B1 KR0163969 B1 KR 0163969B1 KR 1019940704241 A KR1019940704241 A KR 1019940704241A KR 19940704241 A KR19940704241 A KR 19940704241A KR 0163969 B1 KR0163969 B1 KR 0163969B1
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시노부 나까지마
군지 마에보
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이나바 고오사꾸
이시가와지마하리마 쥬고교 가부시끼 가이샤
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Abstract

노 본체(2)의 노 덮개(3)를 수평 방향으로 필요 간격을 취해서 관통하는 2개의 상부 전극(16,17)의 각각에 접속하고 서로 다른 쪽의 상부전극(16,17)으로부터 이탈하는 방향에 연장 설치된 상부 도체(20,21)를 설치하고 하부 전극(1)에 접속되어서 상기 각 상부 도체(20,21)와 주위 방향에 연장 설치된 2개의 하부 도체(22,23)를 설치하고 한 쪽의 상하부 도체(20,22)의 연장 설치단 사이 및 다른 쪽의 상하부 도체(21,23)의 연장 설치단 사이에 별개의 전원회로(24,25)를 설치하고 상하부 전극(16,1) 사이 및 (17,1) 사이에 발생하는 아크(12a,12b)를 노본체(2)의 중심축으로 향하게 한다.

Description

[발며의 명칭]
직류 아크로
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 스크랩 또는 선철을 블록으로 한 냉철원 등의 원료를 용해하는 직류 아크로에 관한 것이다.
[배경기술]
종래부터 스크랩 등의 원료를 용해할 때 제1도에 도시하는 직류 아크로가 사용되고 있다.
직류 아크로는 그 일례를 제1도에 도시하듯이 저부에 하부전극(1:양극)을 구비한 노 본체(2)와 그 노 본체(2)의 상부를 폐쇄하도록 설치한 노 덮개(3)와, 그 노 덮개(3)를 상하로 관통해서 승강 가능하게 구비한 1개의 상부 전극(4)과 상기 하부 전극(1)에 접속해서 반경방향으로 연장 설치한 하부 도체(5)와 상기 상부 전극(4)에 접속해서 반경방향으로 연장 설치한 상부 도체(6)와 상기 하부 도체(5)와, 상부 도체(6)의 연장 설치단 간에 배열 설치되며 교류 전원(7)에 접속된 변압기(8) 및 정류기(9)로 이루어지는 전원 회로(10)를 구비토록 하고 있다.
스크랩등의 원료(11)를 용해함에 있어서는 상기 노 덮개(3)를 상승시켜서 바깥쪽으로 물러나게 함으로써 노 본체(2)의 상부를 개방한 후, 버킷 등을 써서 원료(11)를 노 본체(2) 내에 장입하고, 계속해서 상기 노 덮개(3)에 의해서 노 본체(2)를 폐쇄하고 전원 회로(10)에 의해서 상하부 전극(1, 4)간에 대전류를 흐르게 해서 상하부 전극(1, 4)간에 아크(12)를 발생시키면서 상부 전극(4)을 소정 위치까지 서서히 하강시켜 원료(11)를 용해한다.
그러나 상기 제1도에 도시한 종래의 직류 아크로에 있어서는 상하부 전극(1, 4)간에 발생하는 아크(12)가 편향된 방향으로 발생한다고 하는 문제를 갖고 있다.
즉, 상기 하부 전극(1)에 접속된 하부 도체(5)와 상부 전극(4)에 접속된 상부 도체(6)는 노 본체(2)에 대해서 반경 방향에 설치되고 있으며, 또한 상부 도체(6)는 노 덮개(3)의 더욱 위쪽에 승강 가능하게 설치되는 반면, 하부 도체(5)는 노본체(2)의 하부에 큰 공간을 취할 수 없기 때문에 아크(12)의 발생부에 가까운 위치가 되며, 이 때문에 하부 도체(5)를 흐르는 대전류에 의해 발생하는 강력한 자계(13)가 상기 아크(12)에 작용하게 된다. 이 자계(13)는 화살표로 도시하듯이 하부전극(1)을 향해서 하부 도체(5)를 흐르는 대전류에 의해 오른 나사의 법칙에 의해 우회전으로 발생한다.
상기 아크(12)에 의해 상부 전극(4)에 화살표로 도시하듯이 상향으로 흐르는 전류는 상기 자계(13)를 가로지르는 것이 되기 때문에, 이 전류의 방향(상향)과 자계(13)의 방향(제1도의 지면에 직교해서 자기 앞쪽으로부터 지면을 뚫고 나가는 방향)으로부터 프레밍의 왼손 법칙에 의해 상기 아크(12)는 하부 도체(5)가 연장되어 있는 반경방향과는 반대의 방향(좌 방향)의 노 주벽부(14)로 향하는 힘(F)을 받게 되며, 따라서 노 본체(2)의 중심에 장입된 원료(11)가 아크(12)의 편향 방향으로만 적극적으로 용해되게 되며 편향 방향과 반대측에서는 원료(11)가 용해되기 어려워서 용해 잔유물이 생기거나 핫 스파트(hot spot)를 발생해서 노의 내부 온도가 불균일하게 되며 효율이 두드러지게 저하하는 등의 문제를 갖고 있다.
또한, 아크(12)가 편향되므로써 아크(12)가 노 주벽부(14)로 향하여 노 주벽부(14)가 손상되는 문제가 있으며, 또, 이 때문에 아크(12)에 의해 노 주벽부(14)가 손상되지 않도록 상부 전극(7)과 노 주벽부(14) 사이에 충분한 간격을 유지시킨 경우에는 노 본체(2)가 대형화하는 문제를 갖고 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 2개의 상부 전극을 구비하고 각각의 전원 회로에 접속된 전극간에 발생하는 아크를 노 본체 중심측으로 향하게 하므로써 원료의 용해 효율의 향상과 노 주벽부의 손상과 마모 방지 및 노 본체의 소형화를 도모토록 하고 있다. 또, 아크의 편향량을 변경 가능하게 해서 용해되지 않은 원료의 집중적인 용해 촉진 또는 핫 스파트의 해소를 도모할 수 있는 직류 아크로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[발명의 개시]
본 발명에서는 배열한 2개의 상부 전극 각각에 접속한 상부 도체를 서로 다른 쪽의 상부 전극으로부터 벗어나는 방향으로 연장 설치하고, 또한 하부 전극에 2개의 전극을 접속해서 상기 각 상부 도체와 같은 방향에 각각 연장 설치하고 한 쪽의 상부 도체와 하부 도체의 연장 설치단 사이와 다른 쪽의 상부 도체와 하부 도체의 연장 설치단 사이의 각각에 별개의 전원회로를 배열 설치토록 하고 있으므로 한 쪽의 상하부 전극간에 발생하는 아크와 다른 쪽의 상하부 전극간에 발생하는 아크가 각각의 하부 도체를 흐르는 전류가 만드는 자계의 영향에 의해 하부 도체가 연장 설치되어 있는 방향과 반대 방향으로의 힘을 받고 각각의 아크가 노 본체의 중심측으로 향하는 힘을 받는다. 또, 노의 상부 전극을 통해 노의 저부 전극으로부터 상부 도체로 수직 방향으로 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계에 의해서 상술한 플레밍의 왼손 법칙으로 설명되는 힘이 발생하고 서로의 아크는 노의 중심 방향으로의 힘을 받는다. 이 2개의 힘으로 아크는 노 본체의 중앙으로 향하게 되므로 노 본체의 중심에 공급된 원료가 효과적으로 용해되게 되며, 또한, 노의 내부 온도가 대칭으로 되므로 원료의 용해 효율이 향상된다. 또, 아크가 노 본체의 중심측으로 향하기 때문에 노 주벽부의 손상을 방지할 수 있으며, 따라서 노 주벽부와 상부 전극 사이를 접근시켜서 노 본체를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전원 회로가 정류기에 접속되어 있는 교류 전원의 전류 또는 정류한 후의 직류 전류가 설정 전류치와 일치하게 출력 전압을 제어하는 아크 전류 제어장치와 상부 도체와 하부 도체 사이의 전압이 설정 전압치와 일치하게 상부 전극의 승강을 제어하는 아크 전압 제어 장치와, 상기 각 아크 전류 제어 장치와 각 아크 전압 제어 장치의 각각에 설정치를 지시하는 아크 편향 지시 장치를 구비한 구성을 가지고 있으므로 한 쪽 전원 회로에서의 전압과 전류를 소정의 설정치로 고정한 상태에서 다른 쪽 전원 회로에서의 전압과 전류의 크기를 상부 전극의 상하 위치를 바꿔서 변경하면 아크 길이가 변화되어서 아크의 편향량이 변화되고, 따라서 노 본체내의 용해되지 않은 원료의 집중적인 용해 촉진을 도모하거나 또는 상기 조작을 한 쪽과 다른 쪽의 전원 회로에서 반복하므로써 핫 스파트의 발생을 해소하고 보다 균일한 온도에서의 효율적인 원료의 용해가 가능해진다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 종래의 직류 아크로의 일례를 도시하는 절단 측면도.
제2도는 본 발명의 일실시예를 도시하는 절단 정면도.
제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ 방향 조망도.
제4도는 한쪽과 다른 쪽 전원 회로의 아크 전압과 아크 전류를 일정하게 한 경우의 아크의 아크점의 위치를 계산치에 의해 나타낸 그래프.
제5도는 한쪽 전원 회로의 아크 전압과 아크 전류를 고정하고 다른 쪽 전원회로의 아크 전압과 아크 전류를 변화시켰을 때의 아크의 아크점이 이동하는 것을 계산치에 의해 나타낸 그래프이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.
제2도 및 제3도는 본 발명의 일실시예를 도시한 것이며, 저부에 하부 전극(1)을 구비하고, 평면 형상이 긴 원을 이룬 노 본체(2)의 상부에 노 본체(2)를 폐쇄하는 노 덮개(3)를 설치하고, 그 노 덮개(3)의 대략 중심 위치에 원료 투입구(15)를 형성하고 또한 상기 노 덮개(3)에서의 상기 원료 투입구(15)를 상기 긴 원의 세로 방향으로 끼는 위치에 2개의 상부 전극(16,17)을 관통 배치하고, 그 상부 전극(16,17)의 각각을 승강 장치(18,19)에 의해 별개로 승강 가능하게 지키게 한다.
상기 한 쪽의 상부전극(16)에 상부 도체(20)를 접속하고 그 상부도체(20)를 다른 쪽의 상부전극(17)으로부터 이탈하는 방향으로 연장 설치되고 또 다른 쪽의 상부 전극(17)에 상부도체(21)를 접속하고 그 상부 도체(21)를 상기 한 쪽의 상부전극(16)으로부터 이탈하는 방향에 연장 설치하고 또한 하부 전극(1)에 2개의 하부 도체(22,23)를 접속하고 그 하부 도체(22,23)의 각각을 상기 상부 도체(20,21)의 각각과 같은 방향에 연장하고, 상기 한 쪽의 상부 도체(20)와 한 쪽의 하부 도체(22)의 연장 설치단 사이에 한 쪽의 전원 회로(24)를 배열 설치하고 또 다른 쪽의 상부 도체(21)와 다른 쪽의 하부 도체(23)의 연장 설치단 사이에 다른 쪽의 전원회로(25)를 배열한다.
또한, 상기 전원 회로(24,25)는 3상의 교류전원(26)에 접속된 정류기(27,28 : 사이리스터)와 그 정류기(27,28)에 접속되어 있는 교류전원(26)의 전류를 검출하는 전류 검출 장치(29,30) 또는 정류후의 직류 전류를 검출하는 전류 검출 장치(29',30')와 그 전류 검출 장치(29,30 또는 29',30')의 검출 전류가 설정 전류치와 일치하도록 상기 정류기(27,28)의 출력 전압을 제어하는 아크 전류 제어장치(31,32)와 상하부 도체(20,22 및 21,23) 사이의 전압을 검출하는 전압 검출 장치(33,34)와 그 전압 검출 장치(33,34)의 검출 전압이 설정 전압치와 일치하게 상기 승강 장치(18,19)의 승강을 제어하는 아크 전압 제어 장치(35,36)로 구성하며, 또한 상기 각 아크 전류 제어 장치(31,32)와 각 아크 전압 제어 장치(35,36)의 각각에 설정 전류치(37,38) 및 설정 전압치(39, 40)를 지시하기 위한 아크 편향 지시장치(41)를 구비한다.
상기한 바와 같이 배열 설치한 2개의 상부 전극(16,17)의 각각에 접속한 상부 도체(20,21)를 서로 다른 쪽의 상부 전극(16,17)으로부터 이탈하는 방향에 연장 설치하고, 또한 하부 전극(1)에 2개의 하부 도체(22,23)를 접속해서 상기 각 상부 도체(20,21)와 같은 방향에 각각 연장 설치하고 한 쪽의 상하부 도체(20,22)의 연장 설치단 사이와 다른 쪽의 상하부 도체(21,23)의 연장 설치단 사이의 각각에 별개의 전원 회로(24,25)를 배열하도록 하고 있으므로 한 쪽의 상하부 전극(1,16)사이에 발생하는 아크(12a)와 다른 쪽의 상하부 전극(1,17) 사이에 발생하는 아크(12b)가 각각의 하부 도체(22,23)를 흐르는 전류가 만드는 자계의 영향에 의해 제1도의 경우와 마찬가지로 하부 도체(22,23)가 연장 설치되어 있는 방향과 반대방향으로의 힘(F)을 각각 받는 동시에 상부 전극(16,17)을 통해서 하부 전극(1)으로부터 수직으로 위쪽으로 향해서 흐르는 전류에 의한 자계에 의해 생기는 힘을 받게 되며, 각각의 아크(12a,12b)가 노 본체(2)의 중심축으로 향하게 된다.
따라서, 노 본체(2)의 중심에 공급된 원료(11)가 효과적으로 용해되게 되며, 게다가 노의 내부 온도가 대칭이 되므로 원료(11)의 용해 효율이 향상된다. 또, 아크(12a,12b)가 노 본체(2)의 중심측으로 향하기 때문에 노 주벽부(14)의 손상을 방지할 수 있고, 따라서 노 주벽부(14)와 상부 전극(16,17) 사이를 접근시켜서 노본체(2)를 소형화할 수 있다.
또한, 상기와 같이 2개의 상부 전극(16,17)을 구비토록 하면 노의 중심 상부에 공간이 만들어지기 때문에, 이 공간부에 원료 투입구(15)를 설치할 수 있고, 따라서 그 원료 투입구(15)로부터 스크랩 등의 원료(11)를 노 본체(2)의 중심으로 향해서 연속적으로 장입하는 것이 가능하게 되므로, 이 경우 노 본체(2)의 중심부에 용해되지 않은 원료가 잔류하는 상태가 되어서 상기 아크(12a,12b)를 노 본체(2)의 중심측으로 편향하면 용해 효율을 향상시키며 더욱 유리해진다.
또한, 전원 회로(24,25)가 교류 전원(26)의 전류 또는 정류후의 직류 전류가 설정 전류치가 되도록 정류기(27,28)의 출력 전압을 제어하는 아크 전류 제어장치(31,32)와, 상하부 도체((20,22) 사이 및 (21,23) 사이)의 전압이 설정 전압치와 일치하게 상부 전극(16,17)의 승강을 제어하는 아크 전압 제어 장치(35,36)와 상기 각 아크 전류 제어 장치(31,32) 및 각 아크 전압 제어 장치(35,36)의 각각에 설정치를 지시하는 아크 편향 지시 장치(41)를 구비한 구성으로 하고 있으므로 아크 전류와 아크 전압을 변경시켜서 아크(12a,12b)의 편향량을 변화시킬 수 있다.
전원 회로(24,25)에 의해 아크(12a,12b)를 발생시킬 때의 아크 전압은 아크 길이에 대략 비례하기 때문에(아크 길이가 짧아지면 대전류가 흘러서 전압이 내려간다). 전류 x 아크 길이 = 일정(아크 전력 일정)의 조건을 기초로 하부 도체(22,23)에 의해 아크(12a,12b)의 발생부에 작용하는 자계(13 : 제1도)의 세기 H를 계산하고 아크(12a,12b)의 편향량이 상기 자계(13)의 세기 H에 비례한다고 가정하고 상부 전극(16,17)간 거리를 4m로 했을 때 실험적으로 얻어진 정수를 비례 계수로 하여 아크(12a,12b)의 편향량을 구했다.
제4도는 2개의 전원 회로(24,25)의 전력 투입 조건을 같게 한 경우의 아크(12a,12b)의 편향을 도시한 것이며, 이 경우 아크 전류와 아크 길이의 조합을 A, B, C와 같이 변화시켜도 아크(12a,12b)의 아크점(42a, 42b)은 변화하지 않는 것을 도시하고 있다.
제5도는 한 쪽의 전원 회로(25)의 조건을 고정(아크(12b)의 아크 길이가 짧고 아크 전류가 큰 상태)해서 다른 쪽의 전원 회로(24)의 아크(12a)의 아크 길이를 길게 하도록 승강 장치(18)로 상부 전극(16)의 상하 위치를 조절해주면 A, B, C, D와 같이 아크(12a)의 아크점(42a)이 노의 중심측으로 향해서 변화하는 것을 도시하고 있다.
따라서, 이와 같이 해서 아크 길이를 편향하므로써 아크점(42a)을 상부 전극 (16,17) 사이에서 가로 방향으로 이동시켜서 아크(12a)를 용해되지 않은 원료(11)에 적극적으로 향하게 해서 원료(11)의 용해 잔유물을 또한 방지할 수 있고, 더욱이 상기 조작을 좌우의 전원 회로(24,25)에서 교대로 행하게 하면, 상부전극(16,17)을 맺는 선상의 필요 범위에서 균일한 전력 투입을 행할 수 있어서 핫 스파트의 발생을 해소하고 보다 균일한 온도로 효율적인 용해를 행하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니다. 따라서, 노 본체의 형상에는 여러 가지 형상의 것을 채용할 수 있으며, 기타 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경을 가할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 따른 스크랩 등의 원료를 용해하는 직류 아크로 원료의 용해 효율을 향상시키고 노 주벽부의 손상 및 마모를 방지하고 노 본체를 소형화하고, 또 용해되지 않은 원료의 집중적인 용해촉진 또는 핫 스파트의 해소를 도모하는데 적당하다.

Claims (1)

  1. 저부에 하부 전극(1)을 구비한 노 본체(2)와, 그 노 본체(2)의 상부를 폐쇄하도록 설치한 노 덮개(3)와, 상호 수평방향으로 소정 거리 이격하여 상기 노 덮개(3)를 관통하여 상하로 연장하는 2개의 상부 전극(16,17)과, 노 덮개(3)에서 2개의 상부 전극(16,17)의 중간에 구비한 원료 투입구(15)와, 상부 전극(16,17)을 상호 별개로 상하방향으로 이동시키는 승강 장치(18,19)와, 대응하는 상부 전극(16,17)에 각각 접속되어 상부 전극(16,17)으로부터 멀어지는 방향으로 연장한 상부 도체(20,21)와 상기 하부 전극(1)에 접속되어 각각 대응하는 상부 도체(20,21)의 연장 방향으로 연장하는 하부 도체(22,23)와, 각각 대응하는 상하 도체(20,22;21,23) 사이에 배치되어 전원 회로(24)를 구비하고, 상기 전원 회로(24)가 정류기(27,28)와, 정류기(27,28)에 접속되어 있는 교류 전원(26)의 전류 세기 또는 정류후의 직류전류 세기를 검출하는 전류 검출 장치(29,30)와, 전류 검출장치(29,30)의 검출 전류세기가 설정 전류치와 일치하도록 정류기(27,28)로부터의 출력 전압을 제어하는 아크 전류 제어장치(31,32)와, 대응하는 상하 도체(20,22;21,23)에서 전압을 검출하는 전압검출장치(33,34)와, 전압검출장치(33,34)의 검출 전압이 설정전압치와 일치하도록 대응하는 승강장치(18,19)의 상하 이동을 제어하는 아크 전압 제어장치(35,36)와, 설정 전류치(37,38) 및 설정전압치(39,40)를 아크 전류 제어장치(31,32)와 아크전압 제어장치(35,36)로 보내는 아크 편향 지시장치(41)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직류 아크로.
KR1019940704241A 1993-04-15 1994-04-14 직류 아크로 KR0163969B1 (ko)

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