KR100261516B1 - 스트랩 용융 공정 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 동작 밀폐 샤프트노에서 스크랩을 용융하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은, 스크랩을 링면 형상으로 하여 노 머리에 투입하고, 하강하는 스크랩에 대하여 마주 부는 고온의 가스를 스크랩 컬럼의 실린더 외벽으로 스크랩투입부의 하부로 흡입하고, 링형상의 면 단면의 내부 자유 공간을 스크랩이 용융존에 닿기 전까지 감소시키며, 용융존에서 스크랩을 평면 단면의 중심부에서 아아크에 노출시키는 것이다. 이에 덧 붙혀서 본 발명에 따른 방전노는, 양극(21)을, 그릇중심축 (Ⅰ)에 대하여 동심상으로 배열된 파이프 (31)로 이루어진, 전극 지지 장치 (30)으로 고정시키고, 파이프 (31)의 머리부분은 원추형으로 뾰족한 것 (34)로 구성되며, 파이프 (31)의 하부는 지지암 (32)로 샤프트 (11)상에 지지되며 샤프트노 (10)의 머리에는 샤프트 (11)을 에워싼 연소노가스 채널 (19)가 형성되어 있는 구조로 되어 있다.

Description

스크랩 용융 방법 및 장치

본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항 및 제 4 항의 전문에 따른 직류 샤프트 로에서의 스크랩 용융 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

직류 아크로에서 양극은 통상적으로 수직 방향으로 이동 가능한 지주 상에 고정되어 있는 지지암에 설치되어 진다. 직류 아크로의 전극 지지 장치에서 이러한 설계 방식은, 예를 들어 비연속적으로 스크랩이 용융되는 간단한 구조의 아크로에 관한 독일 특허번호 제3,701,678호에 개시되어 있는 바와 같이, 용기 샤프트의 높이가 낮은데 비하여 자유 전극의 길이가 길다는 단점이 있다.

용기의 높이 구조가 크면 클수록, 전극의 자유단으로 스크랩이 떨어질 위험이 증대되어 전극의 손상 및 단락이 발생하게 되어 전력 공급이 중단되는 등 부정적인 결과를 가져오게 될 것이다.

게다가 이러한 노는 일반적으로 배치 방식으로 원료를 장입하므로 뚜껑을 열고 전극을 제거하기 위해 조업을 중단해야만 하는 문제점이 있다.

이러한 방법은 생산이 감소될 뿐만 아니라, 용기까지 뻗쳐져 있는 전극뿐만 아니라 내장된 내화재가 마모되는 것을 포함하여 노의 구성품들의 마모도가 높아지는 결과를 가져온다.

독일 특허번호 제2,210,458호는 용기로 연장되고 중앙에 배치된 전극이 노저에 형성되어 전극의 상부에서 장입된 원재료를 아크에 의하여 용융 하는 샤프트 로에서 강을 연속적으로 생산하는 공정에 관해 개시되어 있고, 이러한 공정을 수행하기 위한 장치에 대해서 독일 특허번호 제2,042,959호에 개시되어 있다. 상기 공정에서 샤프트 로내에 광석, 펠렛(pellets) 및 광재(sinter)을 용융시키기 위한 것으로서, 스크랩의 용융에는 거의 적합하지 않다.

상기 공정에서 요구되는 전력이 장입물에 유입될 수 없는 반면, 슬롯으로 둘러싸여 있는 노저의 전극이 스크랩의 용융으로 인한 통상적인 융액의 높이에 따른 과도한 위험을 수반한다. 또한, 이러한 아크로는 스크랩이 용융 구영에 도달하기 전에 샤프트로 내의 자유 표면이 감소되지 않아서 하강하는 스크랩 흐름을 정지시키는 수단에 대해서는 개시되어 있지 않다.

또 다른 종래의 방법으로서, 유럽 특허 제0336920 A2호는 아크로 대신 용융로 또는 환원로 내에서 이루어진 스크랩 장입 공정에 관한 것으로, 용융 또는 환원 용융로에 장입물을 장입하기 전에 예열하고 예정된 온도에 도달할 때까지 전자기장을 이용하여 지지하는 방식에 대해 개시되어 있다. 이 경우에 장입물에는 복사열과 공정열이 직접적으로 가해지는데 그 가해지는 열은 예를 들면 스크랩이 상자성 특성(큐리 점)을 잃게 되어 더 이상 전자기장이 유지되지 못하게 될 정도이다.

연속 공정을 위해 설계된 이러한 용융로는 노 샤프트에서 스크랩 칼럼을 임으로 지지할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 독일 특허번호 제2,042,959호에 개시된 철광석의 연속제강을 위한 장치와 관련이 있다.

본 발명의 목적은 구조적으로 간단한 수단을 갖고 실질적으로 연속적인 작동이 가능하며, 용융을 위해 필요한 에너지를 가능한 완전하게 이용할 수 있고, 또한 샤프트 높이에 관계없이 유지관리가 쉬운 전극을 장치한 형식의 아크로를 제공하는 것이다.

본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항에 기재된 바와 같이, 직류로 작동되는 밀폐된 샤프트로(盧)의 스크랩 용융 공정에 있어서, a) 스크랩이 상기 노정의 환상 챔버 내로 장입하여 스크랩이 내부 스크랩-자유공간을 한정하는 환상의 평단면을 갖는 칼럼 형태로 상기 노 안으로 하강이 이루어지도록 단계; b) 대체로 상기 노정의 환상 챔버 내에서 하강하는 스크랩의 반대 방향에서 불어오는 가열 가스가 상기 환형 스크랩 칼럼의 원통형 외벽으로 배출되는 단계; c) 상기 스크랩이 용융 구역에 도달하기 전에 내부 스크랩-자유 공간이 감소되는 단계; d) 용융 구역에서 스크랩 평단면의 중심부가 양극과 음극 사이에 발생하는 아크에 직면하게 되어 스크랩이 용융되는 단계; e) 상기 노 하단에 설치된 하부 용기 내에 용융된 용강이 출강되는 단계; f) 상기 노의 중간 부분에서 스크랩의 하강이 정지되는 단계; 및 g) 슬래그를 용기에서 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크랩 용융 공정과 제4항에 기재된 바와 같이, 샤프트; 상기 샤프트 바닥에 배치되고, 최소 하나의 슬래그 및 용강을 배출하는 탭 구멍들이 형성된 용기; 상기 용기로 연장되며 직류로 작동되는 양극; 상기 용기 바닥에 설치된 음극; 상기 샤프트 상단에 연결되어 가스를 배출하는 수단; 및 상기 샤프트 상단에 형성되어 상기 양극을 지지하고, 샤프트의 중심선에 동심원으로 배치된 파이프-여기서 파이프의 머리부가 원뿔형상으로 기울어져 있음-와, 상기 샤프트와 상기 파이프의 상단 사이에 연결된 지지암들을 형성하는 전극 지지장치를 포함하며, 상기 배출수단이 상기 샤프트를 에워싸도록 샤프트의 상단에 형성된 연소 가스 관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크로 장치에 의해 상기 목적이 달성된다.

본 발명에 있어서, 구체적인 목적은 슬리브 형태의 스크랩 칼럼을 개발하고 이것은 샤프트 내에서 평단면적으로 수직으로 내려 갈 수 있으며, 하강하는 슬리브를 구성하는 자유 내부 공간은 용융 영역에 이르기 전에 감소하고, 슬리브 형태의 스크랩 내부 중공부가 양극과 음극 사이의 아크 화염에 직면하게 되는 장치를 제공하는 것이다.

완전하고 균일한 스크랩 하강을 가능하게 하기 위하여, 용기의 중심부의 파이프 내에 전극이 배치된 장치를 제안한다.

연속적으로 장입되어 지는 스크랩은 오른쪽 각도에서 용기 중심선 쪽으로의 단면이 링형상으로 되어 진다.

아크가 중심부에서 발생함에도 불구하고 스크랩의 침강으로 인한 경사진 축제(embankment)는 발생하지 않으므로 개개의 단면은 항상 동일한 평면을 유지한다.

본 발명에 있어서는 전극을 설치 방법은 전극의 짧은 자유단은 남겨두고, 동시에 마운트는 보호되는 위치에 있게 되어, 전극이 특히 아크나 융액의 복사열에 직면하지 않게 되는 방법으로 파이프의 내부에 전극을 설치하게 된다.

이와 같은 쉽게 파손되지 않는 전극의 끝단은 샤프트 높이에 영향을 받지 않는다.

본 발명에 따른 샤프트 로의 노정은 덮개를 제외하고 완전히 자유로워서, 어떤 방향에서든 제한 받지 않고 장입이 가능하다. 이러한 방법으로 스크랩 칼럼의 어느 위치에 든지 필요한 장입물을 추가할 수 있으므로 결과적으로 완전히 평편한 스크랩 칼럼을 유지할 수 있게 된다.

보다 바람직하게는 전기에 의한 용융에너지에 부가해서 가스 및/또는 분체형 연료를 사용하는 버너 또한 사용할 수 있다.

노에서 발생되어지며 스크랩 칼럼 주위에 있는 연소 가스는 흡입되어 링형상으로 배열되어진 폐 연소 가스관을 통하여 가스 정화 장치로 보내어 진다.

더욱이, 스크랩 칼럼의 장입을 정지하기 위한 장치를 제공하여, 스크랩이 계속 미끄러지지 않고도 필요한 슬래그 작업을 행할 수 있게 되어 금속 용융물을 얻을 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서 이러한 스크랩 정지 장치는 자석으로 구성되어진다. 이 자석은 샤프트의 바깥벽과 파이프의 내부 자유 공간에 설치되어진다. 이러한 배열을 통하여 자성에 의한 부착력이 최대가 되며, 두 개의 자석 사이의 자유 면은 기존의 노 구조와 비교해 볼 때 스크랩 칼럼의 슬리브 형상으로 인하여 상대적으로 작은 점을 극복할 수 있다.

또 다른 실시예에서 상기의 정지 장치는 회전 또는 축방향으로 이동하며, 통로의 단면을 감소시킬 수 있는 간단한 기구적 장치들로 이루어 진다. 막대 또는 평판 형태의 이러한 기계적 정지 장치는 간단한 전동 장치에 의하여 노의 샤프트 공간내로 삽입되어 질 수 있으며 또한 샤프트 내에서 내벽으로 상대적인 전, 후진 운동을 할 수 있다. 상기의 기계적 장치는 스크랩 개개의 조각 상호간을 잡아 주므로써 상기 장치의 홀딩 작업의 중요한 역할을 담당할 수 있다.

전기 에너지의 손실을 줄이기 위하여 전류는 파이프 벽과 샤프트벽 사이에 형성된 연결 통로를 통하여 공급한다. 전극은 수직방향으로 약간만 변하기 때문에 전류 파이프들의 길이는 단순한 원형상의 가이던스로 같게 할 수 있다. 그리고 전극 끝단에서 멀리 떨어진 보호 가능한 위치에서 전류 공급기를 전극에 고정 시킨다.

전극은 리프트 실린더 상에 지지 되어 진다. 스크랩이 전극으로 떨어지지 않게 되어져 있으므로 단락이 발생하지 않게 되며, 본 발명에 따른 노 에서는 비교적 느리고 짧은 행정을 갖는 유압 장치가 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예를 첨부한 도면에 나타내었다.

제 1 도는 노의 단면도이며, 제 2 도는 평면도이다.

제 1 도에는 덮개(12)가 닫혀 있는 샤프트(11)로 구성된 샤프트 로(10)가 나타나 있다. 덮개 (12)에는 노의 장입을 위해 열려지는 뚜껑문(16)이 형성되어 있다.

샤프트 로 (10)의 하부 용기(13)에는 용강을 위한 배출구(14)와 슬래그용 배출구 (15)가 형성되어 있다. 하부 용기(13)의 상부에는 음극(22)이 배치되어 있다.

샤프트 로 (10)의 중심에는 파이프 (31)가 구성되어 있고 샤프트 로(10)의 샤프트(11)상에 지지암(32)으로 지지되어 지는 전극 지지 장치(30)가 형성되어 있다. 파이프(31)의 위쪽 끝 부분에는 덮게 (33)가 배치되어 있고 파이프(31)의 머리부에는 하부 용기(13)쪽을 향하여 원추형으로 기울기가 형성되어 있다.

파이프 (31)의 내부 공간에는 지지 부재(35)가 형성되어 있으며, 이 부재 위에 죔쇠(24)가 지지되어 진다.

이 죔쇠(24)에 의하여 파이프(31)의 내부에 배치되어 있고 상기 머리부 바깥으로 뻗쳐 있는 양극이 고정 된다. 직류공급 장치(20)를 구성하는 상기의 양극(21)은 도선(23)을 통하여 전기 에너지를 공급받는다. 이렇게 연결된 상태에서 상기 도선(23)은 안내롤(25)상으로 전도된다.

샤프트(11) 높이의 중간부분에는 샤프트내에 채워지는 스크랩을 정지하기 위한 정지장치(40)가 형성되어 있다. 샤프트(11)의 오른쪽 부분에는 외부 자석(41)과 내부 자석 (42)의 형태로 이루어진 정지 장치(40)가 형성되어 있다. 그리고 샤프트의 왼쪽 부분에는 전동기(46)로 이동 가능한 봉(44) 또는 판재(45)를 갖는 기계적 수단(43)으로 된 정지 장치(40)가 형성되어 있다. 샤프트 로의 머리부에는 샤프트(11)를 에워싸고 있으며, 본 도면에는 나타내지 않은 가스정화 장치와 연결되어진 연소 가스 관(19)이 형성되어 있다.

연소 가스 관(19)의 하부에는 샤프트(11) 내부의 파이프(31)와 샤프트(11)의 벽 사이에 연결 통로(17)가 형성되어 있으며, 이 통로를 통하여 지지 부재(35)와 죔쇠(24)에 에너지가 공급되며, 양극(21)으로 전류를 공급하게 된다.

제2도에는 샤프트(11)의 평면도(A-A선)를 나타낸 것이다. 샤프트(11)의 중심부에 양극(21)이 배치되어 있으며, 양극은 죔쇠(24)로 고정되어 진다. 도면에는, 한쪽은 파이프(31)에 그리고 다른 한쪽은 샤프트(11)에 고정되어 있는 3개의 지지암(32)이 나타나 있다.

제 2 도는 상기에서 언급한 정지 장치(40)중 전동기(46)에 의하여 축방향으로 이동 가능한 봉(44)의 형태로 구성된 기계적 장치(43)만 나타내고 있다.

Claims (12)

1. 직류로 작동되는 밀폐된 샤프트로(盧)의 스크랩 용융 방법에 있어서,

   a) 스크랩이 상기 노정의 환상 챔버 내로 장입하여 스크랩이 내부 스크랩-자유공간을 한정하는 환상의 평단면을 갖는 칼럼 형태로 상기 노 안으로 하강이 이루어지도록 하는 단계;

   b) 대체로 상기 노정의 환상 챔버 내에서 하강하는 스크랩의 반대 방향에서 불어오는 가열 가스가 상기 환형 스크랩 칼럼의 원통형 외벽으로 배출되는 단계;

   c) 상기 스크랩이 용융 구역에 도달하기 전에 내부 스크랩-자유 공간이 감소되는 단계;

   d) 용융 구역에서 스크랩 평단면의 중심부가 양극과 음극 사이에 발생하는 아크에 직면하게 되어 스크랩이 용융되는 단계;

   e) 상기 노 하단에 설치된 하부 용기 내에 용융된 용강이 출강되는 단계;

   f) 상기 노의 중간 부분에서 스크랩의 하강이 정지되는 단계; 및

   g) 슬래그를 용기에서 배출하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크랩 용융 방법.
2. 제1항에 있어서, 용융 구역 내에서 상기 스크랩이 용융되는 단계는 평단면의 외부 모서리가 아크 뿐만 아니라 화염에 의하여 용융 되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크랩 용융 방법.
3. 제1항에 있어서, 슬래그 배출 작업이 진행되는 동안 노정에 면한 샤프트로의 중간부분에서 스크랩의 하강이 정지되는 것을 특징으로 하는 스크랩 용융 방법.
4. 샤프트(11); 상기 샤프트(11) 바닥에 배치되고, 최소 하나의 슬래그 및 용강을 배출하는 탭 구멍들이 형성된 용기(13); 상기 용기로 연장되며 직류로 작동되는 양극(21); 상기 용기 바닥에 설치된 음극(22); 상기 샤프트(11) 상단에 연결되어 가스를 배출하는 수단; 및 상기 샤프트(11) 상단에 형성되어 상기 양극(21)을 지지하고, 샤프트의 중심선에 동심원으로 배치된 파이프(31)-여기서 파이프의 머리부가 원뿔형상으로 기울어져 있음-와, 상기 샤프트와 상기 파이프의 상단 사이에 연결된 지지암(32)들을 형성하는 전극 지지장치(30)를 포함하며, 상기 배출수단이 상기 샤프트를 에워싸도록 샤프트의 상단에 형성된 연소 가스 관(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크로.
5. 제4항에 있어서, 축 방향으로 상기 양극(21)의 위치를 변화시킬 수 있도록 상기 양극(21)을 지지하는 지지 부재(35)가 장착된 것을 특징으로 하는 아크로.
6. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재(35)는 적어도 세 개의 내화용 유압 냉매에 의하여 작동되는 착탈 가능한 실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 아크로.
7. 제4항에 있어서, 하강하는 스크랩이 정지되도록 정지 장치(40)가 샤프트(11)의 중간 부분에 설치된 것을 특징으로 하는 아크로.
8. 제7항에 있어서, 상기 정지 장치(40)는 샤프트(11)의 특정면에 위치하는 최소한 두 개의 자석(41,42)으로 이루어지고, 상기 자석중 하나(41)는 샤프트로(10)의 외측 벽에서 샤프트(11)를 에워싸도록 배치되고, 또 다른 자석(42)은 상기 파이프(31)의 내측 벽에 배치된 것을 특징으로 하는 아크로.
9. 제4항에 있어서, 상기 정지 장치(40)는 샤프트(11)의 내측으로 이동 가능한 봉(44) 또는 판재(45)로 이루어진 기계 장치(43)로 이루어진 것을 특징으로 하는 아크로.
10. 제9항에 있어서, 상기 봉(44) 또는 판재(45)는 샤프트(11)에서 그 축 방향으로 이동 가능하게 고정되고 스크랩이 이동되는 외부에 배치된 전동기(46)에 의하여 스크랩의 이동 통로 쪽으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 아크로.
11. 제9항에 있어서, 상기 봉(44) 또는 판재(45)는 상기 샤프트(11) 및 상기 파이프(31)에서 회전이 자유롭게 고정되어 있으며, 샤프트 내에 장입된 스크랩 칼럼을 지지하는 것을 특징으로 하는 아크로.
12. 제4항에 있어서, 파이프(31)와 샤프트(11) 벽 사이에 전기 공급 라인(23)과 전동기(46) 뿐만 아니라 지지 요소(35)를 구동하기 위한 에너지를 공급하기 위한 공급 수단이 통과하는 연결 통로(17)가 형성된 것을 특징으로 하는 아크로.