KR100447536B1 - 스틸의 연속적인 예열, 용해, 정련 및 주조를 위한 장치및 방법 - Google Patents

Abstract

스틸의 예열, 용해, 정련 및 주조를 위한 개선된 방법 및 장치가 제공된다.

장치는 미소한 투입 재료 또는 슬래그 형성자를 공급하기 위하여 투입 영역에 위치한 가변길이를 갖는 보조 벨트 컨베이어, 보조 컨베이어와 맞물리는 스커트가 있는 셀프 포지션닝 투입 카트, 셀프 포지션닝 카트와 연결되어 있는 균일한 스크랩 베드 높이를 유지하기 위한 수단을 갖는, 투입 재료를 받아들이는 투입 컨베이어, 투입 컨베이어와 예열기에 연결된 동력 가스 씨일, 투입 컨베이어상의 투입 재료를 예열하기 위하여 투입 컨베이어와 통하는 예열기, 예열기와 투입 컨베이어에 제거가능하게 연결된, 투입 재료를 용탕조로 공급하기 위한 커넥팅 카, 금속 투입물을 용해하고 정련하기 위한 전기 전호로, 전기전호로의 전극들과 연결된 적어도 하나의 전극 씨일링 링, 전기전호로 로부터 배출된 용해금속을 받아들이는 중간 야금 용기, 그리고 중간 야금 용기로부터 정련 및 합금된 스틸을 받아들이는 연속 주조장치를 갖는다. 레이들이 사용되지 않고 전기전호로가 용해 스틸을 중간 야금 용기로 직접 쏟아 붓기 때문에 레이들과 레이들 취급장비에 대한 필요성이 제거된다.

Description

스틸의 연속적인 예열, 용해, 정련 및 주조를 위한 장치 및 방법 {CONTINUOUS CHARGE PREHEATING, MELTING, REFINING AND CASTING}

스틸 및 스틸 제품 또는 내부에 스틸을 포함하는 제품의 생산은 세계의 여러 지역에서 경제의 유지와 성장에 필수적인 것이다. 스틸 정련 시설의 획득 및 설치는 환경영향 및 비용의 효율성을 포함하여 수많은 사항들을 중요하게 고려하여야 한다. 전기 전호로(electric arc furnace, EAF)를 사용하는 스틸의 제조는, 액체 고온 금속을 포함하여 여러 투입 재료 혼합물을 사용함에 있어서 전기 전호로의 유연성과 알려진 실질적으로 모든 등급의 스틸을 생산할 수 있는 능력 때문에 현대 스틸산업에 있어서 매우 유익한 공정이다.

스틸의 정련에 대한 하나의 접근방법은 미국 특허 제4,543,124호(이하 '124 라 함) 및 미국 특허 제5,800,591호(이하 '591 이라 함)에 기술되어 있는 바와 같이 사이드 공급장치를 갖는 연속적인 전기 전호로의 투입, 용해 및 정련 시스템을 사용하는 것이다. '124 및 '591 특허에 기재된 시스템들은 투입 재료의 예열, 투입 재료의 용해 및 스틸의 정련에 연속성을 제공한다. 그러한 연속적인 예열, 용해 및 정련 시스템들은 공기중에 더스트(dust) 부유를 유지하는데 요구되는 낮은 가스 흐름속도의 사이드 공급 및 배기가스(off gas)의 배출을 도모하는 노 높이를 갖는 노를 합체하고 있다.

이러한 시스템에 있어서, 투입 팬(pan)은 노의 측면에 있는 재료 입구 주위에 위치해 있다. 투입 재료는 팬으로부터 노로 전달되고, CO가 많은 배기가스는 투입 예열기에 이송되어 예열을 위한 연료로 사용된다. '124 특허 및 '591 특허에 기재된 시스템들은 에너지 보존적인 것이다.

슬래그는 그러한 시스템에 있는 팬(pan) 밑에 축적되고 래밍(ramming)에 의해 제거하는 것을 요구하는 것으로 보여진다. 이것이 정련 공정의 연속성에 주기적인 중단을 유발한다. 필요한 것은, 레이들(ladle) 야금 스테이션에서 배취(batch) 작용을 제거함으로써 전체적인 스틸 제조 시스템의 연속성을 연속적 주조까지 확장하는 스틸의 예열, 용해 및 정련을 위한 개선된 방법 및 그 장치이다.

또한 노 높이를 증가시키지 않고 측면 공급장치를 노내에 들어가는 것이 가능하고 투입 공급의 일관성을 개선하는 스틸의 예열, 용해 및 정련을 위한 개선된 방법 및 그 장치도 필요하다.

커넥팅 카와 같이, 노와 마주하는, 측명 공급장치 사용 장비를 갖는 연속적인 스틸의 예열, 용해 및 정련 시스템이 미국 특허 제4,681,537호 및 미국 특허 제4,836,732호에 기재되어 있다. 그러한 장비들은 열과 마멸에 의하여 손상을 입기쉽고 주기적인 정비를 필요로 한다. 예를 들면, 커넥팅 카 팬은 용해 스틸과 슬래그의 튀김에 노출되고 있고 배기가스의 높은 온도에 노출되어 있다.

결론적으로 정련 공정은 커넥팅 카의 수리 및 정비에 요구되는 비가동시간에 의하여 중단된다. 필요한 것은 노와 마주하는 교체가능한 투입 장비의 수리 및 정비를 용이하게 하는 스틸의 예열, 용해 및 정련을 위한 방법 및 그 장치이다.

전술한 바와 같이, 환경영향과 비용 효율성은 스틸 정련 시스템를 획득하고 설치하기 전 뿐만 아니라 실제 작동중에도 중요한 고려사항이다. 사회와 정부는 일반적으로 환경에 대한 산업의 영향을 적게 하는 것을 요구한다.

필요한 것은 추가적인 에너지 소비없이 배출가스의 감소를 제공하는 스틸의 예열, 용해 및 정련을 위한 방법 및 그 장치이다. 특히 전기적 에너지 요구량, 전극 소비, 인력, 스틸 공장의 안팎에서의 환경에 대한 영향 및 백하우스(baghouse)의 더스트(dust) 처리량을 현저하게 감소시키는 스틸의 예열, 용해 및 정련을 위한 방법 및 그 장치가 필요하다.

본 발명은 원료로부터 스틸(steel)의 제조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속 주조를 포함하여 스틸의 생산을 최대로 하면서도 배출량과 전기에너지의 소비를 최소화하는 연속적인 전기전호로(電氣電弧爐) 스틸 제조 및 연속 주조를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 스틸의 생산성은 최대로 하면서 에너지 보존 및 환경보호를 제공하는데 이상적으로 적절하다.

전술한 목적들과 다근 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부의 도면들에 의하여 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 보조 컨베이어, 셀프 포지션닝 투입 카트(cart), 투입 컨베이어, 동력 가스 씨일, 예열기, 커넥팅 카, 전기 전호로(電氣電弧爐, electric arc furnace), 중간 야금 용기 및 연속 주조 장치를 보여주는 본 발명에 따른 스틸 제조를 위한 장치의 사시도이다.

도 2는 도1에 도시한 보조 컨베이어, 셀프 포지션닝 투입 카트, 그리고 투입 컨베이어의 사시도이다.

도 2a 는 본 발명의 실시예에 따른 더스트 제거기와 투입 컨베이어 일부분의 측면도이다.

도 3은 도1에 도시한 투입 컨베이어 및 셀프 포지션닝 투입 카트의 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 투입 컨베이어와 셀프 포지션닝 투입 카트의 측면도이다.

도 5는 예열기의 일부를 점선으로 도시한, 동력 가스 씨일(gas seal)의 사시도이다.

도 6은 몇 개의 배기가스의 처리장치를 보여 주는, 본 발명에 따른 중앙부분에 있는 고온 가스의 디플렉터를 갖는 예열기의 사시도이다.

도 7은 예열기를 통과하는 배기가스의 흐름을 보여주는, 본 발명에 따는 투입물 예열기의 일부 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 커넥팅 카의 사시도이다.

도 9는 교체작업 도중에 있는, 도 8의 커넥팅 카의 사시도이다.

도 10은 노 커버의 정위치에 있는 상태를 보여주는, 본 발명에 따른 전기 전호로의 사시도이다.

도 11은 노 커버가 들어 올려진 상태의 도 10의 노(爐)의 사시도로서, 커버의 직각방향의 형상은 점선으로 표시하고 있다.

도 12는 수집된 배출가스(emission)의 흐름을 보여주는, 본 발명의 일실시예에 따른 태핑 카노피(tapping canopy)를 갖는 전기 전호로의 사시도이다.

도 13은 커넥팅 카(connecting car)의 투입 팬(pan)이 투입 위치에 있는 노 속으로 들어간 상태를 보여 주는, 본 발명에 따른 커넥팅 카를 갖는 노의 수직 단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 전극 씨일링 링(sealing ring)들을 갖는 노 지붕의 단면도이다.

도 15는 태핑 카노피를 점선으로 도시한, 본 발명에 따른 노, 전극 씨일링 프로오팅 링(sealing floating ring), 중간 야금 용기, 그리고 연속 주조 장치의 사시도이다.

도 16은 중간 야금 용기에서 스틸을 정련 및 합금하는 상태를 도시하는, 도 15의 노, 중간 야금 용기, 그리고 연속 주조장치의 사시도이다.

도 17은 노, 팬(pan)을 노 속으로 밀어 넣는 커넥팅 카, 노의 배출 챔버, 노의 배출 메카니즘, 노로부터 배출챔버로의 용탕조 출구 오리피스, 그리고 연속 주조 장치를 나타내는, 본 발명의 다른 실시예의 사시도이다.

도 18은 연속주조장치, 세발 연속주조장치 지지대, 노 트룬니언(furnace trunnion)을 도시하는, 도 17의 노의 개략적인 평면도이다.

도 18a는 도 17의 연속주조장치의 평면도이다.

본 발명은 직렬로 추가된 연속 주조 장치를 갖는 연속 전기 스틸 제조를 위한 개선된 방법 및 장치이다. 본 발명은 노 높이의 증가 없이 오에 측면공급을 가능하게 한다. 본 발명은 또한 연속성에 방해됨이 없이 노와 마주하는 교체가능한 투입 장비의 수리 및 정비를 가능하게 한다. 본 발명은 스틸을 정련하고 주조할 때 추가적인 에너지 소비없이 배기가스를 감소한다. 특히 본 발명은 전기적 에너지 요구량, 전극 소비, 인력, 스틸 공장의 안팎에서의 환경에 대한 영향 및 백하우스(baghouse)의 더스트 처리량을 현저하게 감소기킨다.

본 발명의 스틸의 연속적인 예열, 용해, 정련 및 주조를 위한 장치는 미소한 투입 재료 또는 슬래그 형성자를 공급하기 위하여 투입 영역에 위치한 가변가능한 길이의 보조 벨트 컨베이어, 보조 컨베이어에 연결된 스커트가 있는 셀프 포지션닝 투입 카트, 셀프 포지션닝 카트와 연결되어 있는 균일한 스크랩 베드 높이를 유지하기 위한 수단을 갖는, 투입 재료를 받아들이는 투입 컨베이어, 투입 컨베이어와 예열기에 연결된 동력 가스 씨일, 투입 컨베이어상의 투입 재료를 예열하기 위하여 투입 컨베이어와 통하는 예열기, 예열기와 투입 컨베이어에 제거가능하게 연결된, 투입 재료를 용탕조로 공급하기 위한 커넥팅 카, 금속 투입물을 용해하고 정련하기 위한 전기 전호로, 노의 전극들과 연결된 적어도 하나의 전극 씨일링 링, 노로부터 배출된 용해금속을 받아들이는 중간 야금 용기, 그리고 중간 야금 용기로부터 정련 및 합금된 스틸을 받아들이는 연속 주조장치를 갖는다. 레이들(ladle)이 사용되지 않고 노가 용해 스틸을 중간 야금 용기로 직접 쏟아 붓기 때문에 레이들과 레이들 취급장비에 대한 필요성이 제거된다.

커넥팅 수단은 실질적으로 둥근 투입 카를 갖는, 신속하게 교체가능한 커넥팅 카(connecting car)이다. 노는 단일 또는 분할 구조로 된 쉘(shell)과, 전극을 받아들이기 위한 수직 오프닝과 상부 쉘 부분에서 노 지붕의 부분까지 걸쳐 있어 분할 입구를 형성하는 투입 오프닝을 갖는 노 지붕으로 이루어져 있다. 단일 쉘 또는 분할 쉘이 본 발명의 장치에 교체가능하게 사용된다. 분할 입구 오프닝은 투입 팬을 받아들이는데 그렇게 함으로써 노 높이를 감소시키고 용해-정련 공정동안에 팬밑에 슬래그가 축적되는 것을 최소화한다. 전극 씨일링 링은 노 지붕에 있는 각 전극 오프닝 위에 위치하여 전극 오프닝을 통한 노 내부에의 공기흡입을 최소화한다. 노는 노의 태핑(tapping) 부분 위에 위치하고 더스트 처리를 위한 백하우스에 연결된 수집 장치를 포함하는 태핑 카노피(tapping canopy)를 선택적으로 포함한다. 태핑 카노피는 노가 태핑될 때 처리 더스트를 수집한다.

커넥팅 카는 오버헤드 크레인에 의해 제거가능하고 재배치 가능하다. 커넥팅 카를 제거하기 전에, 노 지붕이 상승 및 회전되어 투입 팬으로부터 떨어지고 투입 팬이 예열기로부터 철수된다. 그리고 커넥팅 카가 크레인에 의하여 노 및 예열기로부터 들어올려지고 대기중인 커넥팅 카와 교체된다. 제거 가능한 커넥팅 카와 분할 입구 노 오프닝은 노 용해 작용의 연속성을 방해함이 없이 커넥팅 카의 수리 및 정비를 용이하게 하고 간단하게 한다.

중간 야금 용기와 연속 주조기(caster)는 전체적인 스틸 제조 시스템의 연속성을 확대하여 액체 스틸의 연속적인 이차 정련, 탈산 및 합금 작용과 주조 작용을 포함한다. 중간 야금 용기는 원하는 온도와 탄소, 유황 그리고 인 함유물을 갖는 전기전호로 로부터 액체 스틸의 연속적인 태핑을 가능하게 한다. 연속적인 주조기는 정련-합금된 스틸을 받아, 주조기의 하류에 있는 롤링 밀(rolling mill)에서 즉각적으로 고온 롤링되는 중간 생산품을 연속적으로 주조한다.

본 발명의 방법 및 장치는 종래 스틸 정련 시스템의 모든 점을 개선하고, 용해 스틸의 정련 뿐만 아니라 주조기로부터 반완성품의 생산까지 스틸 용해-정련 작용의 연속성을 확장한다. 또한 본 발명은 스틸 제조 공정의 연속성을 롤링 밀까지 확장하여 고온의 빌렛(billet)이 주조기로부터 즉시 롤링된다. 예를 들면, 본 발명의 방법 및 장치는 종래 스틸 정련 시스템에서 요구되는 주조 크레인과 레이들을 요구하지 않으며, 고온의 반완성품을 고온의 롤링된 긴 제품 또는 코일으로의 롤링을 제공한다. 본 발명의 방법 및 장치는 예열된 투입재료의 공급, 스틸의 용해 및 정련 그리고 고온의 롤링된 반완성품을 범주로 한다.

본 발명의 주요 목적은 에너지를 보존하고 환경을 보호하는 스틸의 예열, 용해, 정련, 주조 및 롤링을 위한 개선된 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스틸 제조작용을 확장하여 재료 투입, 투입 재료의 예열, 스틸의 정련, 반완성품의 주조 및 고온 롤링을 포함하고, 연속 주조 장치까지 액체 스틸의 절대적인 연속성을 확실히 하는 전기 스틸 제조를 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 추가적인 에너지 소비 없이 배출가스를 감소하는 전기 스틸 제조를 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기적 에너지 요구량, 전극 소비, 인력, 처리 더스트 처리량을 현저하게 감소하는 전기 스틸 제조를 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 노에 공급된 투입재료의 균질성을 유지하는 전기 스틸 제조를 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 직렬로 연결된 연속 주조장치를 갖는 연속적인 전기 스틸 제조를 위한 방법 및 그 장치이다. 본 발명은 스틸의 예열, 용해, 그리고 정련작용의 연속성을 확장하여 작동의 지속성을 길게 한다. 특히, 본 발명은 단일의 폐쇄 시스템에서 투입물 예열, 용해, 정련, 스틸 야금 및 주조의 목적들을 달성하고, 시스템의 한 부분에서 다음 부분까지 연속적이다.

스틸 야금, 예를 들면 탈산작용과 합금작용은 레이들 또는 관련된 레이들 장비가 없이 행해지며, 고온의 중간 생산품은 본 발명의 장치로부터 즉시 롤링된다.

도면들, 특히 도1을 참조하면, 전체적으로 도면번호 "10"으로 표시한 연속적인 전기 스틸 제조를 위한 개선된 장치는, 미소한 투입 재료와 슬래그 형성자들을 공급하기 위한 길이가 가변적인 보조 컨베이어(12), 보조 컨베이어(12)에 연결된, 스커트(skirt)가 있는 셀프 포지션닝 투입 카트(self-positioning charging cart)(14), 투입 카트(14)와 연결되고, 투입 재료들을 받는 균일의 스크랩 베드(homogeneous scrap bed) 높이를 유지하기 위한 수단을 갖는, 전체적으로 도면번호 "16"으로 표시된 투입 컨베이어, 투입 컨베이어(16)에 연결된, 전체적으로 도면번호 "18"로 표시된 동력 가스 씨일(dynamic gas seal), 상기 투입 컨베이어(16)상에 있는 투입 재료들을 예열하고 점선으로 도시된 적어도 하나의 회전 가능한 고온 가스 디플렉터(pivoting hot gas deflector)(36)(도 7)를 포함하는, 전체적으로 도면번호 "20"으로 표시된 예열기, 투입 재료들을, 상기 예열기(20)와 투입 컨베이어(16)에 제거 가능하게 연결된 용탕조(furnace bath)로 이송하기 위한, 전체적으로 도면번호 "22"로 도시된 커넥팅 카(connecting car), 내부에서 금속성의 투입물을 용해하고 정련하기 위한 전기전호로(electric arc furnace)(24), 전기전호로(24)로부터의 용해 금속 유출물과 정렬되어 있는 중간 야금 용기(26), 그리고 연속적으로 주조하기 위한 연속 주조 장치(28)로 이루어져 있다.

본 발명의 연속적인 전기 스틸 제조장치(10)는, 원하지 않은 배출가스에 대한 지방자치단체의 규정에 부합시키기 위하여, 전체적으로 도면번호 "30"으로 표시한 고온 배기가스 처리시스템을 추가적으로 포함한다. 고온의 제품은 연속주조장치(28)로부터 빠져 나오는 중간 제품으로부터 직접 롤링될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 보조 컨베이어(12), 셀프 포지션닝 투입 카트(14), 그리고 투입 컨베이어(16)의 사시도이다. 보조 컨베이어(12)는 투입 컨베이어(16)의 끝에 위치해 있고 투입 카트(14)의 한 끝 부분에 연결되어 있다.

투입 카트(14)는 투입 컨베이어(16)의 길이방향으로 이동할 수 있고, 보조 컨베이어(12)는 투입 카트(14)의 위치에 따라 길이가 변화된다. 예를 들면, 투입 카트(14)가 동력 가스 씨일(18)에 보다 가까이 접근하여 위치하면, 보조 컨베이어(12)의 길이는 투입 컨베이어(16)의 끝으로부터 투입 카트(14)의 위치로 신장한다.

1mm에서 100mm 크기의 보다 작은 투입 재료들은 보조 컨베이어(12)에 의하여 운반되어 투입 컨베이어(16)상에 쌓인다. 투입 카트(14)의 스커트(42)는 보조 컨베이어(12)와 도면 번호 "44"로 표시한 원료취급장비(44)에 의하여 운반된 투입재료들을 투입 컨베이어(16)상에 안내한다.

보조 컨베이어(12)는 보조 컨베이어(12)의 길이를 변화시키면서도 인장력을 유지시키기 위한 수단을 갖는 이동 평벨트(50)를 바람직하게 포함한다. 즉 보조 컨베이어의 길이를 변화시키기 위한 수단을 포함하고 있다. 본 발명의 한 실시예에서는 컨베이어의 평벨트(50)를 탱탱하게 하면서도 또한 보조 컨베이어(12)가 투입 카트(14)의 위치에 따라 신장 또는 수축되도록 하기 위하여, 컨베이어의 평벨트(50)의 초과부분(46)이 추(48)와 같은 바이어싱(biasing) 수단(48)과 연결되어 있다. 컨베이어의 평벨트(50)의 초과부분(46)은 투입 카트(14)가 전기전호로(24)쪽으로 이동됨에 따라 보조 컨베이어(12)의 길이를 신장할 수 있게 한다. 바이어싱 수단(48)은 투입 카트(14)가 전기전호로(24)로부터 이탈할 때에 평벨트(50)의 초과부분(46)을 늘린다. 감는 릴(take-up reel) 등, 보조 컨베이어(12)의 길이를 변화시키기 위한 다른 종래 수단이 이용될 수 있다.

추가적으로 투입 컨베이어(16)는 투입 컨베이어(16)상의 투입재료로부터 더스트와 같은 입자들을 수집하기 위한 것으로서 투입 컨베이어(16)에 부착된, 전체적으로 "38"로 표시한 더스트 제거기(de-duster)를 가질 수 있다. 도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 더스트 제거기(38)와 투입 컨베이어(16)의 일부분의 측면도이다. 더스트 제거기(38)는 더스트 제거기에 의하여 수집되어 진 금속으로부터 더스트 또는 오물들을 분리할 수 있다.

더스트 제거기(38)는 투입 재료들이 전기전호로(24)를 향하여 전진할 때 투입 재료로부터 작은 입자들을 수집하기 위하여, 투입 컨베이어(16)의 컨베이어 팬(conveyor pan)들의 겹침 부분(40)에 바람직하게 연결되어 있다. 더스트 제거기(38)에 의하여 수집된 금속편들은 재활용된다. 더스트 제거기(38)는 투입재료와 함께 전기전호로(24)로 들어가는 더스트의 양을 감소시킴으로써 용해되어지는 슬래그의 양을 감소시킨다. 이것이 함유된 더스트와 함께 용해하는 투입재료로부터 생성된 슬래그에서 나오는 배출가스의 양을 감소시킨다.

도 3은 도1에 도시된 투입 컨베이어(16)와 셀프 포지션닝 투입 카트(14)의 횡단면도이다. 상기 투입 컨베이어(16)는 투입 컨베이어에 인접한 위치에 투입재료를 로딩하고 투입재료들을 동력 가스 씨일(18)을 통하여 운반하기 위한 동력 가스 씨일 앞의 투입영역과, 그리고 예열된 투입 재료를 상기 동력 가스 씨일(18)로부터 상기 전기전호로(24)로 운반하기 위하여 동력 가스 씨일(18)로부터 전기전호로(24)를 향하여 뻗은 예열영역으로 구분된다. 투입영역은 동력 가스 씨일(18)까지의 영역이고 예열영역은 동력 가스 씨일(18)로부터 전기전호로(24)까지의 영역이다.투입 컨베이어(16)는 균일한 스크랩 베드 높이를 유지하기 위한 수단으로서 투입 카트(14)를 포함한다. 투입 카트(14)는 그에 설치된 레일 휠(54)과 맞물리는, 투입 컨베이어(16)의 위에 설치된 한 쌍의 레일과 같은 안내수단에 연결되어 있으며, 그럼으로써 투입 컨베이어(16)의 전체 길이를 따라 움직일 수 있다. 투입 카트(14)는 레일 휠(54)을 작동시킬 수 있는 모터가 설치되어 있다. 투입 카트(14)는 투입 컨베이어(16)의 길이를 따라 이동하고 스크랩 베드(scrap bed)의 끝에 매우 근접한 곳에 위치한다.셀프 포지션닝 투입 카트(14)에는 이를 위하여 스크랩 감지 장치를 갖는 투입 카트 콘트롤러(도시되어 있지 않음)가 설치되어 있다. 투입 카트 콘트롤러는 발광센서 및 발광센서와 같은 센서를 이용하여 스크랩 베드의 끝을 감지하여 투입 카트(14)를 스크랩 베드의 끝에 인접한 위치에서 투입 카트(14)의 모터의 작동을 정지시켜 투입 카트(14)를 정지시킨다.

투입 카트(14)를 스크랩 베드의 끝에 인접하게 위치시킴으로써 스크랩 베드의 원하는 구성을 용이하게 하고 투입 재료를 전기전호로(24) 내부로 균일하게 안내하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어 투입 카트(14)가 스크랩 베드의 끝에 인접하게 위치할 때, 투입 카트는, 투입 컨베이어(16)상에 있는 스크랩 베드가 일관된 높이 또는 깊이를 유지하도록, 투입 컨베이어(16)로 투입 재료를 투입한다.투입 컨베이어(16)의 투입영역의 길이를 따라 투입카트(14)의 이동을 안내하기 위한 안내수단은 상기 투입 컨베이어의 투입영역에 설치된 한 쌍의 레일(52), 상기 한 쌍의 레일(52)과 연결되기 위하여 상기 투입 카트의 바닥에 설치된 레일 휠(54), 그리고 상기 투입 카트(14)를 상기 한 쌍의 레일을 따라 이동시키기 위하여 레일 휠(54)을 작동시키는 모터와 같은 수단을 포함한다.

도 4는 도 2에 도시된 투입 컨베이어(16)와 셀프 포지션닝 투입 카트(14)의 측면도이다. 투입 컨베이어(16)는 "56"으로 표시한 투입 영역에 위치한 투입 스커트(34)와, 미리 결정된 높이의 측벽을 갖는 컨베이어 팬(conveyor pan)(37)(도 3)을 갖는다. 투입 컨베이어(16)는 다양한 크기의 투입재료들을 받아 들으며, 바람직하기로는 최대 약 1.5 미터의 길이를 갖는 투입 재료를 받아들인다. 그러나 투입 재료는 프로젝트 크기에 따라 변한다. 투입 컨베이어(16)의 스커트(34)는 보조 투입 컨베이어(12)로부터 동력 가스 씨일(18)의 바로 전까지 뻗어 있다. 투입 컨베이어(16)는 투입 영역(56)으로부터 예열기(20)를 통과하여 뻗고 있다.투입 컨베이어(16)는 관련 구동 메카니즘 또는 각각 관련된 구동 메카니즘을 갖는 다수의 연결된 유니트들을 갖는 단일의 유니트로 구성될 수 있다.

투입 재료를 투입 컨베이어(16)상에 로딩(loading)할 때, 원료취급 장비(44)는 투입 카트(14)의 스커트(42)가 스크랩 재료를 컨베이어 베드상에 안내할 수 있도록 바람직하게 투입 카트(14)의 위에 위치한다. 때때로 투입 영역(56)에 있는 스크랩 베드는 원하는 스크랩 베드 높이를 초과할 수도 있다.투입 스커트(34)는 투입 재료들을 투입 컨베이어(16)의 투입영역의 중심 위치에서 원료 취급장비(44)에 의하여 상기 컨베이어 팬(37)으로부터 이동될 수 있게 한다. 즉 투입 스커트(34)는 컨베이어 팬(37)에서 넘치는 투입 재료를 용이하게 외부로 배출시키는 역할을 한다.투입 컨베이어(16)의 스커트(34)의 높이는 자석(36)을 갖는 이동식 크레인과 같은 원료취급장비(44)를 투입 컨베이어(16)의 투입 영역에 투입 재료를 쉽게 접근할 수 있게 한다. 상기 자석(36)을 갖는 이동식 크레인과 같은 원료취급장비(44)가 컨베이어 상의 투입재료를 평탄화 하기 위한 수단이다.특히 투입 스커트(34)의 스커트 벽 높이는 바람직하게 대략 컨베이어 팬(37)의 측벽 높이 이다. 그래서 투입 컨베이어(16)의 스커트(34)는 원하는 스크랩 베드 높이를 초과하는 투입 재료들을 간단하게 제거할 수 있도록 하고, 그렇게 함으로써 스크랩 베드의 균일성과 전체적인 스틸 제조 공정의 연속성을 유지하는데 도움을 준다.

보조 컨베이어(12), 투입 카트(14) 그리고 투입 컨베이어(16)는 함께, 투입 컨베이어(16)에 추가되는 보다 작은 투입재료와 부가물들을, 원료취급장비(44)에 의하여 투입 컨베이어(16)상에 로딩(loading)되는 큰 투입 재료들의 밑 또는 위에 위치하도록 한다. 이것은 전반적인 용해-정련 공정을 컨트롤하는데 특히 유용한 투입밀도를 유지하는데 도움을 준다.

도 5는 도 1에 도시된 동력 가스 씨일(18)의 분해사시도이다. 동력 가스 씨일(18)은 투입 컨베이어(16)의 동력 씨일 부분(72)에 연결되어 있으며 입구(58)와 출구(60)를 가져서, 투입 컨베이어(16)에 의하여 운반된 투입재료들을 통과하게 한다. 동력 가스 씨일(18)은 커버(62), 입구(58)에 위치한 푸쉬-다운 플레이트(64), 입구(58)와 푸쉬-다운 플레이트(64) 근처에 위치한 다수의 기계적 커튼(66), 그리고 상기 커튼(66)들과 출구(60)사이에 위치한 속도를 가변할 수 있는 블로워(68)를 포함한다. 동력 가스 씨일(18)은 예열기(20)의, 투입재료 입구 끝에 인접한 씨일링 챔버(78)를 제공한다. 동력 가스 씨일(18)은 투입 재료의 연속적인 예열 동안에 예열기(20)로의 공기 흡입을 제한한다.

씨일 커버(62)는 실제적으로 투입 컨베이어(16)의 동력 씨일 부분(72)을 감싸서 그 내부에 부압(負壓)을 유지시킨다. 투입 컨베이어(16)의 동력 씨일 부분(72)의 컨베이어 팬(70)은 반원형으로 하는 것이 바람직하다. 푸쉬-다운 플레이트(64)는, 투입 재료들이 전기전호로(24)쪽으로 진행할 때에, 스크랩 재료들을 투입 컨베이어(16)의 스크랩 베드쪽으로 아래로 미는 기능을 한다. 푸쉬-다운 플레이트(64)는 작업자 또는 높이 모니터에 의하여 제어되는 스위치에 의하여 작동될 수 있다. 예를 들면 비디오 카메라는 스크랩이 동력 가스 씨일(18)에 접근할 때에 스크랩 높이를 감시할 수 있고, 스크랩 조각이 입구(58)의 높이 위로 돌출할 때마다 푸쉬-다운 플레이트(64)는 아래로 회동하도록 작동되고, 투입 재료가 동력 가스 씨일(18)내부로 들어가도록 압축할 수 있는 스크랩을 투입재료 속으로 민다.

속도를 가변할 수 있는 블로워(68)는 씨일링 챔버의 차동 압력 측정에 반응하며, 동력 가스 씨일(18)을 통하여 들어가는 공기의 양을 제어한다. 커튼(66)들과 속도가변 블로워(68)는 동력 가스 씨일(18)내에 필요한 부압을 형성하는데 도움을 준다. 커튼(66)들은 공기가 가스 씨일(18)의 바깥에서 안쪽으로 들어오는 것을 방해하는 장애물 기능을 한다. 특히 커튼(66)들과 속도가변 블로워(68)는 동력 가스 씨일(18)내의 필요한 부압의 제어를 용이하게 하여, 그 내부에 공기흡입을 최소화하고, 필요한 부압에 도달하는데 필요한 시간 및 동력을 짧게 하며, 그리고 예열기(20)내부의 부압의 변화에 대한 본 발명의 장치(10)의 반응시간을 짧게 한다.

사이클론(76)은, 속도 가변 블로워(68)에 의하여 동력 가스 씨일(18)속으로 끌려 올 수 있는 공기로부터 더스트를 제거하기 위하여, 도관을 경유하여 속도가변 블로워(68)에 선택적으로 부착할 수 있다. 더스트는 사이클론(76)내에서 공기에 의한 원심력에 의하여 공기와 분리되어 사이클론(76)의 밑바닥에 축적된다. 사이클론(76)의 바닥은 전술한 더스트를 배출하고, 사이클론(76)의 상부는 사이클론(76)에 의하여 정화된 공기를 방출한다. 사이클론은 본 발명의 장치(10)로 인한 더스트의 배출을 감소시킨다.

도 6은 도 1에서 점선으로 도시한 고온 가스 디플렉터(36)를 갖는 예열기(20)의 사시도이다. 예열기(20)는 전술한 투입 재료 입구(78)와, 출구(80)를 포함하여, 투입 컨베이어(16)에 의하여 운반된 재료들을 통과하게 한다. 예열기(16)는 지지대(82), 내면에 내화물질이 구성되어 있고 지지대(82)에 부착하여 예열챔버를 형성하는 커버(84), 예열 챔버내에 포함된 반원형 냉각수 컨베이어팬(86), 그리고 커버(84)에 연결된 적어도 하나의 고온가스 디플렉터(36)를 포함한다.

예열기의 커버(84)는 투입 컨베이어(16)의 예열기 부분(81)을 실질적으로 감싸고, 투입 컨베이어(16)로부터 분리를 위하여 세 개 이상으로 분할될 수도 있다. 예열기 커버(84)는 연소 공기를 예열 챔버내부로 주입하기 위하여 인젝터(83)들이 구성되어 있다. 커버(84)의 각 부분에 대하여 인젝터(83)들의 수와 배열은 예열 챔버에 전체에 대한 원하는 연소공기 분포에 따라 변화시킬 수 있다. 고온 가스 디플렉터(36)는 예열기 커버(84)에 이동가능하게 부착되며 전기전호로(24)로부터의 고온 배기가스를 컨베이어 베드 위의 투입 재료에 안내하기 위하여 상승 또는 하강될 수 있다. 디플렉터(36)는 실질적으로 직사각형이며 상부에서 하부를 향하여 약간 굴곡되어 있다, 디플렉터(36)는 명세서에 직사각형과 굴곡된 형상으로 기재되어 있으나 그러한 형상에 한정되지 않고 다양한 표면윤곽을 갖는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

더스트 제거 시스템(30)은 도관(85)에 의하여 예열기(20)의 입구(78)에 인접하게 부착되어 있다. 본 발명의 일실시예에서, 더스트 제거 시스템(30)은 내화처리된 연소챔버(88), 백 하우스(baghouse)(94)(도1)에 연결된 보일러(92)로 구성된다. 이 실시예는 특히 에너지 효율적인 더스트 제거에 적합하다. 도 1에 잘 나타난 바와 같이, 다른 실시예에서는, 냉각기(90)가 보일러(92)를 대신하고 연소챔버(88)와 백하우스(94)를 서로 연결한다. 더스트제거시스템(30)은 배기가스로부터 더스트를 제거한다. 댐퍼(87)가 가스의 흐름을 제한 또는 증가하기 위하여 도관(85)상에 위치해 있고 그에 의하여 더스트제거시스템(30)으로 가는 가스의 흐름을 조절한다. 가스흐름의 정도는 예열기(20)와 동력 가스 씨일(18)내부의 원하는 압력을 유지하는데 도움을 준다. 연소챔버(88)는 원하지 않은 배출가스를 제거하거나 최소화한다. 보일러(92)는 그 곳을 통과하는 배기가스에 포함된 열에너지를 재활용하여 물을 가열하거나 또는 다른 에너지발생에 사용되기 위한 증기를 발생한다. 냉각기(90)는, 냉각기(9)를 통과하는 공기내에 워터 스프레이 또는 수증기를 포함시킴으로써 원하지 않는 배출가스의 형성 또는 재형성을 최소화하기 위하여, 배기가스를 원하는 시간내에 냉각시킬 수 있게 한다. 또한 백하우스(94)로 들어가는 가스의 온도를 더욱 냉각하기 위하여 보다 낮은 온도의 공기가 보일러(92) 또는 냉각기(90)의 후방의 주입덕트(89)를 통하여 더스트 제거 시스템(30)에 주입될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 예열기(20)의 단면도로서, 예열기(20), 특히 컨베이어 베드에 포함된 투입재료를 통과하는 배기가스의 흐름을 도시하고 있다. 예열기(20)의 첫 번째 부분(96), 즉 전기전호로(24)에 근접한 위치의 부분에서, 연소공기는 인젝터(83)에 의하여 예열기(20) 내부로 주입되어 CO의 CO2 로의 부분연소를 얻으며 첫 번째 부분(96)에 환원분위기를 유지한다. 두 번째 부분(97), 즉 첫 번째 부분(96)에 인접한 예열기(20)의 부분에서는, 인젝터(83)(도 6)들에 의하여 주입된 연소공기의 미리 결정된 양이 나머지 CO를 대부분 CO2 로 연소한다. 두 번째 부분에서는, 전기전호로(24)로부터의 고온 가스의 일부 또는 전체가 고온 가스 디플렉터(36)에 의하여 스크랩 배드의 투입재료와 잘 접촉되도록 안내된다. 이 작용은 배기가스에서 투입 재료로의 열전달의 효율을 증가시키고 투입재료와 함께 투입되는 모든 연소가능한 물질의 열적인 소각을 촉진시킨다. 전술한 바와 같이, 고온 가스 디플렉터(36)는 그러한 열전달 또는 열적인 소각을 제어하기 위하여 스크랩 베드쪽으로 또는 그 반대방향으로 회동될 수 있다.

세 번째 부분(98), 즉 예열기(20)의 재료 입구(78)에 인접한 예열기(20)의 부분에서는, 산소의 약 5% 초과농도를 유지하도록 연소공기가 조절된다. 세 번째 부분(98)에서는, 분위기가 완전히 산화되고, 배기가스의 온도가 높게 유지되어 연소챔버(88)내에서 불필요한 배출가스의 열적인 소각을 완전하게 행한다. 바람직한 실시예서는, 예열기 커버(84)의 모든 부분들이 고온 가스 디플렉터(36)를 포함하는 부분을 제외하고 실질적으로 반원형이다. 선택적으로 예열기 커버(84)의 부분들이 다른 윤곽을 가질 수 있다. 명세서에는 예열기(20)가 세 부분으로 기재되어 있으나, 예열기(20)는 세 부분에 한정되는 것이 아니고 추가적인 부분이 제공될 수 있다. 또한 명세서에는 예열기(20)가 하나의 고온 가스 디플렉터(36)를 갖는 것으로 기재되어 있으나, 예열기(20)는 하나의 고온가스 디플렉터에 한정되는 것이 아니고 다수의 디플렉터들이 제공될 수 있다.본 발명의 장치는 투입재료들을 용탕조(熔湯槽)에 직접 공급하기 위하여 상기 예열기(20) 및 투입 컨베이어(16)에 제거가능하게 연결되는 커넥팅 수단으로서 커넥팅 카(22)가 구성되어 있다.

도 8은 본 발명에 따른 커넥팅 카(22)의 사시도이다. 도 9는 교체작업중에 있는 도 8의 커넥팅 카(22)의 사시도이다. 신속하게 교체할 수 있는 커넥팅 카(22)는 예열된 투입재료들을 전기전호로(24)로 방출하기 위하여 예열기(20)와 전기전호로(24)사이에 접촉면을 갖는다. 커넥팅 카(22)는 예열기(20)와 전기전호로(24)사이에 수직으로 세워진 플랫폼(102)에 위치할 수 있다. 커넥팅 카(22)는 둥근 투입 팬(pan)(104), 커넥팅 카(22)의 상부에 부착된 승강대(107), 그리고 커넥팅 카를 예열기(20)로부터 임시적으로 분리하기 위한 이동수단을 포함한다.

투입 팬(104)은 전기전호로(24)로부터의 높은 온도를 견디기 위하여 바람직하게 물로 냉각된다. 작동동안에, 투입 팬(104)은 예열된 투입 재료를 예열기(20)로부터 받기 위하여 예열기(20)의 물로 냉각된 반원형 컨베이어 팬(86)과 포개진다. 승강대(107)는 노 크레인(미도시)을 커넥팅 카(22)의 상부에 임시적으로 연결할 수 있도록 되어 있다. 일실시예에서는, 승강대(107)는 커넥팅 카(22)의 상부에 연결된 견인 케이블(109)을 포함한다. 수직으로 세워진 플랫폼(109)은 플랫폼(102)의 상부에 설치된 레일(106)과 커넥팅 카(22)에 설치된 레일 휠(108)을 갖는다. 커넥팅 카(22)가 플랫폼(102)상에 위치될 때 레일 휠(108)이 레일(106)에 접촉하고 그렇게 함으로써 커넥팅 카(22)가 전기전호로(24) 또는 예열기(20)쪽으로 이동할 수 있다. 명세서에서는 커넥팅 카(22)가 레일-휠 메카니즘을 갖는 것으로 기재되어 있으나, 커넥팅 카(22)는 레일-휠 메카니즘에 한정되는 것이 아니고 휠 및 가이드 장치와 레일 및 베어링 장치를 포함하여 다른 종래의 수평이동 메카니즘을 사용할 수 있다.

스틸 제조동안에, 커넥팅 카(22)의 둥근 투입 팬(104)은 추후 자세히 설명된 둥근 재료입구(114)(도 10 및 15)를 통하여 전기전호로(24)내부로 들어간다. 둥근 투입 팬(104)과 둥근 재료 입구(114)는 전기전호로(24)로 하여금 스틸 생산공정의 중단 없이 태핑되어 질 수 있게 한다. 예를 들면, 전기전호로(24)가 둥근 투입 팬(104)의 중심 축선에 대하여 경사질 수 있기 때문에 전기전호로(24)가 태핑을 위하여 경사되어 지는 것이 요구되더라도, 커넥팅 카(22)는 전기전호로(24)로부터 철수되는 것이 요구되지 않는다. 바람직한 실시예에서는, 둥근 투입 팬(104)의 직경은 주어진 설계용량에 대하여 노 배가가스를 배출하는데 충분하고 그러면서도 배기가스의 유속을 10 미터/초 이하로 유지하는 크기로 되어 있다. 입구(114), 투입 팬(104), 그리고 예열기(20)의 컨베이어 팬(86)과 예열기(20)의 첫 번째 부분(96)의 조합이 둥글기 때문에, 노 배기가스로부터의 열이 예열챔버에 효과적으로 전달되고 원하는 시스템 압력들이 유지될 수 있고 제어될 수 있다.

도 8 및 도 9에 잘 나타나 있는 바와 같이, 커넥팅 카들을 교체하는 것을 용이하게 하기 위하여 커넥팅 카(22)는 수직의 플랫폼(102)으로부터 신속하게 제거될 수 있다. 예를 들면 커넥팅 카(22)는 커넥팅 카(22)를 플랫폼(102)으로부터 상승시켜서 제거하는 노 크레인에 의하여 제거될 수 있다. 교체작업동안에 노 크레인은 어떤 종래의 후크 장치를 이용하여 커넥팅 카(22)의 승강대(107)에 일시적으로 연결된다. 커넥팅 카(22)를 제거하기 전에, 추후에 자세히 기재된 노 지붕(112)이 커넥팅 카의 투입 팬(104)으로부터 멀리 상승되고 회동되며, 투입 팬(104)은 예열기(20)로부터 분리된다. 그리고 커넥팅 카(22)는 크레인에 의하여 전기전호로(24) 및 예열기(20)로부터 수직으로 제거된다. 교체할 수 있는 커넥팅 카(22)와 전기전호로(24)의 분할 입구는 커넥팅 카(22)의 수리 및 정비를 용이하게 한다.

도 10은 노 지붕이 정위치에 있는 상태를 보여주는 본 발명에 따른 전기전호로(24)의 사시도이다. 도 11은 노 지붕이 들여 올려진 상태를 나타내는 도 10의 노의 측면도로서, 점선은 직각방향에서 본 노를 나타내고 있다. 노는 쉘(110), 전술한 노 지붕(112), 그리고 전술한 둥근 투입 입구(114)를 포함한다. 쉘(110)의 상부는 내화처리되거나 수냉식으로 되어 있다. 노 지붕 중심부(116)(도 14)는 내화처리되어 있으며 노 지붕(112)은, 추후 자세히 기재된 전극(118)을 설치하기 위한 적어도 하나의 오프닝(142)을 갖는다. 추가적으로 전기전호로(24)는 또한 용해-정련 공정을 돕기 위하여 태핑부(120)에 써머커플(thermocouple)(122)과 스틸분석센서(124)를 포함한다. 노 지붕(112)은 쉘(110)로부터 분리할 수 있으며 노 크레인을 사용하여 상승 및 회동시킬 수 있다. 노 지붕(112)의 부분들은 선택적으로 다수의 냉각 튜브(144)(도 14)를 사용하여 수냉되게 할 수 있다.

투입 입구(114)는 상부 쉘 부분(126)으로부터 노 지붕(112)의 부분에 구성되어 있으며 그렇게 함으로써 분할될 수 있는 입구로 되어 있다. 투입 입구(114)는 그 중심축선이 전기전호로(24)의 경사축선과 공유하도록 전기전호로(24)의 경사 축선과 바람직하게 정렬되어 있다. 둥근 투입 입구(114)와 커넥팅 카(22)의 둥근 투입 팬(104)의 조합은 전체적인 노 높이를 감소시키고 용해-정련 공정동안에 팬(104) 밑에 슬래그의 축적을 최소화한다. 또한 전기전호로(24)는 전기전호로(24)를 경사시키기 위한 수단으로서 로커(rocker) 장치(128)를 포함하고 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 태핑 카노피(tapping canopy)(130)를 갖는 전기 전호로(24)의 사시도이다. 태핑 카노피(130)는 카노피 덕트(132)를 경유하여 더스트 제거 시스템(30)에 연결되어 있다. 일실시예에서는 태핑 카노피(130)는 전기전호로(24)의 태핑부(120)(도 15)에 인접한 노 플랫폼(134)에 위치해 있다. 태핑동안에 생성되는 배출가스는 태핑 카노피(130)에 의하여 모여지고 카노피 덕트(132)를 경유하여 더스트 제거 시스템(30)에 안내된다. 카노피 덕트(132)의 선택된 부분들은, 태핑 동안에 전기전호로(24)의 경사운동을 가능하게 하기 위하여, 덕트(132)의 길이방향 축선을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 예를 들어, 카노프 덕트(132)는 그 자체가 회전할 수 있도록 하는 회전 조인트(131)를 포함한다. 카노피 덕트(132)는 덕트(132)를 통하는 배기가스의 흐름을 조절하기 위하여 밸브(136)를 포함하고 있다. 전기 전호로(24)와 태핑 카노피(130)는 레이들(ladle)(133)과 연결되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이들은 레이들(133)에 연결되는 것에 한정되지 않고 중간 야금용기(26)에 연결될 수도 있다(도 15).

도 13은 도 1에 도시된 전기전호로(24)와 커넥팅 카(22)의 수직 단면도로서, 컨넥팅 카(22)의 투입팬(104)이 전기전호로(24) 속으로 들어가 투입위치에 있는 상태를 도시하고 있다. 투입 재료는 예열기(20)로부터 커넥팅 카(22)로 이송된 후 용탕조(熔湯槽, furnace bath)(138)에 투입된다. 전기전호로(24)의 분할 입구와 커넥팅 카(22)의 수냉식 팬(104)의 둥근 윤곽은 둥근 팬(104)과 입구(114)사이의 갭의 감소를 가능하게 하고, 그에 따라 팬(104)의 외부면에 슬래그가 형성되지 않는다. 추가적으로 상기 둥근 윤곽은 전반적인 작용동안에 커넥팅 카(22)를 전기전호로(24)에 맞물리도록 한다. 종래 기술에서는 종래의 커넥팅 카들은 노가 드레인 될 때 노로부터 빠져 나와야 한다.

전기전호로(24)는 교류 또는 직류에 의하여 작동될 수 있으며, 인덕션 노(induction furnace) 또는 프라스마 전호로(plasma arc furnace) 일 수 있으며, 그리고 둥근 투입 입구(114)가 쉘(110)의 측벽 상부에 있고 부분적으로 노 지붕(112)에 위치하기 때문에 가능한 지금까지 보다 낮은 보다 윤곽을 갖고 있다. 노 지붕(112)에 대략 입구의 절반을 갖는 둥근 분할 입구는 필요로 하는 노 높이를 감소시키고, 결과적으로 에너지 비용을 감소시킨다.

도 14는 본 발명에 따른 노 지붕(112)과 전극 씨일링 프로팅 링(electrode sealing floating ring)의 단면도이다. 노지붕 중심부(116)는 내화성물질로 만들어지고 전극(118)을 끼우기 위한 적어도 하나의 오프닝(142)을 갖는다. 전극(118)이 노 지붕 중심부(116)에 있는 전극 오프닝(142)에 끼워지면 갭(146)이 전극(118)과 전극 오프닝(142)의 벽(148)사이에 형성된다. 갭(148)은 작동상태에 있을 때 전극(118)이 흔들리고 측방향 운동을 하기 때문에 필요하다. 전극 씨일링 링(140)은 전기전호로(24)속으로의 공기 흡입을 최소화하기 위하여 전극(118) 주위의 갭(142)을 밀봉한다. 바람직한 실시예에서는, 전극 씨일링 링(140)은 내화물질로 만들어지고 전극(118)과 링(140)사이에 제한된 갭을 제공하는 미리 결정된 내경을 갖는다. 링(140)의 외경은, 링(140)이 전극(118)과 링(140)사이의 갭(142)의 대부분을 덮게 하기 위하여, 전극 오프닝(142)의 직경보다 크다. 링(140)은 전극(118) 주위에 놓여지고 노 지붕 중심부(116)에 위치하며 전극(118)의 측방향 이동에 따르도록 자유롭다. 전기전호로(24) 속으로의 공기흡입을 최소화함으로써, 전극 씨일링 링(140)은 전기전호로(24)와 예열기(20)에 형성된 부압을 조절하는데 도움을 주며, 그렇게 함으로써 전반적인 스틸 제조공정의 효율을 증가시킨다.

도 15는 본 발명에 따른 전기전호로(24), 전극 씨일링 플로팅 링(140), 중간 야금 용기(26) 및 연속주조장치(28)의 사시도이다. 중간 야금 용기(26)는 전기전호로(24)의 용해된 금속이 배출 포인트(153)(도 16)로부터 공급 포트(155)를 통하여 직접 공급되도록 정렬되어 있다. 연속주조장치(28)는 중간 야금 용기(26)의 용해된 금속이 공급 포트(159)를 통하여 직접 공급되도록 정렬되어 있다. 인덕션 히팅 장치(미도시)가 용기(26)내 포함된 용해 금속을 원하는 온도로 유지하기 위하여 용기(26)에 추가될 수 있다. 용해 금속의 합금은 중간 야금 용기(26)에서, 예를 들어 알루미늄, 망간, 실리콘 및 카본을 와이어 형태로 합금 포트(157)를 통하여 공급함으로써, 이루어진다. 고온의 중간 생산품이 연속주조장치(28)로부터 직접 롤링될 수 있다. 중간 야금 용기(26)와 연속 주조 장치(28)는 전체적인 스틸 제조 공정의 연속성을 확대한다.

중간 야금 용기(26)는 용기(26)의 교체를 간단하고 신속하게 하기 위하여 레일 플랫폼(150)에 연결되어 있다. 레일 플랫폼(150)은 트랙(152)을 따라 이동한다. 추가적으로 연속주조장치(28)는 관련 트랙(156)을 따라 레일 플랫폼(154)에 연결되어 있다. 중간 야금 용기(26)와 연속 주조장치(28)를 각각 트랙(152)(156)을 따라 이동하는 레일 플랫폼(150)(154)에 연결함으로써, 용기(26) 또는 연속 주조장치(28)의 교체는 용기(26) 또는 연속주조장치(28)의 간단한 철수와, 본 발명의 제조장치(10)에서 멀리 떨어져 있는 교체 중간 야금용기(미도시) 또는 교체 연속 주조장치(미도시)와 교환만을 요구한다.

도 16은 중간 야금 용기(26)내에 있는 용해 금속의 연속 주조 장치(28)로의 흐름을 나타내는, 도 15의 전기전호로(24), 중간 야금 용기(26), 그리고 연속 주조 장치(28)의 단면도이다.

중간 야금 용기(26)는 용해 금속으로부터 불순물을 제거하기 위한 수단을 포함한다. 다공성 플러그(160)는, 불활성 가스를 용해 금속에 주입하기 위한 가스 주입기(162)와 용기(26)의 내부에 형성된 적어도 두 개의 고정 배플(baffle)(164)을 갖는 용기의 바닥에 위치해 있다. 불활성 가스 주입기(162)는 불순물을 용해 금속의 표면으로 상승시키는 용해 금속의 작용을 하게 한다. 배플(164)은 용기(26)내에 포함된 용해 금속의 흐름 윤곽을 조절한다. 중간 야금 용기(26)는 또한 용기(26)의 측벽에 위치한 슬래그배출 포트(168)를 포함한다. 중간 야금 용기(26)는 상자와 유사한 형상으로 도시되어 있으나, 그러한 형상에 한정되는 것이 아니라 원통형 형상으로 될 수 있다. 원통형 형상에서는 용기의 회전 운동을 방지하기 위하여 용기의 외부면에 지지대가 설치된다. 중간 야금용기의 배출과 연속주조장치의 배출은 스톱퍼 로드 또는 슬라이딩 게이트(166)에 의하여 제어된다.

도 17은 용해로(170), 노(170)속으로 들어가는 커넥팅 카 팬(184)을 갖는 커넥팅 카(174), 노 배출 챔버(173), 노로부터 배출챔버(173)까지의 노 배출 메카니즘인 용탕조 출구 오리피스(188), 그리고 연속적인 주조장치(190)를 나타내는, 본 발명의 다른 실시예의 단면도이다. 다른 실시예의 용해로(170)는 액체 스틸의 노(170)로부터 배출 포인트와 일치하는 피봇팅 포인트(176)를 갖는 경사 메카니즘(178)을 갖는다. 도 17의 다른 실시예에서는, 용해로(170)는 재료를 노(170)에 투입하기 위한, 공급 오프닝(172)이 제공되어 있다. 노(170)는 노의 유출 노즐(180)과 일직선으로 정렬된 회전축선을 갖는 프레임에 의하여 지지된다. 노 쉘(181)은 유압실린더(182)에 의하여 상승될 수 있다. 노(170)를 상승하거나 회전하는 것이 필요하다면, 커넥팅 카 팬(184)은, 노(170)의 입구 또는 투입 측면에 있는 원호 표면(186)이 노(170)가 노의 회전축선을 갖는 그 근처의 원호를 따라 회전할 때 자유롭도록, 노(170)로부터 충분한 거리만큼 빠져나간다.

노(170)의 용탕조 출구 오리피스(188) 또는 사이퍼닝 홀(siphoning hole)은 용해로(170)에서 배출되어 지는 액체 스틸로부터 용해 슬래그를 분리한다. 예를 들면 슬래그를 제외한 액체 스틸만이 노(170)의 가열영역을 빠져 나와 배출 챔버(173)로 들어가도록 한다. 이 실시예에서는 액체 스틸의 정련 및 합금이 배출챔버(173)에서 이루어진다. 추가적으로, 이 실시예는 노(170)의 액체 스틸 배출 포인트(176)와 연속 주조 장치(190)사이에 실질적으로 일정한 거리를 유지한다. 이 실시예는 노(170)로부터 연속 주조 장치(190)로의 스틸 흐름 속도를 조절하기 위하여 노(170)가 경사지기 때문에 노(170)로부터의 스틸 흐름을 더 잘 조절할 수 있게 한다. 대조적으로, 도 1, 10 및 11에 도시된 전기전호로(24)로부터의 스틸 흐름은 노 배출 포인트(153)에 있는 슬라이드 게이트의 스로틀링에 의하여 조절된다.

도 18은 연속 주조 장치(190), 삼발 용기 지지대(192), 노 트루니온(furnace trunnion)(194)를 나타내는, 도 17의 다른 실시예의 용해로(170)의 평면도이다. 도 18a는 도 18의 연속 주조 장치(190)의 평면도이다. 연속 주조 장치(190)는 액체 스틸이 노(170)로부터 첫 번째 포트(193)를 통하여 받아들여지는 첫 번째 챔버(196)를 포함한다. 두 번째 포트(191)는 액체 스틸이 그 내부에서 탈산 또는 합금되어 질 수 있도록 하기 위하여, 합금 와이어를 첫 번째 챔버(196)로 공급할 수 있게 한연속 주조 장치(190)는 또한 한 쌍의 첫 번째 챔버(196)에 인접하게 측방에 위치한 두 번째 챔버(198)와, 첫 번째 챔버(196)와 두 번째 챔버(198)사이에 위치한 한쌍의 배플(195)을 갖는다. 배플(195)들은 첫 번째 챔버(196)에서 두 번째 챔버(198)로의 액체 스틸 흐름의 윤곽을 제어한다. 첫 번째 챔버(196)에서 탈산 및 합금된 액체 스틸은 액체 스틸을 주조기 주형에 공급하는 노즐들이 위치해 있는 두 번째 챔버(198)로 흐른다.

세발 용기 지지대(192)는 교체 작업시에 연속주조장치(190)의 신속하고 간단한 교체를 가능하게 한다. 교체작업동안에, 연속주조장치(190)는 노(170)로부터 멀리 회전하고, 그리고 점선으로 도시된 교체 연속 주조 장치는 간단하게 회전하여 노(170)와 정렬된다.

전술한 설명에서 명백한 바와 같이, 나는 에너지를 절약하고 환경을 보호하는, 스틸을 예열, 가열, 정련, 주조 및 롤링하기 위한 개선된 장치를 발명하였다. 본 발명은 재료투입, 투입재료의 예열, 스틸의 정련, 스틸 야금, 주조 및 고온 롤링 중간 생산품을 포함하는 스틸 생산 작용의 연속성을 확대하고, 액체 스틸의 연속 주조 장치로의 절대적인 연속성을 확보하는 전기적인 스틸 생산을 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 추가적인 에너지 소비없이 배기가스를 감소하는 전기적 스틸 생산을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 전기 에너지 요구량, 전극 소비량, 맨 파워 및 더스트 처리량에서 큰 감소를 갖는, 전기적 스틸 생산을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 노에 공급되는 투입재료의 균일성을 유지하는, 전기적 스틸 생산을 위한 방법 및 장치를 제공한다.

전술한 기술내용 및 실시예들은 발명 및 그 원리들의 의 가장 좋은 형태의 예시에 불과하고, 다양한 수정 및 첨가들이 이 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의하여, 본 발명의 사상 및 범주내에서 행해질 수 있으며, 그러므로 그러한 것들은 첨부의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (27)

1. 미소한 투입재료와 슬래그 형성자를 공급하기 위하여 투입영역내 위치한 보조 컨베이어;

   투입 재료들을 받기 위한 투입 컨베이어;

   재료 입구단과 재료 출구단을 가지며 상기 투입 컨베이어에 연결된 동력 가스 씨일;

   상기 동력 가스 씨일의 재료 출구단과 연결되어 있고 상기 투입 컨베이어에 있는 투입 재료들을 예열하기 위하여 투입 컨베이어와 통하는 예열기;

   투입재료들을 용탕조에 직접 공급하기 위하여 상기 예열기 및 투입 컨베이어에 제거 가능하게 연결된, 투입 팬을 갖는 교체 가능한 커넥팅 카를 포함하는 커넥팅 수단;

   내부에서 금속적인 투입 재료들을 용해하고 정련하기 위한 전기 전호로;

   상기 노를 경사시키기 위한 수단;

   상기 노로부터 배출된 용해금속을 받아들이기 위하여 위치될 수 있는 중간 야금 용기; 그리고

   상기 중간 야금용기로부터 정련되고 합금된 스틸을 받아들이기 위한 연속주조장치로 이루어진 스틸의 연속적인 예열, 용해, 정련 주조를 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 상에 있는 투입재료들을 평탄화 하기 위한 수단이 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 보조 컨베이어는 보조 컨베이어의 길이를 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 투입 컨베이어는 진동하는 기다란 채널인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 투입 컨베이어는 균일한 스크랩 베드 높이를 유지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 투입 컨베이어는: 투입 컨베이어에 인접한 위치에 투입재료를 로딩하고 투입재료들을 동력 가스 씨일을 통하여 운반하기 위한 동력 가스 씨일 앞의 투입영역; 그리고

   예열된 투입 재료를 상기 동력 가스 씨일로부터 상기 노로 운반하기 위하여 동력 가스 씨일로부터 노를 향하여 뻗은 예열영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 투입영역은:

   투입재료들을 받으며 미리 결정된 높이를 갖는 측벽을 갖는 컨베이어 팬; 그리고

   상기 측벽의 주변에 위치해 있고 측벽 높이와 같은 스커트 벽 높이를 갖는 투입 스커트를 포함하며;

   상기 투입 스커트는 투입 재료들을 투입 컨베이어의 투입영역의 중심 위치에서 원료 취급장비에 의하여 상기 컨베이어 팬으로부터 이동될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 투입 컨베이어상에 설치되는 셀프 포지션닝 투입 카트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 투입 컨베이어상에 설치되는 셀프 포지션닝 투입카트는:

   투입재료들을 상기 컨베이어 팬으로 안내하기 위한 경사진 스커트;

   투입 컨베이어의 투입영역의 길이를 따라 투입카트의 이동을 안내하기 위한 안내수단; 그리고

   스크랩 베드의 끝단을 결정하고 상기 투입 카트를 스크랩 베드의 끝단에 인접하게 위치시키기 위하여 스크랩 감지 장치를 갖는 투입 카트 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 안내수단은:

    상기 투입 컨베이어의 투입영역에 설치된 한 쌍의 레일;

    상기 한 쌍의 레일과 연결되기 위하여 상기 투입 카트의 바닥에 설치된 레일 휠; 그리고

    상기 투입 카트를 상기 한 쌍의 레일을 따라 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제6항에 있어서, 상기 예열기는:

    상기 컨베이어의 예열영역의 길이를 따라 뻗은 지지대: 그리고 상기 컨베이어의 예열영역 위에 제거가능하게 위치하고 상기 지지대와 더불어 예열챔버를 형성하는 커버를 포함하며;

    상기 예열기는 배기가스를 노로부터 예열챔버를 통하여 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 예열기는 고온의 배기가스를 상기 컨베이어상의 투입재료속 하부로 집중하기 위하여 상기 커버에 회전가능하게 설치된 적어도 하나의 디플렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 예열기의 커버는 적어도 세 개의 제거가능한 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 예열기의 재료 배출 끝단에서의 환원분위기에서 예열기의 재료 유입 끝단에서의 산화분위기에 이르기까지 상기 예열챔버내의 분위기를 점진적 변화분위기로 유지하게 하기 위한 고온가스 디플렉터가 예열기의 두 번째 부분에 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 전기전호로는:

    제거가능한 노지붕;

    측벽을 갖는 쉘;

    상기 노지붕을 상기 쉘의 측벽으로부터 떨어지게 상승하고 회전하게 하기 위한 노 크레인과 같은 수단;

    상기 쉘의 상부와 상기 노지붕에 형성된 전극 오프닝;

    상기 노의 태핑부분에 형성된 태핑 오프닝; 그리고

    화상(火床)으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 전극 오프닝의 벽과 전극사이의 갭을 밀폐하기 위하여 전극에 전극 씨일링 링을 추가로 설치한 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 커넥팅 수단은:

    플랫폼을 추가로 포함하고;

    상기 투입 팬은 수냉식이고 상기 노 투입 오프닝속으로 들어가도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 노 투입 팬과 상기 커넥팅 카의 수냉식 팬은 실질적으로 둥근 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 커넥팅 수단은:

    상기 플랫폼에 설치된 한 쌍의 레일; 그리고

    상기 커넥팅 카에 설치된 레일 휠 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제16항에 있어서, 상기 노 지붕은 내화물질로 만들어지고, 전극을 수용하기 위한 오프닝을 갖는 중심부를 포함하며; 상기 전극 씨일링은 상기 오프닝을 관통하여 삽입된 전극과 연결하기 위한 것으로서 내화물질로 제조된 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제15항에 있어서, 상기 예열기에 연결된 포스트 연소 챔버;

    상기 노로부터의 배기가스의 온도를 감소시키기 위한 수단인 보일러 또는 냉각기;

    상기 노로부터의 배출가스를 여과하기 위하여 보일러 또는 냉각기에 연결된 백 하우스;

    배기가스의 흐름을 백 하우스로 향하게 하는 적어도 하나의 블로워; 그리고

    배기가스를 상기 냉각기와 보일러로 선택적으로 흐르게 하는 댐퍼

    로 구성된 더스트 제거 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 온도를 감소하는 수단인 보일러는 노로부터의 배기가스를 냉각하기 위하여 상기 포스트 연소 챔버에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 온도를 감소하는 수단인 냉각기는 상기 포스트 연소 챔버에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제21항에 있어서, 상기 노의 태핑부에 부착되고 상기 더스트 제거 시스템에 연결된 태핑 카노피를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제1항에 있어서, 상기 중간 야금 용기는:

    상기 용기내에 포함된 용해 금속으로부터 불순물을 제거하기 위한 수단으로서 용해금속의 표면에 불순물을 떠오르게 하는 불활성가스를 가스주입기를 통하여 용해금속에 주입하는 장치; 그리고

    용기내에 포함된 용해 금속의 미리 결정된 온도를 유지하기 위한 수단으로서 용해 금속이 미리 결정된 온도를 유지하도록 중간 야금용기내의 용해 금속을 가열하는 인덕션 히팅 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제1항에 있어서, 상기 투입 재료로부터 더스트들을 제거하기 위한 상기 투입 컨베이어에 부착된 더스트 제거기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 투입 재료를 예열기에서 예열하는 공정;

    용탕조에 투입 재료들을 직접 공급하기 위하여 예열기 및 투입 컨베이어에 제거 가능하게 연결된 커넥팅 수단을 통하여 전기 전호로의 내부에 투입 재료를 연속적으로 공급하는 공정;

    상기 전기전호로 내에서 상기 투입재료를 연속적으로 정련하여 용해 스틸을 형성하는 공정;

    중간 레이들없이 용해 스틸을 연속 주조 장치로 직접 배출하는 공정;

    연속 주조장치에서 레이들 야금을 행하는 공정;

    용해 금속을 연속 주조 장치로부터, 용해 스틸이 고화되기 시작하는 연속 주조 금형 속으로 붓는 공정;

    부분적으로 고화된 스틸을 상기 금형으로부터 빼내는 공정;

    상기 빼 낸 스틸을 냉각하여 빌렛(billet)을 형성하는 공정;

    상기 빌렛 전체에 걸쳐서 온도를 동등하게 하는 공정; 그리고

    상기 빌렛을 롤링하여 원하는 롤링된 스틸 제품을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸의 연속적인 예열, 용해, 정련 및 주조를 위한 방법.