KR100485190B1 - 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로에 관한 것이다. 본 발명의 전기로는, 개구된 상면을 통하여 대상물이 투입되어, 내부에서 대상 금속을 용융시키는 도가니(2)와; 상기 도가니(2)를 가열할 수 있도록 그 외부에 설치되는 히터(4); 상기 히터의 외측에 설치되고, 도가니의 측면 및 하면, 그리고 개구된 상면의 외측 상면에 설치되는 Al₂O₃ 성분을 포함하는 내열층(6,16,26); 상기 내열층의 외측면에 설치되는 다수개의 단열층(8,18,28); 상기 도가니 상단 개구부의 외주연에 설치되고, 내주연이 도가니의 내측으로 하향 연장되고, 외주연은 도가니의 상단 개구부 외측으로 연장된 가이드(30); 그리고 상기 도가니의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버(40)를 포함한다.

Description

전기로{Electric furnace}

본 발명은 전기를 이용하여 발열시켜 내부에서 소정의 금속재를 용융시키는 전기로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부적으로는 열전도성이 우수하고 외부로는 충분한 단열이 가능하도록 구성되는 전기로에 관한 것이다.

전기로에 있어서, 전기로 내부에 설치되는 히터의 열이 금속재의 용융이 일어나는 도가니 내부로 충분하게 전달되어야 하고, 이와 동시에 히터에서 발생하는 열이 외부로는 전도되지 않고 최대한 단열될 수 있도록 구성되는 것이 요구된다.

일반적인 전기로의 경우에는, 상기와 같은 내부의 열전도성과 외부의 단열성에 대한 요구를 충분히 만족시키지 못하고 있다. 즉, 종래의 전기로의 경우에는, 그 구성에 있어서 열전도성 및 단열의 효과에 있어서 일정한 한계를 가지고 있다.

그리고 대한민국 특허 공개 1984-0001108호에 개시되어 있는 전기로에 의하면, 특정 성분의 유리 또는 금속재를 용융시키기 위한 구성이 개시되어 있으나, 실질적으로 그 내부 구성이 복잡하여 제조원가의 상승 및 생산성 향상에 일정한 한계가 지적되고 있다.

본 발명의 목적은, 간단한 내부 구성을 가지면서도, 도가니 내부로는 충분한 열전도성을 가짐과 동시에, 외부로는 충분한 단열을 달성할 수 있는 전기로를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전기로는, 개구된 상면을 통하여 대상물이 투입되어, 내부에서 대상 금속을 용융시키는 도가니와; 상기 도가니를 가열할 수 있도록 그 외부에 설치되는 히터; 상기 히터의 외측에 설치되고, 도가니의 측면 및 하면, 그리고 개구된 상면의 외측 상면에 설치되는 Al₂O₃ 성분을 포함하는 내열층; 상기 내열층의 외측면에 설치되는 다수개의 단열층; 상기 도가니 상단 개구부의 외주연에 설치되고, 내주연이 도가니의 내측으로 하향 연장되고, 외주연은 도가니의 상단 개구부 외측으로 연장된 가이드; 그리고 상기 도가니의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버를 포함하여 구성된다.

그리고 실시예에 의하면, 상기 히터는 복수개의 봉형상의 SiC발열체로 구성되고, 도가니를 사이에 두고, 가로 및 세로방향으로 각각 한쌍으로 배열되며, 상하에 복수층으로 구성된다.

그리고 상기 복수개의 히터는 전기적으로 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가이드는, 합쳐진 상태에서, 도가니의 개구된 상단 주연부를 덮는 링형상을 가지는 복수개로 구성되는 것이 바람직하다.

다음에는 도면에 도시한 바와 같은 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명의 전기로의 횡단면도인 도 1 및 종단면도인 도 2에 도시한 바와 같이, 전기로의 중심부분에는 상부가 개구되고 내부에서 대상 금속(예를 들면 구리)을 용융시킬 수 있는 도가니(2)가 설치되어 있다. 상기 도가니(2)는, 외부에 설치된 히터에서 발생하는 열이 내부로 충분하게 전도될 수 있도록 열전도성이 높은 재질의 것으로 형성하는 것이 바람직하고, 예를 들면 바인더를 첨가하여 만들어지는 탄소(C)로 형성하는 것이 가능할 것이다. 그리고 이와 같이 탄소(C)를 주성분으로 하고 레진 바인드를 첨가하여 만들어지는 도가니(2) 자체는 현재 시판중에 있다.

그리고 상기 도가니(2)의 외부에는, 전기의 인가에 의하여 발열하는 히터(4)가 설치되어 있다. 상기 히터(4)는 전기의 인가에 의하여 발열하는 발열체이면 어떠한 히터를 사용하는 것도 가능함은 당연하다. 본 실시예에서는, 전원의 인가에 의하여 발열하는 봉타입의 SiC발열체를 이용하고 있다.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 히터(4)는 ＃자형상을 가지도록 설치되어 있다. 즉, 상기 도가니(2)를 사이에 두고, 가로 및 세로 방향으로 배치되는 각각 한쌍의 직선형태로 히터(4)를 배치하고 있음을 알 수 있다. 또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 히터(4)는 상하에 다단으로 배열되어 있다. 이러한 히터(4)의 배열에 의하여, 상기 도가니(2) 전체를 균일하게 가열하는 것이 가능하게 될 것이다.

그리고 상기 히터(4)는, 실질적으로 직선형태의 SiC를 사용하여 다단으로 배열함과 동시에, 동일한 높이에 있어서도, 가로 및 세로방향의 각각 한쌍으로 구성하고 있는데, 이러한 복수개의 봉형상 히터는 병렬로 전원에 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 히터(4)를 병렬로 연결하는 것에 의하여, 복수개의 히터(4) 중에서 일부분이 고장나거나 동작이 불가능한 경우에도, 다른 히터들이 정상적으로 동작하게 되어, 도가니(2)를 가열하는데 지장이 없도록 하기 위한 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 히터(4)의 단부는, 외부와의 전기적 연결을 위하여, 전기로의 양측벽을 돌출한 상태로 설치되어 있다. 도시한 실시예에서와 같이, SiC발열체로 구성되는 히터(4)의 단부를 외측으로 돌출시킨 상태에서 외부 전원과 연결하는 것은, 내부의 고온화에 의하여 외부 전선이 열손상될 우려가 있기 때문이다. 그리고 이와 같이 전기로의 외측면으로 돌출된 히터(4)의 단부는, 도 1에 도시한 바와 같은 히터커버(7)에 의하여 보호되며, 외부 전원과 전기적으로 연결될 수 있게 된다.

상기 도가니(2)를 둘러싸도록 배열된 히터(4)의 외측에는 내열층(6)이 형성된다. 상기 내열층(6)은, 상기 히터(4)에 의하여 고온화되는 도가니(2)의 열을 견딜 수 있는 재질로 성형되고 있는데, 본 발명에서는 Al₂O₃성분이 함유된 것을 사용하고 있다. 내열성을 가지고 있는 Al₂O₃와, 내화성을 가지는 첨가재를 이용하여 상기 내열층(6)을 형성할 수 있는데, 일정함량의 Al₂O₃와, 세라믹 등과 같은 내화성을 가지는 재료를 혼합하여 성형하는 것이 가능할 것이다.

그리고 상기 Al₂O₃의 함량은, 내화온도에 의하여 결정된다. 예를 들면 일정한 융점을 가지는 용융시키고자 하는 금속에 대한 용융온도가 높으면 상기 Al₂O₃의 성분 함량이 높아지고, 상대적으로 용융온도가 낮으면 Al₂O₃의 함량을 적게 하여, 상기 내열층(6)을 형성하게 된다. 그리고 상기 내열층(6)은, Al₂O₃성분과, 내화성을 가지는 다른 공지된 첨가재를 이용하여 형성하게 된다.

상기 Al₂O₃성분을 포함하는 내열층(6)의 외측에는, 단열층(8)이 형성된다. 도시한 실시예에 있어서 상기 단열층(8)은 3개의 층으로 형성되고 있다. 상기 단열층(8)은, 단열벽돌, 단열 캐스터블, 세라믹울, 세라믹울 보드 등과 같이, 단열성을 가지는 재질의 것으로 형성하는 것이 가능하다. 그리고 상기 단열층(8)은, 요구되는 단열의 정도 및 재료의 단열 기능에 따라서, 한개의 층으로 형성하거나, 복수개의 층으로 형성하게 된다.

도 1에 있어서, 상기 도가니(2)의 외측면에는, 상술한 바와 같이, 내열층(6) 및 그 외측면에 형성되는 단열층(8)으로 구성되고 있다. 이와 동일하게 상기 도가니(2)의 저면에도 동일한 층이 형성될 수 있다. 예를 들면 도가니(2)의 저면에는, 상술한 바와 같은 Al₂O₃성분을 가지는 내열층(16)이 설치되고, 그 저면에는 일반적인 단열재로 만들어지는 복수개의 단열층(18)이 형성된다.

그리고 상기 도가니(2)의 저면 중심부분에는, 지지부(5)가 설치되어 있어서, 상기 도가니(2)를 저면의 내열층(16) 상부에서 견고하게 지지할 수 있게 된다. 상기 지지부(5)도 충분한 내열성을 가지는 것으로 형성되어야 함은 당연하다.

그리고 상기 도가니(2)의 상단부와 거의 동일한 높이를 가지는 상면부분에도, 상술한 바와 같은 층이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도가니(2)와 인접한 부분의 상면부분의 최하층에 상술한 Al₂O₃성분을 함유하는 내열층(26)을 형성하고, 그 상면에는 상술한 바와 같은 단열층(28)을 형성한다. 상기 단열층(28)은 상술한 바와 같이, 다수개의 층으로 형성하는 것도 가능함은 당연하다.

그리고 본 발명에 의한 전기로의 상면에는 상면커버(29)가 설치되어 있다. 또한 상기 도가니(2)의 상면 개구부에 대응하는 부분에는 커버(40)가 설치되어 있어서, 상기 도가니(2) 내부에 용융시키고자 하는 금속의 투입시 개폐될 수 있도록 구성하고 있다. 상기 커버(40)는 어떠한 형상의 것으로 설치하는 것도 가능하고, 개폐방식에 있어서도 다양하게 구성할 수 있음은 당연하다. 그리고 도시한 바와 같이 웨이트밸런서를 가지고 있는 핸들(42)을 이용하여 개폐할 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 도가니(2)의 상면 개구부분에는 가이드(30)가 설치되어 있다. 상기 가이드(30)는 주철로 만들어지는 것으로, 도가니의 상면 개구부와 같은 형상, 즉 평면도 상에서 볼 때 링형상을 가지도록 구성되어 있다. 상기 가이드(30)의 외측면은 상면커버(29)의 내측과 접하는 상태로 설치되고, 가이드(30)의 내측면은 상기 도가니(2)의 내측으로 연장된 상태에서 하방으로 벤딩되도록 형성되어 있다.

상기 가이드(30)의 내주연부분은, 도가니(2)의 내측으로 하향 벤딩되도록 형성되어 있는데, 이러한 구성은 용융시키고자 하는 금속물을 도가니(2) 내부로 투입할 때, 투입되는 금속체가 도가니(2)의 상측부분에 접촉하는 것에 의하여 도가니(2)가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 가이드(30)는 합쳐진 상태에서 링형상을 이룰 수 있는 복수개로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 도시한 실시예에서와 같이 4개의 부분으로 구성하되, 이들이 상기 도가니(2)의 상부에 설치되어 전체적으로 링형상을 이룰 수 있도록 구성하고 있다. 이와 같이 상기 가이드(30)를 복수개로 형성하는 것은, 도가니(2)의 교체시 상기 가이드(30)를 더욱 편리하게 분리할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

또한 상기 가이드(30)의 내주연측 하측면은, 상기 도가니(2)의 상단면과 밀착되도록 구성하고, 외주연측 하측면 또는 외주연은 단열층(28) 또는 상면커버(29)와 밀착시키도록 구성한다. 이와 같이 상기 가이드(30)를 이용하여, 도가니(2) 주변을 밀폐시키도록 구성하는 것은, 히터(4)에서 발생하는 열이 도가니 외측으로 빠져나가는 것을 방지하기 위한 것이다.

이상과 같은 전기로를 이용하게 되면, 상기 내화층에 의하여 고온에서도 충분히 견딜 수 있음과 동시에, 복수개의 단열층에 의하여 충분한 단열이 가능하게 됨을 알 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 히터에서 발생하는 열을 내부의 도가니로는 충분히 전달할 수 있게 됨과 동시에, 외부로는 내열층 및 단열층에 의하여 단열 효율을 충분히 높일 수 있게 됨을 알 수 있다. 그리고 가이드를 복수개로 구성함으로써, 도가니(2)의 교환시 더욱 편리하게 분해 가능한 장점이 기대된다.

도 1은 본 발명에 의한 전기로의 종단면도.

도 2는 본 발명에 의한 전기로의 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 ..... 도가니 4 ..... 히터

5 ..... 지지부 6, 16, 26 ..... 내열층

7 ..... 히터커버 8, 18, 28 ..... 단열층

29 ..... 상면커버 30 ..... 가이드

40 ..... 커버 42 ..... 핸들

Claims (4)

1. 개구된 상면을 통하여 대상물이 투입되어, 내부에서 대상 금속을 용융시키는 도가니(2)와;

   상기 도가니(2)를 가열할 수 있도록 그 외부에서 복수개가 병렬로 설치되고, 봉형상의 SiC발열체로 구성되는 히터(4);

   상기 히터의 외측에 설치되고, 도가니의 측면 및 하면, 그리고 개구된 상면의 외측 상면에 설치되는 Al₂O₃ 성분을 포함하는 내열층(6,16,26);

   상기 내열층의 외측면에 설치되는 다수개의 단열층(8,18,28);

   상기 내주연이 도가니의 내측으로 하향 연장되고, 외주연은 도가니의 상단 개구부 외측으로 연장되어 도가니의 개구된 상단 주연부를 덮도록 설치되며, 합쳐진 상태에서 링형상을 이루는 복수개로 구성되는 가이드(30); 그리고

   상기 도가니의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버(40)를 포함하여 구성되는 전기로.
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