KR100758410B1

KR100758410B1 - 전기로의 전극봉 산소취입장치

Info

Publication number: KR100758410B1
Application number: KR20010043329A
Authority: KR
Inventors: 홍기건
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2007-09-14
Also published as: KR20030008281A

Abstract

본 발명은 전기로내에 배치되는 전극봉을 이용하여 산소를 취입하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전극봉(11)의 몸체내부에는 산소공급원과 상단이 연통연결되어 산소공급이 이루어지는 중공형 산소주관(2)을 일체로 내장하고, 상기 산소주관(2)의 외부면에 연통설치되는 다수개의 중공형 산소지관(3)을 포함하여, 아크용해시 용손되는 전극봉(11)으로부 외부노출되는 상기 산소주관92) 및 산소지관(3)의 단부를 통하여 로내로 산소를 취입함으로써, 고철스크랩을 전기로내에 장입하여 전극봉에서 발생되는 아크로서 용해할 때 전극봉을 통한 산소취입이 가능하여 고철용해속도를 촉진시켜 광범위한 용해가 가능하여 전력비를 절감하고, 용해시간을 단축할수 있는 한편, 전극봉의 절손을 방지할수 있는 효과가 얻어진다.

전극봉, 산소주관, 산소지관, 마개부재, 산소공급라인

Description

전기로의 전극봉 산소취입장치{A DEVICE FOR SUPPLYING THE OXYGON USING A ELECTRODE IN ELECTRIC FURNACE}

도 1은 일반적인 전기로 설비를 도시한 외관도,

도 2는 일반적인 전기로 설비를 도시한 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 외관도,

도 4는 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 작업상태도,

도 5는 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 단면상세도,

도 6은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치에 채용되는 산소주관과 산소지관을 도시한 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 .... 산소주관 2a,2b ... 상,하부캡

3 .... 산소지관 4 .... 산소공급라인

5 .... 마개부재 10 .... 홀더

11 .... 전극봉 11a,11b .... 분할전극봉

15 .... 냉각판넬 18 .... 로체

본 발명은 전기로내에 배치되는 전극봉을 이용하여 산소를 취입하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 고철스크랩을 전기로내에 장입하여 전극봉에서 발생되는 아크로서 용해할 때 전극봉을 통한 산소취입이 가능하여 고철용해속도를 촉진시켜 광범위한 용해가 가능하여 전력비를 절감하고, 용해시간을 단축할수 있는 한편, 전극봉의 절손을 방지할수 있도록 개선한 전기로의 전극봉 산소취입장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 전기로는 도 1에 도시한 바와같이, 카본질 정형연와(18a)를 감싸는 수냉형 판넬벽체로 이루어진 로체(18)와, 연와로 축조된 측벽연와(15a)를 감싸는 냉각판넬(15) 및 커버(13)로 구성된다.

이러한 전기로를 이용한 고철용해작업은, 상기 커버(13)를 개방하여 로내에 스크랩과 같은 고철을 일정량 장입하고, 복수개의 홀더(10)에 각각 취부되는 전극봉(11)을 상기 커버(13)의 상부면에 관통형성된 구멍(12)을 통하여 로내로 진입하고, 상기 전극봉(11)측으로 외부전원을 인가하여 발생되는 전기아크의 발열원으로서 고철을 용해하며, 고철 100톤을 용해하기 위해서는 상기 전극봉(11)을 2번 장입하게 된다.

도 1에서 미설명부호 14는 엘보우 이고, 17은 출탕구이다.

이러한 전기로에서 고철을 용해하는데 가장 큰 관건은 용해시간을 단축하는 것인데, 이를 위해서 종래에는 출강구(16)를 통하여 별도의 산소공급용 파이프를 삽입한 다음, 18kg/cm² 의 압력으로 산소를 취입함으로써 전기아크를 이용한 용해와 더불어 산소취입을 이용한 용해작업을 동시에 수행하였으나, 상기 전극봉(11)에서 발생된 아크를 이용한 용해후 잔류하는 고철을 작업자가 직접 육안으로 보면서 산소취입용해를 실시해야만 하기 때문에 용해시간이 길어지는 문제점이 있었다.

또한, 도 2에 도시한 바와같이, 상기 전극봉(11)을 이용한 아크용해시 상기 전극봉(11)과 고철이 직접적으로 닿는 부위만 아크용해속도가 빠르게 진행되면서 깊은 홈을 형성하는 경우, 그 주변의 고철 및 스크랩이 무너지면서 카본분말체를 봉상으로 성형하여 제조된 전극봉(11)을 파손시키나 절손시켜 용해작업을 곤란하게 하고 조업을 중단시키는 한편, 소모품인 전극봉의 소비량을 증대시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 전기로내에서의 고철용해작업을 단축하고, 전력소비를 줄일수 있는 한편, 전극봉이 절손되는 사고를 방지하여 조업중단을 예방할수 있는 전기로의 전극봉 산소취입장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

다수개의 전극봉을 로내에 삽입하여 장입된 고철을 상기 전극봉의 전기아크열로서 용해하는 전기로설비에 있어서,

상기 전극봉의 몸체내부에는 산소공급원과 상단이 연통연결되어 산소공급이 이루어지는 중공형 산소주관을 일체로 내장하고, 상기 산소주관의 외부면에 연통설치되는 다수개의 중공형 산소지관을 포함하여, 아크용해시 용손되는 전극봉으로부 외부노출되는 상기 산소주관 및 산소지관의 단부를 통하여 로내로 산소를 취입함을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 외관도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 작업상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 단면상세도이며, 도 6은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치에 채용되는 산소주관과 지관을 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 전기로의 전극봉 산소취입장치를 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 장치(1)는 도 3 내지 7에 도시한 바와같이, 외부전원인가시 고철을 용해할수 있는 전기아크를 발생시키는 전극봉(11)내에 일체로 갖추어져 아크용해시 용선되어 외부노출되는 단부를 통하여 로내로 산소를 취입하는 것으로서, 이러한 장치(1)는 산소주관(2) 및 산소지관(3)등으로 구성된다.

즉, 상기 산소주관(2)은 카본분말체를 압축성형하여 일정길이의 봉상으로 제조되는 전극봉(11)의 몸체내에 압축성형시 일체로 내장되어 갖추어지는 중공형 파이프부재로서, 그 상단은 미도시된 산소공급원의 산소공급라인(4)과 연통연결되어 산소가 공급되는 한편, 상기 산소지관(3)은 상기 산소주관(2)의 외부면에 이와 연 통되도록 설치되는 것이다.

이에 따라, 로내로 삽입되어 수직배치된 전극봉(11)에 외부전원을 인가하여 전기아크를 발생시켜 장입된 고철을 용해할 때, 고철용해열에 의해서 고철에 가장 근접한 전극봉(11)의 하단부가 용손되면서 상기 산소주관(2) 및 산소지관(3)가 노출되고, 노출되는 상기 산소주관(2) 및 산소지관(3)의 단부를 통하여 산소가 로내로 취입되어 전기아크열만을 이용한 고철용해작업에 비하여 용해시간을 단축시킬수 있는 것이다.

여기서, 상기 산소주관(2) 및 산소지관(3)은 상기 전극봉(11)측으로의 외부전원인가시 발생되는 자장에 의해서 발열되는 것을 방지할 수 있도록 비자성체인 SUS303 배관소재로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 산소지관(3)의 각 단부에는 상기 산소공급원으로부터 공급되는 산소공급압력에 의해서 전극봉(11)몸체가 파손되고, 상기 전극봉(11)압축성형시 카본분말체가 관내부로 유입되어 유로를 차단하는 것을 방지할수 있도록 끼움식 또는 나사식으로 조립되는 마개부재(5)를 갖추어 구성한다.

이러한 마개부재(5)를 산소지관(3)의 단부에 나사식으로 채용하고자 하는 경우, 상기 산소지관(3)의 단부에 수나사부(3a)를 형성하고, 상기 마개부재(5)의 내주면에는 암나사부(5a)를 형성하여 나사식으로 체결하여 간편하게 장착할 수 있다.

그리고, 상기 마개부재(5)는 고철용해열에 의한 소손 및 용손이 상기 전극봉(11)과 짧은 시간차를 갖고서 이루어질수 있도록 종이 또는 금속소재로 구성된다.

또한, 상기 산소지관(3)은 로내로 산소를 균일하게 주입할 수 있도록 산소주관(2)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 직선형 또는 나선형으로 배치되며, 로내로 취입되는 산소가 전기로의 외벽을 구성하는 측벽연와(15a)에 직접적으로 접촉하여 파손시키는 것을 방지할수 있도록 상기 산소주관(2)에 대하여 5 내지 45°의 경사각도로 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 홀더(10)에 상단이 취부되어 전기로내로 삽입되는 전극봉(11)은 도 5와 7에 도시한 바와같이, 상,하단 중앙부에 각각 암나사부(19a)와 수나사부(19b)가 형성된 다수개의 분할전극봉(11a)(11b)등을 연속하여 길이방향으로 조립하여 구성됨에 따라, 상기 산소주관(2)의 상,하단에는 분할된 분할전극봉(11a)(11b)을 조립할 때 이에 내장된 산소주관(2)도 길이방향으로 연통연결될수 있도록 상,하부 연결캡(2a)(2b)을 각각 갖추어 구성한다.

이것에 의해서, 상부측 분할전극봉(11a)의 수나사부(19b)를 하부측 분할전극봉(11b)에 맞추어 나사식으로 조립할 때, 상기 분할전극봉(11a)내의 산소주관(2)하단의 하부연결캡(2b)의 내부면에, 상기 하부측 분할전극봉(11b)내의 산소주관(2)의 상단에 형성된 상부연결캡(2a)의 외주면이 서로 밀착연결되면서 연통설치되는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 외부전원인가시 전기아크열을 발생시키는 전극봉(11)은 취급 및 관리가 용이하도록 다수개의 분할전극봉(11a)(11b)으로 분할되며, 용해작업시 일정길이로 조립되어 홀더(10)에 상단이 수직하게 취부되는 것이다.

여기서, 상기 분할전극봉(11a)(11b)은 외부면에 다수개의 산소지관(3)을 갖는 산소주관(2)이 일체로 배치되도록 카본분말체를 압축하여 성형한 것이며, 그 상,하단 중앙부에는 암나사부(19a)와 수나사부(19b)가 각각 형성되어 있다.

이에 따라, 상기 분할전극봉(11a)(11b)을 서로 조립하여 일정길이를 갖는 전극봉(11)으로 조립하는 작업은, 분할전극봉(11a)의 하부측 수나사부(19b)에 또다른 분할전극봉(11b)의 상부측 암나사부(19a)를 나사식으로 체결하면, 상기 수나사부(19b)에 노출되는 상기 산소주관(2)의 하부캡(2b)과 상기 암나사부(19a)에 노출되는 또다른 산소주관(2)의 상부캡(2a)이 서로 결합되면서 상기 상,하직선형으로 조립되는 분할전극봉(11a)(11b)내의 산소주관(2)들을 서로 연통연결하는 것이다.

이때, 상기 상,하부연결캡(2a)(2b)은 중공형 원추단면상으로 구성되어 있기 때문에 상기 암나사부(2a)와 수나사부(2b)의 나사결합에 의한 연결시 서로 대응하는 외부면이 빈틈없이 서로 밀착되어 연통될수 있는 것이다.

연속하여 이러한 분할전극봉(11a)(11b)의 연속조립에 의해서 조립된 전극봉(11)의 상단을 외부전원공급이 가능하도록 알루미늄소재와 같은 전도체로 이루어진 각 홀더(10)에 취부하여 전기로의 로내로 진입시킨 상태에서, 상기 전극봉(11)측으로 외부전원을 인가하면, 이때 발생되는 전극봉(11)의 아크열에 의해서 고철을 용해하기 시작하며, 고철용해가 진행되면서 이에 가장 근접하는 전극봉(11)의 하단부로부터 용손이 이루어진다.

이때, 상기 전극봉(11)의 최상단을 구성하는 분할전극봉(11a)의 산소주관(2) 의 상부캡(2a)은 미도시된 산소공급원으로부터 인출된 산소공급라인(4)과 연결구성되어 있기 때문에, 밸브개방시 공급되는 산소는 상기 산소주관(2) 및 산소지관(3)내에 채워져 있는 상태이다.

이러한 상태에서, 고철용해열에 의해서 상기 전극봉(11)이 그 하단으로부터 용손되기 개시되면, 상기 전극봉(11)내에 배치된 산소주관(2)의 최하단부가 고철용해열에 의해 먼저 용손되어 개구되면서 이를 통하여 산소가 로내로 취입되어 고철용해작업을 가속시키는 것이다.

연속하여, 고철용해열에 의해서 상기 전극봉(11)하단부의 용손범위가 넓어지면서 산소지관(3)이 노출되는데, 이때 외부노출되는 산소지관(3)의 끝단부에는 산소차단용 마개부재(5)가 장착되어 있기 때문에, 상기 산소지관(3)단부의 외부노출과 동시에 산소취입작업이 이루어지지 않고, 상기 마개부재(5)가 고철용해열에 의해서 용손되어 단부가 개방된 다음, 노내로의 산소취입이 이루어지게 되는 것이다.

여기서, 상기 산소주관, 지관(2)(3)의 개방단부를 통한 로내로의 산소공급은 고속으로 이루어지기 때문에, 산소취입중 관유로가 막히는 현상은 발생하지 않으며, 상기 산소지관(3)은 로체의 내부벽을 구성하는 측벽연와(15a)측으로 산소가 직접 취입되지 않도록 수직한 산소주관(2)에 대하여 하부측으로 기울어져 있기 때문에, 취입산소에 의한 측벽연와(15a)가 손상되는 것을 방지할수 있는 것이다.

상기와 같이 상기 전극봉(11)의 아크열로서 고철을 용해할 때 발생되는 고철용해열을 이용하여 전극봉(11)몸체가 용손될 때, 외부노출되는 산소주관(2) 및 산소지관(3)을 통하여 산소가 로내로 취입되면, 로내에 장입된 고철을 용해하는 반응 열을 높여 고철용해시간을 크게 단축시킴은 물론 장입된 고철을 전체적으로 고르게 용해시킬수 있는 것이다.

따라서, 상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 전극봉의 내부몸체에 외부로부터 산소가 공급되는 산소주관 및 산소지관을 갖춤으로써, 전극봉의 아크열을 이용한 고철용해작업중 용해열에 의해 전극봉이 용손되면서 산소주관 및 산소지관이 노출되고, 노출된 산소주관 및 산소지관을 통하여 산소가 전기로 내로 취입되기 때문에, 전기아크와 산소취입을 이용한 복합적인 고철용해작업으로 전력비를 절감하고, 용해시간을 종래에 비하여 크게 단축하여 작업생산성을 향상시킴은 물론, 종래와 같이 전극봉이 용해작업중 절손되는 것을 방지하여 설비유지비를 절감하고, 조업중단없이 안정적으로 설비를 운영할수 있는 효과가 얻어진다

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

다수개의 전극봉(11)을 로내에 삽입하여 장입된 고철을 상기 전극봉(11)의 전기아크열로서 용해하는 전기로설비에 있어서,

상기 전극봉(11)의 몸체내부에는 산소공급원과 상단이 연통연결되어 산소공급이 이루어지는 중공형 산소주관(2)을 일체로 내장하고, 상기 산소주관(2)의 외부면에 연통설치되는 다수개의 중공형 산소지관(3)을 포함하여, 아크용해시 용손되는 전극봉(11)으로부 외부노출되는 상기 산소주관92) 및 산소지관(3)의 단부를 통하여 로내로 산소를 취입함을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치.
제 1항에 있어서,

상기 산소주관(2) 및 산소지관(3)은 상기 전극봉(11)측으로의 외부전원인가시 발생되는 자장에 의해서 발열되는 것을 방지할 수 있도록 비자성체인 SUS303 배관소재로 구성됨을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치.
제 1항에 있어서,

상기 산소지관(3)의 단부에는 공급되는 산소공급압력에 의해서 전극봉(11)몸체가 파손되고, 상기 전극봉(11)압축성형시 카본분말체가 관내부로 유입되어 유로를 차단하는 것을 방지할수 있도록 끼움식 또는 나사식으로 조립되는 마개부재(5)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치.
제 1항에 있어서,

상기 산소지관(3)은 로내로 산소를 균일하게 주입할 수 있도록 산소주관(2)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 직선형 또는 나선형으로 배치되며, 산소취입시 측벽연와(15a)에 직접적으로 접촉하여 파손시키는 것을 방지할수 있도록 상기 산소주관(2)에 대하여 5 내지 45°의 경사각도로 장착됨을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치.
제 1항에 있어서,

상기 전극봉(11)은 상부측 분할전극봉(11a)의 수나사부(19b)를 하부측 분할전극봉(11b)에 맞추어 나사식으로 조립할 때, 상기 분할전극봉(11a)내의 산소주관(2)하단의 하부연결캡(2b)의 내부면에, 상기 하부측 분할전극봉(11b)내의 산소주관(2)의 상단에 형성된 상부연결캡(2a)의 외주면이 서로 밀착연결되면서 상기 산소주관(2)이 연통구성됨을 특징으로 하는 전기로의 전극봉 산소취입장치.