KR101159969B1

KR101159969B1 - 전기로의 랜스 장치

Info

Publication number: KR101159969B1
Application number: KR1020100050190A
Authority: KR
Inventors: 구자덕; 양갑조
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-06-26
Also published as: KR20110130719A

Abstract

본 발명은 전기로의 랜스 장치에 관한 것이다. 구체적으로는 전기로의 출강구 반대쪽에 설치된 A상 전극 쪽을 향해 산소와 탄소를 공급하도록 상기 전기로의 몸체의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스(110)(210)와, 전기로의 출강구 쪽에 설치된 C상 전극 쪽을 향해 산소를 공급하도록 상기 몸체의 로벽에 설치된 제1산소 랜스(120)(220)와, 상기 A상 전극과 C상 전극 사이 쪽을 향해 탄소를 공급하도록 상기 제1산소 랜스에 인접하여 상기 몸체의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스(130)(230)를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 전극의 소모를 줄이면서 용강회수율을 높이며 전극 원단위를 줄이는 효과가 있다.

Description

전기로의 랜스 장치{lance apparatus of electric furnace}

본 발명은 전기로의 랜스 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기로의 내부에 산소와 탄소를 투입하는 전기로의 랜스 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기로는 전기를 이용하여 금속이나 합금을 가열, 용해하는 노로서, 용탕과 접하는 노체의 내부에는 고온의 용탕으로부터 노체를 보호하기 위해 정형 내화물과 부정형 내화물이 축조되며 전기로의 상부로에는 전극봉이 장입설치되어 상기 전극봉에 고전압을 인가하여 고열의 아크열을 발생시킴으로써 전기로 내의 고철을 용해하게 된다.

전기로는 금속정제에 널리 사용되며, 발열방식에 따라 저항로, 아크로, 유도로로 나뉜다. 이중 제강용으로 많이 사용되는 것을 아크로이며, 상기 아크로는 노안에 놓인 피용융재와 3상 전극 사이에 아크의 형태로 전류를 흘려서 가열하는 것으로서, 전원을 3상교류, 용량은 수백~수천 KW에 이르는 대형의 것도 있다.

상기 아크로에 있어서, 대부분의 용융금속이 이미 충분하게 용융되어 전기로의 일정 부분을 충입하고 있는 상태에서 아직 용해되지 못한 용융금속의 잔류성분으로 인해서 수반되는 연료의 낭비를 방지하기 위해 산소와 더불어 충분한 발화력을 갖는 탄소(가탄재)를 투입시켜 연소시킴에 따라 공정상의 로스가 최소화되며, 또한 상기 탄소(가탄재)를 투입함에 따라 용융금속의 탄소량을 조절하게 된다.

본 발명은 전기로의 전극의 소모를 줄이면서 용강의 회수율을 높이며 전극 원단위를 줄이는 전기로의 랜스 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 전기로의 랜스 장치는, 전기로의 출강구 반대쪽에 설치된 A상 전극 쪽을 향해 산소와 탄소를 공급하도록 상기 전기로의 몸체의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스와, 전기로의 출강구 쪽에 설치된 C상 전극 쪽을 향해 산소를 공급하도록 상기 몸체의 로벽에 설치된 제1산소 랜스와, 상기 A상 전극과 C상 전극 사이 쪽을 향해 탄소를 공급하도록 상기 제1산소 랜스에 인접하여 상기 몸체의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스를 포함한다.

상기 A상 전극과 C상 전극 사이 측부에는 B상 전극이 배치되고, 상기 A상 전극과 B상 전극 사이 쪽을 향해 산소를 추가로 공급하도록 상기 메인 랜스에 인접하여 제2산소 랜스가 추가로 설치되며, 상기 A상 전극 쪽을 향해 탄소를 추가로 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 메인 랜스에 인접하여 제2탄소 랜스가 추가로 설치된다.

상기 C상 전극의 산화를 줄이도록 상기 제1산소 랜스는 상기 출강구 쪽으로 기울어져 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 C상 전극의 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 제1탄소 랜스는 상기 C상 전극을 향해 기울어져 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 전기로의 랜스 장치에 의하면 전극의 소모를 줄이면서 용강회수율을 높이며 전극 원단위를 줄이는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 랜스 장치가 적용된 전기로를 개략적으로 도시한 도면,
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 전기로의 랜스 장치를 나타내는 구성도(평면),
도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 전기로의 랜스 장치를 나타내는 구성도(평면)이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 랜스 장치가 적용되는 전기로를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이 고철과 같은 스크랩을 재용해하여 용강을 제조하는 전기로(10)는 몸체(11)의 상부를 덮는 루프(12)의 중앙에 다수의 상부 전극(13)이 설치되고, 전기로의 바닥부에는 상기 상부 전극(13)과의 통전에 의해 아아크를 발생시키는 하부 전극(14)이 설치된다. 상기 전기로(10)의 몸체 일측에는 정련에 필요한 산소 및 탄소(가탄재)를 공급하는 랜스 장치(100 : 제1실시예)와, 정련 과정에서 발생하는 슬래그(3)를 슬래그 포트(22)로 배제하기 위한 배제구(15)가 각각 구비된다. 또한 상기 전기로(10)의 타측에는 정련 공정이 완료된 후 용강(1)을 래들(20)로 출강시키는데 사용되는 EBT(Eccentric Bottom Tapping) 출강구(16)가 구비된다.

상기 랜스 장치(100)의 랜스는 조업 중에 전기로의 내부에 산소 및 탄소(가탄재)를 공급하도록 이송장치에 의해 전기로 내부로 이송된다.

상기 상부 전극(13)은 3개의 전극(전극봉)(13a : A상 전극, 13b : B상 전극, 13c : C상 전극)으로 되어 있으며, 상기 배제구(15) 쪽(출강구 반대쪽)에 A상 전극(13a)이 배치되고, 상기 출강구(16) 쪽에 C상 전극(13c)이 배치되며, 상기 A상 전극(13a)과 상기 C상 전극(13c) 사이의 측부에 B상 전극(13b)이 배치된다.

도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 전기로의 랜스 장치를 나타내는 구성도이다. 도2에 도시한 바와 같은 제1실시예의 랜스 장치(100)는, 전기로의 출강구(16) 반대쪽에 설치된 A상 전극(13a) 쪽을 향해 산소와 탄소(가탄재)를 공급하도록 상기 전기로의 몸체(11)의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스(110)와, 전기로의 출강구(16) 쪽에 설치된 C상 전극(13c) 쪽을 향해 산소를 공급하도록 상기 몸체(11)의 로벽에 설치된 제1산소 랜스(120)와, 상기 A상 전극(13a)과 C상 전극(13c) 사이 쪽을 향해 탄소를 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 제1산소 랜스(120)에 인접하여 상기 몸체(11)의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스(130)로 구성된다.

그리고, 상기 A상 전극(13a)과 B상 전극(13b) 사이 쪽을 향해 산소를 추가로 공급하도록 상기 메인 랜스(110)에 인접하여 제2산소 랜스(140)가 추가로 설치되고, 상기 A상 전극(13a) 쪽을 향해 탄소를 추가로 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 메인 랜스(110)에 인접하여 제2탄소 랜스(150)가 추가로 설치된다.

상기 메인 랜스(110)에는 산소를 공급하는 공급라인(공급관)과 탄소(가탄재)를 공급하는 공급라인(공급관)이 구비되어 있으며, 상기 메인 랜스는 일반적으로 수냉 랜스라 불리며, 상기 메인 랜스(110) 설치부에는 정련과정시 슬래그를 배제하기 위한 상기 배제구(15)가 구비된다.

상기 전기로의 조업에서는 고철을 전체 장입량의 약 75% 정도로 우선 로내에 장입하여 1차 용해한 다음, 나머지 약 25%의 고철을 다시 장입한 후 2차 용해하고, 전량이 용해되었을 때 정련과정을 거친다. 이와 같은 용해 및 정련과정에서는 조업시간을 단축하기 위해 각 단계별로 적절한 전력패턴을 설정하여 통전을 행하면서, 용강면 상부에 산소와 탄소(가탄재)를 공급하여 용해를 촉진시킨다.

전기로 내에 탄소(가탄재)와 산소를 공급하면 탄소와 산소의 반응에 의한 발열반응에 의해 용해시간을 단축할 수 있게 된다. 고철의 용해시에는 산소의 공급이 필수적이지만 산소가 로내에 장입된 고철 등의 장애물을 만나서 탄소 성분의 산화에 사용되는 비율을 저하시키고 오히려 고철을 산화시키기 때문에, 산화로 인해 여러 문제점을 일으키는데 특히 전극을 산화시켜 전극 소모를 촉진하게 된다. 전기로 몸체(11) 내에 삽입되는 3개의 전극(13a : A상 전극, 13b : B상 전극, 13c : C상 전극) 중 출강구(16) 측에 설치된 C상 전극(13c)의 소모가 과도하게 되는데, 본 발명에서는 C상 전극(13c) 쪽을 향하여 제1산소 랜스(120) 및 제2탄소 랜스(130)를 동시에 설치하여 고철을 고르게 용해하면서 탄소에 의한 슬래그 포밍성을 향상시켜 C상 전극(13c)의 소모를 줄인다.

한편 본 발명에서는 메인 랜스(110)의 좌측에 제2산소 랜스(140)를 추가로 설치하고 메인 랜스(110)의 우측에 제2탄소 랜스(150)를 추가로 설치하여, 고철의 용해성을 향상하면서 탄소에 의한 슬래그 포밍성을 향상시켜 A상 전극(13a)의 소모를 줄인다.

슬래그 포밍(slag foaming)은 용강 상부 표면과 슬래그와의 경계면에서 산소와 탄소가 반응하여 일산화탄소 등 가스를 발생시키며 이로 인해 슬래그가 부풀어 올라 아크를 감싸주는 현상이다. 따라서, 슬래그 포밍은 전극에서 발생된 아크의 내기노출을 방지하여 용강으로의 아크 열 전달 효율을 향상시키며, 대기에 의한 용강으로의 질소 흡입을 방지하여 품질향상에 기여하며 고온의 아크로부터 냉각설비를 보호하여 누수를 방지하는 등의 역할을 하며 특히 전극의 산화에 의한 전극 소모를 줄이게 된다.

전기로 조업에서 용선을 사용하는 경우 용선에는 용선 자체의 헌열과 산소취련시 산화성 원소의 산화열로 인하여 전력 원단위가 용선 장입량에 비례하여 감소된다. 따라서 산소취련패턴은 전력 원단위의 저감에 상응하는, 즉 처리시간 감소에 상응하는 취련패턴을 확보하는 것이 종점온도와 종점탄소를 적중하는데 필수적이다. 이러한 종점온도와 종점탄소는 생산강종에 따라 달라지는데, 종점탄소 농도에 따라 종점산소 농도도 탄소농도에 반비례하여 달라진다. 즉 탄소농도가 높을수록 종점산소농도가 낮으므로 탄소농도가 높은 강종에서는 산소사용량을 적게 할 필요가 있다. 예를들면, 탄소농도가 0.03%인 경우 종점산소농도는 900ppm을, 0,08%인 경우는 400ppm을 적중하여야 하므로 동일한 용선량에서도 강종에 따라 취련 산소 사용량이 달라지게 된다. 결국 종점탄소 적중은 종점산소농도의 적중과 같은 의미로 볼 수 있다.

전기로 산소 취련 패턴을 설정하기 위해서는 상기 용해 정련 거동 단계별로 허용 가능한 최대 산소 가스 유량이 우선 설정되어야 한다. 산소 유량은 용선량에 따라 다소 차이가 있지만, 탈탄속도와 용강의 승온을 동시에 만족할 수 있도록 최대 산소 유량을 유지해야 한다.

도3는 본 발명의 제2실시예에 의한 전기로의 랜스 장치(200)를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 랜스 장치(200)는, 전기로의 출강구(16) 반대쪽에 설치된 A상 전극(13a) 쪽을 향해 산소와 탄소를 공급하도록 상기 전기로의 몸체(11)의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스(210)와, 전기로의 출강구(16) 쪽으로 산소를 공급하도록 상기 몸체(11)의 로벽에 설치된 제1산소 랜스(220)와, 상기 C상 전극(13c) 쪽을 향해 탄소(가탄재)를 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 제1산소 랜스(220)에 인접하여 상기 몸체(11)의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스(230)로 구성되고, 상기 A상 전극(13a)과 B상 전극(13b) 사이 쪽을 향해 산소를 추가로 공급하도록 상기 메인 랜스(210)에 인접하여 제2산소 랜스(240)가 추가로 설치되고, 상기 A상 전극(13a) 쪽을 향해 탄소를 추가로 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 메인 랜스(210)에 인접하여 제2탄소 랜스(250)가 추가로 설치된다.

본 실시예(제2실시예)에서는 상기 C상 전극(13c)의 산화를 줄이도록 상기 제1산소 랜스(220)는 상기 출강구(16) 쪽을 향해 기울어져 있고, 상기 C상 전극(13c)의 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 제1탄소 랜스(230)도 상기 C상 전극(13c)을 향해 기울어져 있다. 상기 제1산소 랜스(220)와 제1탄소 랜스(230)는 동일한 방향으로 거의 동일한 각도로 기울어져 있으며, 그 기울어진 각도(θ)는 수평방향(도2기준)에 대해 25~35°로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 실시예(제2실시예)에 의하면 제1산소 랜스(220)가 C상 전극을 향하는 방향에서 벗어나 있으므로 전극의 산화가 더욱 줄고, 제2탄소 랜스(230)가 C상 전극을 향하고 있으므로 슬래그 포밍성이 더욱 향상되므로, 전극의 소모를 줄이게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능함은 물론이고, 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

11 : 전기로 몸체 16 : 출강구
100,200 : 랜스 장치 110, 210 : 메인 랜스
120, 220 : 제1산소 랜스 130, 230 : 제1탄소 랜스
140, 240 : 제2산소 랜스 150, 250 : 제2탄소 랜스

Claims

삭제
전기로의 출강구 반대쪽에 설치된 A상 전극 쪽을 향해 산소와 탄소를 공급하도록 상기 전기로의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스와,
상기 전기로의 출강구 쪽에 설치된 C상 전극 쪽을 향해 산소를 공급하도록 상기 전기로의 로벽에 설치된 제1산소 랜스와,
상기 A상 전극과 상기 C상 전극 사이 쪽을 향해 탄소를 공급하도록 상기 제1산소 랜스에 인접하여 상기 전기로의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스를 포함하되,
상기 A상 전극과 상기 C상 전극 사이 측부에는 B상 전극이 배치되고,
상기 A상 전극과 상기 B상 전극 사이 쪽을 향해 산소를 추가로 공급하도록 상기 메인 랜스에 인접하여 제2산소 랜스가 추가로 설치되며,
상기 A상 전극 쪽을 향해 탄소를 추가로 공급하여 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 메인 랜스에 인접하여 제2탄소 랜스가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 전기로의 랜스 장치.
전기로의 출강구 반대쪽에 설치된 A상 전극 쪽을 향해 산소와 탄소를 공급하도록 상기 전기로의 출강구 반대쪽 로벽에 설치된 메인 랜스와,
상기 전기로의 출강구 쪽에 설치된 C상 전극 쪽을 향해 산소를 공급하도록 상기 전기로의 로벽에 설치된 제1산소 랜스와,
상기 A상 전극과 상기 C상 전극 사이 쪽을 향해 탄소를 공급하도록 상기 제1산소 랜스에 인접하여 상기 전기로의 로벽에 설치된 제1탄소 랜스를 포함하되,
상기 C상 전극의 산화를 줄이도록 상기 제1산소 랜스는 상기 출강구 쪽을 향해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 전기로의 랜스 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 C상 전극의 슬래그 포밍성을 향상하도록 상기 제1탄소 랜스는 상기 C상 전극을 향해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 전기로의 랜스 장치.