KR101312567B1 - 전기로 밀폐형 전극 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기로의 밀폐형 전극유닛에 관한 것이다. 본 발명은 전극봉, 상기 전극봉의 일부를 감싸는 맨틀, 맨틀 하단에 맨틀을 감싸도록 설치되는 수냉외통, 맨틀과 전극봉을 승강시키는 전극승강장치, 전극승강장치에 설치되고, 전극봉을 압하는 전극압하장치 및 맨틀과 전극봉 사이 틈새를 밀폐하는 그리고 수냉외통과 맨틀 사이 틈새를 밀폐하는 전극측 밀폐부를 포함하는 전기로 밀폐형 전극 유닛을 포함한다.

Description

전기로 밀폐형 전극 유닛{CLOSED TYPE ELECTRODE APPARATUS OF ARC FURNACE}
전기로에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기로의 밀폐형 전극 유닛에 관한 것이다.
전기로는 전열(電熱)을 이용하여 가열하는 노로서 금속정제에 널리 사용된다. 발열 방식에 따라 분류하면 저항로(抵抗爐)·아크로·유도로(誘導爐)로 나뉜다. 상기 전기로 중 아크로는 제강용(製鋼用) 및 합금철 제조용으로 많이 사용되는 노이다. 아크로는 노 안에 놓인 피용융재와 3개의 전극 사이에 아크의 형태로 전류를 흘려서 가열하는 것으로서, 전원은 3상교류, 용량은 수백∼수만kW에 이르는 대형의 것도 있다. 아크전류는 피용융재의 상황에 따라 변동하므로 전극의 위치를 항상 조정하여 아크전류를 가능한 일정한 값으로 유지하는 제어가 필요하다.
또한, 아크로는 전극봉이 로체의 커버에 형성된 관통공을 통해 로체 내부로 삽입되는데, 전극봉과 관통공 사이의 틈새를 통해 분진이 방출될 뿐만 아니라 일산화탄소 또는 이산화탄소 가스가 외부로 방출된다.
본 발명은 전기로의 전극봉과 전극승강장치 사이에 존재하는 개방된 공간을 밀폐시켜 전기로내에서 발생하는 일산화탄소 또는 이산화탄소 등의 가스의 방출을 방지하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기로 밀폐형 전극 유닛은 전극봉; 상기 전극봉의 일부를 감싸는 맨틀; 상기 맨틀 하단에 상기 맨틀을 감싸도록 설치되는 수냉외통; 상기 맨틀과 상기 전극봉을 승강시키는 전극승강장치; 상기 전극승강장치에 설치되고, 상기 전극봉을 압하는 전극압하장치; 및 상기 맨틀과 상기 전극봉 사이 틈새를 밀폐하는 그리고 상기 수냉외통과 상기 맨틀 사이 틈새를 밀폐하는 전극측 밀폐부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극측 밀폐부는 상기 수냉 외통과 상기 맨틀 사이에 설치되는 오링 형태의 보온 씰; 상기 맨틀 상단에 상기 맨틀과 상기 전극봉 사이의 틈새에 설치되는 오링 형태의 상단 씰; 및 상기 상단 씰을 덮는 씰 커버를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극승강장치는 전기로의 고정 프레임에 수직방향으로 설치되는 실린더 유닛; 및 상기 실린더 유닛의 로드 끝단이 연결되고, 상기 맨틀에 고정되는 리프팅 브라켓을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극압하장치는 상기 리프팅 브라켓에 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극압하장치는 상기 리프팅 브라켓에 설치되고, 상기 전극봉을 클램핑/언클램핑하는 하단 클램핑 유닛; 및 상기 리프팅 브라켓에 설치되고, 상기 전극봉을 클램핑/언클램핑하고, 상기 전극봉을 클램핑한 상태에서 아래로 일정간격 이동하여 상기 전극봉을 압하하는 상단 클램핑 유닛을 포함한다.
본 발명은 전기로 내에서 발생하는 일산화탄소 또는 이산화탄소 등의 가스의 방출을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 전극봉의 높낮이와 전극봉의 압하가 가능한다.
또한, 전기로에서 발생되는 가스를 집진 장치를 이용하여 외부공기와 같이 희석하여 배출하나, 본 장치를 적용한 밀폐형 전기로 내에서 발생하는 고농도의 일산화탄소 또는 이산화탄소를 예비환원 또는 예열 등에 사용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기로를 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에서 전극봉의 상단부를 보여주는 요부확대도이다.
도 3은 도 1에서 전극봉의 하단부를 보여주는 요부확대도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기로를 보여주는 구성도이다. 도 2는 도 1에서 전극봉의 상단부를 보여주는 요부확대도이다. 도 3은 도 1에서 전극봉의 하단부를 보여주는 요부확대도이다.
도 1을 참조하면, 합금철과 같은 철 함유 재료를 용융시키기 위한 전기로(1)는 노 용기(furnace shell; 이하 본체라고 함)(10), 커버(20), 3상교류 방식의 전극유닛(100)들 그리고 급전 유닛(90)을 포함한다.
본체(10)는 상부에 본체 상부를 폐쇄하는 커버(20)가 설치된다. 커버(20)의 가장자리 일측에는 원료 투입관(22)이 설치되며, 원료 투입관(22)과 대향되는 위치에는 본체(10) 내부에서 발생되는 비산물 및 가스를 배기하는 제연 덕트(24)가 설치된다. 본체(10) 내부는 제연 덕트를 통해 강제 배기가 이루어짐으로써 그 내부에 마이너스압이 생성된다. 커버(20)의 중앙 부근에는 3개의 관통공(26)이 제공된다. 관통공(26)에는 전극유닛(100)의 전극봉(102)이 관통 배치된다. 본 실시예에서는 도면 편의상 2개의 전극유닛(100)과 2개의 관통공(26)만 개시한다.
급전 유닛(90)은 전극봉(102)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 전극봉(102) 하단과 접촉하는 전극홀더(92), 전극홀더(92)를 크램핑하는 테이퍼드 링(94), 테이퍼드 링(94)을 잡아주는 행거 로드(96) 그리고 전극홀더(92)에 전원을 공급하는 통전관(98) 및 통전관(98)과 연결되는 후렉시블 케이블(99)을 포함한다. 급전 유닛(90)은 후렉시블 케이블(99)-통전관(98)-전극홀더(92) 경로를 통해 전극봉(102)으로 전원을 공급한다.
전극유닛(100)들은 모두 동일한 구성들로 이루어진다. 따라서, 본 실시예에서는 하나의 전극유닛에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극유닛(100)은 전극봉(102), 맨틀(104), 전극승강장치(110), 전극압하장치(120), 수냉 외통(180) 그리고 밀폐수단을 포함한다.
전극봉(102)은 커버(20)의 관통공(26)을 통해 본체(10)의 내부로 삽입될 수 있다. 전극봉(102)의 하단은 용융물에 일정 깊이로 잠길 수 있도록 위치된다. 전극유닛(100)들의 전극봉(102)에 고전압이 인가되면 고온의 아크열 및 저항열이 발생되면서 본체(10) 내로 공급된 원료가 용융된다.
전극봉(102)은 작업중 고열 및 마모로 그 길이가 짧아지다. 따라서, 전극봉(102)의 길이가 짧아지면, 전극봉(102) 상단에 카본 케이스를 추가 연결하고, 그 내부에 카본 페이스트를 공급하면, 공정 과정중에 카본 페이스트가 용융과 경화 과정을 거치면서 전극봉이 연장 형성된다.
맨틀(104)은 전극봉(102)을 감싸도록 설치된다. 맨틀(104)과 전극봉(102) 사이에는 간극을 갖는다.
전극승강장치(110)는 전극봉(102)의 높낮이를 조절하기 위한 것이다. 전극봉(102)은 하단이 용융물에 일정 깊이로 잠겨있어야 하기 때문에, 전극승강장치(110)는 본체(10) 내의 용융물 높이에 따라 전극봉(102)의 높이를 조절한다. 전극승강장치(110)는 전기로(1)가 설치된 현장의 고정 프레임(2)에 수직방향으로 설치되는 실린더 유닛(112)과, 실린더 유닛(112)의 로드(114) 끝단이 연결되고 맨틀(104)에 고정되는 리프팅 브라켓(116)을 포함한다. 전극승강장치(110)가 설치된 고정 프레임(2)과 맨틀(104) 사이에는 전극승강장치(110)에 의해 이동되는 맨틀(104)을 가이드하는 가이드 롤러(190)가 설치된다.
리프팅 브라켓(116)에는 전극압하장치(120)가 설치된다. 전극압하장치(120)는 제강공정중에 소모되는 길이만큼 전극봉(102)을 압하시켜주는 역할과, 전극봉(102)을 잡아주는 홀더 역할을 갖는다. 도면에서와 같이, 맨틀(104) 상단쪽으로 노출되는 전극봉(102) 상단은 전극압하장치(120)에 의해 고정되고, 맨틀(104) 아래쪽으로 노출되는 전극봉(102) 하단은 급전 유닛(90)의 테이퍼드 링(94)에 설치된 전극홀더(92)에 고정되되, 전극봉(102) 하단을 완벽하게 고정하는 것이 아니라 일정한 압력으로만 잡고 있는 형태이며, 전극봉(102)은 전극압하장치(120)에 의해 아래로 압하될 수 있다.
전극압하장치(120)는 하단클램핑 유닛(120b)과 상단 클램핑(120a) 유닛으로 이루어진다. 전극압하장치(120)는 맨틀(104)로부터 노출된 전극봉(102)의 상단에 위치된다. 상단 클램핑 유닛(102a)은 전극봉(102)을 클램핑/언클램핑 하는 동작과, 전극봉(102)을 클램핑한 상태에서 일정 간격 아래로 이동하는 압하 동작을 한다. 그리고 하단 클램핑 유닛(120b)은 클램핑/언클램핑 동작을 한다. 전극압하장치(120)에서의 전극봉 압하 과정을 살펴보면, 상단 클램핑 유닛(120a)은 클램핑 상태, 하단 클램핑 유닛(120b)은 언클램핑 상태에서 상단 클램핑 유닛(120a)이 아래로 이동하는 압하 동작을 통해 전극봉(102)이 압하된다. 전극봉(102)의 압하가 완료되면, 하단 클램핑 유닛(120b)은 클램핑 상태, 상단 클램핑 유닛(120a)은 언클램핑 상태에서 상단 클램핑 유닛(120a)은 원 위치로 복귀한다.
수냉 외통(180)은 맨틀(104) 하단 외측에 맨틀을 감싸도록 위치되며, 맨틀(104)에 고정 설치된다. 수냉 외통(180)은 맨틀(104)로부터 일정간격 이격된다. 수냉 외통(180)은 맨틀(104)과 함께 승하강 된다. 수냉 외통(180)은 승하강시 커버에 설치된 가이드 롤러(30)들에 의해 안내된다.
밀폐수단은 커버측 밀폐부(130)와 전극측 밀폐부(140)로 구분될 수 있다.
커버측 밀폐부(130)는 커버(20) 상면에 관통공(26)을 따라 링형태로 제공되는 에어커튼 노즐(132)을 포함한다. 에어커튼 노즐(132)은 수냉 외통(180)과 관통공(26) 사이의 틈새를 통해 외부로 유출되는 가스 및 외부 공기 유입을 차단하기 위해 압력이 조절되는 질소가스를 분사한다. 특히, 에어커튼 노즐(132)은 수냉 외통(180)과 접하는 오링 형태의 2중 씰(134)을 포함한다. 2중 씰(132)은 에어커튼 노즐(130)의 몸체에 설치된다. 이처럼, 커버측 밀폐부(130)는 관통공(26)과 수냉 외통(180) 사이의 틈새를 차단할 수 있다.
전극측 밀폐부(140)는 수냉 외통(180)과 맨틀(104) 사이에 설치되는 오링 형태의 보온 씰(142)과, 맨틀(104) 상단에 맨틀(104)과 전극봉(102) 사이의 틈새에 설치되는 오링 형태의 상단 씰(144) 그리고 그 부분을 덮는 씰 커버(146)를 포함한다. 보온 씰(142)은 본체 방향인 아래에 단열재가 구비된 밀봉재이다. 보온 씰(142)은 수냉 외통(180)과 맨틀(104) 사이의 틈새를 통해 외부로 유출되는 가스 및 외부 공기 유입을 차단한다. 상단 씰(144) 및 씰 커버(146)는 맨틀(104)과 전극봉(102) 사이의 틈새를 통해 외부로 유출되는 가스 및 외부 공기 유입을 차단한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 전기로 10 : 본체
20 : 커버 100 : 전극 유닛
102 : 전극봉 104 : 맨틀
110 : 전극승강장치 120 : 전극압하장치
180 : 수냉 외통

Claims (5)

  1. 전기로 밀폐형 전극 유닛에 있어서:
    전극봉;
    상기 전극봉의 일부를 감싸는 맨틀;
    상기 맨틀 하단에 상기 맨틀을 감싸도록 설치되는 수냉외통;
    상기 맨틀과 상기 전극봉을 승강시키는 전극승강장치;
    상기 전극승강장치에 설치되고, 상기 전극봉을 압하는 전극압하장치; 및
    상기 맨틀과 상기 전극봉 사이 틈새를 밀폐하는 그리고 상기 수냉외통과 상기 맨틀 사이 틈새를 밀폐하는 전극측 밀폐부를 포함하며,
    상기 전극승강장치는
    전기로의 고정 프레임에 수직방향으로 설치되고, 상기 전극봉을 중심으로 그 둘레를 따라 배치되는 실린더 유닛; 및
    상기 실린더 유닛의 로드 끝단이 연결되고, 상기 맨틀에 고정되는 리프팅 브라켓을 포함하고,
    상기 전극압하장치는
    상기 리프팅 브라켓에 설치되고, 상기 전극봉을 중심으로 그 둘레를 따라 배치되며, 상기 전극봉을 클램핑/언클램핑하는 하단 클램핑 유닛; 및
    상기 리프팅 브라켓에 설치되고, 상기 전극봉을 중심으로 그 둘레를 따라 배치되며, 상기 전극봉을 클램핑/언클램핑하고, 상기 전극봉을 클램핑한 상태에서 아래로 일정간격 이동함으로써 상기 전극봉을 아래로 내리누르는 상단 클램핑 유닛을 포함하는 전기로 밀폐형 전극 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극측 밀폐부는
    상기 수냉 외통과 상기 맨틀 사이에 설치되는 오링 형태의 보온 씰;
    상기 맨틀 상단에 상기 맨틀과 상기 전극봉 사이의 틈새에 설치되는 오링 형태의 상단 씰; 및
    상기 상단 씰을 덮는 씰 커버를 포함하는 전기로 밀폐형 전극 유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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