KR101420067B1 - 전기 아크로에서 전자기 교반하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11) 는 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13), 전류 공급부 (14), 및 제어 유닛 (15) 을 포함한다. 두 개의 교반기들은 외부 바닥면의 중심 위치 (10b) 의 양측에 전기 아크로의 바닥면 (10a) 에 장착되고, 전류 공급부는 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 작동 연결되며, 제어 유닛은 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 작동을 제어하기 위해 전류 공급부에 작동 연결된다.

Description

전기 아크로에서 전자기 교반하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ELECTROMAGNETIC STIRRING IN AN ELECTRICAL ARC FURNACE}

본 발명은 통상적으로 AC 또는 DC 전기 아크로에서 용강 (steel melt) 의 전자기 교반에 관한 것이다.

전기 아크로 (EAF) 에서 용강의 전자기 교반 (EMS) 은 몇몇의 이유들, 예를 들어 용융 속도를 개선하고 공정 시간을 줄이기 위해, 온도 균질화를 개선하기 위해, 에너지 소비를 줄이기 위해, 그리고 테이핑 (taping) 중에 소용돌이 형성을 방지하기 위해 유리하다.

AC EAF 에서 EMS 의 종래 설비에 있어서, 교반기 유닛은 중심 위치에서 바닥 아래에 탑재된다. DC EAF 에서 DC 전류는 노의 바닥 내화물에 통합되는 대형 전극에서 수집된다. 전극은 바닥을 통해 외부로 연결된다. 바닥 전극 영역은 매우 크다 (통상적으로 2×3m).

따라서, DC EAF 에서 EMS 설비에서, 노의 바닥 아래의 중심 위치에 교반기 유닛을 위치시키는 것은 불가능하다. 보통, 용강에 충분히 가깝고 충분히 큰 면적을 구비하는 다른 영역들이 존재하지 않는다.

추가로, DC 및 AC EAF 용 종래 기술의 교반기 유닛은 융통성이 없어 보이고, 또 모든 종류의 적용들에 대해 알맞은 교반을 제공하지 않는다.

본 발명의 목적은, 전술한 문제점들을 다루는, 전기 아크로에서 용강을 전자기 교반하는 장치 및 방법을 각각 제공하는 것이다.

본 발명의 구체적인 목적은, 교반기의 유연한 위치결정 및 사용을 제공하는 그러한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 교반이 EAF 공정 주기 동안 동력학적으로 제어될 수 있는 그러한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단하고, 튼튼한, 믿을 수 있는, 그리고 저 비용의 그러한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 특히 이러한 목적들은 첨부된 청구범위에서 청구된 전자기 교반하는 장치 및 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 일 양태에 따라, 두 개의 전자기 교반기 유닛들, 적어도 하나의 전류 공급부 및 제어 유닛을 포함하는, 전기 아크로에서 용강을 전자기 교반하는 장치가 제공된다. 두 개의 교반기들은 전기 아크로의 외부 바닥면의 중심 위치의 양측에서 외부 바닥면에 탑재되고, 전류 공급부는 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 작동 연결되고, 그리고 제어 유닛은 두 개의 전자기 유닛들의 작동을 제어하기 위하여 전류 공급부에 작동 연결된다. 바람직하게는, 전기 아크로는 DC 바닥 전극을 갖는 DC 전기 아크로이고, 두 개의 전자기 교반기 유닛들은 DC 바닥 전극의 양측에 장착된다.

일 실시형태에서, 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 각각은 코어 주변에 감긴 별개의 코일들을 구비하는 코어를 가진다. 각각의 코어들에는 코어의 바닥면 및 측면들을 덮는, 예컨대 알루미늄 또는 다른 비자성 재료로 제조되고 코어와 권선 사이에 위치되는 실드가 제공될 수도 있다. 이러한 실드는 교반기의 바닥면 및 측면들에서의 전자기장을 감소시킨다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 각각은 팬케이크 유형의 권선을 구비하는 코어를 가진다. 그러한 권선을 사용하면, 실딩 (shielding) 이 필요하지 않다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서, 코어들은 전기 아크로의 외부 바닥면의 형태에 적합한 하나 또는 여러 굽힘부들을 구비한다. 이로 인해, 적절한 교반이 얻어질 수 있으며, 따라서 사용되는 에너지를 최소화한다. 또한, 매우 강한 교반력이 얻어질 수 있다.

그 밖의 추가의 실시형태에서, 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 대한 단일 전류 공급부 및 제어 유닛은 두 개의 전자기 교반기 유닛들을 단일 유닛으로서 작동시키도록 구성된다. 이로 인해, 전류 공급 시스템은 두 개의 교반기들이 전방 또는 후방 방향으로 평행하게 작동되도록 두 개의 교반기들에 작동 연결될 수 있다. 대안으로, 단일 전류 공급 시스템은, 두 개의 교반기들이 상호 반대 방향으로 작동되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 노벽을 따라 순환하는 용강 유동을 제공하도록 두 개의 교반기들에 작동 연결된다. 추가 대안으로, 단일 전류 공급 시스템은, EAF 공정 주기의 상이한 상들 동안 상이한 교반 패턴들 및/또는 상이한 교반 작업들을 얻기 위해 두 개의 전자기 교반기 유닛들을 작동시키도록 구성된다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같이 전자기 교반을 위한 장치를 포함하는 전기 아크로, 특히 DC 로에 관한 것이다.

본 발명의 추가의 양태에 따라, 전기 아크로에서 용강을 전자기 교반하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 외부 바닥면의 중심 위치의 양측에서 전기 아크로의 외부 바닥면에 탑재된 두 개의 전자기 교반기 유닛들이 제공된다. 적어도 하나의 전류 공급부는 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 연결된다. 최종적으로, 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 작동은 전류 공급부에 작동 연결된 제어 유닛에 의해 제어된다.

본 발명에 의해, 대형의 바닥 전극들을 구비하는 DC 노에 대해 충분한 강도의 전자기 교반이 또한 가능할 수 있다. 본 발명은 상이한 적용들을 위한 매우 다양하게 가능한 작동 특징들을 갖는 유연한 해결책을 제공한다. 본 발명에 의해, 에너지 소비가 감소된 전자기 교반이 가능하다. 강한 교반력을 얻을 수 있고, 교반 패턴을 제어할 수 있다.

본 발명의 추가의 특징들과 이점들은 후술되는 본 발명의 바람직한 실시형태들의 이하의 상세한 설명, 및 단지 설명을 위해 첨부된 도 1 ~ 4 (따라서 이는 본 발명을 제한하는 것이 아님) 로부터 현저해질 것이다.

도 1a ~ 도 1b 는 EAF 의 평면도 및 측면도로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 EAF 에서 용강을 전자기 교반하는 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2 ~ 도 4 는 도 1a ~ 도 1b 에서 개략적으로 나타낸 전자기 교반 장치에서의 사용을 위한 상이한 교반기를 사시도로 나타낸다.

도 1a ~ 도 1b 에는 전기 아크로 (EAF; 10) 가 도시되어 있는데, 여기서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 EAF (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11) 가 사용되었다. EAF 는 도시된 바와 같은 DC EAF 이거나 AC EAF 일 수 있다.

전자기 교반 장치 (11) 는 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13), 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 에 작동 연결된 단일 전류 공급 시스템 (14), 및 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 의 작동을 제어하기 위해 단일 전류 공급 시스템 (14) 에 작동 연결되는 제어 유닛 (15) 을 포함한다. 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 은 외부 바닥면 (10a) 의 중심 위치 (10b) 의 양측에서 EAF 의 외부 바닥면 (10a) 상에 탑재된다. DC EAF 는 바닥면 (10a) 의 중심 위치 (10b) 에 위치된 DC 바닥 전극을 통상적으로 구비하고, 따라서 두 개의 전자기 교반기 유닛들은 DC 바닥 전극의 양측에 탑재된다.

EAF 는 통상적으로 철로 제조될 수 있고, 이러한 경우 전자기 교반기 유닛들이 위치될 EAF 의 영역에서 재료는 예컨대 오스테나이트계 강과 같은 비자성 재료로 변경되어야 한다는 것을 인식해야 한다.

단일 전류 공급 시스템 (14) 은 복수의 전류 공급부들, 예컨대 각각의 전자기 교반기 유닛당 하나의 전류 공급부로 교환될 수도 있다.

제어 유닛 (15) 및 단일 전류 공급 시스템 (14) 은 바람직하게는 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 을 단일 유닛으로서 작동시키도록 구성된다. 이로 인해, 단일 전류 공급 시스템 (14) 은, 두 개의 교반기들이 전방 또는 후방 방향으로 평행하게 작동되거나 또는 상호 반대 방향으로 작동되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 노벽을 따라 순환하는 용강 유동을 제공하도록 두 개의 교반기들 (12, 13) 에 작동 연결될 수 있다.

추가로, 제어 유닛 (15) 및 단일 전류 공급 시스템 (14) 은 EAF 공정 주기의 상이한 상들 동안 상이한 교반 패턴들 및/또는 상이한 교반 작업들을 얻기 위해 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 을 작동하도록 구성될 수도 있다.

도 2 에는, 도 1a ~ 도 1b 의 전자기 교반 장치 (11) 에서 사용될 수 있는 전자기 교반기 유닛의 일 실시형태가 도시된다. 전자기 교반기 유닛은 3 상 교반기이고, 이른바 팬케이크 유형의 권선 (22) 을 구비하는 철 코어 (21) 를 가진다. 권선 (22) 은 코어 주변에 감기진 않지만, 코어 (21) 의 세 개의 측면들을 따라 권취된다. 각각의 상은 연결되는 두 개의 권선들 또는 폴들을 가지므로, 전류는 두 개의 권선들에서 양방향으로 흐를 것이다. 하지만, 이러한 권선 구성은 전자기 교반기 유닛을 철 코어 (21) 의 폭보다 훨씬 더 넓게 만든다. 이러한 구성은 DC 바닥 전극의 측면들에서 이용가능한 제한된 공간 때문에 DC EAF 에서의 강한 교반기들에 덜 유리한 것처럼 보인다.

도 3 는, 도 1a ~ 도 1b 의 전자기 교반 장치 (11) 에서 사용될 수 있는 전자기 교반기 유닛의 대안적인 실시형태가 도시된다. 전자기 교반기 유닛은 3 상 교반기이고, 코어 주변에 감긴 별개의 코일들 (32) 을 구비하는 철 코어 (31) 를 갖는다. 각각의 상이 연결되는 두 개의 권선들 또는 폴들을 가지므로, 전류는 두 개의 권선들에서 양방향으로 흐를 것이다. 이러한 구성에 의해, 전자기 교반기 유닛의 폭은 철 코어 (31) 의 폭보다 단지 약간 더 클 것이고, 제조는 간략해진다. 이러한 구성의 잠재적인 단점은, 철 코어 (31) 가 더 무거워져야 한다 (통상적으로 도 2 의 철 코어의 약 두 배, 예컨대 20 톤 대신에 40 톤) 는 것이다. 더욱이, 이러한 구성은 주어진 교반력에 대해 더 큰 전력 출력을 요구한다. 이를 위해, 전자기 교반기 유닛은 코어의 바닥면 (31a) 및 측면들 (31b, 31c)(즉, EAF 를 향하는 측면을 제외한 모든 측면) 을 덮는 실드 (33) 를 또한 바람직하게 구비하고, 코어 (31) 와 코일 (32) 사이에 위치된다. 실드는 알루미늄으로 제조되거나 또는 구리와 같은 다른 적합한 재료로 제조될 수 있고, 또 전자기 교반기 유닛의 바닥면 (31a) 및 측면들 (31b, 31c) 의 전자기장을 감소시키며, 이로써 전자기 교반기 유닛을 더 에너지 효율적으로 만든다. 또한, 철 코어 (31) 의 중량이 감소될 수 있다.

도 4 에 있어서, 도 1a ~ 도 1b 의 전자기 교반 장치 (11) 에서 사용될 수 있는 전자기 교반기 유닛의 대안적인 실시형태를 추가로 도시한다. 전자기 교반기 유닛은 코어 (41) 및 권선 (42) 을 포함하고, 도 2 및 도 3 의 유형들 중 하나에 기초할 수 있다. 하지만, 코어 (41) 는 EAF (10) 의 외부 바닥면 (10a) 의 형상에 적합한 하나 또는 여러 굽힘부들 (43) 을 구비한다. 이로 인해, 전자기 교반기 유닛은 EAF (10) 에 더 가깝게 위치될 수 있고, 따라서 더 강한 교반력을 제공할 수 있고 및/또는 더 에너지 효율적으로 될 수 있다. 구부려진 구성은 도 3 유형의 자석 교반기에 특히 적합하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 전자기 교반 장치 (11) 를 포함하는 DC 및 AC EAF 와 같은 EAF 에도 또한 관련되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (16)

1. 전기 아크로 (10) 에서 용강 (steel melt) 을 전자기 교반하는 장치 (11) 로서,
   - 상기 전기 아크로의 외부 바닥면 (10a) 의 중심 위치 (10b) 의 양측에서 상기 외부 바닥면에 장착된 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13);
   - 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 작동 연결된 적어도 하나의 전류 공급부 (14); 및
   - 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 작동을 제어하기 위해 상기 전류 공급부에 작동 연결된 제어 유닛 (15) 을 포함하고,
   상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들은 코어 (31) 를 각각 구비하고, 상기 코어 주변에 별개의 코일들 (32) 이 감겨있고,
   - 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들은 상기 코어의 바닥면 (31a) 및 측면들 (31b, 31c) 을 덮는 실드 (shield; 33) 를 각각 구비하고, 상기 실드는 상기 코어와 상기 코일들 사이에 위치되고, 상기 실드는 상기 코어의 상기 바닥면 (31a) 및 상기 측면들 (31b, 31c) 에서 전자기장을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 단일 전류 공급부가 작동 연결되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전기 아크로는 DC 바닥 전극을 구비하는 DC 전기 아크로이고, 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들은 상기 DC 바닥 전극의 양측에 장착되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실드의 각각은 알루미늄으로 제조되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 코어의 각각은 상기 전기 아크로의 상기 외부 바닥면의 형상에 적합화된 하나 또는 수개의 굽힘부들 (bends; 43) 을 구비하는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 유닛 및 상기 전류 공급부는 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들을 단일 유닛으로서 작동시키도록 구성되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
7. 제 6 항에 있어서,
   단일 전류 공급 시스템은 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들이 전방 또는 후방 방향으로 평행하게 작동되도록 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 작동 연결되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 전류 공급부는, 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들이 상호 반대 방향으로 작동되어 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 노벽을 따라 순환하는 용강 유동을 제공하도록 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 작동 연결되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 유닛 및 상기 전류 공급부는, 상이한 교반 패턴을 얻기 위해 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들을 작동시키도록 구성되는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 장치 (11).
10. 제 1 항 또는 제 2 항의 전자기 교반 장치를 포함하는 전기 아크로 (10).
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 아크로는 DC 전기 아크로인, 전자기 교반 장치를 포함하는 전기 아크로 (10).
12. 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 방법으로서,
    - 상기 전기 아크로의 외부 바닥면 (10a) 의 중심 위치 (10b) 의 양측에서 상기 외부 바닥면에 장착되고, 코어 (31) 를 각각 구비하며, 상기 코어 주변에 별개의 코일들 (32) 이 감겨있는 두 개의 전자기 교반기 유닛들 (12, 13) 을 제공하는 단계;
    - 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들에 적어도 하나의 전류 공급부 (14) 를 연결하는 단계;
    - 상기 전류 공급부에 작동 연결된 제어 유닛 (15) 에 의해 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들의 작동을 제어하는 단계; 및
    - 상기 두 개의 전자기 교반기 유닛들 각각에, 상기 코어의 바닥면 (31a) 및 측면들 (31b, 31c) 을 덮고 상기 코어와 상기 코일들 사이에 위치되는 실드 (shield; 33) 를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 실드는 상기 코어의 상기 바닥면 (31a) 및 상기 측면들 (31b, 31c) 에서 전자기장을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 전기 아크로 (10) 에서 용강을 전자기 교반하는 방법.
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