KR101451723B1

KR101451723B1 - 전극봉 산화 방지 장치

Info

Publication number: KR101451723B1
Application number: KR1020130122603A
Authority: KR
Inventors: 최정우; 허춘행
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-10-17

Abstract

본 발명은 전기로의 전극봉의 산화를 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 내부에 용해원료 및 상기 용해원료가 용융되어 형성되는 용강을 포함하는 용강층과, 상기 용강층의 상부에 형성되는 슬래그를 포함하는 슬래그층을 가지는 전기로와; 상기 전기로의 상부에 설치되며, 일단이 상기 용강층에 배치되어 상기 용해원료와의 접촉에 의해 발생하는 아크로 상기 용해원료를 용해시키는 전극봉과; 일단이 상기 전극봉을 향해 절곡되며, 상기 슬래그를 배출 가능한 배출관과; 상기 배출관의 일단에 연결되며, 상기 전극봉에 상기 슬래그를 분사 가능한 분사노즐;을 포함한다.

Description

전극봉 산화 방지 장치{Apparatus for preventing oxidation of electrode bar in electric furnace}

본 발명은 전극봉의 산화를 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기로 내부에 발생하고 있는 유동성 슬래그를 전극봉에 분사하여 전극봉의 표면을 슬래그로 코팅처리함으로써, 전극봉의 산화현상을 방지할 수 있는 전극봉 산화 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기로는 원료로 스크랩을 사용하며, 전기의 아크 반응열로 고체상태의 스크랩을 용해하는 공정이며, 용해작업 시 전극봉은 인조흑연으로 구성되어 있어서 아크(Arc) 발생되면서 소모된다 그런데 전기로 작업 특성상 용강중 탈탄[C]작업, 탈 규소[Si], 용강 교반, 용해 보조 역할을 위하여 주용해 작업 중 전극봉 측면에서 산소를 취입시키는 산소 블로잉(Blowing) 작업이 이루어진다.

도 2를 참조하면, 전기로 주용해(Arcing) 작업 중에 전극봉에 아크(Arc)가 발생하면서, 전극봉이 마모된다. 그러나, 주용해 작업 중 산소 블로잉 작업이 전극봉의 측면에서 수행되고 있으므로, 전극봉의 측면이 편마모되는 문제가 있다.

종래에는 이와 같은 흑연 전극봉의 산화소모현상을 방지하기 위하여 냉각수를 전극봉 하측으로 흘려 보내 전극봉의 카본과 산소가 결합되는 온도 이하로 상기 흑연 전극봉을 냉각시킴으로써 전극봉의 산화소모를 방지하고 있었다.

그러나, 이와 같이 냉각수를 공급하여 전극봉의 표면을 냉각시킴으로써 산화소모현상을 억제토록 한 기술은 어느 정도 효과는 있으나 한계성을 가진다. 왜냐하면, 전기로 내부에서는 극심한 고열이 발생하기 때문에 냉각수가 전극봉을 타고 어느 정도 흘러내리다가 로 내부로 유입되면서 거의 전량 증발되어 버리기 때문에 실제로 전기로 내부에 위치한 흑연 전극봉의 외표면은 거의 냉각될 수 없어 이미 진행되고 있는 산화소모현상을 억제할 수는 없게 되기 때문이다.

대한민국등록실용신안 제20-0189927호(2000.07.15.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 산소 블로잉 작업 중 전극봉이 편마모되는 것을 방지할 수 있는 전극봉 산화 방지 장치를 제공하는 것이다.

상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 용해원료 및 상기 용해원료가 용융되어 형성되는 용강을 포함하는 용강층과, 상기 용강층의 상부에 형성되는 슬래그를 포함하는 슬래그층을 가지는 전기로와; 상기 전기로의 상부에 설치되며, 일단이 상기 용강층에 배치되어 상기 용해원료와의 접촉에 의해 발생하는 아크로 상기 용해원료를 용해시키는 전극봉과; 일단이 상기 전극봉을 향해 절곡되며, 상기 슬래그를 배출 가능한 배출관과; 상기 배출관의 일단에 연결되며, 상기 전극봉에 상기 슬래그를 분사 가능한 분사노즐;을 포함하는 전극봉 산화 방지 장치를 제공한다.

여기서, 상기 전극봉 산화 방지 장치는, 내부공간 및 하부면에 관통 형성되는 제4홀을 가지며, 상기 하부면은 상기 슬래그층에 배치되는 통합관과; 일단이 상기 내부공간에 위치하며, 상기 내부공간으로 불활성 기체를 공급 가능한 공급관;을 더 포함하되, 상기 배출관의 일단은 상기 내부공간에 위치하며, 상기 불활성 기체가 상기 내부공간으로 공급됨에 따라서 상기 내부공간으로 유입된 상기 슬래그를 배출할 수 있다.

그리고, 상기 전극봉 산화 방지 장치는, 상기 전기로의 일측에 설치되며, 상기 전기로의 내부로 산소기체를 공급 가능한 산소공급관;을 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 통합관 및 상기 산소공급관은 상기 전기로의 동일 측면에 배치될 수 있다.

또한, 상기 전극봉 산화 방지 장치는, 상기 통합관의 하부에 연결되며, 상기 제4홀을 개방 또는 차단하는 차단플레이트;와 상기 차단플레이트에 구동력을 제공하는 실린더와; 일단이 상기 차단플레이트에 연결되며, 타단이 상기 실린더에 연결되는 연결부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 통합관의 하부면을 기준으로 상기 공급관의 상기 일단의 높이는 상기 배출관의 상기 일단의 높이보다 높은 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극봉 산화 방지 장치는, 상기 공급관에 설치되며, 상기 공급관을 개방 또는 차단하는 차단밸브;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전극봉 산화 방지 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 산소 블로잉 작업 중 전극봉이 편마모되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 전극봉의 편마모 현상을 방지함으로써 전극봉의 교체 작업 주기를 연장할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 전극봉의 교체 작업 주기를 연장함으로써, 작업자의 피로도를 감소시키고 안전이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 전기로의 구성도.
도 2는 도 1의 경우에 전극봉이 편마모된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극봉 산화 방지 장치가 전기로에 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 차단플레이트가 개방된 전극봉 산화 방치 장치의 구성도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 차단플레이트가 폐쇄된 전극봉 산화 방치 장치의 구성도.
도 7은 도 6의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 전극봉 산화 방지 장치의 실시 예를 설명한다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전극봉 산화 방지 장치(100)는 전기로(10)에 설치된 전극봉(20)의 산화를 방지하기 위한 것으로, 전기로(10), 전극봉(20), 통합관(30), 공급관(40), 배출관(50), 산소공급관(60), 차단플레이트(70), 실린더(80) 및 연결부재(90)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 전기로(10)에는 스크랩 등과 같은 용해원료와 상기 용해원료가 용융되어 형성되는 용강(M)을 포함하는 용강층과, 상기 용강층의 상부에 형성되는 슬래그(S)를 포함하는 슬래그층이 형성된다. 즉, 용강(M)과 슬래그(S)의 밀도차이로 인해서 슬래그층은 용강층의 상부에 위치하게 된다.

전극봉(20)은 전기로(10)의 상부에 설치되며, 용해원료와의 접촉에 의해 발생되는 아크로 용해원료(M)를 용해시킨다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 통합관(30)은 입체형으로 내부공간(C)을 가지며, 공급관(40)의 일단이 내부공간(C)으로 삽입되도록 통합관(30)의 상부면에 관통 형성된 제1홀(32)과, 배출관(50)의 일단이 내부공간(C)으로 삽입되도록 통합관(30)의 상부면에 관통 형성된 제2홀(34)과, 연결부재(90)가 삽입되도록 통합관(30)의 상부면에 관통 형성된 제3홀(36)을 가진다. 이러한 통합관(30)의 하부면은 슬래그층에 위치하며, 슬래그층의 슬래그(S)가 내부공간(C)으로 유입되도록 통합관(30)의 하부면에 관통 형성된 제4홀(38)을 가진다. 즉, 통합관(30)의 제4홀(38)을 통해서 슬래그층의 슬래그(S)가 통합관(30)의 내부공간(C)으로 유입될 수 있다.

공급관(40)의 일단은 제1홀(32)을 통해 통합관(30)의 내부공간(C)에 삽입설치되며, 통합관(30)의 내부공간(C)으로 질소(N₂)기체 등의 불활성 기체를 공급할 수 있다. 이렇게 함으로써, 통합관(30)의 내부공간(C)에 저장된 슬래그(S)가 배출관(50)을 통해서 배출되어 전극봉(20)에 코팅되는 것이다. 이러한 공급관(40)에는 차단밸브(45)가 설치되어 공급관(40)을 개방 또는 차단할 수 있다. 이때, 밸브의 개폐 속도가 빠르고 내압성이 있어 수도나 증기용으로 사용되는 것으로, 나사에 의해 밸브를 밸브시트에 밀어붙여 유체를 폐쇄하는 볼 밸브가 사용되는 것이 바람직하다.

배출관(50)의 일단은 제2홀(32)을 통해 통합관(30)의 내부공간(C)에 삽입설치되며, 통합관(30)의 내부공간(C)에 저장된 슬래그(S)를 전극봉(20)을 향해서 배출한다. 이러한 배출관(50)의 타단은 전극봉(20)을 향해서 슬래그(S)가 분사될 수 있도록 전극봉(20)을 향해 절곡되며, 배출관(50)의 타단에는 슬래그(S)가 분사되는 분사노즐(52)이 설치될 수 있다.

또한, 통합관(30)의 내부공간(C)에 저장된 슬래그(S)가 배출관(50)을 통해서 용이하게 배출될 수 있도록, 통합관(30)의 하부면을 기준으로 공급관(40)의 타단의 높이는 배출관(50)의 타단의 높이보다 높은 것이 바람직하다.

산소공급관(60)은 전기로(10)의 일측에 설치되며, 전기로(10)의 내부로 산소(O₂)기체를 공급할 수 있다. 이렇게 산소기체가 전기로(10)의 내부로 공급됨으로써, 스크랩이 보다 잘 용해될 수 있다.

또한, 도 3을 살펴보면, 산소공급관(60)과 전극봉 산화 방지 장치(100)가 전기로(10)의 서로 다른 측면에 배치되었으나, 산소공급관(60)에서 공급되는 산소에 의해 편마모되는 전극봉(20)의 측면을 슬래그(S)로 코팅할 수 있도록, 산소공급관(60)과 통합관(30)은 전기로(10)의 동일 측면에 배치될 수도 있다.

차단플레이트(70)는 통합관(30)의 하부에 힌지결합되며, 제4홀(38)을 개방 또는 차단할 수 있다. 여기서, 실린더(80)는 차단플레이트(70)에 연결되며, 제4홀(38)을 개방 또는 차단하도록 차단 플레이트(70)에 구동력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 연결부재(90)가 차단플레이트(70) 및 실린더(80)를 연결하며, 실린더(80)의 구동력은 이러한 연결부재(90)를 통해 차단플레이트(70)에 전달된다. 즉, 실린더(80)의 신축작용으로 차단플레이트(70)는 통합관(30)의 하부를 개폐하게 되는 것이다.

이하, 본 실시예에 따른 전극봉 산화 방지 장치(100)의 작용과정을 설명한다.

먼저, 공급관(40) 및 배출관(50)이 내부공간(C)으로 삽입된 통합관(30)의 하부면을 전기로(10)의 슬래그층(S)에 위치시킨다.

다음으로, 실린더(80)를 구동하여 차단플레이트(70)가 통합관(30)의 제4홀(38)을 개방시킨다. 이때, 통합관(30)의 제4홀(38)을 통해서 슬래그층(S)의 슬래그가 통합관(30)의 내부공간(C)으로 유입된다.

다음으로, 실린더(80)를 구동하여 차단플레이트(70)가 통합관(30)의 제4홀(38)을 폐쇄한다.

다음으로, 공급관(40)을 통해서 불활성기체를 유입시킨다. 이때, 통합관(30)의 내부공간(C)으로 불활성기체가 유입됨에 따라서 모세관 현상에 의해서 내부공간(C)에 저장되어 있던 슬래그(S)가 배출관(50)을 통해서 전극봉(20)을 행해서 배출된다.

이렇게 함으로써, 전극봉(20)은 슬래그(S)로 코팅되어, 산소공급관(60)으로부터 배출되는 산소기체에 의해서 전극봉(20)이 편마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

M; 용해원료 S:슬래그
10: 전기로 20: 전극봉
30: 통합관 32: 제1홀
34: 제2홀 36: 제3홀
38: 제4홀 40: 공급관
45: 차단밸브 50: 배출관
55: 분사노즐 60: 산소공급관
70: 차단플레이트 80: 실린더
90: 연결부재 100: 전극봉 산화 방지 장치

Claims

내부에 용해원료 및 상기 용해원료가 용융되어 형성되는 용강을 포함하는 용강층과, 상기 용강층의 상부에 형성되는 슬래그를 포함하는 슬래그층을 가지는 전기로;
상기 전기로의 상부에 설치되며, 일단이 상기 용강층에 배치되어 상기 용해원료와의 접촉에 의해 발생하는 아크로 상기 용해원료를 용해시키는 전극봉;
상기 전기로의 상부 및 상기 전극봉의 일측에 설치되고, 일단이 상기 전극봉을 향해 절곡되며, 상기 슬래그를 배출 가능한 배출관;및
상기 전기로의 상부 및 상기 전극봉의 일측에 설치되고, 상기 배출관의 일단에 연결되어 상기 전극봉에 상기 슬래그를 분사 가능한 분사노즐;을 포함하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전극봉 산화 방지 장치는,
내부공간 및 하부면에 관통 형성되는 제4홀을 가지며, 상기 하부면은 상기 슬래그층에 배치되는 통합관;및
일단이 상기 내부공간에 위치하며, 상기 내부공간으로 불활성 기체를 공급 가능한 공급관;을 더 포함하되,
상기 배출관의 일단은 상기 내부공간에 위치하며, 상기 불활성 기체가 상기 내부공간으로 공급됨에 따라서 상기 내부공간으로 유입된 상기 슬래그를 배출하는 것을 특징으로 하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전극봉 산화 방지 장치는,
상기 전기로의 일측에 설치되며, 상기 전기로의 내부로 산소기체를 공급 가능한 산소공급관;을 더 포함하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 통합관 및 상기 산소공급관은 상기 전기로의 동일 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전극봉 산화 방지 장치는,
상기 통합관의 하부에 연결되며, 상기 제4홀을 개방 또는 차단하는 차단플레이트;
상기 차단플레이트에 구동력을 제공하는 실린더;및
일단이 상기 차단플레이트에 연결되며, 타단이 상기 실린더에 연결되는 연결부재;를 더 포함하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 통합관의 하부면을 기준으로 상기 공급관의 상기 일단의 높이는 상기 배출관의 상기 일단의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 전극봉 산화 방지 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전극봉 산화 방지 장치는,
상기 공급관에 설치되며, 상기 공급관을 개방 또는 차단하는 차단밸브;를 더 포함하는 전극봉 산화 방지 장치.