KR101798847B1 - 전기로 조업방법 - Google Patents

전기로 조업방법 Download PDF

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KR101798847B1
KR101798847B1 KR1020160067078A KR20160067078A KR101798847B1 KR 101798847 B1 KR101798847 B1 KR 101798847B1 KR 1020160067078 A KR1020160067078 A KR 1020160067078A KR 20160067078 A KR20160067078 A KR 20160067078A KR 101798847 B1 KR101798847 B1 KR 101798847B1
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molten steel
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박정준
양석원
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 전기로 조업방법에 관한 것으로서,트윈 전기로를 이용하여 용강을 제조하는 전기로 조업방법으로서, 제1노체에 원료를 장입하는 제1과정; 상기 제1노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제2과정; 및 상기 제1노체로부터 용강을 출강하는 제3과정;을 포함하고, 상기 제1과정 내지 상기 제3과정 사이에 제2노체에 원료를 장입하는 제4과정과, 상기 제2노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제5과정을 포함하고, 조업 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

전기로 조업방법{Operation method of electrode arc furnace}
본 발명은 전기로 조업방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조업 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 전기로 조업방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기로는 스크랩을 주원료로 사용하며, 전기로의 전극과 스크랩 사이에서 발생된 아크열을 이용하여 스크랩을 용해함으로써 용강을 생산한다.
전기로는 통상 1달에 2번 정도 정기 수리가 이루어지며, 이를 위해 전기로 내부에 잔류하는 용강을 모두 출강하는 전량 출강(Full Tapping)이 이루어진다. 그리고 전기로 내부의 내화물을 보수하거나, 전극 교체 등의 수리를 수행한 후 정상 조업에 적용할 수 있다.
수리가 완료된 전기로는 내부 온도가 거의 상온에 가깝기 때문에 스크랩을 용해시키기 위해서는 전기로 내부 온도를 스크랩의 용해온도인 약 1550℃ 정도까지 승온시켜야 한다. 이에 전기로 내부에 스크랩을 분할 장입하며 내부 온도를 단계적으로 승온시킬 수 있다. 이때, 정상적인 조업 즉, 전기로 수리 이전에는 전기로의 전극에 700V 정도의 고전압 및 100KA 정도의 고전류를 인가하여 전기로 내부 온도를 승온시킬 수 있으나, 수리 이후에는 이와 같은 조건으로 조업을 수행하면 전기로 내부의 내화물이나 각종 설비가 급격한 온도 변화에 의해 손상되기 쉬운 문제점이 있다. 따라서 수리 이후 초기 조업에서는 정상적인 조업 시보다 낮은 전압 및 전류를 인가하여 전기로 내부 온도를 완만하게, 즉 단계적으로 승온시킬 필요가 있다.
그러나 전기로의 수리 후 초기 조업에서는 용강을 제조하는데 많은 시간, 예컨대 정상적인 조업에 비해 약 2배 이상의 시간이 소요되어 생산성이 저하하는 문제점이 있다. 또한, 주조를 위한 용강의 대기 시간이 증가하여 주조 개시가 지연되고 래들 개공이 실패할 확률이 높아지며, 용강의 온도가 저하됨에 따라 정련공정에 많은 부하가 발생하고 내화물 수명도 단축되는 문제점이 있다.
KR 20009-235457B KR 2000-0000965A
본 발명은 용강의 제조 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 전기로 조업방법을 제공한다.
본 발명은 주조를 위한 용강의 대기 시간을 단축하여 후속 공정에 부하가 발생하는 것을 억제할 수 있는 전기로 조업방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 전기로 조업방법은, 트윈 전기로를 이용하여 용강을 제조하는 전기로 조업방법으로서, 제1노체에 원료를 장입하는 제1과정; 상기 제1노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제2과정; 및 상기 제1노체로부터 용강을 출강하는 제3과정;을 포함하고, 상기 제1과정 내지 상기 제3과정 사이에 제2노체에 원료를 장입하는 제4과정과, 상기 제2노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제5과정을 포함할 수 있다.
상기 제2과정과 상기 제5과정은 하나의 전원부를 이용하여 상기 제1노체와 상기 제2노체에 전원을 교대로 인가하여 수행할 수 있다.
상기 제1과정과 상기 제2과정은 적어도 2회 이상 반복 수행할 수 있다.
상기 제4과정과 상기 제5과정은 적어도 2회 이상 반복 수행할 수 있다.
상기 제2과정을 수행하는 동안 상기 제4과정을 수행할 수 있다.
상기 제5과정을 수행하는 동안 상기 제1과정을 수행할 수 있다.
상기 제5과정을 수행하는 동안 상기 제1과정을 수행하고, 상기 제1과정을 수행하고 상기 제2과정을 수행하기 이전에 상기 제1노체 내부에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급할 수 있다.
상기 제1노체에 산소 및 포밍재를 공급하는 과정은 상기 제1과정과 상기 제2과정을 적어도 2회 이상 반복한 이후에 수행할 수 있다.
상기 제2과정을 수행하는 동안 상기 제4과정을 수행하고, 상기 제4과정을 수행하고 상기 제5과정을 수행하기 이전에 상기 제2노체 내부에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급할 수 있다.
상기 제2노체에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급하는 과정은 상기 제4과정과 상기 제5과정을 적어도 2회 이상 반복한 이후에 수행할 수 있다.
상기 제5과정을 수행한 다음 상기 제2노체로부터 용강을 출강하는 제6과정을 포함하고, 상기 제6과정은 상기 제3과정 이후에 수행할 수 있다.
상기 제6과정은 상기 제3과정 이후 20 내지 40분 사이에 수행할 수 있다.
상기 제6과정 이후에 상기 제1노체에서 제1과정 내지 제3과정을 연속적으로 수행한 다음, 상기 제2노체에서 제4과정 내지 제6과정을 연속적으로 수행할 수 있다.
상기 전기로 조업 방법은 상기 제1노체와 상기 제2노체 중 적어도 어느 하나를 수리한 이후 또는 교체한 이후에 수행되는 초기 조업에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 두 개의 노체를 구비하는 트윈 전기로를 이용한 조업에서 노체 간 용강의 출강 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 즉, 노체 수리 후 수행하는 초기 조업에서 두 개의 노체에서 용강을 동시에 제조하여 두 개의 노체에서 용강을 출강하는 시간을 단축할 수 있다. 이에 주조를 위한 용강의 대기 시간을 단축할 수 있고 이를 통해 용강 제조에서 주조까지 소요되는 전체 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한, 용강의 대기 시간 단축을 통해 용강의 온도 저하에 따른 후속 공정에 부하가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 내화물의 수명 저하도 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기로를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법을 개념적으로 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법에서 각 공정 별 소요 시간을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기로를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기로는 두 개의 노체, 예컨대 제1노체(100)와 제2노체(200)를 포함하는 트윈 전기로일 수 있다. 제1노체(100)와 제2노체(200)는 하나의 전원부(미도시)를 이용하여 작동 가능하며, 전원부는 제1노체(100)와 제2노체(200)에 교호적으로, 또는 교대로 전원을 공급할 수 있다. 각각의 노체는 내부에 원료, 예컨대 스크랩을 수용하는 몸체(110a, 210a)와, 몸체(110a, 210a) 상부를 커버하는 덮개(110b, 210b)를 포함할 수 있고, 몸체(110a, 210a)와 덮개(110b, 210b)에는 서로 대향하는 하부전극(120a, 220a)과 상부전극이 각각 구비될 수 있다. 상부전극(120b, 220b)과 하부전극(120a, 220a)에 전원이 인가되면 상부전극(120b, 220b)과 하부전극(120a, 220a)하부전극(120a, 220a)크가 발생하고, 아크열에 의해 몸체(110a, 210a) 내부에 장입되는 원료, 즉 스크랩을 용해시킴으로써 용강을 제조할 수 있다. 제1노체(100)와 제2노체(200)는 덕트(300)를 통해 그 내부가 상호 연통될 수 있다. 이에 어느 하나의 노체에서 조업이 수행되는 경우, 조업시 발생하는 열이 다른 노체 내부를 가열할 수 있는 열원으로 사용될 수 있다. 예컨대 제1노체(100)에서 용강을 제조하는 경우, 덕트(300)를 통해 용강 제조 시 발생하는 배가스를 제2노체(200) 내부로 공급함으로써 제2노체(200) 내부 또는 제2노체(200) 내부에 장입되어 있는 스크랩을 예열할 수 있다.
또한, 몸체(110a, 210a)에는 도어(118, 218)가 구비될 수 있으며, 도어(118, 218)의 일측에는 몸체(110a, 210a) 내부로 산소를 공급하기 위한 제1랜스(134)와, 포밍재, 즉 탄소 성분을 투입하기 위한 제2랜스(132)가 구비될 수 있다. 제1랜스(134)와 제2랜스(132)는 필요에 따라 도어(118, 218)를 통해 몸체(110a, 210a) 내부로 진입하여 몸체(110a, 210a) 내부에서 생성된 용강에 산소 및 포밍재를 공급할 수 있다.
몸체(110a, 210a)에는 일측에 용강 제조 시 발생하는 슬래그를 배출시키기 위한 슬래그 배출구(116, 216)가 형성될 수 있고, 타측에는 용강을 출강하기 위한 출강구(114, 214)가 형성될 수 있다. 이때, 슬래그 배출구(116, 216)는 개방된 상태를 유지하여 용강 제조 중 발생하는 슬래그를 슬래그 배출구(116, 216) 하부에 구비되는 슬래그 포트(500a, 500b)로 배출시킬 수 있다. 그리고 출강구(114, 214)는 개폐 가능하여 용강 제조 시에는 폐쇄되어 있다가 용강의 제조가 완료되면 개방되어 출강구(114, 214) 하부에 구비되는 수강래들(400)에 용강을 출강시킬 수 있다. 이때, 수강래들(400)은 제1노체(100)와 제2노체(200) 사이에 왕복이동 가능하도록 구비되어, 제1노체(100) 및 제2노체(200)에서 출강되는 용강을 수용할 수 있다.
덮개(110b, 210b)는 용강 제조 시 몸체(110a, 210a) 내부의 온도를 유지하고 원료나 배가스 등의 유출을 억제할 수 있다. 이때, 덮개(110b, 210b)에는 용강을 제조하는 과정에서 발생하는 열에 의해 과열되는 것을 억제하기 위한 냉각자켓(112)이 구비될 수 있다.
전술한 전기로의 구성은 공지의 기술로서 구체적인 설명은 생략한다.
종래에는 전기로, 즉 트윈 전기로를 이용하여 용강을 제조하는 경우, 제1노체(100)와 제2노체(200)에 전원을 교대로 인가하여 순차적으로 용강을 제조하였다. 이때, 제1노체(100)에서 용강을 제조할 때에는 제2노체(200)에서는 용강의 제조는 이루어지지 않고 제2노체(200)에 원료를 장입한 상태로 제1노체(100)에서 발생하는 열을 이용하여 원료를 예열하였다.
이 경우, 주조에 사용되는 용강을 원활하게 제조할 수 있으나, 수리가 완료된 노체를 이용하여 용강을 제조하는 경우에는 제1노체(100)와 제2노체(200)를 서서히 가열하여야 하기 때문에 수리 전 정상적인 조업에 비해 용강 제조에 소요되는 시간이 증가할 수 밖에 없다. 이에 제1노체(100)에서 제조된 용강을 출강한 후 제2노체(200)에서 제조된 용강을 출강하기까지 오랜 시간이 소요되기 때문에 제1노체(100)에서 제조된 용강의 대기 시간이 증가하여 용강의 온도 저하가 불가피한 문제점이 있었다. 이는 전기로에서 생산되는 용강의 양이 주조에 필요한 용강의 양보다 적기 때문에 전기로에서 적어도 3회에 걸쳐 제조된 용강은 혼탕하여 주조에 사용하기 때문이다.
이에 본 발명에서는 수리가 완료된 전기로를 이용하여 용강을 제조하는 경우, 제1노체(100)에서 용강을 제조하는 과정에서 제2노체(200)에서도 용강을 제조함으로써 용강의 대기시간을 단축시킬 수 있다. 여기에서는 수리가 완료된 전기로를 이용하여 최초로 용강을 제조하는 경우에 대해서 설명하지만, 전기로 교체에 따른 초기 조업에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법을 개념적으로 보여주는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법에서 각 공정 별 소요 시간을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법은, 수리가 완료된 트윈 전기로를 이용하여 용강을 제조하는 전기로 조업방법으로서, 제1노체(100)에 원료를 장입하는 제1과정과, 제1노체(100)에 전원을 인가하여 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제2과정 및 제1노체(100)로부터 용강을 출강하는 제3과정을 포함하고, 제1과정과 제3과정 사이에 제2노체(200)에 원료를 장입하는 제4과정과, 제2노체(200)에 전원을 인가하여 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제5과정을 포함할 수 있다. 또한, 제2노체(200)에서 용강을 출강하는 제6과정을 포함할 수 있으며, 제6과정은 제3과정 이후에 수행될 수 있다.
여기에서 제1과정과 제2과정 및 제4과정 및 제5과정은 적어도 2회 이상 수행할 수 있으며, 이하에서는 제1과정, 제2과정, 제4과정 및 제5과정을 각각 3회씩 수행하는 예에 대해서 설명한다. 제1과정은 제1노체(100)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정, 2차 장입 과정 및 3차 장입 과정 중 적어도 어느 하나의 과정일 수 있고, 제2과정은 제1노체(100)에 전원을 인가하여 스크랩을 용해시키는 1차 용해 과정, 2차 용해 과정, 3차 용해 과정 중 적어도 어느 하나의 과정일 수 있다. 또한, 제4과정은 제2노체(200)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정, 2차 장입 과정 및 3차 장입 과정 중 적어도 어느 하나의 과정일 수 있고, 제2과정은 제2노체(200)에 전원을 인가하여 스크랩을 용해시키는 1차 용해 과정, 2차 용해 과정, 3차 용해 과정 중 적어도 어느 하나의 과정일 수 있다. 제1과정 내지 제5과정은 순차적으로 기재되어 있으나 꼭 순차적으로 수행되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법은, 제1노체(100)와 제2노체(200)에서 용강의 제조가 동시에 수행될 수 있다.
수리가 완료된 제1노체(100)에서는 1차 장입 과정, 1차 용해 과정, 2차 장입 과정, 2차 용해 과정, 3차 장입 과정, 3차 용해 과정, 승온 과정, 측온 과정 및 출강 과정이 순차적으로 이루어진다. 이와 함께 수리가 완료된 제2노체(200)에서는 제1노체(100)와 같은 방법으로 1차 장입 과정, 1차 용해 과정, 2차 장입 과정, 2차 용해 과정, 3차 장입 과정, 3차 용해 과정, 승온 과정, 측온 과정 및 출강 과정이 순차적으로 이루어진다. 이때, 제2노체(200)에서 이루어지는 1차 장입 과정은 제1노체(100)에서 1차 용해 과정이 수행되는 동안 이루어질 수 있고, 이외에도 2차 및 3차 장입 과정은 제1노체(100)에서 원료의 용해가 이루어지는 동안 수행될 수 있다.
즉, 제1노체(100)와 제2노체(200)에 전원을 인가하는 전원부(변압기)는 제1노체(100)와 제2노체(200) 각각에 전원을 인가할 수 있으며, 제1노체(100)와 제2노체(200)에 전원을 동시에 인가하지는 못한다. 이에 본 발명에서는 전원부에서 제1노체(100)에 전원을 인가하는 동안에는 제2노체(200)에서는 전원이 요구되지 않는 공정, 즉 장입 공정을 수행하고, 제1노체(100)에 전원을 인가하지 않는 동안에는 제2노체(200)에 전원을 인가하여 용해 공정을 수행할 수 있다. 이에 제1노체(100)에서 용강을 제조하는 동안 제2노체(200)에서도 용강을 제조함으로써 제1노체(100)에서 제조된 용강을 출강한 이후 제2노체(200)에서 용강을 출강하는 시간을 약 20 내지 40분 정도 단축시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업방법은, 제1노체(100)에 원료를 장입하는 1차 장입 과정(S110)과, 제1노체(100)에서 원료를 용해시키는 1차 용해 과정 및 제2노체(200)에 원료를 장입하는 1차 장입 과정(S120)과, 제1노체(100)에 원료를 장입하는 2차 장입 과정 및 제2노체(200)에서 원료를 용해시키는 1차 용해 과정(S130)과, 제1노체(100)에서 원료를 용해시키는 2차 용해 과정 및 제2노체(200)에 원료를 장입하는 2차 장입 과정(S140)과, 제1노체(100)에 원료를 장입하는 3차 장입 과정 및 제2노체(200)에서 원료를 용해시키는 2차 용해 과정(S150)과, 제1노체(100)에서 원료를 용해시키는 3차 용해 과정 및 제2노체(200)에 원료를 장입하는 3차 장입 과정(S160)과, 제1노체(100)의 용강을 승온하는 과정(S170)과, 제1노체(100)의 용강을 샘플링하여 측온 및 출강하는 과정 및 제2노체(200)에서 원료를 용해시키는 3차 용해 과정(S180)과, 제2노체(200)의 용강을 승온하는 과정(S190)과, 제2노체(200)의 용강을 샘플링하여 측온한 후 출강하는 과정(S200)을 포함할 수 있다.
여기에서 제1노체(100)와 제2노체(200)에서 각각 수행되는 1차 장입 공정, 1차 용해 공정, 2차 장입 공정, 2차 용해 공정, 3차 장입 공정, 3차 용해 공정, 승온 공정, 측온 공정 및 출강 공정의 소요 시간은 거의 동일할 수 있다. 다만, 이는 실질적으로 원료를 장입하거나, 용해시키는데 소요되는 시간 등일 수 있다.
종래에 수리가 완료된 트윈 전기로를 이용하여 용강을 제조하는데 소요되는 시간에 대해서 설명하면 다음과 같다.
예컨대 제1노체(100)에 장입되는 원료, 즉 스크랩의 총 장입량은 약 150톤 정도일 수 있으며, 3회에 걸쳐 각각의 노체에 장입할 수 있다. 예컨대 1차 장입 공정에서는 약 50톤, 2차 장입 공정에서는 약 70톤, 3차 장입 공정에서는 약 30톤의 스크랩을 장입할 수 있다. 이와 같이 스크랩을 장입하는데 각각의 장입 공정에서 3 내지 5분 정도, 총 9 내지 15분 정도 소요될 수 있다.
제1노체(100)에 장입된 스크랩을 용해시키는 공정은, 1차 용해 공정에서 30 내지 40분, 2차 용해 공정에서 15 내지 20분, 3차 용해 공정에서 15 내지 20분 정도 소요될 수 있다. 이와 같이 스크랩을 용해시키는데 총 60 내지 80분 정도 소요될 수 있다.
그리고 제1노체(100)에서 제조된 용강을 승온시키는 과정은 약 10분 내지 15분 정도 소요될 수 있고, 용강의 온도를 측정하는 측온 과정은 약 3 내지 5분 정도, 노체에서 용강을 출강하는 출강 과정은 약 3 내지 5분 정도 소요될 수 있다.
이와 같이 제1노체(100)에서 용강을 제조하는데 소요되는 시간은 총 85 내지 120분 정도일 수 있다.
또한, 제2노체(200)는 제1노체(100)에서 제조된 용강의 출강이 완료되면 전술한 바와 동일한 시간 동안 용강을 제조하여 출강할 수 있다. 이에 제1노체(100)에서 출강이 완료된 이후 약 85 내지 120분 후 제2노체(200)에서 용강이 출강될 수 있다.
한편, 전기로, 즉 제1노체(100)와 제2노체(200)를 수리한 이후, 용강을 제조하는 초기 조업은 다음과 같은 패턴으로 전원을 공급하여 수행될 수 있다. 즉, 수리 이전의 정상적인 조업에서는 제1노체(100)와 제2노체(200)에 고전류 및 고전압을 인가하여 스크랩을 용해시킴으로써 용강을 제조하지만, 수리 이후 수행되는 초기 조업에서는 정상적인 조업에 비해 저전류 및 저전압을 인가하여 스크랩을 용해시킬 수 있다.
아래의 표 1을 참조하면, 1차 용해 공정, 2차 용해 공정 및 3차 용해 공정은 각각 5단계에 걸쳐 노체에 공급되는 전류와 전압을 점차적으로 증가시켜 내부 온도를 승온시킬 수 있다. 이에 노체 수리 이후 수행되는 초기 조업은 정상적인 조업에 비해 많은 시간이 소요될 수 있다. 표 1은 초기 조업 조건의 일 예로서 모든 초기 조업에 적용되는 것은 아니다.
1차 용해 2차 용해 3차 용해 승온

1단계
 전류(KA) 40 60 60 100
전압(V) 440 460 460 600
전력(KWH) 1000 1000 1000 4000

2단계
 전류(KA) 40 80 80 100
전압(V) 460 550 550 600
전력(KWH) 2000 1000 1000 5000

3단계
 전류(KA) 80 80 100 100
전압(V) 480 600 600 600
전력(KWH) 2000 2000 5000 5000

4단계
 전류(KA) 60 80 100 100
전압(V) 500 600 680 600
전력(KWH) 3000 2000 5000 5000

5단계
 전류(KA) 80 80 100 100
전압(V) 550 600 650 600
전력(KWH) 4000 2000 5000 5000
총 전력(KWH) 12000 10000 25000 24000
전술한 바에 의하면, 종래에는 제1노체(100)와 제2노체(200)에서 용강의 제조가 독립적으로 수행되나, 본 발명의 실시 예에서는 제1노체(100)에서 용강을 제조하는 과정에서 제2노체(200)에서도 용강을 제조할 수 있다. 이하에서 용강을 제조하는데 소요되는 시간은 일 예를 나타내는 것으로서, 전술한 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1노체(100)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정을 수행한 다음, 전원부에서는 제1노체(100)에 전원을 인가하여 제1노체(100)에 장입된 스크랩을 용해시키는 1차 용해 과정을 수행할 수 있다. 이때, 제1노체(100)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 공정은 5분간 수행할 수 있으며, 1차 용해 과정은 35분간 수행할 수 있다.
그리고 1차 용해 과정 중 제2노체(200)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정을 수행할 수 있다. 이때, 제2노체(200)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정은 5분간 수행할 수 있다. 제2노체(200)에 스크랩을 장입한 후 제1노체(100)에서 1차 용해 과정이 진행되는 동안 제2노체(200)에서는 약 30분 정도의 대기 시간이 발생할 수 있다. 이렇게 발생하는 대기 시간동안 제1노체(100)에서 발생하는 열을 이용하여 스크랩을 예열할 수 있다.
이후, 제1노체(100)에서 1차 용해 과정이 완료되면, 전원부는 제1노체(100)에 인가하던 전원을 차단하고, 제2노체(200)에 전원을 인가하여 제2노체(200)에서 스크랩을 용해시키는 1차 용해 과정을 수행할 수 있다. 제2노체(200)에서 1차 용해 과정은 제1노체(100)의 1차 용해 과정과 같이 약 35분 정도 수행될 수 있다.
제2노체(200)에서 1차 용해 과정이 진행되는 동안 제1노체(100)에서는 스크랩을 장입하는 2차 장입 과정이 수행될 수 있다. 이때, 제1노체(100)에서 2차 장입 과정은 약 5분간 수행될 수 있으며, 제2노체(200)에서 1차 용해 과정이 진행되는 동안 약 30분 정도의 대기 시간이 발생할 수 있다.
제2노체(200)에서 1차 용해 과정이 완료되면, 전원부는 제2노체(200)에 인가되는 전원을 차단하고 제1노체(100)에 전원을 인가하여 2차 용해 과정을 수행할 수 있다. 제1노체(100)에서 수행되는 2차 용해 과정은 약 20분간 수행될 수 있다. 제1노체(100)에서 2차 용해 과정이 수행되는 동안, 제2노체(200)에서는 스크랩을 장입하는 2차 장입 공정이 수행될 수 있다. 제2노체(200)에서 수행되는 2차 장입 공정은 약 5분간 수행될 수 있으며, 제1노체(100)에서 2차 용해 과정이 수행되는 동안 제2노체(200)에서는 약 15분 정도의 대기 시간이 발생하게 된다.
제1노체(100)에서 2차 용해 과정이 완료되면, 전원부는 제1노체(100)에 인가하는 전원을 차단하고, 제2노체(200)에 전원을 인가하여 제2노체(200)에서 스크랩을 용해시키는 2차 용해 과정을 수행할 수 있다. 제2노체(200)에서 2차 용해 과정은 제1노체(100)의 1차 용해 과정과 같이 약 20분 정도 수행될 수 있다.
제2노체(200)에서 2차 용해 과정이 진행되는 동안 제1노체(100)에서는 스크랩을 장입하는 3차 장입 과정이 수행될 수 있다. 이때, 제1노체(100)에서 3차 장입 과정은 약 5분간 수행될 수 있으며, 제2노체(200)에서 2차 용해 과정이 진행되는 동안 제1노체(100)에서는 약 15분 정도의 대기 시간이 발생할 수 있다. 이렇게 발생하는 대기 시간 동안 제1노체(100)에는 산소와 포밍재(탄소 성분)을 취입할 수 있다. 이와 같이 제1노체(100)에 산소와 포밍재를 취입함으로써 2차 용해 과정에서 생성된 용강 중 탄소 성분을 감소시키는 탈탄반응을 일으키는 동시에, 탈탄과정에서 발생하는 배가스, 예컨대 CO가스를 이차 연소시켜 용강 온도 저하를 억제할 수 있다.
제2노체(200)에서 2차 용해 과정이 완료되면, 전원부는 제2노체(200)에 인가되는 전원을 차단하고 제1노체(100)에 전원을 인가하여 3차 용해 과정을 수행할 수 있다. 제1노체(100)에서 수행되는 3차 용해 과정은 약 20분간 수행될 수 있다. 제1노체(100)에서 3차 용해 과정이 수행되는 동안 제1노체(100) 내부에는 산소 및 포밍재를 취입할 수 있으며, 이때 이전 단계의 대기 시간에 취입량보다 많은 산소와 포밍재를 취입할 수 있다. 예컨대 제1노체(100)에서 2차 용해 과정 이후에 발생하는 대기 시간에 3000N㎥/시간 정도의 유량으로 산소를 취입했다면, 제1노체(100)에서 3차 용해 과정에서는 4000N㎥/시간 정도의 유량으로 산소를 취입할 수 있다. 제1노체(100)에서 2차 용해 과정이 수행되는 동안, 제2노체(200)에서는 스크랩을 장입하는 3차 장입 공정이 수행될 수 있다. 제2노체(200)에서 수행되는 3차 장입 공정은 약 5분간 수행될 수 있으며, 제1노체(100)에서 3차 용해 과정이 수행되는 동안 제2노체(200)에서는 약 15분 정도의 대기 시간이 발생하게 된다. 제2노체(200)에서는 대기 시간 동안 제2노체(200)에 산소와 포밍재를 취입함으로써 2차 용해 과정에서 생성된 용강 중 탄소 성분을 감소시키는 탈탄반응을 일으키는 동시에, 탈탄과정에서 발생하는 배가스, 예컨대 CO가스를 이차 연소시켜 용강 온도 저하를 억제할 수 있다.
제1노체(100)에서 3차 용해 과정이 완료되면, 제1노체(100) 내 용강의 온도를 목표 온도, 예컨대 출강 온도로 조절하기 위한 승온 과정을 수행한다. 제1노체(100)에서 승온 과정을 수행하는 동안 제1노체(100)에는 산소와 포밍재가 취입될 수 있으며, 이전에 발생하는 이전에 발생하는 대기 시간이나 3차 용해시보다 많은 10000N㎥/시간 정도의 산소를 취입할 수 있다. 이는 제1노체(100) 내부에 수용되는 용강량이 적은 경우에는 노체의 손상을 피할 수 없기 때문에 용강량이 증가함에 따라 취입되는 산소의 유량을 단계적으로 증가시키는 것이다. 제1노체(100)에서의 승온 과정은 약 15분간 수행될 수 있으며, 이때, 제2노체(200)에서는 제1노체(100)에서의 3차 용해 과정으로부터 약 15분간의 대기 시간이 추가로 발생한다. 이에 제1노체(100)에서 3차 용해 공정과 승온 공정으로 인해 제2노체(200)에서는 약 30분 정도의 대기 시간이 발생할 수 있다. 제2노체(200)에서는 약 30분간의 대기 시간동안 산소와 포밍재를 지속적으로, 또는 단속적으로 취입하여 용강의 성분을 조정하는 동시에 온도 저하를 억제할 수 있다.
제1노체(100)에서 승온 과정이 완료되면, 전원부는 제1노체(100)에 인가하는 전원을 차단하고 제2노체(200)에 전원을 인가하여 3차 용해 과정을 수행한다. 제2노체(200)에서 3차 용해 과정이 수행되는 동안 제1노체(100)에서는 제조된 용강의 온도를 측정하는 측온 과정을 수행하고, 제1노체(100)의 출강구(114)를 통해 수강 래들(400)에 용강을 출강하는 출강 과정을 수행할 수 있다. 이때, 제1노체(100)에서의 측온 과정과 출강 과정은 각각 5분 정도씩 수행될 수 있다. 제1노체(100)에서 용강을 출강시킨 후 제1노체(100)에 스크랩을 장입하는 1차 장입 과정을 수행할 수 있다. 제1노체(100)에서 1차 장입 과정은 제2노체(200)에서 3차 용해 과정을 수행하는 동안 수행될 수도 있고, 이후 제2노체(200)에서 승온 과정, 측온 과정 및 출강 과정 중 어느 하나의 과정을 수행하는 동안 수행될 수도 있다. 이때, 제2노체(200)에서의 산소 및 포밍재 투입 패턴은 제1노체(100)에서의 투입 패턴과 거의 동일하게 이루어질 수 있다.
제2노체(200)에서 수행되는 3차 용해 과정은 약 20분 정도 수행될 수 있고, 3차 용해 과정이 완료되면, 승온 과정 및 측온 과정을 각각 15분 및 5분 정도 수행한 후 제2노체(200)의 출강구(214)를 통해 수강 래들(400)에 용강을 출강한다. 제2노체(200)에서 용강의 출강은 제1노체(100)에서 용강을 출강한 이후 약 35분 이후에 완료될 수 있다.
제1노체(100)와 제2노체(200)에서 용강이 출강(1차지 및 2차지)되면, 그 이후에는 제1노체(100)와 제2노체(200)에서 정상적인 방법으로 용강을 제조할 수 있다. 여기에서 정상적인 방법이란 제1노체(100)와 제2노체(200)에서 교대로 용강을 제조하는 방법을 의미한다.
하기의 표 2는 종래기술에 따른 전기로 조업에 소요되는 시간과 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 조업에 소요되는 시간을 비교하여 보여주고 있다. 여기에서 전기로 조업은 제1노체와 제2노체를 구비하는 트윈 전기로를 이용하며, 수리 완료된 후 초기 조업, 예컨대 1차지 및 2차지를 의미한다.
종래(분) 본 발명(분) 차이(분)
1차지(제1노체) 120 180 +60
2차지(제2노체) 120 35 -85
3차지(제1노체) 55 55 0
4차지(제2노체) 55 55 0
5차지(제1노체) 55 55 0
6차지(제2노체) 55 55 0
7차지(제1노체) 55 55 0
8차지(제2노체 55 55 0
총 소요시간(분) 570 545 -25
상기 표 2를 참조하면, 종래에는 제1노체와 제2노체에서 각각 용강을 제조하기 때문에 제1노체에서 스크랩 장입으로부터 출강까지 약 120분 정도 소요되고, 제1노체에서 용강을 출강한 이후 제2노체에서 스크랩 장입으로부터 출강까지 약 120분 정도 소요되는 것을 알 수 있다.
이와 비교하여, 본 발명에서는 제1노체에서 용강을 제조하는 동안 제2노체에서도 용강을 제조하고 있기 때문에, 제1노체에서 스크랩 장입으로부터 출강까지 약 180분 정도 소요되고, 제2노체에서 스크랩 장입으로부터 출강까지 약 35분 정도 소요되는 것으로 나타나고 있다. 이때, 제1노체에서의 조업 시간이 종래기술에 비해 약 60분 정도 증가하는 것을 알 수 있는데, 이는 제2노체에서 스크랩을 용해시킬 때 제1노체에서는 대기 시간이 발생하기 때문이다. 그리고 본 발명에서 제2노체에서 조업시간이 35분 소요되었다는 의미는 제1노체에서 제조된 용강을 출강한 이후 제2노체에서 용강을 출강하기까지 소요된 시간을 의미한다. 제2노체에서 용강을 제조하는 동안 소요된 시간은 종래기술에 비해 약 85분 정도 단축되었으며, 이는 제1노체에서 용강을 출강한 후 제2노체에서 용강을 출강하기까지 소요되는 시간이 약 85분 정도 단축된 것을 의미한다. 이와 같이 제1노체에서 용강을 출강한 후 제2노체에서 용강을 출강하기까지 소요되는 시간을 단축함으로써 주조를 위해 제1노체에서 제조된 용강의 대기시간을 단축할 수 있고 이를 통해 용강 온도 저하에 따른 후속 공정의 부하를 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 이로 인해 1차지에서 8차지까지 연속적으로 수행되는 전기로 조업의 총 소요시간이 약 25분 정도 단축되어 용강 제조에서 주조까지 소요되는 전체 조업 시간을 단축할 수 있어 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
여기에서는 제1노체에서 용강을 출강한 이후 제2노체에서 용강을 출강하기 까지 약 35분 정도의 시간이 단축된 것으로 설명하였으나, 각 공정에서의 공정 시간을 조절하면 약 20 내지 40분 정도 범위로 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 제1노체 110a, 210a: 몸체
110b, 210b: 덮개 200: 제2노체
120a, 220a: 하부전극 120b, 220b: 상부전극
300: 덕트 400: 수강 래들
500: 슬래그 포트

Claims (14)

  1. 트윈 전기로의 제1노체와 제2노체 중 적어도 어느 하나를 수리 또는 교체한 이후에 용강을 제조하는 초기 조업에 적용하는 전기로 조업방법으로서,
    상기 제1노체에 원료를 장입하는 제1과정;
    상기 제1노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제2과정; 및
    상기 제1노체로부터 용강을 출강하는 제3과정;을 포함하고,
    상기 제1과정 내지 상기 제3과정 사이에 상기 제2노체에 원료를 장입하는 제4과정과, 상기 제2노체에서 원료를 용해시켜 용강을 제조하는 제5과정 및 상기 제3과정 이후에 제2노체에서 제조된 용강을 출강하는 제6과정;을 수행하며,
    상기 제1과정, 상기 제2과정, 제4과정 및 제5과정은 적어도 2회 이상 반복 수행하되, 상기 제3과정에서 상기 6과정까지 소요되는 시간을 단축하기 위해 상기 제2과정과 상기 제5과정은 하나의 전원부를 이용하여 상기 제1노체와 상기 제2노체에 전원을 교대로 인가하여 수행함으로써 상기 제1노체에서 용강을 제조하는 동안 상기 제2노체에서도 용강을 제조하며,
    상기 제6과정 이후에 상기 제1노체에서 제1과정 내지 제3과정을 연속적으로 수행한 다음, 상기 제2노체에서 제4과정 내지 제6과정을 연속적으로 수행함으로써 상기 제1노체와 상기 제2노체에서 교대로 용강을 제조하는 전기로 조업방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2과정을 수행하는 동안 상기 제4과정을 수행하는 전기로 조업방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제5과정을 수행하는 동안 상기 제1과정을 수행하는 전기로 조업방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제5과정을 수행하는 동안 상기 제1과정을 수행하고,
    상기 제1과정을 수행하고 상기 제2과정을 수행하기 이전에 상기 제1노체 내부에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급하는 전기로 조업방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1노체에 산소 및 포밍재를 공급하는 과정은 상기 제1과정과 상기 제2과정을 적어도 2회 이상 반복한 이후에 수행하는 전기로 조업방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2과정을 수행하는 동안 상기 제4과정을 수행하고,
    상기 제4과정을 수행하고 상기 제5과정을 수행하기 이전에 상기 제2노체 내부에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급하는 전기로 조업방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2노체에 산소 및 포밍재 중 적어도 어느 하나를 공급하는 과정은 상기 제4과정과 상기 제5과정을 적어도 2회 이상 반복한 이후에 수행하는 전기로 조업방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제6과정은 상기 제3과정 이후 20 내지 40분 사이에 수행되는 전기로 조업방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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