KR19980032784A - 전기 아크로에서 액체 금속의 전자 교반 방법 및 장치. - Google Patents
전기 아크로에서 액체 금속의 전자 교반 방법 및 장치. Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980032784A KR19980032784A KR1019970052427A KR19970052427A KR19980032784A KR 19980032784 A KR19980032784 A KR 19980032784A KR 1019970052427 A KR1019970052427 A KR 1019970052427A KR 19970052427 A KR19970052427 A KR 19970052427A KR 19980032784 A KR19980032784 A KR 19980032784A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- current
- liquid metal
- furnace
- winding
- anode
- Prior art date
Links
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 13
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 6
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 2
- 241000509639 Agama Species 0.000 description 1
- 101100165177 Caenorhabditis elegans bath-15 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D27/00—Stirring devices for molten material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
- B01F33/451—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers wherein the mixture is directly exposed to an electromagnetic field without use of a stirrer, e.g. for material comprising ferromagnetic particles or for molten metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5229—Manufacture of steel in electric furnaces in a direct current [DC] electric arc furnace
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/34—Arrangements for circulation of melts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
- B01F2101/45—Mixing in metallurgical processes of ferrous or non-ferrous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
- F27B3/085—Arc furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
- F27D2003/0039—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities comprising magnetic means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
- H05B2213/02—Stirring of melted material in melting furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
바닥(13)과 측벽(15)에 의해 한정된 노(35)로 구성된 직류 전기 아크로에서 액체 금속을 전자 교반하는 방법. 상기 전기 아크로는 노의 바닥(13)에 배열되고 주 전류(Io)에 의해 공급받는 양극(12)과 함께 작용하는 음극(11)을 중심에 포함하는데, 액체 금속(14)내에서 자기장을 발생하는 전자 시스템이 배치되는데 이것의 수직 성분(BZ)과 방사상 성분(Br)은 액체 금속(14)에 존재하는 모든 전류의 방사상 성분(Jr) 및 수직 성분(JZ)과 각각 상호작용하는데, 본원 발명에 따른 방법은, 전류(I1)가 흐르고 노바닥(35)의 벽(15)과 바닥(13) 내부에서 작동하는 제 1 전자 시스템 및 액체 금속(14)을 순환하는, 인접한 양극(12) 사이에서, 제 2 유도 전류(I3)를 발생하는 제 2 전자 시스템을 포함한다.
전류(I1)가 흐르는 제 1 와인딩(19)으로 구성되고, 제 1 와인딩(19)은 다수의 나선(20)을 포함하고, 이중 일부 나선(20)은 바닥(13) 및 측벽(15)의 세로 세그먼트와 공동 작용하게 노(35)의 내화재 내부에 배치되는, 전술한 방법을 달성하는 장치.
Description
본 발명은 각 독립항에서 기술된 대로 전기 아크로에서 액체 금속을 전자 교반하는 방법 및 교반 장치에 관련된다.
본 발명은, 용융 단계와 정련 단계 동안, 액체 금속의 제어된 전자 교반을 달성하도록, 직류 전기 아크로에 이용된다. 이런 교반은 여러 단계의 공정에서 최적 작용을 쉽게 달성할 수 있도록 하고, 최종 생산물의 품질을 개선시키고 에너지를 절약하려는 목적을 가진다.
본 발명은, 정련하는 동안 일정 온도에서 액체 금속을 유지할 수 있도록, 전기 아크의 스위치가 켜졌을 때, 용융 단계 동안 및 전기 아크의 스위치가 꺼졌을 때, 용융 단계의 종반에, 작동할 수 있도록 한다.
본 발명은, 전자 교반에 보상 기능으로서, 노의 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 전기 아크의 작용을 조절하고 분배하여서, 노의 내부에 있는 내화재의 조기 마모 및 저하를 일으킬 수 있는 고온점의 형성을 막도록 전기 아크의 제어된 회전을 일으키는데 사용된다.
종래 기술은, 욕을 균질하게 만들기 위해서 전기 아크로에서 액체 금속을 교반하고 혼합하는 장치를 구비해야 하고 감소된 작동 주기로 고품질의 철을 얻기 위해서 용융 공정의 화학 반응을 가속화시켜야 한다.
직류 전기 노는 중심에 음극을 포함하는데 이것은 바닥에 적절히 배치된 다수의 양극과 공동 작용하고 노에 적재된 원료를 용융하는 전기 아크를 발생시킨다.
전기 아크를 발생시키기 위해서 공급되는 전류는 용융된 금속에서 자기장을 유도한다; 자기장은 선호되는 회전 방향으로 용융된 금속을 일부 교반하는 전자기력을 발생시키고 전류와 상호 작용한다.
비록 직류 전기 아크로에서 유도된 자기장 및 전류가 높을지라도, 발생된 전자기력은 용융된 금속의 온화한 혼합만 달성할 수 있는데, 이것은 용융 공정을 최적화하는데 필요한, 균일성이라는 점에서 보아, 욕의 작동 요구를 충분히 만족시키지 못한다.
종래 기술로 공지된 많은 유압식 교반 장치들이 있다. 그러나 상기 교반 장치들은 액체 금속을 강하게 교반할 수는 있지만, 아주 국부적인 교반 작용을 행한다; 따라서 이런 교반 작용은 비교적 짧은 시간내에 욕의 물리적, 화학적 상태를 균일하게 하기에 충분하지 못하다.
또, 사용되는 기체 종류 때문에, 상기 장치는 너무 비싸거나 (예; 아르곤 기체가 사용될 때), 특정 생산품에서 최종 품질을 저하시킬 수도 있다(예; 질소가 사용될 때).
노 내부의 높은 온도와 이종의 원료 때문에, 액체 금속을 교반하는데 이용할 수 있는 효과적인 기계적 장치는 없다 - 노 내부의 높은 온도와 이종의 원료는 기계적 장치의 기능을 저하시키고 종종 기계장치를 파괴하거나 고장을 일으킨다.
GB-A-1.067.386 은 노의 내부나 아래에 배치되고 직류를 공급받는 자석이나 솔레노이드에 의해 작동되는 자기 교반 시스템을 기술한다.
이 시스템은 세로 방향의 전류와 방사상 자기장 사이에서 상호 작용에 의해 노 내부의 용융된 금속욕에 작용하는 전자기력의 발생을 근거로 한다.
GB-A-1.067.386 에 제시된 시스템의 장점은, 자석이나 고분말 장치를 사용하지 않으면서 좀더 효과적으로 욕의 교반을 일으킬 수 있다는 것이다.
그러나, 이 시스템은 한정된 액체 금속의 교반 능력을 부여할 수 있다. 즉 액체 금속의 속도를 정확하게 제어할 수 없고, 점진적이고 너무 이른 마모와 부식을 막기 위해서, 용융 사이클의 특정 단계 및/ 둘러싸고 있는 내화벽에 대한 위치에 맞게 속도를 바꿀 수 없다.
또, GB-A-1.067.386 에 제시된 시스템은 반드시 전기 아크를 포함하므로 아크의 스위치가 꺼진 채 노가 작동할 때, 상기 공정 단계 동안, 예를 들면 정련하는 동안 전술한 시스템은 어떤 작용도 하지 않는다.
US-A-4.149.024 는 노의 바깥쪽에 배치되고 삼상 전류를 공급받는 전자석에 의해 발생되는 회전 자기장을 사용하는 아크의 회전과 편향을 제어하는 시스템을 기술한다.
전자석은 이동 자기장을 생성하는데 이것은 아크의 전류와 상호작용하고 아크의 회전 및 편향을 일으키는 힘을 발생시킨다.
US-A-4.149.024 에 제시된 시스템은 용융된 금속 욕의 편향을 달성할 수 없으므로 본 발명에 따른 주요 기능을 실행하지 못한다.
DE-A-3.232.551 은 음극 및 양극으로서 작용할 수 있는 세 개의 상부 전극을 가지는 노-레이들을 기술한다; 회로는 욕위에 쌓인 슬래그에 의해 닫혀진다.
DE-A-3.232.551 은 전자 편향기로 간단히 나타나 있고 내화재 바깥쪽에 위치한 코일과 같은 요소를 포함한다. 그러나 이 요소의 구조나 기능에 대해서는 설명되지 않는다.
이 특허의 주요 목적은 바닥 전극으로서 전해질의 슬래그를 사용하고 전기 아크에 의해 발생된 가열에 의해 합금의 정련 및 처리를 개선시키는 것이다.
따라서 이것은 노의 정련 및 용융 단계에서 전기 아크의 위치 설정과 용융된 금속의 전자 교반의 제어를 개선시키는 것에 관련된 본 발명과 전혀 관계없다.
FR-A-2.331.233 은 전기 아크의 제어된 회전을 얻기 위해서 직류를 공급받는 강자성체 코어를 포함하는 직류 노를 기술한다.
이것은, 전극에 대한 전기 아크의 제어된 회전의 필요조건인, 온도 및 내화재의 마모를 감지하는 센서를 포함한다.
아크는 자기장을 생성하도록 강자성체 코어의 연결부의 형태(단상, 이상, 삼상) 및 주파수를 조절함으로써 회전되는데, 상기 자기장은 아크의 전류와 상호 작용함으로써 회전을 일으킬 수 있는 힘을 생성한다.
비대칭 충전이 있을 때, FR-A-2.331.233 에 기술된 장치는 아크의 속도를 바꿀 수 있어서 아크의 속도는 좀더 노출된 영역에서 더 빠르고 다른 영역에서는 더 느리다.
그러나 용융된 금속의 전자 교반에 대한 어떤 가능성도 언급되지 않는다.
1994년 8월 15일자의 Stahl und Eisen 의 vol. 114, no. 8 의 75-77 페이지에서 발췌된 논문은, 교류 노의 공정을 제어하는 장치를 기술한다.
이 논문은 아크의 편향을 한정하고 제어하는 아크를 위한 제어 시스템을 설명한다; 이것은 노 둘레에 전류-베어링 케이블의 최적 배열에 의해 달성된다.
원하는 전자 교반을 얻기 위해서, 코일과 같은 요소가 노의 하부에 배치되고 사용되지만, 이 코일이 AC 인지 DC 인지에 대해서는 정해지지 않는다; 아크의 전류와 상호 작용함으로써 액체 금속을 회전시킬 수 있는 전자기력을 발생하는 자기장을 코일이 형성한다.
이 시스템은 아크의 회전을 얻을 수 없고, 아크의 편향을 제어하기 위해서, 제어되고 상호작용하는 전자기력을 사용하지 않는다.
교반에 사용되는 이 시스템은 GB-A-1.067.386 에 대해 앞서 언급된 동일한 단점을 가진다.
본원 발명의 출원인은 종래 기술의 단점을 극복하고 여러 가지 장점을 가지는 방법 및 장치를 개발하고 테스트해 보았다.
본 발명은 각 독립항에서 특징이 기술되고, 종속항은 주요 실시예에 대한 변형예를 기술한다.
본 발명의 목적은, 직류 전기 아크로에서, 액체 금속을 위한 제어된 전자 교반 장치 및 방법을 제공하는 것인데, 상기 장치는 욕 전체의 온도를 일정하게 만들고 화학 반응을 촉진하기 위해서 욕을 균질하고 균일하게 만드는데 적합하다.
연속 제어 및 교반의 강화로 본 발명은 생산된 강철의 품질을 향상시키면서 도입된 원료의 용융 시간을 빠르게 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 노의 내화벽에 대한 금속 위치 및 전류 용융 사이클의 단계에 따라, 액체 금속에서 교반 작용의 강도를 조절하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 벽에서 조기 마모를 일으키지 않도록 내화 벽 가까이에서는 회전 속도가 너무 빠르지 않게 액체 금속의 회전 속도를 조절하는 것이다.
또다른 목적은 용융 사이클의 종반에 전기 아크의 스위치를 끈 후에도 용융된 금속의 가열, 교반 및 혼합을 계속 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 용융하는 동안 전기 아크의 회전을 제어하기에 적합한 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 비경제적이고, 복잡하며 부피가 큰 정류기를 필요로 하지 않으면서 주 전원을 직접 사용할 수 있는 것이다.
본 발명에 따르면, 노는 용융된 금속 내부에 자기장을 생성하는데 적합한 제 1 전자 시스템과 공동 작용한다.
제 1 전자 시스템은, 전류가 이동하고 바닥과 공동 작용하게 노의 내화재 내에 위치한 제 1 와인딩으로 구성된다.
변형예에 따르면, 제 1 와인딩은 측벽 둘레에서 정해진 높이의 세그먼트에 대해 뻗어있다.
본 발명의 실시예에서, 측벽 둘레의 세그먼트는 노에서 액체 금속의 최대 높이 이상으로 뻗어 있어서, 와인딩의 나선 일부는 항상 용융된 금속의 오목면 위에 있다.
본 발명의 실시예에서, 제 1 와인딩은 내부에 중공이 있는 전기 전도체로 구성된다.
변형예에 따르면, 중공이 있는 전기 전도체는 공기, 물, 수지나 유기 용액, 액체 금속 또는 그 밖의 내부에서 순환하는 물질로 냉각된다.
다른 변형예에 따르면, 제 1 전자 시스템은 노의 바닥 바깥쪽과 아래에 배치된 동심 나선에 의해 한정된 제 2 와인딩을 포함하므로, 양극이 점유한 바닥 부분의 아래쪽으로 향한 연장부를 둘러싸도록 차곡차곡 배치된, 세로축상에 다수의 고리를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 제 1, 제 2 와인딩은 독립적이다.
변형예에 따르면, 제 1, 제 2 와인딩으로 이루어진 단일 와인딩이 존재한다.
다른 실시예에서, 각각의 두 와인딩은 개별적인 독립 나선으로 구성된다.
본 발명에 따르면, 두 와인딩에 의해 용융된 금속 내부에 생성된 전체 자기장의 수직 성분과 방사상 성분은, 전기 아크를 통하여 발생되는 노의 작동 전류의 방사상 성분 및 수직 성분과 상호작용하거나, 용융된 금속을 교반하는 나선형으로 발달하는 전자기력을 생성하면서, 액체 금속 내부에서 순환하는 전체 전류의 성분과 상호작용한다.
제 1 변형예에 따르면, 제 1 전자 시스템과 공동 작용하도록, 노의 양극을 구성하면서 노와 결합된 제 2 전자 시스템을 구비하는데, 이것을 통하여 양극에서 인접한 부분으로 흐르는 보충 전류가 공급되고, 수평으로 액체 금속을 통하여 흐른다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미리 확립된 방법 및 방향으로 보충 전류가 용융된 금속을 순환할 때, 상기 보충 전류는 적절한 교정기에 의해 정류되고 양극과 결합된 코일에 의해 유도된다.
정류된 전류는 전기 아크를 생성하는 주 전류와 상호 작용하는 자기장을 만드는데, 이것은 전자기력을 형성하고, 나선형으로 발달하고, 액체 금속의 교반을 일으킨다.
액체 금속을 교반하는 나선형 체적력의 세기를 증가시키면서, 전류의 방사상 성분을 증가시키도록, 전류가 통할 때, 정류된 전류는 제 1 전자 시스템에 의해 생성된 자기장과 상호 작용할 수 있다. 아크가 존재하지 않을 때에도 액체 금속을 일정 온도로 유지할 수 있도록 용융을 수반하는 정련 단계동안, 아크의 스위치가 꺼졌을 때 정류된 전류는 작용할 수 있다.
또, 전류가 흐름에 따라 발생되는 주울 효과를 이용함으로써, 용융 공정의 초기에, 양극 사이에서 정류된 전류는 바닥 위의 금속 부분을 용융하는데 사용될 수 있다.
제 1, 제 2 전자 시스템에 공급하고, 직렬 연결부에 의해 노의 주 작동 전류와 동일할 수도 있는 전류가, 용융된 금속에 유도된 전자기력에 영향을 미치는 상관 매개변수를 조절하도록 연속 제어된다.
이것은 공정 사이클 동안 발생하는 공정의 요구 조건에 따라 욕의 교반 강도를 바꿀 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1, 제 2 전자 시스템에서 순환하는 전류 값을 바꾸어줌으로써, 중심이나 외주에서 교반 효과를 증감하거나, 교반 작용의 강도를 국부적으로 바꾸어 줌으로써, 방향과 값면에서, 노의 세로축 둘레에 와동을 일으키는 전자기력을 바꿀 수 있다.
또, 두 유닛에서 전류의 흐름 방향을 바꾸어줌으로써, 액체 금속이 혼합되는 회전 방향을 바꿀 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 노의 주 작동 전류의 방사상 성분을 증가시켜서, 액체 금속을 교반하는 나선형 힘을 증가시키도록, 전기 아크의 필요한 효율성과 노의 크기에 맞게, 양극은 음극의 세로축에서 가능한 한 멀리 노의 바닥에 배치된다.
변형예에 따르면, 양극은 등변 삼각형의 꼭지점에 노의 바닥에 배치되고, 제 4 음극은 삼각형의 중심에 배치된다.
바람직한 전류의 이동을 일으키기 위해서 양극은 알맞게 서로 결합될 수 있다.
전술한 배치로, 고강도의 교반 힘을 발생시키기 위해서 전류의 방사상 성분을 상당히 증가시킬 수 있으므로 양극간 전류가 25㎄일 때, 아크의 스위치가 꺼져 있을 때 욕의 바닥에서 액체 금속의 평균 속도를 0.5m/s까지 발생시킬 수 있다.
아크가 작동될 때, 아크에 의해 본질적으로 발생되는 효과이외에 교반 효과가 부가되어서, 아주 빠른 교반 속도에 도달할 수 있다.
다른 변형예에 따르면, 각각의 양극은 별모양이나 삼각형의 연결부에 의해 삼상 전원에 연결된 유도자를 구비하고 있다.
상기 양극을 순환하는 교류는 애지머스 방향으로 액체 금속의 욕에서 교반 운동을 유도하는 회전 자기장을 차례로 생성한다.
이 시스템을 사용함으로써, 욕은 두 방향으로 교반된다; 제 1 방향은 회전 자기장에 따른 애지머스 방향이고 제 2 방향은 양극을 떠난 전류의 휨에 기인한 나선형 방향이다.
이 실시예는 산업상의 주요 주파수에서 작동할 수 있도록 하고 특별한 경우에, 다른 자기장에 독립적으로 사용될 수 있다.
변형예에 따르면, 별모양이나 삼각형으로 배열한 양극과 함께, 회전 자기장을 생성하도록 노 둘레에 배치된 코일이 사용된다.
따라서 이 구조는 코일에 의해 발생된 회전 자기장과 상호 작용하는 회전 전류에 의해 생성된 자기장을 부여한다.
양극 사이에서 순환하는 회전 전류와 코일에 의해 생성된 회전 자기장 사이에서 최대 상호 작용을 부여하도록 코일과 양극은 배치된다.
양극 사이의 전체 전류의 벡터는, 코일에 의해 생성된 회전장과, 이 회전장이 최대인 점 둘레에서 각도가 0이 되도록 배치되어야 한다.
상기 실시예의 장점은, 비경제적이며 부피가 큰 정류기를 사용할 필요없이, 전원 장치로부터 발생한 전류를 직접 사용할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전류 아크를 생성하는 주 작동 전류의 축방향 성분과 위에서 설명한 전자 시스템에 의해 발생된 자기장으로부터 생성된 방사상 성분사이의 상호 작용은, 전류 아크의 자기-기체동력 회전을 일으킬 수 있다.
제 1 와인딩의 나선은 액체 금속의 오목면까지 이르는 최대 높이 위에 위치하여서, 전류 아크의 작동 영역내에서 가장 많은 자기 흐름을 허용하고 그것의 회전 반경을 증가시킬 수 있다는 사실 때문에 아크의 회전은 증진된다.
양극 둘레에 위치한 제 2 와인딩과 노 둘레에, 강자성체 물질로 만들어진 쉘은, 노 전체의 자기장을 증가시키고 또한 아크의 회전 효과를 높인다.
또다른 변형예에 따르면, 제 1 와인딩은 벽과 노의 바닥을 한정하는 내화층 바깥쪽에 위치한다.
이런 경우에, 내화재와 제 1 와인딩사이에 비강자성체 물질로 만들어진 보호층이 존재하고 강자성체 쉘은 제 1 와인딩에서 바깥쪽에 배치된다.
첨부 도면은 비제한적인 예시로 주어지고 본 발명의 선호되는 실시예를 나타낸다:
도 1 은 본 발명에 따른 시스템을 적용한 전기 아크로의 종단면도.
도 2 는 도 1 에 나타낸 노의 평면도.
도 3 은 도 1 에 나타낸 노의 3차원적 절단면도.
도 4 는 도 3 의 A를 확대한 도면.
도 5 는 도 3 의 B를 확대한 도면.
도 6 은 도 5 의 C-C 단면도.
도 7a 와 7b 는 가능한 두 작동 상태에서 도 1 에 나타낸 노의 일부 단면도.
도 8 은 도 1 에 나타낸 실시예를 변형한 일부 단면도.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 10 과 11 은, 측부 및 상부에서 본, 노의 양극의 제 1 구조를 나타낸 도면.
도 12 와 13 은, 상부 및 측부에서 본, 노의 양극의 제 2 구조를 나타낸 도면.
* 부호 설명
10...전기 아크로 11...음극
12...양극 13...노의 바닥
14...액체 금속욕 15...노의 측벽
16...내화재 17...전기 아크
19...제 1 와인딩 20, 26...나선
21...전기 도체 22...관
23...핀(fin) 25...제 2 와인딩
28...코일 29...보호층
30...다이오드 31...강자성체 외부 쉘
32...구리 전도체 33...극편
34...집중 극
본 발명에 따른 시스템을 사용하는 전기 아크 노(10)는 직류형이고 노(35)의 바닥(13)에 배치된 다수의 양극(12)과 공동 작용하는, 중심에 위치한 음극(11)을 포함한다.
도 1-4 에서, 노 바닥의 내부 크기에 적합한 세로축으로부터 가능한 한 멀리 떨어진 위치에서 음극(11)의 세로축에 대칭적으로 배열된 4개의 양극(12)이 존재한다.
전기 아크로(10)의 노 바닥(35)의 측벽(15)과 바닥(13) 사이에 액체 금속(14)을 포함하도록 내화재(16)로 만들어진다.
양극(12)과 음극(11) 사이에 주 전류 Io가 액체 금속(14)을 통과함으로써, 정해진 최대 높이(18)에 도달하는 액체 욕을 얻을 때까지, 고철을 용융하는 전기 아크(17)가 형성된다.
바닥(13)과 측벽(15)의 내화재(16)내에, 전류 I1이 이동하는 제 1 와인딩(19)으로 구성된 제 1 전자 시스템이 존재한다.
제 1 와인딩(19)은 공기, 물, 수지 또는 유기 물질, 액체금속이나 다른 물질로 냉각되는, 관상 전기 전도체(21)로 만들어진 다수의 나선(20)에 의해 한정된다.
도 5 에 나타낸 실시예에서, 상기 전기 전도체(21)는 구리로 만들어지고, 공기로 냉각되고 열 교환의 냉각 공기가 내부에 이동하는 금속 관(22)으로 구성된다.
변형예에 따르면, 금속 관(22)은 알루미늄, 알루미늄과 구리 또는 그 밖의 합금으로 만들어진다.
관(22)내에 순환하는 유체에 의해 열을 최대로 제거하도록 열 교환에 이용할 수 있는 표면을 증가시키기 위해서 내면은 핀 또는 리지(23)(도 6)를 가진다.
또, 냉각 시스템의 효율성을 증가시키기 위해서, 교란 운동을 증가시켜서 냉각 유체와 벽사이에서 열교환을 일으키는 형태의, 각 구간에서 더 좁은 일련의 부분(24)을, 규칙적인 간격으로, 금속관(22)이 포함한다.
도 9 에 나타낸 변형예에 따르면, 제 1 와인딩(19)은, 강자성체 외부 쉘(31)에 인접하여 배치된, 직사각형 모양의, 고체 구리 전도체(32)로 구성된다.
액체 금속 욕에 대한 거리는 쉘(31)을 통하여 교환되는 열의 양을 충분하게 만들어주므로 상기 실시예는 전도체를 냉각하는 것을 불필요하게 만든다.
도 9 에 나타낸 해법에서, 동일한 전류를 이용하는 동안 자기장의 레벨을 증가시키도록, 외부 쉘(31)에서 직사각형 전도체들(32) 사이에 극편(33)이 배치된다.
다른 해법은 노(10)의 세로축에 인접하여 배열된 집중 극(34)을 포함한다; 그것의 기능은 액체 금속 욕(14)의 중심 영역에서 자기력선을 집중시키는 것이다.
이 경우에, 제 1 와인딩이 액체 금속(14)의 최대 높이(18)보다 더 높이 도달할 때까지 제 1 와인딩(19)은 측벽(15)에서 뻗어있다. 본 발명에 따른 실시예에서, 최대 높이 이상으로 배치된 와인딩(19) 부분은 전체 와인딩의 20%이다.
노(10)의 바닥(13) 아래에 제 1 전자 시스템은 네 개의 양극(12)을 둘러싸는 다수의 나선(26)에 의해 한정된 제 2 와인딩(25)을 포함한다. 세로축이 노(10)의 세로축과 일치하는, 제 2 와인딩(25)에 전류 I2가 공급된다.
본 발명에 따르면, 전류 I2는, 전기 아크(17)를 발생하고 노의 주요 전력 회로와 직렬 연결부에 의해 공급되는 동일 전류 Io이다.
변형예에 따라, 전류 I2는 독립적으로 공급되고 그 값은 제어될 수 있다.
이 경우에, 양극(12)으로 구성된 제 2 전자 시스템이 배치된다.
도 4 에서, 쌍을 이룬 인접한 양극(12)은 제 1 전류의 상대 회로 및 제 2 유도 전류의 상대 회로에 의해 한정된 유도 시스템에 의해 공급된다.
각각의 양극(12)은, 액체 금속(14)을 통하여 인접한 양극(12)에서, 다이오드(30)에 의해 확립된 정해진 단일 방향으로, 선(27)을 따라 접속되는 제 2 유도 전류 I3을 양극(12)에 유도할 수 있는 상대 코일(28)과 연결된다.
액체 금속(14)에서 제 2 전류 I3에 의해 발생된 주울 효과는 두가지 기능을 가진다: 즉 예를 들어 정련 단계에서, 물질이 모두 용융된 후에 전기 아크(17)의 스위치가 꺼졌을 때에도 용융 금속을 일정한 온도에서 유지할 수 있고, 용융 과정의 초기에 전기 아크로의 고형질 노바닥을 용융할 수 있다.
또 제 2 전류 I3의 효과는, 노의 작동 전류와 상호 작용하는 액체 금속(14)내에 자기장을 많이 바꾸고 욕을 교반하는 나선형으로 발달하는 체적력을 생성한다.
이 효과는 제 1 전자 시스템에 의해 발생된 효과에 부가되어서, 액체 금속을 교반하는 힘을 증가시킨다.
도 10 과 11 에 나타낸 변형예에 따르면, 네 개의 양극(12)이 배치되는데, 그중 세 개의 양극(12b)은 등변 삼각형의 정점에 배치되고 제 4 양극(12a)은 삼각형의 중심에 배치된다.
양극(12)은 요구되는 방식으로 서로 전기 연결된다; 이 경우에 회로가 중심 양극(12a)에서 접속되도록 양극에 정류된 단일-위상 교류가 공급된다.
이런 양극(12)의 배치는 용융된 금속 욕의 교반을 일으키는 애지머스 힘을 유도하는데 사용될 수 있는 전류에 강한 방사상 성분을 생성한다; 또는 그것은 교반을 증가시키도록 제 1 와인딩(19) 및 제 2 와인딩(25)에 의해 생성된 자기장과 상호작용할 수 있다.
이 경우에 교반의 강도 및 유형은 노바닥(35) 내부의 고철 배열과 양에 크게 의존한다.
양극(12) 사이에서 전류의 방향은 본원에서 나타낸 방향과 다를 수도 있다.
이 방법은 본 발명에 따른 장치를 아주 다양하게 만들 수 있다. 왜냐하면 이것은, 아크가 작동되거나 작동되지 않을 때, 다른 전자 시스템이 상기 장치와 연결되거나 연결되지 않을 때 모두 만족스러운 결과를 얻을 수 있기 때문이다.
도 11 과 12 에서, 번호 36 은, 외부 양극(12b)로부터 중심 양극(12a)까지, 양극(12) 사이에서 순환하는 전류를 나타낸다; 번호 37은 제 1 와인딩(19)에서 순환하는 전류를 나타내고, 번호(38)는 노바닥(35) 내부에서 액체금속(14)의 회전 방향을 나타낸다.
도 12 와 13 에 나타낸 다른 실시예에서, 양극(12)은 세 개이고 (그러나 6개일 수도 있고 3의 배수개일 수도 있다) 별모양 또는 삼각형 연결부에 의해 삼상 전원에 연결된 유도자를 구비하고 있다.
양극(12) 사이에서 전류(36)의 순환 방향은 액체 금속(14)의 애지머스 운동을 유도하는 회전 자기장을 만든다.
회전 자기장에서 유도된 애지머스 운동은 양극(12)을 떠난 전류의 편향에 의해 생성된 액체 금속(14)의 나선형 운동에 추가된다.
이것은 주 전원에서 직접 전류를 사용하는 효과적인 전자 교반을 일으키도록 단일 장치로서 양극간 전류(36)를 사용할 수 있도록 한다.
도 13 에 나타낸 변형예에서, 양극(12) 사이에서 순환하는 전류를 가지는 전자 시스템은, 교반력을 증대시키기 위해서 제 1 와인딩(19) 및/ 제 2 와인딩(25)과 공동 작용한다.
이런 식으로, 양극(12) 사이에서 순환하는 회전 전류(36)에 의해 발생된 자기장은 제 1 와인딩(19) 및/ 제 2 와인딩(25)에 의해 생성된 회전 자기장 때문에 증가된다.
와인딩(19, 25) 및 양극(12)의 상호 배열을 적절하게 형성함으로써, 양극(12) 사이에서 순환하는 회전 전류(36)와 회전 자기장의 상호 작용을 최대화하여 교반 효과를 극대화할 수 있다.
상기 전자 시스템에 의해 노 내부에 발생된 자기 흐름의 밀도를 증가시키기 위해서, 노(10)는 강자성체 물질로 만들어진 쉘(31)에 의해 배치가 조정된다.
이 경우에, 쉘은 탄소 강으로 만들어지고 두께는 30㎜ 이상이다.
본 발명에 따른 작동은 도 3 에 나타나 있다.
제 1 와인딩(19)과 제 2 와인딩(25) 각각에 전류 I1과 전류 I2가 공급된다; 인접한 두 양극(12)은 제 2 전류 I3의 순환에 영향을 받는다.
각 전류 I1, I2는 수직 성분 BZ와 방사상 성분 Br을 가지는 자기장을 액체 금속(14)에서 생성한다.
전류 I3은 액체 욕(14)내에 전체 전류에 영향을 미친다.
액체 금속 욕(14)에서 전체 전류의, 밀도의 수직 성분 JZ와 방사상 성분 Jr과 함께 유도된 자기장의 방사상 성분 Br과 수직 성분 BZ사이의 상호 작용은, 아래 벡터 관계식, 즉 수학식 1 에 의해 정해진 나선형 전자기력 fψ을 생성한다:
이 전자기력의 주요 효과는 노(10)의 세로축 둘레에 회전 토크를 액체 금속(14)에서 발생시키는 것이다.
액체 금속(14)을 교반하는 나선형 힘은, 다이오드(30)에 의해 정류되고 코일(28)에 의해 유도된, 제 2 전류 I3과 제 1 전자유닛(19) 및 제 2 전자 유닛(25)에 의해 발생된 자기장 성분 사이의 상호 작용으로부터 얻을 수 있다.
액체 금속 욕(14)에 유도형 와인딩(19, 25)과 전류(I3)의 존재 때문에, 아크(17)의 영역에 자기장의 방사상 성분 Br이 있는데 이것은 아크(17) 전류의 밀도 수직 성분(JZ)과 상호 작용하면서, 회전을 일으키는 체적력 fψ을 아크에 발생시킨다; 이 힘 fψ은 JZ와 Br의 벡터 합성에 의해 정해진다.
아크(17)의 회전 반경은 다양한 인자에 따라 바뀌는데 그중 가장 중요한 것은 주 전류 Io의 밀도, 자기장의 자력 흐름 밀도, 아크의 길이, 기체 조성 및 플라즈마의 온도이다.
아크 회전 운동은 물질의 효과적이고 균일한 용융을 일으키고 내화재의 비균일 마모를 일으킬 수 있는 노에서 고온점 형성을 막기 때문에 특히 효과적이다.
상기 전자 시스템(19, 25, 27-28)에서 순환하는 전류의 값을 바꾸어 줌으로써, 자기력선의 분포 및 강도라는 점에서 전자기장을 바꿀 수 있다.
이것은 전자 시스템이 서로 독립적으로 작동할 수 있도록 하기 때문에, 필요하다면 하나 이상의 전자 시스템을 제거할 수 있고, 강도 및 위치에서 보아, 다른 특성의 액체 금속(14)의 혼합 및 교반을 얻을 수 있으므로, 전자 시스템은 생산 사이클의 여러 단계에 맞게 조절될 수 있다.
도 7a 에 나타낸 예시에서, 제 1 와인딩(19)은 아주 낮은 전류 I1을 공급받고, 도 7b 에 나타낸 예시에서 전류 I1은 더 큰 세기를 가진다.
도 7b 에 나타낸 예시에서, 자기력선은 도 7a 에 나타낸 자기력선보다 밀도가 높고, 나선형 전자기력 fψ의 중심은 측벽(15)을 향하여 움직이므로 액체 금속(14)의 교반은 격렬해질 것이다.
도 7a 와 7b 에서 강자성체 물질로 만들어진 쉘(31)은 자기 흐름을 흡수하여서 자기장 성분 BZ는 계속 동일하게 유지된다; 따라서 나선형 전자기력 fψ에 의해 액체 금속(14)에 부여된 토크 방향은 계속 유지된다.
이 경우에, 전기 아크(17)의 스위치가 꺼졌을 때에도, 제 1, 제 2 와인딩(19, 25)에 의해 발생된 자기장과 인접한 양극(12) 사이의 전류 I3의 상호작용에 의해 액체 금속(14)은 계속 교반될 수 있다.
교반 작용의 세기는 각 전자 유닛에서 순환하는 전류의 세기에 따른다.
도 8 에 부분적으로 나타낸 변형예에서, 정비시 필요한 조작을 쉽게 하도록, 또는 시스템이 기존의 노에 설치되는 경우에, 제 1 와인딩(19)은 내화재(16) 바깥쪽에 위치한다.
이 경우에, 제 1 와인딩(19)과 내화재(16) 사이에 비강자성체 물질로 만들어진 보호층(29)이 배치되고 강자성체 물질로 만들어진 쉘(31)은 제 1 와인딩(19)보다 중심에서 더 멀리 떨어져 놓인다.
액체 금속을 사용하는 양극(12)을 위한 냉각 시스템이 있는 곳에서, 정련 및 탈탄소 공정동안 용융 공정의 종료시에 아크(17)의 스위치가 꺼졌을 때, 금속 냉각 유체가 계속 움직이도록 제 2 전자 시스템은 양극(12)을 통하여 유도된 전류 I3을 공급하는데 사용될 수 있다.
양극(12)에서 금속 냉각 유체의 응고를 막아서, 효과적인 냉각을 유지하고, 아크(17)가 작동되지 않을 때에도 액체 금속 욕(14)을 고온으로 유지하기 위해서 코일(28)에 의해 유도된, 제 2 전류 I3은 주울 효과에 의해 열을 공급한다.
본 발명은, 직류 전기 아크로에서 액체 금속을 위한 제어된 전자 교반 장치 및 방법을 제공하는데, 상기 장치는 욕 전체의 온도를 일정하게 만들고 화학 반응을 촉진하기 위해서 욕을 균질하고 균일하게 만드는데 적합하다.
연속 제어 및 교반의 강화로, 본 발명은 생산된 강철의 품질을 향상시키면서 도입된 원료의 용융 시간을 빠르게 할 수 있다.
Claims (29)
- 전기 아크로는 바닥(13)에 분포된 다수의 양극(12)과 공동작용하는 중심 음극(11)을 포함하고, 양극(12)에 전기 아크(17)를 발생하는 중심 음극(11)을 향하여 이동하는 주요 전류(Io)가 공급되고, 액체 금속의 전자 교반 방법은 액체 금속(14)내에 자기장을 형성하는 전자 시스템을 포함하고 액체 금속의 수직 성분(BZ)과 방사상 성분(Br)은, 액체 금속을 교반하는 전자기력(fψ)을 발생시키도록 액체 금속(14)에 존재하는 전체 전류의 방사상 성분(Jr) 및 수직 성분(JZ)과 각각 상호작용하고, 내화재(16)로 만들어진 측벽(15)과 바닥(13)에 의해 한정된 액체 금속 욕(14)을 포함하는 노바닥(35)으로 이루어진 직류 전기 아크로에서 액체 금속(14)을 전자 교반하는 방법에 있어서,전류(I1)가 흐르는 적어도 하나의 제 1 와인딩(19)을 포함하고 노바닥(35)의 벽(15)과 바닥(13)내에서 작동하는 제 1 전자 시스템을 사용하고, 인접한 양극(12) 사이에서, 액체 금속(14)을 순환하는, 제 2 유도 전류(I3)를 발생시키는 제 2 전자 시스템을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 전자 시스템은, 양극(12)이 배치된 바닥(13) 부분의 아래로 향한 연장부에 한정되고 바닥(13) 바깥쪽으로 배열된 나사선을 가지는 제 2 와인딩(25)을 통하여 전류(I2)가 순환할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 아크의 스위치가 켜졌을 때, 전자 시스템에 의해 형성된 자기장이, 액체 금속(14)을 교반하는 나선형의 힘을 발생시키도록 전기 아크(17)를 생성하는 전류와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 항에서 3 항에 있어서, 용융 사이클의 종반에 아크의 스위치가 꺼졌을 때, 양극(12) 사이에서 순환하고 액체 금속(14)을 통과하는 유도 전류(I3)는 정련 단계동안 액체 금속(14)을 일정 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에서 3 항에 있어서, 용융 사이클의 초기에 아크가 작동되지 않을 때, 양극(12) 사이에서 순환하는 유도 전류(I3)는 노바닥(35)의 하부(13)위에 존재하는 금속층을 용융하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항에서, 세 개의 외부 양극(12b)은 등변 삼각형의 정점에 배열되고 제 4 양극(12a)은 중심에 놓이도록 양극(12)이 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 유도 전류(I3)는 외부 양극(12b)에서 외부 양극(12a)으로 순환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 유도 전류(I3)는 중심 양극(12a)에서 외부 양극(12b)으로 순환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항에 있어서, 주 전원에서 직접 수용한 유도 전류(I3)는, 별모양이나 삼각형으로 배열된, 세 개의 양극(12) 또는 3의 배수인 다수의 양극(12) 사이에서 순환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항에 있어서, 용융 사이클의 단계에 따라, 전기 아크에 유도된 회전 방향에 따라 그리고 노의 바닥(13)과 내화벽(15)에 대한 위치에 따라 제 1, 제 2 전자 시스템(19, 25)에서 순환하는 전류의 세기 및 방향이 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 전기 아크로는 바닥(13)에 분배된 다수의 양극(12)과 공동작용하는 중심 음극(11)을 포함하고, 양극(12)은 전기 아크(17)를 발생하는 중심 음극(11)을 향하여 이동하는 주 전류(Io)를 공급받고, 전자 교반 장치는 액체 금속(14)내에 자기장을 형성하는 전자시스템으로 이루어지고, 내화재(16)로 만들어진 측벽(15) 및 바닥(13)에 의해 한정된 액체 금속 욕(14)을 포함하는 노바닥(35)을 가지는 직류 전기 아크로에서 액체 금속(14)의 전자 교반을 위한 장치에 있어서,전류(I1)가 흐르는 제 1 와인딩(19)을 포함하는 제 1 전자시스템으로 구성되고, 상기 제 1 와인딩(19)은 다수의 나선(20)을 포함하고, 일부 나선(20)은 측벽(15)의 수직 세그먼트 및 바닥(13)과 공동작용하게 노바닥(35)의 내화재내에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에 있어서, 제 1 전자 시스템은 제 2 와인딩(25)을 포함하는데 이 와인딩을 통하여 전류(I2)가 흐르고 상기 와인딩은 양극(12)에 의해 점유된 바닥 부분의 아래쪽을 향한 연장부를 둘러싸고 바닥(13) 바깥쪽으로 정렬된 동심 나선(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항 또는 12 항에 있어서, 인접한 양극(12) 사이에서 제 2 유도 전류(I3)를 발생하는 장치로 이루어진 제 2 전자 시스템으로 구성되고, 전류(I3)는 액체 금속(14)을 통하여 순환하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13 항에 있어서, 제 2 유도 전류(I3)를 발생시키는 장치는 상대 양극(12)과 결합된 코일(28)로 구성된 공급 장치를 포함하고, 코일(28)과 결합된 제 2 회로는 양극(12)을 포함하고, 회로와 접속하는 선(27)과 액체 금속(14)은 전류를 정류하는 다이오드(30)를 포함하고, 아크의 스위치가 꺼졌을 때에도 제 2 유도 전류(I3)는 액체 금속(14)을 통하여 순환하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서, 아크가 작동될 때, 제 2 유도 전류(I3)는 주 전류(Io)와 상호작용하는 액체 금속(14)에서 자기장을 형성하는데 주 전류는 액체 금속(14)을 교반하도록 나선형 방향으로 전자기력(fψ)을 발생하기 위해서 전기 아크(17)를 일으키는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 15 항에 있어서, 네 개의 양극(12)이 존재하는데, 이 양극을 통하여 유도 전류(I3)가 흐르고 바깥쪽 세 양극(12b)은 등변 삼각형의 정점에 배치되고 내부 양극(12a)은 삼각형의 중심에 배치되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 15 항에 있어서, 별모양이나 삼각형 모양으로, 세 개의 양극(12) 또는 3의 배수개의 양극(12)이 배열되는데, 이것을 통하여 공급 회로망으로부터 직접 수용한 유도 전류가 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 17 항에 있어서, 양극(12) 사이에서 순환하는 제 2 유도 전류(I3)는, 액체 금속(14)을 교반하도록 나선형 방향으로 전자기력(fψ)을 발생시키기 위해서 제 1, 제 2 와인딩(19, 25)의 자기장 성분과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 18 항에 있어서, 제 1 와인딩(19)의 일부 나사선(20)은 내화재(16) 바깥쪽에 배치되고, 전도체(20)와 내화재(16) 사이에 비강자성체 보호층(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 19 항에 있어서, 제 1 와인딩(19)의 나사선(20)에 의해 점유된 노바닥(35) 측벽(15)의 수직 세그먼트는 액체 금속(14)의 최대 높이(18)와 동일한 높이로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 20 항에 있어서, 최대 높이(18) 위에 존재하는 나사선(20)은 제 1 와인딩(19)을 한정하는 전체 수의 적어도 20%임을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 21 항에 있어서, 제 1 와인딩(19)의 일부 나사선(20)은 노(10)의 바닥(35)을 둘러싸는 강자성체 쉘(31)에 인접한 내화재(16)내에 배치되고, 인접한 나사선(20) 사이에 극편(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 22 항에 있어서, 제 1 와인딩(19)의 나사선(20)은 내부에서 냉각되는 관상 전도체(22)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항에 있어서, 냉각은 공기, 물, 액체 금속 또는 수지에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항 또는 24 항에 있어서, 관상 전도체(22)는 내부에 다수의 종방향 냉각 핀(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 23 항에서 25 항에 있어서, 관상 전도체(22)는, 정해진 간격으로, 횡단면이 더 좁은 영역(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 26 항에 있어서, 제 1, 제 2 와인딩(19, 25)은 주요 작동 전류(Io)를 공급받는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 27 항에 있어서, 제 1, 제 2 와인딩(19, 25)은 단일 와인딩을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에서 28 항에 있어서, 노의 세로축 둘레에 전기 아크(17)를 회전시키는 힘을 발생시키기 위해서 시스템(27, 28, 30) 및 두 와인딩(19, 25)에 의해 형성된 전체 자기장의 방사상 성분(Br)은 노(10)의 주요 전류(Io)의 수직 성분(JZ)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT96UD000194A IT1289001B1 (it) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Sistema per l'agitazione elettromagnetica del metallo liquido in forni elettrici ad arco a corrente continua |
| ITUD96A000194 | 1996-10-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980032784A true KR19980032784A (ko) | 1998-07-25 |
Family
ID=11422207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970052427A KR19980032784A (ko) | 1996-10-14 | 1997-10-14 | 전기 아크로에서 액체 금속의 전자 교반 방법 및 장치. |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6026113A (ko) |
| EP (1) | EP0835942B1 (ko) |
| KR (1) | KR19980032784A (ko) |
| AT (1) | ATE205886T1 (ko) |
| AU (1) | AU719313B2 (ko) |
| BR (1) | BR9705272A (ko) |
| CA (1) | CA2218016A1 (ko) |
| DE (1) | DE69706794T2 (ko) |
| ES (1) | ES2161405T3 (ko) |
| IT (1) | IT1289001B1 (ko) |
| ZA (1) | ZA979152B (ko) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6341642B1 (en) | 1997-07-01 | 2002-01-29 | Ipsco Enterprises Inc. | Controllable variable magnetic field apparatus for flow control of molten steel in a casting mold |
| US7651656B2 (en) * | 2006-07-20 | 2010-01-26 | Kenzo Takahashi | Melting furnace with agitator and agitator for melting furnace |
| WO2013010575A1 (en) | 2011-07-18 | 2013-01-24 | Abb Research Ltd | A method and a control system for controlling a melting process |
| CN104114720B (zh) * | 2012-01-03 | 2016-01-20 | Abb研究有限公司 | 一种熔化钢铁的方法 |
| EP2792755B1 (en) * | 2013-04-16 | 2015-06-10 | ABB Technology Ltd | A method and a control system for controlling a melting and refining process |
| EP2894426A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-15 | ABB Technology AG | Method for scheduling a production process |
| US9925591B2 (en) * | 2014-08-21 | 2018-03-27 | Molyworks Materials Corp. | Mixing cold hearth metallurgical system and process for producing metals and metal alloys |
| RU2731947C1 (ru) | 2017-02-10 | 2020-09-09 | Абб Швайц Аг | Печной агрегат для процесса производства металлов |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1562825A (en) * | 1924-11-11 | 1925-11-24 | Evreynoff Georg | Electric furnace |
| US1683986A (en) * | 1925-08-01 | 1928-09-11 | Ajax Electrothermic Corp | Induction pressure or vacuum furnace |
| US1943802A (en) * | 1930-03-18 | 1934-01-16 | Ajax Electrothermic Corp | Electric induction furnace |
| US2322618A (en) * | 1942-03-25 | 1943-06-22 | Mare Baltzar E L De | Apparatus for converting high-phosphorus pig iron into high-grade low-phosphorus steel |
| JPS495691B1 (ko) * | 1965-03-23 | 1974-02-08 | ||
| US3683094A (en) * | 1971-02-18 | 1972-08-08 | Max P Schlienger | Arc positioning system for rotating electrode wheel arc furnace |
| US4149024A (en) * | 1974-07-23 | 1979-04-10 | Asea Aktiebolag | Arc furnace for reducing metal oxides and method for operating such a furnace |
| SE396531B (sv) * | 1975-11-06 | 1977-09-19 | Asea Ab | Anordning vid likstromsmatade ljusbagsugnar |
| BG35678A1 (en) * | 1981-12-01 | 1984-06-15 | Savov | Method and device for treating and refining liquid alloys |
| SE447846B (sv) * | 1982-09-09 | 1986-12-15 | Asea Ab | Skenkugn med likstromsvermning |
| US4495625A (en) * | 1983-07-05 | 1985-01-22 | Westinghouse Electric Corp. | Magnetic field stabilized transferred arc furnace |
| FR2602320B1 (fr) * | 1986-08-01 | 1989-12-29 | Clecim Sa | Procede de fusion de ferraille et four electrique pour la mise en oeuvre du procede |
| SE461761B (sv) * | 1988-05-03 | 1990-03-19 | Fiz Tekh Inst Ioffe | Elektrisk ljusbaaganordning |
| US5142650A (en) * | 1989-11-14 | 1992-08-25 | Asahi Glass Company Ltd. | Bottom electrode for a direct current arc furnace |
| US5410564A (en) * | 1990-03-19 | 1995-04-25 | Kawasaki Steel Corporation | Direct current electric furnace for melting metal |
| CH680086A5 (ko) * | 1990-05-09 | 1992-06-15 | Asea Brown Boveri | |
| CH682281A5 (ko) * | 1991-06-20 | 1993-08-13 | Asea Brown Boveri | |
| EP0581112B1 (en) * | 1992-07-31 | 1998-08-26 | DANIELI & C. OFFICINE MECCANICHE S.p.A. | Direct current melting furnace with control of deflection of the electric arc |
| FR2708725B1 (fr) * | 1993-07-29 | 1995-11-10 | Imphy Sa | Procédé de fusion d'un matériau électroconducteur dans un four de fusion par induction en creuset froid et four de fusion pour la mise en Óoeuvre de ce procédé. |
-
1996
- 1996-10-14 IT IT96UD000194A patent/IT1289001B1/it active IP Right Grant
-
1997
- 1997-10-06 EP EP97117246A patent/EP0835942B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-10-06 AT AT97117246T patent/ATE205886T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-10-06 DE DE69706794T patent/DE69706794T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-06 ES ES97117246T patent/ES2161405T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-10-10 CA CA002218016A patent/CA2218016A1/en not_active Abandoned
- 1997-10-10 AU AU40949/97A patent/AU719313B2/en not_active Ceased
- 1997-10-13 ZA ZA9709152A patent/ZA979152B/xx unknown
- 1997-10-14 KR KR1019970052427A patent/KR19980032784A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-10-14 US US08/949,763 patent/US6026113A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-14 BR BR9705272-8A patent/BR9705272A/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9705272A (pt) | 1999-10-13 |
| CA2218016A1 (en) | 1998-04-14 |
| MX9707919A (es) | 1998-08-30 |
| ES2161405T3 (es) | 2001-12-01 |
| DE69706794T2 (de) | 2002-05-23 |
| IT1289001B1 (it) | 1998-09-25 |
| AU4094997A (en) | 1998-04-23 |
| ATE205886T1 (de) | 2001-10-15 |
| EP0835942B1 (en) | 2001-09-19 |
| ZA979152B (en) | 1998-05-11 |
| US6026113A (en) | 2000-02-15 |
| ITUD960194A1 (it) | 1998-04-14 |
| DE69706794D1 (de) | 2001-10-25 |
| ITUD960194A0 (it) | 1996-10-14 |
| EP0835942A1 (en) | 1998-04-15 |
| AU719313B2 (en) | 2000-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5109389A (en) | Apparatus for generating an inductive heating field which interacts with metallic stock in a crucible | |
| JP4245673B2 (ja) | 攪拌装置付きアルミ溶解炉、溶融アルミ攪拌装置及び溶湯アルミ攪拌方法 | |
| US5563904A (en) | Process for melting an electroconductive material in a cold crucible induction melting furnace and melting furnace for carrying out the process | |
| WO2007018241A1 (ja) | 電磁撹拌装置 | |
| KR101420067B1 (ko) | 전기 아크로에서 전자기 교반하는 장치 및 방법 | |
| JP2004108666A (ja) | るつぼ形誘導炉 | |
| KR19980032784A (ko) | 전기 아크로에서 액체 금속의 전자 교반 방법 및 장치. | |
| JP2001512182A (ja) | 電磁界を使用して溶融金属を撹拌するための装置と方法 | |
| US5662969A (en) | Hot coating by induction levitation | |
| US20230304738A1 (en) | Agitation device and method for melting furnace and melting furnace | |
| US5317591A (en) | Direct-current arc furnace | |
| CN1024045C (zh) | 直流电弧炉 | |
| JP7345643B2 (ja) | 電気アーク炉内における液体金属の撹拌方法 | |
| US6240120B1 (en) | Inductive melting of fine metallic particles | |
| MXPA97007919A (en) | Method for the electromagnetic agitation of the liquid metal in electric arc ovens and related device | |
| CN201109787Y (zh) | 两相同心绕组钢包炉底电磁搅拌器 | |
| EP0286934B1 (en) | Method of reducing lining wear in a ladle containing a melt | |
| KR102463656B1 (ko) | 금속 제조 프로세스를 위한 노 어셈블리 | |
| US4034146A (en) | Method and apparatus for equalizing the wall lining wear in three phase alternating current electric arc furnaces | |
| RU2797968C1 (ru) | Способ перемешивания жидкого металла в электродуговой печи | |
| JPH08315971A (ja) | 電解液加熱方法および加熱装置 | |
| WO2002096159A1 (en) | Ac arc furnace with auxiliary electromagnetic coil system for control of arc deflection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |