KR19990008568U - 전기로 전극절손 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기로 전극의 절손상태를 검출하는 검출장치로서, 전극에 흐르는 전류를 입력받는 입력부(1)와, 전극하강지령입력부(2), 운전자가 임의로 전극을 수동으로 상승시키는 전극수동상승지령입력부(3), 전기로 아크 작업완료를 위한 차단기 차단신호 입력부(4), 전극에 흐르는 전압을 입력받는 전압입력부(5), 아크 중에 전류의 한계값과 실제전류를 비교하여 한계값 이하시 출력하는 전류다운 판단부(6), 전류의 상승으로 아크 시작과 정지를 판단하는 아크상황 판단부(7), 전압을 입력받아 다른 전극의 전압 평균값과 비교하는 전압상승 판단회로(8), 아크 중에 발생하는 전압 변화를 적분하여 그 값을 기준으로 기준값에 대한 안정된 전압을 검출하는 전압안정 판단부(9), 전극절손을 최종적으로 판단하는 전극절손 판단부(10), 전극절손 상태신호를 출력하는 전극절손 출력부(11) 및, 전극절손 상태를 경보하기 위한 경보출력부(12)로 구성되어 생산력 및 작업능률을 향상시킬 수 있는 전기로 전극절손 검출장치이다.

Description

전기로 전극절손 검출장치

본 고안은 전기로에 있는 전극의 절손상태를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 특히 전기로 설비의 아킹(ARCING)중 발생하는 전극의 절손상황을 조기에 자동으로 검출하여 루프(ROOF)의 누수와 작업지연을 미연에 막을 수 있도록 하는 전기로 전극절손 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기로 설비는 도 1 에 도시한 바와 같이 고철(29;SCRAP)을 노(30)에 장입하여 전기를 공급하는 변압기(21)로부터 저전압 대전류를 전극(26)에 공급 받아 고철(29)을 통해 전극과 전극 사이의 아크열을 열원으로하여 고철을 용해한다.

전기로에 사용하는 전극은 지름 22(INCH), 1개의 길이 2000mm 크기이고,무게가 80톤(TON)인 것을 3∼4개 조립하여 사용하며, 이러한 전극이 절손되는 주요인은 다음과 같다.

(1). 과전류 발생에 따른 절손

전극봉의 특성 전류는 도 2 에 도시한 바와 같으며, 600mm 크기에서는 전극의 절손절류는 약 80KA가 된다.

그러므로 80톤(TON) 전기로의 운전전류는 65KA 이하이다. 그러나 아킹작업중에 발생하는 고철(29)의 무너짐 등으로 고철(29)이 붕락하면 순간적으로 높은 과전류가 발생하여 전극이 절손되게 된다.

(2). 진동 발생에 따른 절손

전기로의 아크 작업은 40,000A∼65,000A의 대전류를 전극에 흘려 전극 사이의 아크(ARC)를 이용하므로 이때 괴음과 함께 진동이 발생하게 되어 전극 접속부위 등의 취약 부위가 절손되게 된다.

(3). 기타 전극절손

전기로에 고철장입시 고철의 편중, 생석회의 투입량, 부원료 편중, 부도체 장입 등으로 인하여 전극이 절손된다.

상기한 바와 같은 여러 요인으로 전극이 절손되게 되면, 전기로의 아크 작업은 절손된 전극(25)과 남은전극(26) 사이에 아크(28)가 이루어져 대전류가 버스(22)→남은전극(26)→절손된 전극(25)→노천정(27) 경로로 흐르므로 전기로를 덮고있는 노천정에 아크가 발생하여 노천정 냉각용 냉각수 파이프가 용손되어 냉각수가 누수되었으며, 이로인한 쇳물 속의 냉각수 다량 침투시 폭발우려가 있을 뿐만아니라 절손된 전극과의 아크로 고철(29)의 미용해가 발생하여 작업이 지연되는 문제가 있었다.

이러한 문제점 들에 대한 종래의 기술은 전기로의 전극이 절손되면, 전극절손 검출장치가 없으므로 노내에서 발생되는 아크 빛의 색갈 및 아크작업 중에 발생되는 괴음의 소리변화 등의 오감에 의해 전극절손을 판단하므로 판단이 지연되고, 판단을 못하는 경우도 빈번하게 발생하였다.

이와 같이 전극절손을 판단하게되면, 운전자는 즉시 전극을 상승시켜 전기로 작업을 중단하며, 절손된 전극을 노(30) 밖으로 제거하고,누수 발생된 노천정(27)을 교환하게 된다. 그러므로 전극절손의 판단지연은 생산력 저하의 원인이 되어 왔다.

본 고안은 상기한 실정을 감안하여 종래 전극절손 판단방법의 문제점 들을 해결 하고자 안출한 것으로서, 전극절손 상태의 판단을 운전자의 오감에 맏기지 않고 전극의 절손상태를 자동으로 검출하여 절손상태 검출시 전극을 비상 상승시켜 아크 작업을 중단 하도록 하는 전기로 전극절손 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 - 종래 전기로 전극절손 검출방법을 설명하기 위한 도면

도 2 - 전극봉의 전류특성을 나타낸 도면

도 3 - 본 고안을 채용한 전기로 설비의 구성도

도 4 - 본 고안 전기로 전극절손 검출장치의 구성도

도 5 - 본 고안과 전극제어시스템의 관계를 나타낸 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 입력부 2. 전극하강지령입력부

3. 전극수동상승지령입력부 4. 차단기 차단신호 입력부

5. 전압입력부 6. 전류다운 판단부

7. 아크상황 판단부 8. 전압상승 판단회로

9. 전압안정 판단부 10. 전극절손 판단부

11. 전극절손 출력부 12. 경보출력부

21. 변압기 22. 버스(BUS)

23. 절연체 24. 수냉케이블

25. 절손된 전극 26. 남은전극

27. 노천정 28. 아크

29. 고철 30. 전기로

31. 접지 32. 전극 승하강 실린더

33. 승하강밸브 34. 운전실

35,36. 수동상승지령 37. 전극제어시스템

38. DCS제어장치 39. 운전실 CRT

40. 프린터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 전극에 흐르는 전류를 입력받는 입력부(1)와, 전극하강지령입력부(2), 운전자가 임의로 전극을 수동으로 상승시키는 전극수동상승지령입력부(3), 전기로 아크 작업완료를 위한 차단기 차단신호 입력부(4), 전극에 흐르는 전압을 입력받는 전압입력부(5), 아크 중에 전류의 한계값과 실제전류를 비교하여 한계값 이하시 출력하는 전류다운 판단부(6), 전류의 상승으로 아크 시작과 정지를 판단하는 아크상황 판단부(7), 전압을 입력받아 다른 전극의 전압 평균값과 비교하는 전압상승 판단회로(8), 아크 중에 발생하는 전압 변화를 적분하여 그 값을 기준으로 기준값에 대한 안정된 전압을 검출하는 전압안정 판단부(9), 전극절손을 최종적으로 판단하는 전극절손 판단부(10), 전극절손 상태신호를 출력하는 전극절손 출력부(11) 및, 전극절손 상태를 경보하기 위한 경보출력부(12)로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 작용을 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 고안을 채용한 전기로 설비의 구성도, 도 4 는 본 고안 전기로 전극절손 검출장치의 구성도로서, 본 고안 전극절손 자동 검출장치는 하기 4가지의 주요 전극절손 검출특성을 모두 만족할 때를 전극절손 상태로 판단하게 되므로 오동작에 의한 전극절손 검출오류를 방지할 수 있도록 하였다.

1). 일반적으로 전기로의 정상적인 아크 작업은 설정전류(약 65KA)에 따른 전극의 실제전류의 변화로 도 3 에 도시한 전극제어시스템(37)에서 승하강 밸브(33)를 제어하여 전극실린더(32)의 운동으로 고철(29)과 전극(26)의 아크가 설정값에 따라 이루어 진다. 이때의 전류는 설정된 전류를 기준으로 +,- 5KA 범위의 전류가 흐르며, 전극절손시 전류의 변화는 전극이 절손되면, 즉시 전류는 0A가 되고 전극은 설정전류(65KA) 대비 실제전류가 0A 이므로 전극은 하강 하게 된다.전극의 하강시간은 절손된 전극의 길이 만큼 하강하게 되며, 일반적으로 전극의 절손길이는 1,000mm 이상이며, 절손된 전극(25)과 남은전극(26) 사이의 공간은 400mm 이상이며 전극의 속도는 0.9초 동안 100mm 하강 하므로 3.6초 이상은 전류가 흐르지 않는다. 그러므로 작업중에 전극은 하강하는데 전류가 10KA 이하로 2초이상 지연되면 전류다운 판단부(6)는 전류다운으로 판단하여 하이레벨의 신호를 전극절손 판단부(10)로 출력하며 이는 전극절손 판단의 기본이 된다. 즉, 입력부(1)로 인가된 전극에 흐르는 전류는 전류다운 판단부(6)에 있는 비교회로(C₁)에서 일정한 임의 설정값(10KA)과 비교되어 그 비교 출력이 앤드게이트(A₁)로 출력된다. 앤드게이트(A₁)에서는 상기 비교회로(C₁)의 출력과 전극하강지령입력부(2)로 부터의 전극하강지령을 입력하여 앤드연산한 후 그 출력이 지연회로(E₁)에서 지연되어 출력되게 된다. 따라서 전류다운 상태에서 전류다운 판단부(6)는 하이레벨의 신호를 출력하게 된다.

2). 상기한 바와 같은 상황에서 아크상황 판단부(7)에 있는 비교회로(C₂)는 상기 입력부(1)에 인가되는 전극에 흐르는 전류를 입력하여 일정한 임의설정값(5KA)과 비교하여 그 비교출력을 지연회로(E₂)를 통해 지연시키게 된다. 따라서 전극의 전류가 5KA 이상으로 0.5초간 지연되면 플립플롭회로(F)에 기억시켜 하이레벨의 신호를 전극절손 판단부(10)로 출력함으로써 현재 아크중임을 판단하고, 전극수동상승지령 입력부(3) 또는 차단기 차단신호 입력부(4)의 신호가 오아게이트(O)를 통해 상기 플립플롭회로(F)의 메모리를 리셋트 시킨다.

3). 전극의 절손상황에서 전압의 변화는 절손된 전극의 전압이 다른 정상적인 전극의 전압 평균값에 비해 높게 나타나게된다. 즉, 정상적인 두 전극의 전압이 전압상승 판단회로(8)에 있는 가산기(AD₁)에서 가산된 후 평균값 산출회로(V)를 통해 평균값이 구해지고 이 평균값과 절손된 전극의 전압이 비교회로(C₃)에서 비교됨으로써 비교회로(C₃)의 출력이 하이레벨이면, 전극의 절손으로 판단하게 된다.

4). 상기 3).항의 전압상승 판단은 정상적인 아크중에도 발생할 수 있으므로 전압안정 판단부(9)의 검출은 전극이 절손되면 전압의 크기 변화가 발생하지 않으므로 이를 검출하기 위해서는 전극의 실제전압을 적분하여 적분된 전압값이 +,-설정된 전압 이내이면, 전압의 변화가 없는 안정된 상태로 판단하게 된다. 즉, 전극의 전류가 전압안정 판단부(9)에 있는 적분기(D)와 곱셈기(M)를 통해 가산기(AD₂)와 감산기(S)에서 각각 가감산 되어 비교회로(C₄),(C₅)에서 비교되고, 비교회로(C₄),(C₅)의 출력이 앤드게이트(A₂)를 거쳐 지연회로(E₃)에서 지연되어 출력되게 된다. 따라서 전압안정 판단부(9)의 출력에 의해 전압의 안전성을 판단하게 된다.

그러므로 상기 전류다운 판단부(6)와 아크상황 판단부(7), 전압상승 판단회로(8) 및 전압안정 판단부(9)의 출력이 모두 하이레벨일 때 앤드게이트인 전극절손 판단부(10)의 출력이 하이레벨로 되어 전극절손으로 판단하여 도 3 , 도 5 에 도시한 바와 같이 전극절손 출력부(11)를 통해 전극제어시스템(37)에 전극절손상태에 따른 신호를 출력하여 해당 전극을 비상상승 시켜 아크를 중단 시키고, 또한 경보출력부(12)를 통해 D.C.S제어장치(38)에 경보출력하여 전극의 절손상황을 CRT(39) 및 프린터(40)로 출력하게 된다.

상기한 봐와 같이 작용하는 본 고안은 전기로 설비의 전극절손 판단을 운전자의 오감에 의해 판단하지 않고 전극절손 상태를 자동으로 조기에 검출하여 전극절손에 따른 노천정 냉각수 누수를 막고 절손된 전극의 빠른 제거로 생산력이 향상 되며, 운전자의 업무 비표준작업을 없애 작업능률이 향상되는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 전극에 흐르는 전류를 입력받는 입력부(1)와, 전극하강지령입력부(2), 운전자가 임의로 전극을 수동으로 상승시키는 전극수동상승지령입력부(3), 전기로 아크 작업완료를 위한 차단기 차단신호 입력부(4), 전극에 흐르는 전압을 입력받는 전압입력부(4), 아크 중에 전류의 한계값과 실제전류를 비교하여 한계값 이하시 출력하는 전류다운 판단부(6), 전류의 상승으로 아크 시작과 정지를 판단하는 아크상황 판단부(7), 전압을 입력받아 다른 전극의 전압 평균값과 비교하는 전압상승 판단회로(8), 아크 중에 발생하는 전압 변화를 적분하여 그 값을 기준으로 기준값에 대한 안정된 전압을 검출하는 전압안정 판단부(9), 전극절손을 최종적으로 판단하는 전극절손 판단부(10), 전극절손 상태신호를 출력하는 전극절손 출력부(11) 및, 전극절손 상태를 경보하기 위한 경보출력부(12)로 구성됨을 특징으로 하는 전기로 전극절손 검출장치.