KR20000062364A - 절연전극을 가지는 전기로 및 용융금속을 제조하는 방법 - Google Patents
절연전극을 가지는 전기로 및 용융금속을 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Classifications
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Abstract
본 발명은 절연 전극을 가지는 전기로 및 용융금속을 생산하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 아크전기로(10)는 생산된 슬래그(30)가 약간 또는 전혀 없는 철 소스로부터 주물용 선철과 같은 용융 금속(28)을 생산하는 부분적으로 절연된 전극(37)을 가지고, 로(10)는 금속 장입(26)내로 깊은 담금을 위한 적어도 하나의 절연된 전극(37)을 포함하고, 절연 코팅은 전극 주위를 싸여진 섬유의 매트(48) 또는 스프레이 코팅(72)이 될 수 있고, 한 실시예에서, 전극(156)은 전기적으로 전도성의 부재(142)와 결합하기 위한 제 1 종단(76)에서 커플링(172) 및 전극 열을 형성하기 위한 이웃한 전극과 결합하기 위한 제 2 종단(172)에서 커플링(172)를 가지고, 커플링 부재(172)는 그것의 종단 내부로 나사홈을 낸 홈(166,168)이 될 수 있고, 외부에 나사홈을 낸 커플링 부재(172)는 둘 또는 그 이상의 전극(157)을 함께 결합하기 위한 전극(157)의 홈(166,168)으로 나사홈이 내어지는 것을 특징으로 한다.
Description
주조 및 강을 만들기 위하여 사용되는, 주물용선철과 같은, 금속은 금속산업에서 다수의 다른 처리방법으로 제조되어진다. 주물용선철을 제조하는 한가지 처리방법으로 표준 용선로를 이용한다. 다양한 철 원료가 공기의 송풍으로 코크스 연소가 일어나는 로의 수직축안으로 공급되어진다. 로에 첨가되는 장입물은 일반적으로 철의 실리콘 함유량을 증가시키기 위한 페로실리콘과 같은 다수의 첨가제와, 유황과 같은 불순물을 제거시키기 위하여 석회석과 같은 재료를 형성하는 슬래그를 포함한다.
용선로는 실리콘 산화제이고 이것에 의해 장입된 유용한 실리콘의 30퍼센트 이상이 산화에 의해 손실되고 슬래그안으로 유출되어진다. 일반적으로, 장입된 실리콘의 70퍼센트만이 철에 이용된다. 실리콘은 주물용선철의 필수성분이고 실리콘의 형태가 쉽게 철에 결합될 수 있도록 페로실리콘의 형태로 첨가되어진다.
금속제조의 가능성은 장입물의 비용 및 사용된 처리방법의 효율성에 의존한다. 고철 및 폐강철의 비용은 철함유량, 바람직하고 바람직하지 않은 합금성분 존재의 양, 및 입자크기를 포함하는 몇몇의 요인에 의존한다. 용선로에서 보링 또는 터닝과 같은 가변운 고철의 사용은 용선로에 존재하는 높은 체적의 가스가 로에서 받아들일 수 없는 장입물의 큰 페센티지를 운반하기 때문에 소결 또는 단광법이 필요하다.
주물용선철은 또한 전기유도로에서 제조되어진다. 장입물은 가열되어지고 그때 실리콘, 탄소 및 재료를 형성하는 슬래그를 포함하는 첨가제가 철을 커버하기 위하여 도입되어진다. 철장입물은 장입물을 둘러쌓는 코일에서 유동하는 교류와 전자석 유도로부터 발생하는 과전류에 의해 가열되어진다. 실리콘은 일반적으로 페로실리콘으로 첨가되어지고, 탄소는 황산 함유량이 낮은 흑연재료의 형태에서 첨가되어진다. 산출된 철은 일반적으로 약 1-3퍼센트의 실리콘 함유량과 약 2-4퍼센트의 탄소 함유량을 구비한다. 주물용선철은 상업적으로 표준 아크 전기로(EAF)에서 제조되어진다. 아크 전기로는 일반적으로 제거할 수 있는 내화물 지붕을 가지는 용기 또는 셀이 일직선으로된 내화물로 구성되고 3상 AC 로에서 3개의 전극 또는 DC 로에서 하나의 전극이 장입물 재료위에 공간안으로 돌출되고 로의 셀안에 포함된다. DC 로에서는, 회수전극이 일반적으로 로의 셀하부안에서 형성되어진다.
아크 전기로의 작용은 일반적으로 셀안에서 고철 및 다른 재료를 포함하는 장입물통을 비우는 것에 의해 로에 장입물을 채우고, 지붕을 밀폐하고, 그리고 전극이 장입물과 접촉할때까지 내리는 작용을 포함하고, 그때 장입물의 아크 및 용해가 발생한다. 용해후에, 슬래그층이 일반적으로 제련을 목적으로 설립되고 페로실리콘 및 탄소의 첨가제는 조성이 원하는 목표에 도달할때까지 만들어진다.
EAF는 상대적으로 높은 제조비용때문에 주물용선철합금의 제조용으로 확장되어 사용되지 않는다. EAF는 대부분 특별한 합금주물용선철 및 강의 제조에서는 경제적요인에 의해 제한되어진다.
주물용선철은 또한 서브머지드 아크 전기로에서 철광석을 용해시키는 것에 의해 제조되어진다. 서브머지드 아크 전기로는 코크스 및 석탄과 같은 탄소질의 환원제에 의해 금속 산화물의 화학적 환원을 동시에 함에따라 광석을 직접 용해시키는 장점을 가지고 있다. 전극은 장입물 및 아크와 장입물사이에서 효과적인 열전달을 허용하기 위하여 용해된 철위에서 형성되는 슬래그층안으로 담겨진다. 장입물의 전기적 전도성은 전극의 과열이나 과전류를 피하기 위하여 전극의 담금이 장입물안으로 깊게 허용되도록 제어되어져야 한다.
철 광석을 용해시키는 서브머지드 아크 전기로의 한 예는 웨이너트에 미국특허 제 4,613,363 호에서 개시되어져 있다. 철을 생산하기위한 광석의 환원은 많은 양의 전기에너지가 필요하고, 이것에 의해 제조비용이 증가된다. 더욱 널리 이용되는 주물용선철의 제조공정(용선로 및 유도로)은 비교적 값비싼 재료 및 실리콘 탄화물 또는 페로실리콘을 필요로 한다. 이러한 단점으로 주물용선철을 제조하기 위한 전처리 과정이 제한되어진다.
아크 전기로는 용융금속의 제조방법시 비용을 효과적으로 줄일 수 있다. 예를들면, 핸드릭에 미국특허 제 5,588,982 호에서는 실리카와 같은 산화물을 용해시키는 동안에 고철을 용해시키는 것에 의해 아크 전기로에서 주물용선철을 효과적으로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 높은 전도성 장입물로부터 용융 금속을 제조할때는, 본 아크 전기로는 전극 특히 음극의 구조때문에 본질적으로 비효율적이다. 전극은 금속 또는 금속합금, 흑연, 또는 탄소의 비절연된 도전성 로드이다. 전극은 용해처리동안에 아크 전기로안으로 이송되어지고 몇몇의 전극을 함께 연결시키기 위하여 탭으로된 종단이 제공되어진다. 아크는 가장 효과적인 가열을 발생시키는 전극의 끝에서 발생되어진다. 그러나, 아크 전기로에서 장입물이 높은 전도성을 가지면, 비효율적인 가열을 이끄는 오픈 아크 상태가 되어진다.
고철을 용해시키도록 사용되어지는 아크 전기로는 포이어스타캐에 미국특허 제 5,555,259 호에서 개시되어 있다. 로에는 음극이 장입물과 접촉하는 것을 막기위하여 음극둘레에 중앙 파이프가 형성되어진다. 아크는 음극의 로출된 종단와 장입물을 용해시키기 위하여 양극과 접촉되는 금속욕사이에서 형성되어진다. 파이프의 하부종단은 음극에 고철을 공급하기 위하여 테이퍼되어진다. 음극 주위에 파이프는 음극이 장입물욕안에 깊게 위치되어지도록 할 수 있다. 이러한 구조는 전극과 장입물사이에서 수냉식의, 고정식의, 비소모성 벽을 포함하는 장점을 가진다.
따라서, 금속산업에서는 전기로에서 다양한 금속합금을 제조하기 위한 경제적이고 효과적인 처리방법이 필요하다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 주 목적은 전기로, 특히 전극에서 전압의 감소없이 절연전극을 이용하는 아크 전기로에서 금속합금 제조용 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로용 전극, 특히 로안에 장입물 재료안으로 깊게 담겨질 수 있고, 동시에 로안에 장입물 재료의 실질적이고 독립적인 저항성과 높은 전압에서 작용되는 아크 전기로용 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로, 특히 장입물 재료와 접촉하는 전극의 표면영역을 제한시키기 위해 전기적으로 절연 재료로 적어도 부분적으로 커버되는 아크 전기로 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전원에 절연전극을 연결시키기 위한 전극 지지체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로용 전극, 특히 적어도 전극의 한부분에서 소모성 절연재료을 구비하는 아크 전기로용 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 아크 전기로에서 고철과 같은 쉽게 이용되고 값이 나가지 않는 공급재료를 이용하여 주물용선철과 같은 용융금속 및 금속합금을 제조하기 위한 효과적이고 경제적인 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 철합금을 제조하기 위한 철의 주요재료로서 고철 또는 폐강철을 이용하는 효과적인 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로, 특히 아크 전기로에서 고철, 폐강철, 직접 환원되는 철, 철합금 브라켓트을 용융시키기 위한 효과적인 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용융금속을 제조하기 위하여 장입물재료를 용해시키는 전극상에 소모성 절연재료에서 포함되는 첨가제뿐만 아니라 장입물 재료에서 포함되는 금속 화합물을 동시적으로 용해시키기 위한 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실질적으로 슬래그가 형성되지 않는 주물용선철과 같은 철합금을 제조하는 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로, 특히 철합금을 생산하기 위하여 화합물을 용해시키거나 환원시키는 아크 전기로에서 철 또는 강 원료를 용해시키기 위한 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기로, 특히 아크 전기로에서 구리, 철, 마그네슘, 망간, 크롬, 니켈, 칼슘, 알루미늄, 붕소, 지르코늄, 희토류 금속, 및 그것의 혼합물과 같은 금속의 산화물 및 실리콘의 산화물을 용해시키는 동안에 주요 금속원료에서 철합금을 제조하는 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 또 다른 목적들은 제 1 종단, 제 2 종단 및 종단사이의 세로의 중앙부를 가지는 전기적으로 도전인 코어를 포함하는 전기로용 전극을 제공하는 것에 의해 기본적으로 얻어진다. 한 실시예에서, 도전성 코어의 제 1 종단은 전원과 연결되는 제 1 커플링 부재를 포함하고, 제 2 종단은 근처 전극의 제 1 커플링 부재와 결합되는 제 2 커플링 부재를 구비한다. 전기적으로 절연 재료는 중앙부에 둘러쌓여지고 부착되어진다. 제 2 종단은 절연재료와 접촉되지 않는다.
이러한 목적들은 전기전원에 연결되는 전기적으로 도전인 부재와 전기적으로 전도성의 재료에 결합되는 적어도 하나의 전극을 포함하는 전기로용 전극조립체를 제공하는 것에의해 얻어질 수 있다. 전기적으로 도전인 부재는 제 1 및 제 2 전극을 구비한다. 전극은 제 1 종단, 제 2 종단 및 종단사이에 세로중앙부를 가지는 전기적으로 도전인 코어를 구비한다. 전기적으로 절연 재료는 중앙부에 둘러쌓여지고 결합되어진다. 전극의 제 1 종단은 전기적으로 도전인 부재의 제 2 종단에 결합되어진다.
이러한 목적은 융해대를 구비하는 용기를 포함한 전기로와 용기안에 장입물을 공급하기 위한 입구를 구비하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 적어도 하나의 전극 조립체는 용기안에 위치되어진다. 전극 조립체는 제 1 및 제 2 전극를 구비하고 전기적으로 전도성의 재료를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 전극은 제 1 부재에 결합되는 제 1 종단을 가지는 전극코어를 구비한다. 전기적으로 절연 재료는 전극코어의 일부분에 접착되어져 둘러쌓여진다. 전극조립체는 융해대에 위치되어지는 절연재료와 실질적으로 떨어지는 하부종단을 구비하고, 전기전원에 결합되고 전기적으로 도전되는 부재의 제 1 종단을 구비한다. 적어도 하나의 제 2 전극은 전극조립체와 융해대에서 열을 발생하기 위하여 용기안에서 위치되어진다.
이러한 목적들은 또한 장입층을 형성하기 위하여 전기로안에서 장입물을 연속적으로 공급하는 것을 포함하는 전기로에서 용융금속을 제조하는 방법에 의해 얻어질 수 있다. 로는 제 2 전극과 협력하는 하부종단을 가지는 적어도 하나의 제 1 전극을 구비한다. 제 1 전극은 제 1 및 제 2 종단을 가지면서 전기적으로 전도성의 재료를 포함할 수 있고 여기서 제 1 종단은 로안에 장입층에 대하여 전극을 올리거나 내리도록 이동할 수 있는 부착구조에 결합되어진다. 전극은 제 1 및 제 2 종단을 가지는 전극코어를 구비하고 여기서 제 1 종단은 전기적으로 전도성의 재료에 제거될 수 있게 결합되어진다. 전기적으로 절연 재료는 전극코어의 일부분을 커버하고 장입층으로부터 전극을 절연한다. 장입물은 적어도 하나의 금속, 금속 화합물 또는 그것의 혼합물을 포함한다. 전극 조립체는 장입층안으로 잠겨진다. 전기에너지는 전극사이에서 전기에너지를 운반하도록 전극에 공급되어진다. 장입층은 용융금속을 생성하도록 전극사이에서 운반되는 전기에너지에 의해 로안에서 가열되어진다.
본 발명의 처리방법은 주물용선철과 같은 철합금을 생성하도록 전기로에서 저렴한 고철 또는 강을 이용할 수 있고, 동시에 실질적인 슬래그 형성없이 탄소 및 실리콘 함유량을 제어할 수 있다. 실리카를 포함하는 재료는 장입물안에서 포함되어질 수 있고 또는 절연된 전극의 사용에 의해 얻어질 수 있다. 실리카원료는 금속합금의 실리콘 함유량을 증가시키거나 수정하도록 탄소질의 환원제로 실리콘으로 환원되어진다. 절연전극은 전압 또는 전류의 감소없이 비절연된 전극보다 장입물안으로 더 깊게 잠겨질 수 있다. 탄소질의 환원제는 또한 용해시키기 위한 탄소를 제공하고, 탄소는 용융금속 합금안에서 분해되어진다.
목적들은 또한 아크 전기로안으로 장입물이 공급되는 공정을 포함하는 주물용선철을 제조하는 방법을 제공하는 것에 의해 얻어질 수 있고, 장입물은 실리콘원료, 철원료 및 탄소질의 환원제를 포함하고, 철원료는 광석, 밀 스케일, DRI, HBI, 고철 또는 강을 포함한다. 적어도 하나의 전극은 장입물 재료로부터 전극의 일부분을 차폐하도록 절연재료로 부분적으로 둘러쌓여진다. 전기에너지는 주물용선철을 제조하기 위하여 장입물을 용해시키는 전극과 환원되는 금속산화물 및 실리카사이에서 전기아크에 의해 장입물을 가열시키고 전극사이에서 전기아크를 발생시키도록 전극에 공급되어진다. 주물용선철은 실질적으로 슬래그가 없는 곳에서 중량당 약 0.05퍼센트 내지 약 9.5퍼센트의 실리콘 함량과 중량당 약 0.01퍼센트 내지 약 4.5퍼센트의 탄소 함유량을 구비한다. 처리과정은 장입물이 연속적으로 공급되는 것에 의해 연속적으로 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 장점 및 특별한 특성은 첨부된 도면과 결합하여 본 발명의 바람직한 실시예의 개시를 하기에서 상세하게 기술함으로서 명확하게 되어진다.
본 발명은 절연전극, 절연전극을 가지는 전기로, 및 절연전극을 이용하여 주물용선철을 포함하는 용융금속을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전극의 일부분에서 부착되고 전극의 일부를 둘러쌓는 절연재료를 구비한 절연전극에 관한 것이다.
인용된 도면은 본 발명의 개시의 일부를 형성한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 처리방법으로 사용되는 서브머지드 아크 전기로의 부분측면도;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 절연재료로 코팅되는 전극의 측면도;
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 처리방법으로 사용되는 아크 전기로의 부분 측면도;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 절연재료로 코팅되는 전극조립체의 부분측면도;
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 절연된 전극부재의 부분측면도; 및
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 절연된 전극부재의 측면도이다.
본 발명은 절연전극에 관한 것으로, 특히 전기 절연체로 적어도 일부분이 커버되는 전극을 구비한 전기로(특히 아크 전기로)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 로를 이용하여 주물용선철과 같은 용융금속을 제조하는 방법에 관한 것이다. 절연체는 로에서 아크를 발생시키고 전기 에너지를 전달하기 위하여 끝이 로출되는 상태로 전극의 측면을 커버한다. 절연체는 표준 또는 종래의 비절연된 전극보다 주어진 전압 및 전원에서 전기적으로 도전되는 장입층안으로 더욱 깊게 잠겨질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서는, 전극을 커버하는 절연체가 비금속 또는 금속 화합물을 포함하는 재료를 포함할 수 있다. 특히 적절하게 절연 재료는 실리카를 포함하는 재료이다. 절연체는 일반적으로 사용하는 동안에 전극과 함께 소모되어진다. 절연체는 공급에서 주요 금속에 대하여 합금되는 재료에 대한 원료로서 작용한다. 금속 화합물은 적당한 환원제의 존재로인해 로에서 금속으로 환원되어진다. 환원제는, 예를들면, 탄소질의 환원제일 수 있다. 절연체는 바람직하게는 실리카 또는 금속산화물과 같은 무기질 재료로 만들 수 있고, 장입물의 주요 금속에서 합금되는 금속 또는 다른 화합물을 공급하기 위하여 로에서 환원되어질 수 있다.
장입물 재료로부터 제조되는 합금은 아크 전기로에서 전기성이 좋은 도전체이고 장입층안으로 전극을 깊게 통과시키는 것에 의해 얻어질 수 있다. 전극통과는 열이 장입물의 표면아래의 아크의 깊이까지 전달되므로 처리과정의 효율성을 증가시킨다.
확장된 에너지 전달 효율성은 에너지 필요를 감소시키고, 내화물 소모를 줄이고, 전극소모를 줄이고, 회복 효율성을 향상시키면서, 높은 산출량을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 전기로, 특히 부분적으로 차폐되거나 또는 절연되는 전극을 구비하는 서브머지드 아크 전기로를 이용하여 금속 및 금속합금을 제조하는 처리방법에 관한 것이다. 본 발명의 처리방법은 특히, 예를들어, 철, 주물용선철, 알루미늄, 알루미늄 합금, 강, 구리, 구리합금, 마그네슘, 망간, 크롬, 니켈, 아연, 납, 카드뮴, 값비싼 금속 및 그와같은 종류를 포함하는 용융금속을 제조하는 것이다.
본 발명의 처리방법은 특히 주물용선철뿐만 아니라 다른 용융금속을 제조하는데 적당하다. 본 발명의 처리방법은 기본적으로 아크 전기로안에서 철에 대한 탄소원료와 환원제로서 작용하는 고철 또는 강, 및 탄소질의 재료와 같은 주요 금속원료를 공급시키는것을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 실리카 또는 실리카원료와 같은 화합물이 합금재료의 원료로서 장입물에 첨가되어질 수 있다. 또 다른 실시예에서는 전기로의 적어도 하나의 전극은 합금재료를 제공하고 주요금속과 혼합하기 위해서 로안에서 환원되어지는 화합물을 포함하는 절연층을 포함한다. 화합물은 금속 산화물과 같은 금속 화합물일 수 있다. 화합물은 또한 실리카 또는 섬유유리와 같은 실리카를 포함하는 재료와 같은 산화물일 수 있다.
화합물 또는 금속 산화물 재료는 장입물에서 금속의 원료 또는 다른 합금재료를 제공하기 위하여 전기 아크에 의해 용해되어진다. 로안에서 전기 아크 또는 또 다른 전기에너지에 의해 생성되는 열은 환원제에 탄소를 주요금속에 주어지는 합금금속 또는 다른 화합물에서 탄소질의 환원제에 존재로 인해 합금 화합물을 환원한다. 바람직한 실시예에서는, 처리방법이 탄소질의 환원제의 존재에서 금속 산화물원료를 용해시키고 주요 금속원료를 동시적으로 용융시키는 연속적인 처리로서 실행되어진다.
여기에서 이용되는 주물용선철은 실리콘이 적어도 약 0.05중량%를 갖고 탄소가 적어도 0.05중량%를 갖는 생성된 철제품을 의미한다. 주물용선철의 종류는 예를들면 선철, 회주물용선철, 연철, 가단철 및 주물용 선철을 포함하는 다양한 철 조성물을 포함한다. 본 발명에 의해 제조된 주물용선철은 철의 사용에 따라 원하는 제품을 생산하기 위한 또다른 처리없이 직접 사용되어질 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 생산된 주물용선철은 강을 생산하기 위하여 철의 조성 및 특성을 수정하도록 처리되어질 수 있다.
주물용선철을 제조하기 위한 본 발명의 실시예에서는, 산출된 주물용선철이 황산, 인산, 망간, 크롬, 티타늄 및 다른 금속과 같은 불순물의 최소 양과 나머지는 철을 가지면서 약 0.05% 내지 약 12.0%의 실리콘과 약 0.01% 내지 약 4.5%의 탄소를 포함한다. 여기서 사용되는 %는 특별하게 지적되지 않는한 중량에 의한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 주물용선철은 바람직하기로는 약 0.05 내지 약 12.0%의 실리콘, 더욱 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 4.0%의 실리콘과 약 2.0% 내지 약 4.0% 탄소를 포함한다. 일반적으로, 주물용선철은 3%보다 적은 실리콘과, 약 2.0% 내지 약 4.0%의 탄소 및 약 1.0%보다 적은 황산, 인산, 알루미늄, 망간, 크롬 및 다른 불순물을 포함한다. 바람직하기로는, 주물용선철은 황산을 0.10중량%보다 적게 포함되야 한다. 실시예에서는, 주물용선철이 약 0.25 내지 3.0중량%의 실리콘을 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 주물용선철이 약 2.0중량%의 실리콘을 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 처리방법을 수행할 수 있는 적당한 서브머지드 아크 전기로가 설명되어진다. 서브머지드 아크 전기로(10)는 용융대 및 용해대(18)를 정의하고 수집 시스템에서 먼지, 연기, 및 가스를 제거하기 위하여 하부 라이닝 또는 바닥벽(12), 측면벽(14) 및 지붕 또는 상부벽 덮개(16)를 포함하는 용기가 정의된다. 공급 구멍(20)은 컨베이어 또는 공급 서프라이어(도시되지 않음)에 의해 로(10)안으로 장입물 또는 공급재료를 공급하기 위하여 지붕(16)에서 제공되어진다. 대안적인 공급 시스템으로서, 장입물 재료는 종래기술에서 공지된 바와같이, 기계적인 호퍼 장입 구성을 이용하여 존재하는 장입물(26)의 상부에서 직접 공급을 덤핑하는 것에 의해 도입되어질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 출구 탭(22)은 용융대(18)로부터 용융금속(28)을 버리도록 측면벽(14)안에서 포함된다. 로(10)의 셀은 워터 필름(도시되지 않음)으로 냉각되어질 수 있다. 스프레이 링은 측면벽 지붕 플랜지아래에서 위치되어질 수 있고 여기서 물은 측면벽(14)의 하부에서 배수구안으로 수집되어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 지붕 또는 상부벽은 장입물 재료가 로안에 어떤 위치로 공급되어지기 위해 세로길이로 갈라질 수 있다.
배출구 덕트(32)는 용융 및 융해의 처리동안에 방출되는 연소가스, 먼지 및 연기와 같은 배출가스를 수집하거나 제거하기위해 측면벽(14)를 통하여 확장한다. 배출가스는 대기로 가스를 방출하기전에 가스를 정화시키는 백하우스로 운반되어진다. 백하우스로 수집된 고체는 재활용되고, 처리되거나 또는 종래방법으로 버려진다.
도 1에서 설명되는 서브머지드 아크 전기로는 하부벽(12)안에 존재하는 양극(34)과 상부벽(16)를 관통하여 확장하는 음극(36)을 구비하는 DC 서브머지드 아크 전기로이다. 양극(34)은 전기 커넥션(38)에 의해 적절한 DC전원에 연결되어진다. 바람직하게는, 양극(34)은 종래기술에서 알려진 것처럼 음극(36)아래에서 위치되어진다.
음극(36)은 상부벽(16)안에 개구부(64)를 관통하여 로(10)의 융해대안으로 확장한다. 음극(36)은 세로길이를 가지는 원통형 형상의 코어를 구비하고 절연층(37)에 의해 부분적으로 커버되어진다. 설명된 실시예에서 음극(36)은, 공급롤(42)에서 공급되어지고 연속적인 제 1 섬유유리 절연층(44)을 형성하는 제 1 섬유유리 매트(40)로 나선형으로 감겨진다. 제 2 섬유유리 매트(46)는 제 2 연속적인 섬유층(48)을 형성하기 위하여 제 1 섬유유리 매트에 대향하는 나선형으로 제 1 층(44)위로 감겨진다. 섬유유리 매트(46)는 공급롤(50)에서 공급되어진다. 바람직하게는, 섬유유리 매트(40, 46)는 로에서 음극(36)을 완전하게 덮도록 포개지는 형식으로 감겨진다. 그러나, 절연체는 로에서 부착되기전에 전극상에서 형성되어질 수 있다. 바람직한 실시예로, 섬유유리 매트(40, 46)를 고정시키기 위하여 접착제(52)가 음극(36)에 적용되어진다. 도 1의 실시예에서는, 접착체(52)가 적절한 스프레이 로즐(54)에 의해 음극상에 분사되어진다. 대안적인 실시예에서는, 접착제가 페인팅, 롤링, 침지 또는 압출과 같은 적당한 방법에 의해 음극(36) 및/또는 섬유유리 매트(40, 46)에 적용되어질 수 있다.
섬유유리 절연층(44, 48)은 음극(36)의 하부 또는 바닥부가 로출되어지도록 음극(36)의 주의에서 감겨진다. 절연층(44, 48)은 장입물로부터 음극을 효과적으로 절연하기 위하여 음극의 길이를 충분하게 커버하고, 음극이 장입층의 도전성 또는 저항성의 의존하여 장입층안으로 깊게 통과되도록 한다. 도시된 실시예에서, 절연층은 음극의 몸체주변의 중앙부분 또는 중앙부를 커버한다. 이러한 방법으로, 전극의 끝은 아크를 생산하도록 로출되어지고, 반면에 로안에 전극 나머지 길이는 장입물로부터 전기적으로 절연되어진다. 섬유유리 매트는 상업적으로 이용할 수 있는 직물 또는 비직물일 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 형성된 절연층(48)의 두께가 약 1/8 내지 1/2인치이지만, 로의 작용상태와 로에 공급되는 장입물의 조성에 따라 더 두께울 수도 있고 또는 더 얇을 수도 있다.
접착제는 금속 또는 로의 처리에 상관없이 로의 사용동안에 음극에 유리섬유 또는 다른 절연재료를 효과적으로 접착할 수 있는 어떤 접착제이다. 접착제는 도 1에서 도시되는 것처럼 음극의 표면에 직접 적용되어질 수 있고 또는 유리섬유 매트가 음극에 적용되어지기 전후에 유리섬유 매트에 적용되어질 수 있다.
대안적으로, 유리섬유 매트는 층을 함께 녹이기 위하여 용제 또는 열에 의해 활성화될 수 있는 접착제를 스며들게 할 수 있다.
음극(36)의 상부종단(58)는 클램핑 장치(62)에 의해 버스 바(60)에 연결되도록 절연체(37)에 의해 커버되지 않는다. 버스 바(60)는 전극에 전력을 공급하기 위하여 전기전원(61)에 전기적으로 연결되어진다. 또한 버스 바(60)는 로(10)의 상부벽(16)안에 개구부를 통하여 장입물(26)안으로 전극을 올리고 내리도록 지지조립체(63)에 결합되어진다.
전극은, 예를들면, 흑연전극, 미리태워진 탄소전극, 소더베르그 또는 스스로 태워지는 탄소전극, 또는 종래기술에서 개시된 금속전극일 수 있다. 전극은 종래기술에서 개시된 다양한 형태의 탄소전극이 바람직하다.
로(10)의 작용에서는, 장입물이 로(10)안으로 개구부(20)를 통하여 공급되어지고 음극(36)은 양극(34)위와 장입층(26)안으로 내려간다. 전기전류가 음극(36)의 하부종단(56)와 양극(34)사이에서 아크(66)를 생성하기 위하여 전원(61)으로부터 전극(34, 36)에 공급되어진다. 음극상에 절연층(37)은 음극(36)이 장입층의 저항성 또는 전극의 전력레벨의 조절없이 장입층(26)안으로 깊게 위치되어질 수 있도록 장입물로부터 음극(36)을 차단한다. 아크작용동안에, 전극(36)의 하부종단(56)가 점차적으로 소모되어지므로, 버스 바(60)의 위치는 장입층(26)안에서 음극(36)의 적절한 위치가 유지되도록 조절되어진다. 유리섬유 절연층(37)의 하부종단(68)는 음극(36)의 끝에서 아크작용동안에 강한열에 로출되어지고, 장입물에 실리카를 제공하기 위하여 소모되어진다. 이때 산출 실리카는 장입물의 주요금속과 결합되어지는 탄소질의 환원제의 존재로인해 규소가 감소되어진다. 절연층의 실리카 함유량 및 두께는 장입물에서 필요한 실리카의 양을 제공하도록 선택되어진다.
도 2를 참조하면, 대안적인 실시예로, 전기적으로 도전체인 전극(70)은 분사로즐(74)에서 절연재료에 분사시키는 것에 의해 형성된 전기적으로 및 열적으로 절연되는 층(72)을 포함한다. 음극(70)은 절연층(72)을 넘어 확장하는 하부종단(76)및 도 1의 실시예와 유사한 방법으로 로의 전기전원과 결합되는 상부종단(78)를 구비하는 도 1의 음극과 유사하다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 절연층(72)이 침지, 페인팅, 압출, 주조 또는 종래기술에서 개시된 다른 코팅기술에 의해 형성되어질 수 있다. 전극(70)은 DC아크 전기로에서 양극 또는 음극으로 또는 AC전극 아크 전기로에서 전극으로 사용되어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전극 조립체(36) 하부종단의 약 1/2 내지 3 피트는 절연재료를 넘어 로출되어진다. 절연체의 두께는 로의 작용동안에 절연체의 유전체 파손을 막도록 충분한것이 바람직하다.
도 3에서는, 본 발명의 또다른 실시예를 수행하는 적절한 아크 전기로가 설명되어진다. 아크 전기로(110)는 도 1 실시예의 로와 유사하고, 용융대 및 용해대(118)를 정의하기 위하여 하부라인닝 또는 하부벽(112), 측면벽(114) 및 지붕 또는 상부벽 덮개(116)를 포함한다. 공급 개구부(120)는 존재하는 장입물(126)의 상부에 직접 장입물 또는 공급물질을 공급하기 위하여 상부벽(16)안에 제공되어진다. 배출구 탭(122)은 용융대(118)에서 용융금속(128)을 버리도록 측면벽(114)안에 포함되어진다. 또한 슬래그 탭구멍(124)도 용융대(118)에서 슬래그(130)를 버리도록 측면벽(144)안에 포함되어질 수 있다. 배출덕트(132)는 배출가스를 수집 및 제거하기 위하여 측면벽(114)을 통하여 확장한다.
도 3에서 설명되는 아크 전기로는 양극으로서 작용하는 하부벽(112)안에 전극(134)과 음극으로 작용하고 상부벽(116)을 통하여 확장하는 전극 조립체(136)를 구비하는 DC 아크 전기로이다. 양극(134)은 전기 커넥션(138)에 의해 적절한 DC전원에 연결되어진다.
전극 조립체(136)는 상부벽(16)의 개구부(164)를 관통하여 로(110)의 용융대(118)안으로 확장한다. 전극 조립체(136)는 세로길이를 가지는 실질적인 원통형 형상이고, 절연층(140)에 의해 부분적으로 커버되어진다.
도 3 및 도 4에서 설명되어지는 실시예에서는, 전극 조립체(136)가 클램핑 부재(146)에 의해 전기적으로 도전되는 버스 바(144)와 고정되어지는 전기 전도 원통형 부재(142)를 포함한다. 버스 바(144)는 전극 조립체(136)에 전기전력을 공급하기 위하여 전기전원(148)에 결합되어진다. 또한 버스 바(144)는 상부벽(116)안에 개구부(164)를 통하여 장입물(126)안으로 전극 조립체(136)를 올리고 내리도록 하기 위해서 지지조립체(150)와 결합되어진다.
도 3을 참조하면, 전기 전도 부재(142)는 버스 바(144)와 결합하기 위한 상부 종단(152)및 전극(156)과 결합하기 위한 하부종단(154)가 실질적으로 원통형 형상을 구비한다. 기술된 실시예에서, 하부종단(154)는 도 4에 도시된 바와 같이 외부나사산(158)를 포함한다. 전기 전도 부재(142)는 전극(156)에 전력을 공급하기 위하여 구리, 구리합금 또는 다른 금속과 같은 적당한 금속으로 만들어진다. 또다른 실시예에서는, 전기 전도 부재(142)가 흑연, 탄소 또는 다른 전기 전도 재료로 만들어진다. 기술된 바람직한 실시예에서, 전기 전도 부재는 고체이다. 또다른 실시예에서는 전기 전도 부재의 상부종단이 중공이다. 상부종단은 전기 전도 부재의 중공부분을 통하여 물 또는 다른 냉각재를 통과시켜 냉각시킬 수 있다.
도 4에 도시되는 바와같이, 전극(156)은 세로의 길이로 상부종단(160) 및 하부종단(162)를 구비하는 실질적으로 원통형 형상의 코어(157)를 구비한다. 상부종단(160)는 전기 전도 부재(142)의 외부 나사산(158)과 결합되는 크기로된 내부 나사산으로된 오목부(166)를 포함한다. 하부종단(162)는 세로로 확장하는 내부 나사산으로된 오목부 부분(168)을 포함한다. 전극 코어(157)는 일반적으로 흑연 또는 탄소로 만들어진다. 기술된 실시예에서, 코어(157)는 고체이다.
전기 절연 재료(170)는 전극 코어(157)의 세로중앙부를 둘러쌓는다. 바람직하게는, 절연재료(170)는 두개 또는 그 이상의 전극(156)이 함께 결합되어질때 전극 코어(157)의 측면을 완전하게 커버하고, 각각의 전극(156)상에 절연재료는 도 3에 도시된 바와같이 연속절연층을 형성한다.
도 4의 실시예에서 도시된 바와같이 나사산으로된 커플링 부재(172)는 제 1 종단(176)에서 제 2 종단(178)까지 확장하는 연속 외부 나사산(174)을 가지는 실질적으로 원통형 형상을 구비한다. 커플링 부재(172)는 전극(156)의 나사산으로된 오목부(166, 168)을 보충하는 크기로 되어있다. 커프링 부재의 외부 나사산(174)은 오목부(166, 168)안에서 결합되어질 수 있다.
도 5에서는, 테이퍼된 프러스토카니컬 종종단분(182, 184)를 구비하는 커플링 부재(180)를 포함한 또 다른 실시예가 설명되어진다. 종단 부분(182, 184)은 각각 전극(190)과 결합하기 위하여 외부 나사산(186, 188)을 구비한다. 전극(190)은 도 5의 실시예와 유사한 각각의 종단에서 프러스토카니컬 오목부(194)를 구비한 전기 전도 코어(192)를 구비한다. 오목부(194)는 커플링 부재(180)의 나사산과 결합하기 위한 나사산(196)을 구비한다.
바람직한 실시예에서, 전극 조립체(136)는 도 3 및 도 4에서 도시되는 것처럼 종단와 종단이 함께 결합되는 두개 또는 그 이상의 독립의 전극(156)을 포함할 수 있다. 나사산으로된 커플링 부재(172)는 다수의 전극이 원하는 길이의 전극 조립체를 얻기 위하여 함께 결합되어질 수 있도록 내부 나사산으로된 오목부(166, 168)를 보충하는 길이이다. 전극 조립체(136)의 하부전극 섹션의 하부종단(198)는 하부종단(198)의 끝(200)과 로의 반대쪽 전극사이에서 아크를 발생시키기 위해 전기절연 재료가 존재하지 않는다. 또다른 실시예에서는, 절연재료의 부분이 전극의 끝(200)에서 로출되기 위하여 전극에서 벗겨질 수 있다.
사용시에, 비절연된 끝(200)은 장입물을 용융시키기 위하여 아크를 형성하거나 또는 로(110)안에 반대쪽 전극으로 전기 에너지를 운반한다. 전극(156)이 용융처리동안에 소모되어짐으로서, 전극 조립체(136)는 장입물에서 원하는 깊이로 전극의 끝(200)을 위치시키기 위하여 로안으로 내려간다. 전극(156)은 전기 전도 부재(142)에서 제거되어질 수 있고 새로운 커플링 부재가 부분적으로 소모된 전극(156)의 내부 나사산으로된 부분(166)에서 부착되어질 수 있다. 새로운 전극은 전기 전도 부재에 부착되어진다. 그때 조립체는 전기 전도 부재(142)에 부착되어진다. 이러한 방법으로, 전체전극이 소모되어져 나머지 부분이 너무 짧아 장입물안으로 삽입되기가 어렵더라도 버릴필요가 없어진다.
절연재료는 장입물 재료로부터 전극을 전기적으로 절연할 수 있는 무기물 재료가 바람직하다. 부가적으로, 절연재료는 장입물 주요 금속에 합금 금속 또는 혼합물을 공급하기 위하여 금속 또는 다른 혼합물로 로안에서 감소되어지거나 용해될 수 있는 혼합물을 포함하는 무기질 재료가 바람직하다. 절연재료는 일반적으로 유리, 세라믹 또는 미네랄 섬유 재료이다. 적당한 재료는 칼슘 규산염, 규조토, 실리카 내화점토, 높은 알루미나 다이어스포어 점토, 칼슘 알루미늄산염, 지르코니아, 마그네사이트, 돌로마이트, 포스테라이트, 크롬광석, 베릴리아, 토리아 및 그것의 혼합물을 포함한다. 또다른 실시예에서는, 절연재료는 알루미늄 산화물, 베릴륨, 붕소, 코발트, 크롬, 니켈, 마그네슘, 망간, 인산, 실리콘, 지르코늄, 토륨, 희토류 금속, 및 그것의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되어진다.
접착제는 로의 작동 또는 금속의 처리에 상관없이 로의 사용동안에 전극에 절연재료를 효과적으로 접착할 수 있는 접착제가 바람직하다. 대안적으로, 절연재료는 층과 함께 녹기 위해서 용매 또는 열에의해 활성화되어질 수 있는 접착제를 주입할 수 있다. 접착제는 일반적으로 나트륨 규산염 또는 칼슘 알루미늄산염 접합제와 같은 로 유형 접합제이다.
다른 코팅 방법으로는, 예를들면, 플라즈마 및 화염분사와 같은 열분사, 전기이동 코팅과 같은 용융 코팅, 전기이동 코팅, 및 솔겔(solgel) 세라믹 코팅을 포함한다. 대안적으로, 절연체는 전기분해의 산화피막과 같은 표면수정에 의해 적용되어질 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 절연체가 전극 코어위에 부착되는 적합한 내열성 재료의 미리제조된 슬리브일 수 있다. 슬리브는 접착제, 클램프, 또는 다른 고정수단에 의해 원하는 위치에서 전극에 고정되어질 수 있다.
도 6에서 도시되는 또 다른 실시예에서는, 전극(202)이 전기 전도 코어(204)를 구비한다. 전극 코어(204)는 실질적으로 원통형 형상의 오목부(206)를 가지는 상부종단와 실질적으로 원통형 형상의 돌출부(208)를 가지는 하부종단을 구비한다. 돌출부(208)는 주위전극의 오목부(206)안에 단단하게 끼우도록 크기를 가진다. 또한 적절한 전기 전도 접착제가 전극을 함께 고정시키도록 사용되어질 수 있다. 전극 코어(204)의 상부종단은 도 3 및 도 4의 실시예와 같이 전기 전도 부재에 결합되어진다. 또 다른 실시예에서는, 다른 커플링 부재가 전극을 함께 연결시키도록 사용되어질 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서는, 전극 코어(204)가 연속적인 제 1 절연층을 형성하기 위하여 공급롤에서 공급되는 전기절연 재료의 제 1 매트(210)로 나선형으로 감겨질 수 있다. 절연재료의 선택적 제 2 매트는 제 2 연속층을 형성하기 위하여 제 1 매트와 대향되게 나선형으로 제 1 층위에 감겨질 수 있다. 바람직하게는, 매트는 전극 코어(204)의 보호범위를 확실히 하기위하여 겹치는 방식으로 감겨진다. 바람직한 실시예에서는, 접착제가 절연매트의 위치를 고정시키기 위하여 전극 코어(204)에 적용되어진다. 대안적인 실시예에서는, 접착제가 페인팅, 롤링, 침지 또는 압출과 같은 어떤 적절한 방법에 의해 전극 코어(204) 및/또는 절연 매트에 적용되어질 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 접착제가 절연매트안에서 결합되어질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 절연층(170)은 로(110)안에 장입물 재료에서 전극 조립체(136)를 효과적으로 절연하기 위하여 전극 코어(157)의 길이를 충분히 커버하고 전극 조립체(136)가 장입층의 전도성 또는 저항성에 영향을 받지않고 장입층안으로 깊게 통과하도록 한다. 실시예에서 도시되는 것처럼, 절연체는 전극 조립체(136)의 주변 둘레에 중앙부분이나 중앙부를 커버한다. 이러한 방법으로, 전극 조립체(136)의 끝(200)은 아크를 발생하기 위하여 로출되어지고, 반면에 로(110)안에 전극 조립체(136)의 나머지 길이는 장입물 재료(126)로부터 전기적으로 절연되어진다.
전극 코어는, 예를들면, 흑연전극, 미리태운 탄소전극, 소더베르그 또는 스스로 태워지는 탄소전극, 종래기술에서 개시된 금속전극 또는 금속합금전극일 수 있다. 전극코어는 종래기술에서 개시된 다양한 형태의 흑연전극이 바람직하다.
로(110)의 작용은 도 1의 로 작용과 실질적으로 유사하다. 전극 조립체(136)는 로안에서 양극(134)위에 장입층(126)안으로 내려진다. 전류는 전극사이에서 아크를 발생시키기 위하여 전극(134, 136)에 적용되어진다. 전극 조립체(136)상에 절연층(170)은 전극 조립체(136)가 장입층의 저항성 또는 전극에서 전력레벨에 조절없이 장입층(126)안으로 깊게 위치할 수 있도록 장입물 재료(126)에서 전극 코어(157)을 차단한다. 전극 조립체(136)의 하부종단(162)는 일반적으로 소모되어짐으로, 버스 바(144)의 위치는 장입층(126)에서 전극 조립체(136)의 적절한 위치를 유지하기 위해서 조절되어진다. 절연층(170)의 하부종단은 장입물의 주요금속과 결합되는 적절한 환원제에서 기본금속에 절연재료의 금속 혼합물을 감소시키기 위하여 강한 열에 로출되어진다. 절연층의 두께 및 조성은 장입물에서 합금금속 또는 다른 첨가제의 원하는 양만큼 제공되도록 선택되어질 수 있다.
적절한 전기로, 특히 아크 전기로는 독일 두이스베르그의 만네스만 데마그 휴텐트에크닉 AG사와 로르웨이 오스로의 엘켐 테크놀로지사에 의해 생산되어진다. DC 아크 전기로는 일반적으로 종래기술에서 개시된 용기의 하부에서 적절한 리턴 전극(예를들면, 양극)과 장입물안으로 잠겨지는 하나의 상부전극을 구비한다. 로는 AC 전기 아크, DC 전기 아크, AC 서브머지드 아크 또는 DC 서브머지드 아크 전기로일 수 있다. 다른 실시예에서는, 플라즈마 아크 전기로 또는 적어도 두개의 전극을 구비하는 교류 아크 전기로가 사용되어질 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 로는 용융대안에서 상부를 통하여 확장하는 세개의 전극을 구비한 교류 로이다. 전극은 삼각형 또는 직렬의 형상으로 정렬되어질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전극은 도 1-6의 실시예의 방법으로 절연층을 가질 수 있다. 전극은 로안에서 수직위치로 선택적으로 조절하고 과전류를 막기위해서 독립적으로 제어할 수 있다. 전극은 종래기술에 개시된 것처럼 아크 길이를 변경하기 위해서 올리거나 내려질 수 있다. 로는 일반적으로 위상당 대략 100,000암페어의 최대전류를 가지고 약 30-400볼트의 변경할 수 있는 선택 전압에 의해 전력이 공급되는 3상 교류 로이다.
아크 전기로는 장입물 재료를 사용하여 로에 연속적인 공급을 허용하고 로의 하부영역에서 용융금속의 탭핑에 의해 주물용선철과 같은 용융금속의 연속생산을 제공할 수 있다. 공정은 쉽게 높은 생산율로 증가시킬 수 있고, 동시에 금속의 출력율 및 출력조성을 제어할 수 있다. 종래기술에 개시된 공급 컨베이어, 호퍼 장입물 시스템, 또는 장입물 튜브는 로에 장입물 재료를 연속적으로 공급하기 위하여 사용되어질 수 있다. 로의 처리율 및 생산율은 로에 공급되는 전력 및 재료의 공급율에 따라 결정된다. 로는 전극 및 장입물 재료의 종류에 따른 로의 구조에 따라 약 1메가와트 내지 약 100 메가와트의 전력레벨에서 작동하도록 설계되어진다. 일반적으로 아크 전기로는 시간당 약 600 킬로와트의 전기에너지 입력으로 1톤의 주물용선철생산물을 생산한다. 장입물 재료, 생산물 특성 및 로의 구조에 따라, 교류 아크 전기로는 생산물의 톤당 시간당 약 500 내지 1400 킬로와트사이에 전기 에너지를 입력하여 주물용선철을 생산할 수 있다.
발명의 프로세스는 피드와 파워 레벨을 사용하는 아크전기로에서 전극의 종단이 로에 피드 재료층으로 수 피트를 끼워넣고 용융 금속 풀의 전해조로부터 약 1피트내에서 끼워넣어진다. 이와 같이, 아크 지대는 금속 풀 또는 전해조에 가깝게 형성된다. 로는 약 2100。F에서 3200。F 사이에 로에 용융 합금 전해조의 온도를 유지하기 위해 작동된다. 바람직한 실시예에서 전해조의 온도는 탭핑(tapping)과 다운스트립 처리 또는 프로세싱을 쉽게 하기 위한 용융 금속의 적당한 과열을 하도록 충분히 높게 유지된다. 재료에 잠기고 용융 금속 전해조에 가까운 아크를 생산하는 전극의 끝은 아크와 용융 금속으로부터 방사에 의해 그리고 충전층의 낮은 영역에서 탄소에 의해 금속 산화물 및 실리카의 화학적인 감소에 의해 연속적으로 발생되는 뜨거운 플라즈마 가스와 탄소 일산화물로부터 대류에 의해 프로세스되지 않는 물질에 충분한 열 전달을 제공한다. DC 서브머지드(submerged) 아크로는 위상당 약 30 - 40 볼트의 전압과 약 100,000 암페어의 최대 전류에서 일반적으로 동작된다.
표준 아크전기로는 충전 물질의 전도성이 선정된 레벨위로 증가할 때 결과될 수 있는 초과 전극 전류를 방지하기 위한 자동적으로 로변(hearth)으로부터 전극을 일으키는 자기 보호 메카니즘 또는 제어 시스템을 포함한다. 만일, 전극 종단이 너무 높게 된다면, 로변 주위의 온도는 감소되고, 만일 연장된다면, 금속의 부적당한 가열과 용융 및 실리카와 같은 산화물의 불완전한 용해에 원인이 될 수 있다. 전극 종단이 금속 전해조위의 1피트에 대해 아크를 형성하기 위해 위치될 수 있도록 충전 피드층의 높이를 가지는 것은 중요하다.
전극의 충분한 담금 또는 용입은 아크전기로에 위쪽 전극의 실제 길이에 따라 전기 절연 재료를 제공하므로써 달성된다. 전극의 대부분이 장입 물질로부터 전기적으로 절연되기 때문에, 전극의 종단은 비절연된 전극보다 더 깊게 장입로 담겨질 수 있어서 장입의 개선된 가열을 달성한다. 이 깊은 전극 용입은 프로세스에 낮은 특정 전기력 소모의 결과로, 절연된 전극 배열이 아크와 상대적으로 더 깊은 장입층을 통한 뜨거운 반응 생산 가스의 통과에 의해 장입에 열 전달을 가능하게 한다.
AC 아크전기로의 전극의 충분한 담금 또는 용입이 로 장입층으로 달성되는 것은 그것의 특정 전기 고유저항을, 그것의 물리적인 크기, 혼합물에서의 그것의 분포 및 로에 선택된 동작전압을 유지하는데 있어서 특정 전기 저항도 또는 장입된 물질의 전도성 또는 재료의 적당한 선택 및 재료의 비례를 포함하는 몇가지 요소에 의존된다. 동작 전압은 전압, 전극 전류 사이의 관계 및 장입 로 전극의 더 깊은 담금을 하기 위한 장입 재료의 저항을 보상하기 위해 선택된다. 장입층의 고유저항은 주어진 동작 전압을 위한 장입층에 가장 깊은 전극 용입을 얻기 위한 동작을 최적화하기 위해 피드 재료 및 재료의 크기를 변화시키므로써 변화될 수 있다.
생산된 금속의 톤당 요구되는 전기 에너지의 양은 장입된 금속 재료의 산화 또는 환원의 정도, 희망된 또는 목표 화합물에 도달하기 위해 요구되는 실리카 및 다른 산화물의 양, 전극 서브머지드 동작의 최적화 및 로 작동자의 기술에 매우 의존한다. 예를 들어, 약 0.5%에서 4%의 탄소와 약 0.25%에서 2.5%의 실리콘을 포함하는 철 합금은 생산된 합금의 톤당 약 500에서 650킬로와트시간을 전형적으로 요구한다. 더 높은 퍼센트와 일치하여 더 낮은 탄소 퍼센트는 합금에서 약 2.5% 실리콘 위의 실리콘에 각각 0.1%를 증가시키기 때문에 비산화된 철 소스의 대부분을 약 10 킬로와트시간의 증가를 요구한다.
아크 로에 피드되는 장입으로 구성된 원료는 대개 피딩전에 굽어진다. 대신에, 장입의 다른 성분은 제어된 비율과 희망된 비율로 분리한 공급을 로내로 동시에 피드될 수 있다. 산출된 금속의 화합물은 장입 화합물과 로에 일어나는 화학적인 환원의 정도에 의존적이다.
주물용 선철을 생산하는데 있어서, 장입 재료는 고철 및 폐강철, 실리콘 소스 및 이하에 상세하게 논의될 탄소질의 환원제를 포함하는 철 소스를 구비한다. 일반적으로, 실리카는 장입으로 제공되는 제 1 실리콘 소스이고 전극의 소모와 실리카-포함 절연 및 그것들의 조합에 의해 제공된다. 바람직한 실시예에서 철의 용융과 실리카와 금속 산화물의 용해는 산화 피드의 실질적으로 부재하고 또는 재료를 형성하는 슬래그은 부재한다.
또다른 실시예에서, 장입 제 1 금속은 금과 은 및 그것의 합금과 같은 알루미늄, 구리, 마그네슘, 망간, 크롬, 니켈, 아연, 납, 카드뮴, 귀금속이다. 금속 소스는 폐금속 또는 다른 금속 소스가 될 수 있다.
고철과 폐강철은 금속 산업에 알려진 바와 같이 필수품으로 사용가능하다. 고철과 강철의 다양한 종류의 시장 가격 및 등급은 미국 금속 시장(American Metal Market)과 같은 다양한 산업 출판물에 정기적으로 발행된다. 이 기술 분야에서 알려진 고철과 강철은 금속 조각의 크기 및 구성에 따라 분류된다. 예를 들어, 폐강철의 한 종류는 "주물 강철, 2' 최대."로 정의된다. 본 발명에서 사용하기 위한 철의 적당한 소스는 철광, 밀 스케일, 직접 환원 철(DRI;directed reduced iron), 뜨거운 브리켓티드(briquetted) 철(HBI), 철 카바이드(carbide), 철 보링(borings), 강 터닝(turnings), 시래디드(shredded) 자동차 강, 강철 캔 및 그것의 혼합물을 포함한다.
고철 또는 강의 구성은 결과되는 주물용 선철의 구성에 영향을 줄 것이다. 고철의 몇가지 소스 또는 등급은 희망된 입력 및 출력 구성을 제공하기 위한 로에 피딩에 우선하여 혼합될 수 있다. 철 소스는 일반적으로 적어도 고철 또는 폐강철의 중량으로 약 50% 스크랩을 구비하고, 바람직하게 약 75% 스크랩을, 가장 바람직하게 90%를 구비한다. 철 소스는 완전하게 고철 또는 폐강철에 기초를 둘 수 있다.
고철 또는 폐강철은 결과적인 주물용 선철 구성에 여러가지 합금 금속의 퍼센티지를 증가시키고 감소시키기 위한 다른 철 또는 강 재료에 혼합될 수 있다. 예를 들어, 약 90% 철을 전형적으로 포함하는 직접 환원된 철(DRI)과 뜨거운 브리켓티드 철(HBI)은 주물용 선철의 철 용량을 증가시키기 위해 첨가될 수 있고 그것에 의해 합금 금속을 희석하고 불필요한 금속의 퍼센티지를 감소시킨다.
고철 또는 폐강철에 결합된 금속의 양과 종류는 그들 성분과 피드 재료의 상대적인 비용을 활용하는데 있어서 로의 효율에 의한 부분에서 결정된다. 예를 들어, 무거운 강 스크랩이 불필요한 남아있는 원소에서 낮고, 캐스트 철 보링 또는 강 터닝과 비교하여 비싸고, 무거운 스크랩의 많은 양이 되어서 흔히 경제적인 관점에서부터 바람직하지 않게 된다. 비교해보면, 무거운 강 스크랩과 비교하여 값싼 강 터닝은 흔히 바람직하지않은 잔존 원소의 높은 레벨을 포함한다. 서브머지드 아크로의 사용은 다른 프로세싱 방법으로 주물용 선철을 생산하기 위한 경제적인 이점을 가지는 무거운 스크랩도다 덜 비싼 매우 미세하게 크기된 스크랩 재료의 사용을 하게 한다.
장입물의 조각 크기는 절대 한계는 없지만 스크랩의 적당한 가열 및 용해를 얻기 위해 중요하다. 폐금속은 일반적으로 어느 한 크기에서 60 센티미터의 크기 또는 더 작다. 폐금속의 적당한 크기는 약 25밀리미터 또는 더 작다. 택일적인 실시예에서, 폐금속의 조각 크기는 약 0.5센티미터보다 작다. 피드의 조각 크기는 쉽게 다루어지도록 선택되고 로로 장입되고 전극 사이에 또는 전극과 로의 측벽 사이에 브리지를 형성하지 않고 용융된다. 바람직한 실시예에 따른 아크전기로는 최대 크기에 있어서 약 0.25인치보다 적은 작은 조각 크기 스크랩을 다룰 수 있다. 고철 또는 강의 조각 크기는 작은 파인 또는 보링에서 큰 조각까지의 범위일 수 있다. 위쪽 크기 제한은 일반적으로 변화하는 전류 서브머지드 아크로 사이에 전극 또는 전극과 브리징을 피하기 위한 직접 전류 서브머지드 아크로에 로 레프랙토리 벽 사이에 간격을 맞닿게 한다.
폐금속은 광물과 비교하여 전극이 아크전기로에 대해 적당하게 절연되도록 또는 피드의 전기 전도성 및 고유저항이 전극의 깊은 담금을 하기 위해 선택되고 제어되도록 높은 전도성이다. 피드의 전기 고유저항은 피드의 조각 크기 선택 및 재료의 종류에 의해 수정될 수 있다. 피드 재료의 조각 크기를 감소시키기는 것은 피드의 고유저항을 증가시킨다. 가장 효율적인 조각 크기는 그것의 고유의 고유저항과 장입물의 조각 크기에서 배출가스의 통과에 로 장입의 투과성에 의존할 것이다.
주물용 선철의 생산에 있어서, 피드 재료는 광물의 소량이 피드의 고유저항을 수정하기 위해 첨가될 수 있지만 실질적으로 광물이 포함하고 있지 않다. 높게 산화된 밀 쓰레기 또는 저항 금속 소스는 또한 고유저항을 수정하기 위해 사용될 수 있다.
장입물은 또한 예를 들어 환원가능한 형태로 실리카, 실리카 소스 또는 실리콘 디옥사이드와 같은 실리콘 소스의 양을 포함한다. 실리카 및 특히 규암은 바람직한 실리콘 소스이다. 실리콘의 소스는 제 1 금속 소스의 용융과 동시에 탄소질의 환원제의 존재하는 아크로에서 실리콘에 용해될 수 있고 환원될 수 있는 상업적으로 쓸모있는 재료가 될 수 있다. 택일적인 실시예에서, 불순물을 제거하기 위해 세척되는 광물을 포함하는 실리카, 쓰레기 잔존물 및 모래가 사용될 수 있다. 전형적으로, 장입은 페로실리콘 또는 실리콘 카바이드가 실질적으로 없다. 바람직한 실시예에서, 실리콘 소스는 적어도 중량으로 실리카를 약98% 포함한다. 불순물은 슬래그가 피드의 용해와 용융을 위한 에너지 수요는 증가하기때문에 슬래그의 형성을 피하기 위해 대개 제거된다.
제 1 실리카 소스와 같은 바람직한 실시예에 사용되는 규암은 추적 금속을 지니는 산출된 주물용 선철의 불필요한 오염뿐만아니라, 불필요한 슬래그 형성에 기여하는 금속 산화물과 같이 실질적으로 점토와 다른 외부의 재료와 무관하다. 규암은 일반적으로 적어도 95% 실리카를 포함하는 높은 순도 규암 페블(pebbles) 또는 분쇄된 규암으로 크기된다. 실리카의 소소의 조각 크기는 로의 특정한 크기, 전극, 환원제가 존재하는 실리콘에 완전한 환원을 보장하기 위한 로에서의 피드 재료의 잔존 시간에 의해 결정된다. 일반적으로, 큰 로가 더 큰 조각을 활용하지만 규암은 4인치 또는 더 작은 입자 크기를 가진다. 실리카의 소스는 대개 중량이 약 0.5%보다 적은 알루미늄, 마그네슘, 아연 및 티타늄 산화물을 포함한다. 아연과 같은 이러한 금속은 로를 통한 공기의 흐름 또는 산소에 의해 산화되고 제거될 수 있고 백하우스에서 제거될 수 있다. 다른 금속 산화물은 제 1 금속과 결합할 수 있는 금속을 로에서 환원된다.
피드를 가지는 로에 첨가된 실리콘 소스의 양은 산출된 주물용 선철 또는 다른 제 1 금속의 필요한 실리콘의 이론적인 계산에 의해 결정된다. 첨가된 실리콘 소스의 양은 또한 피드 재료의 계산된 실리콘 용량과 원소적인 실리콘에 실리카의 환원에서 예상된 기화에 기인하여 계산된 손실을 고려한 화학량론의 계산에 기초된다. 실리콘 소스는 고철 또는 폐강철의 중량에 기초된 중량으로 약 0.01%에서 약 20%의 양으로 첨가될 수 있다. 전형적으로, 실리콘 소스는 고철 또는 폐강철의 중량의 약 10%보다 적고 바람직하게 약 5%보다 적다. 일반적으로, 남아있는 실리콘이 실리카 증기로 손실되고, 만일 형성된다면 슬래그로 남아있는 반면 사용가능한 실리콘의 약 90% 또는 그 이상은 철과 결합한다. 실리콘은 3%의 합금 또는 더 적게 포함된 실리콘이 생산될 때 경험되는 90%이상을 전형적으로 회복한다.
탄소질의 환원제는 로에서 실리카 및 다른 금속 화합물을 환원할 수 있는 탄소 소스가 될 수 있다. 적절한 탄소질의 환원제의 예는 석유 또는 역청질의 코크, 톱밥 및 그것들의 혼합물과 같은 숯, 목탄, 석탄, 코크를 포함한다. 바람직한 탄소질의 재료는 높게 고정된 탄소 용량을 가지고 또한 낮은 재 용량, 낮은 습기 용량, 낮은 칼슘 산화물과 알루미늄 산화물 레벨 및 낮은 유황과 인 레벨을 가진다. 바람직한 실시예에서 탄소질의 재료는 높은 반응성과 높은 전기적인 저항을 가진다. AC 서브머지드 아크로 동작을 위한 바람직한 탄소질의 재료는 참나무와 같은 하드우드에서의 바크-프리(bark-free), 하드 우드 톱밥이다. 톱밥은 전극이 스크랩의 희망된 용융 온도와 실리카의 용해를 유지하기 위해 서브머지드 아크로로 깊게 담겨질 수 있도록 로에서 피드의 전기 전도성을 환원하는 수단뿐만아니라 원소의 실리카에 실리카를 환원하기 위한 탄소의 소스를 제공한다. 피드는 철의 중량에 기초한 약 5%에서 40% 탄소질의 환원제를 포함할 수 있다. 바람직하게, 피드는 철의 중량에 기초하여 적어도 약 5% 탄소질의 환원제를 포함한다.
피드에 첨가된 탄소질의 환원제의 양은 금속에 금속 합성물을 환원하기 위해 필요한 고정된 탄소의 화학량론의 양과 산출 용융 금속에 필요한 탄소 용량을 제공하기 위해 요구되는 자유 탄소의 양을 계산하므로써 결정된다. 이론적인 계산은 금속 산업에서 알려진 바와 같이 표준 계산에 따라 석탄, 목탄, 코크, 톱밥 또는 다른 탄소질의 환원제의 고정된 탄소 용량에 기초된다. 탄소질의 환원제의 양, 종류 및 조각 크기는 피드 재료의 비저항에 영향을 미친다. 예를 들어, 목탄은 바람직한 목탄이 코크 또는 석탄보다 더 높은 비저항을 가지기 때문에 비저항을 증가시키기 위해 큰 비율로 사용될 수 있다.
탄소질의 환원제의 조각 크기는 피드 재료의 구성, 비저항 및 전기비저항 또는 피드 구성의 전도성에 따라 선택된다. 톱밥의 적당한 크기는 일반적으로 길이가 약 6 인치 또는 그보다 적다. 야금 등급 코크에 대한 적당한 크기는 약 1/2 인치 또는 그보다 적다. 숯과 목탄이 전형적으로 가장 큰 치수가 6 인치 또는 그보다 적은 반면 석탄은 전형적으로 약 2인치 또는 그보다 적다.
주물용 선철의 생산에 있어서, 장입 화합물은 대개 에너지 소모를 줄이기 위해 슬래그 형성을 최소화하기 위해 유황, 인, 칼슘, 알루미늄, 크롬 및 니켈과 같은 불순물의 매우 적은 양만을 포함한다. 슬래그의 부재는 용융 금속으로부터 열에 의해 피드 재료를 예열하게 한다. 초과적인 슬래그 형성은 또한 로의 가열 지대에 피드 물질의 흐름을 금지하고 로에 피드의 브리징의 가능성을 증가시킨다.
피드 재료가 유황의 높은 양 또는 다른 불순물을 포함하는 실시예에서, 성분을 형성하는 슬래그는 필요에 따라 첨가될 수 있다. 이 기술분야에서 알려진 다른 슬래그를 형성하는 성분이 사용될 수 있지만 적당한 슬래그를 형성하는 성분은 석회석(칼슘 카르보네이트), 석회(칼슘 산화물), 또는 마그네시아를 포함한다. 효과적인 작동이 필요할 때, 3 밀리미터보다 적은 조각 크기를 가지는 석회가 사용될 수 있다.
실시예에서, 주물용 선철을 생산하기 위한 프로세스는 전기적으로 절연 코팅 또는 더 먼 거리에 대한 위쪽 전극을 둘러싸는 슬리브가 배열된 DC 아크전기로에서 실행되고 전극은 로 장입으로 확장된다. 절연 전극을 사용하는 AC 또는 DC 아크전기로의 사용은 장입물로 위쪽 전극의 깊은 용입과 금속 전해조에 전극 종단의 근접을 용이하게 한다.
DC 서브머지드 아크로는 장입물 크기의 넓은 범위 프로세싱을 가능하게 하고 더욱 더 엄격한 장입 전도성 요구물 때문에 AC 서브머지드 전기로의 만족한 동작을 위해 흔히 요구되는 톱밥과 같은 몇개의 장입 성분의 제거를 할 수 있다.
DC 서브머지드 아크로는 그것이 AC 서브머지드 아크로보다 더 높은 제 2 전압으로 동작하기 때문에 프로세스의 이점이 있다. 이것은 AC 서브머지드 아크로와같은 동일한 전극 전류에서 동작할 때 DC 로로 더 많은 전력을 입력하는 것을 가능하게 한다.
프로세스에 DC 서브머지드 로의 또하나의 이점은 로로 물질의 더 균일한 장입, 아크에 의한 장입의 더 균일한 분배와 가열과 환원 프로세스의 뜨거운 가스체의 생산 및 브리징없는 장입의 더 균일한 하강을 하게 하는 원형 및 원통형의 대칭에 있다.
발명의 실시예에서, 주물용 선철을 생산하는 프로세스는 철광 및 코크가 없는 아크전기로에서 수행되고, 일반적으로 약 2100°F에서 3200°F 사이에 온도를 가지고 서브머지드 아크로를 사용하는 종래의 주물용 선철 프로세스의 슬래그의 중량이 1%에서 10%와 비교하여 슬래그 중량이 약0.1%보다 적은 주물용 선철 생산품을 생산한다. 전형적으로, 주물용 선철은 실질적으로 슬래그가 존재하지 않게 생산된다.
발명의 프로세스의 실시예는 다음의 비제한적인 예에 개시된다.
실시예 1
컴퓨터 시뮬레이티드 동작은 시간당 72.590의 합금 생산율로 택일하는 전류 서브머지드 아크로로 변화되는 고철 2000 파운드, 톱밥 100 파운드, 석탄 95 파운드, 코크 20 파운드, 규암 75 파운드를 포함하는 피드 혼합물로 구성된다. 로에 투사된 전력 입력은 50,000 킬로와트였다. 시뮬레이티드 고철 피드는 40% 시리드 오토 강, 15% 리멜트 리턴, 15% 폐강철#1, 20% 캐스트 철 보링, 5% 틴 플레이트/캔 및 15%의 낮은 크롬이 혼합된 터닝으로 구성된다. 피드 혼합물은 퍼센티지가 중량으로 철에 2.5% 실리콘, 3.85% 탄소, 0.40% 망간, 0.10% 크롬, 0.15% 니켈, 0.15% 구리, 0.01% 유황, 0.05% 인, 0.03% 주석의 계산된 합금 화합물을 가진다.
로로부터 탭에 따라 투사된 산출 철 생산품은 불순물에 조화되어 중량으로 92.5%의 철 용량, 3.85%의 탄소 용량 및 2.50%의 실리콘 용량을 가진다. 계산된 에너지 소모는 철 합금의 톤 당 650 킬로와트시간이다.
몇가지 실시예는 발명을 설명하기 위해 나타내었지만, 당업자에 의해 첨부된 청구항에 한정하는 바와 같이 발명의 범위로부터 벗어나지 않게 다양한 변화 또는 수정이 가능하다.
Claims (40)
- 제 1 종단, 제 2 종단 및 상기 종단 사이에 세로의 중앙부를 가지는 전기적으로 전도성의 코어; 및절연 물질이 실질적으로 자유로운 상기 제 2 종단을 가지는 상기 중앙부를 둘러싸고 결합된 전기적으로 절연 재료를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크전기로를 위한 전극.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연 재료는 직물 또는 비직물 섬유 매트인 것을 특징으로 전극.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연 재료는 상기 전기적으로 전도성 부재에 접착하여 결합되는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 1 항에 있어서,절연 재료는 금속 강화 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연 재료는 로 동작동안에 상기 절연 재료의 유전체 붕괴에 저항하기 위한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연 재료는 유리, 세라믹, 미네랄 섬유, 칼슘 실리케이트, 규조토, 실리카 내화점토, 고 알루미나 다이어스포어 점토, 칼슘 알루미나이트, 지르코니아, 마그네사이트, 돌로마이트, 포르스테라이트, 크롬 광물, 베릴리아, 토리아, 알루미나, 희토류 금속 산화물 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연 재료는 알루미늄, 보론, 코발트, 크롬, 니켈, 마그네슘, 망간, 인, 실리콘, 지르코늄, 희토류 금속 및 그것들의 혼합물의 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 1 항에 있어서,전력 소스에 접속하기 위한 상기 전기적으로 전도성의 코어의 상기 제 1 종단에 결합된 전기적으로 전도 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 8 항에 있어서,상기 전기적으로 전도성의 코어의 상기 제 1 종단은 제 1 커플링을 포함하고, 상기 제 2 종단은 이웃한 코어의 상기 제 1 종단을 결합하기 위한 제 2 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 커플링은 상기 코어의 상기 제 1 종단에 내부적으로 나사홈을 낸 부분이고, 상기 제 2 커플링은 상기 코어의 상기 제 2 종단에 내부적으로 나사홈을 낸 부분이고, 상기 전극은 상기 코어의 내부적으로 나사홈을 낸 상기 부분에 결합하기 위한 나사홈을 낸 커플링 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연 재료는 상기 제 1 종단에서 상기 제 2 종단까지 확장되는 것을 특징으로 하는 전극.
- 용융 지대와 상기 용기로 장입물을 피딩하기 위한 입구를 가지는 용기;전력 소스에 결합된 제 1 종단과 실질적으로 상기 절연 재료에 자유롭고 상기 용융지대에 위치되는 제 2 종단을 가지는 상기 전극의 부분에 둘러싸고 결합된 전기적으로 절연 재료를 가지는 상기 용기에 위치되는 적어도 하나의 제 1 전극; 및상기 제 1 전극을 상기 용융 지대에서 아크를 생산하기 위한 상기 용기에 위치되고 상기 전력 소스에 결합된 적어도 하나의 제 2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 종단 사이에 세로의 중앙부, 상기 중앙부를 실질적으로 덮고 상기 전극의 상기 제 1 및 제 2 종단으로부터 간격되는 상기 절연 재료를 가지는 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 13 항에 있어서,상기 절연 재료는 직물 또는 비직물 미네랄 섬유 매트인 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 14 항에 있어서,상기 절연 재료는 상기 제 1 전극에 접착하여 결합되는 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연 재료는 실리카를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 로는 플라즈마 아크, DC 전기 아크, DC 서브머지드 아크, AC 서브머지드 아크 또는 AC 아크전기로인 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 12 항에 있어서,제 1 및 제 2 종단을 가지는 전기적으로 전도성의 부재를 더 구비하고, 상기 전극의 상기 제 1 종단은 상기 전도성의 부재, 상기 전력 소스에 결합된 상기 전기적으로 전도성의 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 아크전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연 재료는 유리, 세라믹, 미네랄 섬유, 칼슘 실리케이트, 규조토, 실리카 내화점토, 고 알루미나 다이어스포어 점토, 칼슘 알루미나이트, 지르코니아, 마그네사이트, 돌로마이트, 포르스테라이트, 크롬 광물, 베릴리아, 토리아, 알루미나, 희토류 금속 산화물 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연 재료는 알루미늄, 보론, 코발트, 크롬, 니켈, 마그네슘, 망간, 인, 실리콘, 지르코늄, 희토류 금속 및 그것들의 혼합물의 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기로.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연 재료는 로 동작동안에 상기 절연 재료의 유전체 붕괴에 저항하기에 충분한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기로.
- 제 18 항에 있어서,상기 전극은 상기 전기적으로 전도성의 부재에 제거되게 결합되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제 18 항에 있어서,함께 결합된 다수의 상기 전극을 구비하고, 각 전극의 상기 제 2 종단은 이웃한 전극의 상기 제 1 종단에 결합되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 적어도 하나의 전극은 상기 로에서 장입층에 대한 상기 전극을 올리거나 내리기 위한 이동가능한 마운팅 구조에 결합된 제 1 종단을 가지고, 제 2 전극과 협력하기 위한 제 2 종단 및 상기 제 1 전극의 일부를 덮고 장입층으로부터 상기 제 2 전극을 절연하고, 장입물은 금속, 금속 화합물 또는 그것들의 혼합물을 구비하는 적어도 하나의 제 1 전극을 가지는 아크전기로로 장입물을 피딩하는 단계,적어도 상기 제 1 전극을 상기 장입층으로 담그는 단계,전극 사이에 전기 아크를 발생하기 위한 상기 전극에 전기 에너지를 공급하는 단계; 및상기 용융 금속을 생산하기 위한 전극 사이에 전기 아크에 의해 로에서 장입물을 가열하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로에서 용융 금속을 생산하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 로는 이동가능한 마운팅 구조에 결합되는 제 1 종단과 상기 적어도 하나의 전극의 제 1 종단에 결합된 제 2 종단을 가지는 전기적으로 전도성의 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 종단 사이에 중앙부를 가지고, 상기 전기적으로 절연 재료를 덮고 상기 중앙부에 결합되고, 상기 절연 재료는 로 동작동안 상기 절연 재료의 비유전체 붕괴에 저항하기에 충분한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 26 항에 있어서,상기 전기적으로 절연 재료는 절연층을 형성하는 상기 제 1 전극 주위에 미네랄 섬유 매트도 쌓여지는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 27 항에 있어서,상기 절연 재료는 상기 제 1 전극에 상기 절연 재료를 결합하기 위한 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 28 항에 있어서,상기 접착제는 나트륨 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 인 산화물, 칼슘 알루미네이트, 피치, 타르 주성분 접착제 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 절연 재료는 유리, 세라믹, 미네랄 섬유, 칼슘 실리케이트, 규조토, 실리카 내화점토, 고 알루미나 다이어스포어 점토, 칼슘 알루미나이트, 지르코니아, 마그네사이트, 돌로마이트, 포르스테라이트, 크롬 광물, 베릴리아, 토리아, 알루미나, 희토류 금속 산화물 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 절연 재료는 알루미늄, 보론, 코발트, 크롬, 니켈, 마그네슘, 망간, 인, 실리콘, 지르코늄, 희토류 금속 및 그것들의 혼합물의 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 로는 AC 아크전기로, DC 아크전기로, 플라즈마 아크로, AC 서브머지드 아크로 및 DC 서브머지드 아크로인 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 장입은 탄소질의 환원제과 알루미늄, 알루미늄 산화물, 강, 철, 철 산화물, 구리, 구리 산화물, 마그네슘, 마그네슘 산화물, 망간, 망간 산화물, 크롬, 크롬 산화물, 희토류 금속 산화물 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 25 항에 있어서,상기 절연 재료는 접착, 포장, 클램핑, 주조, 도장, 침지 또는 분사에 의한 상기 전기적으로 절연성의 부재에 적용되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 장입은 탄소질의 환원제과 철광, 밀 스케일, 직접 환원 철, 고 브리켓티드 철, 고철 및 폐강철로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 구비하고, 상기 용융 금속은 주물용 선철인 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 35 항에 있어서,상기 장입물은 고철 또는 폐강철을 구비하고, 상기 프로세스는 고철 또는 폐강철을 녹이고 중량으로 약 0.01 퍼센트에서 약 4.5 퍼센트의 탄소 용량을 가지는 주물용 선철을 생산하는 것을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 35 항에 있어서,상기 장입물은 고철 또는 폐강철을 구비하고, 상기 프로세스는 고철 또는 폐강철을 녹이고 중량으로 약 0.05 퍼센트에서 약 9.5 퍼센트의 실리콘 용량을 가지는 주물용 선철을 생산하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 35 항에 있어서,상기 장입물은 실질적으로 순수한 규조토 또는 모래를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 35 항에 있어서,탄소질의 환원제는 톱밥, 숯, 목탄, 석탄, 석유 코크, 역청질의 코크 및 그것들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 24 항에 있어서,상기 장입물은 알루미늄, 구리, 마그네슘, 망간, 크롬, 니켈, 아연, 납, 금, 은 및 그것들의 합금을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR100897747B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2009-05-15 | 주식회사 포스코 | 전기로의 전극 |
| KR100924185B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2009-10-28 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | 절연막의 제조방법, 반응장치, 발전장치 및 전자기기 |
| KR101626068B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-01 | 주식회사 포스코 | 전극 재생장치 및 재생방법과, 이를 이용하는 전기로의 운용방법 |
-
1997
- 1997-12-23 KR KR1019997005860A patent/KR20000062364A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100897747B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2009-05-15 | 주식회사 포스코 | 전기로의 전극 |
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| KR100970048B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2010-07-16 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | 절연막의 제조방법, 반응장치, 발전장치 및 전자기기 |
| US8097301B2 (en) | 2006-08-30 | 2012-01-17 | Casio Computer Co., Ltd. | Electrical insulation film manufacturing method |
| KR101626068B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-01 | 주식회사 포스코 | 전극 재생장치 및 재생방법과, 이를 이용하는 전기로의 운용방법 |
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