KR20020089503A - 소모성 전극 공급 시스템, 소모성 전극 공급 방법,일렉트로슬래그 제련 시스템, 및 이들에 의해 제조된 주물및 터빈 구성 요소 - Google Patents

소모성 전극 공급 시스템, 소모성 전극 공급 방법,일렉트로슬래그 제련 시스템, 및 이들에 의해 제조된 주물및 터빈 구성 요소 Download PDF

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Abstract

제련 시스템을 위한 소모성 전극 공급 장치는 제련 시스템에 소모성 전극을 제공한다. 소모성 전극 공급 시스템은 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하는 측면 공급 장치와, 제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 제련 공급 장치와, 공급된 소모성 전극들을 서로 연결하기 위한 연결 시스템을 포함한다. 소모성 전극 공급 시스템은 소모성 전극의 소정량이 제련 시스템내에서 제련되는 것을 허용하며, 다른 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극 위에 위치시킬 수 있다. 그 후 연결 시스템이 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결할 수 있으며, 따라서 제련 작업의 중단을 피한다.

Description

소모성 전극 공급 시스템, 소모성 전극 공급 방법, 일렉트로슬래그 제련 시스템, 및 이들에 의해 제조된 주물 및 터빈 구성 요소{CONSUMABLE ELECTRODE CONTINUOUS FEED SYSTEM AND METHOD IN ELECTROSLAG REFINING}
일부 통상적인 제련 시스템은 제련될 원료의 소스로서 주괴를 사용한다. 예를 들어, 일렉트로슬래그 제련 시스템은 소모성 전극을 원료의 소스로서, 그리고 주괴를 용융하기 위해 일렉트로슬래그 제련에 사용되는 회로의 일부로서 사용할 수 있다. 이들 일렉트로슬래그 제련 시스템 및 방법은 소모성 전극의 배치 및 활용을 위한 실질적인 준비가 필요할 수 있다. 통상적으로, 소모성 전극은 원동 장치에 부착된 스터브(stub) 등의 수직 운동 제어 장치에 부착되는데, 이것은 소모성 전극을 일렉트로슬래그 제련 시스템내로 기계적으로 이동시킨다. 이 수직 운동 제어 장치는 소모성 전극과 수직 운동 제어 장치의 스터브 사이의 용접부, 소모성 전극과 수직 운동 제어 장치의 스터브 사이의 스크류 또는 볼트형 연결부, 소모성 전극과 수직 운동 제어 장치의 스터브 사이의 클램프, 및 소모성 전극과 수직 운동 제어 장치의 스터브 사이의 다른 수직 운동 제어 구조체를 포함할 수 있다. 수직 운동 제어 장치는 또한 소모성 전극과 전력 공급원 사이에 전기적 접촉을 제공한다.
소모성 전극의 일렉트로슬래그 제련 용융과 소모성 전극의 이동은 일렉트로슬래그 제련 시스템과 협동하여 소모성 전극으로부터 떨어져 있는 소모성 전극의 단부에 도달하기 전에 정지되는 것이 일반적이다. 일렉트로슬래그 제련 시스템에서는 제련을 위해 새로운 소모성 전극을 제공하고 수직 운동 제어 장치에 새로운 소모성 전극 연결함으로써 기존의 소모성 전극을 교체하는데 이동 정지가 필요하다. 이동 정지는, 예를 들어 수직 운동 제어 장치 구성 요소가 일렉트로슬래그 제련 시스템내의 용융물에 지나치게 근접하게 되는 경우, 수직 운동 제어 장치의 구성 요소가 손상되는 것을 피하는데 필요하다. 이동 정지는 예를 들어 수직 운동 제어 장치로부터 발생된 오염 물질에 의해 일렉트로슬래그 제련된 용융물을 오염시키는 것을 피해야한다. 종래의 일렉트로슬래그 제련 시스템에 필요한 이러한 이동 정지는 일렉트로슬래그 제련 시스템이 작동하는 시간을 줄여, 일렉트로슬래그 제련 산출량의 손실을 가져오고, 일렉트로슬래그 제련 시스템의 가동 정지 시간을 증가시키며, 일렉트로슬래그 제련 시스템의 오염을 증가시키므로 바람직하지 않다.
일렉트로슬래그 제련(ESR) 시스템 및 방법은 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 일렉트로슬래그 제련 시스템, 방법 및 관련 특징은 벤즈(Benz) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,160,532 호에 개시되어 있으며, 이것은 또한 냉간 유도 가이드(CIG) 이송 장치를 개시하고 있다. 추가적인 일렉트로슬래그 제련 시스템, 방법 및 관련 특징들은 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,160,532 호, 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,310,165 호, 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,325,906 호, 소이어(Sawyer) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,348,566 호, 소이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,366,206 호, 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,472,177 호, 카터 주니어(Carter, Jr) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,480,097 호, 카터 주니어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,649,992 호, 카터 주니어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,649,993 호, 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,683,653 호, 카터 주니어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,769,151 호, 벤즈 등에게 허여된 미국 특허 제 5,809,057 호, 및 크누드센(Knudsen) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,810,066 호에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모두 본 발명의 출원인에게 양도되어 있으며, 그 내용은 모두 참고로 인용된다. .
또한, 예를 들어 약 18inch(약 45cm) 이상의 큰 직경의 주물을 형성하는데 겪는 어려움은 소모성 전극의 이동 정지, 연결 및 교환 동안 증가될 수 있다. 큰 직경의 주괴의 주조 공정은 수직 운동 제어 장치에 연결된 몇몇 소모성 전극을 사용하는 것이 보통이다. 소모성 전극 연결 작업 동안 최종 주물에 비균질 영역이 발생할 수 있다. 이들 비균질 영역은 소모성 전극내의 소량의 성분 변화, 이동 정지 및 소모성 전극 연결 작업 동안 일렉트로슬래그 제련 용융물에 유입될 수 있는 오염 물질, 이동 정지 전후의 일렉트로슬래그 제련 조건의 차이, 및 다른 일렉트로슬래그 제련 변수에 기인할 수 있다. 이들 비균질 영역은 물론 최종 주물, 및 한정하지 않지만 주물로 형성된 터빈 구성 요소뿐만 아니라 어떠한 제품에도 바람직하지 않다.
따라서, 일렉트로슬래그 제련의 이동 정지를 피하는 일렉트로슬래그 제련 시스템 및 방법을 위한 소모성 전극을 제공할 필요가 있다. 또한, 산출량 손실, 일렉트로슬래그 제련동안의 오염, 및 수직 운동 제어 장치의 손상을 피하는 일렉트로슬래그 제련 시스템 및 방법을 제공할 필요가 있다. 또한, 소모성 전극 이동 정지 및 소모성 전극 연결 작업 동안 비균질 영역이 형성되는 것을 피하는 일렉트로슬래그 제련 시스템 및 방법이 필요하다.
발명의 요약
본 발명은 제련 시스템을 위한 소모성 전극 공급 시스템에 관한 것이다. 소모성 전극 공급 시스템은 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하는 측면 공급 장치와, 제 1 방향에 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 제련 공급 장치와, 공급된 소모성 전극을 서로 연결하는 연결 시스템을 포함한다. 소모성 전극 공급 시스템은 소모성 전극의 소정량이 제련 시스템내에서 제련되는 것을 허용하며, 다른 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극 위에 위치시킬 수 있다. 그후 연결 시스템이 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결할 수 있으며, 따라서 제련 작업의 중단을 피한다.
본 발명은 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 방법에 관한 것이다. 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극 공급하는 방법은 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 제공하는 단계와, 제 1 방향에 대체로 수직인 제 2 방향으로제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 단계와, 소모성 전극들을 서로 연결하는 단계와, 소모성 전극이 제련 시스템에 공급됨에 따라 그것을 제련하는 단계와, 그에 의해 소모성 전극의 소정량이 제련됨에 따라, 다른 소모성 전극을 공급하고, 제련 작업의 중단을 피하기 위해 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또한 일렉트로슬래그 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 소모성 전극 공급 시스템을 제공한다. 일렉트로슬래그 제련 시스템은 냉간 유도 가이드를 포함한다. 소모성 전극 공급 시스템은 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하기 위한 측면 공급 장치로서, 측면 공급 장치는 제련 공급 장치에 공급될 위치로 소모성 전극을 배향하기 위해 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 그들의 조합중 적어도 하나로부터 선택되는 측면 공급 장치와, 제련 시스템에 제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 소모성 전극을 공급하기 위한 제련 공급 장치로서, 제련 공급 장치는 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 위해 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 및 그들의 조합중 적어도 하나로부터 선택되는 제련 공급 장치와, 공급된 소모성 전극들을 서로 연결하기 위한 연결 시스템을 포함한다. 연결 시스템은 용접 연결 시스템, 브레이징 연결 시스템, 납땜 연결 시스템, 융합 연결 시스템, 및 그들의 조합중 적어도 하나로부터 선택된다. 소모성 전극의 소정량이 제련됨에 따라, 측면 공급 장치에 의해 다른 소모성 전극이 앞서 공급된 소모성 전극 위로 배치된다. 그후 연결 시스템이 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결할 수 있으며, 따라서 제련하는동안 소모성 전극을 제공하기 위해 제련 작업이 중단되는 것을 피한다.
본 발명은 또한 소모성 전극 공급 시스템을 포함하는 일렉트로슬래그 제련 시스템을 제공한다. 일렉트로슬래그 제련 시스템은 일렉트로슬래그 제련 구조체와, 냉간 노상(爐床;hearth) 구조체와, 일렉트로슬래그 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 소모성 전극 공급 시스템을 포함한다. 소모성 전극 공급 시스템은 일렉트로슬래그 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하는 측면 공급 장치와, 일렉트로슬래그 제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 제련 공급 장치와, 공급된 소모성 전극들을 서로 연결하는 연결 시스템을 포함한다. 소모성 전극 공급 시스템을 갖는 일렉트로슬래그 제련 시스템은 소모성 전극의 소정량이 일렉트로슬래그 제련 시스템내에서 제련되는 것을 허용하고, 측면 공급 장치에 의해 다른 소모성 전극이 앞서 공급된 소모성 전극 위에 위치된다. 연결 시스템은 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하여 일렉트로슬래그 제련 시스템에 의해 제련하는 동안 소모성 전극을 제공하기 위해 제련 작업이 중단되는 것을 피한다.
이상의 내용 및 본 발명의 다른 측면, 이점 및 특징은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명에 의해 명확해질 것이며, 본 발명의 실시예를 설명하는 도면에서 유사한 부분은 유사한 참조부호로 표시된다.
본 발명은 제련 시스템(refining system) 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제련 시스템용의 소모성 전극(consumable electrode) 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템의 개략적인 측면도,
도 2는 냉간 유도 가이드(CIG) 시스템을 갖는 예시적인 일렉트로슬래그 제련(ESR)의 개략도,
도 3은 예시적인 일렉트로슬래그 제련/냉간 유도 가이드 시스템의 다른 개략도.
본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템은 제련될 원소의 소스로서 주괴를 사용하는 제련 시스템에 소모성 전극을 제공한다. 소모성 전극 공급 시스템은 새로운 전극을 연결하는 동안 소모성 전극의 이동 정지 및 제련 작업의 중단을 피할 수 있는 방식으로 소모성 전극을 제공한다. 소모성 전극 공급 시스템은 제련 작업 중단을 피하고, 제련 산출량을 개선하며, 제련 시스템 정지 시간을 줄이고, 제련 시스템의 오염을 줄일 수 있는 방식으로 소모성 전극을 제련 시스템에 이미 존재하는 소모성 전극에 연결한다.
본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템은 원료 소스로서 주괴를 사용하는 어떠한 적절한 금속 제련 시스템에도 적용될 수 있다. 다음의 설명은 일렉트로슬래그 제련 시스템이 제공된 소모성 전극 공급 시스템을 참조할 것이다. 일렉트로슬래그 제련(ESR)은 일반적으로 금속을 용융 및 제련하는 방법을 포함한다. 금속은 터빈 구성 요소 용도로 사용될 수 있는 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Co), 및 티타늄(Ti)계 합금 등(이에 한정되지 않음)과 그 이외의 어떤 적절한 금속도 포함할 수 있다. 일렉트로슬래그 제련 시스템은 유도 가열식, 세그먼트형의 냉각 구리가이드 튜브를 구비할 수 있는 냉간 유도 가이드(CIG)와 결합될 수 있다. 냉간 유도 가이드는 일렉트로슬래그 제련 시스템의 바닥에 배치될 수 있다. 액체 금속 스트림은 액체 금속조(槽)로부터 냉간 유도 가이드를 통해 추출될 수 있다. 이 액체 금속 스트림은 분말 원자화, 스프레이 용착, 인베스트먼트 주조, 용유 방사, 스트립 주조, 슬랩 주조, 및 핵화 주조 등(이에 한정되지 않음)과 그 외의 것을 포함하는 많은 응고 방법을 위한 액체 금속 소스일 수 있다. 이 일렉트로슬래그 제련 시스템에 대한 설명은 단순히 설명의 목적만을 위한 것이며, 어떠한 식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 다른 금속 제련 시스템은 본 발명의 범위내에 있다.
도 1에 있어서, 소모성 전극(11)은 일반적으로 일렉트로슬래그 제련 시스템(20) 전체에 걸쳐 배치된 위치로부터 소모성 전극 공급 시스템(10)내로 공급된다. "상부"라는 용어 및 다른 상대 위치 용어는 본원에서는 도면에 대해서 사용되며, 본 발명의 배향을 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 다른 용어들은 주석이 있는 경우를 제외하고는 당업자들에 의해 이해될 수 있는 통상적인 의미로 사용된다. 소모성 전극 공급 시스템(10)은 제련 공급 장치 또는 시스템(15)(이하에 설명됨)에 공급되는 배향 및 배열의 제 1 방향[화살표(140)]으로 소모성 전극을 이동시키는 측면 소모성 전극 공급 장치 또는 시스템(14)(이하, "측면 공급 장치"로 불림)을 포함한다. 측면 공급 장치(14)는 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템(10)으로 공급되는 배치로 소모성 전극(11)을 배향할 수 있는 다른 원동 장치 등의 어떤 적절한 장치도 포함할 수 있다.
측면 공급 장치(14)는 소모성 전극(11)이 그것의 긴 종방향 축(110)이 제련 공급 장치(15)내에 앞서 공급된 소모성 전극의 종방향 축(110)과 정렬되는 배향으로 위치시킬 수 있다. 이 위치는 도 1에 도시된 바와 같이 수직일 수 있다. 측면 공급 장치(14)는 제련 공급 장치(15)에 소모성 전극을 전달한다. 제련 공급 장치(15)는 제 1 방향(140)에 대체로 수직인 제 2 방향[화살표(150)]으로 소모성 전극(11)을 이동시킬 수 있다. 소모성 전극 공급 시스템(10)은 또한 제련 동안의 정지를 피하기에 충분한 방식으로 소모성 전극을 서로 연결하는 연결 시스템(16)을 포함한다.
제련 공급 장치(15)는 소모성 전극(11)을 연결 시스템(16)을 통해 제련 시스템(20)내로 이동시킬 수 있는 장치를 포함한다. 제련 공급 장치(15)는 소모성 전극(11)의 제어된 이동 및 하강를 제공할 수 있는 어떤 하강 원동 장치도 포함할 수 있다. 제어된 이동 및 하강는 제련 시스템내의 용융률에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어된 하강은 단계적인 이동 및 하강을 포함할 수 있다. 소모성 전극(11)을 제련 시스템내로 이동시키는 제련 공급 장치(15)는 소모성 전극에 적절한 하강 및 제어를 제공할 수 있는 어떤 원동 장치도 포함할 수 있다. 제련 공급 장치는 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 다른 원동 장치, 및 제련 시스템에 소모성 전극의 제어된 이동을 제공할 수 있는 그것들의 조합체를 포함할 수 있다.
각각의 소모성 전극(11)은 소모성 전극 시스템(10)의 연결 시스템(16)에 의해 앞서 위치된 소모성 전극에 연결된다. 본 발명에 따른 연결 시스템(16)은 소모성 전극을 서로 연결하여, 각 소모성 전극이 제련 공급 장치(15)에 의해 제련 시스템에 갭이 없이 전달되는 시스템을 포함한다. 본 발명을 제한하지 않는 예로서, 연결 시스템(16)은 기계적 연결, 야금학적 연결, 및 그것들의 조합중 적어도 하나에 의해 소모성 전극을 연결할 수 있다.
본 발명에 의해 실시된 바와 간은 연결 시스템(16)은 소모성 전극(11)을 연결하기 위해 용접 연결 시스템을 포함할 수 있다. 용접 연결 시스템(16)은 어떤 통상적인 용접 시스템도 포함할 수 있다. 대안적으로는, 용접 연결 시스템(16)은 소모성 전극을 기계적으로 연결할 수 있는 다른 어떤 장치도 포함할 수 있다. 또다른 대안으로서, 연결 시스템(16)은 야금학적으로 소모성 전극을 연결할 수 있는 어떤 시스템도 포함할 수 있다. 본 발명을 제한하지 않는 예로서, 연결 시스템(16)은 브레이징 연결 시스템, 납땜 연결 시스템, 융합 연결 시스템, 및 그것들의 조합을 포함하는 시스템을 포함할 수 있다.
각각의 소모성 전극을 연결하는 연결 시스템(16)은 강력한 연결을 제공할 필요가 없는데, 여기에서 "강력한"이라는 용어는 대량의 전류 및 중량을 지지하는 연결을 의미한다. 소모성 전극 사이의 연결은 단순히 소모성 전극의 중량만을 지지하며, 일렉트로슬래그 제련 공정을 위한 전류를 전달하도록 의되지 않는다. 다음의 설명은 용접 연결 시스템을 포함하는 연결 시스템(16)을 참조하지만, 그러나 이 설명은 단순히 설명적인 목적을 위한 것이다. 용접 연결 시스템의 설명은 어떤 식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 의도지 않는다.
소모성 전극 공급 시스템(10)의 용접 연결 시스템은 어떠한 용접 연결 작업에 의해서도 형성될 수 있다. 예를 들어, 소모성 전극 사이의 용접 연결은 로봇 용접 기계에 의해 자동으로 형성될 수 있다. 대안적으로는 용접기로 용접을 형성할 수 있다. 용접기는 연결 플랫폼(21) 등에 제한되지 않고 연결 스테이션에 위치될 수 있다. 연결 플랫폼(21)은 일렉트로슬래그 제련 시스템(20) 위에 배치될 수 있다． 또한, 본 발명의 범위내에 있는 어떠한 연결 시스템(16)도 연결 플랫폼(21)에 제공될 수 있다.
도 1에는 일렉트로슬래그 제련 시스템(1)을 위한 연속 공급 시스템(10) 및 그와 관련된 방법이, 바닥 주입 일렉트로슬래그 제련 시스템과 조합되어 도시되어 있다. 이 도시된 구성은 단순히 본 발명의 범위내에 있는 시스템의 설명을 위한 것이다. 일렉트로슬래그 제련 시스템(1)을 위한 연속 공급 시스템(10) 및 그와 관련된 방법은 통상적인 일렉트로슬래그 제련 시스템, 위드드로얼-몰드(withdrawal-mold) 제련 시스템, 일렉트로슬래그 제련/냉간 유도 가이드 시스템(ESR/CIG), 및 단독 또는 ESR/CIG 시스템과 조합된 핵화 주조 시스템에 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템(10)에 의해 소모성 전극(11)이 공급되는 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)의 형상을 도시한다. 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)은 순수하고 정련된 금속 용융물(46)(이하, "청정 금속"으로 불림)을 생산하기 위해 소모성 전극(11)을 제련한다. 청정 금속(46)은 일렉트로슬래그 제련 시스템(20) 아래에 장착된 냉간 노상(hearth) 구조체(40)내에 수용 및 유지된다. 청정 금속(46)은 냉간 노상 구조체(40)로부터 이 냉각 노상 구조체(40) 아래에 장착 및 배치된 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)를 통해 분배된다.
금속의 일렉트로슬래그 제련율 및 냉간 노상 구조체(40)로의 제련 금속의 전달률이 용융된 금속(46)이 냉간 노상 구조체(40)로부터 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)의 오리피스(81)를 통해 배출되는 수준에 근접하는 경우, 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)은 본질적으로 안정된 상태의 작동을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템(10)에 의한 일렉트로슬래그 제련은 연장된 시간 동안 연속적인 작동을 제공할 수 있으며, 따라서 대량의 금속을 처리할 수 있다.
일렉트로슬래그 제련 시스템(20)은 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)의 상부에 위치된 통로(201)를 포함한다. 이 통로(201)는 제련을 위해 소모성 전극(11)의 통과를 허용하기 위한 치수를 갖는. 이 통로(201)는 단일 사이즈의 소모성 전극이 제련 시스템에 의해 제련되는 경우에만 고정된 사이즈로 형성될 수 있으며, 대안적으로는 소모성 전극의 가변적인 사이즈가 통과하는 것을 허용하는 가변 통로 치수가 제공될 수 있다. 통로(210)는 소모성 전극과 함께 오염 물질이 통과하여 제련 시스템내로 유입되는 것을 방지하기에 충분한 밀봉부를 형성한다.
일렉트로슬래그 제련 시스템(20)은 일렉트로슬래그 제련 구조체(30)를 포함한다. 일렉트로슬래그 제련 구조체(30)는 물 등의 적절한 냉각제에 의해 냉각되는 저장소(32)를 포함한다. 저장소(32)는 용융된 슬래그(34)를 포함하며, 그 내부에는 과량의 슬래그(34)가 고형 슬래그 입자(36)로 도시되어 있다. 슬래그 조성은 제련된 금속에 따라 변한다. 후술하는 바와 같이, 내벽(82)의 외측에 대해 유동하는 냉각제의 냉각 영향 때문에, 저장소(32)의 내벽(82)의 내측 표면을 따라 슬래그 스컬(skull)(75)이 형성될 수 있다.
냉간 노상 구조체(40)는 일렉트로슬래그 제련 구조체(30)의 아래에 장착된다. 냉간 노상 구조체(40)는 노상(42)을 포함하며, 이것은 물 등의 적절한 냉각제에 의해 냉각된다. 노상(42)은 고형화된 제련 금속의 스컬(44) 및 제련된 액체 금속의 본체(46)를 수용한다. 저장소(32)는 노상(42)과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로는, 저장소(32) 및 노상(42)은 별도의 유닛으로 형성될 수 있으며, 이들은 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)을 형성하도록 연결된다.
냉간 핑거 오리피스 구조체(80)에는 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)의 바닥 오리피스(81)가 제공되며, 이것은 도 3 및 도 4에 설명되어 있다. 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)에 의해 본질적으로 산소, 황, 및 다른 불순물이 없도록 제련된 청정 금속(46)은 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)을 가로질러 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)의 오리피스(81) 외부로 유동한다.
전원 구조체(70)는 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)에 전기 제련 전류를 공급할 수 있다. 전력 공급 구조체(70)는 전력 공급원 및 제어 장치(74)를 포함할 수 있다. 전기 전도체(76)는 소모성 전극(11)에 전류를 전달할 수 있다. 전도체(78)는 저장소(32)에 연결되어 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)의 전력 공급 구조체(70)를 위한 회로를 완성한다.
도 2 및 도 3은 일렉트로슬래그 제련 구조체(30) 및 냉간 노상 구조체(40)의 부분 상세 단면도로서, 일렉트로슬래그 제련 구조체(30)가 저장소(32)의 상부를 규정하고, 냉간 노상 구조체(40)가 저장소(32)의 하부(42)를 규정한다. 일반적으로 저장소(32)는 내벽(82) 및 외벽(84)을 구비하는 이중벽 저장소를 포함한다. 내벽(82) 및 외벽(84) 사이에는 물 등의 냉각제(86)가 제공된다. 냉각제(86)는 내벽(82)과 외벽(84) 사이에서 공급원으로부터 통상적인 입구 및 출구(도면에 도시되지 않음)를 통해 규정된 유동 채널을 통해 유동할 수 있다. 냉간 노상 구조체(40)의 벽(82)을 냉각하는 냉각제(86)는 일렉트로슬래그 제련 구조체(30) 및 냉간 노상 구조체(40)에 냉각을 제공하여 냉간 노상 구조체(40)의 내측 표면상에 스컬(44)을 형성하게 한다. 일렉트로슬래그 제련 시스템(20), 청정 금속 핵화 주조 시스템(3), 또는 일렉트로슬래그 제련 구조체(30)에 있어서 냉각제(86)가 필수적인 것은 아니다. 냉각은 액체 금속(46)이 내벽(82)을 접촉 및 침입하여 벽(82)이 융합되고 액체 금속(46)이 오염되지 않는 것을 보장한다. 냉간 노상 구조체(40)는 또한 플랜지식 관형 섹션(90, 92)을 구비할 수 있는 외벽(88)을 포함한다. 2개의 플랜지식 관형 섹션(90, 92)은 도 2의 아래쪽에 도시되어 있다.
냉간 노상 구조체(40)는 도 2 및 도 3에 상세하게 도시된 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)를 포함한다. 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)는 냉간 노상 구조체(40) 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)를 통해 냉간 노상 구조체(81)를 빠져나가는 액체 금속 스트림(56)과 연계하여 도시되어 있다. 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)는 고형 금속 스컬(44) 및 액체 금속(46)과 구조적 협동 관계에 있으며, 처리된 용융 금속(46)이 스트림(56)의 형태로 유동할 수 있는 가능한 오리피스(81)를 포함한다. 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)는 냉간 노상 구조체(40) 및 냉간 노상구조체(30)에 연결된다. 따라서, 냉간 노상 구조체(40)는 가공되어 대체로 불순물이 없는 합금이 냉간 노상 구조체(40)의 벽을 접촉하여 스컬(44)을 형성하는 것을 허용한다.
따라서, 스컬(44, 83)은 용융된 금속(46)을 위한 용기로 기능한다. 또한, 냉간 핑거 오리피스(80)에 형성된 스컬(83)(도 3)은 그 두께의 조절이 가능하며, 전형적으로 스컬(44)보다 작은 두께로 형성된다. 보다 두꺼운 스컬(44)은 냉간 노상 구조체(40)에 접촉하고, 보다 얇은 스컬(83)은 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)에 접촉하며, 스컬(44, 83)은 본질적으로 연속적인 스컬을 형성하도록 서로 접촉한다.
냉간 핑거 오리피스 구조체(80)를 통해 스컬(44, 83) 및 액체 금속(46)에 제공되는 가열 및 냉각의 양은 오리피스(81)를 통해 액체 금속(46)의 통로를 스트림으로서 조절하도록 제어될 수 있다. 조절된 가열 및 냉각은 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)에 연결된 유도 코일(85)내로 지나가는 전류와 냉각제의 양을 제어함으로써 이루어진다. 냉간 핑거 오리피스 구조체(80)의 제어된 가열 및 냉각을 위한 유도 코일(85)의 작동은 상기 특허들에 설명되어 있다. 제어된 가열 및 냉각은 스컬(44)의 두께를 증가 또는 감소시킬 수 있고, 오리피스(81)를 개방 및 폐쇄할 수 있으며, 오리피스(81)를 통한 스트림(56)의 통로를 감소 및 증가시킬 수 있다. 약간의 액체 금속(46)은 스컬(44, 83)의 두께를 증가 및 감소시키는 것에 의해 스트림(56)을 규정하도록 냉간 핑거 오리피스(80)를 통해 오리피스(81)로 유입될 수 있다. 가열 코일(85)에 가해지는 그리고 그것을 통과하는 냉각수, 가열 전류, 및 전력을 제어하여 스컬(44, 83)의 두께를 제어함에 따라 오리피스(81)를 설정된 통로 사이즈로 유지함으로써 스트림(56)의 유동이 바람직한 균형을 유지한다.
본 발명에 따라, 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)을 갖는 소모성 전극 공급 시스템을 사용하는 공정은 측면 공급 장치(14)에 의해 소모성 전극(11)("공급된 소모성 전극")을 이동시킴으로써 수행된다. 공급된 소모성 전극(11)은 제련 공급 장치(15)내에 위치된 앞서 공급된 소모성 전극(11) 위에 일반적으로 배치된 위치로 이동된다. 예를 들어, 제련 공급 장치(15)내에 앞서 공급된 소모성 전극(11)은 이미 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)내에 배치되어 있거나 또는 일렉트로슬래그 제련 시스템(10)내의 다른 소모성 전극에 연결되어 있을 수 있다. 측면 공급 장치(14)는 소모성 전극 공급 시스템(10)내로 직전에 공급된 소모성 전극 위로, 공급된 소모성 전극(11)을 배향 및 이동시킨다. 앞서 공급된 소모성 전극은 용융된 소모성 전극 일 수 있거나 또는 용융될 순서에 있는 소모성 전극일 수 있다. 앞서 공급된 소모성 전극(11)의 소정량이 일렉트로슬래그 제련 시스템(20)내로 이동 또는 용융되었을 때, 공급된 소모성 전극(11)은 소모성 전극 공급 시스템(10)으로 이동될 수 있다.
공급된 소모성 전극(11)이 제련 공급 장치(15)내에 배치되면, 제련 공급 장치(15)는 연결 시스템(16) 및 제련 시스템(20)을 향해 소모성 전극을 화살표(150) 방향으로 이동시킨다. 공급된 소모성 전극의 이동은 단계적인 이동 및 하강을 포함한다. 제련 공급 장치(15)에 의한 공급된 소모성 전극의 제어된 이동 및 하강은 연결 시스템(16)에 인접한 공급된 소모성 전극 및 앞서 공급된 소모성 전극에 단부를 제공하기 에 충분하다. 소모성 전극 공급 시스템(10)의 연결 시스템(16)은 그 후 이들 소모성 전극을 연결하여 소모성 전극들 사이에 갭이나 틈이 없어진다. 또한, 소모성 전극은 제련의 중단을 피할 수 있는 방식으로 되며, 따라서 소모성 전극 공급 시스템은 제련을 위해 본질적으로 연속적인 소모성 전극을 공급받을 수 있다.
소모성 전극 공급 시스템(10), 및 제련 시스템에서의 그 사용은 제련된 용융물의 오염과 소모성 전극 이동 장치의 손상을 방지하며, 따라서 산출량의 손실을 야기하지 않는다. 제련 중단 및 소모성 전극 교체 작업에 의해 발생할 수 있는 비균질 영역은 본 발명에 따른 소모성 전극 공급 시스템에 의해 방지되기 때문에, 소모성 전극 공급 시스템(10)은 또한 몇 개의 소모성 전극으로부터 큰 직경의 주조를 용이하게 한다.
본원에는 다양한 실시예가 설명되어 있지만, 요소의 다양한 조합, 변형 또는 개선이 본 발명의 범위내에서 당업자들에 의해 이루어질 수 있음이 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.

Claims (42)

  1. 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 소모성 전극 공급 시스템에 있어서,
    제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하는 측면 공급 장치와,
    제 1 방향에 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 제련 공급 장치와,
    공급된 소모성 전극들을 서로 연결하는 연결 시스템을 포함하며,
    소모성 전극의 소정량이 제련 시스템에서 제련됨에 따라, 측면 공급 장치에 의해 앞서 공급된 소모성 전극 위로 다른 소모성 전극이 위치되며, 연결 시스템은 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하고, 제련하는 동안 소모성 전극을 제공하기 위해 제련 작업을 중단하는 것을 피하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 시스템은 용접 연결 시스템을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 시스템은 용접 연결 시스템, 브레이징 연결 시스템, 납땜 연결 시스템, 융합 연결 시스템, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 시스템은 소모성 전극의 중량을 지지하는 연결부를 제공하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 시스템은 플랫폼 및 용접 연결 시스템을 포함하고, 상기 용접 연결 시스템은 플랫폼상에 배치되어 있는
    소모성 전극 공급 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 공급 장치는 제련 공급 장치에 공급될 배치로 소모성 전극을 배향하기 위해 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제련 공급 장치는 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 위해 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제련 공급 장치는 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 제공하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어된 이동은 단계적인 이동을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제련 시스템은 일렉트로슬래그 제련 시스템을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 일렉트로슬래그 제련 시스템은 냉간 유도 가이드 시스템을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 일렉트로슬래그 제련 시스템은 소모성 전극이 통과하는 것을 허용하는 통로를 포함하고, 상기 통로는 오염 물질이 통과하는 것을 방지하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  13. 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 방법에 있어서,
    제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 제공하는 단계와,
    제 1 방향에 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 단계와,
    소모성 전극들을 서로 연결하는 단계와,
    소모성 전극이 제련 시스템에 공급됨에 따라 소모성 전극을 제련하는 단계와,
    그에 의해 소모성 전극의 소정량이 제련됨에 따라, 다른 소모성 전극을 공급하고, 제련 작업의 중단을 피하기 위해 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하는 단계를 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연결 단계는 용접, 브레이징, 납땜, 융합, 및 그들의 조합에 의해 연결하는 단계를 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 연결 단계는 소모성 전극의 중량을 지지하는 연결부를 제공하는
    소모성 전극 공급 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 소모성 전극을 제 1 방향으로 공급하는 단계는 제련 공급 장치에 공급될 소모성 전극을 이동 및 배향하기 위해 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 그들의 조합중 적어도 하나에 의해 소모성 전극을 공급하는 단계를 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 소모성 전극을 제련 시스템에 공급하는 단계는 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 및 그들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 장치 의해 이동을 제어하여 공급하는 단계를 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 상기 단계는 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어된 이동은 단계적인 이동을 포함하는
    소모성 전극 공급 방법.
  20. 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 소모성 전극 공급 시스템에 있어서,
    제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하기 위한 측면 공급 수단과,
    제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하기 위한 제련 공급 수단과,
    공급된 소모성 전극들을 서로 연결하기 위한 수단을 포함하며,
    소모성 전극의 소정량이 제련됨에 따라, 측면 공급 수단에 의해 앞서 공급된 소모성 전극 위로 다른 소모성 전극이 배치되며, 제련 동안 제련 중단을 피하기 위해 연결 수단은 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결을 위한 수단은 용접 수단을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결을 위한 수단은 용접 수단, 브레이징 수단, 납땜 수단, 융합 수단, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결을 위한 수단은 소모성 전극의 중량을 지지하는 연결부를 제공하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결을 위한 수단은 플랫폼 및 용접 수단을 포함하고, 상기 용접 수단은 플랫폼상에 배치되는
    소모성 전극 공급 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 측면 공급 수단은 제련 공급 수단에 공급될 배치로 소모성 전극을 배향하기 위해 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 제련 공급 수단은 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 위해 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 제련 공급 수단은 제련 수단으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 제공하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제어된 이동은 단계적인 이동을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 제련 수단은 소모성 전극이 통과하는 것을 허용하는 통로 수단을 포함하고, 상기 통로 수단은 오염 물질이 통과하는 것을 방지하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  30. 일렉트로슬래그 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 것으로, 냉간 유도 가이드를 포함하는 소모성 전극 공급 시스템에 있어서,
    상기 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하기 위한 측면 공급 장치로서, 제련 공급 장치에 공급될 배치로 소모성 전극을 배향하기 위해 컨베이어, 크레인, 트랙, 리프트, 및 그들의 조합중 적어도 하나로부터 선택되는 측면 공급 장치와,
    제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 상기 제련 시스템에 소모성전극을 공급하기 위한 제련 공급 장치로서, 제련 시스템으로의 소모성 전극의 제어된 이동을 위해 무한궤도 장치, 나사 장치, 벨트 장치, 체인 장치, 및 그들의 조합으로부터 선택되는 제련 공급 장치와,
    공급된 소모성 전극들을 서로 연결하기 위한 연결 시스템으로서, 용접 연결 시스템, 브레이징 연결 시스템, 납땜 연결 시스템, 융합 연결 시스템, 및 그들의 조합중 적어도 하나를 포함하는 연결 시스템을 포함하며,
    소모성 전극의 소정량이 제련됨에 따라, 측면 공급 장치에 의해 앞서 공급된 소모성 전극 위로 다른 소모성 전극이 배치되고, 연결 시스템이 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하여, 제련하는 동안 소모성 전극을 제공하기 위해 제련 작업을 중단하는 것을 피하며, 상기 연결 시스템은 소모성 전극의 중량을 지지하는 연결부를 제공하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제어된 이동은 단계적인 이동을 포함하는
    소모성 전극 공급 시스템.
  32. 제 13 항에 따른 방법에 의해 제조된 주물.
  33. 제 13 항에 따른 방법에 의해 제조된 터빈 구성 요소.
  34. 제 1 항에 따른 시스템에 의해 제조된 주물.
  35. 제 1 항에 따른 방법에 의해 제조된 터빈 구성 요소.
  36. 제 30 항에 따른 방법에 의해 제조된 주물.
  37. 제 30 항에 따른 방법에 의해 제조된 터빈 구성 요소.
  38. 일렉트로슬래그 제련 시스템에 있어서,
    일렉트로슬래그 제련 구조체와,
    냉간 노상 구조체와,
    상기 일렉트로슬래그 제련 시스템에 소모성 전극을 제공하기 위한 소모성 전극 공급 시스템을 포함하며, 상기 소모 전극 공습 시스템은,
    일렉트로슬래그 제련 시스템에 제 1 방향으로 소모성 전극을 공급하는 측면 공급 장치와,
    제 1 방향에 대해 대체로 수직인 제 2 방향으로 일렉트로슬래그 제련 시스템에 소모성 전극을 공급하는 제련 공급 장치와,
    공급된 소모성 전극을 서로 연결하는 연결 시스템을 포함하며,
    상기 소모성 전극의 소정량이 일렉트로슬래그 제련 시스템내에서 제련됨에 따라, 측면 공급 장치에 의해 앞서 공급된 소모성 전극 위에 다른 소모성 전극이 위치되며, 상기 연결 시스템은 공급된 소모성 전극을 앞서 공급된 소모성 전극에 연결하여, 일렉트로슬래그 제련 시스템에 의해 제련하는 동안 소모성 전극을 제공하기 위해 제련 작업을 중단하는 것을 피하는
    일렉트로슬래그 제련 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 일렉트로슬래그 제련 시스템은 냉간 유도 가이드 시스템을 포함하는
    일렉트로슬래그 제련 시스템.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 일렉트로슬래그 제련 시스템은 소모성 전극이 통과하는 것을 허용하는 통로를 포함하고, 상기 통로는 오염 물질이 통과하는 것을 방지하는
    일렉트로슬래그 제련 시스템.
  41. 제 38 항에 따른 일렉트로슬래그 제련 시스템에 의해 제조된 주물.
  42. 제 38 항에 따른 일렉트로슬래그 제련 시스템에 의해 제조된 터빈 구성 요소.
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