KR20210109048A - 흑연 전극을 리프팅하기 위한 장치 - Google Patents

흑연 전극을 리프팅하기 위한 장치 Download PDF

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마크 쾨닉
제임스 제이 한센
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엑소 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그는 본체와, 본체의 일 단부에 결합된 인서트를 포함하며, 인서트는 리프트 플러그를 흑연 전극에 고정하기 위해 흑연 전극과 맞물리도록 구성된다. 리프트 플러그는 또한 흑연 전극을 리프트시키기 위해 인서트 반대편의 본체에 결합된 리프팅 구성요소를 포함한다. 인서트는 흑연과 유사한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함하며, 그 결과 리프트 플러그는 가열될 때 흑연 전극과 유사한 속도로 팽창하여 리프트 플러그와 흑연 전극 사이의 조인트에서의 로킹을 방지한다.

Description

흑연 전극을 리프팅하기 위한 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 1월 24일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/796,454 호의 임시 특허출원이며 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 그 전체가 인용에 의해 여기에 포함된다.
본 발명의 실시예는 주물, 철강 플랜트 또는 제련소에서 흑연 전극을 리프팅하는 데 사용하기 위한 리프트 플러그(lift plug)와, 예를 들어 전기 아크 노 및 유도 노를 포함하는 다양한 유형의 전기 노에 관한 것이다.
흑연 전극은 금속 산업에서 전열 노(예를 들어, 전기 아크 노)에서 재료를 용융, 정제 및 제련하는 데 사용된다. 금속을 용융시키는 데 필요한 열은 전류(일반적으로, 50,000암페어 초과)를 하나 또는 복수의 전극에 통과시키고, 전극과 금속 사이에 아크를 형성함으로써 생성된다. 흑연은 높은 수준의 전기 전도성과, 이러한 까다로운 환경에서 발생하는 극한의 열을 견딜 수 있는 능력을 모두 갖춘 유일한 재료 중 하나이기 때문에, 흑연은 전극을 형성하는 데 사용된다. 아크 노에 사용되는 전형적인 흑연 전극은 단일 칼럼을 형성하기 위해 함께 결합된(흑연 핀에 의해) 일련의 개별 전극으로 구성된 전극 칼럼으로 구성된다. 이러한 방식으로, 열 공정 중에 전극이 소모됨에 따라, 교체 전극을 컬럼에 결합하여 노로 연장되는 컬럼의 원하는 길이를 유지할 수 있다.
전기 아크 노의 작동에서 흑연 전극은 금속/성분이 처리되는 도가니로 내려갔다가 들어올려야 한다. 전통적으로, 전극은 종종 흑연 전극의 소켓에 나사결합되는 리프팅 장치 또는 "리프트 플러그"를 사용하여 리프트된다. 과거에, 이러한 리프트 플러그는 여러 알려진 재료로 제조되었다. 일례로, 리프트 플러그는 이전에 강철 또는 알루미늄으로 (적어도 부분적으로) 제조될 수 있었다. 그러나, 강철 또는 알루미늄으로 제조된 리프트 플러그를 고온 흑연 전극 소켓에 나사결합하면, 강철과 알루미늄이 전극의 흑연보다 빠르게 팽창하여 리프트 플러그가 전극 조인트에 그 자체로 로킹될 수 있다. 따라서, 리프트 플러그가 뜨거워져 로킹되면, 제거하기가 매우 어려울 수 있다. 전극과 플러그가 실온으로 냉각되면 리프트 플러그가 결국 자유로워질 수 있지만, 냉각 과정에는 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 최악의 시나리오에서, 강철이 흑연의 거의 10배의 속도로 팽창할 수 있으므로, 리프트 플러그는 흑연 전극 소켓을 손상시킨다.
다른 실시예로서, 일부 리프트 플러그는 이전에 부분적으로 흑연으로 제조되었다. 흑연 리프트 플러그는 일부 노 작업에서 충분히 작동할 수 있지만, 리프트 플러그를 제조하는 데 사용되는 흑연 재료는 일반적으로 흑연 전극 회사에서 구입한다. 즉, 흑연 리프트 플러그를 판매하는 회사는 일반적으로 흑연 전극 회사에서 흑연 연결 핀을 구입하고, 리프트 플러그에 필요한 인서트로 제작하며, 다음에 리프트 플러그를 조립하고, 부하 테스트한 다음, 그들 노 작업에 사용하기 위해 금속 제조업체에 판매한다. 그러나, 최근 흑연 전극 산업의 고품질 침상 코크스의 세계적 부족으로 흑연 가격이 5 내지 10배 급등하였고, 이러한 흑연 부족으로 인해 리프트 플러그의 제조를 위한 흑연을 얻는 것이 더욱 어렵고 비용이 많이 들어간다.
흑연 리프트 플러그의 또 다른 단점은, 흑연이 부드럽고 반복적인 사용 및 취급으로 인해, 흑연 인서트가 결국 마모되고(반복 사용 후 나사산이 마모되고 손상됨), 전체 리프트 플러그를 교체해야 한다는 것이다. 흑연 리프트 플러그의 이러한 교체는 자주 발생할 수 있으며, 이는 작업자에게 비용이 많이 들 수 있다.
따라서, 적절한 성능과 수명을 제공하는 비용 효율적인 재료(들)로 제조된 흑연 전극을 리프팅하기 위한 장치를 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 흑연 전극을 리프트시키도록 구성된 리프트 플러그가 제공된다. 리프트 플러그는 본체와, 상기 본체의 일 단부에 결합된 인서트를 포함하며, 상기 인서트는 리프트 플러그를 흑연 전극에 고정시키기 위해 흑연 전극과 맞물리도록 구성된다. 리프트 플러그는 또한 상기 흑연 전극을 리프트시키기 위해 인서트 반대편에 있는 본체에 결합된 리프팅 구성요소를 포함한다. 상기 인서트는 흑연과 유사한 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그는 본체와, 상기 본체의 제 1 단부에 고정되고, 흑연 전극의 나사산과 맞물림 가능한 나사산 연결부를 포함하며, 상기 나사산 연결부는 비흑연 재료를 포함한다. 리프트 플러그는 또한 상기 흑연 전극을 리프팅시키기 위해 제 1 단부 반대편에 있는 본체의 제 2 단부에 부착된 커플링을 포함한다. 상기 비흑연 재료는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 3(㎛/(mK)) 미만의 열팽창 계수(CTE)를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 흑연 전극을 리프팅하기 위해 사용 가능한 리프트 플러그를 제조하는 방법은 리프팅 베일을 포함하는 본체를 제공하는 것과, 상기 리프팅 베일 반대편의 본체 단부에서 본체에 인서트를 결합하는 것을 포함하며, 상기 인서트는 흑연 전극과 맞물리도록 구성된다. 상기 인서트는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 +/- 0 내지 1(㎛/(mK)) 내에서, 흑연과 유사한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함한다.
다양한 다른 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
도면은 본 발명을 수행하기 위해 현재 고려되는 바람직한 실시예를 예시한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 AC 전기 아크 노 시스템의 전면 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 AC 전기 아크 노 시스템의 일부의 횡단면 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그의 측면 상부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그의 측면도로서, 도 4의 측면도에서 90도로 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 각각의 리프트 플러그가 그 상부 단부에 결합되고 그리고 AC 전기 아크 노에 대해 위치된 흑연 전극의 측면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 리프트 플러그를 통해 흑연 전극을 리프팅하는 오버헤드 크레인의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 리프트 플러그가 분해된 흑연 전극의 상부 부분 사시도이다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 리프팅 장치 또는 리프트 플러그에 관한 것이며, 특히 주물 또는 철강 플랜트에서 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그에 관한 것이다. 아래에 상세히 설명된 본 발명의 실시예는 전기 아크 노(electric arc furnace: EAF)에서 흑연 전극과 함께 사용하기 위한 리프팅 장치에 관한 것이지만, 본 발명의 실시예는 다른 유형의 전기 노에 사용하기 위해 동등하게 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 리프팅 장치는 흑연 서셉터를 예를 들어 유도 노 또는 잠긴 아크 노 안으로 또는 밖으로 리프트시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 용융 작업에서 뿐만 아니라, 용융 금속이 화학적 및 열적으로 모두 정제되는 레이들 노(ladle furnace)와 같은 제련 또는 정제 작업에서도 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 사용할 수 있는 AC 전기 아크 노 시스템(10)이 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, AC 전기 아크 노 시스템(10)은 원하는 재료(14)를 가열 및 용융하기 위한 AC 전기 아크 노(12)와, 용융된 재료가 부어질 수 있는 레이들(16)을 포함한다.
AC 전기 아크 노(12)는 용융될 재료를 보유하는 내화-라이닝된 용융 용기(18)와, 용기(18) 내의 재료를 가열 및 용융시키는 데 사용되는 하나 이상의 전극(20)(예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 3개의 전극)을 포함한다. 각각의 전극(20)은 전기 전도성과, AC 전기 아크 노(12)의 작동에서 발생하는 극도의 열을 견딜 수 있는 능력 양자를 높은 수준으로 구비하는 흑연 재료로 형성된다. 전극(20)은 단면이 둥글고 함께 결합될 수 있는 세그먼트로 형성되어, 전극(20)이 마모됨에 따라 새로운 세그먼트가 추가될 수 있다.
내화-라이닝된 용융 용기(18)는 용융될 재료(14)를 보유하는 하부 노상(22)을 포함하고, 하부 노상(22)에 포함된 탭 주둥이(24)는 용융 재료(14)가 하부 노상(22)으로부터 부어지는 것을 허용한다. 지붕(26)은 그로부터 제거 가능한 하부 노상(22) 위에 위치된다. 지붕(26)은 내부에 형성된 개구(28)를 포함하며, 이 개구를 통해 전극(20)이 위치설정되고 하부 노상(22)으로 내려갈 수 있다.
전기 아크 노 시스템(10)의 작동에서, 재료(14)(예를 들어, 고철, 합금, 플럭스, 광석)가 내화-라이닝된 용융 용기(18)의 하부 노상(22)에 로딩될 수 있다. 재료(14)의 로딩 후에, 지붕(26)은 하부 노상(22) 위에 위치되고, 재료(14)의 용융 또는 정제가 개시된다. 전극(20)은 재료(14) 내로 내려가고, 대전된 재료(14)와 전극(20) 사이에 아크가 발생하며, 아크를 발생시키는 데 일반적으로 사용되는 50,000암페어를 초과하는 전기적 위상 전류로 발생한다. 지붕(26) 및 하부 노상(22)의 벽을 아크로부터의 과도한 열 및 손상으로부터 보호하기 위해 작동의 이러한 초기 부분에 대해 더 낮은 전압이 선택될 수 있다. 전극(20)이 하부 노상(22)의 베이스에서 용융물에 도달하고 그리고 아크가 재료(14)에 의해 차폐되면, 전압이 증가될 수 있고, 전극(20)이 약간 상승하여 아크가 길어지고 재료(14)에 대한 전력이 증가한다. 용융하는 동안, 전기 아크 온도는 약 3000℃(5000℉)에 도달하고, 그에 따라 작동 중일 때 전극(20)의 하부 섹션이 백열광으로 빛난다. 일단 재료(14)가 완전히 용융되고, 재료의 온도와 화학적 성질이 교정되면, 용융된 재료(14)는 AC 전기 아크 노(12)의 틸팅(즉, 내화-라이닝된 용융 용기(18)의 틸팅)을 통해 예열된 라이들(16)로 빼낸다.
전기 아크 노 시스템(10)의 작동에 있어서, 흑연 전극(20)을 시스템으로/시스템으로부터 운송하고, 용융 용기(18)로부터 전극(20)을 선택적으로 상승 및 하강시키는 것이 필요하다. 전극(20)의 이러한 운송 및 이동을 제공하기 위해, 전극(20)과 짝을 이룰 수 있고, 오버헤드 갠트리 또는 윈치(도 7)와 같은 병진 메커니즘에 의해 전극의 이동을 제공하기 위해 전극(20)에 연결될 수 있는 리프팅 어댑터(100)가 제공된다. 리프팅 어댑터(100)는 도 3 내지 도 8에 도시되고 설명된 리프트 플러그(104)를 포함하는 흑연 칼럼을 리프팅하기 위한 임의의 적절한 어댑터 또는 커넥터일 수 있으며, 이상적으로는 전기 아크 노 시스템(10)의 작동 및 전극(20)의 가열 동안 전극(20)에 연결된 채로 남아 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 리프팅 어댑터(100)(즉, 리프트 플러그(104))는 하기에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 흑연과 유사한 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE)를 갖는 재료로 구성된 하나 이상의 구성요소 또는 부품을 포함한다. 흑연과 유사한 CTE를 갖는 재료로 제조된 리프팅 어댑터(100)는 가열될 때 흑연 칼럼(예를 들어, 서셉터(54))과 유사한 속도로 팽창하여 리프팅 어댑터(100)와 흑연 칼럼 사이의 접합부에서 잠김(locking)을 방지한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리프팅 어댑터(100)가 리프트 플러그(104)로서 도시되어 있다. 리프트 플러그(104)는 바람직하게 흑연 전극을 리프트하도록 구성된다. 리프트 플러그(104)는 본체(106)와, 본체(106)의 일 단부에 결합된 인서트(108)를 포함할 수 있다. 인서트(108)는 일반적으로 흑연 전극과 결합하여 리프트 플러그(104)를 흑연 전극에 고정하도록 구성된다. 인서트(108)는 예를 들어, 2개의 흑연 전극 세그먼트를 함께 결합하는 데 일반적으로 사용되는 "연결 핀"으로 제조될 수 있으며, 흑연 전극은 노 내로 연속적으로 공급된다. 인서트(108)는 복수의 패스너(114)에 의해 본체(106)의 제 1 플레이트(110)와 제 2 플레이트(112) 사이에 결합될 수 있다. 대안적으로, 인서트(108)는 본체(106)의 일체형 구성요소일 수 있다. 인서트(108)는 도 6과 관련하여 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 흑연과 유사한 CTE를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 리프트 플러그(104)에 결합된 흑연 전극을 리프트시키기 위해 인서트(108) 반대편에 있는 본체(106)에 결합된 리프팅 구성요소(116)가 도시되어 있다. 리프팅 구성요소(116)는 리프팅 핸들(일반적으로 "리프팅 베일(lifting bail)"로 지칭됨)(118)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 인서트(108)는 리프트 플러그(104)를 전극에 고정하기 위해 흑연 전극(20)(도 1 및 도 2) 상의 대응하는 나사산과 맞물리는 나사산(120)을 구비할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, AC 전기 아크 노(124)(도 1 및 도 2의 노(12)와 유사)의 흑연 전극(122)(즉, 흑연 칼럼)에 결합된 리프트 플러그(104)가 도시되어 있다. 흑연 전극(122)은 상점, 주물 또는 철강 플랜트에서 AC 전기 아크 노(124)에 사용될 수 있으며, 노는 전기 노 위에 위치된 흑연 컬럼 홀더라고도 불리는 흑연 전극 홀더(126)를 구비한다.
리프트 플러그(104)는 맞물리는 나사산을 갖는 흑연 전극(122)의 소켓(130)에 나사결합되는 나사산 단부(120)를 포함한다. 리프트 플러그(104)는 오버헤드 크레인(또는 갠트리 크레인)이 AC 전기 아크 노(124) 안팎으로 흑연 전극(122)을 당기고(및 그로부터 운송) 그리고 사용 중일 때 전극을 처리할 수 있게 하며, 그에 따라 리프트 플러그(104)의 온도는 고온 전극에 결합될 때 증가할 것으로 인식된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 리프트 플러그(104)는 흑연 전극(122)과 유사한 열팽창 계수(CTE 또는 α)를 갖는 비흑연 재료로 제조된 인서트(108)를 사용한다. 비흑연 재료는 실온 내지 1000℉에서 약 1 내지 2(㎛/(mK))의 CTE를 갖는 흑연과 비교할 때 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 3(㎛/(mK)) 미만의 CTE를 갖는다. 따라서, 인서트(108)가 형성되는 비흑연 재료의 CTE가 흑연의 CTE와 유사할 때, 즉 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 +/- 1(㎛/(mK)) 내이기 때문에, 인서트(108)는 리프트 플러그(104)가 흑연 전극(122)에 나사결합될 때 흑연 전극(122)보다 더 빨리 또는 상당히 더 빠르게 팽창하지 않을 것이다. 따라서, 리프트 플러그(104)가 흑연 전극(122)의 조인트/소켓(130)에 그 자체를 로킹할 가능성이 제거되어 리프트 플러그(104)가 흑연 전극(122)으로부터 쉽게 제거될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 인서트(108)가 형성되는 비흑연 재료는 일반적으로 Invar 또는 Invar의 변형으로 지칭될 수 있는, 약 30% 내지 36%의 니켈을 함유하는 니켈-철 합금이다. Invar는 미국에서 일반적으로 FeNi36 또는 64FeNi(Invar 36)로 알려진 니켈-철 합금이며, 다른 합금(예를 들어, 코발트)을 미세하게 첨가하여 기계가공성을 개선하거나 야금학적 특성을 약간 수정할 수 있는 약 30% 내지 36% 니켈의 조성을 갖는 Invar의 몇 가지 다른 변형이 있다. Invar 변형의 예에는 Super Invar 32-5(FeNi31CO5) 및 Inovco(FeNi33Co4.5)가 포함되지만 이에 국한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시예는 위에 언급된 Invar 합금으로 제조된 리프팅 플러그 인서트(108)를 포함하는 것으로 이해되며, 이들 Invar 합금의 것과 유사한 CTE, 경도 및/또는 강도 특성을 나타내는 다른 Invar 합금, 합금들 및/또는 비금속 재료들은 본 발명의 범위 내에 있고, 흑연 전극(122)에 사용하기 위한 리프팅 플러그 인서트(108)에 사용하기에 적합한 것으로 간주된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 흑연 전극(122)용 리프트 플러그(104)에서 흑연을 대체할 목적으로 Invar 또는 그 변형을 사용한다. 이러한 매우 안정적인 금속 재료는 흑연 전극(122)을 리프팅하기 위해 리프트 플러그(104)에서 전통적으로 사용되는 흑연 또는 강철을 대체할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 오버헤드 크레인(132)은 본 발명의 실시예에 따라 리프팅 어댑터(100)(예를 들어, 리프트 플러그(104))에 의해 흑연 전극(122)을 리프팅하는 것으로 도시되어 있다. 오버헤드 크레인(132)은 흑연 전극(122)을 전기 아크 노(124)(도 6)에 장착/위치설정하기 위한 시스템을 제공하며, 전기 노는 흑연 전극(122)을 전기 노에 작동 가능하게 위치시키기 위한 흑연 전극 홀더(126)(도 6)를 포함한다. 시스템은 리프팅 어댑터(100)를 리프트시키기 위한 리프팅 메커니즘(116)을 포함하는 리프팅 어댑터(100)와, 리프팅 메커니즘(116)에 결합된 나사산 단부(120)를 포함하며, 나사산 단부(120)는 흑연 전극(122)에 형성된 나사산 소켓과 맞물린다. 앞서 설명된 바와 같이, 나사산 단부(120)는 바람직한 CTE 및 경도 특성을 갖는 비흑연 재료로 구성/형성될 수 있고, 나사산 단부(120)는 예시적인 실시예에 따라 Invar 합금 또는 그의 변형으로 형성된다. 오버헤드 크레인(132)은 리프팅 메커니즘(116)을 수용하고, 흑연 전극 홀더(126)(도 6)에 흑연 전극(122)을 위치시킬 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 리프트 플러그(104)의 나사산 단부(120)를 수용하기 위한 나사산 소켓(130)을 갖는 흑연 전극(122)이 본 발명의 실시예에 따라 도시된다. 이전에 언급된 바와 같이, 리프트 플러그(104)는 본체(106)와, 본체(106)의 제 1 단부(134)에 고정된 나사산 연결부(120)를 포함한다. 나사산 연결부(120)는 흑연 전극(122)의 나사산(136)과 맞물리는 비흑연 재료의 나사산을 포함하며, 비흑연 재료는 흑연 전극(122)과 유사한 CTE를 갖는다. 일부 실시예에서, 리프트 플러그(104)는 본체(106)에 결합된 인서트(108)를 포함하고, 인서트(108)는 흑연 전극(122)의 나사산 소켓(130)에 나사결합되는 나사산 인서트(138)를 포함한다. 이전에 언급된 바와 같이, 리프트 플러그(104)의 나사산 연결부(120)는 300℉ 내지 400℉ 또는 그 이상(즉, 1000℉까지)까지 흑연 칼럼의 CTE와 유사한 CTE를 갖는 Invar 합금으로 형성될 수 있다. 리프트 플러그(104) 및 소켓(130)은 인치당 임의의 적절한 수의 나사산을 가질 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 리프트 플러그(104) 및 소켓(130)은 인치당 2개, 3개, 또는 4개의 나사산을 가질 수 있다. 흑연 전극(122)을 리프트시키기 위해 제 1 단부(134) 반대편에 있는 본체(106)의 제 2 단부(140)에 부착된 커플링(116)(예를 들어, 리프팅 베일(lifting bail)(118))이 도시되어 있다.
유리하게는, 본 발명의 실시예는 전기 노에 컬럼을 위치시키기 위해 흑연 컬럼에 결합 가능한 리프팅 어댑터를 제공한다. 리프팅 어댑터는 나사산 연결부를 갖는 본체 또는 본체의 제 1 단부에 고정된 인서트를 포함할 수 있다. 나사산 연결부는 흑연 칼럼과 유사한 CTE를 갖는 비흑연 재료로 구성되며, 예시적인 실시예에 따른 나사산 연결부를 위해 Invar 합금 또는 Invar 변형이 사용된다. 리프팅 어댑터는 흑연 칼럼을 리프트시키기 위해 제 1 단부 반대편에 있는 본체의 제 2 단부에 부착된 커플링을 또한 포함할 수 있다. 커플링은 흑연 칼럼을 전기 노 내로 및/또는 외부로 리프트시키기 위해 오버헤드 크레인에 부착 가능한 리프팅 베일을 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 흑연 전극을 리프트시키도록 구성된 리프트 플러그가 제공된다. 리프트 플러그는 본체와, 본체의 일 단부에 결합된 인서트를 포함하고, 인서트는 리프트 플러그를 흑연 전극에 고정시키기 위해 흑연 전극과 맞물리도록 구성된다. 리프트 플러그는 또한 흑연 전극을 리프트시키기 위해 인서트 반대편의 본체에 결합된 리프팅 구성요소를 포함한다. 인서트는 흑연과 유사한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 비흑연 재료로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 흑연 전극을 리프팅시키기 위한 리프트 플러그는 본체와, 본체의 제 1 단부에 고정되고 흑연 전극의 나사산과 맞물림 가능한 나사산 연결부를 포함하고, 나사산 연결부는 비흑연 재료를 포함한다. 리프트 플러그는 또한 흑연 전극을 리프팅시키기 위해 제 1 단부 반대편에 있는 본체의 제 2 단부에 부착된 커플링을 포함한다. 비흑연 재료는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 3(㎛/(mK)) 미만의 열팽창 계수(CTE)를 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 흑연 전극을 리프팅시키기 위해 사용 가능한 리프트 플러그를 제조하는 방법은 리프팅 베일을 포함하는 본체를 제공하는 것과, 리프팅 베일 반대편의 본체 단부에서 본체에 인서트를 결합하는 것을 포함하며, 인서트는 흑연 전극과 맞물리도록 구성된다. 인서트는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 +/- 0 내지 1(㎛/(mK)) 내에서, 흑연과 유사한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함한다.
이러한 서면 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고, 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조하고 사용하고, 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 실시예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자에게 발생하는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 실시예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소를 가지고 있거나, 청구범위의 문자적 언어와 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 흑연 전극을 리프트시키도록 구성된 리프트 플러그(lift plug)에 있어서,
    본체;
    상기 본체의 일 단부에 결합된 인서트 ― 상기 인서트는 리프트 플러그를 흑연 전극에 고정시키기 위해 흑연 전극과 맞물리도록 구성됨 ―; 및
    상기 흑연 전극을 리프트시키기 위해 인서트 반대편에 있는 본체에 결합된 리프팅 구성요소를 포함하며,
    상기 인서트는 흑연과 유사한 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함하는
    리프트 플러그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 약 30% 내지 36%의 니켈을 함유하는 니켈-철 합금을 포함하는
    리프트 플러그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi36을 포함하는
    리프트 플러그.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi31Co5 또는 FeNi33Co4.5를 포함하는
    리프트 플러그.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 3(㎛/(mK)) 미만의 CTE를 갖는
    리프트 플러그.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 실온에서 약 1(㎛/(mK)) 내지 1.5(㎛/(mK))의 CTE 및 300℉와 400℉ 사이에서 약 2(㎛/(mK))의 CTE를 갖는
    리프트 플러그.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 흑연 전극의 나사산 소켓에 나사결합되는 나사산 인서트(threaded insert)를 포함하는
    리프트 플러그.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프팅 구성요소는 리프팅 베일(lifting bail)을 포함하는
    리프트 플러그.
  9. 흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그에 있어서,
    본체;
    상기 본체의 제 1 단부에 고정되고, 흑연 전극의 나사산과 맞물림 가능한 나사산 연결부 ― 상기 나사산 연결부는 비흑연 재료를 포함함 ―; 및
    상기 흑연 전극을 리프팅시키기 위해 제 1 단부 반대편에 있는 본체의 제 2 단부에 부착된 커플링을 포함하며,
    상기 비흑연 재료는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 3(㎛/(mK)) 미만의 열팽창 계수(CTE)를 갖는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 약 30% 내지 36%의 니켈을 함유하는 니켈-철 합금을 포함하는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi36을 포함하는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi31Co5 또는 FeNi33Co4.5를 포함하는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 본체는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함하고, 상기 나사산 연결부는 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 위치되고, 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트에 고정되는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 실온에서 약 1(㎛/(mK)) 내지 1.5(㎛/(mK))의 CTE 및 300℉와 400℉ 사이에서 약 2(㎛/(mK))의 CTE를 갖는
    흑연 전극을 리프팅하기 위한 리프트 플러그.
  15. 흑연 전극을 리프팅하기 위해 사용 가능한 리프트 플러그를 제조하는 방법에 있어서,
    리프팅 베일을 포함하는 본체를 제공하는 것; 및
    상기 리프팅 베일 반대편의 본체 단부에서 본체에 인서트를 결합하는 것 ― 상기 인서트는 흑연 전극과 맞물리도록 구성됨 ―을 포함하며,
    상기 인서트는 실온 내지 1000℉의 범위에 걸쳐서 +/- 0 내지 1(㎛/(mK)) 내에서, 흑연과 유사한 열팽창 계수(CTE)를 갖는 비흑연 재료를 포함하는
    방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 비흑연 재료는 약 30% 내지 36%의 니켈을 함유하는 니켈-철 합금인
    방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi36을 포함하는
    방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 니켈-철 합금은 FeNi31Co5 또는 FeNi33Co4.5를 포함하는
    방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 인서트가 흑연 전극의 나사산 소켓 내로 나사 결합될 수 있도록 인서트 상에 복수의 나사산을 형성하는 것을 더 포함하는
    방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    본체를 제공하는 것은 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 갖는 본체를 제공하는 것을 포함하며, 본체에 인서트를 결합시키는 것은 복수의 연결 핀을 통해 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 인서트를 고정시키는 것을 포함하는
    방법.
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