KR20240014773A - 전기로 설비 및 전기로 조업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부와, 열을 생성할 수 있도록 내부공간에 배치될 수 있는 전극부와, 선택되는 조업에 따라 본체부에 투입될 수 있는 처리부와, 조업 정보를 이용하여 전극부 및 처리부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 전기로 설비와, 이에 적용되는 전기로 조업 방법으로서, 생산성을 향상시킬 수 있는 전기로 설비 및 전기로 조업 방법이 제시된다.

Description

전기로 설비 및 전기로 조업 방법{ELECTRIC FURNACE APPARATUS AND OPERATING METHOD OF ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 전기로 설비 및 전기로 조업 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생산성을 향상시킬 수 있는 전기로 설비 및 전기로 조업 방법에 관한 것이다.

종래에는 전기로에서 철 스크랩을 투입하여 용강을 제조하였다. 그런데 철 스크랩을 원료로 제조된 용강은 구리, 주석, 질소 등의 불순원소의 함량이 높아서 고급강재의 생산에 적합하지 못하다. 이에, 전기로에서 제조된 용강을 전로로 투입하여 정련을 수행한 후 고급강재의 생산에 사용해야 하므로, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 직접환원철을 원료로 사용할 경우, 철 스크랩을 원료로 사용하는 것에 비해 불순원소의 함량을 낮출 수 있다. 하지만, 전기로에서 직접환원철을 용해시켜 제조된 용강은 여전히 질소 함량이 높기 때문에 전로로 투입되어 정련된 이후에나 고급강재의 생산에 사용될 수 있다. 따라서, 철 스크랩 대신에 직접환원철을 원료로 사용하더라도, 여전히 생산성을 향상시키기 어려운 문제점이 있다.

이처럼 종래의 경우에 전기로에서 제조된 용강을 고급강재의 생산에 바로 이용하지 못하고, 전로 조업을 거쳐야 하는 문제점이 있다. 따라서, 전기로 조업만으로 고급강재의 생산에 적합한 용강을 생산하여서 생산성을 향상시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR 10-1228766 B1 KR 10-1259376 B1

본 발명은 생산성을 향상시킬 수 있는 전기로 설비 및 전기로 조업 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 전기로 설비는, 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부; 열을 생성할 수 있도록 상기 내부공간에 배치될 수 있는 전극부; 선택되는 조업에 따라 상기 본체부에 투입될 수 있는 처리부; 조업 정보를 이용하여 상기 전극부 및 처리부의 작동을 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.

상기 본체부는 복수의 조업을 처리하기 위한 단일 노체를 포함하고, 상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있다.

상기 본체부는 복수의 조업을 각각 처리하기 위한 복수의 노체를 포함하고, 상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있다.

상기 본체부는, 복수의 노체 사이를 연결하도록 설치되는 탕도를 포함하거나, 복수의 노체 사이에서 원료를 이송하기 위한 래들을 포함할 수 있다.

상기 전극부는, 전극봉, 및 상기 전극봉을 복수의 노체 중 선택된 노체에 위치시키기 위한 전극봉 이동기를 포함할 수 있다.

상기 전극봉 이동기는, 상기 전극봉이 지지되는 승강부재, 및 상기 승강부재를 슬라이딩 이동시키거나 스윙 이동시키기 위한 작동부재를 포함할 수 있다.

상기 본체부는 복수의 조업을 처리하기 위한 복수의 노체 및 복수의 노체를 운반하기 위한 노체 운반기를 포함하고, 상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있다.

상기 노체 운반기는 상기 복수의 노체를 개루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 선형 운반기를 포함할 수 있다.

상기 노체 운반기는 상기 복수의 노체를 폐루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 순환 가능하게 설치되는 순환 운반기를 포함할 수 있다.

상기 2 종류 이상의 처리기는 상기 단일 노체에 각각 투입 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 2 종류 이상의 처리기는 조업에 따라 상기 복수의 노체 중 선택된 노체에 투입 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 처리부는 가탄재 처리기, 랜스, 부원료 처리기, 임펠러, 탈류제 처리기 중에서 선택되는 2 종류 이상을 처리기로 포함할 수 있다.

상기 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있도록 형성되며, 상기 전극부와 연결되는 전력 공급부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 전기로 조업 방법은, 본체부에 원료를 투입하는 과정; 본체부의 내부에 배치된 전극부에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정; 본체부에 처리기를 삽입하는 과정; 상기 전극부에 전력을 인가하면서, 상기 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정:을 포함한다.

상기 원료를 용해시키는 과정은, 상기 처리기와 다른 처리기를 이용하여 상기 본체부에 가탄재를 투입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은, 동일 노체에서 수행될 수 있다.

상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은, 복수의 노체에서 각각 수행될 수 있다.

상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은, 조업 방향으로 복수의 노체를 이동시킨 후, 이동된 복수의 노체 각각에서 동시에 수행될 수 있다.

상기 원료를 용해시키는 과정과 상기 본체부에 처리기를 삽입하는 과정 사이에, 조업 방향으로, 용융된 원료만 이동시키거나, 용융된 원료를 노체와 함께 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 원료를 용해시키는 과정은, 상기 원료의 종류에 따라 상기 전극부에 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절하는 과정;를 포함할 수 있다.

상기 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정은, 상기 전극부로 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를, 상기 원료를 용해시키는 과정 보다 감소시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 원료는 직접환원철(DRI)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 본체부에 원료를 투입하고 전극부로 본체부 내에 열을 생성하여 원료를 처리할 수 있다. 또한, 선택되는 조업에 따라 처리부를 투입할 수 있고, 조업 정보를 이용하여 전극부와 처리부의 작동을 제어할 수 있다. 따라서, 다양한 종류의 원료를 처리할 때 원료의 구분없이 조업을 연속적으로 수행할 수 있고, 연속하여 수행되는 각 조업마다 원료를 효과적으로 처리할 수 있다. 이로부터 제조된 용융물 중의 불순원소 예컨대 질소 함량을 감소시킬 수 있고, 조업 생산성을 향상시킬 수 있고, 상용화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 전기로 설비 및 전기로 조업 방법에 관한 것으로, 이하에서는 전기로 설비 및 전기로 조업 방법이 철강 제조 조업에서 원료로부터 용강을 제조하는 조업에 적용되는 경우를 예시하여, 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.

물론, 본 발명의 실시 예들에 따른 전기로 설비 및 전기로 조업 방법은, 열을 이용하여 처리물을 처리하여 각종 제품을 제조하는 처리 설비 및 처리물 처리 조업에도 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 전기로 설비 및 전기로 조업 방법은. 전극부를 본체부의 내부공간에 배치하여 열을 생성할 수 있고, 선택되는 조업에 따라 본체부로 처리부를 투입할 수 있고, 조업 정보를 이용하여 전극부 및 처리부의 작동을 제어할 수 있다. 이로부터 본 발명의 실시 예들에 따른 전기로 설비 및 전기로 조업 방법은, 원료의 종류에 무관하게, 원료를 처리하는 조업의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조되는 용융물의 품질을 향상시킬 수 있다. 이때, 용융물을 용해물이라고 지칭할 수도 있다.

한편, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 예들을 포함하여 다양한 형식으로 구성될 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시 예들은 서로 간에 조합 및 변경이 가능하고, 그에 따른 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부(100)와, 열을 생성할 수 있도록 본체부(100)의 내부공간에 배치될 수 있는 전극부(200)와, 선택되는 조업에 따라 본체부(100)에 투입될 수 있는 처리부(300)와, 조업 정보를 이용하여 전극부(200) 및 처리부(300)의 작동을 제어하기 위한 제어부(400)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있도록 형성되며, 전극부(200)와 연결되는 전력 공급부(400a)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)에서 제조된 용융물을 수용하기 위한 래들(510), 본체부(100)에서 생성된 슬래그를 수용하기 위한 슬래그 포트(520) 및 본체부(100)의 배출구를 개공시키기 위한 개공기(530), 개공된 배출구를 폐쇄시키기 위한 폐쇄기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)로 원료를 공급하기 위한 원료 공급부(600)를 포함할 수 있다.

원료는 직접환원철(DRI)을 포함할 수 있다. 물론, 원료는 철광석을 더 포함할 수도 있고, 철 스크랩을 더 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 설비는 직접환원철, 철광석 및 철 스크랩의 구분 없이, 전극부(200)와 처리부(300)와 제어부(400)와 전력 공급부(400a)를 이용하여서, 이들 원료를 각각에 적합한 방식으로 효율적으로 처리할 수 있다.

한편, 원료의 종류는 전술한 것처럼 직접환원철과, 철광석과, 철 스크랩으로 구분하는 것 외에도, T.Fe(Total Fe)의 품위에 따라서, 각각을 더욱 세분화하여 종류를 구분할 수 있다. 예컨대 직접환원철의 경우에, T.Fe가 65% 미만인 저품위 직접환원철과, T.Fe가 65% 이상인 고품위 직접환원철의 종류로 구분할 수 있다. 마찬가지로, 철광석, 및 철 스크랩도 T.Fe(Total Fe)의 품위에 따라 각기 저품위 및 고품위로 그 종류를 구분할 수 있다. 나아가, 전술한 T.Fe의 품위 외에도 원료의 종류를 구분하는 기준은 다양할 수 있다.

본체부(100)는 원료가 처리될 수 있도록 하는 내부공간을 제공해주는 역할을 한다. 따라서, 본체부(100)는 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 노체(110)를 포함할 수 있다. 이때, 노체(110)의 구조는 다양할 수 있다. 예를들어 노체(110)는 내화물로 축조되며 내부가 상측으로 개구되는 용기 형상의 하부 쉘과, 수냉 패널로 제조되며 내부가 상하측으로 개구되는 통 형상의 상부 쉘, 및 상부 쉘의 상측 개구를 밀폐하거나 커버하기 위한 루프를 포함하는 구조일 수 있다. 이때, 하부로부터 상부로, 하부 쉘과 상부 쉘과 루프의 순으로 결합될 수 있다. 루프에는 후술하는 전극봉(210)을 삽입시킬 수 있는 전극봉 삽입홀과, 후술하는 복수의 처리기들을 각기 삽입할 수 있는 복수의 처리기 삽입홀이 각기 형성될 수 있고, 각각을 개폐할 수 있는 복수의 홀 커버가 각각 구비될 수 있다. 물론, 처리기가 상부 쉘을 관통하도록 배치되는 경우에는, 상부 쉘에도 처리기 삽입홀 및 홀 커버가 구비될 수 있다. 한편, 이하에서는 상부 쉘 및 루프를 노체(110)의 상부라고 통칭하고, 하부 쉘을 노체(110)의 하부라고 지칭할 수 있다.

이때, 노체(110)는 복수의 조업을 수행하기 위한 단일 노체일 수 있다. 여기서, 단일 노체라고 하는 것은, 노체의 개수가 하나인 것을 의미한다. 또한, 복수의 조업은 용해 조업과, 정련 조업을 포함할 수 있다. 여기서, 용해 조업은 환원 조업을 포함할 수 있다. 또한, 정련 조업은 탈탄 조업을 포함할 수 있다. 또한, 정련 조업은 탈류 조업을 더 포함할 수 있고, 탈린 조업도 더 포함할 수 있다. 복수의 조업은 노체(110)의 내부공간에서 수행될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 예들(즉, 제2 실시 예 및 제3 실시 예)에서는 노체(110)의 개수가 복수개 일 수 있다.

노체(110)의 내부공간의 하부에는 원료가 투입될 수 있다. 또한, 노체(110)의 내부공간의 상부와 하부 중 적어도 상부에는 전극부(200)가 배치될 수 있다. 이때, 노체(110)의 내부공간에서 전극부(200)를 배치하는 방식에 따라서 노체(110)의 내부공간에 전극부(200)가 배치되는 높이가 다를 수 있다. 한편, 전극부(200)를 배치하는 방식은 이하에서 전극부(200)를 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.

또한, 노체(110)의 내부공간에는 처리부(300)가 투입될 수 있다. 이때, 처리부(300)는 노체(110)의 내부공간에서 수행할 조업에 따라 노체(110)의 내부공간에 투입될 수 있다. 또한, 처리부(300)가 투입되는 높이도 노체(110)의 내부공간에서 수행할 조업에 따라 다를 수 있다. 이는 이하에서 처리부(300)를 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.

전극부(200)는 전력을 공급받아서 열을 생성하여 노체(110)의 내부의 원료에 열을 공급해주는 역할을 한다. 이때, 공급되는 열은 용해 조업 시에 원료의 용해에 사용될 수 있고, 탈탄 조업 시에 원료의 온도 제어에 사용될 수 있다. 한편, 전력은 전압 및 전류를 지칭할 수 있다.

전극부(200)가 생성하는 열은 아크 열 및 저항 열 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 즉, 전극부(200)는 아크 열만 생성할 수도 있고, 저항 열만 생성할 수도 있고, 아크 열과 저항 열을 모두 생성할 수도 있다. 또한, 전극부(200)는 아크 열과 저항 열을 순차적으로 생성할 수도 있고, 그 반대로 저항 열과 아크 열을 순차적으로 생성할 수도 있다. 또한, 전극부(200)는 아크 열 및 저항 열을 미리 정해진 순서에 따라서 번갈아가며 복수회 생성할 수도 있다.

이때, 전극부(200)로 공급되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절하여서 전극부(200)에 의해 생성되는 열의 종류를 조절할 수 있다. 한편, 전압 및 전류의 출력 범위는 이하에서 전력 공급부(400a)를 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.

전극부(200)는 상하로 연장 형성되며, 노체(110)의 내부공간의 상하부 중 적어도 상부에 배치되며, 암(arm) 및 홀더(holder) 등에 의해 지지되는 전극봉(210)과, 전극봉(210)에 전력을 공급해주기 위한 케이블(미도시)을 포함할 수 있다. 전극봉(210)은 노체(110)의 상부를 상하로 관통하도록 배치되며, 케이블은 노체(110)의 상측에서 전극봉(210)과 전력 공급부(400a)를 연결하도록 설치될 수 있다.

전극봉(210)을 배치하는 방식에 따라 전극봉(210)의 배치 높이가 다를 수 있다. 예컨대 전극봉(210)은 원료의 용해 시에 용해된 원료(즉, 용융물)의 상부에 형성되는 슬래그에 침지되도록 배치될 수 있다. 즉, 전극봉(210)은 노체(110)의 내부공간의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 전극봉(210)은 슬래그로부터 이격되도록 배치될 수도 있다. 이때, 전극봉(210)은 노체(110)의 내부공간의 하부에 배치되거나 상부에 배치될 수 있다. 한편, 전극봉(210)을 배치하는 방식이 전술한 전극부(200)를 배치하는 방식을 의미할 수 있다.

전극봉(210)은 그라파이트 재질을 포함할 수 있고, 전력 공급부(400a)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 물론, 전극봉(210)의 재질은 다양할 수 있다.

전극봉(210)의 개수는 복수개일 수 있고, 전력 공급부(400a)로부터 공급받는 전압 및 전류의 입력 범위는 노체(110)의 내부공간으로 투입되는 원료의 종류에 따라 조절될 수 있다. 전극봉(210)이 공급받는 전압 및 전류의 입력 범위는 전력 공급부(400a)를 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 전극봉(210)는 개수가 1 개일 수도 있다. 이 경우, 전극봉(210)과의 전위차를 형성하여 주기 위한 하부전극이 노체(110)의 바닥면에 구비될 수 있다.

전극봉(210)은 높이조절이 가능하도록 설치될 수 있다. 이에, 전극봉(210)을 상승시켜서 노체(110)로부터 상측으로 후퇴시킬 수 있고, 전극봉(210)을 하강시키셔 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치시킬 수 있다. 이때, 전극봉(210)의 높이조절을 위한 구조는 다양할 수 있다. 물론, 전극봉(210)은 설치된 높이에서 그 높이가 고정될 수도 있다.

처리부(300)는 조업에 따라 본체부(100)의 노체(110)로 투입되어 원료 및 용융물에 대한 다양한 처리를 수행하는 역할을 한다. 이때, 처리는 부원료 투입, 가탄재 투입, 탈류제 투입, 산소 취입, 탄소 취입, 교반 등의 다양한 방식의 처리를 포함할 수 있다. 또한, 이들 처리 방식은 노체(110)의 내부공간에서 수행할 조업에 따라 서로 다양하게 조합될 수 있다. 이를테면 용해 조업에서는 부원료 투입, 가탄재 투입 등의 처리 방식이 조합되어서 수행될 수 있고, 정련 조업에서는 탈류제 투입, 교반 등의 처리 방식이 조합되어 수행될 수 있고, 또한, 부원료 투입, 산소 취입, 탄소 취입 등의 처리 방식이 조합되어 수행될 수 있다. 이처럼 각각의 조업 시에는 해당 조업을 위한 각 처리 방식이 조합되어 수행될 수 있다.

처리부(300)는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있다. 구체적으로 처리부(300)는 가탄재 처리기(310), 랜스(320), 부원료 처리기, 임펠러, 및 탈류제 처리기 중에서 선택되는 2 종류 이상을 처리기로 포함할 수 있다. 또한, 선택되는 2 종류 이상의 처리기는 단일 노체(110)에 각각 투입 가능하도록 설치될 수 있다.

예컨대 처리부(300)는 가탄재 처리기(310), 랜스(320)를 처리기로서 포함할 수 있다. 물론, 처리부(300)는 랜스(320)만 포함할 수도 있다. 또한, 처리부(300)는 가탄재 처리기(310), 랜스(320)를 포함하나, 랜스(320)만 사용하고, 가탄재 처리기(310)를 사용하지 않을 수도 있다.

가탄재 처리기(310)는 노체(110)의 내부공간에 가탄재를 투입하는 역할을 한다. 가탄재는 콜(coal), 코크스(coke) 등을 포함할 수 있다. 물론 가탄재는 다양한 탄소 함유 물질을 포함할 수 있다. 이때, 가탄재는 파우더 형태로 마련될 수 있다.

여기서, 가탄재는 원료 혹은 용융물로 탄소를 공급하여 원료 중의 탄소함량을 증가시키는 역할을 한다. 가탄재에 의해 원료 중에 공급되는 탄소는, 원료의 용해 조업 시에 용융물의 탄소함량을 조절하고 용융물 중의 산화철 성분을 환원시키는 것에 사용될 수 있고, 원료의 탈탄 조업 시에 용융물의 질소 성분 및 수소 성분을 저감시키는 것에 사용될 수 있다.

가탄재 처리기(310)는 가탄재 호퍼 및 가탄재 슈트를 포함할 수 있다. 가탄재 호퍼는 노체(110)의 상측에 배치될 수 있다. 가탄재 슈트는 노체(110)의 상부룰 관통하도록 설치될 수 있고, 가탄재 호퍼와 연결될 수 있다. 이에, 가탄재 호퍼 및 가탄재 슈트는 노체(110)의 상부에 지지될 수 있다. 물론, 가탄재 슈트의 설치 구조는 다양할 수 있다. 예컨대 가탄재 슈트는 원료 공급부(600)의 후술하는 원료 슈트와 가탄제 호퍼를 연결하도록 설치될 수 있다. 이때, 가탄재 처리기(310)는 원료 공급부(600)를 통해 노체(110)의 내부공간의 상부와 연결될 수 있다.

한편, 가탄재 처리기(310)는 노체(110)의 상부로부터 상측으로 상승될 수 있도록 설치될 수 있다. 이에, 노체(110)의 상부가 개방되지 않은 상태에서, 가탄재 처리기(310)를 상승시켜서 노체(110)의 내부공간과 가탄재 처리기(310)와의 연결을 해제할 수 있다.

랜스(320)는 용융물로 산소를 취입하는 역할을 한다. 이때, 랜스(320)는 용융물로 탄소를 함께 취입할 수도 있다. 랜스(320)는 노체(110)의 상부의 외측에 이동 가능하도록 설치될 수 있고, 노체(110)의 내부공간에서 수행할 조업에 따라 노체(110)를 향하여 전진하여서 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치될 수 있다. 이때, 랜스(320)의 하부가 노체(110)의 내부공간에 위치할 수 있다. 즉, 랜스(320)가 투입되는 높이는 노체(110)의 내부공간의 하부의 높이일 수 있다.

또한, 랜스(320)는 가스 공급원(미도시)과 연결될 수 있고, 가스 공급원으로부터 산소를 공급받아서 노체(110)의 내부공간으로 취입하여 용융물에 충돌시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 랜스(320)는 탄소 공급원(미도시)와 연결될 수 있고, 탄소 공급원으로부터 탄소를 공급받아서 노체(110)의 내부공간에 산소와 함께 취입할 수 있다. 랜스(320)의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 랜스(320)가 복수개일 경우, 복수개의 랜스(320)가 노체(110)의 둘레 방향으로 상호 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 랜스(320)가 노체(110)의 내부공간으로 투입될 때 가탄재 처리기(310)는 노체(110)로부터 후퇴할 수 있다. 마찬가지로, 가탄재 처리기(310)가 노체(110)의 내부공간으로 투입될 때, 랜스(320)는 노체(110)로부터 후퇴할 수 있다. 물론, 가탄재 처리기(310) 및 랜스(320)가 노체(110)로 투입되는 방식은 다양할 수 있다. 예컨대 가탄재 처리기(310)와 랜스(320)가 노체(110)에 함께 투입된 구조에서, 가탄재 처리기(310) 또는 랜스(320)를 선택적으로 사용할 수도 있다. 한편, 랜스(320)를 노체(110)의 내부공간에 투입할 때, 전극봉(210)은 노체(110)의 내부에 그대로 위치하거나, 노체(110)의 내부에서 높이가 조절되거나, 노체(110)로부터 후퇴할 수 있다.

제어부(400)는 조업 정보를 이용하여 전극부(200) 및 처리부(300)의 작동을 제어하기 위한 것이다. 따라서, 제어부(400)는 전극부(200), 처리부(300)와 연결될 수 있고, 이들의 작동을 제어할 수 있다. 이때, 조업 정보는 노체(110)에서 수행할 조업에 대한 조업 정보일 수 있다. 구체적으로 노체(110)에서 수행할 조업의 종류, 해당 조업에서 사용할 처리부(300)의 종류, 해당 조업의 각종 조업 조건 등을 포함할 수 있다. 조업 조건은 투입할 원료의 종류, 원료 투입량, 가탄재의 투입 여부, 가탄재 투입량, 전극부(200)로 공급할 전력의 출력조건, 전극부(200)로 공급할 전력의 공급시간 등 다양할 수 있다.

예컨대 제어부(400)는 노체(110)의 내부공간에서 용해 조업을 수행할 때, 처리부(300) 중에서 원료 공급부(600)와 가탄재 처리기(310)를 노체(110)에 투입하여서 원료 및 가탄재를 노체(110)의 내부공간으로 투입하도록 원료 공급부(600)와 가탄재 처리기(310)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 전극부(200)의 전극봉(210)의 높이를 조절하도록 전극부(200)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 전극봉(210)에서 아크 열 및 저항 열 중 적어도 어느 하나의 열을 생성하도록 그 작동을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 전력 공급부(400a)를 통하여 전극부(200)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 원료의 종류에 따라 전력 공급부(400a)가 전극봉(210)으로 공급하는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절하도록, 전력 공급부(400a)를 제어할 수 있다.

한편, 제어부(400)는 노체(110)의 내부공간에서 정련 조업을 수행할 때, 처리부(300) 중에서 원료 공급부(600)와 가탄재 처리기(310)를 노체(110)의 내부공간으로부터 후퇴시키고, 랜스(320)를 노체(110)의 내부공간을 투입하여 노체(110)의 내부공간의 용융물 중에 산소를 취입할 수 있도록, 원료 공급부(600)와 가탄재 처리기(310)와 랜스(320)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 정련 조업을 수행하는 동안, 용융물의 온도를 제어할 수 있도록 전극부(200)의 작동을 제어하여 전극봉(210)의 높이를 조절할 수 있고, 전극봉(210)에서 아크 열 및 저항 열 중 적어도 어느 하나의 열을 생성하도록 전력 공급부(400a)를 통하여 그 작동을 제어할 수 있다.

전력 공급부(400a)는 전극봉(210)으로 공급되는 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절하는 역할을 한다. 전력 공급부(400a)는 제어부(400)에 의하여 작동이 제어될 수 있고, 전극봉(210)과 연결되어 전극봉(210)으로 전압 및 전류를 공급할 수 있다. 또한, 전력 공급부(400a)는 노체(110)의 내부공간에서 수행할 조업의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수도 있다.

예컨대 전력 공급부(400a)는 원료의 종류에 따라 저전압 및 대전류를 출력하여 전극봉(210)에 공급하여 줄 수 있다. 이때, 저전압 및 대전류를 공급받은 전극봉(210)은 저항 열을 발생시킬 수 있다.

또한, 전력 공급부(400a)는 원료의 종류에 따라 고전압 및 저전류를 출력하여 전극봉(210)에 공급하여 줄 수 있다. 이때, 고전압 및 저전류를 공급받은 전극봉(210)은 아크 열과 저항 열을 함께 발생시킬 수 있다.

또한, 전력 공급부(400a)는 저전압 및 대전류의 범위 내에서 전압 및 전류를 크기를 미세 조절하여서 생성되는 저항 열의 크기를 조절할 수 있다. 이와 마찬가지로, 전력 공급부(400a)는 고전압 및 저전류의 범위 내에서 전압 및 전류의 크기를 미세 조절하여서 생성되는 아크 열의 크기 및 저항 열을 크기를 각기 조절할 수 있다.

이때, 전력 공급부(400a)가 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절하기 위한 구조는 다양할 수 있다. 예컨대 전력 공급부(400a)는 변압기를 구비할 수 있고, 변압기를 이용하여 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 전력 공급부(400a)는 직류 및 교류 간의 전환이 가능하도록 하는 인버터 및 컨버터를 구비할 수 있고, 인버터 및 컨버터의 작동 주파수를 조절하여 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절할 수 있다. 물론, 전력 공급부(400a)가 전압 및 전류의 크기를 조절하는 방식은 다양할 수 있다.

래들(510)은 노체(110)로부터 제조되고, 노체(110)로부터 배출되는 용융물을 수용하는 역할을 한다. 이에, 래들(510)은 노체(110)의 외측에 배치될 수 있고, 노체(110)의 하부의 용융물 배출구로부터 배출되는 용융물을 수용할 수 있다. 슬래그 포트(520)는 노체(110)로부터 생성되어 배출되는 슬래그를 수용하는 역할을 한다. 슬래그 포트(520)는 노체(110)의 하부의 슬래그 배출구 측에 배치되어, 노체(110)로부터 배출되는 슬래그를 수용할 수 있다. 개공기(530)는 노체(110)의 외측에 이동 가능하게 배치될 수 있고, 용융물의 배출 시에 용융물 배출구를 개공시킬 수 있고, 슬래그의 배출 시에 슬래그 배출구를 개공시킬 수 있다.

원료 공급부(600)는 노체(110)의 내부공간에 원료를 투입하는 역할을 한다. 원료 공급부(600)는 투입할 원료를 수용하기 위한 원료 호퍼, 및 원료를 노체(110)의 내부공간으로 투입하기 위한 원료 슈트를 포함할 수 있다. 원료 슈트는 원료 장입 샤프트라고 지칭할 수도 있다. 원료 호퍼는 노체(110)의 상측에 배치될 수 있다. 원료 슈트는 노체(110)의 상부를 관통하도록 설치될 수 있다. 또한, 원료 슈트는 상부입구가 원료 호퍼와 연결되고, 하부출구가 노체(110)의 내부공간의 상부에 배치될 수 있다. 원료 호퍼 및 원료 슈트는 노체(110)의 상부에 지지될 수 있다.

한편, 원료 공급부(600)는 노체(110)의 상부로부터 분리될 수 있도록 설치될 수 있다. 이에, 노체(110)의 상부가 개방되지 않은 상태에서, 원료 공급부(600)를 상승시켜 노체(110)와 원료 공급부(600)를 분리시키고, 노체(110)의 내부공간으로부터 원료 공급부(600)를 후퇴시킬 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 제1실시 예에서는 단일 노체(110)와 2 종류 이상의 처리기를 이용하여서, 복수의 조업을 효율적으로 수행할 수 있다.

도 1을 참조하여 본 발명의 제1실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 하기의 다른 실시 예들(제2실시 예 및 제3실시 예)을 포함하여 다양한 형식으로 구성될 수 있다.

도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.

이하, 도 2를 참조하여 제2실시 예에 따른 전기로 설비를 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 제2실시 예를 설명함에 있어서, 전술한 제1실시 예와 중복되는 내용은 그 설명을 생략하거나 간단히 설명하고, 차이점을 중심으로 제2실시 예를 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부(100)와, 열을 생성할 수 있도록 본체부(100)의 내부공간에 배치될 수 있는 전극부(200)와, 선택되는 조업에 따라 본체부(100)에 투입될 수 있는 처리부(300)와, 조업 정보를 이용하여 전극부(200) 및 처리부(300)의 작동을 제어하기 위한 제어부(400)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있도록 형성되며, 전극부(200)와 연결되는 전력 공급부(400a)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)에서 제조된 용융물을 수용하기 위한 래들(510), 본체부(100)에서 생성된 슬래그를 수용하기 위한 슬래그 포트(520) 및 본체부(100)의 배출구를 개공시키기 위한 개공기(530), 개공된 배출구를 폐쇄시키기 위한 폐쇄기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)로 원료를 공급하기 위한 원료 공급부(600)를 포함할 수 있고, 본체부(100)로 원료를 공급하기 위한 제2 원료 공급부(600a)를 더 포함할 수 있다. 이때, 원료 공급부(600)와 제2 원료 공급부(600a)는 공급하는 원료의 종류가 상이할 수 있다. 예컨대 원료 공급부(600)가 직접환원철을 공급할 수 있고, 제2 원료 공급부(600a)는 철 스크랩을 공급할 수 있다.

본체부(100)는 원료가 처리될 수 있도록 하는 내부공간을 제공해주는 역할을 한다. 따라서, 본체부(100)는 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 노체(110)를 포함할 수 있다.

이때, 본체부(100)는 복수의 조업을 각각 처리하기 위한 복수의 노체(110)를 포함할 수 있다. 즉, 노체(110)의 개수는 복수개일 수 있다. 여기서, 노체(110)의 개수는 2 개일 수 있다. 물론, 노체(110)의 개수는 다양할 수 있다. 예컨대 노체(110)의 개수는 3 개일 수도 있고, 4 개일 수도 있다. 또한, 복수의 노체(110)는 조업 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 조업 방향은 조업이 진행되는 방향을 의미할 수 있다.

복수의 노체(110)는 각각이 수행할 조업의 종류가 상이할 수 있다. 예컨대 복수의 노체(110) 중 어느 하나의 노체에서 용해 조업이 수행되는 경우, 나머지 노체에서 정련 조업이 수행될 수 있다. 또한, 복수의 노체(110)는 각각의 조업이 수행되는 시점이 동일 혹은 상이할 수 있다. 예컨대 어느 하나의 노체에서 용해 조업을 수행하는 중에 나머지 노체에서 정련 조업을 수행하거나, 대기할 수 있다. 어느 하나의 노체에서 용해 조업이 종료되면, 나머지 노체에서 정련 조업이 종료되거나, 정련 조업을 수행할 수 있다. 이때, 어느 하나의 노체는 조업을 대기하거나, 정련 조업을 수행할 수 있다. 한편, 조업을 대기중인 노체는 내화물을 보수하거나, 온도를 승온 혹은 냉각시키거나, 원료 혹은 용융물을 투입하는 등, 다양한 방식으로 조업을 준비할 수 있다.

이하에서는 노체(110)의 개수가 2 개인 경우를 기준으로 하여 본 발명의 제2실시 예를 설명한다. 이때, 복수의 노체(110)을 구분하여 설명하는 경우에는 제1노체(110a)와 제2노체(110b)로 구분한다. 예컨대 용해 조업이 수행되는 노체를 제1노체(110a)라고 하고, 정련 조업이 수행되는 노체를 제2노체(110b)라고 구분할 수 있다.

본체부(100)는 복수의 노체(110) 사이를 연결하도록 설치되는 탕도(120)를 포함할 수 있다. 또한, 본체부(100)는 복수의 노체(110) 사이에서 원료를 이송하기 위한 래들(130)을 포함할 수도 있다. 즉, 본체부(100)는 전술한 탕도(120) 및 래들(130) 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

탕도(120)는 제1노체와 제2노체 간에 용융물을 이동시키는 역할을 한다. 이때, 제1노체(110a)와 제2노체(110b)의 높이 차이를 이용하여 용융물을 이동시킬 수 있다. 예컨대 복수의 노체(110)는 서로 설치 높이가 다를 수 있다. 즉, 제1노체(110b)는 상대적으로 높은 높이에 설치되고, 제2노체(110b)는 상대적으로 낮은 높이에 설치될 수 있다. 또한, 탕도(120)는 제1노체(110a)와 제2노체(110b)를 연결하도록 설치될 수 있다. 이때, 탕도(120)를 개방시켜서 제1노체(110a)로부터 제2노체(110b)로 용융물을 이동시킬 수 있다.

탕도(120)는 입구 및 출구가 게이트(미도시)에 의해 개폐될 수 있다. 게이트는 제어부(400)에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 이때, 탕도(120)는 제1노체(110a)가 조업을 수행할 때와, 제2노체(110b)가 조업을 수행할 때에, 게이트에 의하여 폐쇄될 수 있다. 또한, 탕도(120)는 제1노체(110a)가 조업을 종료하면 게이트에 의해 개방될 수 있고, 제1노체(110a)로부터 제2노체(110b)로 용융물을 이동시킬 수 있다. 물론, 탕도(120)를 개폐시키는 방식은 다양할 수 있다.

래들(130)은 대차(미도시), 크레인(미도시) 등에 의해 운반될 수 있다. 그리고 래들(130)은 제1노체(110a)가 조업을 수행할 때와, 제2노체(110b)가 조업을 수행할 때에, 대기할 수 있다. 또한, 래들(130)은 제1노체(110a)가 조업을 종료하면, 제1노체(110a)의 용융물 배출구 측으로 이동하여 제1노체(110a)로부터 배출되는 용융물을 수용하고, 제2노체(110b) 측으로 이동하여 제2노체(110b) 내로 용융물을 투입하여, 용융물을 이동시킬 수 있다.

이때, 용융물을 투입시킬 제2노체(110b)의 상부를 개방하여 용융물을 투입할 수 있다. 물론, 용융물을 투입하기 위한 투입구를 제2노체(110b)에 형성하고, 투입구를 통하여 용융물을 제2노체(110b) 내로 투입할 수도 있다. 한편, 래들(130)을 이용하여 용융물을 이동시키는 경우, 복수의 노체(110)는 동일 높이에 설치될 수 있다.

전극부(200)는 전력을 공급받아서 열을 생성하여 노체(110)의 내부의 원료에 열을 공급해주는 역할을 한다. 이때, 하나의 전극부(200)로 복수의 노체(110)를 운용할 수 있다. 구체적으로, 하나의 동일한 전극부(200)를 복수의 노체(110)에 각기 번갈아서 투입시킬 수 있고, 각 노체(110)에 열을 공급하여 줄 수 있다. 이를 위하여, 전극부(200)는 복수의 노체(110)에 대하여 상대 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 전극부(200)는 복수의 노체(110)를 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

전극부(200)는, 전력 공급부(400a)와 연결되는 전극봉(210), 전극봉(210)과 연결되는 케이블(미도시), 전극봉(210)이 지지되며 전극봉(210)을 복수의 노체(11) 중 선택된 노체에 위치시키기 위한 전극봉 이동기(220, 230)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 제2실시 예에 따르면 노체(110)의 위치가 고정되고, 전극봉(210)이 이동할 수 있는 구조일 수 있다.

전극봉 이동기(220, 230)는 전극봉(210)이 지지되는 승강부재(220), 및 승강부재(220)를 슬라이딩 이동시키거나 스윙 이동시키기 위한 작동부재(230)를 포함할 수 있다. 승강부재(220)는 예컨대 실린더 구조를 가질 수 있다. 승강부재(220)는 상하로 연장될 수 있고, 그 하부에 전극봉(210)이 장착될 수 있다.

승강부재(220)는 전극봉(210)의 상단을 승강부재(220)의 내부를 따라 하부로부터 상부로 이동시켜서 전극봉(210)을 상승시킬 수 있다. 또한, 승강부재(220)는 전극봉(210)의 상단을 승강부재(220)의 내부를 따라 상부로부터 하부로 이동시켜서 전극봉(210)을 하강시킬 수 있다. 물론, 이러한 구조 외에도 승강부재(220)가 전극봉(210)을 승강시키는 구조는 다양할 수 있다.

도 2의 (a)를 참조하면, 작동부재(230)는 슬라이딩 작동부재일 수 있다. 예컨대 작동부재(230)는 복수의 노체(110)의 상측에서 복수의 노체(110)가 배치된 방향으로 연장될 수 있는 레일과, 상면이 레일을 따라 주행 가능하도록 설치되며, 하면에 승강부재(220)가 장착되는 이동블록을 포함하는 구조일 수 있다. 물론, 승강부재(220) 및 이에 장착된 전극봉(210)을 복수의 노체(110)가 배치된 방향으로 슬라이딩시키기 위한 작동부재(230)의 구조는 다양할 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, 작동부재(230)는 스윙 작동부재일 수 있다. 예컨대 작동부재(230)는 복수의 노체(110)의 상측에서 회전 가능하게 설치되는 턴테이블을 포함할 수 있다. 이때, 승강부재(220)는 작동부재(230)의 상면에 장착되어서 작동부재(230)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 승강부재(220)의 회전에 의해, 승강부재(220)에 지지된 전극봉(210)의 위치가 전환될 수 있다.

처리부(300)는 선택되는 조업에 따라 본체부(100)의 노체(110)로 투입되어서 원료를 처리하는 역할을 한다. 이때, 처리부(300)는 복수의 노체(110) 중 선택된 노체에 각기 설치될 수 있다. 구체적으로, 처리부(300)는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있다. 또한, 2 종류 이상의 처리기는 각각이 투입되는 조업에 따라 복수의 노체(110) 중 선택된 노체에 투입 가능하도록 설치될 수 있다.

처리부(300)는 가탄재 처리기(310)와, 랜스(320)와, 부원료 처리기(미도시)와, 임펠러(330)와, 탈류제 처리기(미도시) 중에서 선택되는 2 종류 이상을 처리기로 포함할 수 있다.

예컨대 처리부(300)는, 가탄재 처리기(310)와 랜스(320)와 부원료 처리기(미도시)를 처리기로서 포함할 수 있다. 여기서, 가탄재 처리기(310)와 부원료 처리기(미도시)는 동일한 노체에 설치될 수 있다. 구체적으로 가탄재 처리기(310)와 부원료 처리기(미도시)는 제1노체(110a)의 상부에 설치될 수 있다. 랜스(320)는 가탄재 처리기(310)와 부원료 처리기(미도시)가 설치된 노체와 다른 노체에 설치될 수 있다. 즉, 랜스(320)는 제2노체(110b)의 상부에 설치될 수 있다.

부원료 처리기(미도시)는 부원료 호퍼 및 부원료 슈트를 포함할 수 있다. 부원료 호퍼는 내부에 부원료로서 생석회, 돌로마이트 등을 수용할 수 있다. 이때, 부원료는 용융물 중의 탄소, 인, 질소, 수소 등의 성분함량을 조절하는 것에 사용될 수 있다. 이때, 부원료 호퍼는 제1노체(110a)의 상측에 배치될 수 있다. 또한, 부원료 슈트는 제1노체(110a)의 상부를 관통하도록 설치될 수 있고, 상단이 부원료 호퍼와 연결될 수 있고, 하단이 제1노체(110a)의 내부공간의 상부에 위치될 수 있다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 설비의 작동을 설명한다.

원료 공급부(600)를 이용하여 본체부(100)의 제1노체(110a)에 원료를 투입하고, 전극봉(210)을 하강시켜 제1노체(110a)의 루프를 통과시키고, 전극봉(210)의 하단을 제1노체(110a)의 내부공간의 소정 높이에 위치시킬 수 있다. 이후, 전력 공급부(400a)를 이용하여 전극봉(210)에 전압 및 전류를 인가하여 아크 열 및 저항 열 중 적어도 어느 하나의 방식으로 열을 생성하고, 원료를 용해시킨다. 이때, 가탄재 처리기(310)를 이용하여 제1노체(110a)의 내부공간에 가탄재를 투입할 수도 있다.

원료가 용해되어 용융물이 제조되면, 탕도(120)를 개방시켜 용융물을 제1노체(110a)로부터 제2노체(110b)로 이동시킨다. 물론, 래들(130)를 이용하여 용융물을 이동시킬 수도 있다. 한편, 용융물을 이동시키기 전에 제1노체(110a)로부터 슬래그를 배출시켜 슬래그 포트(520)에 수용할 수 있다. 용융물을 제1노체(110a)로부터 제2노체(110b)로 이동시킬 때, 제1노체(110a)의 내부에 용융물을 일부 잔류시킬 수 있다. 이에, 용융물의 이동이 완료되면, 제1노체(110a)의 내부에 잔탕이 존재할 수 있다. 또한, 용융물의 이동이 완료되면, 제1노체(110a)의 내부에 다음번 용해할 원료를 투입할 수 있다. 물론, 원료를 용해하는 동안, 그리고 용융물을 이동시키는 동안, 연속적으로 제1노체(110a)의 내부에 원료를 투입할 수도 있다.

용융물이 이동되면, 제2노체에 투입된 랜스(320)를 작동시켜 용융물을 용강으로 정련할 수 있다. 이때, 랜스(32)를 작동시켜 용융물을 용강으로 정련하는 것을 예컨대 산소취련 이라고 지칭할 수 있다. 한편, 산소취련 시에 용강이 목표하는 소정의 온도까지 도달하기 어려울 수도 있다. 이에, 산소취련 시에 용융물 혹은 용강의 추가승온이 필요할 수 있다. 이러한 경우, 전극봉(210)을 제2노체로 이동시켜서 용융물에 열을 공급하여 줄 수 있다. 구체적으로, 제1노체(110a)의 루프를 관통하도록 배치된 전극봉(210)을 상승시켜서 제1노체(110a)의 루프로부터 이격시키고, 제1노체(110a)의 루프로부터 이격된 전극봉(210)을 제2노체(110b)의 상측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 제2노체(110b)의 상측에 이동된 전극봉(210)을 하강시켜 제2노체(110b)의 루프에 삽입하고, 제2노체(110b)의 내부공간에 전극봉(210)의 하단을 배치시킬 수 있다. 한편, 전력 공급부(400a)는 전극봉(210)이 제2노체(110b)에 배치되었을 때, 제1노체에 배치되었을 때보다, 전압 및 전력의 출력 범위를 감소시킬 수 있다. 정련이 완료된 용융물은 제1노체로부터 래들(510)로 배출할 수 있다. 이때, 정련이 완료된 용융물은 용강일 수 있다. 한편, 전술한 작동들은 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 제2실시 예에서는 전극부(200)를 이동식으로 운용하고, 본체부(100), 처리부(300)를 고정식으로 운용하여서, 복수의 조업을 효율적으로 수행할 수 있다. 여기서, 본체부(100)가 고정식으로 운용된다는 것은, 본체부(100)의 움직임이 고정된다는 의미는 아니다.

본체부(100)가 고정식으로 운용된다는 것은, 본체부(100)의 노체(110)의 하부 쉘, 상부 쉘, 루프가 각각의 작동범위 내에서 작동하며, 각각의 위치로부터 작동범위보다 멀리 벗어나지 않는 것을 의미한다. 즉, 본체부(110)의 노체(110)는 고정식으로 운용되는 중에, 루프를 움직여서 노체(110)의 내부를 상측으로 개방시킬 수 있다.

마찬가지로, 처리부(300)가 고정식으로 운용된다는 것은, 처리부(300)의 처리기들이 각각의 작동범위 내에서 작동하며, 각각이 설치된 위치로부터 작동범위보다 멀리 벗어나지 않는 것을 의미한다.

한편, 전극부(200)가 이동식으로 운용된다는 것은 전극부(200)가 복수의 노체(110) 중에서 조업을 수행할 노체(110)의 위치로 이동하고, 이동된 위치에서 노체(110)에 투입되어서 조업을 수행한다는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 설비의 개략도이다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 설비를 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 제3실시 예를 설명함에 있어서, 전술한 제1실시 예 및 제2실시 예와 중복되는 내용은 그 설명을 생략하거나 간단히 설명하고, 차이점을 중심으로 제3실시 예를 설명한다.

도 3를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부(100)와, 열을 생성할 수 있도록 본체부(100)의 내부공간에 배치될 수 있는 전극부(200)와, 선택되는 조업에 따라 본체부(100)에 투입될 수 있는 처리부(300)와, 조업 정보를 이용하여 전극부(200) 및 처리부(300)의 작동을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로 설비는, 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있도록 형성되며, 전극부(200)와 연결되는 전력 공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)에서 제조된 용융물을 수용하기 위한 래들(미도시), 본체부(100)에서 생성된 슬래그를 수용하기 위한 슬래그 포트(미도시) 및 본체부(100)의 배출구를 개공시키기 위한 개공기(미도시), 개공된 배출구를 폐쇄히키기 위하 폐쇄기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전기로 설비는, 본체부(100)로 원료를 공급하기 위한 원료 공급부(미도시)를 포함할 수 있다.

본체부(100)는 원료가 처리될 수 있도록 하는 내부공간을 제공해주는 역할을 한다. 따라서, 본체부(100)는 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 노체(110)를 포함할 수 있다.

이때, 본체부(100)는 복수의 조업을 처리하기 위한 복수의 노체(110) 및 복수의 노체(110)를 운반하기 위한 노체 운반기(120, 130)를 포함할 수 있다. 복수의 노체(110)는 조업 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 조업 방향은 개루프 형태이거나, 폐루프 형태일 수 있다.

개루프 형태는 조업 방향으로 따라 복수의 노체(110)를 이동시켰을 때, 노체(110)가 이동을 시작하는 위치와 이동을 종료하는 위치가 서로 다른 위치인 것을 의미한다. 또한, 폐루프 형태는 조업 방향을 따라 복수의 노체(110)를 이동시켰을 때, 노체(110)가 이동을 시작하는 위치와 이동을 종료하는 위치가 같은 위치인 것을 의미한다.

복수의 노체(110)의 개수는 예컨대 3 개일 수 있다. 물론, 복수의 노체(110)의 개수는 다양할 수 있다. 복수의 노체(110)는 조업 방향을 따라 배치될 수 있다. 한편, 복수의 노체(110) 각각은 하부 쉘, 상부 쉘 및 루프를 포함할 수 있다.

노체 운반기는 복수의 노체(110)를 개루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 선형 운반기를 포함할 수 있다. 또한, 노체 운반기는 복수의 노체(110)를 폐루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 순환 가능하게 설치되는 순환 운반기(120, 130)를 포함할 수 있다(도 3 참조).

선형 운반기의 구조는 다양할 수 있다. 예컨대 선형 운반기는 개루프 형태로 연장되는 레일 및 레일을 따라 이동 가능하도록 설치되는 복수의 차량을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 노체(110)는 복수의 차량에 각각 안착될 수 있다.

순환 운반기(120, 130)는 복수의 노체(110)가 각각 안착될 수 있는 안착 테이블(120) 및 안착 테이블(120)를 회전시킬 수 있도록 형성되며, 안착 테이블(120)이 지지되는 회전축 부재(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 안착 테이블(120)은 복수개일 수 있다. 이때, 안착 테이블(120)의 개수는 복수의 노체(110)의 개수와 동일한 개수일 수 있다.

복수개의 안착 테이블(120)은 회전축 부재(130)를 중심으로 교차하는 형태로 배치될 수 있다. 이때, 복수개의 안착 테이블(120) 중 2 개의 안착 테이블(120)은 서로 마주보도록 배치되고, 나머지 1 개의 안착 테이블(120)은 회전축 부재(130)를 중심으로 서로 마주보는 2 개의 안착 테이블(120)에 대하여 90°의 각도를 이루도록 2 개의 안착 테이블(120) 사이에 배치될 수 있다.

전극부(200)는 전극부(200)는 전력을 공급받아서 열을 생성하여 노체(110)의 내부의 원료에 열을 공급해주는 역할을 한다. 이때, 하나의 전극부(200)로 복수의 노체(110)를 운용할 수 있다. 구체적으로, 복수의 노체(110)를 조업 방향으로 이동시키고, 조업 방향으로 이동된 복수의 노체(110)들 중 전극부(200)가 배치된 위치로 이동된 노체에 전극부(200)를 투입하는 방식으로, 복수의 노체(110)에 하나의 동일한 전극부(200)를 순차 투입시킬 수 있고, 전극부(200)가 투입된 노체(110)에 열을 공급하여 줄 수 있다.

전극부(200)는 조업 방향을 따라 이동하는 복수의 노체(110)의 경로 상의 소정 위치에 설치되어서, 복수의 노체(110)와 상대 이동이 가능하다. 구체적으로, 전극부(200)는 복수의 노체(110)의 경로 상의 일 위치 예컨대 용해 위치에 설치될 수 있다. 이때, 용해 위치는 원료를 용해하기 위한 용해 조업을 수행하는 위치를 의미할 수 있다. 물론, 전극부(200)는 복수의 노체(110) 각각의 상부에 설치될 수 있고, 복수의 노체(110)의 이동 시에 각각이 설치된 노체(110)와 함께 이동될 수도 있다.

전극부(200)는, 전력 공급부(400a)와 연결되는 전극봉(210), 전극봉(210)과 연결되는 케이블(미도시) 및 전극봉(210)이 지지되며 전극봉(210)을 승강시키기 위한 승강부재(220)를 포함할 수 있다. 복수의 노체(110) 중 조업을 수행할 노체가 전극부(200)가 설치된 위치로 이동되면 승강부재(220)를 작동시켜 전극봉(210)을 하강시킬 수 있다. 이에, 전극봉(210)은 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치될 수 있고, 전력 공급부(400a)로부터 전압 및 전류를 공급받아서 열을 생성할 수 있다. 한편, 승강부재(220)는 전극봉(210)을 안정적으로 승강시킬 수 있는 구조를 만족하는 범주 내에서 그 구조가 다양할 수 있다.

처리부(300)는 선택되는 조업에 따라 본체부(100)의 노체(110)로 투입되어서 원료를 처리하는 역할을 한다. 이를 위해, 처리부(300)는 조업 방향을 따라 이동하는 복수의 노체(110)의 경로 상의 소정 위치에 설치될 수 있다. 구체적으로, 처리부(300)는 2 종류 이상의 처리기를 포함할 수 있고, 각각이 투입되는 조업에 따라 복수의 노체 중 선택된 노체에 투입 가능하도록 설치될 수 있다. 예컨대 각각의 처리기는 조업 방향을 따라 배치되며 각각이 수행할 조업이 수행되는 위치 상에 설치될 수 있다.

처리부(300)는 가탄재 처리기(310)와, 랜스(320)와, 부원료 처리기(미도시)와, 임펠러(330)와, 탈류제 처리기(미도시) 중에서 선택되는 2 종류 이상을 처리기로 포함할 수 있다.

예컨대 처리부(300)는 가탄재 처리기(310)와, 랜스(320)와, 부원료 처리기(미도시)와, 임펠러(330)와, 탈류제 처리기(미도시)를 처리기로서 포함할 수 있다. 여기서, 가탄재 처리기(310)와, 부원료 처리기(미도시)는 용해 조업을 수행하는 위치에 승강 가능하게 설치될 수 있고, 승강에 의해 용해 조업을 수행하는 위치의 노체(110)에 투입될 수 있고, 노체(110)로부터 후퇴하여 분리될 수 있다. 랜스(320)는 탈탄 조업을 수행하는 위치에 승강 가능하게 설치될 수 있고, 승강에 의해 노체(110)에 투입될 수 있고, 노체(110)로부터 후퇴될 수 있다. 이를 위해, 처리부(300)는 랜스 승강기(320a)를 포함할 수 있다.

임펠러(330) 및 탈류제 처리기(미도시)는 탈류 조업을 수행하는 위치에 승강 가능하게 설치될 수 있고, 승강에 의해 노체(110)에 투입될 수 있고, 노체(110)로부터 후퇴될 수 있다. 이때, 처리부(300)는 임펠러 승강기(330a)를 포함할 수 있고, 임펠러(330)는 임펠러 승강기(330a)에 의해 승강될 수 있다. 한편, 임펠러(330)는 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치되어서 노체(110)의 내부공간에 투입될 수 있고, 노체(110)의 내부공간에 수용된 용융물을 교반시킬 수 있다. 탈류제 처리기는 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치되어서 노체(110)의 내부공간에 투입될 수 있고, 내부공간의 용융물에 탈류제를 투입할 수 있다. 탈류제는 생석회 및 칼슘카바이드를 포함하는 칼슘(Ca)계 화합물일 수 있다. 물론, 탈류제의 종류는 다양할 수 있다.

본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 설비의 작동을 설명한다.

복수의 노체(110) 중 일 노체를 선택한다. 선택된 노체를 용해 조업을 수행할 위치로 이동시킨다. 예컨대 회전축 부재(130)를 작동시켜서 선택된 노체가 안착된 안착 테이블(120)을 용해 조업을 수행할 위치로 이동시킨다.

선택된 노체가 용해 조업을 수행할 위치로 이동되면, 원료 공급부(600)를 이용하여 선택된 노체에 원료를 투입하고, 전극봉(210)을 하강시켜 전극봉(210)의 하단을 선택된 노체의 내부공간에 위치시킬 수 있다. 이후, 전력 공급부(400a)를 이용하여 전극봉(210)에 전압 및 전류를 인가하여 아크 열 및 저항 열 중 적어도 어느 하나의 방식으로 열을 생성하고, 원료를 용해시킨다. 이때, 가탄재 처리기(310)를 이용하여 선택된 노체의 내부공간에 가탄재를 투입할 수도 있다. 용해가 완료되면 가탄재 처리기(310)와 전극봉(210)을 상승시키셔 선택된 노체로부터 후퇴시킬 수 있다.

원료가 용해되어 용융물이 제조되면, 회전축 부재(130)를 작동시켜서 선택된 노체가 안착된 안착 테이블(120)을 탈류 조업을 수행할 위치로 이동시킨다. 이러한 이동에 의해 선택된 노체가 탈류 조업을 수행할 위치로 이동될 수 있다. 한편, 선택된 노체를 이동시키기 전에, 혹은 이동시킨 후에, 선택된 노체의 슬래그 배출구의 하측에 슬래그 포트(미도시)를 배치하고, 선택된 노체로부터 슬래그를 배출시킬 수 있다.

선택된 노체가 이동되면, 선택된 노체에 임펠러(330)를 투입하여 용융물에 침지시키고, 임펠러(330)를 작동시켜서 용융물을 교반한다. 또한, 선택된 노체에 탈류제 처리기(미도시)를 투입시키고, 용융물 중에 탈류제를 투입할 수 있다. 이로부터 탈류 조업을 수행할 수 있다.

이때, 전극부(200)가 노체(110)에 대하여 상대 이동이 가능하도록 설치되는 경우에 임펠러(230)와 전극부(200)의 설치 위치가 상이하고, 노체(110)의 이동 시에 전극부(200)는 용해 조업을 수행하는 위치에 잔류되기 때문에, 전극부(200)와 임펠러(230)는 서로 간에 구조적으로 간섭하지 않는다.

그런데 전극부(200)가 복수의 노체(110) 각각의 상부에 설치되어, 각각이 설치된 노체(110)와 함께 움직이는 구조에서는, 노체(110)의 이동 시에 전극부(200)도 임펠러(330)가 설치된 위치로 함께 이동될 수 있다. 이 경우, 노체(110)에 임펠러(330)를 투입할 때, 전극부(200)의 전극봉(210)을 노체(110)로부터 후퇴시켜서 서로 간의 구조적인 간섭을 방지할 수 있다.

탈류 조업이 완료되면, 선택한 노체로부터 임펠러(330)와 탈류제 처리기를 후퇴시키고, 선택한 노체를 탈탄 조업을 수행할 위치로 이동시킨다. 이때에도, 이동 전 혹은 이동 후에 슬래그 배재 조업을 할 수 있다. 또한, 전극부(200)가 설치된 노체(110)와 함께 움직이는 구조에서, 선택한 노체와 함께 전극부(200)도 탈탄 조업을 수행할 위치로 이동할 수 있다.

선택된 노체가 이동되면, 선택된 노체에 랜스(320)를 투입하고, 선택된 노체의 내부공간으로 산소를 취입하여 탈탄 조업을 수행한다. 이때, 전극부(200)의 전극봉(210)을 노체(110)에 투입하고, 열을 생성하여 용융물의 온도를 제어할 수 있다. 탈탄 조업이 완료되면, 정련된 용융물을 선택된 노체로부터 래들(미도시)로 배출시킬 수 있다.

한편, 용융물이 배출된 노체는 회전축 부재(130)와 안착 테이블(120)에 의해 이동되어서, 탈탄 조업을 수행하는 위치와 용해 조업을 수행하는 위치 사이의 대기 위치로 이동될 수 있다. 대기 위치에서 노체의 점검 및 수리가 수행될 수 있다.

또한, 선택한 노체에서 용해, 탈류, 탈탄, 점검 및 수리가 순차 수행되는 동안에, 다른 노체들에서도 각각 조업이 수행될 수 있다. 예컨대 선택한 노체에서 용해, 탈류, 탈탄, 점검 및 수리가 순차 수행되는 동안, 선택한 노체와 시계 방향으로 이웃하는 노체에서는 탈류, 탈탄, 점검 및 수리, 용해 순으로 수행될 수 있다. 즉, 복수의 노체에서 동시에 서로 다른 조업이 수행될 수 있다.

이러한 작동들은 제어부(미도시)에 의해 그 작동이 제어될 수 있다.

이처럼, 본 발명의 제3실시 예에서는, 전극부(200)와 처리부(300)를 조업 방향을 따라서 배치하고, 본체부(100)를 이동식으로 운용하고, 전극부(200)를 이동식 혹은 고정식으로 운용하고, 처리부(300)를 고정식으로 운용하여, 복수의 조업을 효율적으로 수행할 수 있다. 여기서, 처리부(300)가 고정식으로 운용된다는 것은, 처리부(300)의 움직임이 고정된다는 의미는 아니다. 처리부(300)가 고정식으로 운용된다는 것은, 처리부(300)의 처리기들이 각각의 작동범위 내에서 작동하며, 각각이 설치된 위치로부터 작동범위보다 멀리 벗어나지 않는 것을 의미한다. 본체부(100)가 이동식으로 운용된다는 것은 본체부(100)의 복수의 노체(110)가 조업을 수행할 위치로 이동하고, 이동된 위치에서 조업을 수행한다는 것을 의미한다. 한편, 전극부(200)는 이동식으로 운용되는 경우 복수의 노체(110)와 함께 이동하여서, 이동된 위치에서 조업을 수행할 수 있다. 또한, 전극부(200)는 고정식으로 운용되는 경우 작동범위 내에서 작동하며, 설치된 위치로부터 작동범위보다 멀리 벗어나지 않을 수 있다.

도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이다. 또한, 도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이며, 도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 예시하는 공정도이다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법은 전기로 설비의 본체부(100)가 단일 노체(110)를 포함하는 경우에 대한, 전기로 조업 방법일 수 있다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법은, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정, 및 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정을 포함한다. 이때, 본 발명의 제1실시 예에 따른 전기로 조업 방법은, 원료를 용해시키는 과정과, 산소를 취입하는 과정을 동일한 노체 즉, 단일 노체(110)에서 수행할 수 있다.

우선, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정을 수행한다. 원료는 직접환원철(DRI)을 포함할 수 있다. 물론, 원료는 철광석을 더 포함할 수도 있고, 철 스크랩을 더 포함할 수도 있다. 본체부(100)의 노체(110)에 원료 공급부(600)를 투입하고, 원료 공급부(600)에 수용된 원료를 노체(110)의 내부공간으로 투입할 수 있다. 여기서, 도 4의 (a)를 참조하면, 원료가 투입되는 노체는 단일 노체(110)일 수 있다.

이후, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정을 수행한다. 이를 위해, 원료가 투입된 노체(110)의 상부를 관통하도록 전극봉(210)을 배치하고, 전극봉(210)에 전압 및 전류를 인가하여 아크 열 및 저항 열 중 적어도 하나의 방식으로 열을 생성할 수 있다. 또한, 생성되는 열을 이용하여 노체(110) 내의 원료를 용해하여 용융물을 제조할 수 있다.

이때, 원료의 종류에 따라 전극부(200)의 전극봉(210)에 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있다. 이때, 원료의 종류는 원료의 T.Fe 품위를 지칭할 수 있다. 예컨대 원료의 T.Fe 품위가 65% 이상인 경우, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열을 생성하여, 원료를 신속하게 용해할 수 있다. 또한, 원료의 T.Fe 품위가 65% 미만인 경우, 전극봉에 저전압 및 고전류를 인가하여 저항 열을 생성하고, 저항 열을 이용하여 원료를 초기 용해시키고, 이후, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열과 저항 열을 동시에 생성하고, 아크 열과 저항 열을 동시에 사용하여 원료를 신속히 용해시킬 수 있다.

한편, 원료를 용해시키는 과정에서, 가탄재 처리기 이용하여 원료를 용해 중인 노체(110)에 내부공간에 가탄재를 투입할 수 있고, 가탄재를 이용하여 산화철의 환원을 촉진시키고, 용융물 중의 카본 함량을 예컨대 용융물의 전체 중량 대비 0.75wt% 내지 1.75wt% 의 범위의 함량으로 조절할 수 있다. 이에, 후속하는 정련 조업에서 산소 취입을 통한 연소 열원을 확보할 수 있고, 용융물 중의 질소와 수소 함량을 용이하게 저감시킬 수 있다. 이후, 가탄재 처리기를 노체(110)로부터 후퇴시킬 수 있다.

한편, 저품위 원료를 용해시키는 경우, 다량의 슬래그가 발생할 수 있으므로, 용해 조업을 수행한 후에, 노체(110)로부터 슬래그를 배출시키는 조업을 수행할 수 있다(도 4의 (b) 참조).

이후, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정을 수행한다. 도 4의 (c)를 참조하면, 처리기는 랜스(320)일 수 있다. 랜스(320)를 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치할 수 있다. 이때, 원료 공급부(600)와 가탄재 처리기(310)를 노체(110)로부터 후퇴시킬 수 있고, 전극봉(210)은 노체(110)의 내부공간에 계속하여 배치할 수 있다. 이 과정에 의해, 원료를 용해시키는 과정과 산소를 취입하는 과정을 동일 노체(110)에서 수행할 수 있다. 물론, 랜스(320)를 노체(110)의 상부를 관통하도록 배치할 때, 전극봉(210)을 노체(110)로부터 후퇴시킬 수도 있다.

다음으로, 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기(300)를 통해 산소를 취입하는 과정을 수행한다. 즉, 랜스(320)로부터 노체(110)의 내부공간으로 산소를 취입하여 용융물을 정련할 수 있다. 이때, 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정에서, 전극부(210)로 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를, 원료를 용해시키는 과정 보다 감소시켜줄 수 있다.

이때, 부원료 처리기(미도시)를 이용하여 노체(110)의 내부로 부원료를 투입하고, 고전압 및 저전류 조건에서 탄소 및 산소를 노체(11)의 내부로 취입하며 슬래그 포밍을 수행할 수 있다. 슬래그 포밍을 통해, 아크 열이 노체(110)의 내부공간의 상부로 손실되는 것을 억제 내지 방지하고, 아크 열을 노체(110)의 내부공간의 하부 즉, 용융물 측으로 유도하여 전열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬래그 포밍에 의해, 용융물과 대기를 차단시킬 수 있고, 질소 픽업 방지, 온도 하강 억제, 아크 편향에 의한 노체 손상 방지를 달성할 수 있다.

이 과정에서, 용융물이 정련되어 용강이 제조될 수 있다. 이후, 도 4의 (d)를 참조하면, 용강을 래들(510)로 배출할 수 있다. 이때, 슬래그를 먼저 배출한 후 용강을 배출할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법은 전기로 설비의 본체부(100)가 복수의 노체(110)를 포함하고, 복수의 노체(110)를 고정식으로 운용하는 경우에 대한, 전기로 조업 방법일 수 있다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법은, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정, 및 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정을 포함한다. 이때, 본 발명의 제2실시 예에 따른 전기로 조업 방법은, 원료를 용해시키는 과정과, 산소를 취입하는 과정을 조업 방향으로 배치된 복수의 노체(110)에서 각각 수행할 수 있다. 예컨대 용해 과정은 후술하는 원료 공급부(600)가 배치된 제1노체에서 수행될 수 있고, 산소 취입 과정은 후술하는 랜스(320)가 배치된 제2노체에서 수행될 수 있다.

우선, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정을 수행한다. 원료는 직접환원철(DRI)을 포함할 수 있다. 여기서, 원료가 투입되는 노체는 복수의 노체(110) 중 제1노체일 수 있다. 여기서, 제1노체는 복수의 노체(110) 중에서 원료 공급부(600)가 설치된 노체를 지칭할 수 있다. 한편, 랜스(320) 측의 노체를 제2노체라고 지칭할 수 있다.

이후, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정을 수행한다. 이를 위해, 원료가 투입된 제1노체의 상부를 관통하도록 전극봉(210)을 배치하고, 전극봉(210)에 전압 및 전류를 인가하여 아크 열 및 저항 열 중 적어도 하나의 방식으로 열을 생성할 수 있다. 또한, 생성되는 열을 이용하여 제1노체 내의 원료를 용해하여 용융물을 제조할 수 있다.

이때, 원료의 종류에 따라 전극부(200)의 전극봉(210)에 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있다. 이때, 원료의 종류는 원료의 T.Fe 품위를 지칭할 수 있다. 예컨대 원료의 T.Fe 품위가 65% 이상인 경우, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열을 생성하여, 원료를 신속하게 용해할 수 있다. 또한, 원료의 T.Fe 품위가 65% 미만인 경우, 전극봉에 저전압 및 고전류를 인가하여 저항 열을 생성하고, 저항 열을 이용하여 원료를 초기 용해시키고, 이후, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열과 저항 열을 동시에 생성하고, 아크 열과 저항 열을 동시에 사용하여 원료를 신속히 용해시킬 수 있다.

한편, 원료를 용해시키는 과정에서, 가탄재 처리기(310) 이용하여 원료를 용해 중인 제1노체의 내부공간에 가탄재를 투입할 수 있고, 가탄재를 이용하여 산화철의 환원을 촉진시키고, 용융물 중의 카본 함량을 예컨대 용융물의 전체 중량 대비 0.75wt% 내지 1.75wt% 의 범위의 함량으로 조절할 수 있다. 이에, 후속하는 정련 조업에서 산소 취입을 통한 연소 열원을 확보할 수 있고, 용융물 중의 질소와 수소 함량을 용이하게 저감시킬 수 있다. 이후, 가탄재 처리기를 제1노체로부터 후퇴시킬 수 있다.

저품위 원료를 용해시키는 경우, 다량의 슬래그가 발생할 수 있으므로, 용해 조업을 수행한 후에, 제1노체로부터 슬래그를 배출시키는 조업을 수행할 수 있다.

이후, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정을 수행한다. 이때, 처리기는 예컨대 랜스(320)일 수 있다. 즉, 랜스(320)를 제2노체의 상부를 관통하도록 배치할 수 있다. 이때, 원료 공급부(600)가 설치된 제1노체로부터 조업 방향으로 이격되어 배치된 제2노체의 상부에 랜스(320)를 관통하도록 배치할 수 있다.

다음으로, 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기(300)를 통해 산소를 취입하는 과정을 수행한다. 이때, 조업 방향으로 제1노체로부터 제2노체로 용융된 원료를 이동시킬 수 있다. 또한, 전극봉(210)을 제1노체로부터 상승시키고, 제2노체 측으로 이동시킨 후, 제2노체의 내부공간으로 하강시킬 수 있다. 이후, 랜스(320)를 통하여 제2노체로 산소를 취입하여 용융물을 정련할 수 있다. 한편, 산소를 취입하는 과정에서, 전극부(210)로 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를, 원료를 용해시키는 과정 보다 감소시킬 수 있다. 이후, 정련된 용융물 예컨대 용강을 래들(510)로 배출할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 조업 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 조업 방법은 전기로 설비의 본체부(100)가 복수의 노체(110: 110A, 110B, 110C, 110D)를 포함하고, 복수의 노체(110)를 이동식으로 운용하는 경우에 대한, 전기로 조업 방법일 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 전기로 조업 방법은, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정, 및 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정을 포함한다. 이때, 본 발명의 제3실시 예에 따른 전기로 조업 방법은, 원료를 용해시키는 과정과, 산소를 취입하는 과정을, 조업 방향으로 복수의 노체(110)를 이동시킨 후, 이동된 복수의 노체 각각에서 동시에 수행할 수 있다. 이때, 노체의 관점에서는, 원료를 용해시키는 과정과, 산소를 취입하는 과정 사이에 노체를 이동시키는 과정을 포함할 수 있다, 이를테면 어느 한 노체에서 원료를 용해시키는 과정을 수행한 이후, 해당 노체를 조업 방향으로 이동시키고, 이동된 위치에서 해당 노체에 산소를 취입하는 과정을 수행할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 제3실시 예에서는 용융물과 노체(110)가 함께 조업 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 용융물이 노체(110)에 담긴 상태로 노체(110)가 조업 방향으로 이동되고, 이동된 노체(110)에서 조업이 수행될 수 있다.

우선, 본체부(100)에 원료를 투입하는 과정을 수행한다. 원료는 직접환원철(DRI)을 포함할 수 있다. 물론, 원료는 철광석을 더 포함할 수도 있고, 철 스크랩을 더 포함할 수도 있다. 본체부(100)의 노체(110)에 원료 공급부(600)를 투입하고, 원료 공급부(600)에 수용된 원료를 노체(110)의 내부공간으로 투입할 수 있다.

여기서, 도 6의 (a)를 참조하면, 원료가 투입되는 노체는 복수의 노체(110) 중에서 용해 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)를 지칭할 수 있다. 이때, 용해 조업이 수행되는 위치는 전극봉(210)이 설치된 위치일 수 있다.

이후, 본체부(100)의 내부에 배치된 전극부(200)에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정을 수행한다. 이를 위해, 원료가 투입된 노체(110)의 상부를 관통하도록 전극봉(210)을 배치하고, 전극봉(210)에 전압 및 전류를 인가하여 아크 열 및 저항 열 중 적어도 하나의 방식으로 열을 생성할 수 있다. 또한, 생성되는 열을 이용하여 노체(110) 내의 원료를 용해하여 용융물을 제조할 수 있다.

이때, 원료의 종류에 따라 전극부(200)의 전극봉(210)에 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있다. 예컨대 원료의 T.Fe 품위가 65% 이상인 경우, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열을 생성하여, 원료를 신속하게 용해할 수 있다. 또한, 원료의 T.Fe 품위가 65% 미만인 경우, 전극봉에 저전압 및 고전류를 인가하여 저항 열을 생성하고, 저항 열을 이용하여 원료를 초기 용해시키고, 이후, 전극봉에 고전압 및 저전류를 인가하여 아크 열과 저항 열을 동시에 생성하고, 아크 열과 저항 열을 동시에 사용하여 원료를 신속히 용해시킬 수 있다.

한편, 원료를 용해시키는 과정에서, 가탄재 처리기(310) 이용하여 원료를 용해 중인 노체(110)에 내부공간에 가탄재를 투입할 수 있고, 가탄재를 이용하여 산화철의 환원을 촉진시키고, 용융물 중의 카본 함량을 예컨대 용융물의 전체 중량 대비 0.75wt% 내지 1.75wt% 의 범위의 함량으로 조절할 수 있다. 이에, 후속하는 정련 조업에서 산소 취입을 통한 연소 열원을 확보할 수 있고, 용융물 중의 질소와 수소 함량을 용이하게 저감시킬 수 있다. 이후, 가탄재 처리기를 노체(110)로부터 후퇴시킬 수 있다.

또한, 저품위 원료를 용해시키는 경우, 다량의 슬래그가 발생할 수 있으므로, 용해 조업을 수행한 후에, 노체(110)로부터 슬래그를 배출시키는 조업을 수행할 수 있다.

한편, 용해 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)에서 용해 조업을 수행하는 동안에, 탈류 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110B)에서는 탈류 조업을 수행할 수 있고, 마찬가지로, 탈탄 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110C)에서는 탈탄 조업을 수행할 수 있다. 또한, 용해 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)에서 용해 조업을 수행하는 동안에, 대기 위치에 배치된 노체(11D)에서는 노체의 점검 및 수리가 수행될 수 있다. 즉, 복수의 노체에서는 동시에 서로 다른 조업이 수행될 수 있다.

이후, 본체부(100)에 처리기를 삽입하는 과정을 수행한다. 처리기는 예컨대 임펠러(330) 및 랜스(320)를 포함할 수 있다. 우선, 도 6의 (b)를 참조하면, 용융물이 수용된 노체(110A)를 임펠러(330)가 설치된 위치로 이동시키고, 이동된 노체(110A)의 상부를 관통하도록 임펠러(330)를 배치할 수 있다. 또한, 이동된 노체(110A)의 상부를 관통하도록 탈류제 처리기를 배치할 수 있고, 용융물 내로 탈류제를 투입할 수 있다. 이후, 용융물에 탈류제를 공급하면서, 임펠러(330)로 용융물을 교반하여 탈류 조업을 수행할 수 있다.

한편, 탈류 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)에서 탈류 조업을 수행하는 동안에, 탈탄 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110B)에서는 탈탄 조업을 수행할 수 있고, 대기 위치에 배치된 노체(110C)에서는 노체의 점검 및 수리가 수행될 수 있고, 용해 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110D)에서는 용해 조업을 수행할 수 있다. 즉, 탈류 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)에서 탈류 조업을 수행하는 동안에, 나머지 노체들에서는 각기 다른 조업이 수행될 수 있다.

이후, 도 6의 (c)를 참조하면, 용융물이 수용된 노체(110A)를 랜스(320)가 설치된 위치로 이동시키고, 이동된 노체(110A)의 상부를 관통하도록 랜스(320)를 배치할 수 있다. 이때, 전극봉(210)도 노체(110A)와 함께 이동하여 랜스(320)가 설치된 위치로 이동될 수 있다. 또한, 전극봉(210)을 노체(110A)에 투입하여 줄 수 있다.

다음으로, 전극부(200)에 전력을 인가하면서, 처리기(300)를 통해 산소를 취입하는 과정을 수행한다. 도 6의 (c)를 참조하면, 랜스(320)가 설치된 위치로 이동된 노체(110A)에 랜스(320)를 투입하고, 산소를 용융물 중으로 취입하여 용융물을 정련할 수 있다. 이때, 전극봉(210)을 이용하여 열을 생성하여 용융물의 온도를 제어하여 줄 수 있다. 또한, 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정에서, 전극부(210)로 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를, 원료를 용해시키는 과정 보다 감소시켜 줄 수 있다.

이후, 정련된 용융물 예컨대 용강을 래들로 배출하고, 용융물이 배출된 노체를 탈탄 조업을 수행하는 위치와 용해 조업을 수행하는 위치 사이의 대기 위치로 이동시킨 후에, 노체의 점검 및 수리를 수행할 수 있다. 물론, 대기 위치로 노체를 이동시킨 이후에 정련된 용융물 예컨대 용강을 래들로 배출하고, 노체의 점검 및 수리를 수행할 수도 있다.

한편, 탈탄 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110A)에서 탈탄 조업을 수행하는 동안에, 대기 위치에 배치된 노체(110B)에서는 노체의 점검 및 수리가 수행될 수 있고, 용해 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110C)에서는 용해 조업이 수행될 수 있고, 탈류 조업이 수행되는 위치에 배치된 노체(110D)에서는 탈류 조업이 수행될 수 있다. 즉, 복수의 노체에서는 동시에 서로 다른 조업이 수행될 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 본체부
110: 노체
200: 전극부
210: 전극봉
300: 처리부
310: 가탄재 처리기
320: 랜스
330: 임펠러

Claims (22)

1. 원료를 투입받아서 처리하기 위한 내부공간을 가지는 본체부;
   열을 생성할 수 있도록 상기 내부공간에 배치될 수 있는 전극부;
   선택되는 조업에 따라 상기 본체부에 투입될 수 있는 처리부;
   조업 정보를 이용하여 상기 전극부 및 처리부의 작동을 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 전기로 설비.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체부는 복수의 조업을 처리하기 위한 단일 노체를 포함하고,
   상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함하는 전기로 설비.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체부는 복수의 조업을 각각 처리하기 위한 복수의 노체를 포함하고,
   상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함하는 전기로 설비.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 본체부는, 복수의 노체 사이를 연결하도록 설치되는 탕도를 포함하거나, 복수의 노체 사이에서 원료를 이송하기 위한 래들을 포함하는 전기로 설비.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 전극부는, 전극봉, 및 상기 전극봉을 복수의 노체 중 선택된 노체에 위치시키기 위한 전극봉 이동기를 포함하는 전기로 설비.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 전극봉 이동기는, 상기 전극봉이 지지되는 승강부재, 및 상기 승강부재를 슬라이딩 이동시키거나 스윙 이동시키기 위한 작동부재를 포함하는 전기로 설비.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체부는 복수의 조업을 처리하기 위한 복수의 노체 및 복수의 노체를 운반하기 위한 노체 운반기를 포함하고,
   상기 처리부는 2 종류 이상의 처리기를 포함하는 전기로 설비.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 노체 운반기는 상기 복수의 노체를 개루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 선형 운반기를 포함하는 전기로 설비.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 노체 운반기는 상기 복수의 노체를 폐루프 형태로 운반하기 위하여 복수의 조업이 수행되는 방향으로 순환 가능하게 설치되는 순환 운반기를 포함하는 전기로 설비.
10. 청구항 2에 있어서,
    상기 2 종류 이상의 처리기는 상기 단일 노체에 각각 투입 가능하도록 설치되는 전기로 설비.
11. 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2 종류 이상의 처리기는 조업에 따라 상기 복수의 노체 중 선택된 노체에 투입 가능하도록 설치되는 전기로 설비.
12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 처리부는 가탄재 처리기, 랜스, 부원료 처리기, 임펠러, 탈류제 처리기 중에서 선택되는 2 종류 이상을 처리기로 포함하는 전기로 설비.
13. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 원료의 종류에 따라 전압 및 전류의 출력 범위를 조절할 수 있도록 형성되며, 상기 전극부와 연결되는 전력 공급부;를 포함하는 전기로 설비.
14. 본체부에 원료를 투입하는 과정;
    본체부의 내부에 배치된 전극부에 전력을 인가하여 원료를 용해시키는 과정;
    본체부에 처리기를 삽입하는 과정;
    상기 전극부에 전력을 인가하면서, 상기 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정:을 포함하는 전기로 조업 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정은,
    상기 처리기와 다른 처리기를 이용하여 상기 본체부에 가탄재를 투입하는 과정을 포함하는 전기로 조업 방법.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은,
    동일 노체에서 수행되는 전기로 조업 방법.
17. 청구항 14에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은,
    복수의 노체에서 각각 수행되는 전기로 조업 방법.
18. 청구항 14에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정과, 상기 산소를 취입하는 과정은,
    조업 방향으로 복수의 노체를 이동시킨 후, 이동된 복수의 노체 각각에서 동시에 수행되는 전기로 조업 방법.
19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정과 상기 본체부에 처리기를 삽입하는 과정 사이에,
    조업 방향으로, 용융된 원료만 이동시키거나, 용융된 원료를 노체와 함께 이동시키는 과정;을 포함하는 전기로 조업 방법.
20. 청구항 14에 있어서,
    상기 원료를 용해시키는 과정은,
    상기 원료의 종류에 따라 상기 전극부에 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를 조절하는 과정;를 포함하는 전기로 조업 방법.
21. 청구항 14에 있어서,
    상기 처리기를 통해 산소를 취입하는 과정은,
    상기 전극부로 인가되는 전압 및 전류의 출력 범위를, 상기 원료를 용해시키는 과정 보다 감소시키는 과정;을 포함하는 전기로 조업 방법.
22. 청구항 14 내지 청구항 18 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 원료는 직접환원철(DRI)을 포함하는 전기로 조업 방법.

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