KR920003207B1 - 전기 아아크로용 액체 냉각 전극 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기 아아크로용 액체 냉각 전극

제1도는 완전 복합 전극을 표시한 도면이다.

제2도는 다른 실시예를 표시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 니플 3 : 헤더 조립체

6 : 냉각체 유입 파이프 7 : 튜브 형 구성체

13 : O-링

본 발명은 전기 아아크로의 전극에 관한 것이며 더욱 상세하게는 액냉접속장치에 의하여 상부부분에 이어지는 재래식 전극(또는 소모성 팁부분)에 부착되는 액냉내 구성이나 소모성인 상부부분을 포함하는 복합 아아크 전극에 관한 것이다.

전기 아아크로의 전극으로 사용된 통상의 물질은 흑연이다. 이러한 전극은 예를들어 전기 아아크제 강로에 있어서 산화, 승화, 스폴링 및 다른 인자들에 의한 침식 및 부식으로 소모되면서 사용되고 있다.

이 소모는 팁손실, 기둥 파손손실, 특히 산화손실로 이루어져 있다. 일반적인 전기로에서는 강철의 생산을 위하여 미터법의 톤당 4 내지 8kg의 흑연을 소모하고 있다.

아아크로에 있어서 흑연 전극에 소모를 감소하는 방법중의 하나는 산화 저항물질로 전극에 보호피막 또는 피복 물질을 형성하는 방법이었다. 이러한 피복은 일반적으로 전극 파우어 클램프에 접촉 저항을 증가시키며, 그들을 원래 인산으로 이루어져 있기 때문에 부식성을 띠고있다. 따라서 결과적으로 이들은 널리 사용될 수 없었다.

흑연 전극소모를 줄이는 다른 수단은 비소모성 전극 시스템을 사용하는 것이다. 이러한 시스템은 전극을 아아크의 고열로부터 보호하기 위하여 선택된 장치와 함께 충분한 길이의 액냉 전극을 이용하는 것이다. 이러한 시스템들이 특허 문헌상에는 나타나지만 상업상 성공적으로 이용되지는 못해왔다.

지금까지 아아크로에 있어서 전극 소모를 줄이기 위한 장치로써 수냉금속부에 부착되는 탄소 또는 흑연부분을 포함하는 복합 아아크 전극이 제한되었다.

상당한 수의 특허가 특정한 복합 아아크 전극 디자인에 관한 것을 주제로 하고 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제986,429; 2,471,531; 3,392,227; 4,121,042; 4,168,392; 4,189,617; 4,256,918; 및 4,287,381호등은 아아크로의 액냉 복합 아아크 전극에 관해 기술하고 있다. 이와 마찬가지로 유럽 특허출원 제50682, 50583, 53200(Conradty Nurnburg출원)호들도 복합 아아크 전극 구성에 대한 것을 주제로 하고 있다.

본 발명의 목적은 전기 아아크로에 있어서 개선된 복합 아아크 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 복합 아아크 전극에 있어서 흑연의 소모를 실질적으로 감소하도록한 것이며, 나아가서는 아아크로의 극심한 조건에 저항력을 지닌 복합 아아크 전극을 제공함으로써 수명을 연장하기 위한 것이다.

이와 더불어 본 발명의 또 다른 목적의 하나는 영구 전극으로서 파손된 후 소모성 전극으로 사용될 수 있도록된 복합 아아크 전극을 제공하는 것이다.

본 발명에서 제안하는 전기 아아크로에 사용되는 액냉전극은 다음 사항으로 구성되어 있다.

a. 각 단부에서 나사진 소켓트를 포함하고 있는 흑연튜브로 구성된 주요 구성체

b. 일 단부에 냉각제 공급 입구와 출구를 가지고 있는 금속헤더

c. 다른 단부에 중공 금속니플

d. 상기 헤더로부터, 상기 니플의 내부로 상기 튜브의 구멍을 관통하며, 상기 파이프의 외경은 상기 튜브의 내경보다 실질적으로 작은 냉각제 공급 파이프

e. 복합 전극으로서 수명이 다한 후 상기 헤더, 파이프 및 니플을 제거 및 분해하고 니플에 재부착시켜 팁전극으로 사용할 수 있게한 상기 튜브

튜브형 흑연 주 구성체는 각 단부에서 나사진 소켓트를 갖는 흑연 아아크로 전극으로 이루어져 있다. 중앙부 구멍벽은 흑연 벽을 통한 또는 흑연 벽으로의 물의 누수 및 침입이 방지되도록 밀봉되어 있다. 그 구성체의 외측 표면은 피복 또는 침투방법에 의하여 항산화제로 처리될 수 있다; 그러나 이것은 항상 필요한 것은 아니다. 전극은 일반적으로 소켓트의 최소직경보다 작은 직경을 가진 중앙구멍을 갖도록 천공되며 최소한 튜브의 외경의 1/4정도의 벽 두께를 갖도록 한다. 금속 접촉 니플은 중공이다. 냉각제 공급 파이프는 전극 내경(ID)보다 작은 외경(OD)을 가지며, 냉각제를 주튜브의 중앙을 통하여 니플안으로 도입하게 하는 헤더로부터 공동으로 연장되어있다. 냉각제는 그후 냉각제 유입튜브와 주 구성체 구멍 사이 둥근 지역을 통하여 헤더출구 밖으로 반송된다. 헤더는 일반적으로 주 튜브 상단부에 소켓나사니에 의하여 흑연 튜브상부에 부착된다.

냉각제 공급 파이프는 생략될 수 있으며 중앙구멍은 냉각제 입구로써, 방사상으로 위치된 통로는 냉각제 반송용으로 이용된다.

튜브의 내부 구멍은 흑연을 통한 물의 누수 및 침투를 방지하기 위하여 밀봉제로 피복되어질 수 있다. 두겹 에폭시 피복이 바람직하나 그밖에 다른 방수 표면 피복으로써 페놀, 알키드, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리에스테르 또는 아크릴 수지등도 이용될 수 있다. 이 전극은 전기 아아크로의 열 및 활성 대기에 저항성이 높고, 노에 있어서 부착된 소모성 전극의 상부부분은 산화 온도보다 낮은 온도로 효율적인 냉각을 나타내는 사용중에 거므스름하게 되며, 그래서 일반적인 모든 고체 흑연 전극을 사용할때 보다 단위 금속 생산량당 산화정도를 감소시키고 흑연 소모율을 감소하는 것으로 알려져 있다.

이 전극은 이와 동시에 공지의 금속 복합 전극보다 전력 소모를 줄이는데, 이는 아아크 전류에 심각한 낭비이고 냉각시스템에 큰 열손실을 가져오는 것으로써 알려져 있는 유도 열손실 및 기생 와류가 없어지기 때문이다.

본 발명의 전극의 다른 잇점은 주 구성체가 오랫동안 사용후 악화되었을 때, 새로운 흑연 튜브와 함께 사용되는 금속부와 정상적인 방법으로써 전극으로 소모된 파괴된 부분으로 분해될 수 있다는 것이다.

제1도는 흑연 튜브형 구성체(7) 및 중공 니플(1)을 포함하는 완전 복합 전극을 표시하고 있으며, 이 흑연 튜브형 구성체(7)은 나사진 상부 소켓트(21)과 하부소켓트(22)로 구성되며, 중공 니플(1)은 그 성분이 구리, 강철, 주철, 연철, 인바르, 또는 고강도, 전기 전도도, 열저도가 좋은 물질로써 구성체(7)에 흑연 전극의 부착을 위하여 나사홈 20개가 새겨져 있다.

구성체(7)의 상부의 헤더 조립체(3)은 여기서 나타난 바와 같이 금속, 알루미늄이지만 주철, 연철, 강철 또는 구리와 같이 요구된 강도를 가지고 있는 다른 물질도 가능하다. 금속냉각제 유입 파이프 연장부는 냉각제 입구로써 작용되며, 냉각제를 헤더(3)을 통하여 주 튜브 구성체(7)의 구멍안의 냉각제 유입 파이프(6)으로 운반하여 중공 니플(1)으로 유입되게 하며, 금속 튜브(6)과 흑연 주 구성체(7)의 내부 구멍벽사이 둥근 지역을 통하여 헤더(3) 및 출구 튜브(18)로 배출되도록 한다. O-링(13)은 구성체를 누수방지토록 한다. 주 구성체(7)의 내부구멍은 표면 피복(24)로 밀봉되며, 에폭시피복이 바람직하나 알키드, 페놀릭스, 아크릴릭스, 실리콘, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 다른 방수 표면 피복등 다양한 피복이 사용될 수 있다. 튜브(7)의 외부는 열 및 산화 저항성 피복(25)를 피복하거나 침투시킬 수 있다. 아이볼트(12)는 전극의 조정을 용이하게 한다. 스페이서(11)은 튜브(6)이 튜브(7) 및 니플(1)등과 동심이 유지되도록 하며 전기적으로 니플로부터 분리되도록 한다.

제2도는 중심 냉각제 유입 파이프 없는 발명의 다른 개선 실시예를 기술하고 있는 단면도로써 내부 구멍(30)은 냉각제 입구로, 방사상으로 위치된 통로(32)는 냉각제 반송구로 작용하도록 하여 튜브(7)의 외경에 있어 냉각 효율을 보다 개선한 잇점을 제공한다.

전극은 열팽창 계수(CTE)가 15×10^-7(cm/cm/℃ 0°-50℃에서 시험됨)보다 작은 흑연으로 구성되는 것이 바람직하다. 만일 고 CTE를 가진 흑연이 사용될 경우에 전극은 열 충격에 열 충격에 파손될 수 있다.

도면에 기술된 바와 같이 쌍원뿔니플을 사용할때는 튜브(7)의 내부구멍은 니플 최소직경만하거나 소켓트베이스와 같은 직경이 되도록 할 수 있다. 일반적으로 최소한 흑연 주 튜브(7) 직경의 1/4 정도로 벽두께를 유지하도록 해야한다.

바람직한 실시예로서, 전극은 양단부에 표준나사진 소켓트를 갖는 41cm(16in)의 흑연전극의 중심에 10cm(4in)구멍을 내어 만들어진다. 이와같이 형성된 튜브의 내부벽은 두성분의 에폭시 피복으로 밀봉되어진다. 몇몇 전극의 외부는 산화방지피복으로 피복한다. 헤더와 수공급 파이프는 상단부에 부착하도록 하며, 구리니플은 하단부에 위치시킨다. 전극의 기본 단위 요소는 36cm(14in)짜리가 공급되도록 하여 전기 아아크로의 전극 파우어 클램프에 배치시키며, 냉각수는 수공급 파이프에 연결시킨다. 전극은 스크랩 용해에 이용되며, 콘크리트 철근 및 철골제조용 강철에 이용된다. 이와같은 시도 101회 가열결과 고체 전극의 흑연 소모율이 정상 10.8Lbs/T에 대하여 8Lbs/T(4kg/mT)의 흑연 소모율이 작동상 문제없이 이루어졌다.

또한 노금속충진부에서 팁 이외의 전극측부 사이에 아아크로서 표현되는 바람직하지 못한 측면 아아크 현상은 없었다.

강철튜브형 복합 전극보다 와류 손실이 줄어들었다. 기본 단위가 사용시 파손되면 분해되어 주 구성체가 대체될 수 있고, 금속 성분은 다시 사용될 수 있으며, 파손된 흑연조각은 팁전극으로 사용될 수 있었다.

Claims (8)

1. a. 각 단부에서 나사진 소켓트를 포함하고 있는 흑연튜브로 구성된 주요 구성체; b. 일 단부에 냉각제 공급 입구와 출구를 가지고 있는 금속헤더; c. 다른 단부에 중공 금속니플; d. 상기 헤더로부터, 상기 니플의 내부로 상기 튜브의 구멍을 관통하며, 상기 파이프의 외경은 상기 튜브의 내경보다 실질적으로 작은 냉각제 공급 파이프; e. 복합 전극으로서 수명이 다한 후 상기 헤더, 파이프, 니플을 분해 및 제거하고 다시 니플에 재부착시켜 팁전극으로 사용할 수 있게한 상기 튜브를 포함하는 전기 아아크로용 액체 냉각 전극.
2. 제1항에 있어서, 튜브의 내부구멍이 수지성 냉각제-저항 피복으로 밀봉되게 한 것을 특징으로 하는 전극.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 헤더내 냉각제 유입장치가 냉각제 공급 파이프, 헤더의 출구와 연결된 공급 파이프 사이 환형공간과 연결되는 니플의 내부와 연결되는 것을 특징으로 하는 전극.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 냉각제 공급 파이프, 니플이 구리, 알루미늄, 강철, 인바르, 연철, 주철로 구성되는 금속의 군으로부터 선택되며, 상기 각 부분이 상기 군중의 다른 하나일 수 있는 것을 특징으로 하는 전극.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 냉각제 공급 파이프가 흑연 튜브 또는 니플안에서 양자 또는 그중의 하나와 스페이싱 장치에 의해 동심이 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 전극.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 흑연 튜브의 벽두께가 최소한 상기 튜브 외경의 1/4이 되도록 한 것을 특징으로 하는 전극.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 흑연 튜브의 CTE(열팽창 계수)가 0°-50℃ 사이에서, 15×10^-7cm/cm/℃ 이하인 것을 특징으로 하는 전극.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 내부 구멍이 소켓트 바닥에서 소켓트 최소 직경보다 크지않도록 한 것을 특징으로 하는 전극.

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