KR960004796B1 - 제강용 전기아크로 및 그를 이용한 제강방법 - Google Patents

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뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠베하
쉬미트 막시밀리안, 토이플 아르민
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Abstract

내용 없음.

Description

제강용 전기아크로 및 그를 이용한 제강방법
제1a도 및 제2a도는 직류로의 제 1 실시예에 의한 전기로의 단면도 및 평면도.
제1b도 및 제2b도는 측면으로 배치된 전극 지역에서의 로 배셀 하부 부분내의 각각의 확대부를 포함하는 제 2 실시예의 단면도 및 평면도.
제 3 도 및 제 4 도는 제1a도 및 제2a도와 유사한 직류 전기로의 제 3 실시예의 단면도 및 평면도.
제5도, 제6도, 제7도는 제2a도, 제3도, 제4도와 유사한 본 발명의 예시적인 회전 전류로의 평면도 및 단면도.
제 8 도 및 제 9 도는 본 발명의 전기아크로에 특히 적합한 전극 접속수단의 정면도 및 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 로 배셀 2,33 : 바닥
9' : 확대부 10 : 상부 원통형 부분
11 : 흑연전극 14 : 전극 지지수단
15 : 지지로울러 19,39 : 중심축
21 : 전극선단 22 : 버너랜스
24 : 공동 25 : 도관
26 : 전기아크 27 : 스크랩
28 : 구멍 36,37 : 함몰부
47 : 통풍구 65 : 전극 접속수단
66 : 전극편 69 : 죔쇠수단
본 발명은 세로방향으로 변위할 수 있는 하나 이상의 흑연전극이 로배셀(vessel) 내측으로 돌출하는 로배셀에서 스크랩, 특히 철 스크랩 및/또는 해면철 및/또는 선철 뿐만 아니라 플럭스를 용해하여 강을 제조하기 위한 전기아크로에 관한 것으로서, 이 아크로는 흑연전극과 장입스톡 사이에서 점화된다.
고에너지가 입력되게 하는 스크랩 용해용인 통상의 직류 아크로는 로배셀내에 수직으로 배열된 하나의 중심 흑연전극을 포함한다. 2차 전류에 의존하는 가능한 에너지 입력은 흑연전극의 가능한 최대 직경에 의해 한정된다. 현재 이러한 형태의 로에서 최대 에너지 입력은 약 700㎜ 직경의 전극에 의해 실행할 수 있다.
그러나, 이러한 크기의 전극 직경과 의도한 크기는 발생되는 광범위한 질량, 힘 및 모멘트로 인해 극도로 정교한 구조를 요하게 되고, 또 전극 고정장치, 전극 지지아암, 전극 상승장치 및 그 안내부, 고-전류 전송로프 등의 가동중에 문제점들을 내포하게 된다.
또한, 충분한 특성을 유지하면서 상기와 같은 큰 직경의 전극을 제조하기가 곤란할 뿐만 아니라, 단일 전기아크를 통해 에너지를 입력하는 것은 로의 중심 부근에 에너지가 집중되게 되고, 또 고전력에서 전기아크상에 작용하는 자기영향에 의해 더욱 곤란하게 된다.
예를 들어, DE-C-29, 44 269, FR-2 218 397 및 DE-A-32 41 987호에 따른 것과 같은 회전-전류 아크로에서는, 수직 크레이터(crater)가 부분원상의 중심에 배열된 3개의 전극에 의해 스크랩 내측으로 용해되며, 잔류 스크랩은 그 다음에 용해된다. 고온 폐가스의 에너지는 사용되지 않은 속빈 크레이터를 통해 상승되어 리드(lid)의 과열-물론 통상의 직류 아크로에서도 발생되는-과 전극의 큰 화염길이를 발생시켜, 이것이 리드의 강렬한 측면 소모의 원인이 된다. 또한, 강한 전극 지지아암들 및 육중한 안내부를 갖는 상승빔이 전류가 가해짐에 의해 야기되는 진동 및 힘을 조절하기 위해 전극용으로 필요하게 된다. 이것은것은 불가피한 투자경비요소를 구성하여 통상의 회전-전류 아크로 제조를 보다 비경제적으로 만들고, 그 가동을 어렵게 한다.
더구나, 스크랩으로부터 강을 제조하기 위해 로흉과 연속 배열되는 고로와 평로로 구성되는 로의 가열수단으로서 여러개의 플라즈마 버너를 구비하는 것이 EP-B-0 240 485로부터 공지되어 있는데, 이 플라즈마 버너는 로 축에는 경사지게, 또 외부로부터는 내부로 돌출되게 배치된다. 그러나, 플라즈마 버너는 텅스텐 전극을 포함하는 것에 의해 그 효율이 한정되고 물이 누설되는 위험성을 항상 내포하게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 단점들 및 문제점들을 극복하여 경제적으로 고에너지를 입력할 수 있으며, 가동 및 유지비가 적게 들고 능률 및 작업안정성이 높은, 서두에 언급한 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 의하면, 상기와 같은 목적은 흑연전극이 측면으로부터 로 배셀의 하부로 돌출되어 있다는 점과, 상기 흑연전극의 영역내인 하부분이 상부에 대해 외측 반경방향으로 돌출된 확대부를 갖고 있다는 점에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 의한 전기아크로로서, 전기아크는 전극축으로 연장되게 장입스톡(stock) 쪽으로 연소되어서, 전기아크는 장입스톡의 원추형 파일(pile)을 연속시켜 그 내부에 커다란 구멍을 형성하게 된다. 겹쳐지는 장입스톡은 자동적으로 상기 구멍속에서 분쇄되어 전기아크에 노출되어 용해된다.
흑연전극은 측면으로부터 로 배셀 상부에 대해 방사형으로 넓어지는 로 배셀 하부로 돌출한다는 사실에 의해, 흑연전극은 하부로 떨어지는 장입스톡에 대해 잘 보호된다. 흑연전극은 스크랩이 완전히 용해된 다음 스크랩에 의해 형성된 강욕을 과열시키고, 전기아크를 점화시키기 위해서만 움직인다. 스크랩의 용해중 전극 끝부분은 로 배셀의 상부의 일정면 위에서 유지된다.
용해중에 생성되는 고온가스는 스크랩 기둥을 통해 상부로 흡수 방출되어 스크랩을 가열하게 된다. 측면으로 통과하는 흑연전극 자체는 상기 고온가스로부터 상당부분 영향을 받지 않게 되어 흑연전극은 짧은 화염길이만을 갖게 되고, 측면으로는 따라서 조금만 연소되어 없어지게 된다.
광석으로부터 용탕을 만들기 위한 설비는 US-A-1,542,562호로부터 알 수 있다. 이 설비는 로 배셀의 상부 뿐만 아니라, 이 상부에 대해 방사형으로 폭이 넓어진 하부를 형성하는 로흉을 포함하고, 그 속에서 전극 리드와 원추형 면이 로 배셀의 바닥 중심에 갖춰지고, 광석 기둥이 비교적 얇은 벽형 자켓층으로 분리되어 광석의 환원 및 용해를 용이하게 한다.
광석 기둥쪽으로 뻗친 전극은 서로에 대해 경사진 2개의 인접 전극 사이에서 연소하는 전기아크의 방사열이나 또는 전기저항에 의해 광석을 가열한다. 이러한 공지의 설비는 원추형 표면의 마모에 의해 한정된 매우 낮은 출력의 환원로이다. 또한, 경사진 전극을 통해 에너지를 공급하면서 액상에서 야금학적 작동을 할 수 없다.
본 발명에 의하면, 한 실시예에서 상기 확대부는 상부 주위에서 환형으로 연장될 수 있으며, -여기서, 확대부는 아뭏튼 링을 형성해서는 안되나 출탕수단에 끼워질 수 있다. -또는 또다른 실시예에서 하부로의 흑연전극이 들어가는 지역에서만 연장될 수 있다. 후자의 실시예의 의하면, 확대부는 전극끝이 놓여지는 소위 "전극챔버"를 형성하고, 특히 장입도중 보호되게 놓여질 수 있다. 바람직하게는 전극챔버가 하부 주변방향으로 연장되어 전극 직경의 3 내지 7배 정도의 폭을 갖는 것이다. 그렇게 하여, 로 내부에 있는 스크랩 기둥을 통한 보다 효율적인 가스흐름과 전극의 최적 보호상태가 보장된다.
본 발명의 전기아크로의 한 실시예에 따라, 흑연전극은 로 배셀의 바닥쪽으로 경사지게 향하게 되어, 전기아크가 원추형 장입스톡 파일의 표면상으로 거의 수직이 되게 향하게 된다. 전극의 이러한 경사배치는 또한, 스크랩의 완전 용해 후 용해물을 효과적으로 과열시킬 뿐만 아니라 통상의 전기아크로에서 행해지는 정련, 탈산, 합금화 등의 야금작업을 효과적으로 행하게 한다.
본 발명에 의한 전기아크로는 3개 또는 3배수의 흑연전극을 포함하는 회전전류로 또는 다수의 흑연전극을 포함하는 직류로로서 설계될 수도 있다.
만약, 전기아크로가 직류로서 설계된다면, 흑연전극들은 음극으로 연결되고, 로 배셀의 바닥에는 바닥 양극이 갖춰진다.
그러나, 전기아크로가 직류로서 설계됨으로써 음극으로서의 적어도 하나의 흑연전극과 양극으로서의 적어도 하나의 전극을 연결할 수도 있다. 이러한 구성은 양극으로 연결된 흑연전극을 포함되는 통상의 전기아크로에서 높게 나타나고, 음극으로 연결된 흑연전극의 마모율이 세배나 높은 양극으로 연결된 흑연전극의 마모를 피할 수 있는데, 이는 흑연전극이 본 발명에 의한 특정 냉각량을 받기 때문이다. 따라서, 직류 아크로의 작동이 바닥 양극과 액체통(liquid sump) 없이도 부분적으로나 완전하게 실행될 수 있다.
바람직하게는, 흑연전극이 서로 독립하여 전기적으로 연결되고 흑연전극들의 배치는 흑연전극의 변위나 공급이 다른 흑연전극의 기능에 관계없이 행할 수 있어서, 다른 흑연전극으로의 전류공급의 중단없이 전극 아크로의 연속작업이 용이하게 된다. 따라서, 전기아크로의 효율성이 상당히 증가하게 된다.
바람직하게는, 흑연전극이 거의 하나 및 동일레벨상으로 또 로 배셀의 수직축에 대해 거의 방사형 대칭으로 배열된다.
바람직한 실시예에 의하면, 화석에너지를 유입시키고 산소를 공급하기 위하여, 흑연전극이 있는 레벨위의 적어도 하나의 레벨상의 측면으로부터 로 배셀로 돌출하는 가스-산소 버너랜스가 배치되고, 로의 수직축 방향에서 보아 흑연전극들 사이인 로 배셀의 수직축에 대해 방사형 대칭으로 가스-산소 버너랜스가 배치된다.
특히 효율적인 용해를 위해, 흑연전극들은 전극 지지수단상에서 편향으로 배치되며, 그 위에서 전극들은 축방향으로 변위할 수 있을 뿐만 아니라 거의 수직 및 수평축에 대해 선회할 수도 있다. 따라서, 최적으로 작용하는 전기아크가 한정적 스크랩 장입에서도 항상 발생될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극들의 지지는 경량이면서 저가인 구조물에 의해 행해질 수 있다. 바람직하게는, 흑연전극들이 지지롤러수단에 의해 지지되어 그 세로축의 관점에서는 전극 지지수단상에서 변위될 수 있다.
로를 경사지게 하여 전기아크로의 용해를 멈추게 하기 위해서, 전극 지지수단은 로 배셀에 대해 방사방향으로 베셀로부터 또 로 배셀쪽으로 이동할 수 있게 한다.
바람직한 실시예에 의하면, 흑연전극이 중공 전극으로 구성되고, 그 공동은 가스 공급도관 뿐 아니라, 필요하면 고형재료 공급도관과 연결할 수 있게 하여 금속 및/또는 분진을 포함하는 금속산화물 및/또는 유기물질이 유입되게 한다.
본 발명의 또다른 실시예는 전기로를 고로로 설계하고, 여기서 로흉에는 그 상단부에 하나 또는 여러개의 밀폐형 측면 장입구가 구비되어서 뚜껑을 수직으로 통한 꼭대기로부터 로 배셀의 내부로 연장되는 전극과 통상의 전기아크로에서 존재하는 뚜껑의 제거로 인한 용해절차의 중단 뿐 아니라 뚜껑상승 및 선회기구가 필요없게 된다. 더구나, 장입중에 액체통으로 용해강이 튀기는 위험성이 없게 되고, 장입과정중 용해작업을 중단할 필요가 없게 되어 장치의 효율성이 증가된다.
저렴한 경비로서 고에너지 출력을 줄 수 있는, 본 발명에 의한 장치를 사용하여 스크랩으로부터 강을 제조하는 방법은 스크랩을 장입한 후 전기아크를 점화하고, 연료가스, 바람직하게는 천연가스를 전극선단의 냉각하에 전극들의 공동을 통해 전기아크로 공급하여 분해시키고, 여기서 천연가스의 공급에 의해 전기아크에서 형성되는 가스혼합물(CO+H2)은 떠오르게 되어 전기아크에 의해 연소된 구멍위의 레벨상에서 재연소되므로 스크랩의 가열이 행해진다.
바람직하게는, 가스혼합물(CO+H2)의 재연소는 연소가스-산소혼합물을 연소시켜 행하는 것이다.
이하에서는 첨부하는 도면을 참고하여 예시적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 기술한다.
제1a도 및 제2a도에서, 직류 전기아크로의 로 배셀(1)은 내화물(3)과 일직선상에 있는 홈통 형상의 함몰바닥(2)을 포함한다. 바닥(2) 위에는 로흉(4)이 갖춰지고, 이 로흉은 상승 및 선회작용에 의해 바람직하게 분리될 수 있는 수냉형 뚜껑(6)에 의해 폐쇄된 수냉형이며, 내화 라이닝된 금속외피(5)로 형성된다.
제2a도로부터 알 수 있듯이, 바닥(2)는 원형 기초부를 갖고 있다. 기울일 수 있는 전기로의 한 측면상에는 출탕구를 포함하는 오리넬(oriel)형 돌출부(7)가 갖춰진다. 로 배셀(1)은 또한 바닥탕구를 갖고 있을 수도 있다. 로흉(4)은 그 직경이 바닥(2)의 직경에 상당하는 하부 원통형 부분(8)에 의해 조금 높은 위로 바닥(2)으로부터 연장하기 시작하여 절두 원추형(frustoconical) 부분(9)에서 테이퍼지고, 다시 바닥 직경에 대해 줄어든 직경의 상부 원통형 부분(10)을 포함하게 된다.
또다른 실시예(제1b도 및 제2b도)에 의하면, 로흉(4)은 꼭대기부터 바닥까지 계속되는 하나의 동일 직경(가능한 원뿔로부터의)을 갖고, 또 용해공간으로 흑연전극(11)을 유입시키기 위해 측면으로 배열된 흑연전극 지역에서 별개의 확대부(9')를 갖추고 있다.
전기아크로의 하부 원통형 부분(8)의 주변방형으로 연장되는 확대부(9')의 폭은 전극직경의 3~7배 정도이어서, 확대부(9')는 자유공간에 의해(그들이 로 내부에 닿는 한) 흑연전극(11)을 둘러싸고 있는 전극챔버를 구성하게 된다.
결국, 스크랩 기둥을 통하는 보다 양호하게 정해지는 가스흐름, 하강하는 스크랩에 대한 보다 개선된 전극보호 및, 수직 흑연전극을 포함하는 기존의 전기아크로를 측면배치 전극을 포함하는 로로서의 변환가능성이 보장된다.
다수의 직류 흑연전극(11)은 로의 주변으로 배치된다. 예시하는 실시예에 의하면, 4개의 흑연전극(11)이 90°의 상대간격으로 제공된다. 흑연전극(11)은 작엽대(12)상에서 움직일 수 있는 카(car)(13)에 의해 로 배셀(1)을 감싸는 작업대(12)상에 장착된다. 각각의 카(13)는 전극 지지수단(14)을 포함하고, 이 수단은 수직축 및 수평축에 대해 선회할 수 있을 뿐만 아니라 상승 및 하강할 수 있으며, 또 흑연전극(11)을 지지하는 로울러(15)와 전극 고정수단(16)을 구비하고 있다. 각각의 흑연전극은 로울러(15)상에서 직접 안내되며, 전극 고정수단이나 분리장치를 직접 맞무는 유압실린더에 의해 전후방으로 움직이고, 이러한 움직임은 전극 조절수단을 통해 조절된다. 흑연전극의 세로변위 뿐만 아니라 선회운동을 행하게 하는 유압수단은 도면에 도시되지 않았다.
흑연전극(11)은 장입되는 스톡량, 용해상태 및 용해물의 과열중 용해물욕 레벨의 높이 등 작업상태의 함수에 의해 조절되는 로 배셀의 중심축(19)으로부터의 방사형 간격과 흑연전극(11)이 경사지게 절두 원추형부분(9)이나 확대부(9')에서 개구부(17)를 통해 내부(18)의 하부로 돌출된다. 하나의 바닥 양극(20)이 로 배셀(1) 바닥의 중앙에 갖춰지고, 그 쪽을 향해 방사형으로 대칭되게 배치된 흑연전극(11)이 향하게 된다. 모든 흑연전극(11)은 로 내부(18)속으로 흑연전극(11)이 더 나아가게 하지 않는다면, 정상가동중 상부 원통형 부분(10)의 직경위로 그들의 선단(21)이 거의 하나의 동일 레벨상으로 배치된다.
가스-산소 버너랜스(22)는 상부 원통형 부분(10)의 개구(23)를 통해 로 내부(18)로 삽입되어지게 전극선단(21)의 레벨위의 여러 레벨상에 갖춰진다. 제2a도로부터 알 수 있는 바와같이, 2개의 가스-산소 버너랜스(22)가 2개의 인접하는 흑연전극(11) 사이에 각각 배치된다.
바람직하게는, 각각의 흑연전극(11)은 연속된 중심공동(24)을 갖고 있는 중공 전극으로 구성된다. 이 공동(24)은 유기물질, 바람직하게는 천연가스 및/또는 고체 및/또는 액화 탄화수소 및/또는 금속 및/또는 분진함유 금속 산화물이 유입될 수 있는 도관(25)과 연결된다.
종래의 직류 로 구성과는 반대로, 전체의 전기입력은 하나이면서 매우 두껍고 수직인 흑연전극을 통해서가 아니라, 4개의 방사형 대칭 위치에서 작은 직경의 4개 또는 다수의 흑연전극(11)을 통해서 직류 아크로로 유입된다. 따라서, 전력레벨은 직류 아크로의 출력이 전극의 전류부하에 의해 더 이상 제한되지 않을 정도로 상승된다. 전극 지지아암과 상승비임은 없게 된다.
전극당 보다 작은 전류가 전송되는 것으로 인해 본 발명에 의해 보다 얇게 설계될 수도 있는, 고전류 공급로프가 뚜껑을 통해 연장하는 중심 흑연 전극을 포함하는 종래의 전기로에서 그 길이 및 뒤틀림에 의해 특히 응력을 받을 수 있는 경우의 출탕동안 전기로를 기울게 하려면, 흑연전극(11)을 작업대(12)에서 제거할 수 있으므로 짧은 고전류 전송로프를 고려하면 기계적으로 경미한 정도의 응력만 받게 된다. 종래의 직류 로에 비한 이러한 장점은 본 발명에 의해 고전류 전송로프가 뚜껑의 선회운동에 영향을 받지 않는다는 사실에 의해 더욱 증가된다.
전극공급은 작업을 정지시키는 흑연전극(11)을 남기지 않으면서 개별적으로 독립하여 4개의 각각의 흑연전극(11)으로 실행된다. 따라서, 하나의 중심 흑연전극만을 포함함으로써 전극을 교체하거나 공급하기 위해 작업을 중지해야만 하는 종래의 직류 아크로에 비하여 전기로의 유용성이 상당히 증가된다.
천연가스 또는 다른 고체, 액체 또는 가스형 유기물질이 중공 흑연전극(11)을 통해 유입되면, 전극선단(21)을 냉각하는 효과도 있게 된다. 흑연전극(11)을 이탈하면, 예를 들어 천연가스는 용해과정중 전기아크(26)내에 만연되어 있으면서 고온에서도 산소로 연소되지 않는 C 및 H2성분으로 전기아크(26)에 의해 분해된다. 이 분해과정에서 에너지가 소비된다. 가스-산소 버너랜스(22)에 의해 CO2및 H2O로 로 내부에서 CH4의 분해에 의해 형성되는 가스혼합물 CO+H2를 재연소시키는 것이 바람직하다. 따라서 생성되는 열은 용해전에 로 공간에 존재하는 가열되지 않은 스크랩(27)으로 전해진다.
경사진 아크(26)를 갖는 경사진 흑연전극(11)으로 인해, 스크랩속으로 구멍(28)이 형성되므로, 전극이 확대부(9') 또는 하부 원통형 부분(8)내에 보호적으로 배치되어, 스크랩은 흑연전극을 손상시키거나 흑연전극에 충돌함이 없이 자동적으로 하강된다. 용해과정으로부터의 고온가스는 수직 흑연전극을 포함하는 종래의 직류 아크로에서는 제거되고 막힘없이 크레이터에서 용해되어 위쪽으로 직접 유출되지만, 다수의 경사진 흑연전극을 포함하는 본 발명에 의한 전기로에서는 크래번 위에 있는 스크랩을 통해 상승되게 되어 스크랩을 예열시키게 된다.
이러한 스크랩 예열 이외에도, 상기한 재연소 과정에 의해 로 공간에서도 예열이 일어난다. 스크랩(27)이 액체욕을 형성하고 전기아크(26)가 액체욕상에서 연소하여 가열 및 과열할 때까지 예열은 계속된다.
용해가 완결된 다음, 흑연전극은 로 내부(18)로부터 제거되고 전기아크로를 기울여 출탕한다. 출탕 후 전기아크로를 원상태로 기울여 그 뚜껑(6)을 열고 스크랩(27)을 장입한 후 뚜껑(6)을 다시 닫는다. 스크랩의 장입은 도면에 도시않은 상부 원통형 부분(10)에 갖춰진 측면창을 통해 할 수도 있다. 측면을 통해 흑연전극(11)을 삽입한 다음, 용해과정이 다시 시작된다.
본 발명에 의한 직류 아크로에 의해 달성되는 장점들을 다음과 같이 요약할 수 있다 ; - 전극 직경에 의한 제한없이 다수의 흑연전극(11)에 대한 전력분배로 인해 최대 출력의 직류 아크로의 실행가능(＞150t/h)하나, 중심 흑연전극을 포함하는 종래의 직류 아크로에서는 최대출력이 단일 흑연전극의 전극 직경으로 인해 제한됨(＜100t/h).
-유효성의 실질적 증가
전극의 하나에서 장애(예, 전극파괴, 전극공급 등)가 발생되어도 전기로의 연속조업 가능함, 그러나 단일 전극의 아크로에서는 조업 중지됨. 또한 전기로는 제1a도의 점선으로 표시한 것과 같은 로로 설계해 크고 높은 구조물로 할 수 있음. 따라서, 전체 스크랩(27)이 용해공정이 하부에서 중단없이 계속되면서도 케이지(cage)나 이송관에 의해 한번에 또는 여러번으로 정점까지 장입될 수 있음. 이것은 제조수율을 약 10%까지 상승시킴. 고로 구조로서는 연속 장입용으로 측면 장입구(바람직하게는 분진발생을 방지하기 위한 도관(sleuce)을 포함함)를 갖추어서 뚜껑 상승 및 뚜껑 선회기구가 불필요함.
-전극 운반아암, 전극 상승비임, 비임가이드 등이 생략되고, 유압수단을 이동시키는 이송전극의 크기가 감소되므로 인해 장치의 단순화 및 저렴화를 20%까지 감소시킬 수 있음.
-따라서 유지관리가 유리함.
-로 공간으로의 최적 에너지 분배에 의해 용해스톡으로 에너지 입력이 개선되고, 전극 시스템에서 작용되어질 질량이 가벼워 조절력이 향상되며, 경사진 흑연전극(11)에 의해 용해되어 나오는 전기아크(26)로부터의 고온폐가스에 의하여 스크랩의 예열이 개선됨. 중공 전극을 통해 취입된 천연가스로부터의 CO+H2또는, 동시장입된 석탄으로부터의 CO 재연소에 의해 스크랩의 예열효과가 개선됨.
-따라서, 에너지 절감이 약 50kWh/t=약 15% 됨. 즉, 약 10%까지 출력이 증대됨.
-경사진 전극배치로 인해 25%까지 전극을 절약할 수 있는 것 이외에도, 전극 불꽃길이의 단축 및 고온폐가스가 흑연전극을 따라 소사되지 않음 등으로 인해 전극 측면소비가 작아짐.
-특정한 전극 공간이 필요치 않고 작은 전극 직경으로 실행할 수 있음(약 200~450㎜ 직경). 작은 직경에 의해 유도된 높은 도전율(A/㎠)로 인해 작은 공간이 가능함.
-보다 작은 단류의 발생과 이에 따른 다수의 흑연전극으로의 분배로 인한 보다 약한 자기장 때문에 가한 직류 아크로에서의 자기장으로 인한 전기아크의 편향을 피할 수 있음.
제3도 및 제4도에서의 실시예에 의하면, 본 발명의 장치는 고로(30)로서 구성된 로 배셀과 고로(30)로부터 분리되어 있지만 고로와 연통하는 독립된 전기평로(31)를 포함하고, 또 선회 그래들(32)를 통해 토대부에 지지된다.
장치의 바닥(33)은 내부에 내화 라이닝(35)을 갖춘 후판 금속 아모링(armoring)(34)으로 구성된다. 고로(30)내에는 원형 또는 타원형의 홈통 형상의 바닥 함몰부(36)가 있고, 이 함몰부는 넘쳐 흐르는 위어(weir)(72)에 의한 전기평로(31)에 할당된 바닥 함몰부(37)에서 떨어져 있다. 조사, 수리 또는 바닥 양극(20)을 교환하기 위해 바닥 함몰부(36)를 비울 수 있는 출탕구(73)가 편심으로 바닥(33)에 갖춰진다. 내화라이닝은 바닥 함몰부(37)와 정합측벽(38)을 형성하고 수냉벽으로 설계될 수 있게 전기평로(31)의 지역에서 높게 되어 있다.
제4도의 평면도에서, 고로(30)와 전기평로(31) 모두는 원형이며, 그들의 바닥 함몰부(36,37)는 어떤 접선으로 서로 연결된다. 로 내부(18,18') 모두는 접점위치상에서 서로 연통되며, 바닥 함몰부(36,37)는 넘쳐 흐름 위어(72)에 의해 접점위치에서 분리된다. 평로(31)는 넘쳐흐름 위어(72)의 레벨에 도달하지 않으면서 전체 장입물을 수용한다.
제3도 및 제4도로부터 알 수 있는 바와같이, 이 장치는 고로(30)의 중심축(39)과 전기평로(31)의 중심을 연결하는 수평축에 대해 수직으로 기울어질 수 있다.
고로(30)는 금속 외피로 형성되고, 그 직경이 그 바닥의 직경보다 작은 원통형 로흉부분(41)을 포함한다. 로흉부분(41)의 상부상에는 후드(43)가 배치되고, 이 후드는 압력 매개실린더(42)에 의해 상승 및 하강할 수 있고, 그 한 측면상에는 오목부(44)가 포함되어 제3도에서 점 대신 대시선으로 나타낸 후드(43)가 상승됨에 의해 스크랩 이송관(45)에 의해 장입 스크랩(27)용 장입구가 깨끗하게 된다. 스크랩의 장입은 또한 원통형 로흉부분(41)에 갖춰진 도시되지 않은 측면창을 통해 행해질 수도 있다. 또한 장입중 폐가스를 포집하기위한 도관이 그들 사이에 구비된다. 후드(43)의 중앙에는 흡입 통풍구(47)와 연결된 큰 직경의 고정 동심 배출파이프와 연결되는 폐가스 파이프(46)가 설치된다.
고로(30)의 하단부에는 수냉식 외피(49)에 의해 형성된 아랫쪽으로 향해 분기하는 하부부분(50)이 있게 된다. 이 분기하는 하부부분(50)은 절두 원추형 외피(49)에서 위치한 개구(51)를 포함하고, 이곳을 통해 흑연전극(11)이 고로(30)의 내부로 돌출하는 바닥 중심에 대해 경사지게 향하게 된다. 흑연전극(11)은 콘솔(52)상에 설치되고 선회수단(53)에 의해 선회할 수 있을 뿐만 아니라 바닥(33)쪽으로 또한 바닥으로부터 축방향으로 변위할 수 있다. 이러한 방법으로 수평선에 대한 전극축의 기울기는 예시하는 실시예로서 29-80°사이로 조절할 수 있다. 바닥 양극(20)은 고로(30)의 중심(39)에 배치된다.
또다른 흑연전극(11')은 고로(30)와 전기평로(31) 사이의 중간상에 갖춰지고, 이 전극은 분기하는 하부부분(50)의 외피에 선회형으로 갖춰진 나머지 흑연전극(11)보다 더 가파르게 배치된다. 이 흑연전극(11')은 세로방향으로는 조금 변위할 수 있지만, 선회할 수 있게 설치되지는 않는다. 이것의 기울기는 수평선에 대해 50-80°, 바람직하게는이다.
전기평로(31)는 전기가열장치(54)를 갖추고 있는데, 도시된 실시예에서 이것은 회전전류 전기아크 가열장치로 설계되었으며, 그 흑연전극(55)들은 뚜껑(56)을 통하여 안내된다. 또한, 직류 전기아크 가열장치도 가능하다. 이 전기아크 가열장치는 또한 유도 가열장치로 대체될 수도 있다. 흑연전극(55)은 상승 및 하강할 수 있으며, 상승수단(58)에 의해 기둥(59)상에 설치되고, 로 측면으로 연장하는 전극 홀더상에서 피봇축(60)에 비해 측면으로 선회할 수 있다. 측면으로 돌출되는 전극수단에 의해 전기평로로 비스듬히 가열하는 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 전기평로가 전기평로(31)의 중심에 대해 편심으로 배치된 하부 출탕구(61)를 포함하는 것이다. 슬래그를 출탕하기 위한 작업문(62)이 바닥 함몰부로부터 간격이 있게 측벽(38)내에 갖춰진다. 필요한 경우에는 전기평로(31)속으로 정련산소를 취입하기 위해, 이 작업문(62)를 통해 산소취입 랜스(63)가 삽입된다. 합금 원소들을 공급하기 위하여는 전기평로(31)의 수냉형 뚜껑(56)에 패널(64)이 제공된다.
제3도 및 제4도에 예시된 실시예에 의하면, 흑연전극들이 중공전극으로 설계되어 천연가스를 공급하기 위해 가스공급도관에 연결된다. 더구나, 재연소를 위해 가스-산소 버너랜스(22)가 전극선단을 위의 여러가지 레벨상의 고로(30)내에 갖춰져 스크랩의 예열을 효과적으로 하게 한다.
제5도 내지 제7도의 전기로는 제2a도 및 제3도, 제4도의 전기로와 유사하게 도시되어 있으나, 이것은 회전전류로로서 설계된 것이다. 제5도는 제2a도(그러나, 분출탕구 7'가 있는)에 도시한 형태의 전기로를 도시하며, 제6도 및 제7도는 제3도 및 제4도에 따른 형태의 전기로를 도시하고 있다. 이들 로들은 각각 종래의 전기아크로에서와는 달리 천정을 통한 꼭대로부터가 아니라, 측면으로부터 로 내부로 돌출하고 주변에 대해 거의 균일하게 분포되어 있는 3개(또는 3배수)의 흑연전극들을 포함한다. 본 발명에 의한 직류아크로에 대해 지적한 동일한 장점이 회전전류 아크로에 대해서도 적용된다.
제8도 및 제9도는 전극 접속장치를 나타낸 것으로서, 이것은 전극 지지수단(14)의 방향으로 작업대(12)상에서 변위할 수 있고, 또 기계적으로, 바람직하게는 자동적으로 흑연전극 트레인에 새로운 흑연전극편(66)들을 연결고정하는 작용을한다.
이러한 목적을 위해, 전극 지지수단(14)은 카(13)가 후퇴한 후 수평선(참고, 실선으로 나타낸 위치)으로 기울 수 있어서, 흑연전극(11)이 전극 접속수단(65)상에 수평으로 설치된 흑연전극편(66)과 일치하게 된다. 전극 접속수단(65)은 수평으로 방향이 정해진 전극(11)의 레벨로 새로운 전극편(66)을 가져오기 위해 상승수단(67)에 의해 상승 및 하강할 수 있는 수평 작업대(68)를 포함한다.
새로운 전극편(66)은 작업대(68)상에 회전형으로 설치된 죔쇠수단(69)에 의해 죄어지고, 또 모터(70)에 의해 회전할 수 있게 설정될 수 있다. 시계방향의 내측 나사산이 형성된 전극(11) 단부를 갖는 원추형 나사산이 형성된 접속기(71)에 연결하여 전극편(66)에 조임으로써 크레인 및 어떠한 조작없이 안정된 연결을 얻을 수 있다.

Claims (35)

  1. 전기아크(26)가 흑연전극(11)과 스크랩(27) 사이에서 점화되고, 세로방향으로 변위할 수 있는 하나이상의 흑연전극(11)이 내측으로 돌출된 로 배셀(1) 또는 고로(30)내에서 스크랩(27), 특히 플럭스 뿐만 아니라 철 스크랩, 해면철 또는 선철을 용해시켜 강을 제조하는 전기아크로에 있어서, 흑연전극(11)은 측면으로부터 로 배셀(1) 또는 고로(30)의 하부로 돌출되며, 흑연전극(11)의 영역인 하부 원통형 부분(8)은 상부부분(10)에 대해 외측 반경방향으로 돌출되는 하부 원통형 부분(8), 절두 원추형 부분(9) 및 확대부(9')를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 원통형 부분(8)과 절두 원추형 부분(9)들은 상부부분 주위에 환상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 확대부(9')는 흑연전극(11)의 입구 영역에서는 하부부분으로만 연장되는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 흑연전극(11)이 로 배셀(1) 또는 고로(30)의 바닥(2 ; 33) 쪽으로 경사지게 아랫쪽으로 향하고 있는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전기아크로는 흑연전극(11)을 3개 또는 3의 배수개로 갖고 있는 회전전류로로서 설계된 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전기아크로는 다수의 흑연전극(11)을 갖는 직류로로서 설계된 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 흑연전극(11)은 음극으로 연결되고, 상기 로 배셀의 바닥에는 바닥 양극(20)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 전기아크로는 하나 이상의 음극 및 하나 이상의 양극으로 연결된 흑연전극(11)을 포함하는 직류로로 설계된 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 흑연전극(11)은 서로 독립하여 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 전기아크로.
  10. 제 1 항에 있어서, 흑연전극(11)은 배셀(1) 또는 고로(30)의 중심축(19 ; 39)에 대해 거의 방사형으로 대칭이고, 하나의 동일레벨상에 배치됨을 특징으로 하는 전기아크로.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 로 배셀 내측으로 화석 에너지를 유입시키기 위해, 가스-산소 버너랜스(22)는 흑연전극(11)이 배치된 레벨위의 하나 이상의 레벨상에서 로 배셀(1)로 돌출되고, 측면으로부터 로 배셀(1)의 내측으로 도달해 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가스-산소 버너랜스(22)는 로 배셀(1)의 중심축(19)에 대해 방사형 대칭으로 배치되고, 그 중심축(19) 방향에서 보다 흑연전극(11) 사이에 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  13. 제 1 항에 있어서 상기 흑연전극들은 전극 지지수단(14) 상에 편향되게 배치되고, 그 지지수단상에서 수직 및 수평축에 대해 선회할 수 있을 뿐만 아니라 축방향으로 변위할 수 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 흑연전극은 지지로울러(15)에 의해 지지되어 전극 지지수단(14)상에서 그 세로축 방향으로 변위하게 됨을 특징으로 하는 전기아크로.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전극이동은 유압작용에 의함을 특징으로 하는 전기아크로.
  16. 제13항에 있어서, 상기 전극 지지수단(14)은 로 배셀에 대해 반경방향으로 로 배셀(1) 또는 고로(30)로부터 또는 그들을 향해 이동할 수 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 아크로에는 전극편(66)이 죔쇠수단(69)에 의해 회전할 수 있게 설치된 전극 접속수단(65)이 제공되어 있으며, 그 전극 지지수단 및 죔쇠장치는 일렬로 서로에 대해 이동할 수 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  18. 제 1 항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑연 전극(11)은 중공전극으로 구성되어 그 전극의 공동(24)이 분진 또는 유기물질을 함유하는 금속산화물 또는 금속을 유입시키도록 고체물질 공급도관 뿐만아니라 가스공급도관(25)에 연결될 수 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  19. 제 1 항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 로배셀(1), 고로(30) 또는 평로(31)는 경사질 수 있게 설치됨을 특징으로 하는 전기아크로.
  20. 제 1 항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 로 배셀(1)은 편심의 바닥탕구 또는 출탕구를 갖추고 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  21. 제 1 항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 아크로는 고로(30)로 설계되고, 그 고로는 하나 또는 다수의 밀폐형 측면 장입개구를 상단부에 갖추고 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  22. 제21항에 있어서, 상기 고로(30)는 상부쪽으로 테이퍼지는 로흉을 갖고 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  23. 제21항에 있어서, 상기 고로(30) 바로 옆에는 고로(30)에서 생성되는 용해물이 넘쳐흐름 위어(72)를 통해 내측으로 직접 이송되게 전기평로(31)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  24. 제23항에 있어서, 상기 고로(30)의 바닥에는 상기 넘쳐 흐름 위어(72)에 의해 전기평로(31)의 바닥 함몰부(37)와 분리되는 원형 또는 타원형의 홈통형 바닥 함몰부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기아크로.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 전기평로(31) 및 고로(30)의 바닥들은 서롱 대해 거의 접선을 이루고 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  26. 제23항에 있어서, 상기 전기평로(31)의 바닥은 고로(30)의 바닥에 의해 함지형으로 함몰되게 설계됨을 특징으로 하는 전기아크로.
  27. 제21항에 있어서, 상기 고로(30)의 상단부에는 폐가스 흡입 파이프(46)와 통풍구(47)를 갖추고 있음을 특징으로 하는 전기아크로.
  28. 제21항 내지 제27항에 따른 전기아크로를 사용하여 선철, 해면철 또는 스크랩으로부터 강을 제조하는 방법에 있어서, 스크랩(27)은 고로(30)에서 연속 용해되어, 그 용융물은 전기평로(31)내에 모여져 강으로 처리되고 가열되어 배치로 출탕됨을 특징으로 하는 전기아크로의 제강방법.
  29. 제 1 항 및 제18항에 따른 전기아크로는 사용하여 스크랩으로부터 강을 제조하는 방법에 있어서, 스크랩(27)의 장입 및 전기아크(26)의 점화 후, 흑연전극(11)의 공동(24)을 통해 전기아크(26)로 유기물질이 공급되어 전기아크로내에서 분해됨을 특징으로 하는 전기아크로의 제강방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 전기아크내에는 유기물질로서, 고체, 액체 또는 가스형태의 탄화수소가 유입되고, 전극선단(21)의 냉각에 의해 분해된 후, 분해생성물이 연소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 전기아크내에는 합성 폐기물질이 고체형태의 탄화수소로서 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 전기아크내에는 합성 폐기 생성물이 전달가스와 함께 공기작용에 의해 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 액체형태의 탄화수소로서는 사용되어진 오일이 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제30항에 있어서, 천연가스를 공급함으로써 상기 전기아크(26)내에 형성되는 가스혼합물(CO+H2)은 상승하게 되어, 열을 스크랩(27)으로 방출함으로써 전기아크(26)에 의해 연소된 구멍(28)위의 레벨상에서 재연소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 가스혼합물(CO+H2)의 재연소는 연료 가스-산소혼합물의 연소에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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