KR0140022B1 - 교대 에너지원을 갖는 전기아아크로 및 이의 작동방법 - Google Patents

Abstract

직류 또는 교류로 작동하는 상이한 에너지원의 전기아크로는 노상(10)에 위치한 다수의 송풍구(13)와 파이프(12)에 의해 순수 또는 복합산소를 사출하는 장치로 구성되고, 분사구(13)는 고냉각력을 가지는 적어도 하나의 기체(메탄, 부탄, 비활성 기체등) 적어도 하나의 희석기체(질소, 이산화탄소)로 구성된 냉각 혼합물의 주변 이동에 의해 냉각되고 장치(15)에는 첨가제 그리고/또는 분말석탄을 도입시키는 후연소 버너(28)가 포함되고, 아크로는 분사구가 직경이 8㎜ 이상인 산소 수송 파이프(18)를 가지고, 산소압력은 작동단계에 따라 조절되고 수송시 일정한 최저압력이 되고, 전기아크로의 작동 방법에 있어서, 아크로는 아크로(10)의 노상에 위치한 다수의 분사구(13)에 의해 바스 아래로 그리고 파이프(12)에 의해 바스 위에 순수한 또는 복합산소를 분사시키는 장치로 구성되고, 분사구는 높은 냉각력을 가지는 적어도 하나의 기체(메탄, 부탄, 비활성기체)와 적어도 하나의 희석기체(질소, 이산화탄소)를 가지는 적어도 하나의 기체로 구성되고, 분말형 탄소 그리고/ 또는 첨가제를 유입시키는 장치가 포함되고, 이 방법의 특징은 각 하나의 충전물의 충전작용(스킵)은 제한된 주기로 나누어지고, 이는 분사구(13)를 경유하여 산소의 이동압력이 연결되고 그리고 산소유속에 비례하여 높은 냉각력을 가지는 기체를 가지고 아크로(10)의 장동각에서 산소의 수송에 최저압력을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

교대 에너지원을 갖는 전기 아아크로 및 이의 작동방법

제1도는 전기아아크로를 도시한 것이고,

제2도는 DC로의 노상의 평면도이고,

제3도는 냉각혼합물의 조성을 조절하는 시스템의 블록선도이고,

제4도는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 송풍구를 나타낸 것이고,

제5도는 본 발명에 따른 격실과 출탕구가 있는 아아크로의 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:아아크로 11,11a,11b,11c,22:전극

12:란스(lance) 13,13a,13b,13c:송풍구

14:노상 15:세라믹피복 파이프

18:중앙 산소전달 파이프 19:다각형 구리부분

20:원통형 파이프 21:통로

23:유속판독기 24:조절기

25:밸브 26:믹서

27:조절회로 28:버너

29:슬래그 구멍 30:노측벽

31:제4구멍 32,33:내외측 주변부

34:가상의 링 35:냉각 파이프

36:출탕구 37:내화재

본 발명은 교대 에너지원으로 강철을 용융시키는 전기 아아크로와 이의 작동방법에 관계한다.

본 발명은 강철 및 이의 합금을 용융하는데 사용되는 전기 아아크로 분야에 적용되며, 적절한 방법으로 교대 에너지원을 사용함으로써 공장의 출력과 효능을 최적화하도록 설계되었다.

본 발명은 직류를 사용하는 로와 교류를 사용하는 로에 적용된다.

본 발명의 아아크로는 출탕구의 위치가 제한됨이 없이 출탕로와 출탕구를 가질 수 있다.

본 발명은 항상 액체가 남아있는 폰드(pond)방법으로 작업하는 아아크로에 적절히 이용될 수 있다.

본 발명은 아아크로로 공급시 소모되는 에너지의 상당한 절약과 용융시간을 단축시키는 목적을 가진다.

본 발명은 차가운 충진물을 완전하게 용융시키는데 적합하다.

본 발명은 스킵(skip)에 의해 아아크로에 스크랩(scrap)을 충진하거나 스크랩을 연속 충진하거나 선-환원된 재료나 혼성 충진물을 연속충진하는데 사용된다.

금속을 용융시키는 방법은 용융된 금속물질에 있는 산화가능한 원소 및 탄소와의 산화반응을 수행하기 위해 가스물질을 주입하는 과정이 포함된다.

산화반응은 탄소와 기타 화학원소의 고유한 에너지를 발열산화반응에 의해 회수될 수 있게 한다.

주입된 가스물질은 산소가 풍부한 공기 또는 순수산소로 구성된다. 이와 같은 기체물질은 아아크로 바닥에 위치한 노즐 또는 송풍구나 조(bath)의 표면위에 위치한 란스에 의해 용융금속으로 송풍된다.

공지기술에 대하여, 미국-A-3,459,867에서는 정확히 계산된 량의 산소와 과량의 산소를 이동시키는 버너의 이용을 제시한다. 이와 같은 버너는 전극과 아아크로측벽 사이에 위치한 원주를 따라 작용하고 금속의 이동을 따라 작업한다.

미국-A-2,909,422에서는 중공 전극을 통하여 산소와 기타물질의 수송에 대해 상술한다. 여기에서는 아아크로의 지붕에 위치한 중공 전극을 통해 분말형 석탄과 첨가제의 주입을 포함하고 있다. 이와 같은 첨가제와 분말형 석탄은 산하반응에 사용된 탄소를 대신하여 반응에 제공된 에너지 분포를 높게 유지시킨다.

GB-A-2,115,011에서는 용융금속조 아래로부터 교반 및 처리가스의 송풍, 위로부터 고형 탄소질 물질의 도입 및 측벽에 위치한 노즐의 사용 및 조를 향한 기체 혼합물의 운반을 제시한다.

GB-A-1,421,203에서는 전극와 아아크로의 측벽간의 지대에서 하부로부터 산소와 기타 기체의 수송에 대해 상술하고 있다.

FR-B-2,208,988에서는 위에서 아랫방향으로 아아크로에 기체를 수송하고, 스크랩 또는 용융금속조 아래로부터 전극으로 그리고 전극과 아아크로의 측벽간의 지대로 기체를 전달하는 것을 제시하고 있다. 이 문헌에서는 측벽에 금속의 이동에 따라 아아크로의 측벽과 전극 사이에 산소 또는 다른 기체를 수송하는 하나 이상의 란스(lance)를 발표한다.

EP-BI-0257450에서는 복수의 산소 또는 산소혼합물 란스를 포함하고 전극과 로의 내벽 사이에서 작업하는 방법을 발표하는데, 란스가 작동하는 위치에서 용융조 아래에 배열된 다수의 노즐을 포함한다.

바닥에 위치한 이와 같은 노즐은 란스의 송풍작용을 균일하게 하고 조를 교반시키는데 이용되는데, 그 이유는 재생불가능한 일회용 란스가 사용되지 않는 한 초음파형 란스가 이용될 때에도 연소기체의 흐름이 용융조에 20-30cms 이상의 깊이에 도달할 수 없기 때문이다.

선행기술의 노즐과 송풍구는 압력이 최고 60bar 통상적으로 5 내지 20bar에서 작용한다.

미국특허 3,902,889와 EP-BI-0257450에서 볼 수 있는 바와 같이 바닥에 있는 노즐과 송풍구는 3 내지 6mm의 산소방출직경을 가지며 O₂를 방출하는 중앙파이프와 냉각목적으로 탄화수소 및 비활성 기체를 방출하는 환상부를 갖는 이중 파이프형이다.

아르곤, 질소와 메탄과 같은 상이한 유체와 조합된 산소를 바닥으로부터 송풍시키는데 송풍구를 사용하여 산화반응이 개선되고 균일해질 수 있다.

송풍구 기술은 액체금속의 더 양호한 균질성을 가능하게 하므로 불균등한 온도를 발생시키지 않고 긴 아아크(long arc) 상태에서 강렬한 작업을 가능하게 하며 용융시간 단축 등의 장점을 얻을 수 있게 한다.

기존 기술상태에서, 하부로부터 기체의 송풍은 바닥에 분산된 작은 직경의 복수의 송풍구를 통해 상대적으로 느린 속도의 기체흐름으로 상대적으로 높은 압력에서 수행된다.

다양한 작업 사이클동안에 송풍의 조절은 기체의 유속으로 실행되고 흐름속도의 변화의 결과로서 압력이 변화될 수 있다.

최신 기술에서 송풍구는 아아크로의 노상에 대칭적으로 위치할 수 있고 그리고 산소방출 란스에 대응한다.

산소와 다른 기체를 운반하는 송풍구와 란스의이러한 배치는 용융공장의 효과와 생산량에 어떠한 개선을 주지 못한다.

본 발명의 출원인은 플랜트의 생산성, 용융시간, 에너지소모, 조의 균질화 측면에서 더욱 개선을 시켜서 상대적으로 신뢰성이 큰 온도와 분석값을 가지게 하였다.

본 발명은 독립항에 그 특징으로 제시하고, 종속항에는 주요 해결문제의 아이디어에 대해 상술하고 있다.

본 발명은 기존의 기술과 비교하여, 신규한 기술적 그리고 철학적 접근방법에 기초하며 공지된 부품 및 성분을 이용하면서도 기존에 없었던 혁신적인 방법으로 실행된다.

본 발명은 산화반응을 신속하게 개시시켜, 반응에 의해 영향을 받는 면적을 증가시키고, 충진물의 용융을 가속시키기 위해 아아크로의 노상으로부터 기체를 주입시키는 송풍구 기술을 혁신적으로 방법으로 이용하였다. 기체는 주로 순수 또는 조합된 산소이다.

본 발명에 따르면 아아크로의 노상에 위치한 송풍구를 통해 조절될 수 있는 압력으로 상대적으로 많은 량으로 순수한 또는 조합산소가 주입된다.

송풍구의 산소 수송 파이프는 주로 구리로 만들어지고 직경은 송풍구의 수와 아아크로의 용량에 따라 8mm 이상의 직경을 가지게 된다.

이와 같은 산소 수송 파이프는 파이프 주변에 냉각 혼합물의 통로를 만들기 위해 실린더형 파이프내에 원주내에 경계선이 그려질 수 있는 대칭모양으로 된 다각 또는 별모양으로 구멍을 뚫어서 만들어진다. 이 모양은 수송관의 균일하고 일정한 냉각을 보장하기 때문에 중요하다.

본 발명에 따른 송풍구는 특정지역의 온도를 상승시키는데 효과적으로 기여할 수 있도록 아아크로의 가장 차가운 지역에 위치하게 된다.

아아크로의 바닥에 있는 송풍구는 내측 주변부와 외측 주변부에 의해 한정되는 가상의 링내에 송풍구 중심이 배치되도록 위치된다.

중앙에 가장 근접한 위치에 있는 상기 가상의 링 내측 주변부는 외부 케이스(노측벽)의 한 점을 아아크로의 중앙에 연결시키는 선의 1/4 이상이 되는 거리에 있고 외측 주변부는 외부 케이스(노측벽)의 한 점을 아아크로의 중앙에 연결시키는 선의 3/4 이하가 되는 거리에 있다.

일례로 송풍구를 에워싸는 가상의 링을 원형이다. 가상의 링은 전극을 에워싼 외부에 있게 된다.

가상의 링 외측 주변부의 위치는 로의 냉각지대를 가열하기 위해서 로의 중심으로부터 떨어지며 내화재 손상을 방지하도록 벽에 너무 근접하지 않도록 정해진다.

송풍구의 최적위치는 산소를 방출시키는 상부란스, 버너의 위치, 가스 배기구멍(제4구멍)의 위치, 아아크로가 직류로 작동되는 경우 상하전극의 위치에 따라 결정될 수 있다. 일례에 따르면 아아크로 설계 단계에서 로의 일반적 구조 및 기타 변수가 고려되어야 한다.

바꾸어 말하면, 조내의 열을 가능한한 대칭적이고 균일하게 분산시키고 로의 온도를 균일하게 하는 에너지를 얻기 위해서는 송풍구가 대칭이 되지 않도록 위치하게 된다.

본 출원인은 전극, 제4구멍, 격실이 있는 아아크로에 적어도 세 개의 송풍구와 적어도 하나의 초음파 산소란스를 제공하는 것이 이득이 됨을 발견하였다. 이와 같은 아아크로에서 두 개의 송풍구는 제4구멍의 측면에 위치하는데 이들중 하나는 슬래그 구멍쪽을 향하고, 제3송풍구는 출탕구 쪽에 위치하고 있다.

초음파형 산소 란스는 로의 중심을 향하고 전극의 측부에 위치된다. 한 변형예에 따르면 다른 송풍구와 모양은 유사하지만 차등유속 또는 차등작용방법을 갖는 보조 송풍구가 초음파 산소란스가 용융금속조에 작용하는 지대의 저부에 포함된다. 따라서 본 발명의 보조 송풍구는 용융이 시작된 뒤에 작용하고 특정 철강 및 특정 작업조건에서는 초음파 란스를 대신한다.

본 발명에 따른 방법에 있어서, 산화기체의 방출압력이 아아크로의 충진상태에 따라 설정 및 조절될 수 있고 압력에 의해 설정된 변화에 따라 유속이 변화될 수 있다.

불연속적 충진이 수행될 경우 각 충진단계에는 다수의 주기로 나누어지는데, 이들 각각의 주기는 산화기체의 주입속도와 압력으로 특징된다.

연속충진의 경우, 전체 사이클은 산화기체의 송풍속도와 압력을 달리하는 주기들로 분할된다.

용융과정이 진행될 때, 산화반응에 이용될 수 있는 탄소의 양을 증가하면서 산소의 주입압력을 점진적으로 증가시키거나 또는 어떤 경우에는 적절하게 변화시키는 것이 이득이 된다.

본 발명에 따르면 하나의 충진 사이클과 그 다음 사이클 간의 비활성단계동안 기체주입 압력은 예정된 최소값이 되고 이 값으로 유지된다. 이와 같은 최소값은 액체 금속히일을 극복하기에 충분한 압력, 즉 로의 페로스타틱(ferrostatic) 압력과 충진물 도입순간 액체금속상의 충진물의 동적작용을 극복하기에 충분한 압력이다. 송풍구를 차단시키는 역류와 같은 노즐로의 액체금속의 역류가 일어나지 않도록 이와 같은 최소값이 계산될 수 있다.

각 사이클내 산소의 작용압력은 생산하고자 하는 철강종류, 용융에 사용되는 스크랩 또는 이들의 혼합에 따라 결정될 수 있다. 이 압력은 적절히 만들어진 표에 의해 실험적으로 얻을 수 있다.

송풍구에서 송풍되는 산소의 압력은 다양하며, 실제로 0 내지 11bar이다.

본 발명에 따르면, 중앙 송풍 파이프는 후연소를 실시하기 위해 산소와 결합된 탄소가 고갈될 때 비활성기체와 산소를 주입하는데 사용된다.

본 발명에 따른 낮은 송풍압력은 액상금속이 튀기는 문제를 일으키지는 않는다. 더욱이 용융금속조내에 산소분자의 상승속도를 낮게 할 수도 있다.

이는 용융금속 조에 머무는 시간을 길게 하여서 탄소분자와의 조합에 이용되는 시간이 길어지게 된다.

산소분자의 낮은 상승 속도는 용융금속조로부터의 산소분자의 방출속도를 낮게 하고, 이 상황은 그 자체로서 혹은 다른 작용과 더불어서 산소분자의 처리를 용이하게 하여, 결합된 CO 분자의 발생을 줄이고 여과하도록 한다.

본 발명에 따른 기술은 후-연소 버너에 의해 공급되는 산소와 CO 분자의 반응이 슬래그층과 용융 금속조사이에서 그리고 슬래그층 내에서 일어나므로 이 반응에 의해 생성된 모든 에너지가 공지된 기술의 일반적인 손실없이 로로 직접 전달되거나 또는 슬래그층에서 조로 전달되는 효과를 준다.

낮은 주입압력은 조를 덜 교란시키며 전기적 아아크에 문제를 줄일 수 있고 효능을 향상시킨다.

각 송풍구에서 산소의 유속은 아아크로의 용량에 따라 시간당 0 내지 100Nm³이며, 적정유속은 각 후연소 버너에서 산소 유속의 1/10에서 2/3으로 시간단 30내지 400Nm³이다.

상기 송풍구에서의 산소유속은 선택적 실시예에 따라 상기 후연소 버너에서의 산소유속 1/3 정도일수 있다.

본 발명에 따른 각 송풍구는 송풍구가 위치하는 지대에 따라 개별적으로 조절될 수 있다. 따라서 용융동안에 발생되는 상황 또는 특정 요구에 따라 또 다른 송풍구를 사용하기보다는 하나의 송풍구로부터 산소의 주입을 높게 하거나 적게 할 수 있다.

본 발명에 따르면 송풍구의 환형 파이프를 통과하는 냉각 혼합물을 높은 냉각력을 갖는 메탄 또는 다른 적절한 탄화수소와 같은 적어도 하나의 기체와 질소 또는 이산화탄소와 같은 희석기능이 있는 기체로 구성된다.

본 발명에 따르면 혼합물에서 메탄의 비율은 아아크로에 들어가는 산소의 유입과 도입시 일어나는 작업 사이클의 기간에 따라 달라진다.

본 발명에 따르면, 냉각 혼합물의 조절은 메탄의 흐름에 방해가 일어나지는 않도록 혼합물의 희석성분, 이 경우에는 질소 또는 이산화탄소의 공급라인에 작용함으로써 수행된다. 사실 냉각 혼합물에서 메탄 이동의 방해는 송풍구의 온도를 갑자기 위험수위로 증가시킨다.

본 발명에 따르면, 직경이 18-25mm인 세라믹 피복된 파이프와 같은 특수 파이프가 산화반응에 사용하는 탄소를 대체시키기 위해 용융조의 아래에서 공기 또는 질소 담체상에 분말형 탄소를 방출하도록 배열되어 있다.

본 발명에 따르면 탄소주입은 산소 또는 다른 기체의 담체에서 아아크로의 바닥에 위치한 송풍구에 의해 실행될 수 있다.

용탕내로 도입되는 석탄량은 스크랩 또는 예비-환원된 물질에 포함된 탄소와 유입된 산소에 달려 있다.

란스를 사용하여 석탄방출이 수행된다면 석탄 방출은 용융조내에 형성된 슬래그의 표면층 아래에 있는 액상금속내에 직접적으로 실행된다.

석탄의 유입 주변 지역 역시 작동단계동안 발생되는 특정요구에 대한 함수, 즉 이전에 심하게 산화된 지대의 함수로서 결정되며, 이 경우 반응에 사용된 탄소의 보상과 대체가 가장 필요하다.

본 발명에 따르면, 용융의 마지막 단계에서 그리고 제련과정동안에, 아아크로의 바닥에 완전히 용융되지 않는 금속 덩어리가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 이것은 제련 단계 동안, 용융물질을 출탕온도가 되게 하는 온도 변화가 물질이 완전히 용융된 상태에 상응하는 값인가에 따라 평가함으로써 이루어진다.

가령, 참고값보다 온도변화가 적은 경우에는 아아크로의 바닥에 완전히 용융되지 않은 금속덩어리가 존재함을 의미한다.

따라서, 연속적인 주조 또는 제련단계에서 실시간으로 체크가 되는 경우, 조의 에너지를 증가시키고, 완전히 용융안된 물질의 용융을 완료시키기 위해 바닥으로부터 주입압력변수가 변화될 수 있다.

본 발명에 따라 두 개 이상의 후-연속 버너가 포함되고 산소함유 기류가 CO가 풍부한 지역, 즉 송풍구 또는 초음파 산소란스로부터 산소가 방출되어 영향을 받는 링지역에 영향을 줄 수 있도록 위치하고 있다.

방출된 산소의 광범위한 확산은 송풍구 자체의 직경을 크게하여 얻을 수 있다.

상기에서 설명된 바의 본 발명에 따라, 로에 금속을 제공하고 노상과 노측벽에 금속을 포함시키고,

노측벽에 제공된 하나 이상의 란스를 통해서 용융금속 위에서 로 안으로 순수산소나 혼합산소를 주입하고;

노상에 제공되며 산화가스 전달을 위해 8 내지 30mm의 내경을 가지며 로의 충진상태에 따라서 최소압력 이상으로 산소가스 방출 압력이 조절되는 중앙 산소 전달 파이파를 포함하는 복수의 송풍구를 통해 산화가스를 용융금속에 전달하고;

중앙 산소전달 파이프와 원통형 외부파이프 사이의 하나 이상의 통로를 통해 높은 내장력을 갖는 냉각가스와 희석가스를 포함하는 냉각혼합물을 전달하고;

각 중앙 산소전달 파이프로의 산화가스 유속을 판독하고;

산화가스의 유속에 기초하여 냉각가스와 희석가스의 유속을 조절하는 단계를 포함하는 전기 아아크로에서 금속을 용융시키는;

직류 또는 교류로 작동되며 교대 에너지원을 가진 전기 아아크로에서 금속을 용융시키는 방법이 제공된다.

첨부된 도면은 실시예로 제공된 것으로 이에 한정되지 않고 본 발명의 구체예는 다음과 같다.

제1도에 도시된 전기 아아크로 시스템(10)은 전기 아아크를 발생시키는 상부전극(11)과 로(10)의 노상(14)에 위치한 하부전극(22)으로 구성된다.

본 발명에 따른 전기 아아크로(10)의 작동방법은 용융금속물질에 포함된 탄소와의 반응을 개시하여 에너지를 생성시키기 위해 로로 순수한 산소 또는 혼합산소를 분사하는 것이다.

이 산소는 아아크로(10)의 노상(14)에 위치한 송풍구(13)를 통하여 분사되고 조의 표면위 적절한 초음파 란스(12)에 의해서도 분사될 수도 있다.

전기 아아크로(10)의 용량에 따라 송풍구(13)의 개수가 다양해질 수 있으나, 그 개수는 적어도 3개이며 전기 아아크로(10)의 냉각 지대에 비대칭 방식으로 유지하게 된다(도 2).

제5도에서는 세 개의 송풍구(13), 즉 제1송풍구(13a), 제2송풍구(13b)와 제3송풍구(13c)가 도시된다. 이와 같은 송풍구(13)는 제4구멍(31), 슬래그구멍(29), 출탕구(36) 및 상부전극(11)에 관련하여 로(10)의 노상(14)에 위치하게 된다.

제5도에서 보는 것과 같이 제1 및 제2송풍구(13a-13b)는 제4구멍(31)의 양측에 제1 및 제2상부전극(11a-11b)과 함께 작동하도록 위치하고 있다. 제2송풍구(13b)는 슬래그 구멍(29)쪽에 있다.

제3송풍구(13c)가 출탕구(36)쪽으로 노상(14)의 중앙축의 측면에 위치되어서 제1과 제3(11a,11c) 상부전극 사이의 냉각지대와 협력하도록 한다. 이 위치에서 제3송풍구(13c)는 출탕구(36)쪽으로 위치하여 조의 온도를 균일하게 유지하는 작용을 한다.

제5도에서 보는 것과 같이 송풍구(13)는 원형이며 상부전극(11)을 에워싸는 링(34)과 함께 작용한다. 이와 같은 원형링(34)은 원형인 외측 주변부(32)와 역시 원형인 내측주변부(33)에 의해 한정되는 가상의 링이다.

초음파 산소란스(12)는 노즐(13)이 없는 지역에서 용융금속에 작용하도록 제2 및 제3전극(11a-11c) 사이에서 제3전극(11c)에 인접하여 작동하고 로(10)의 중앙으로 향하고 있다.

본 발명의 한 변형예에 따르면 산소용 송풍구(나타내지 않음)가 원형링(34)과 조합하여, 초음파 산소란스(12)가 작용하는 지역에 포함되어서 작용 사이클동안에 란스(12)를 점차 대신한다.

용융금속의 이동에 따라 배열되는 후연소 버너(28)가원형링(34)과 함께 작용한다. 즉 한 버너의 작용은 다음 버너의 작용을 지원하는 작용을 하며; 이 실시예에서 버너들은 상부전극(11)에 의해 결정되는 금속의 통상적인 회전방향으로 작용한다.

제5도는 내화재(37)를 포함하는 로측벽(30), 로위에 있는 냉각파이프(35) 및 내화재(37)를 보여준다.

본 발명에 따른 방법에는 산화반응에 사용되는 탄소를 대체시키기 위해 용융금속조 높이 아래에 세라믹-피복된 파이프(15)를 수단으로 공기 또는 질소담체상에 분말형 석탄을 주입시키는 단계가 포함된다.

이와 같은 세라믹 피복된 파이프(15)는 주입이 중단될 때 파이프로 액체금속의 역류를 방지하기 위해 30 내지 60도 사이의 각도(α)로 용융금속조의 표면에 대해 기울어져 있다.

본 발명에 따르면 송풍구(13)를 통한 산소의 송풍 압력은 각 진행단계와 각 단계의 기간에 기초하여 조절되고 설정될 수 있다. 압력은 제조될 제품 및 특정 가공기간에 따라 실험에 따라 설정된다.

제4도에서는 아아크로(10)의 바닥으로부터 산소를 주입하기 위해 본 발명에 따른 방법에 이용된 송풍구(13)를 나타낸 것이다.

이와 같은 송풍구(13)는 산소 전달 중앙파이프(18)를 가지고 이 경우 파이프(18)는 다각형구리부분에 구멍을 뚫어서 획득된다.

다각형 구리부분(19)은 원통형 파이프(20)에 의해 에워싸여서 다각형 구리부분(19)의 측면(17)과 원통형 파이프(20)의 내주 사이에 복수의 통로(21)를 생성한다. 통로(21)는 기체 냉각 혼합물의 통로가 된다.

산소를 전달하는 중앙파이프(18)는 전기 아아크로의 용량에 따라 8 내지 30mm의 직경을 가진다.

통로(21)를 통한 통과하는 냉각 혼합물은 높은 냉각력을 가지는 적어도 하나의 기체, 본 실시예에서는 메탄과 희석 또는 충진 기체, 본 실시예에서는 CO₂로 구성된다.

제3도는 냉각혼합물의 성분함량을 조절하기 위해 시스템의 블록선도이다.

성분의 양조절은 혼합물에 있는 냉각기체량과 산소의 흐름속도 사이에 비율을 송풍구(13)의 필요한 냉각을 보장하는 예정된 값으로 유지시켜서 달성된다.

이 실시예에서, 송풍구(13)의 중앙 전달 파이프(18)를 통해 주입되는 산소압에 대해서 조정회로(27)에 의해 일차조절이 수행된다. 압력조절은 산소의 흐름속도에 영향을 주고, 유속은 유속판독기(23)에 의해 연속적으로 판독되어 조절기(24)로 보내져서 CO₂의 압력을 변화시키는 CO₂의 전달관상에 위치된 밸브(25)에 작용한다.

CO₂압력의 변화는 CO₂유속을 변화시키고 이와 같은 유속변화는 믹서(26)에서 메탄양의 변화로 보충된다.

한 변형예에 따르면 산소와 냉각혼합물의, 즉 산소 공급파이프(18)와 원통형 파이프(20)는 유도전류 형성에 의한 과열을 방지하기 위해 절연된다.

본 발명은 긴 아아크(long arc) 상태에서 아아크로(10)가 작동될 수 있도록 전기공급 시스템과 결합될 때 특히 효과가 있다.

Claims (24)

1. 직류 또는 교류로 작동되며 금속용융에 사용되는 교대 에너지원을 갖는 전기 아아크로에 있어서, 용융금속을 포함할 노상(14) 및 노측벽(30); 전기 아아크를 발생시키는 하나 이상의 상부전극(11); 아아크로 내부에서 용융금속 위로 순수 산소 또는 혼합산소를 분사하기 위해 노측벽에 설치된 하나 이상의 란스(12); 노상에 설치된 다수의 송풍구(13), 각 송풍구는 산화가스 방출 압력이 로의 충진 상태에 따라 최소압력 이상으로 조절되도록 산화가스 전달을 위해 8 내지 30mm의 내경을 가지는 중앙 산소 전달 파이프(18)와 냉각혼합물 전달을 위해 중앙 산소 전달 파이프와 외부 파이프간에 하나 이상의 통로를 형성하도록 중앙 산소전달 파이프를 둘러싸는 원통형 외부 파이프(20)를 포함하며, 냉각 혼합물은 높은 냉각력을 갖는 냉각가스와 적어도 하나의 통로에 연결되는 믹서(26)에서 조합되는 적어도 하나의 희석가스를 포함하며; 중앙전달 파이프로의 산화가스의 유속을 판독하기 위한 유속판독기(23); 산화가스의 유속에 기초하여 믹서로의 냉각가스와 희석가스의 유속을 조절하는 조절기(24)를 포함하는 전기 아아크로.
2. 직류 또는 교류로 작동하여 금속용융에 사용되는 교대 에너지원을 갖는 전기 아아크로에 있어서, 용융금속을 포함할 노상(14) 및 노측벽(30); 전기 아아크를 발생시키는 하나 이상의 상부 전극(11); 아아크로 내부에서 용융금속 위로 순수산소 또는 혼합산소를 분사하기 위해 노측벽에 설치된 하나 이상의 란스(12); 노상에 설치된 다수의 송풍구(13), 각 송풍구는 산화가스 방출 압력이 로의 충진상태에 따라 최소압력 이상으로 조절되도록 산화가스 전달을 위해 8 내지 30mm의 내경을 가지며 다각형 모양을 가지는 외부표면을 갖는 중앙 산소 전달 파이프(18)와 중앙전달 파이프를 둘러싸며 원환체 요소를 이루어서 냉각혼합물 전달을 위해 중앙 산소전달 파이프의 각면과 외부 파이프의 내주 사이에 통로(21)를 형성하는 원통형 외부 파이프(20)를 포함하며, 냉각혼합물은 높은 냉각력을 갖는 냉각가스와 희석가스를 포함하는 전기 아아크로.
3. 제2항에 있어서, 고냉각력을 갖는 냉각가스와 희석가스가 복수의 송풍구(13)에 제공된 통로(21)에 연결된 믹서(26)에서 혼합되며, 전기 아아크로가 중앙 전달 파이프(18)로의 산화 가스의 유속을 판독하기 위한 유속 판독기(23), 및 산화가스의 유속에 기초하여 믹서(26)로 흐르는 냉각 가스 및 희석가스의 유속을 조절하기 위한 조절기(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
4. 제1항에 잇어서, 각 송풍구(13)에서 산화가스의 분출 압력이 최대 11바아(bar) 정도가 되는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
5. 제1항에 있어서, 각 송풍구(13)에서 산화가스의 유속이 0-1000Nm³/h임을 특징으로 하는 전기 아아크로.
6. 제1항에 있어서, 송풍구(13)에서 산화가스의 유속이 후연소 버너(28)에서 산소유속의 1/10-2/3임을 특징으로 하는 전기 아아크로.
7. 제1항에 있어서, 송풍구(13)에서 산화가스의 유속이 후연소 버너(28)에서 산소유속의 1/3 정도임을 특징으로 하는 전기 아아크로.
8. 제1항에 있어서, 송풍구(13)가 하나 이상의 상부전극(11)을 둘러싸고 있는 가상의 링(34)으로 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
9. 제8항에 있어서, 가상링(34)의 외측 주변부가 노의 중심으로부터 노의 중심과 노측벽(30)간의 거리가 4분의 3 이하의 거리만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
10. 제9항에 있어서, 가상링(34)의 내측 주변부가 노의중심으로부터 노의중심과 노측벽(30) 사이의 거리의 4분의 1 이상의 거리만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
11. 제8항에 있어서, 가상링(34)이 원형인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
12. 제1항에 있어서, 두 송풍구(13)가 제4구멍(31)의 양쪽에 하나씩 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
13. 제12항에 있어서, 제4구멍(31)의 양쪽에 하나씩 위치한 두 송풍구(13)중 하나가 슬래그구멍(29)을 향해 변위되어 있음을 특징으로 하는 전기 아아크로.
14. 제12항에 있어서, 제3송풍구(13c)가 가장 가까이에 있는 상부 전극(11a)이 위치하는 노상(14) 중심축 한면과 대응되는 노상 중심축 다른 한면에서 출탕구(36)쪽으로 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
15. 제1항에 있어서, 냉각 혼합물이 산화가스의 압력, 작업단계, 스크랩의 형태 및 필요한 강재의 품질에 따라 함유량이 변하는 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
16. 제1항에 있어서, 공기 또는 질소 운반체에 분말 석탄을 유입시키기 위한 파이프(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
17. 제16항에 있어서, 분말 석탄을 유입시키기 위한 파이프(15)가 교체가능한 세라믹 피복파이프로 구성된 하나의 배출구 부분을 포함하며, 또한 용탕(16)의 높이 아래에 이치하며, 세라믹 피복 파이프(15)가 15-25m의 직경을 가지며, 용탕(16)에 대해 30°각도(α) 이상으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
18. 제1항에 있어서, 산소를 주입하는 송풍구(13)가 없는 아아크로의 지대에 하나 이상의 초음파 산소란스(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
19. 제1항에 있어서, 중앙산소 전달파이프(18) 및 원통형 파이프(20)가 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
20. 제1항에 있어서, 고냉각력을 가진 가스가 메탄, 부탄 및 불활성 가스들로 구성된 그룹으로부터 선택되어지며, 희석 가스가 질소 및 이산화탄소로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
21. 제1항에 있어서, 첨가제를 유입하기 위한 장치를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
22. 직류 또는 교류로 작동되며 교대 에너지원을 가진 전기 아아크로에서 금속을 용융시키는 방법에 있어서, 노에 금속을 제공하고 노상(14)과 노측벽(30)에 금속을 포함시키고; 노측벽(30)에 제공된 하나 이상의 란스(12)를 통해서 용융금속 위에서 로안으로 순수산소나 혼합산소를 주입하고; 노상(14)에 제공되며 산화가스 전달을 위해 8 내지 30㎜의 내경을 가지며 로의 충진상태에 따라서 최소압력 이상으로 산소가스 방출 압력이 조절되는 중앙 산소 전달 파이프(18)를 포함하는 복수의 송풍구(13)를 통해 산화가스를 용융금속에 전달하고; 중앙 산소전달 파이프(18)와 원통형 외부파이프(20) 사이의 하나 이상의 통로(21)를 통해 높은 내장력을 갖는 냉각가스와 희석가스를 포함하는 냉각혼합물을 전달하고; 각 중앙 산소전달 파이프로의 산화가스 유속을 판독하고; 산화가스의 유속에 기초하여 냉각가스와 희석가스의 유속을 조절하는 단계를 포함하는 전기아아크로에서 금속을 용융시키는 방법.
23. 직류 또는 교류로 작동되며 교대 에너지원을 가진 전기 아아크로에서 금속을 용융시키는 방법에 있어서, 노에 금속을 제공하고 노상(14)과 노측벽(30)에 금속을 포함시키고; 노측벽(30)에 제공된 하나 이상의 란스(12)를 통해서 용융금속 위에서 로안으로 순수산소나 혼합산소를 주입하고; 노상(14)에 제공되며 8 내지 30㎜의 내경과 다각형 외부형태를 가지며 로의 충진상태에 따라서 최소압력 이상으로 산소가스 방출 압력이 조절되는 중앙 산소 전달 파이프(18)를 포함하는 복수의 송풍구(13)를 통해 산화가스를 용융금속에 전달하고; 중앙 산소전달 파이프(18)와 원통형 외부파이프(20) 사이의 하나 이상의 통로(21)를 통해 높은 냉각력을 갖는 냉각가스와 희석가스를 포함하는 냉각혼합물을 전달하는 단계를 포함하는 전기아아크로에서 금속을 용융시키는 방법.
24. 제23항에 있어서, 각 중앙 산소전달 파이프(18)로의 산화가스의 유속을 판독하여 산화가스 유속에 기초하여 냉각가스와 희석가스의 유속을 조절하는 단계를 더욱 포함하는 방법.