KR970011550B1 - 직류아아크로 및 그것의 작업방법 - Google Patents

Abstract

요약없음.

Description

직류아아크로 및 그것의 작업방법

제 1 도는 직류아아크로의 단면도이고,

제 2 도는 한쪽에 있는 정류기전원(rectifier power supply)과 리드와 탭연결구를 구비한 용융로의 평면도이고,

제 3 도는 좌측상단에 사분원(quadrant)이 도시되어 있고 제 2 도의 변형실시예의 설명도이다.

본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항의 전체부에 따른 직류아아크로와 방법 특허청구의 범위에 따른 상기 직류아아크로의 작업방법에 관한 것이다.

직류로 작동되는 아아크로에서 특히 고성능 노에서 금속물질을 용융하기 위해서는 높은 전류세기가 요구되고, 이에 대응하여 높은 자장이 형성된다. 아아크의 양단에서 단락된 직류에 대하여 이와 같은 직류아아크로는 노용기측면을 따라서 설치된 정류기 배열에 의해 특징지워지고, 이것으로부터 수평하부 평면에서 하나 이상의 양극 전류리드가 용기저부아래를 지나서 그것의 중심까지 이르고 있다. 그 결과, 전류는 정류기 전원으로부터 저부아노드와 용기의 용융물과 아아크를 통해서 용기커버의 중앙에 유지된 캐소드로 흐르게 되고, 캐소드의 지지아암에 의해서 이 회로는 정류기 전원으로의 리턴흐름에 있어서 닫혀 있다.

전원과 전류탭의 이러한 배열은 전류루프를 한정하는데, 이러한 배열은 전류루프에 수직으로 배향된 힘의 작용을 야기하고, 이 힘은 노내로 수직으로 변위가능하게 돌출하고 있는 캐소드 전극에는 영향을 주지 않지만, 캐소드와 용융욕 사이의 아아크를 대응적으로 편향시킨다. 아아크의 비대칭은 노용기의 내화라이닝의 마모를 증대시키는 직접적인 원인이다. 아아크의 비대칭은 노용기의 내화라이닝의 마모를 증대시키는 직접적인 원인이다. 이 노용기내에서 편향된 아아크는 그것의 중앙가이드를 통해 의도된 것보다 용기벽쪽으로 보다 근접해 있다. 상술한 전류통전에 의하면, 노용기 라이닝에 대한 증대된 마모의 상기 임계영역은 직류아아크로의 전류공급 및 제거가 일어나는 측면을 대면하거나 그 측면으로부터 떨어져 있다.

이러한 문제점을 제거하기 위해서 예컨대 미국 특허 제4,821,284호에 따른 공지 아아크로에서는 삼중전도체 루프가 세개의 아아크 전극의 양단에서 닫혀 있고, 이들 아아크 전극은 저부중심둘레에서 중앙쪽으로 배치되어 있을 뿐만 아니라 등변삼각형의 형태로 배치되어 있고, 욕표면 상방의 상기 머리측 전극은 동일한 형상으로 저부전극을 마주보고 있다. 노영역의 상방 및 하방에 수평공급 및 제거바아가 있다.

다른 공지 직류아아크로(DE 40 35 233 A1)는 단일저부전극만을 가지고 있고, 이 전극은 저부의 중심을 지나서 용융물에까지 이르고 있고, 상기 전극은 노에 대해서 중앙으로 장착된, 수직으로 변위가능한 캐소드를 일단 대면하고 있다. 노의 중심에서 아아크를 안정화시키기 위해 네개의 전도체는 두개의 양단으로부터 노용기의 아래에서 중심에 위치된 아노드에 연결된다. 그 결과 이들 연결은 대면하는 방식 또는 교대로 대면하는 방식으로 행하여진다.

최종적으로 이와 관련하여 또 다른 공지 직류아아크로(미국 제787,059호)를 참고할 수 있다. 이 직류아아크로에서는 노용기의 하부부분은 직류로의 중심에 위치된 아노드세크먼트로 전류를 통전시키기 위해 사용된다.

이러한 종래 기술을 기초로 하여 상술한 형의 직류아아크로에 대한 본 발명은 한쪽에서 전류를 공급 및 제거하는 경우 양극 전류리드가 횡방향으로 노까지 연결되었다 하더라도 그리고 고전류하에서도 노상의 중심으로 아아크를 센터링함으로써 노내화라이닝의 균일한 마모를 보장하려는 과제를 해결하고자 하는 것이 그 목적이다.

본 발명에 따르면 이 과제는 청구항 제 1 항에 기재된 특징에 의해 해결된다.

이러한 해결방안의 유리한 발전사항은 종속항에 나타나 있다.

방법청구항은 이와 같은 직류아아크로를 유리한 방식으로 작업할 수 있는 작업절차를 특정하는 것이다.

여기에서 기본적인 사항은 단일저부전극으로의 중앙전류공급원이 아니라 욕의 저부영역에서 표면분배되어 전류리드에 연결된 전류공급원이고, 이 전류리드는 횡방향으로 노벽에 연결되어 있다. 이를 위하여 노의 하부용기에 네개의 사분원이 존재하고, 각가의 사분원은 하부용기의 강케이싱상에서 횡방향으로 연결판과 연결되어 있고, 이 사분원은 용기를 통해서 전기적으로 상호 연결되어 있다. 따라서, 아노드측 전류는 그것의 측면외벽으로부터 용기저부로 그리고 용기저부로부터 내화라이닝의 아노드를 통해서 용융물로 공급된다.

이와 같은 전류공급에 의하면, 하부용기 부분에서 단락전류(shunt current)에 의해 야기된 자장과 이로부터 유래되는 힘이 전류의 공급 및 제거를 통하여 전류루프에서 발생한 힘에 대항할 수 있도록 리드에서 상이한 사분원으로의 전류세기를 변경하는 것이 특히 유리하다고 판명되었다. 특히 높은 전류인 경우 아아크에 대해 발생된 편향은 정류기 전원으로부터 떨어져 있는 사분원의 라이닝에 대하여 조기마모를 초래한다.

표시된 편향의 정도는 직류회로를 통해 흐르는 전류의 함수일뿐만 아니라 전류루프의 기하학적 구조에 의해 본질적으로 결정되므로, 리드가 노에 위치되는 평면의 높이위치에 의해 중요한 부분이 행하여진다. 즉, 노중심에서의 아아크의 높이를 참조하여 종용한 부분이 행하여진다. 노저부로부터 중앙으로 전류를 공급하는 것은 전류전도체 둘레에 형성되는 자장을 아주 제한된 범위로 차폐하지만, 횡방향의 전력공급은 보다 큰 차폐작용을 제공한다. 이론상, 아아크에 대한 리드의 자장의 영향은 이것을 아아크의 직선높이에 위치시킴으로써 최소화될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전류공급선이 수평면에서 아아크 아래에 횡방향으로 근접한 하부용기의 벽에 연결되는 것 즉, 용기저부에 걸쳐서 중앙전류공급을 회피하는 것이 적합한 것으로 파악되었다. 이 때문에, 하부용기는 결합된 연결판을 통해 개개의 리드를 각각의 사분원에 대해 갖고 있는 것이 유리하다. 이 사분원은 용기벽을 통해 상호 통전될 수 있다.

개개의 리드에서의 전류세기의 계획된 변경으로 인하여, 추가자장이 저부영역에서의 단락전류에 의해 발생되고, 이것은 하부용기의 횡방향 강철벽의 요크작용에 의해 리드둘레에서 자자의 계획된 차폐와 공동작용하여 아아크의 편향을 제어할 수 있다.

어떤 경우에는 사분원 이상으로 분할된 하부용기에 대한 네개 이상의 전원 또는 두개의 정류기유니트를 갖춘 단지 두개의 전원을 구비하는 것이 유리할 수 있다. 정류기 공급전도체의 디자인은 비대칭세트에 따르는 것이 항상 보장되어야 한다.

본 발명의 관점에서 보면, 직류아아크로는 개개의 전원에서 하부용기를 통해서 저부아노드로 흐르는 전류는 캐소드와 용융물 사이에 형성된 아아크의 편향의 함수로서 설정된다. 용융물 상방에서 아아크의 편향을 측정하고, 이 각 경우에 측정된 값에 따라 대응적으로 상이한 전류를 각각의 리드에 공급하는 것이 특히 유리하고, 그 결과 필요한 추가자장이 노작업중에 아아크에 작용될 수 있다.

본 발명에서 아아크가 추가적인 바람직한 실시예를 제공하기 위해 노의 하부용기의 저부상에 있는 아노드판의 배열을 변형시킴으로써 노중심으로 안내될 수 있는 것은 유리하다.

본 발명을 첨부도면에 대해서 그리고 본 발명을 한정하려는 것은 아닌 실시예에 관하여 이하보다 상세히 설명한다.

제 1 도로부터 알 수 있는 것처럼, 직류아아크로는 하부용기(5)와, 이것으로부터 절연체(7)에 의해 전기적으로 절연되어 있는 상부용기(18)로 이루어져 있다.

종래 방식에서 노는 내화라이닝(2)으로 라이닝되어 용융물(3)을 수용한다.

커버를 통해서 흑연전극은 수직으로 변위가능하게 노중심으로 돌출해서 직류아아크용 캐소드(1)을 형성하고, 도시하지 않은 전극지지아암(9)(제 2 도 및 제 3 도)에 의해 유지된다.

하부용기(5)의 저부(20), 예컨대 그것의 외벽은 열적으로 충분히 절연되는 방식으로 라이닝되어 있는 강판으로 구성되어 있고, 상기 내화라이닝(2)을 통한 전류흐름은 아노드판(10)에 의해 용기저부를 통해서 용융물(3)로 중앙링의 형태로 균일하게 분배된다. 강용기는 용기저부와 측면노멱(21)으로 이루어져 있는 외부 도전송 금속쉘을 형성하며, 후술하는 것처럼, 이것은 양극전류공급을 위해서 한정적일 뿐만 아니라 특히 노의 외측있는 전원둘레에 형성되는 자장(13)의 차폐를 위해서 한정적이다. 전력공급선(6)은 측면노벽(21)을 따라서 하부용기(5) 둘레에 수냉관의 형태로 연결되어 있다. 아아크(8)는 용융물(3)의 표면과 캐소드(1)의 사이에서 형성되며, 용융물 내의 전류흐름라인의 일부는 제 1 도에 부재번호 16으로 표시되어 있다.

제 2 도로부터 알 수 있는 것처럼, 전부 네개의 사분원(I 내지 Ⅳ)형태인 하부용기(5)의 노벽(21)상에, 아아크(8) 아래의 수평면을 지나서 정류기전원(11)에 연결되어 있는 네개의 전류리드(6)용 연결판(4)이 있다. 캐소드(1)를 유지하는 전극지지아암(9)은 노의 상방에 위치된 한 평면에 수평으로 위치되어 리드(6), 연결판(4), 용기벽(21,20), 아노드판(10), 아아크(8) 및 캐소드(1)가 형성된 정류기전원(11)에 대해 전류루프를 얻는다.

네개의 사분원(I 내지 Ⅳ)에 걸쳐서 즉, 네개의 리드(6)에 걸쳐서 전류세기를 상이하게 분배함으로써, 아아크의 위치 및/또는 편향은 영향을 받는다.

전류가 동일하게 분배된 경우, 힘의 작용의 결과로서, 아아크는 정류기전원(11)으로부터 떨어진 방향에서 전류루프의 자장에 대해 수직으로 초기에 편향되고, 이 때문에 내화라이닝(2)의 소실이 증가되는 것으로 귀결된다고 알려져 있고, 종래 기술의 경우 특히 Ⅱ와 Ⅲ의 사분원에서 그러하다. 두개의 리드(6)에서 직류전원(11)으로부터 떨어진 Ⅱ 및 Ⅲ의 사분원의 연결판으로의 전류의 세기가 증가되며, 제 2 도에 화살표 12에 표시된 균형화 전류(equalizing current)가 흐르고, 이것은 상술한 아아크의 편향의 교정을 가능하게 하고 즉, 그것은 노축으로 중앙쪽으로 다시 안내될 수 있다.

이 균형화 전류의 원인은 리드(6)의 낮은 전기저항에 비해 아노드의 증대된 저항때문이다.

이 균형화전류(12)는 제 1 도에서 화살표로 표시된 추가자장(15)을 형성하고, 이것은 전류루프의 편향력에 대향하여 배향된 힘을 아아크에 작용한다. 이와 관련하여 특히 아노드판(10)의 균일한 전류부하는 하부용기(5)의 벽(21) 또는 용기저부(20)의 저항과 비교한 상술한 저항비의 결과로서 변화되지 않는다는 것은 중요하며, 이것은 리드(6)의 저항과 함께 낮은 유지될 수 있다.

그러나 아아크(8)의 소위 푸트서클은 네개의 사분원(I 내지 Ⅳ)용 상이한 전류세기를 리드(6)를 통해서 뿐만 아니라 특정 사분원과 관련된 연결판(4)의 부분적인 연결을 통해서 부여함으로써 영향을 받는다. 이와 같은 변형실시예는 제 3 도에 도시되어 있고, 여기에서 연결판(4)의 기하학적 배열은 제 2 도의 배열과 다르게 노중심을 관통하는 가상의 중심축(22)에 대하여 전극지지아암(9)을 정류기전원(11)으로 이르게 하고, 외측사분원(Ⅱ,Ⅲ)의 연결판(4)이 이 축상에 가깝에 위치하도록 되어 있다. 여기에서, 각각의 경우에서 네개의 사분원의 연결판(4)은 서로 반경방향으로 대면하고 있고, 결국 서로 90°의 각도로 배향되어 있다.

연결판의 배열은 노를 설치할때 행할 수 있다. 그러나, 특히 외부노벽(21)이 쉽게 접근할 수 있기 때문이 노작업중에도 이것을 변경하는 것이 가능하다.

리드(6)를 통한 상이한 전류세기의 설정은 정류기전원(11)의 전류레귤레이터에 대한 설정치에 의해 실행되고, 필요에 따라 변경된 노작업에 따라 연속적으로 변경될 수 있다. 별도의 전류리드(6)에서 하부용기(5)를 통해 저부아노드로 흐르는 전류는 아아크가 노의 중심쪽으로 배향되도록 캐소드(1)과 용융물(3)의 표면 사이에서의 아아크(8)의 편향의 함수로서 설정된다.

Claims (10)

1. 용융물을 수용하는 내화라이닝(2)을 구비한 용융용기장치(5,18), 용융용커버의 중앙에 유지되어 있고, 수평으로 안내된 전극지지아암(9)을 가지고 있는 수직으로 변위가능한 캐소드전극(1) 및 용기벽으로부터 용융물(3)까지 도전성 하부용기(5)의 부근에 있는 아노드저부 전극장치(4,20,21,10)로 이루어져 있고, 전력의 공급 및 제거가 노의 측면을 따라서 간격을 둔 방식으로 설치된 정류기전원(11)으로 라인(6,9)을 통해 한 측면에서 일어나는 직류아아크로에 있어서, (a) 하부용기(5)는 수개의 사분원(Ⅰ 내지 Ⅳ)에서 리드(6)와 연결되어 있고, (b)는 각각의 사분원 근방에서 리드(6)에 대한 연결판(4)은 하부용기(5)의 노벽(21)에 설치되어 있고, (c) 아아크(8) 바로 밑에서 리드(6)는 수평면을 지나서 노벽까지 연결되어 있고, (d) 전류의 리턴은 수평전극지지아암(9)을 통해 이루어지고, (e)는 정류기전원(11)에 인접한 하부용기의 사분원(Ⅰ,Ⅳ)에 대한 전류세기는 잔여 사분원(Ⅱ,Ⅲ)에 공급되는 전류의 세기보다 작은 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
2. 제 1 항에 있어서, 사분원영역(Ⅰ 내지 Ⅳ)의 연겨판(4)의 간격은 동일하지 않게 대칭인 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
3. 제 2 항에 있어서, 정류기전원(11)으로부터 떨어진 사분원(Ⅱ,Ⅲ)의 연결판(4)은 노/종류기장치의 길이 방향 축(22)쪽으로 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
4. 제 1 항에 있어서, 전력공급선(6)이 하부용기(5)의 노벽(21)까지 횡방향으로 도달되어, 하부용기 둘레에 형성된 자장(13)에 대해 하부용기(5)의 강케이싱에 의한 추가적인 차폐를 제공하는 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
5. 제 1 항에 있어서, 적어도 두개의 정류기전원(11)이 아노드 하부용기까지 양극으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
6. 제 1 항에 있어서, 하부용기(5)는 상부용기(6)로부터 전기적으로 절연되어 있고, 전류를 흐르게 하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 전원(11)에 인접한 사분원(Ⅰ,Ⅳ)으로의 리드(6)를 통한 전류의 총량은 사분원(Ⅱ,Ⅲ)으로의 리드를 통한 전류의 총량보다 적은 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 리드(6)를 통해 흐르는 각각의 전류는 정류기전원(11)의 전류레귤레이터에서의 설정치를 통해 연속적으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 정류기전원(11)은 각각의 리드(6)와 연결되어 있고, 이 정류기전원의 디멘젼은 필요한 단락전류(12)에 의해 비대칭세트에 대응하는 방식으로 정해진 것을 특징으로 하는 직류아아크로.
10. 제 1 항에 따른 직류아아크로의 작업방법에 있어서, 하부용기(5)를 통해서 저부아노드(10,20,21)로 개별적인 리드(6)에서 흐르는 전류는 중앙상부캐소드(1)와 용융물(3) 사이에서 형성된 아아크(8)의 편향의 함수로서 리드(6)에 상이한 전류세기를 부여하는 방식으로 조정되고 이 상이한 전류는 아아크(8)에 대해 추가자장을 통하여 제획된 힘을 발휘하는 것을 특징으로 하는 방법.