KR100218758B1 - 금속 용기 내로 주입시키기 위한 랜스를 제거하기 위한 수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강용 컨버어터(1)의 송풍관인 랜스(5)에 부착되는 스컬을 제거하기 위한 장치로서, 랜스가 축방향으로 통과할 수 있는 구멍을 가지는 고정된 랜스 지지대(14)와 이 구멍 둘레 배열된 스크래핑 핑거(16)들로 구성되며, 이들 핑거는 그 단부가 상기 랜스의 배깥 표면에 실질적으로 접하도록 설치되되, 상기 랜스가 상기 야금로로부터 빠져나오는 동안 이 랜스의 벽에 들러붙은 부착물(12)을 가를 수 있도록 그 단부에 설치된 클리빙 수단을 포함하며, 상기 랜스 지지대의 구멍은 상기 랜스의 직경보다 큰 내경을 가지되, 랜스의 벽에 들러붙은 부착물이 자유롭게 통과 할 수 있을 만큼, 충분한 공간을 랜스와 랜스 지지대 사이에 배열하는 방식으로 구성함으로써 랜스상에 들러붙은 부착물인 이물질을 제거하기 위한 장치이다.

본 발명 발명장치는 특히 제강용 컨버어터에서 사용되는 산소취입 랜스상에 부착된 스컬을 제거하는데 응용할 수 있다.

Description

금속용기 내로 주입시키기 위한 랜스를 제거하기 위한 수단

제1도는 제강용 컨버어터(轉爐)의 개략도.

제2도는 랜스의 상승 단계시, 본 발명의 상세도.

제3도는 랜스의 하향 단계시, 본 발명의 상세도.

제4도는 본 발명을 위에서 바라본 평면도.

제5도는 본 발명을 다른 실시례를 랜스의 하향단계에서 도시한 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 컨버어터 2 : 커버링 스커트(covering skirt)

3 : 후드(hood) 4 : 굴뚝

5 : 랜스 6 : 랜스 샤프트

7 : 왕복대 8 : 안내 슬라이드

9 : 용융강철 10 : 산소

11 : 슬래그 12 : 스컬

12' : 스컬부 12 : 부착물인 이물질

14 : 실린터 칼라 15 : 프루스토코니칼 칼라

16 : 핑거 16' : 평판

17 : 피봇 18 : 균형추

18' : 핑거 연장부 19 : 멈춤대

20 : 윈도우 21 : 클리빙 수단인날

22 : 간극 23 : 파이프

23' : 노즐 24 : 중공 링(hollow rings)

25 : 중공 링의 내벽 26 : 구멍

27 : 연장부분

본 발명은 산소 랜스(oxygen lance : 산소 槍)를 구비한 제강용 컨버어터(converter; 轉爐)분야에 관한 것이며, 특히 컨버어터 운전 과정에서 랜스의 외측면상에 점착되는 부착물인 이물질을 제거하기 위한 것 즉, 상기 랜스의 청소에 관한 것이다.

상기 컨버어터의 작동 중, 랜스에 의한 산소 주입은 슬래그나 금속을 심하게 분출시키는 원인이 되고, 이것이 랜스의 구멍에 들러붙어 그 구멍을 막아버린다는 것은 이미 알려진 사실이다. 이러한 슬래그 등의 분출은 이른바 스컬(skull)이라는 맥석(gangue)을 형성하게 되며, 상기 랜스의 구멍을 부분적으로 또는 전체적으로 뒤덮게 (coating)된다. 이 같은 스컬이 지나치게 커지게 되면 랜스의 상승은 물론 랜스의 안내축(guide shaft)까지 파손시킬 위험이 존재하므로 이를 방지하기 위해서는 규칙적으로 랜스의 구멍을 클리닝 즉, 청소할 필요가 있다.

FR-A-2,214,752는 랜스가 상승하는 동안에 이러한 클리닝을 자동적으로 확보하는 장치에 대해 도시한 것이다. 이 장치는 랜스를 안내하는 고정된 지지대(support)에 의해 구성되며, 랜스 주변에 들러붙은 부착물인 이 물질을 제거하기 위한 수단인 스크래핑 핑거(scraping fingers)를 배치한 것이다.

이 핑거들은 그 하단부가 랜스의 표면에 접하는 쟁기보습 모양의 플라우쉐어(Plowshare or Ploughshare)로 형성되어 있는데, 랜스가 상승되는 동안 스컬을 가르고 분리함으로써 랜스로부터 스컬의제거를 용이하게 한다. 그럼에도 불구하고 양 핑거 사이의 랜스 표면에는 부착물들이 남게 되며, 이들 부착물은 결국 지지대에 부딪쳐 벗겨지게 되지만 랜스가 상승하는데 상당한 부하를 주게 된다.

본 발명의 목적은 이처럼 크기가 과대해진 랜스를 유지하고 운전하는 데 필요한 힘과, 랜스 및 지지대를 손상시킬 위험이 있는 이러한 힘 즉, 부하를 감소시키는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 대상은 랜스에 부착된 장애물을 제거하기 위한 장치이며, 여기서 랜스란 예컨대 위로부터 야금로로 삽입되는 제강용 컨버어터의 송풍관(blast pipe)과 같은 것으로서, 이 랜스의 유형은 랜스가 축방향으로 이동할 수 있는 하나의 구멍을 가진 고정된 실린더 칼라인 랜스지지대와 이 구멍의 둘레를 따라 설치된 스크래핑 핑거로 구성되는데, 이 핑거는 단부가 랜스의 바깥 표면과 접촉한 상태에서 실질적으로 유지되며 랜스가 상기 야금로로부터 빠져나오는 동안 랜스의 바깥표면에 들러붙은 부착물을 쪼개어 가를 수 있는 형상으로 구성된 부착물 제거수단을 포함한다.

본 발명에 따른 이 장치는 전술한 랜스 지지대의 구멍이 랜스의 단면적보다 더 크며, 랜스와 랜스 지지대 사이에 충분한 여유 공간을 배치함으로써 랜스의 표면에 들러붙은 부착물이 자유로이 통과할 수 있도록 해준다는 데 특징이 있다.

하나의 특정한 배치를 보자면, 고정된 랜스 지지대 위에 깔때기 모양 즉, 위쪽이 벌어진 나팔꽃 모양의 이음고리인 프루스토코니칼 칼라(frustoconical collar)를 설치한다.

또 다른 배치에 의하면 상기 핑거들은 상기 랜스 지지대 구멍의 중심부 쪽에서 주변부 쪽으로 후퇴할 수 있다.

또 다른 배열에 의하면, 상기 핑거들은 랜스 지지대의 벽에 배열되어 있는 구멍 안으로 들어가지만. 연기나 먼지 입자들이 이들 구멍을 통해서 통과되는 것을 방지하기 위하여 밀폐장치가 제공된다. 이 밀폐장치는 랜스 지지대의 외측면으로써 구성되거나 또는 이들 구멍 안으로 기체를 분사함으로써 이들 구멍을 덮어 밀폐하는 하나 또는 그 이상의 덮개(cowlings)로써 구성된다. 이러한 기체의 분사는 전술한 핑거의 운동을 방해하지 아니하는 기체의 차단막을 형성하게 된다. 게다가 분사되는 기체의 분출 때문에 먼지 입자들이 이들 구멍과 핑거에 들러붙지 않게 됨으로써 핑거의 운동을 원활하게 하는 것이다.

본 발명에 따른 장애물 제거 장치는, 랜스 지지대와 랜스 사이에 확보된 여유 공간 때문에, 핑거에 의해 갈라지긴 했지만 랜스로부터 완전히 떨어져 나가지 않고 남아 있는 부착물이 스크래핑 핑거들의 사이를 지나 지지대의 구멍 안으로 통과하도록 해줌으로써, 남은 부착물들이 랜스 지지대에 부딪치지 않도록 해주며, 이같은 여유 공간이 없다면 남은 부착물들을 치받아 벗겨내는 데 필요한 힘과 랜스를 빼내는데 필요한 힘을 덜어 준다. 반면에 랜스가 상향 이동한 후 이들 부착물이 그 전체 높이까지 갈라지게 되면 이들 부착물은 어려움 없이 랜스로부터 제거된다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점들은 본 발명에 따른 부착물 제거장치의 실시례 즉, 제강용 컨버터 내에서 사용되는 산소 취입관의 청소례를 도시하여 서술하는 다음의 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

제1도는 제강플랜트를 도시한 것인데, 이것은 하나의 야금로인 컨버어터(1)위에 커버링 스커드(covering skirt)(2)가 얹혀 설치되고, 이 커버링 스커트에 연기 등이 배출되는 후드(3)가 굴뚝(4)과 연결되어 구성된다. 냉각 송풍관(5)은 후드(3)에 연결된 랜스 샤프트(6)내로 통과하면서 컨버어터(1)내로 수직으로 관통하게 된다. 이 랜스(5)는 안내 미끄럼대(guiding slides)(8)에 의해서 안내되고, 추진 수단(도시하지 않음)에 의하여 수직방향으로 이동될 수 있는 왕복대(7)에 의해서 지지된다.

제1도의 플랜트는 컨버어터(1)내에 담긴 용융 철강의 정련 단계를 도시한 것으로서, 랜스(5)는 낮은 위치에 있고 이 상태에서 산소(10)는 용융 철강쪽으로 불어넣어진다. 이러한 산소의 취입에 의하여, 슬래그(11)로 덮인 용융철강(9)이 급격하게 요동치고, 그 결과 슬래그와 금속의 분출하여 랜스의 표면에 들러붙어 쌓이면서 굳게 됨으로써 랜스에 스컬(skull)(12)을 형성하게 된다. 이러한 스컬(12)은 금속이나 슬래그가 들러붙어 굳은 것이며, 랜스 전체의 둘레에 걸쳐 상단한 높이까지 형성된다. 이러한 스컬의 때문에 발생하는 문제는 스컬이 지나치게 커지게 되면 랜스를 지탱하는 장치에 과부하가 걸리게 될 뿐 아니라, 랜스가 상향 이동하는 과정에서 랜스 그 자체나 랜스의 샤프트에 손상이 입힐 위험이 존재하고, 심지어는 이러한 스컬이 랜스의 샤프트를 매움으로써 랜스가 컨버어터로부터 더 이상 빠져나올 수 없게 될 위험이 있다는 점이다. 따라서 랜스로부터 이러한 부착물을 제거할 필요가 있게 된다. 이는 본 발명에 따른 장치에 의해서 수행되는데 제2도 내지 제4도와 함께 그 작동을 서술한다.

이 장치는 전술한 플랜트의 랜스 샤프트에 설치된다. 따라서 본 장치는 랜스 샤프트에 강제로 고정된 원통형 이음고리인 실린더 칼라(14)와 이 칼라 위에 설치된 깔때기 모양의 프루스토코니칼 칼라(15)를 포함하는 랜스 지지대로 구성된다. 실린더 칼라의 내경은 실린더 내벽과 랜스 사이로 부착물이 통과할 수 있을 만큼 충분한 여유공간을 두기 위해서 랜스의 직경보다 크게 한다. 예를 들면 랜스의 직경이 450밀리미터이라면 칼라의 내경은 900밀리미터로 하는 것과 같은 식이다. 방사상이면서 동시에 각을 이루어 배열된 스크래핑 핑거(16)들은 수평 축 방향의 피봇(17)으로 실린더 칼라(14)에 연결되고 이들 핑거는 수직 방향의 방사상 평면상에서 축 회전할 수 있도록 굴대 설치되어 있다. 제2도에 도시된 한 가지 실시례를 보면, 상기 핑거들은 실린더 칼라에 의해서 한정되는 구멍의 중심 방향으로 수평 연장되어, 랜스와 사실상 접한다. 다시 말하면, 상기 핑거의 길이는 랜스(5)에 부착물이 없을 경우 이 실시례에서 랜스가 자유로이 통과할 수 있는 정도의 충분한 간극이 남도록 한다.

상기 실시례에서, 핑거(16)에는 균형추인 회복 수단(18)이 고정된다. 나아가, 핑거들이 그 작동 위치를 벗어나 상향 축회전하지 않도록 하기 위하여 각 핑거(16)에 대한 멈춤대(abutments)(19)가 제공된다.

핑거(16)들은 하향 회전됨으로써 실린더칼라(14)의 내측을 세정하기 위한 방식으로 후퇴할 수 있다. 바람직하게는 상기 공간을 완전히 세정할 수 있도록 하기 위해서, 핑거(16)들이 피봇(17)은 핑거들이 윈도우 안으로 완전히 후퇴할 수 있도록 실린더 칼라(14)의 벽 내부에 설치한 윈도우(20)안에 장치된다.

핑거(16)들은 그 단부에 절단기(21) 예를 들면, 그 커팅(cutting) 날이 아래쪽으로 향하는 형태로 구성되는 클리빙 수단을 가진다. 상기 실시례에서 절단기의 날은 핑거들이 피봇(17)과 실질적으로 같은 높이에 위치한다. 핑거의 단부와 랜스의 사이에 배치되는 좁은 간극(22)은 랜스(5)가 중심에서 다소 벗어나게 될 경우에 랜스(5)가 걸리는 것을 방지한다.

상기 수단의 작동은 다음과 같다.

송풍단계가 지난 후에 랜스(5)를 상승키시기를 원할 때 왕복대(7)를 추진하는 수단이 작동되고, 이것에 의해서 랜스가 상향 이동된다. 처음 작동 상태에서는 균형추(18)에 의해서 우지되는 핑거(16)들의 사이를 통과하는 랜스는 상기 핑거들의 단부에 어떠한 부착물도 부딪치지 않는다.

그러나 전술한 부착물에 의해서 형성되는 스컬(12)이 핑거들과 같은 높이에 다다르게 되면, 랜스의 상향 이동에 수반하여 핑거의 단부에 부착된 절단기 날이 제2도에서 보는 바와 같이 스컬을 수직으로 가르게 된다. 이같은 작용에 의하여 갈라진 스컬 부분(12')은 랜스로부터 분리되려는 경향을 가지게 된다. 그러나 스컬의 아래 부분(12)은 갈라지지 않고 들러붙은 채로 남아 있게 되므로, 비록 랜스로부터는 분리되었더라도 랜스와 함께 게속 이동하게 된다. 한편, 랜스와 실린더 칼라(14)사이의 충분한 공간 때문에 스컬은 실린더 칼라의 안쪽을 자유롭게 통과하게 된다.

랜스가 계속 상향 이동을 함에 따라서, 스컬을 쪼개고 가르는 이른바 클리빙은 스컬의 맨 아래쪽까지 계속된다. 그 결과 갈라진 스컬부는 랜스로부터 분리되고, 더 이상 서로 연결되지 않기 때문에 랜스로부터 떨어져 나가게 되며, 그 자체의 중량 때문에 랜스와 실린더 칼라(14)사이의 공간을 통하여 컨버어터(1)내로 떨어진다. 이 때 핑거들은 멈춤대(19)에 의해 유지되던 클리빙력을 더 이상 받지 않게 되고, 스컬의 무게만으로 축회전하여 후퇴되므로 이들 스컬의 낙하가 훨씬 쉬워진다.

또한 프루스토코니칼 칼라(15)는 스컬부들이 랜스로부터 분리되어질 때 스컬부들을 모아 이를 칼라의 여유 공간쪽으로 향하게 하는 깔때기(4) 역할을 한다.

랜스를 청조 즉, 세정하는데 필요한 랜스의 상승 추진력은, 본 명세서의 시작부분에서 서술한 선행 기술에 의한 장치를 사용하는데 필요한 그것과 비교해 볼 때 본 발명에 의해 크게 감소된다. 실제로, 선행 기술의 의한 장치에서는 랜스를 온통 감싸고 있는 이들 부착물이 어떤 식으로든지 제거되지만, 선행 클리빙에도 불구하고 랜스의 상승에 있어서 상당한 저항을 유발한다. 반면 본 발명에 의한 장치를 사용하면 랜스가 상승하는 동안 오로지 클리빙에 필요한 힘만 필요로 한다. 따라서, 본 장치가 상당히 가벼워질 수 있을 뿐만 아니라 랜스가 파손되는 위험을 줄일 수 있다.

또한. 랜스가 상승된 후에 부착물이 랜스에 여전히 들러붙어 남아있는 경우, 예를 들면 부착물12''가 떨어지지 않은 채로 본 장치의 핑거들 사이를 통과하더라도 이로 인해 부가되는 두께가, 본 장치를 통과하면서 핑거들의 뒤통수를 밀게 되므로, 제3도에서 보는 바와 같이 곧 이어지는 랜스의 하강을 방해하지 않는다.

본 발명은 실시례로서 전술한 특정의 장치에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 스크래핑 핑거들은 실린더 칼라의 아래에 설치될 수 있다. 균형추(18) 또한 탄성체 내지는 수단 예컨데 스프링과 같은 것에 의해서 대체될 수 있으며, 핑거의 멈춤대(19)도 핑거로 하여금 그 작동 위치를 벗어나 상향 회전할 수 없도록 하는 다른 수단으로 교체될 수 있다. 마찬가지로 실린터 칼라(14) 그 자체를 랜스 샤프트로 구성할 수 있다.

핑거의 형태로 변경될 수 있다. 예를 들면, 핑거의 견고성을 증대시키기 위해서 제5도에 도시된 바와 같이, 전술한 핑거의 위치에 절단기 날(21)을 가진 핑거들을 평판(16')으로 구성하고 칼라의 바깥 쪽으로 연장한 부분(18')을 균형추로 만들 수 있다. 한편 핑거의 구성은 그들의 위치와 상관없이 랜스의 운동을 방해하지 아니하면서, 상기 핑거가 멈춤대에 접하여 작동위치에 있을 때 절단기 날을 가진 핑거의 단부가 랜스쪽에 가장 가까이 접하는 한 그 범위 안에서 변형 될 수 있다.

제5도에 도시된 또 다른 실시례를 보면, 본 발명의 장치는 윈도우 상의 노즐(23)로부터 인출되는 파이프(23')로 구성된 윈도우(20)의 밀봉 내지 밀폐수단을 포함한다. 이들 파이프는 실린더 칼라(14)위에 설치된 중공 링(hollow rings)(24)에 연결되며, 다른 한쪽 끝은 증기(steam)나 질소 등과 같은 가압된 가스 유체를 공급하는 (도시되지 않은) 수단에 연결된다. 상기 중공링(24)은 복수개의 구멍(26)이 뚫려 있는 내벽을 가지므로 가스 유체가 이들 구멍을 통하여 실린더 칼라안 쪽으로 빠져 나올 수 있다. 따라서, 이들 구멍(26)과 노즐(23')로부터 분출되는 가스 유체가 윈도우(20) 내부는 물론, 실린더 칼라와 랜스의 사이에도 가스에 의한 차단막 즉, 가스 실링 스크린을 만든다.

또한, 윈도우(20)의 밀봉은 각 윈도우마다 또는 윈도우 전체 세트를 덮는 (도시되지 않은)덮개(cowlings)를 설치하는 방식으로 행할 수 있다. 이 덮개는 스크래핑 핑거의 운동을 방해하지 않는 형상과 크기로 만들어져 상기 실린더 칼라에 밀봉되는 방식으로 고정된다.

아울러 제5도에서 보는 바와 같이 프루스토코니칼 칼라(15)의 연장부(27)는 랜스로부터 떨어져 나온 스컬 조각들을 모으고 안내하기에 쉽도록 만들어진 것이라는 사실을 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 야금로 내부에 삽입되는 제강용 컨버어터의 송풍관인 랜스와; 이 랜스의 이동경로인 구멍을 가지는 랜스 지지대와; 이 랜스 지지대 구멍의 내측면에 장착되어 랜스의 표면에 점착된 이물질을 갈라 제거하는 스크래핑 핑거로 구성되는 랜스 표면의 이물질 제거장치로서, 상기 랜스 지지대의 내경은 랜스 표면에 점착된 이물질과 함께 랜스가 자유롭게 통과할 수 있도록 충분한 크기를 가지며, 이 랜스 지지대의 내측면에 최소 복수개 이상의 상기 스크래핑 핑거를 방사상으로 설치하되, 상기 스크래핑 핑거는 랜스 지지대의 내측면에 갖추어진 피봇에 회전 가능하게 굴대 설치되고, 랜스 표면에 인접하게 연장된 이 스크래핑 핑거의 단부에 이물질을 가르는 칼날과 같은 클리빙 수단이 구비되고, 그 대향측 단부에 회동 후 복원이 가능하게 균형추가 갖추어지며, 상기 스크래핑 핑거가 상기 균형추에 의해 항상 수평의 작동 위치에 머물되 더이상 하향 회전하지 않고 하향 회전만 가능하도록 각 멈춤대를 상기 랜스지지대 내측면에 포함하는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 랜스 지지대 위에 깔대기(4) 모양과 같이 위쪽이 벌어진 플루스토코니칼 칼라(15)를 추가로 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 랜스 지지대의 벽면에 내ㆍ외측을 관통하는 윈도우를 추가하여 형성하고, 이 윈도우에 측벽에 상기 피봇이 설치되어 상기 스크래핑 핑거가 굴대 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스크래핑 핑거 단부에 갖추어진 클리빙 수단은 그 날이 하향되고, 핸스 축선과 직교하는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 윈도우를 밀봉하기 위한 덮개를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 랜스 지지대 위에 추가로 설치되는 환상의 중공링 및 상기 윈도우에 외부로부터 각각 가스를 공급하는 파이프를 설치하되, 이 중공링에는 그 내부에 주입 충만된 가스가 이 랜스 지지대 구멍 안 쪽으로 고르게 분사될 수 있도록 이 중공링 안쪽에서 랜스 지지대 구멍쪽으로 관통하는 다수의 미세한 구멍(25)을 형성하고, 이 윈도우에는 윈도우 안쪽으로 가스가 분사되도록 상기 파이프와 연결되는 노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 증기 가스는 증기 및 질소 중 어느 하나를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 랜스 표면의 이물질 제거 장치.