KR100236801B1 - 랜스 캐리지 - Google Patents

Abstract

가늘고 긴 랜스(4)는 수직 채널(8)에 의해 안내되는 캐리지(7)에 의해 올려지고 낮추어진다. 랜스는 측면 돌기(18)를 가지고 있어 스프링(29)을 통해 캐리지(7)에 장착된 랜스지지부재(17)에 의해 지지된다.

장치는 랜스 하단(12)이 용액조(3)안에 잠길 수 있게 하고 랜스 하단의 제한된 측면운동을 허용한다.

Description

[발명의 명칭]

랜스 캐리지

[기술분야]

본 발명은 로(爐)에 관한 것으로 보다 상세하게는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

공기와 같은 물질은 로의 바닥 쪽으로 향해 위치한 오프닝(또는 바람구멍(tuyers)을 통해서 로 용액조에 분사되는 것이 통상적이다. 또한 강의 제조에 있어 용액조의 위에 달려있고 축방향으로 장착되며 아래 방향으로 뻗은 랜스(lance)를 통해 산소를 로에 분사하는 것이 알려져 있다. 더욱 최근에는 위에서 로 용액조 안으로 내려질 수 있는 고온야금 랜스의 사용이 제안되고 있다.

이러한 제안에서, 랜스는 공정에 따라 공기나 산소가 풍부한 공기를 바깥 튜브를 통해 분사하고 오일이나 석탄 같은 연료는 동심원의 안쪽 튜브를 통해 분사한다. 와류발생장치(swirler)가 외벽의 냉각을 촉진하기 위해 랜스 안에 위치해 있다. 랜스의 하단이나 끝이 로 안쪽으로 낮추어지기 때문에 용액조의 꼭대기에 놓여있는 슬래그(slag)는 랜스의 위로 튈 수 있고 응고하여 랜스가 용액조와 접촉할 때 추가적 보호가 된다.

약 2 내지 12㎝의 단면의 랜스가 와이어와 풀리에 의해 올려지고 낮추어지고 버팀 와이어에 의해 안정화되는 50 내지 5000㎏의 용량을 갖는 비교적 작은 시험 공장은 설명되어왔다. 그러나 그러한 수단은 예를 들면 30 내지 45㎝의 지름과 10m의 길이의 랜스를 갖는 큰 규모의 공장에는 실용적이지 못한다. 랜스 팁(tip)이 잠겨질 때 용액조에는 격한 흔들림이 일어난다. 이들 랜스들은 랜스 팁의 소모로 인하여 정기적으로 수리되어야 한다. 랜스를 로에 올리거나 내릴 때 뿐만 아니라 그러한 랜스를 소정의 위치에서 안으로 또는 밖으로 미세한 조정을 하는 것을 포함하는 시도를 할 때 또한 문제가 발생한다.

랜스의 사이즈와 무게 그리고 전형적인 로에서의 공간 제약 때문에 랜스를 그 장착위치의 안쪽과 바깥쪽으로 미세 조정하는 것은 본질적으로 어렵고 잠재적으로 위험하다. 랜스의 교환은 신속하게 이루어져야 한다. 또한 만약 10m길이의 랜스가 지금까지 실행되어 온 잠기지 않는 랜스처럼 고정되게 장착되어 있다면 용해된 금속의 강렬한 요동 때문에 랜스 하단에서 응력이 발생하고 랜스가 파괴되거나된 금속의 강렬한 요동 때문에 랜스 하단에서 응력이 발생하고 랜스가 파괴되거나 캐리지(carriage)와 가이드가 손상을 입는다는 것이 발견되었다.

만약 랜스 팁의 운동의 범위를 너무 크게 허용하면 랜스는 순환하는 용액조의 흐름을 굴절시켜 랜스 자체를 더욱 마모시키고 용액조에서의 바람직하지 못한 혼합을 초래한다. 더욱이 연속피드(continuous feed) 그리고/또는 연속 또는 일괄 태핑(continuous or batch tapping)의 경우 적절한 산소 전이와 용액조의 온도 조절을 확실히 하기 위해 랜스 팁의 높이를 조절하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 랜스를 로에 올리고 내리는 개선된 수단을 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

하나의 넓은 형식에 따르면 본 발명은 측면 돌기를 가지는 가늘게 늘어난 랜스, 랜스 하단, 자체에 탄력적으로 연결되어 로 용액조에 대하여 제한된 측면운동을 허용하는 랜스 장착 수단을 포함하는 캐리지를 포함하고, 상기 랜스 장착 수단이 상기 측면 돌기를 수용하는 랜스지지부재와, 상기 캐리지를 아래 위로 안내하여 용액조 위의 위치와 용액조 안에 잠긴 위치 사이에서 상기 랜스 하단을 움직이는 수단과, 로 용액조에 대하여 랜스 하단의 제한된 측면운동을 허용하는 수단을 포함하는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치를 제공한다.

바람직하게는 상기 캐리지가 로 용액조의 가이드 칼럼 위를 움직인다.

본 발명에 따라 장착된 랜스의 잠긴 팁은 10도(즉 수직으로부터 5도)를 넘지 않는, 보다 바람직하게는 적어도 2.5도 그러나 5도를 넘지 않는 (즉 수직으로부터 2.5도를 넘지 않는)호(arc)를 통해 측면으로 움직일 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 실시예로서만 설명될 것이다:

제1(a)도는 낮춰진 위치의 랜스를 나타내는 로 설비의 개략도.

제1(b)도는 제1(a)도와 일치하지만 올려진 위치에 있는 랜스를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 사용되는 랜스의 단면도.

제3도는 본 발명에 따라 캐리지가 올라간 상태의 개략도.

제4도는 본 발명에 따라 랜스가 장착된 캐리지의 상세 입면도.

제5도는 제4도의 캐리지와 랜스의 평면도.

제6도는 제4도의 장치를 도시하는 측 입면의 단면도.

제7도는 제4도의 장치를 도시하는 측입면도.

제8도는 제4도 내지 제7도의 캐리지의 옆 로울러의 상세도.

제9도는 캐리지의 앞 로울러와 체인 구동의 상세도.

제10도는 본 발명에 따른 캐리지의 내부 슬리브(sleeve)의 평면도.

제11도는 하부 체인의 연결을 도시하는 상세도.

[본 발명의 실시예]

도면을 참조하면 로 설비는 제1(a)도와 제1(b)도에 개략적으로 도시되어 있다. 로(2)는 용액조 표면(3)을 갖는 용액조를 포함하는 일반적으로 직립한 실린더형의 로이다.

로 용액조는 슬래그층으로 포함하는 것이 일반적이다. 액체 금속이나 매트(matte)층은 슬래그 아래 놓일 수 있다.

제1(a)도의 로 설비는 제1(a)도에서 랜스 팁이 용액조 표면(3) 아래에 잠긴 상태의 내려진 위치로 도시된 랜스(4)를 포함하고, 제1(b)도의 로 설비는 올려진 위치에서 도시된 랜스(4)를 포함한다. 랜스(4)는 유연한 커플링(14)을 거쳐 일련의 파이프(5)를 통해 물질의 출처에 연결되어 있고 이렇게 하여 공기는 로 용액조로 분사된다. 상기 설비는 기계로 접근하기 위한 플랫포옴(platform)이 설치된 수 층 높이(사람의 윤곽에 비해)의 구조물(6)을 포함하는 것이 도시되어 있다. 랜스(4)는 전형적으로 약 10m의 길이를 가진다. 랜스(4)의 꼭대기는 로(2)의 수직방향으로의 상호운동을 위해 다음에 상세히 설명될 캐리지(7)에 분리될 수 있게 장착 되어있다. 캐리지(7)는 구조물(6)에 장착된 가이드 채널(channel)(8) 위를 움직이고, 다음에서 또한 설명되는 바와 같이 캐리지(7)의 아래와 위에 연결된 체인(9)으로 올려지고 내려진다. 체인(9)은 설비의 꼭대기에 있는 폴리(10)을 통해 모터(11)에 의해 구동된다. 상기 체인(9)은 예시도의 바닥 폴리를 거쳐 돌아오고 아래 위 방향의 확실한 동작을 위해 캐리지의 바닥에 고정되어 있다. 천장기중기(도시되지 않음)는 랜스의 교환을 위해 캐리지(7)로부터 랜스(4)를 떼어내어 들어올리는데 사용된다. 이 작동 동안 캐리지는 올려진 위치에 있다.

랜스(4)의 하단(12)(혹은 랜스 팁)은 제2도에 도시되어 있고 물질이 로 용액조로 배포되는 데 도움이 되는 와류발생장치(121)가 팁 근처에 설치되어 있다. 랜스(4)에는 랜스하단의 출구를 결정하는 바깥 튜브(123)에 둘러싸인 안쪽 튜브(122)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는 공기는 바깥 튜브(123)를 통해, 그리고 오일은 안쪽 튜브(122)를 통해 로 용액조에 분사된다. 랜스는 임의로 제4도와 제5도에 도시된 바와 같이 상단에 거위목 관을 가질 수도 있고 곧을 수도 있다.

사용할 때 랜스(4)의 팁(12)은 내려져 용해된 로 용액조에 잠기게 되고, 그때 공기 또는 정해진 비율의 공기와 연료가 용액조에 분사된다. 랜스 팁이 매트층에 잠시만 잠겨 있어도 영구적인 손상이 생길 수 있으므로 랜스 팁(12)이 매트층에 잠기지 않도록 주위를 해야한다. 랜스(4)가 용액조 안에 정확한 위치에 있으면 연장된 시간동안 사용될 수 있다. 로(2)는 연속피드 그리고 매트층과 접촉하지 않도록 랜스(4)의 높이가 연속적으로 조절되어야 하는 일괄태핑으로 작동될 수 있거나 배치 또는 연속 베이시스(basis)로 작동될 수 있다.

로(2) 안의 랜스(4)를 올리고 내리는 장치(15)는 제3도에서 제7도에 도시되어있다. 이 장치는 수직부재(20)와 수평부재(21)로 된 단단한 구조로 이루어진 캐리지(7)를 포함하고 있다. 수직부재(20)에는 축(23)의 앞에 뒤에 로울러(16)가 고정되도록 로울러 하우징(22)이 아래와 위에 설치되어 있다.

축(25)의 옆 로울러(240는 하우징(22)의 안쪽 표면에 장착되어 있어 로울러(16)와 로울러(24)는 수직 가이드 채널(8)을 따라 돌아갈 수 있게 된다.

랜스지지부재(17)는 양측 수직 부재(20)들로부터 밖으로 연장된 2개의 채널(40)에 의해 캐리지(7)에 탄력있게 장착되어 있다. 랜스지지부재는 2개의 수직으로 배열된 측면 플레이트(26), 후면 플레이트(27)와 수평으로 연장된 프로파일 플레이트(28)를 포함하고 있다. 상기 랜즈지지부재는 랜스 하단의 제한의 측면운동을 허용하는 수단인 세 개의 탄성 장착부재(29)를 통해 캐리지에 장착되어 있다.

제4도는 캐리지(7)와 랜스(4)의 정면도를 도시하고 있고 가이드 채널(8) 위의 캐리지(7)의 배열이 명확하게 도시되어 있다. 랜스(4)는 그 측면으로부터 돌출된 2개의 반대방향에서 측면으로 돌출되는 측면 돌기(18)에 의해 캐리지(7)의 랜스지지부재(17)에 분리될 수 있게 지지되고, 랜스는 각각 홈(slot)이 파인지지 플레이트(26)에 놓여있다. 장착하는 동안 랜스는 프로파일 플레이트(28)에 의해 안내된다. 측면 돌기(18)는 앵글 브라킷(angle kracket)(19)에 의해 상단이 보강된다. 이 배열로 장착하는 동안 랜스(4)는 피봇 운동을 하게 된다. 랜스(4)는 사용할 때 랜스지지부재(17)로부터 우발적인 분리를 피하기 위해 도시되지 않은 수단에 의해 캐리지에 고정되어 있다. 이 고정은 예를 들면 피봇 운동의 범위를 제한하기 위해 랜스지지부재에 볼트로 죄어진 커플링에 맞추어진 랜스에 탭(tabs)을 제공함으로서 달성될 수 있다. 랜스(4)는 랜스(4)의 길이와 용액조 안에서 생긴 휘섞임으로 인하여 팁(12)에서 예정된 정도의 운동이 허락되는 것이 필요하다. 만약 랜스(4)가 단단하게 고정되어 있다면 이것은 랜스의 파괴나 캐리지에 손상을 유발할 것이다. 팁(12)은 가운데로부터 어느 방향으로든지 2.5도 내지 5도 움직일 수 있게 허용되는 것이 바람직하다. 따라서 10m랜스는 팁에서 수직으로부터 60㎝움직일 수 있다. 더 이상의 운동은 용해된 금속이나 슬래그의 바람직하지 못한 섞임을 가져와 내화 벽돌 그리고 랜스 팁에 고르지 못한 마모를 유발하게된다.

앞에서 설명한 바와 같이 캐리지(7)는 앞, 뒤 로울러(16)와 옆 로울러(24)를 거쳐 가이드 채널(8) 위로 움직인다. 프로파일 플레이트(28)는 랜스지지부재(17)에 용접되어 있고 제5도와 제10도에 도시되어 있다.

프로파일 플레이트(28)는 랜스(4)의 곡률과 비슷한 곡률을 가진 활모양의 뒷면이 있고 랜스와는 공차가 있다. 랜스지지부재(17)는 포함한다: 홈이 파인 랜스지지부재 측면 플레이트(26)와 함께 복수의 탄성 장착부재(29)나 복수의 압축 스프링에 의해 탄력적으로 캐리지(7)에 부착되어 있다.

랜스(4)의 꼭대기에 피드 파이프(30)는 바깥벽으로 튀어나와 랜스(4)를 통해 오일을 공급하기 위해 안쪽 튜브(122)와 연결된다. 유연한 커플링이 랜스(4)를 공기 공급장치에 연결하고 마찬가지로 오일 라인(122)을 오일 공급장치에 연결하기 위해 제공되어 있다.

제6도는 랜스(4) 옆의 한 측면 돌기(18)를 도시하는 측단면도이다. 측면 로울러(24)는 가이드 채널(8)에 따른 안내를 위해 캐리지(7)의 꼭대기와 바닥에 명확히 도시되어 있다. 제7도의 측면도는 측면 돌기(18)가 어떻게 홈이 파인 측면 플레이트(26)에 의해 형성된 랜스지지부재에 끼워지는 가를 예시하고 있다.

탄성 장착부재(29)의 한 세트는지지 플레이트(26)을 캐리지에 연결하는 것이 도시되어 있고 다른 하나는 칼럼(8)뒤에 오프셋되어 도시되어 있다.

한 쌍의 옆 로울러(24)를 나타내는 로울러 하우징(22)의 상세도는 제8도에서 로울러 양쪽에 있는 고정 블록(31)과 함께 도시되어 있다.

로울러(24)는 캐리지(7)를 로의 축방향으로 위로 아래로 안내하면서 채널(8) 위를 대칭적으로 작동한다. 하우징(22)은 부분적으로 가이드 채널(8)을 에워싸는 함께 볼트 결합된 판과 앵글의 배열을 포함하고 있다. 제1(a)도와 제1(b)도에 대하여 설명하면 랜스(4)가 체인(9)과 풀리(10)의 배열에 의해 캐리지(7)와 함께 아래 위로 움직이는 것이 도시되어 있다. 제9도와 제11도는 체인을 먼저 수평부재(21)의 샤클(shackle)(32)에서 캐리지(7)의 꼭대기에, 그리고 또한 캐리지(7) 바닥의 한쪽에 그리고 하우징(22)의 위치(33)에 연결하는 것을 도시한다.

사용할 때 체인(9)이 풀리(10) 위로 작동될 때 랜스(4)는 로(2)안으로 올려지고 내려진다. 이것은 수직방향 이외의 운동을 제한하는 가이드 칼럼(8)을 따르는 캐리지(7)의 운동을 조절한다. 또한 랜스지지부재(17)와 캐리지(7)에 랜스지지부재(17)의 탄성 장착부재(29)로 인하여 랜스(4)는 팁(12)에서 예정된 각도를 통해 움직이도록 허용된다. 작업자는 랜스(4)가 매트층과의 접촉을 피하기 위해 용해된 슬래그 안에서 랜스(4)의 깊이를 쉽게 조절할 수 있다.

랜스의 사용을 위해 공기와 오일이 개시되어 있는 데 다른 물질 예를 들면 석탄은 적당히 설계된 랜스를 통해서 분사될 수 있다. 랜스를 올리고 내리는 다른 드라이브 장치를 예를 들면 랙과 피니언 또는 케이블 같은 것도 상상할 수 있다.

랜스가 에를 들어 랜스의 운동을 수용할 수 있는 직물 또는 고무로 된 고온 신축이음관(bellows)(14)을 통해 공급 덕트(duct)에 연결되는 것은 매우 바람직하다. 덕트(5)는 랜스 운동 전체를 수용할 수 있는 회전 조인트를 갖는다.

랜스는 다른 유연한 수단에 의해 공급 시스템에 연결될 수 도 있다. 그리고/또는 덕트는 밸브를 갖추고 있으며 랜스가 올라갔을 때 분리될 수 있다.

비록 본 발명이 특별한 실시예에 따라 설명되었지만 당업자는 본 발명이 이에 관한 범위를 벗어나지 않는 다른 형태로 구체화될 수 있음을 판단할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 측면 돌기(18)를 가지는 가늘게 늘어난 랜스(4), 랜스 하단(12), 자체에 탄력적으로 연결되어 로 용액조(3)에 대하여 제한된 측면운동을 허용하는 랜스 장착 수단을 포함하는 캐리지(7)를 포함하고, 상기 랜스 장착 수단이 상기 측면 돌기(18)를 수용하는 랜스지지부재(17); 상기 캐리지(7)를 아래 위로 안내하여 용액조(3) 위의 위치와 용액조(3) 안에 잠긴 위치 사이에서 상기 랜스 하단(12)을 움직이는 수단; 및 로 용액조(3)에 대하여 랜스 하단(12)의 제한된 측면운동을 허용하는 수단을 포함하는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 캐리지(7)를 아래 위로 안내하는 수단이 로(2) 위로 연장된 적어도 하나의 가이드 칼럼(8)을 포함하는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 랜스 장착 수단이 복수의 압축 스프링을 포함하는 수단에 의해 캐리지(7)와 탄력적으로 연결되는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 랜스 하단에 제한된 측면 운동을 허용하는 수단이 랜스 하단(12)을 수직으로부터 최대한 5도까지 자유롭게 움직이게 하는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 랜스 하단의 제한된 측면 운동을 허용하는 수단이 랜스 하단(12)을 수직으로부터 최대한 2.5도까지 자유롭게 움직이게 하는 로 용액조에 물질을 분사하는 장치.
6. 가늘게 늘어난 랜스(4)를 캐리지(7)에 분리 가능하게 지지하는 단계; 랜스 하단(12)이 용액조(3) 위에 있는 올려진 위치와 랜스 하단(12)이 용액조(3) 안에 잠긴 낮은 위치 사이에서 랜스(4)를 움직이도록 캐리지(7)를 아래 또는 위로 안내하는 단계; 랜스 하단(12)이 측면으로 운동하는 것을 허용하는 단계를 포함하는 로 안의 용액조에 고온야금공정을 제어하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 랜스 하단(12)의 운동 폭이 랜스(4)의 파손을 견딜 수 있도록 선택되는 로 안의 용액조에서 고온야금공정을 제어하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 랜스 하단(12)의 운동 폭이 용액조(3)의 혼란을 최소화하도록 제한되는 로 안의 용액조에서 고온야금공정을 제어하는 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 랜스(4)의 하단(12)이 수직으로부터 최대한 5도 까지 자유롭게 움직이는 로 안의 용액조에서 고온야금공정을 제어하는 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 랜스(4)의 하단(12)이 수직으로부터 최대한 2.5도까지 자유롭게 움직이는 로 안의 용액조에서 고온야금공정을 제어하는 방법.