KR100388235B1 - 교류전자기장에의한용융금속가열및환류수단을구비한용강정련장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류 전자기장에 의한 용융금속 가열 및 환류 수단을 구비하여 용강의 2차정련 단계에서 용강의 환류 및 승온을 효율적으로 이루어 내고, 이로써 알루미늄 첨가량을 줄여 알루미늄 산화물에 의한 제품의 최종품질 저하를 줄일 수 있고 아르곤가스 취입량을 줄여 진공조의 진공유지설비를 줄이는 것이 가능하며, 또한 진공조 벽면상의 지금부착을 줄일 수 있도록 구성된 용강 정련 장치의 제공에 관한 것이다.

본 발명은 용융금속이 수용되는 래들(2)과, 상기 래들(2) 상부에 배치된 진공조(4)와, 상기 래들(2) 및 진공조(4) 사이의 일측 및 타측에 배치된 용융금속 상승관(3) 및 하강관(5)을 포함하고, 상기 용융금속 상승관(3)의 적소에 유도전류 인가장치(6)와 교류자장 인가장치(7)를 설치구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 교류 전자기장에 의한 용융금속 가열 및 환류 수단을 구비한 용강 정련 장치를 제공한다.

Description

교류 전자기장에 의한 용융금속 가열 및 환류 수단을 구비한 용강정련장치

본 발명은 용강 정련 장치의 개선에 관한 것으로, 특히 용강의 2차정련시 아르곤가스 취입량을 줄이고 환류속도를 증가시켜 환류시간을 줄이며 유도가열에 의해 알루미늄 투입량을 줄여 원가를 절감하고 알루미나 개재물 생성을 억제하여 용강의 최종품질을 높일 수 있도록 교류 전자기장에 의한 용융금속 가열 및 환류 수단을 구비한 용강 정련 장치에 관한 것이다.

금속을 가열 용융하는 방법으로는 가스나 발열체를 이용하여 직접적으로 열을 공급하는 방법과, 전기유도가열을 이용하는 방법등이 있다. 또, 용융금속을 수송하는 방법으로는 용기에 담아 이동하는 방법과 금속펌프나 전자기펌프를 이용하는 방법이 있으나 고온의 용융금속을 수송하는 데는 많은 문제가 있다.

제강공정의 마지막 단계인 2차정련 단계에서는 용강을 탈탄시키기 위하여 진공조내에서 용강을 순환시키고 또한 승온시키기 위하여 알루미늄을 첨가한 후 산소를 불어넣어 발열 산화반응을 일으키게 한다. 이러한 공정을 보다 효과적이고 경제적으로 수행하기 위하여 교류전자석에 의한 자장과 유도전류를 이용하여 용강의 환류속도를 증가시키고 유도전류 인가에 의한 유도발열을 이용하여 용강을 가열시킬 수 있는 수단을 구비한 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

전로내에서 산소를 불어넣으면 용선은 산소와의 친화력에 따라 탈탄, 탈린 반응이 일어나 불순물이 제거된 용강이 된다. 이때, 전로 노체 내화물의 침식조장과 취련중 탈린효율 저하 등의 문제로 용강의 온도를 높이는 것이 바람직하지 못하기 때문에, 산소 취입으로 상승된 온도를 낮추기 위하여 냉철을 투입한다. 이러한 전로의 승온 기능 분담을 목적으로 래들에서의 용강 승온 방법이 도입되었다. 용강 승온 방법으로는 래들 퍼니스(Ladle Furnace(LF))를 이용한 아크가열방법, 알루미늄 산화반응열을 이용하는 RH-OB법 등이 적용되고 있다.

래들 퍼니스를 이용하는 방법은 아크열을 이용하기 때문에 전극봉 직하의 용강온도가 2000-3500℃에 이르게 되므로 적절한 용강 교반이 수반되어야 하고, 슬래그의 과열에 의한 래들 내화물 침식이 우려되는 문제점이 있다.

RH-OB법은 진공조 측면으로부터 산소를 취입하고 합금철 투입구로 알루미늄을 투입하여 알루미늄의 산화반응열을 이용하여 용강을 가열하는 것으로, 산화반응 생성물인 알루미나를 충분히 부상 제거하지 못할 경우 제품의 청정성을 저하시키게 되며 진공조 내에서의 강한 교반으로 인한 용강의 비산에 의해 진공조 내벽에 지금이 부착되는 문제가 있다. 또한, 교반력을 증가시키기 위하여 취입하는 아르곤 가스는 진공도를 낮추기 때문에 탈개스 처리 시간을 길게 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 용융금속 수송관에 교류전자석을 이용하여 교류자장을 인가하고 트랜스포머를 이용하여 유도전류를 인가하여 발생시킨 전자기력으로 용융금속을 수송할 수 있게 하고, 또 유도전류에 의하여 용융금속을 가열할 수 있게 한 장치로, 이를 용강의 2차정련공정에 적용할 경우 아르곤 가스 취입량을 줄이고 환류속도를 증가시켜 환류시간을 단축시키며 진공조 내부의 지금 부착량을 줄이고, 유도가열에 의하여 알루미늄 투입량을 줄여 원가를 절감하고 알루미나 개재물 생성을 억제하여 제품의 최종품질을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

도1은 본 발명에 따른 장치의 구성개요도,

도2는 본 발명에 있어서 유도전류 인가장치의 구성개요도,

도3은 본 발명에 있어서 교류자장 인가장치의 구성개요도,

도4은 본 발명이 적용된 장치의 외관을 도식적인 방법으로 나타낸 사시도.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 용융금속 2 : 래들 3 : 용융금속 상승관

4 : 진공조 5 : 용융금속하강관 6 : 유도전류 인가장치

7 : 교류자장 인가장치 8 : 유도전류 방향

9: 자장방향 10 : 용강 상승관 수평부

11 : 용해로 12 : U자관 13 : 상승관

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

도1은 전자석과 유도전류 인가장치를 설치구비한 본 발명에 따른 용강 정련 장치의 구성개요도이다.

본 장치는 용융금속(1)을 담아두는 래들(2)과 용융금속의 상승관(3), 진공조(4), 하강관(5), 유도전류 인가장치(6), 교류자장 인가장치(7)등을 도시한 양태로 설치구비하여 구성되어 있다.

진공조(4)내의 진공도가 커지면 용융금속 상승관(3)과 하강관(5)을 통하여 용융금속(1)이 진공조(4)내로 올라오게 되며, 일정량의 용융금속이 진공조(4)에 충만되면, 역Y자 형상의 용융금속 상승관(3) 주위에 설치한 유도전류 인가장치(6)를 통하여 유도전류를 인가시킨다. 동시에 자장인가용 자석을 이용하여 자장을 인가한다. 이때 전류의 방향(8)과 자장의 방향(9)이 수직이 되도록 하면 플레밍의 왼손법칙에 의하여 상승관(3)의 상부에 진공조(4)로 향하는 전자기력이 발생하게 된다. 이러한 전자기력에 의하여 용융금속은 순환하기 시작하며, 유도전류와 자장의 세기를 조절하여 그 환류속도를 적절히 조절할 수 있다. 또한, 인가한 유도전류에 의하여 용융금속이 가열된다. 이때, 유도전류량을 조절하여 가열량도 조절할 수 있다.

도2는, 도3은 상기 유도전류 인가장치(6)와 교류자장 인가장치(7)의 구성개요도이다. 두 개의 용융금속 상승관(3)은 각각 적층코어로 된 유도전류 인가장치(6)로 둘러싸여 있으며, 두 상승관(3) 사이에 있는 적층코어 부분을 수냉 동 코일로 적정 횟수를 감은 후 동 코일에 교류전류를 인가한다. 교류전류를 인가하면 코어에 자장이 유도되고 이 자장에 의해 상승관(3) 내부의 용융금속(1)에 전류가 유도되어 용융금속(1)이 가열된다. 두개의 상승관(3)이 합쳐지는 부분(10)에는 수평부분이 존재하며 이 부분에 양쪽에 코어가 오도록 교류전자석(7)을 설치하여 자장을 인가한다. 이때 인가 자장과 유도전류의 위상차를 조절할 수 있는 위상 조절장치를 전원공급장치에 설치하도록 한다.

[실시예 ]

용융금속 가열 및 수송의 예를 도4와 같이 구성된 장치를 사용하여 주석을 이용한 실험으로 설명한다. 실험에 사용한 장치는 같다. 주석 50kg을 용해로(11)에서 용해한 후 250℃로 유지시키면서 U자관(12)에 유도전류 인가장치(6)를 설치하여 전류를 유도시킴과 동시에 상승관(13)쪽으로 전자기력이 작용할 수 있도록 U자관 상승관이 만나는 직선부에 교류자장 인가장치(7)를 설치하여 자장을 인가하였다. 유도전류는 0 A부터 1000 A까지 변화시켰으며, 자장은 0 Tesla부터 0.12 Tesla까지 변화시켜 용융주석의 가열정도와 환류 속도를 열전대와 유속계를 이용하여 측정하였다. 최대전류와 최대자장인 10000 A, 0.12Tesla를 인가하였을 때 용해로내의 용융주석은 0.6℃/S 의 속도로 승온되었으며, 환류속도는 3m/s 정도이었다. 이러한 실험결과로부터, 본 장치를 용강의 2차정련에 적용할 경우, 전자기력을 적절히 인가하여 용강에 상승류를 유발시켜 환류속도를 증가시키고, 유도전류를 조절하여 용강을 가열할 수 있는 가능성을 확인하였다.

상술한 바와 같은 본 발명을 이용하여 용융금속을 보다 효과적으로 가열하고 수송할 수 있으며, 특히 제강공정의 마지막 단계인 2차정련 단계에서 용강을 진공조내로 효과있게 순환시키고 또한 승온시키는 수단으로 활용할 수 있다. 이러한 본 발명을 이용하는 경우 용강 2차정련 단계에서 발열 산화반응을 일으키게 하기 위해 첨가하는 알루미늄량을 줄일 수 있게 되어 알루미늄 산화물에 의한 제품의 최종품질 저하를 줄일 수 있고, 전자기력에 의해 용강의 환류 속도를 증가시킬 수 있으며, 아르곤가스 취입량을 줄여 진공조의 진공유지설비를 줄이는 것이 가능하고, 또한 진공조 벽면에 부착되는 지금량을 줄일 수 있는 것등의 효과가 얻어진다.

Claims (1)

1. 용융금속이 수용되는 래들(2)과, 상기 래들(2) 상부에 배치된 진공조(4)와, 상기 래들(2) 및 진공조(4) 사이의 일측 및 타측에 배치된 용융금속 상승관(3) 및 하강관(5)을 포함하는 용강 정련 장치에 있어서,

   상기 용융금속 상승관(3)의 하단은 분기되어 2개의 관을 이루고,

   그 분기점에는 적층코어로 된 교류자장 인가장치(7)가 설치되며,

   상기 상승관(3)의 분기된 2개의 관에는 교류전자석인 유도전류 인가장치(6)가 설치된 것을 특징으로 하는 교류 전자기장에 의한 용융금속 가열 및 환류 수단을 구비한 용강 정련 장치.