KR100404968B1 - 전로 출강구 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로 출강 초기의 슬래그 유출을 최소화하기 위하여 전로 출강구에 본 발명의 플러그를 제공함으로써, 연속적인 전로 출강작업에 의해 출강구 내경이 확대되어도 슬래그 유출을 차단할 수 있게 하여 안정적인 출강작업이 가능하게 하고, 또한 플러그 자체 중량을 대폭 감소시킴으로써 편리성과 안전성, 작업성, 원가절감등이 향상될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 전로(56)의 상부에 형성되는 출강구(58)에 플러그(60)가 설치되는 것에 있어서, 상기 플러그(60)는 원뿔형으로 이루어지는 본체(64)와, 상기 본체(64) 중앙부의 절취된 부분에 상호 걸려지는 형태로 결합할 수 있게 접혀져 형성되는 절곡편a, b(70, 72)로 구성되는 전로 출강구 플러그에 관한 것이다.

Description

전로 출강구 플러그{Plug of tap hole in basic oxygen furnace}

본 발명은 전로 출강구 플러그에 관한 것으로, 특히 전로 출강 초기의 슬래그 유출을 최소화하기 위하여 전로 출강구에 본 발명의 플러그를 제공함으로써, 연속적인 전로 출강작업에 의해 출강구 내경이 확대되어도 슬래그 유출을 차단할 수 있게 하여 안정적인 출강작업이 가능하게 하고, 또한 플러그 자체 중량을 대폭 감소시킴으로써 편리성과 안전성, 작업성, 원가절감등이 향상될 수 있게 한 전로 출강구 플러그에 관한 것이다.

일반적으로 전로조업은 용선과 고철을 주원료로 하고 용선중 탄소, 실리콘, 망간, 인 등의 불순원소를 취련하는 과정에서, 랜스를 통해 불어넣는 고속의 순산소와 화학반응에 의해 용철의 승온과 더불어 생성되는 각종 산화물이 투입되는 고융점의 생석회, 백운석 등의 부원료, 형석등의 매용제 및 철산화물 등과 복합적으로 결합하면서 저융점화되어 슬래그가 발생되면서 정련된다.

이 과정에서 발생되는 슬래그는 1600℃ 이상으로 용강보다 비중이 낮아 용강 상부에 존재한다. 이러한 전로내 슬래그는 출강과정에서 출강구를 통하여 수강레이들로 용강을 출강할 때 초기에 용강보다 먼저 슬래그가 배출 된다.

이러한 일련의 과정에서 취련중 전로내 고온의 산화성 분위기에서도 플러그가 견딜 수 있게 하고, 또한 전로 내측부가 넓고 외측부가 좁은 모양을 가진 출강구 내부 안쪽 깊숙히까지 끼울 수 있도록 구성하여 출강구 사용횟수와 관계없이 항상 출강초기에 슬래그 유출을 최소화할 수 있도록 하는 것이 하나의 개선책이었다.

일반적으로, 제강공정은 용선예비정련-전로조업-2차정련공정으로 구성되며, 이 과정을 통해 얻어진 용강은 연속주조공정을 거쳐 수요가가 원하는 주편을 제조한다.

상기의 전로조업은 슬래그코팅작업→고철장입→용선장입→취련정련작업→출강→배재→플러그 장착 작업 순으로 일련의 작업에 의해 1차지(Charge)의용강이 수강레이들로 이송되며, 이와 같은 일련의 작업은 연속적으로 진행된다.

상기한 제강공정중 전로취련정련은 도1과 같이 용강(4) 상부에 반드시 슬래그(3) 층이 존재한다.

한편, 상기와 같은 정련과정을 거친 용강(4)은 최종품질의 규격을 만족하고자 2차 정련과정을 거치게 되는데 이때 전로(1)에서 2차 정련을 실시하기 위해 운반 및 정련용기인 수강레이들에 용강이 출탕된다.

특히 출탕하는 과정에서 전로를 경동하여 출강구(2)를 통해 용강(4)을 출강할 때 용강(4) 상부에 있는 슬래그(3)가 먼저 출강구(2)를 통해 배출 되는데, 이때 배출되는 슬래그(3)는 출강 전과정을 통해 15% 정도 점유하고 있다. 또한 출강구(2)는 설치한후 100회 이상 연속적으로 사용되어야 하고, 출강횟수에 따라 출강구(2) 내벽은 출강중 슬래그(3) 및 용강(4)과 접촉하게 되므로 내화물이 용손되어 출강구(2) 내경이 점차 확대된다.

한편, 출강구(2)의 형상은 도 2에 나타낸 바와 같이 전로 내측부가 넓고 외측부가 좁은 형태를 하고 있기 때문에, 상기의 출강초기의 슬래그(3) 유출을 방지하기 위해 종래에는 도 3에 나타낸 바와 같이 출강구(2) 외측부에 플러그(7)가 끼워져 있는 형태로 구성될 수 밖에 없었다.

또한 플러그(7)의 재질이나 형상도 이에 부응하기 위한 재질이나 모양을 설계하여 사용해 왔다. 종래에 사용해 왔던 플러그(7)의 예로 상기 도 3의 형상을 가진 플러그(7)의 본체는 철판으로 하고 외피 표면에 점토를 피복한 것이 있는데, 이것은 무거워서 삽입대(8)로 출강구(2)에 장착할 때 제대로 끼워지 못하면 자세가 무너지면서 몸을 가누지 못하여 안전사고의 위험이 있다.

이것을 보다 상세히 설명하면, 원추형의 플러그(7) 본체 하단에 삽입대(8)를 끼우는 삽입홀(21)이 있고, 플러그(7)가 출강구(2) 내경에 말착되어 체결되도록 플러그(7) 본체 외피에 내화재의 점토분이 피복되어 있다.

이 플러그(7)는 크기가 일정하므로 일정한 출강구(2) 크기에서만 사용 가능하다. 따라서 출강구(2) 사용횟수에 따라 출강구(2) 직경이 커지므로 출강구(2) 직경에 대응하는 플러그(7) 크기를 만들어야 하므로 종류를 다양하게 제조하여야 한다.

도 4-(a)는 종래의 플러그(7)가 출강구(2)에 장착된 모양을, 도 4-(b)는 종래 출강과정에서 플러그(7)가 미리 탈락되는 것을, 도 4-(c)는 연속적인 출강작업으로 출강구(2) 내경이 넓어진 상태를 보여주는 도면으로 플러그(7) 본체 내부에는 삽입대(8)와 체결되는 삽입홀(21)이 형성되어 있으며, 플러그(7) 본체 외피에는 세라믹 섬유와 내화점토가 혼합된 내화점토분으로 피복되어 있다.

한편 출강구(2)는 연속적인 출강작업으로 그 내경이 점차 확대되어 소구경 출강구(2)에서 대구경 출강구(2)로 확대되는데, 이와 같이 출강구(2) 직경이 커짐에 따라 이에 대응하는 플러그(7)가 필요하게 된다.

상기한 바와 같이 종래의 플러그(7)는 수분이 함유된 내화점토분으로 인해 플러그(7) 점토분과 접촉하여 출강구(2) 내벽의 내화물을 손상시킬 뿐만 아니라 출강중 레이들내로 들어가게 됨으로 인해 개재물 용강품질을 저하시키는 문제가 유발된다.

또한 플러그(7)를 삽입대(8)에 꽂아서 출강구(2)에 플러그(7)를 끼울 때 내화점토분이 갖는 중량으로 인해 작업자의 허리 부상등 작업피로도가 증가되고, 점토분이 점결력을 갖도록 운반과 보관과정에 보습조건이 구비된 보관장소가 필요하게 되는 등 관리상의 문제점도 있다.

지금까지 알려진 전로 플러그(7)가 갖추어야 할 조건을 정리하여 요약하면 다음과 같다.

(1) - 출강구(2) 외측부에 장착성이 양호할 것.

(2) - 전로 취련과정에서 고온의 슬래그(3) 및 철립(5)이 출강구(2) 내부에 들어가더라도 용융되지 않을 것.

(3) - 전로 취련과정에서 탈탄중 고온의 가스에 의해 용융되지 않을 것.

(4) - 전로 취련과정에서 고온화가 되더라도 산화에 의해 열화되지 않을 것. 예를 들면 철강재를 사용하는 경우 산화되어 버리면 출강구(2) 외측부에 초기에는 끼워져 있다가 장시간 방치시켜 놓으면 재질이 산화철로 되면서 버티지 못하고 탈락된다. 반면에 플러그(7) 재질로 진흙을 사용하는 경우에는 내산화성에는 강하지만 건조된 후에 수축되어 전로(1) 경동시 슬래그(3)와 접촉도 하기 전에 자연 낙하되는 경우가 있다.

(5) - 출강 초기에 슬래그(3)가 출강구(2)로 떨어질 때 탈락이 용이할 것. 이때 출강구(2) 내부에 슬래그(3)의 일단에 채워진 다음, 용강(4)이 출강구(2) 상부에 있을 때 플러그(7)가 탈락되는 것이 바람직하다.

(6) - 출강구(2)에 삽입하여야 하므로 가벼울수록 좋다.

(7) - 플러그(7)는 취급이 용이하고 사용하기 편리하여야 한다.

한편, 전로 정련작업이 끝난 전로(1)내에 용강을 레이들로 출탕하기 위해서는 우선, 전로(1)를 경동하여 수평방향으로 기울이면서 시작되며 총 출탕시간은 통상 4-7분이 소요된다.

이때 출강 개시와 더불어 슬래그(3)가 빠져나오게 되는데 이 슬래그(3) 양을 최소화하기 위한 방법으로는, 플러그(7)를 출강구(2) 외측부에 삽입하여 항상 끼워 놓고 전로조업을 진행한다.

이로 인해 약 40분 정도 고온의 상태에서 플러그(7)는 취련중 고온의 슬래그(3)와 철립(5) 또는 가스와 접촉하거나 출강시에 1600℃이상의 슬래그(3)가 출강구(2) 내부에 채워진 상태에서 낙하되어 레이들 바닥으로 떨어진다.

이렇게 됨에 따라 출강 초기에 필연적으로 일정량의 슬래그(3) 유출이 생기게 되는 근본적인 문제점을 포함하고 있다.

본발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것이다.

본발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 착안된 것으로, 전로정련작업중 슬래그 및 철립의 출강구 내부 혼입과 출강초기에 배출되는 슬래그의 레이들내 혼입을 최소화하기 위해 플러그는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성됨을 특징으로 하고 있다.

(1) 출강구 외측부가 아닌 내측부까지 장착이 용이토록 한다.

(2) 전로 취련과정에서 고온의 슬래그 및 철립이 출강구 내부에 들어가지 않도록 하고 고온 내식성을 갖추도록 한다.

(3) 전로 취련과정에서 탈탄중 고온의 가스에 의해 용융되지 않도록 한다.

(4) 전로 취련과정에서 고온화가 되더라도 산화에 의해 열화되지 않도록 한다.

(5) 출강이 개시되면 출강초기 플러그 상부에 슬래그가 아닌 용강과 접촉한 상태가 되었을 때 플러그가 레이들 바닥으로 떨어지도록 하여 탈락이 용이하도록 한다.

(6) 출강구 사용횟수와 관계없이 항상 출강구에 삽입과 취급이 용이하도록 가볍게 한다.

본 발명은 상기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 플러그를 제공함에 그 목적이 있다

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전로의 상부에 형성되는 출강구에 플러그가 설치되는 것에 있어서, 상기 플러그는 원뿔형으로 이루어지는 본체와, 상기 본체 중앙부의 절취된 부분에 상호 걸려지는 형태로 결합할 수 있게 접혀져 형성되는 절곡편a, b로 구성됨을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.

도 1 은 종래의 일반적인 전로설비 및 취련작업 상태를 나타낸 단면도.

도 2 는 종래의 전로 출강구 형상을 나타내는 단면도.

도 3 은 종래의 플러그가 출강구에 결합된 상태를 나타낸 단면도.

도 4 (a)(b)(c)는 종래의 전로 취련상태와 출강개시 시점의 출강상황 및 출강중 내화물의 침식상태를 나타내는 상태도.

도 5 는 본 발명의 실시예가 전로에 설치된 상태도.

도 6 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 플러그 제조과정의 일례를 나타낸 상태도.

도 7 (a)(b)(c)(d)(e)는 본 발명에 따른 출강구 플러그 삽입시 모양을 나타낸 상태도.

도 8 (a)(b)(c)(d)는 본 발명에 따른 출강구 플러그 삽입시 모양을 나타낸 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

52:용강 54:슬래그 56:전로

58:출강구 60:플러그 62:삽입대

64:본체 66:후크a 68:후크b

70:절곡편a 72:절곡편b 74:캡

76:리벳

본 발명은 도 5 에 도시된 바와 같이 전로조업을 할 때 생성된 용강(52)과 슬러그(54)를 담고 있는 전로(56)가 구성되는데, 상기 전로(56) 상부 일측에는 용강(52)이 외부로 유출될 수 있도록 안내하는 출강구(58)가 형성되고, 상기 출강구(58)에는 초기 출강시 슬래그(54)의 유출을 방지하기 위한 플러그(60)가 결합된다.

상기 플러그(60)를 결합하기 위해서는 보통 별도로 제작한 삽입대(62)가 사용된다.

상기와 같이 형성되는 출강구(58)는, 전로(56) 내측은 지름이 크고 외측으로 갈수록 지름이 점차적으로 작게 형성된다.

상기와 같이 설치되는 플러그(60)의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 6a 에 도시된 바와 같이 상기 플러그(60)는 부채꼴로 전개된 본체(64)가 탄성력을 지닌 철강재 판재로 구성되고, 상기 본체(64) 하단부에는 외측으로 돌출되어 형성된 후크a, b(66, 68)가 일체로 연장되면서 형성된다.

상기와 같이 전개되어진 본체(64)는 도 6b 에 도시된 바와 같이 걸림역할을 하는 후크a(66)와 후크b(68)를 상호 다른 방향으로 각각 안으로 말린 형태로 접는다.

계속하여 도 6c 에 도시된 바와 같이 상기 본체(64)를 굽힘가공하여 원뿔형으로 포개면, 상기 각각의 후크a, b(66, 68) 선단부는 상호 마주 접하면서 걸리게되어 스토퍼와 같은 역할을 하므로써 본체(64)가 펼쳐지는 것을 방지하는 상태가 되며, 이와 함께 상기 플러그(60) 상단부에는 제작상의 특성으로 인해 작은 지름의 홀이 형성된다.

그리고 상기 플러그(60) 상단부에는 홀을 폐쇄하므로써 출강작업시 슬러그(54)가 유출되는 것을 방지하기 위한 캡(74)이 고깔 형상을 하며 설치된다.

상기와 같이 본체(64)를 가공하는 마무리 작업을 종료하면 본체(64) 상부에 회동 중심점을 이루는 리벳(76)을 설치한다. 이때 상기 리벳(76)은 본체(64) 양단부가 포개어지는 위치에서 관통되어 결합된다.

따라서 상기 본체(64)의 리벳(76)부분 위치는 유동되지 않고 고정된 상태로 있게 되고, 상기 리벳(76)으로부터 벗어난 위치는 탄력적으로 회동하는 상태가 되는데, 이로 인해 상기 본체(64) 하부는 가변적인 지름을 갖는 특성을 지니게 된다.

상기와 같이 원뿔형을 갖춘 플러그(60) 표면에는 도 6d 에 도시된 바와 같이, 고온으로부터 본체(64)가 보존될 수 있도록 금속산화물로 구성된 세라믹을 표면에 도포하여 플러그(60)를 완성한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 전로조업은 슬래그코팅작업→고철장입→용선장입→취련정련작업→출강→배재→플러그(60) 장착 작업 순으로 이루어지는데, 이와 같이 장착되는 플러그(60)의 작업순서는 다음과 같다.

먼저 도 7a 에 도시된 바와 같이 삽입대(62) 선단부를 플러그(60) 내부에 밀어 넣고, 상기 플러그(62)를 출강구(58)에 밀어 넣는다.

이때 상기 출강구(58) 외측은 작은 지름으로 되어 있어, 상기 플러그(60)의 상부중 일부는 변형을 이루지 않고 본래의 형태를 이루고 있게 되나, 작업자가 도 7b 에 도시된 바와 같이 삽입대(62)를 더욱 밀면, 출강구(58)의 외측에서 상기 플러그(60) 외주면이 더욱 눌려지게 된다.

따라서 상기 출강구(58) 외측에 위치한 플러그(60)의 외주 지름은, 상기 출강구(58) 내주 지름과 동일하여야 만이 플러그(60)가 용이하게 전진할 수 있게 되는데, 이때 눌려지는 플러그(60) 외주면은 출강구(58)와 동일한 지름을 유지하기 위해 도 7c 에 도시된 바와 같이 리벳(76)을 중심으로 회동하면서 오므라지는 형태를 하게 된다.

이로 인하여 상기 후크a, b(66, 68)는 각각 이격되면서 거리를 두게 되고, 상기 플러그(60) 하부는 최초보다 작은 지름을 하게 되며, 상단부는 최초보다 큰 지름을 하게 된다.

계속하여 상기 플러그(60)가 도 7d 에 도시된 바와 같이 출강구(58)를 따라 이동하면, 상기 플러그(60) 하단부 외주는 출강구(58) 내면을 따라 슬립 이동하게 된다.

상기와 같이 플러그(60)가 계속 이동하면 상기한 출강구(58) 내주 지름이 내부로 들어갈수록 큰 지름을 하고 있어, 상기 플러그(60)가 본래의 위치로 복귀하려 함에 따라 전술한 바와는 반대로 리벳(76)을 중심으로 플러그(60) 하단부가 출강구(58)의 지름에 비례하여 외측으로 벌어지게 된다.

따라서 상기 출강구(58) 내주면에 설치되는 상기 플러그(60)는, 탄력적으로벌어지려는 특성을 나타내어 리벳(76) 중심으로 하단부가 벌어지면서 출강구(58) 내주면에 밀착하므로써, 상기 플러그(60)는 출강구(58)에 견고하게 고정되는 상태가 된다.

상기와 같이 플러그(60)를 출강구(58) 소정 깊이까지 전진시키면, 작업자는 도 7e 에 도시된 바와 같이 삽입대(62)를 플러그(60)로부터 분리한다.

상기 작업이 종료되면 도 8a 에 도시된 바와 같이 전로(56)가 바로 세워진 상태에서 도8b 에 도시된 바와 같이 기울이게 되면, 최초 상기 용강(52) 상부에 위치한 슬래그(54)는 출강구(58)에 위치하는데, 이때 상기 플러그(60)의 하단부가 출강구(58) 내주면에 탄력적으로 밀착하고 있어서 슬러그(54)는 전로(56) 내부에 머물러 있게 되고, 또한 상기 슬래그(54)는 플러그(60) 상단부에 설치된 캡(74)에 의해 외부로의 유출이 차단된다.

계속하여 상기 전로(56)가 도 8c 에 도시된 바와 같이 기울어지면 슬래그(54)는 출강구(58)를 지나게 되고, 동시에 슬래그(54) 하부에 위치한 용강(52)이 출강구(58)에 위치하게 된다.

이로 인하여 상기 플러그(60)는 비중이 큰 용강(52)에 의해 도 8d 에 도시된 바와 같이 밀려지면서 출강구(58)로부터 이탈하게 되는데, 이때 상기 플러그(60)는 전술한 바와 같이 동일하게 리벳(76)을 중심으로 상기 본체(64) 하단부가 회동하면서 오므라지며 이탈하게 된다.

상기와 같이 플러그(60)가 이탈하면 전로(56) 내부에 있는 용강(52)이 출강구(58)를 통하여 외부로 유출되고, 이와 함께 상기 용강(52)이 모두 유출되면 차후로 비중이 작은 슬래그(54)가 유출된다.

한편 상기와 같이 전로(56)의 출강구(58)를 통하여 용강(52)을 반복적으로 유출시키면 출강구(58)가 마모되어 점차적으로 지름이 커지게 되는데, 이와 같이 출강구(58)의 지름이 최초보다 크게 되더라도 상기 플러그(60)의 지름은 리벳(76)을 중심으로 회동하며 벌어졌다가 오므라졌다 하면서 가변적인 지름을 가지게 되어 있어, 상기 적정한 크기로 변한 출강구(58)의 지름에 관계없이 플러그(60)는 항상 고정 설치된다.

본원발명은 연속적인 전로 출강작업에 의해 출강구 내경이 확대되어도 슬래그의 유출을 차단할 수 있게 하므로써 안정적인 출강작업이 가능해지고, 또한 플러그 자체 중량을 대폭 감소시킴으로써 플러그의 운반, 보관 등의 관리가 용이하며, 또한 출강구에 끼울 때 취급이 용이하여 편리성과 안전성 및 작업성이 대폭 개선되는 동시에 원가절감도 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 전로(56)의 상부에 형성되는 출강구(58)에 플러그(60)가 설치되는 것에 있어서,

   상기 플러그(60)는 원뿔형으로 이루어지는 본체(64)와, 상기 본체(64) 중앙부의 절취된 부분에 상호 걸려지는 형태로 결합할 수 있게 접혀져 형성되는 후크a, b(66, 68)로 구성됨을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체(64) 상단부에, 본체(64) 양단부가 마주 접하는 위치에 리벳(76)이 설치됨을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 본체(64) 하부를 가압하면, 상기 본체(64) 하부가 리벳(76)을 중심으로 회동하면서 오므라지며 작은 직경을 갖게 되고, 외력이 제거되면 본래의 위치로 탄력적으로 복귀하여 본체(64) 하부가 본래 직경을 가지게 되는 것을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플러그(60) 상단부에 캡(74)이 설치됨을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 캡(74) 표면에 세라믹이 도포된 것을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플러그(60) 표면에 세라믹이 도포된 것을 특징으로 한 전로 출강구 플러그.