KR100405524B1 - 전로 랜스의 지금 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 랜스의 지금 제거장치에 관한 것으로 특히, 전로 내의 용선 상부에 산소를 고압으로 취입하는 랜스의 표면에 붙은 지금을 효과적으로 제거하기 위한 전로 랜스의 지금 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치는, 랜스 돔에 설치되는 본 발명의 지금 제거장치의 냉각물질 분사노즐에서 저온의 냉각물질을 분사하여 지금을 급속히 냉각시키고, 이후 산소 토치 노즐에서 불꽃을 분사하여 지금을 가열시키며, 이어서 지금 높이측정센서를 지금쪽에 접근시킨 후 지금을 강하게 눌러 크랙을 발생시킴에 따라 랜스 상에 부착된 지금을 용이하게 분리시키는 것으로 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치에 의하여 랜스의 표면에 붙은 지금을 효과적으로 용이하게 제거할 수 있다.

Description

전로 랜스의 지금 제거장치{Removal Apparatus for Skull on Lance}

본 발명은 정련작업을 위하여 전로 내의 용선 상부에 산소를 고압으로 취입하는 랜스(Lance)의 표면에 붙은 지금을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각물질을 이용하여 지금을 급속히 냉각시키고, 이후 산소 토치 노즐에서 불꽃을 분사하여 지금을 가열시키며, 이어서 지금 높이측정센서를 지금쪽에 접근시킨 후 지금을 강하게 눌러 지금 내부의 크랙 뿐만 아니라 랜스와 지금 사이의 크랙을 유도하여 전로 랜스의 지금을 효율적으로 제거하기 위한 전로 랜스의 지금 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 지금이라 하는 것은 용선 위에 있는 슬래그와 상기 용선이 서로 엉겨서 붙어 있는 부착물로서, 산소를 취입하는 중 슬래그와 용선이 상부로 튀어서 발생한 것이다. 새로운 랜스를 이용하여 취련한 직후 전로 외부로 나온 상기 랜스에는 지금이 얇게 붙어 있어 약간의 충격이나 하중을 가하면 박리가 되어 떨어지게 된다. 그러나 2회 내지 3회 정도 사용되어 전로 외부로 나온 랜스는 지금이 두껍게 붙기 시작하고, 더 많이 사용한 랜스는 전로의 밖으로 이송을 하지 못할 정도로 지금이 부착되어 랜스 후드에서 수작업으로 강한 충격을 주어 지금을 제거하기도 한다.

도 1은 일반적인 전로 정련작업을 개략적으로 도시한 개략도로서, 전로(1) 상부에 있는 랜스(2)를 상기 전로(1) 내부에 삽입시킨 후 고압의 산소를 용선 상부에 취입시키면 상기 전로(1)의 내부에는 용강(3)과 슬래그(4)가 같이 부유하는 상태가 된다. 이때 상기 용강(3)과 슬래그(4)가 함께 상부로 튀어서 서로 달라 붙는 현상이 발생하여 지금(5)이 생성되는데, 상기 지금은 상부로 갈수록 점점 더 두꺼워지다가 일정 높이 이상에서는 높이가 너무 높아 달라 붙지 않는 상태가 되는 것이다.

이러한 상기 지금(5)은 취련 작업 후 랜스(2)가 상승된 상태에서 지렛대 등을 이용하여 제거하게 되며, 지금(5)이 아주 크게 성장한 경우에는 랜스(2)의 상승 및 하강이 방해받기 때문에 별도의 수리장으로 랜스를 이송시킨 후 산소 토치 노즐을 이용하여 제거하게 된다.

상기한 지금의 제거효율을 높이기 위하여 현재 많은 노력들을 해오고 있는데, 그 중 대한민국 특허 출원번호 95-012407호(공고번호 95-012407호 : 전로 상취 랜스 본체의 지금 제거 방법)에서는 용선 조건의 크린랜스지수(Clean Lance Index)를 이용하여 용선 조건이 1600을 넘지 않는 조건으로 하고, 취련 완료 후 상승하는 랜스에 다수개의 노즐을 통해 냉각수를 분사하여 급속 냉각에 의한 지금의 크랙을 유발함으로써, 랜스에 부착된 지금을 제거하도록 하였다. 그러나 상기 특허를 통한 방법의 시행 결과 랜스에 부착된 지금 제거효율이 그렇게 높지 않았다.

대한민국 실용신안 출원번호 96-012977호(공개번호 97-062345호 : 랜스 지금 자동 제거장치)에서는 지금이 부착된 랜스와 평형하게 상하단에 리미트 스위치(Limit Switch)가 설치되는 가이드 바와 모터에 연결되는 샤프트에 의해 회전하는 지금 자동 제거장치를 제안하였으나 이 역시, 제거효율면에서 그렇게 뛰어난 효과를 나타내지 못하였다.

대한민국 특허 중 랜스의 표면에 물을 분사하는 방법에 의하여 지금을 제거하는 방법을 제안한 것이 있으나, 이는 용탕의 주위에 물을 분사하는 방법으로, 물이 수증기로 날라 가면서 많은 부피팽창을 일으킴에 따라 폭발의 위험이 있고, 상온의 물을 사용함으로 인하여 열의 감소를 유도하는데 있어서도 효과적이지 못한 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허 중 불활성 가스를 랜스의 외주면에 균일하게 분사시키는 방법을 제안한 것이 있으나, 상기 불활성 가스는 가격이 비싸다는 문제점이 있 고, 외주면으로 분사시키는 장치 또한 복잡하다는 문제점이 있으며, 그리고 상기 분사장치는 랜스 돔 내부로 같이 하강함에 따라 상기 분사장치가 고온에 노출되어 수명이 짧다는 단점이 있다.

상기한 여러가지 문제점들을 개선시키기 위하여 세계 여러나라에서 다수의 특허를 출원하였는데, 그 중 미국 특허 5,830,259호에서는 랜스 내부의 지금이 붙을 만한 위치에 약 45도 이하의 각도를 가진 산소 노즐을 위치시킨 후 상기 노즐의 산소 압력에 의해서 지금이 붙는 것을 방지하는 것을 제안하였으나, 이 발명에 의한 랜스의 형상은 너무 복잡하다는 문제점이 있고, 랜스의 내부에 따로 노즐을 만들어 위치시켜야 하므로 경제적인 측면에서의 문제점이 남아 있다.

또한, 미국 특허 4,322,033호에서는 랜스 노즐의 지금이 붙을 원주 위치에 작은 산소 노즐을 다수 만들어 지금의 부착을 방지하고자 하였으나, 이 역시 상기와 같은 이유로 실용화가 되지 않고 있다.

그리고, 일본 특허 평 10-219329호에서는 랜스 외주면에 상기 랜스 내부에서 나가는 산소의 노즐을 만들어 지금의 부착을 방지하는 것을 제안하였으나, 랜스 내부는 냉각수가 바깥쪽에서 내려오면서 흐르고, 랜스 끝부분에서 다시 위쪽 및 안쪽으로 흐르고 있기 때문에 랜스 중간 부위에 산소노즐을 만드는 방법은 랜스의 가격을 너무 높일 수 있다는 문제점이 여전히 남아 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 개선하고자 안출된 것으로서, 노즐을 이용한 냉각물질(비등점이 -196℃인 액체질소)의 사용으로 지금을 급속 냉각시키고, 이후 산소 토치 노즐을 사용하여 가열시키며, 이어서 고강도 강철 재질의 쐐기형 모양을 가진 수단에 의하여 지금 내부에 크랙을 발생시키는 동시에 랜스와 지금 사이에 크랙을 유도하여 랜스로부터 지금의 제거효율을 향상시킬 수 있는 전로 랜스의 지금 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전로 정련작업을 도시한 개략도

도 2는 본 발명의 랜스 지금 제거장치의 측면을 나타내는 측면도

도 3은 본 발명의 랜스 지금 제거장치의 단면을 나타내는 단면도

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1 : 전로 2 : 랜스

3 : 용강 4 : 슬래그

5 : 지금 6 : 랜스 돔

7 : 냉각물질 분사노즐 8 : 노즐 보호대

9 : 산소 토치 노즐 10 : 지금 높이측정센서

11 : 센서 높이조절기

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치는, 랜스에 붙은 지금쪽으로 저온의 냉각물질을 분사하는 한쌍의 냉각물질 분사노즐과;

냉각물질 분사노즐의 하부에 설치되는 한쌍의 산소 토치 노즐과;

냉각물질 분사노즐과 산소 토치 노즐 사이에 설치되는 한쌍의 노즐 보호대와;

산소 토치 노즐의 하부에 설치되어 랜스 표면의 상부로부터 하부로 내려 오면서 랜스 표면에 붙은 지금의 높이를 측정하는 지금 높이측정센서 및;

지금 높이측정센서의 높이를 조절하는 센서 높이조절기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 냉각물질 분사노즐과 노즐 보호대 및 산소 토치 노즐은 함께 결합시켜 구성하되, 냉각물질 분사노즐과 산소 토치 노즐의 길이는 노즐 보호대 보다 짧게 형성하여 냉각물질 분사노즐과 산소 토치 노즐이 직접 지금에 접촉되는 것을 방지함에 따라 냉각물질 분사노즐과 산소 토치 노즐을 보호할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 지금쪽에 위치하는 부분인 지금 높이측정센서의 선단은 쐐기 형상의 고강도 강철로 형성하여 지금의 크랙 발생률을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 중 도 2 및 도 3을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치는, 제강공정에서 전로 작업중의 산소 취련에 사용되는 랜스에 있어서, 산소 취련 후 상부로 올라온 랜스(2)의 외부 즉, 랜스 돔(6)(도 1에 도시)에 설치되는 바, 상기 지금 제거장치는 상기 랜스(2)에 붙은 지금(5)쪽으로 냉각물질 즉, 온도가 약 -196℃인 액체질소를 분사하는 한쌍(좌우 대칭적으로 설치)의 노즐(7)(이하 "냉각물질 분사노즐"이라 함), 상기 냉각물질 분사노즐(7)의 하부에 설치되는 한쌍의 산소 토치 노즐(9), 상기 냉각물질 분사노즐과 상기 산소 토치 노즐 사이에 설치되는 한쌍의 노즐 보호대(8), 상기 산소 토치 노즐(9)의 하부에 설치되어 상기 랜스(2) 표면의 상부로부터 하부로 내려 오면서 상기 랜스 표면에 붙은 지금(5)의 높이를 측정하는 센서(10)(이하 "지금 높이측정센서"라 함), 그리고 상기 지금 높이측정센서(10)의 높이를 조절하는 센서 높이조절기(11)로 구성한다.

상기 지금 제거장치의 구성에서, 상기 지금 높이측정센서(10)의 높이에 따라 자동적으로 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 산소 토치 노즐(9)이 움직이도록 구성하여 상기 냉각물질 분사노즐(7), 상기 노즐 보호대(8) 및 상기 산소 토치 노즐(9)이 직접 랜스(2)에 부딪치는 것을 방지할 수 있도록 한다. 이와 같은 구성은 특별히 자세하게 그 구성 자체를 언급하지 않더라도 당업자라면 용이하게 구현할 수 있는 바로서, 여기에서는 생략키로 한다.

또한, 상기 지금 제거장치의 구성에서, 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 노즐 보호대(8) 및 상기 산소 토치 노즐(9)은 함께 결합되어 구성되는데, 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 산소 토치 노즐(9)의 길이는, 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 산소 토치 노즐(9)이 직접 지금(5)에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록 상기 노즐 보호대(8) 보다 약 1-5㎝ 정도 짧게 형성되며, 상기 결합 구성된 산소 토치 노즐(9)과 그의 하부에 설치된 지금 높이측정센서(10)는 약 1cm 이내의 거리로 유지되어 위치된다.

그리고, 상기 지금 높이측정센서(10)의 선단(지금쪽에 위치한 부분)은 쐐기형 모양으로 형성하되, 그 재질은 고강도 강철로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면 중 도 2 및 도 3을 참고로 하여 본 발명의 지금 제거장치의 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다.

전로(1)(도 1에 도시)의 상부로 랜스(2)가 올라오면 본 발명의 지금 제거장치가 상기 랜스(2)쪽으로 이동하여 지금(5)을 제거하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 노즐 보호대(8)가 상기 랜스의 중심부를 가르키도록 이동하되, 상기 랜스(2)의 최상부로부터 그 하부로 이동하여 상기 랜스의 중심부에 위치한다. 이후 상기 지금 높이측정센서(10)가 지금(5)에 접촉하도록 상기 지금쪽으로 이동한다. 이어서 냉각물질 분사노즐(7)에서 저온(약 -196℃)의 액체질소를 분사하여 상기 지금(5)을 급속히 냉각시킨다. 또한, 상기 지금 높이측정센서(10)가 하부로 이동하면 아래 부분에 위치한 지금(5)에도 상기 냉각물질 분사 노즐(7)이 저온의 액체질소를 분사하여 상기 하부에 위치한 지금도 급속히 냉각시킨다. 상기 지금 높이측정센서의 이와 같은 이동 동작에 의하여 지금(5)은 아래 부분까지 냉각된다.

이와 같이, 상기 지금 높이측정센서의 이동에 따른 상기 냉각물질 분사 노즐(7)의 동작으로 하부의 지금까지 냉각되면 이 때를 기하여 액체질소의 분사를 중지한다. 상기 액체질소의 분사가 중지되면 상기 지금 높이측정센서(10)는 위쪽 방향으로 이동하게 되고, 이어서 상기 산소 토치 노즐(9)에서 불꽃이 분사되어 지금(5)을 가열시키게 되며, 또한 상기 지금 높이측정센서(10)가 하부로 이동하면 아래 부분에 위치한 상기 지금에도 상기 산소 토치 노즐(9)에서 불꽃을 분사시켜 상기 하부에 위치한 지금도 가열시키게 된다. 이어서, 지금의 아래 부분에 와서는 상기 산소 토치 노즐(9)의 작동을 중지시켜 가열을 멈추고, 이후 상기 지금 높이측정센서(10)가 상기 지금(5)의 상부로 이동하게 된다.

이와 같이 상기 지금 높이측정센서(10)가 이동하여 상기 지금의 최상부에 도달하면, 센서 높이조절기(11)가 상기 지금 높이측정센서를 이동시켜 지금(5)쪽에 접촉시키게 되고, 이에 의하여 상기 지금 높이측정센서의 선단인 쐐기형의 고강도 강철이 상기 지금을 강하게 눌러 크랙을 발생시키게 된다. 이러한 크랙을 발생시키는 상기 지금 높이측정센서는 상기 지금의 상부에서 하부로 이동하되, 약 10-15㎝ 간격으로 내려 오면서 상기 지금(5)을 강하게 눌러 크랙을 발생시키게 된다.

이때 상기 센서 높이조절기(11)의 의하여 상기 지금 높이측정센서(10)의 쐐기형 끝부분이 상기 랜스(2)의 표면부에 접촉하는 것이 방지된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 지금 제거장치의 동작에 의하여 랜스(2) 상에 부착된 대부분의 지금(5)을 용이하게 분리시킬 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 지금 제거장치가 더욱 효과를 발휘하기 위해서는 새로운 랜스를 삽입한 후 처음으로 발생되는 지금을 제거하는 것이 좋으며, 2 내지 3회 이후에 발생되는 지금은 높이가 약 5cm 이하일 때 제거하는 것이 좋다. 또한, 상기 지금이 상기 랜스의 표면에 쌓여 그 높이가 높은 경우에는 상기 지금 제거장치에 의한 상기 동작을 다수 반복하여 시행하면 지금을 랜스의 표면으로부터 용이하게 분리시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기한 본 발명의 실시예에 있어서는 저온의 액체질소를 냉각물질로 사용하였으나, 고체를 급속히 냉각하는 효과가 있고 고체에 부딪히면서도 액체나 고체를 만들지 않는 액체 이산화탄소를 냉각물질로 사용할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치에 의하여 랜스의 표면에 부착된 지금을 용이하게 분리시킬 수 있고, 본 발명의 전로 랜스의 지금 제거장치의 그 구성이 간단하여 비용을 절감할 수 있는 동시에 지금 제거장치의 구성품 중 냉각물질 분사노즐과 산소 토치 노즐을 보호하여 상기 장치의 수명을 증대시킬 수 있으며, 또한 지금 제거장치의 구성품 중 지금 높이측정센서의 선단을 쐐기 형상의 고강도 강철로 형성하여 지금의 크랙 발생률을 높임에 따라 랜스의 표면에 부착된 지금을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.

Claims (4)

1. 산소 취련에 이용되는 랜스(2)를 사용하는 전로 정련공정에 있어서, 상기 랜스(2)의 돔(6)에 랜스의 지금 제거장치를 설치하되,

   상기 랜스의 지금 제거장치는, 상기 랜스(2)에 붙은 지금(5)쪽으로 냉각물질을 분사하는 한쌍의 냉각물질 분사노즐(7)과;

   상기 냉각물질 분사노즐(7)의 하부에 설치되는 한쌍의 산소 토치 노즐(9)과;

   상기 냉각물질 분사노즐과 상기 산소 토치 노즐 사이에 설치되는 한쌍의 노즐 보호대(8)와;

   상기 산소 토치 노즐(9)의 하부에 설치되어 상기 랜스(2) 표면의 상부로부터 하부로 내려 오면서 상기 랜스 표면에 붙은 지금(5)의 높이를 측정하는 지금 높이측정센서(10) 및;

   상기 지금 높이측정센서(10)의 높이를 조절하는 센서 높이조절기(11)로 구성한 것을 특징으로 하는 전로 랜스의 지금 제거장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 노즐 보호대(8) 및 상기 산소 토치 노즐(9)은 함께 결합시켜 구성하되, 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 산소 토치 노즐(9)의 길이는 상기 노즐 보호대(8) 보다 짧게 형성하여 , 상기 냉각물질 분사노즐(7)과 상기 산소 토치 노즐(9)이 직접 지금(5)에 접촉되는 것을방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전로 랜스의 지금 제거장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 지금 높이측정센서(10)의 선단, 즉 지금(5)쪽에 위치하는 부분은 쐐기 형상으로 형성하여 상기 지금의 크랙 발생률을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전로 랜스의 지금 제거장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 랜스(2)에 붙은 지금(5)쪽으로 분사되는 냉각물질은 액체질소 또는 액체 이산화탄소를 사용하는 것을 특징으로 하는 전로 랜스의 지금 제거장치.