KR100604977B1 - 출탕기를 갖추고 있는 야금 용기 및 이 용기로부터 용융금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기(1)에 위치되는 용탕(3)으로부터 용탕(3)의 슬래그 없이 추출용 출탕기(5)를 포함하는 야금 용기(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 배출 채널(10)의 제 1 레그(11)는 내화성 용기 벽부(15)를 관통하고, 배출 채널(10) 연결부의 양 레그 구역에서 위치되는 오버플로 에지(14)는 배출 채널의 입구 개구(18)의 상부 에지(18)보다 더 높게 정렬된다. 용탕(3)은 바람직한 도입방식으로 배출 채널(10)에서 가열될 수 있다.

야금 용기, 슬래그, 용탕, 액체 금속, 출탕기, 환기 밸브, 내화재, 배출 덕트.

Description

출탕기를 갖추고 있는 야금 용기 및 이 용기로부터 용융 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 방법{METALLURGICAL VESSEL COMPRISING A TAPPING DEVICE AND METHOD FOR THE CONTROLLED, SLAG-FREE EXTRACTION OF MOLTEN METAL FROM SAID VESSEL}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에서 제시한 바와 같이, 액체 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하기 위한 출탕기를 갖추고 있는 야금 용기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 출탕기를 사용하는 방법에 관한 것이다.

WO 86/04980은 액체 사이펀(siphon)의 원리를 사용하고, 내화 라이닝을 갖춘 배출 파이프에 의하여 용탕을 포함하는 수용 용기로부터 액체 금속의 소정량을 전달하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 배출 파이프는 두개의 아래로 향한 레그를 갖춘 역 U자형 또는 V자형 형태이고, 배출 파이프의 제 1부분은 입구 개구를 갖추고 있고 제 2 부분은 폐쇄 장치에 의하여 기밀하게 폐쇄될 수 있는 액체 금속용 출구 개구를 갖추고 있다. 진공 장치에 연결될 수 있고, 내화 라이닝을 갖추고 있고, 제 1 밸브를 통해 진공 장치에 선택적으로 연결되거나 또는 제 2 밸브를 통해 자유 대기와 연통될 수 있는 파이프 연결부는 배출 파이프의 상부 영역에 구비되어 있다. 용탕을 포함하는 용기, 상세하게는 용광로 용기로부터 액체 금속의 소정량을 전달하기 위하여, 배출 파이프의 제 1 레그는 용기 상부 부분의 수냉 요소에 의하여 형성된 벽부에서 폐쇄가능한 개구를 통하여 용탕에서 침지되고, 배출 파이프의 제 2 레그는 폐쇄장치에 의해 기밀하게 폐쇄되며, 환기 밸브로서 작동하는 제 2 밸브는 폐쇄되고 제 1 밸브는 배출 파이프가 진공장치와 연통하도록 개방되어 있다. 진공 장치의 진공 흡입 효과는 용탕을 제 1 레그에서 상승되도록 하고 두 레그의 연결 구역에서의 오버플로 에지를 넘어 제 2 레그로 유입되게 한다. 제 2 레그가 채워질 때, 제 2 레그의 폐쇄 장치는 개방되고, 액체 금속은 액체 사이펀의 원리에 기초하여 수용 용기, 바람직하게는 레이들(ladle)로 옮겨진다. 진공 장치와 연통시키는 제 1 밸브의 폐쇄에 의하여 그리고 환기 밸브로서 작동하는 제 2 밸브의 개방에 의하여, 배출 덕트를 통과하는 유동이 가로막혀서 액체 금속을 용탕(molten metal)의 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 것이 가능하다. 제 1 레그가 슬래그 레이어를 통하여 용탕내에 침지될 때 슬래그가 배출 파이프내로 통과하는 것을 방지하기 위하여, 용탕에 침지되기 전에 입구 개구는 침지후에 입구 개구를 녹이고 개방하는 플레이트에 의하여 폐쇄된다. 폐쇄 장치의 폐쇄 플레이트 부재를 보호하기 위하여, 노 용기의 출탕전에 입상 내화재가 하부 구역에서 수축부를 갖추고 있는 제 2 레그내로 유도된다.

DE-C 605 701은 열 용액조를 비우기 위한 사이펀을 개시하고 있는 것으로서, 열용액조에는 이젝터 노즐이 가열 케이싱에 의하여 둘러싸인 흡입 파이프에 설치되어 있다. 흡입 파이프와 함께 이젝터 노즐은 가열된다. 이젝터 노즐은 감소된 압력을 만들어내고 그 압력에 의해 용기로부터 액체의 배출을 제어하기 위한 절차가 시작된다.

액체 사이펀의 원리를 사용하여 액체 금속을 배출시키기 위한 공지된 방법 및 장치에 있어서, 역 U자형 또는 V자형의 형태의 배출 파이프의 레그는 용탕에 침지된다. 배출 파이프의 상부 방향 변경 구역은 최대 용탕 표면위에 배치된다. 따라서, 출탕 절차를 시작하기 위하여, 용탕은 변경 구역과 용탕의 표면과의 높이의 차이보다 더 크게 올려져야만 한다. 이것은 출탕 방법의 도입에 필요한 진공 장치를 만든다.

본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 전제부에서 제시한 것과 같이 출탕기를 갖추고 있는 야금 용기에 있어서, 용기의 크기에 관계없이 액체 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 것이다. 본 발명의 목적은 출탕기의 다양한 변경을 제시하는 것으로서, 이러한 개량형에서는 감소된 압력 없이 출탕 절차를 시작하는 것이 가능하여, 진공 장치가 필요 없다. 결국, 본 발명은 또한 이러한 종류의 장치를 사용하여 야금 용기로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 출탕기를 갖춘 야금 용기는 청구항 제 1 항의 특징부에 의하여 특징지워진다. 출탕기의 장점이 되는 구성은 청구항 제 2 항 내지 제 15 항에서 알 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 청구항 제 16 항의 특징부에 의하여 특징지워진다. 이러한 방법의 장점이 되는 구성은 나머지 다른 청구항에서 알 수 있다.

본 발명의 경우에 있어서 배출 덕트는 용기의 벽부내의 하나의 레그와 일체화되어 있고 배출 덕트의 두 개의 레그의 연결 구역에서의 오버플로 에지의 높이는 출탕 작동을 시작하기 위한 진공 장치를 배제할 수 있는 방식으로 수행된다. 이러한 점에 있어서, 자유 대기와 두 개의 레그의 연결 구역사이에서의 압력 균등화에 의하여, 바람직하게는 폐쇄 장치의 작동에 의하여 또는 환기 밸브에 의하여 출탕 작동이 언제라도 신속하게 종료될 수 있어서, 액체 금속이 배출될 때, 용탕에서 부유하는 슬래그 레이어로부터 슬래그가 운반되지 않도록 할 수 있다.

본 발명은 다섯개의 도면을 참조하여, 3개의 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명된다:

도 1은 출탕기를 갖추고 있는 야금 용기의 단면도,

도 2는 약간 변형된, 출탕기를 포함하는 용기의 일부분의 확대도,

도 3은 배출 덕트의 변형된 형태를 가진 도 2에 상당하는, 경사가 없는 상태에서 출탕기를 포함하는 경사가능한 용기의 부분도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취해진 단면도, 및

도 5는 경사진 상태에 있어서, 도 3에 도시된 경사가능한 용기의 부분도.

야금 용기의 한 예로서, 도 1은 전기 아크로의 노 용기(1)의 단면을 도시하고 있다. 노 용기(1)는 용탕(3)을 수용하기 위한 벽돌-조립된 노를 형성하는 하부 용기부(2) 및 수냉 요소로 형성되어 있는 상부 용기부(4)를 포함한다. 도 1에서 도시된 바와같이, 출탕기(5)는 노 용기의 좌측에 배치되고 슬래그 도어(6)에 의하여 폐쇄가능한 슬래그 개구(7)는 오른쪽에 배치되어 있다. 하부 용기부(2)의 바닥부는 출탕기(5)쪽으로 경사져 있다. 종래 기술에서의 바닥부 출탕부(9)는 바닥부 외형(8)의 가장 낮은 위치에 배치되어 있어서, 예를 들면 노가 고장나기 전에, 노를 수리하거나 또는 노를 다시 라이닝처리 할 목적으로 노 용기가 완전히 비워질 때 사용된다. 노 용기는 공지의 방식으로 출탕기(5)의 방향으로 경사지도록 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 출탕기는 용기를 경사시킬 필요가 없고 그래서 노 용기를 경사시키기 위한, 그리고 스크랩 예열 샤프트의 경우에 있어서 노 용기가 경사지기 전에 샤프트를 상승시키기 위한 구조적 특징을 필요로 하지 않는다. 고정된 노의 경우에서는, 출탕쪽에서의 수냉 요소는 다른 수냉 요소와 동일한 길이로 될 수 있고, 그래서 용기의 벽부의 내화재를 보다 많이 절약할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 노 용기(1)의 경우에 있어서, 액체 사이펀의 원리에 기초하여 설계된 출탕기(5)는 내화재로 둘러싸여 있고 상부에서는 연결되어 있으며 아래로 향한 두개의 레그(11, 12)를 갖춘 역 V자형 형태인 배출 덕트(10)를 포함한다. 두개의 레그 사이의 연결 구역(13)에 있어서, 액체 금속(3)용 오버플로 에지(14)는 배출 덕트(10)내에 형성되어 있다. 배출 덕트의 제 1 레그(11)는 하부 용기부(2)의 내화 용기 벽부(15)를 통과하고, 노의 내부로부터 볼 때 위로 경사져 있다. 제 2 레그(12)는 노 용기(1) 바깥에 배치되어 있고 용기 벽부(15)에 평행하게 수직하방으로 향한다. 제조 및 유지보수의 이유로, 내화 용기 벽부(15) 바깥에 배치되는 출탕기(5)의 구역은 내화 용기 벽부를 통과하는 배출 덕트(10)의 부분을 플랜지(16)로 연결한다.

배출 덕트(10)의 제 1 레그(11)는 높이(h0)를 한정하는 상부 에지(18)를 가지고 있는 입구 개구(17)를 갖추고 있다.

배출 덕트(10)의 제 2 레그(12)는 액체 금속(3)용 출구 개구(20)를 갖추고 있다. 출구 개구(20)는 폐쇄 장치(19)에 의하여 폐쇄될 수 있고 배출 덕트(10)의 입구 개구(17)의 상부 에지(18)보다 더 낮은, hA로 표시된 높이에 있다. 폐쇄 장치(19)는 출구 개구(20)의 에지 압박 폐쇄 위치로부터 출구 개구(20)를 개방하는 개방 위치로, 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 구동에 의하여 반복적으로 이동가능한 폐쇄 플레이트 부재(21)에 의하여 도시적으로만 예시되어 있다. 출탕 작동이 선행의 출탕 절차에서 제 2 레그(12)에 잔류된 잔여량에 의해서 또는 배출 덕트의 오버플로 에지(14)를 넘어 제 2 레그로 미리 흘러들어간 용탕(3)의 오버플로량에 의하여 시작될 때, 폐쇄장치에 의하여 수행된 폐쇄효과의 밀봉 완전성에 관하여 특별한 요구를 필요로 하지 않는다. 제 2 레그(12)가 비워질 때 진공 장치가 출탕 절차를 시작하도록 사용되면, 그때 진공 흡입 작동의 효과를 실질적으로 감소시키지 않기 위해, 폐쇄 장치(19)는 기밀한 폐쇄 작동을 제공하도록 설계되어 있다. 폐쇄 플레이트 부재가 출구 개구에 대하여 가압되는 세라믹 슬라이더 부재 및 폐쇄 장치는 시일의 사용에 의해 이러한 목적에 특히 적합하다.

노 용기(1)로부터 레이들로 출탕시, 배출 덕트(10)의 제 2 레그(12)는 금속의 분출을 둘러싸서 자유대기로부터 보호하는 보호 파이프(22)에 의하여 아래로 연장된다.

배출 덕트내의 액체 유동에서 난류를 실질적으로 방지하기 위하여, 배출 덕트의 통과 유동 단면은 비교적 크고 그리고 통과하는 유동을 제한하기 위하여, 감소된 통과-유동의 단면의 한 부분(23)은 출구 개구(20)의 바로 상류측에 제공된다. 상기 부분(23)은 통과하는 액체의 고속 유동에 의한 특별한 부하를 받기가 쉽기 때문에, 독립적이고, 교체가능한 부분(도시 생략)의 형태를 취한다. 원형 단면의 유동을 형성하기 위하여 원형 단면으로 된 감소된 통과-유동 단면의 부분과는 별개로, 예시된 실시예에 있어서 적어도 제 1 레그(11)의 입구 개구(17)의 구역에서 배출 덕트의 통과-유동 단면은 직사각형 형상 또는 높이보다 더 큰 폭의 타원형 형상이고, 그래서 출탕 작동후에 잔류하는 액체 섬프(sump)를 결정하는 입구 개구(17)의 상부 에지(18)는 가능한한 가장 아래쪽으로 배치된다. 입구 개구(17)의 내부 단면에 대한 치수는 약 30㎝의 폭과 약 20㎝의 높이를 갖추면 유리한 것으로 밝혀졌다.

출탕 작동동안에 용탕의 방해를 받지 않은 배출 유동에 관하여, 용탕을 액체 상태로 배출 덕트에 있도록 유지하기 위하여, 또는 굳어진 잔여 용탕을 다시 용해시키기 위하여, 배출 덕트를 둘러싸는 내화재 또는 배출 덕트에 놓여진 용탕은 가열 장치에 의하여 가열될 수 있다. 예시된 구조에 있어서, 장치는 배출 덕트(10)의 제 1 레그(11)를 둘러싸는 제 1 유도 코일(24) 및 배출 덕트(10)의 제 2 레그(12)를 둘러싸는 제 2 유도 코일(25)에 의한 유도 가열을 이용하고 있다. 유도 코일은 교류로 따로따로 작동될 수 있어서, 각각의 관련된 요건에 따라, 제 1 레그(11)의 용탕 또는 제 2 레그(12)의 용탕을 가열하는 것이 가능하다. 배출 덕트로부터 유도 코일(24, 25)의 냉각된 권선부로 열 유동을 감소시키기 위하여 단열 레이어(26)가 내화 라이닝을 갖춘 배출 덕트(10)의 레그(11, 12)와 유도 코일(24, 25)의 권선부 사이에 배치된다. 전류가 흐르지 않는 상태에서, 유도 코일(24, 25)의 확실히 냉각된 권선부는 또한 배출 덕트에 남아있는 용탕을 냉각하도록 사용될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 단열 레이어(26)는 생략된다.

예시된 실시예에 있어서, 내화재로 라이닝 처리된 파이프 연결부(27, 28)는 두개의 레그(11, 12)사이의 연결 구역(13)에서 배출 덕트(10)의 각각의 레그(11, 12)와 각각 정렬되어 제공되어 있다. 제 1 레그(11)와 정렬되어 있는 제 1 파이프 연결부(27)는 플랜지(29)에 의하여 기밀하게 폐쇄될 수 있다. 제 2 레그(12)와 정렬되어 있는 제 2 파이프 연결부(28)는 제 2 플랜지(30)에 의하여 적어도 하나의 외부 장치와 연결될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 제 2 플랜지(30)는 연결 파이프(31)를 구비하고 있고 이 연결파이프에는 도 2에 개략적으로 도시된 진공 장치(39)가 제 1 밸브(32)에 의하여 연결될 수 있다. 밸브가 개방될 때, 자유 대기와 연통될 수 있는 환기 밸브(33)인 제 2 밸브는 연결 파이프(31)로부터의 분기부에 배치되어 있다. 두 개의 레그(11, 12) 사이의 연결 구역(13)에서 자유 체적을 감소시키기 위하여, 내화 플러그(34, 35)는 플랜지(29, 30)의 안쪽에 배치되어 있다. 플랜지(29, 30)가 제거될 때, 상응하는 파이프 연결부와 각각 정렬되는 레 그(11, 12)의 내부는 검사 및 유지보수의 목적을 위하여 접근가능하다. 또한 파이프 연결부의 적어도 하나는 배출 덕트에 배치된 용탕 또는 배출 덕트용 가열 장치로서, 유도 가열 장치 대신에 또는 유도가열 장치에 부가하여 버너를 연결하도록 사용될 수 있다.

출탕기를 포함하는 용기의 일부분을 확대하여 도시한 도 2는 여러 대체 구성에서 출탕기의 작동 모드에 대하여 유리한 몇가지 변경 및 부가적인 장치를 도시한다.

기체, 바람직하게 아르곤과 같은 불활성 기체의 유입을 위하여, 아래로부터 배출 덕트(10)내로 개방하고 가압된 가스 라인에 의하여 가압된 가스 원에 연결될 수 있는 플러싱(flushing) 또는 소기작용의 다공성 벽돌(36)은 배출 덕트(10)의 입구 개구(17)의 부근에 제공되어 있다. 제 1 레그(11)에서 상향으로 상승하고, 그리고 개방된 환기 밸브(33)에 의하여 배출될 수 있는 가스의 유입은 용탕을 비말동반(entrainment) 되도록 하고, 이러한 방식으로 액체 금속은 오버플로 에지(14)를 넘는 레벨까지 제 1 레그에서 상승된다. 비말동반 효과는 진공 장치(39)에 의하여 야기되는 진공 흡입 효과를 대신하여 또는 진공흡입 효과에 부가하여 사용될 수 있다.

제 1 레그의 유도 가열에 대한 대안으로서 또는 제 1 레그의 유도가열에 부가하여, 상기 레그에서 용탕의 응고는 가압된 가스 라인에 의하여 가압 가스 원에 연결될 수 있고 배출 덕트의 상부측에서 개방하며 그리고 제 1 레그에서 액체 금속의 순환시킬 수 있는 플러싱 또는 소기작용의 제 2 다공성 벽돌(37)을 배출 덕트의 입구 개구(17)의 부근에서 제공함으로서 방지될 수 있다. 이것은 고온의 금속을 용기(2)에서 제 1 레그의 보다 냉각된 구역내로 통과하게 하여, 상기 구역에서 금속의 경화를 방지한다. 하부 용기부(2)의 바닥부에, 예를 들면 바닥부 출탕부(9)에 대하여 유사한 위치에 있는, 배출 덕트의 입구 개구(17)의 부근에, 상기 구역에서의 순환에 의한 냉각 효과를 중화하기 위하여 플러싱 또는 소기작용의 다공성 벽돌을 제공하는 것이 가능하다.

진공 장치(39)를 사용할때, 용기의 최대 용액조 레벨(h3)에서, 배출 덕트(10)의 연결 구역에서의 용액조 레벨(h4)이 파이프 연결부(27)에 연결된 버너내로 또는 진공 장치쪽 이송 라인내로 통과하는 정도로 상승되지 않도록 하기 위해, 본 장치는 배출 덕트(10)의 두 개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)에서 용액조 레벨(h4)의 높이를 탐지하고 제어하기 위한, 부재번호 40으로 도 2에 표시된 장치를 포함한다. 장치(40)는 용액조 레벨(h4)의 높이를 탐지하는 레벨 센서를 포함하고 센서의 출력 신호가 조절 회로에 의하여 예를 들면 진공 장치(39)에 의하여 생성된 감소된 압력을 조절한다. 두 개의 레그(11, 12)의 연결 구역에서 작용하는 감소된 압력은 기준값으로 설정된 레벨(h4)을 유지하기 위해, 일정하게 감소된 압력을 공급하는 진공 장치(39)를 사용하여, 부가적인 누출 또는 2차 공기가 진공 장치(39)의 흡입 구역내로 제어되어 이송되도록 하는 조절 밸브(38)로 레벨 센서에 의하여 공급된 제어 신호가 이송되도록 하는 절차에 의하여 조절될 수 있다. 파이프 연결부(27, 28)의 길이가 손상될 만한 요소를 용탕의 최대 흡입 높이 즉 헤드보다 항상 높게 배치되도록 하는 크기이면, 용액조 레벨(h4)에 대한 소정의 높이를 유지하기 위한 조절 장치는 필요없다.

출탕기(5)가 각각의 출탕 작동에 있어서, 제 2 레그가 완전히 비워지는 방식으로 설계되어 작동되면, 바람직하게는 상기 WO 86/04980에 공지된 바와 같이, 입상 내화재는 출탕 작동후 그리고 배출 덕트(10)의 출구 개구(20)가 폐쇄 플레이트 부재(21)에 의하여 다시 폐쇄된 후 상부로 부터 제 2 레그내로 유입된다. 이러한 경우에 있어서, 배출 덕트(10)의 제 2 레그(12)와 정렬되는 제 2 파이프 연결부(28)는 외부 장치로서, 적당한 이송 도관 및 계측 장치에 의하여 입상 내화재를 가지고 있는 컨테이너와 연결하기 위해 사용된다. 환기 밸브(33)에 의한 자유 대기와의 연통 가능성 및 진공 장치의 연결을 위한 연결 파이프(31)는 배출 덕트(10)의 제 1 레그(11)와 정렬되는 제 1 플랜지(29)와 결합될 수 있다.

출탕 절차를 시작하고 및 수행하는 것에 관하여, 다수의 변경이 출탕기(5)의 각각의 설계 구성에 따라서 가능하고, 이러한 변경의 가장 중요한 것은 아래에 설명된다.

이 점에 있어서, 도 1에 도시된 높이 인자(h1 내지 h7 및 hA)는 각각 역할을 나타낸다. 앞에서 이미 설명한 이러한 높이 인자에 대한 정의는, 아래에서 다시 요약되고 보충된다. 경사가능한 용기의 경우에 있어서, 높이 인자는 경사상태 및 비경사 상태(도 3 및 도 5 참조)와 관련된다. 포함된 의미는 다음과 같다:

hA = 폐쇄 플레이트 부재(21)에 의하여 폐쇄될 수 있는 배출 덕트(10)의 출구 개구(20)의 높이,

h0 = 배출 덕트의 입구 개구(17)의 상부 에지(18)의 높이,

h1 = 입구 개구(17) 앞의 바닥부 형상(8)의 높이,

h2 = 오버플로 에지(14)의 높이,

h3 = 용탕(3)의 최대 허용가능한 레벨의 높이,

h4 = 배출 파이프(10)의 연결 구역(13)에서 용탕의 높이,

h5 = 용탕에서 부유하는 슬래그(41)의 레이어면의 높이,

h6 = 두개의 레그(11, 12)의 연결 구역에서 플러그(34, 35)에 의한 폐쇄 높이, 및

h7 = 슬래그가 흡입구 소용돌이에 의하여 배출 덕트(10)내로 빨려들어가는 용탕 레벨의 높이.

도 1에서 도시된 출탕기의 경우에 있어서, 오버플로 에지(4)의 높이(h2)는 용탕(3)의 최대 허용가능한 레벨(h3)과 대략 동일한 높이이다. 슬래그(41)의 레이어는 용기(1)내의 용탕(3)에 무게 부하를 가하기 때문에, 배출 덕트에서의 용탕(3)의 레벨의 높이(h4)는 h3보다 약간 더 높다. 이것은 용기(1)에서 최대 용액조 레벨(h3)에 도달하기 조금 전에 용탕이 제 1 레그(11)에서 제 2 레그(12)내로 넘쳐 유동하여 배출 덕트(10)의 제 2 레그를 채우는 것을 의미한다. 출탕 작동 직전의 상기 상태는 도 1에 도시되어 있다. 연결 구역(13)에서의 자유 체적은 높이(h6, h4)사이의 조그만 차이에 의하여 작게 유지된다. 상기 상태에 있어서, 환기 밸브(33)의 개방에 의하여 대기압이 연결 구역(13)의 자유 공간에 생성된 후 환기 밸브가 폐쇄되면, 진공 장치에 대한 필요성이 없이, 출구 개구(20)가 폐쇄 플레이트 부재(21)에 의하여 개방된 후에, 제 2 레그(12)에서의 용탕이 빠져나갈때 제 1 레그(11)에 있는 용탕도 상기 용탕과 함께 용기(1)의 외부로 누출시켜 빠져나간다. 액체 사이펀의 원리에 기초로 한 배출 유동은 용탕의 레벨과 함께 떨어지는 슬래그(41)의 레이어로부터의 슬래그 및 공기가 배출 덕트의 입구 개구(17)의 상부 에지(18)에 의하여 배출 덕트내로 빨려들어갈 때까지 계속된다. 용기(1)에서 용탕(3)의 레벨이 높이(h0)에 도달한 때, 출탕 작동은 슬래그 및 빨려들어온 공기에 의하여 자동적으로 종결되고; 상기 경우에 있어서 소량의 슬래그는 배출 덕트내로 통과하여 출탕된 금속으로 된다.

배출 덕트(10)의 입구 개구(17)의 상부 에지(18) 위에서의 흡입구 소용돌이에 의하여, 소량의 슬래그가 용탕(3)의 레벨이 높이(h0)로 도달하기 전에 배출 덕트(10)내로 빨려들어간다. 슬래그가 흡입구 소용돌이의 작용으로 인해 배출 덕트 내로의 흡입되기 시작하는 높이는 h7이다. 슬래그의 임의의 흡입구 유동이 방지되면, 출탕 절차는 용탕(3)의 레벨이 높이(h7)에 도달할 때 종결되어야 한다. 출탕 절차의 종결은 적절한 폐쇄 장치(19)에 의하여 배출 덕트(10)의 출구 개구(20)를 폐쇄 시키고 환기 밸브(33)의 개방, 즉 두 개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)내로의 누출 2차 공기의 공급에 의하거나 또는 경사가능한 용기의 경우에 있어서 용기 뒤쪽을 기울이므로써 실행될 수 있다. 먼저 언급한 상태에 있어서, 제 2 레그(12)는 용탕의 잔여량으로 적어도 부분적으로 채워진 상태로 있다. 다른 상태에 있어서는, 제 2 레그(12)가 완전히 비워진다.

설명한 바와 같이, 용탕이 흘러나올 때 야기되는 흡입 효과가 제 1 레그를 경유하여 용기로부터 제 2 레그 내로 용탕(3)을 빨아들일 정도로 충분하면, 제 2 레그(12)에 있는 용탕의 양은 출탕 절차를 시작하고 실행하는데 충분하다. 이 점 에 있어서 본질적으로 고려할 점은 두개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)에서의 자유 공간의 크기 및 출탕 절차가 시작될 때 제 2 레그(12)에서 나타나는 용탕의 체적이다. 결국, 필수적인 부분은 또한 배출 덕트(10)에서 유동 상태에 의하여 작동되고, 출구 개구(20) 위쪽의 통과 유동 단면에서의 감소에 의하여 영향을 받을 수 있다.

본 발명에 따른 출탕기에 의해, 단지 하나의 출탕 작동만이 최대 용액조 레벨(h3)이 도달되는 각각의 경우에 대하여 사용된다면, 출탕 절차는 설명한 바와 같이 도 1에 도시된 높이에 관련한 상태로, 진공 장치의 사용없이, 단지 제 2 레그(12)에 있는 용탕의 잔여량 또는 오버플로 량에 의해서만 실행될 수 있고, 이 경우에 상기 용탕은 가열 장치(24, 25)에 의하여 액체 상태로 될 수 있다.

예를 들면 제 1 레그(11)의 기울기 각도의 감소로 인해, 오버플로 에지(14)의 높이(h2)가 용탕의 최대 레벨의 높이(h3)보다 더 낮게되면, 제 2 레그(12)내로의 용탕(3)의 오버플로는 비록 용기(1)에서의 용탕의 레벨이 최대 높이(h3) 이하, 보다 상세하게는 용탕의 레벨이 높이(h2)에 도달할 때까지 일지라도 보장된다. 그러므로, 상기 구역에 있어서, 제 2 레그의 체적에 관한 적절한 구성에 의해, 본 장치는 제 1 레그로부터 이송되는 용탕에 의하여 출탕 절차의 시작을 항상 실행할 수 있다. 오버플로 에지(14)가 낮게 설정되면, 용기(1)내에서 재료가 용융되었을때 제 2 레그(12)내로의 이동은 최대 용액조 레벨(h3)에 도달하기 전에 이미 발생하고, 그리고 여기서 용탕의 냉각 및 경화는 유도 가열 및/또는 각각의 플러싱 또는 소기 작용의 벽돌(37, 36)에 의한 가스 유입에 의하여 바람직하게 저지되어야만 한다. 배출 덕트의 입구 개구(17)의 상부 에지(18)의 높이(h0)는 오버플러 에지(14)의 높이(h2)에 대해 최저 한계로 간주된다. 그러나, 바람직하게는 높이(h2)가 높이(h7)아래로 떨어지지 않으며, 다르게 말하면, h2≥h7로 된다. 경사가능한 노 용기의 경우에 있어서 상기의 높이 세목은 경사된 상태와 관련한다.

오버플로 에지(14)의 높이(h2)가 용탕(3)의 최대 레벨의 높이(h3)보다 더 높게 선택되면, 즉 소량이 여러번 출탕기(5)에 의해 용기(1)로부터 계속적으로 배출되고 이러한 상태에서 각각의 출탕 절차가 제 2 레그의 비워짐에 의해 중단되면, 그때 진공 장치는 출탕 절차를 시작하도록 요구되며; 예시된 실시예에 있어서, 진공 장치는 밸브(32)에 의하여 연결 덕트(31)에 연결될 수 있다. 진공 장치의 크기는 상승될 각각의 액체 금속 기둥에 따른다. 낮은 흡입 압력은 본 명세서의 서두 부분에서 인용된 DE-C 605 701 의 기술사상에 기초한 이젝터 노즐의 사용에 의하여 실행될 수 있다. 제 1 레그에 있어서 용액조 레벨의 약간의 상승은 비말동반 효과에 의한, 플러싱 또는 소기작용의 다공성 벽돌(36, 37)을 통하는 가스의 유입에 의하여 달성될 수 있다.

도 1에 도시된 출탕기(5)에 의한 출탕 공정은 아래에서 설명된다.

출탕 진행후에, 배출 덕트(10)의 출구 개구(20)는 폐쇄되고 입상 내화재는 제 2 레그(12)의 하부로 유입된다. 동시에 용광로(1)는 장입물로 장입되고 다음에 장입물은 용해된다. 상기 상태에 있어서, 노 용기(1)에서 용액조의 레벨은 상승하고 동시에 배출 덕트의 제 1 레그(11)에서도 상승한다. 제 1 레그(11)에 있어서 용탕의 냉각을 방지하기 위하여, 전류 및/또는 가스를 공급받은 유도 코일(24)은 플러싱 또는 소기작용 벽돌(37, 36) 각각을 통하여 도입된다. 야금 용기(1)에서 최대 용액조 레벨(h3)에 도달되기 조금전에, 용탕은 제 1 레그(11)로부터 오버플로 에지(14)를 넘어 제 2 레그(12)로 유동하여 제 2 레그를 채우고; 또한 이러한 경우에 있어서, 냉각은 전류를 유도 코일(25)에 공급함으로써, 즉 용탕의 유도 가열에 의하여 방지된다. 용해 과정 동안에, 환기 밸브(33)는 두개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)에서의 압력 생성을 방지하도록 개방된다.

출탕 작동 전에 환기 밸브(33)는 다시 폐쇄되고 출탕 절차는 폐쇄 장치를 개방함으로써 시작된다. 제 2 레그(12)에 있어서 배출되는 오버플로 량에 의해, 용탕은 높이(h7)에 이를 때까지 제 1 레그(11) 및 노 용기의 바깥으로 유출된다. 슬래그가 빨려들어가지 않도록 하기 위해 환기 밸브(33)를 개방시킴으로써, 누출 2차 공기의 공급에 의하여 출탕 절차는 중단된다. 용액조 레벨에 상응하는 액체 금속의 양은 노용기의 섬프로서 남아있다. 폐쇄 장치(19)가 다시 폐쇄된 후에 그리고 점적(trikle) 유동이 가능한 내화재가 도입된 후에, 상기 절차가 반복된다.

단지 일부분의 양이 출탕되면, 분출은 폐쇄 장치(19)에 의하여 중단될 수 있고, 그래서 액체 금속의 잔류량이 제 2 레그(12)에 남아있다. 배출 덕트의 제 1 레그(11)에서 오버플로 에지(14)의 레벨 아래로 떨어진 용액조 레벨(h4)은 새로운 출탕 절차를 시작하기 위하여, 가능한한 장치(40)의 레벨 센서에 의한 용액조 레벨 조절기능을 통합한 진공 장치 및/또는 플러싱 또는 소기작용의 다공성 벽돌(36)을 통한 가스의 유입에 의하여 오버플로 에지(14)보다 상승될 수 있다.

도 3 내지 도 5에서 도시된 경사가능한 야금 용기(101) 부품 - 도 1 또는 도 2의 용기의 부품에 상응하는 부품으로서 100만큼 증가된 참조 번호로 표시된 것 - 은 도 1의 야금 용기와 관련하여 변경된 출탕기(105)를 갖추고 있다. 하부 용기부(102)의 내화용기 벽부(115)를 통과하는 배출 덕트(110)의 제 1 레그(111)는 수평의 제 1 부분(111a) 및 확대된 연결 구역(113)에 의하여 제 2 레그(112)에 연결되어 있는 수직의 제 2 부분(111b)을 갖추고 있다. 게다가 배출 덕트(110)의 오버플로 에지(114)는 낮게 설정되고 확대된 연결 구역(113) 상부의 기밀 폐쇄부 대신에, 버너(144)를 갖춘 커버(143)가 제공되어 있고 이 버너는 커버를 통과하여 확대된 연결 구역 또는 그안의 용탕을 가열시킬수 있다. 커버(143)에 의한 연결 구역(113)의 폐쇄로 인해 기밀성을 가질 수 있다. 그러나 오버플로 에지(114)가 낮게 설정되는 것에 의해 연결 구역(113)이 커버(143)에 의하여 기밀하게 폐쇄되지 않을 때 조차도 슬래그 없는 출탕 작동이 시작되고 실행될 수 있기 때문에 상기한 것은 필수적인 조건은 아니다.

하부 용기부(102)의 바닥부 외형(108)에 인접하는 제 1 레그(111)의 제 1 부분(111a)의 수평 배열 및 직사각형 또는 높이보다 더 큰 폭을 갖춘 타원형 형상의 제 1 레그(111)의 적어도 입구 개구(117)의 구역에서의 배출 덕트(110)의 통과-유동 단면의 형태에 의하여, 한편으로는 감소된 통과-유동 단면의 부분(123)에 의하여 제한되는 금속의 유동 속도가 배출 덕트 입구 개구(117)에서 억제될 수 있는 반면에, 다른 한편으로는 배출덕트의 입구 개구(117)의 상부 에지(118)는 배출 덕트의 입구 개구(117)가 둥근 단면일 때 보다 더 아래로 배치될 수 있다. 배출 덕트의 입구 개구(117)의 단면과 통과 유동의 한계를 정하는 부분(123)의 단면 사이의 비는 약 4:1이다. 도 1 및 도 2에 도시된 구성과 비교하면, 도 1 및 도 2에서는 배출 덕트(10)의 제 1 레그(11)가 위로 경사져서 배출 덕트의 입구 개구(17)의 상부 에지(18)는 예각 형상이고, 도 3 내지 도 5에서 도시된 실시예에서 제 1 부분(110a)의 수평 형상은 상부 에지(118)의 직각 형상으로 인해, 보다긴 유효 수명을 확보할 수 있어서 수백번의 출탕 작동후에도 배출 덕트의 입구 개구(117)의 상부 에지(118)가 마모로 인해 단지 미미하게 상향으로 변위되는 잇점을 제공한다. 다른 한편으로는 이것은 상부 에지(118)의 구역에 있어서 적은 마모량때문에, 오버플로 에지(114)가 실질적으로 레벨(h7)로 내려갈 수 있고 상대적으로 긴 기간의 작동 후에도 슬래그 없는 출탕이 보장된다는 것을 의미한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 야금 용기는 경사가능하게 되어 있다. 도 3은 용기의 중립 또는 작동 위치를 도시하고 도 5는 경사진 위치를 도시한다. 경사각도는 약 3도 내지 약 5도 사이에 있다. 경사가능한 용기의 경우에 있어서 최대 경사진 상태는 오버플로 에지의 최소 높이를 확정한다는 점에서 중요하고, 다르게 말하면, 도 5에서 도시된 경사진 상태에 있어서, 슬래그 없는 출탕을 보장하도록 오버플로 에지(114)의 높이(h2)는 흡입 소용돌이로 인해 용탕(103)위에서 부유하는 슬래그(141)가 배출 덕트의 입구 개구(117)의 오버플로 에지(118)를 넘어서 배출 덕트(110)내로 빨려들어가는 높이(h7) 아래로 되지 않는다. 용기가 경사진 상태에 있을때, 오버플로 에지(114)의 높이(h2)가 대략 용액조의 표면의 높이(h7)이거나 또는 약간 더 높으면, 슬래그 없는 출탕 작동은 연결 구역(113) 위의 밀봉 폐쇄의 결과로서의 흡입 효과를 이용할 필요가 없이 용기(101)에 남아있는 용탕(103)의 높 이(h7)만큼 실행될 수 있다.

본 발명은 출탕기를 갖추고 있는 야금 용기에 있어서, 용기의 크기에 관계없이 액체 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 것이다. 본 발명의 목적은 출탕기의 다양한 변경을 제시하는 것으로서, 이러한 개량형에서는 약간 감소된 압력 또는 감소된 압력 없이도 출탕 절차를 시작하는 것이 가능하여, 진공 장치가 필요 없다. 결국, 본 발명은 또한 이러한 종류의 장치를 사용하여 야금 용기로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출하도록 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

Claims (35)

1. 용기(1, 101)내의 용탕(3, 103)으로부터 액체 금속(3, 103)을 슬래그 없이 배출하도록 제어하기 위한 출탕기(5, 105)를 갖춘 야금 용기(1, 101)로서, 상기 출탕기(5, 105)가 내화재로 둘러싸인 배출 덕트(10, 110)를 포함하고, 이 배출 덕트는 상부에서 연결된 두개의 아래로 향한 레그(11, 12, 111, 112)를 구비하고, 제 1 레그(11, 111)는 상부 에지(18)를 갖춘 입구 개구(17, 117)를 구비하고, 제 2 레그(12, 112)는 폐쇄 장치(19, 119)에 의하여 폐쇄될 수 있는 액체 금속(3, 103)용 하부 출구 개구(20, 120)를 구비하고 있고, 더욱이 액체 금속용 오버플로 에지(14, 114)가 두개의 레그(11, 12, 111, 112)의 연결 구역(13, 113)의 배출 덕트내 형성되어 있는 야금용기(1, 101)에 있어서,

   배출 덕트(10, 110)의 제 1 레그(11, 111)가 내화 용기 벽부(15, 115)를 통과하고,

   용기의 작동 위치에서 오버플러 에지(14, 114)가 배출 덕트의 입구 개구의 상부 에지의 높이(h0)보다 더 큰 높이(h2)에 있으며, 그리고

   배출 덕트(10)를 둘러싸는 내화재의 적어도 일부분 또는 배출 파이프내의 용탕(3)이 가열 장치(24, 25, 144)에 의하여 가열가능한 것을 특징으로 하는 야금 용기.
2. 제 1 항에 있어서, 내화재로 라이닝 처리되어 있고 플랜지(29, 30)에 의해 기밀하게 폐쇄되거나 또는 적어도 하나의 외부 장치에 연결될 수 있는 적어도 하나의 파이프 연결부(27, 28)가 배출 덕트(10)의 두개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
3. 제 2 항에 있어서, 플랜지(30)는 제 2 환기 밸브(33)에 의하여 대기로 연통될 수 있는 연결 파이프(31)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 덕트(10)의 두개의 레그(11, 12)의 연결 구역(13)의 용액조의 레벨 높이(h4)를 탐지하고 필요하다면 그것을 제어하기 위한 장치(40)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 가압된 가스 라인에 의하여 가압된 가스 원에 연결될 수 있는 적어도 하나의 플러싱 또는 소기작용의 다공성 벽돌(36, 37)은 용기(1) 또는 배출 덕트(10)의 내부로 가스의 도입을 위해 배출 덕트의 입구 개구(17) 근처에서 개방하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(1)의 작업 위치에 있어서, 오버플로 에지(14)가 슬래그가 용탕(13)상에서 부유하는 슬래그(41)의 레이어로부터 배출 파이프내로 빨려들어가고, 상기 슬래그가 배출 덕트의 입구 개구(17)의 상부 에지(18) 위에서의 흡입구 소용돌이에 의하여 배출 파이프내로 빨려들어가는 용탕 레벨의 높이(h7)보다 더 높은 것을 특징으로 하는 야금 용기.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 용기(1)의 작업 위치에서, 오버플로 에지(14)는 용탕(3)의 최대 허용가능 레벨(h3)에 의하여 한정된 높이(h3)보다 낮고, 그리고 용기(1)에 있는 용탕(3, 103)의 베드의 표면 높이(h7)보다 높으며, 용기(1)에서의 흡입구 소용돌이에 의해 용탕(3, 103)위에 부유하는 슬래그(41, 141)가 배출 덕트의 입구 개구(17, 117)의 오버플로 에지(18, 118)를 넘어 배출 덕트(10, 110)내로 빨려들어가는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 덕트(110)의 제 1 레그(111)는 수평 제 1 부분(111a) 및 연결 구역(113)에 의하여 제 2 레그(112)에 연결되는 수직 제 2 부분(111b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 통과-유동을 제한하기 위하여, 감소된 통과-유동 단면 부분(23)이 배출 덕트(10)의 제 2 레그(12)에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 제 1 레그(11)의 입구 개구(17)의 구역에서 배출 덕트(10)의 통과-유동 단면은 직사각형 형상 또는 높이보다 폭이 더 큰 타원형 형상인 것을 특징으로 하는 야금 용기.
11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 가열 장치는 파이프 연결부(27)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 장치는 배출 덕트(10)의 제 1 또는 제 2 레그를 둘러싸는 적어도 하나의 유도 코일(24, 25)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 덕트(10)의 출구 개구(20)의 폐쇄 장치(19)는 구동에 의하여 출구 개구(20)의 에지 압박 폐쇄 위치로부터 출구 개구(20)를 개방하는 개방 위치로, 그리고 개방위치로부터 폐쇄 위치로 반복적으로 이동가능한 폐쇄 플레이트 부재(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(101)는 출탕기(110)의 방향으로 경사가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 오버플로 에지(14, 114)의 높이(h2)는 용기(1)에 있는 용탕(3, 103)의 베드의 표면 높이(h7)보다 조금 더 높고, 여기서 용기(1)에서의 흡입구 소용돌이에 의해 용탕(3, 103)위에 부유하는 슬래그(41, 141)가 배출 덕트의 입구 개구(17, 117)의 오버플로 에지(18, 118)를 넘어 배출 덕트(10, 110)내로 빨려들어가는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
16. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 따른 장치에 의해, 액체 사이펀의 원리에 기초하여 용기내의 용탕으로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출되도록 제어하기 위한 방법에 있어서,

    출탕 작동후에 배출 덕트의 출구 개구는 폐쇄되고, 특히 용액조 내로 금속을 용융시킴으로써 용기에서 용탕의 레벨은 출탕 높이로 높이고, 그리고 출탕 작동은 두개의 레그의 연결 구역으로부터의 분기부에 필요에 의해 제공되어 있는 환기 밸브의 폐쇄 후에 제 2 레그의 폐쇄 장치를 개방시켜서 선행하는 출탕 작동에서 제 2 레그에 남아있는 잔여량 또는 두개의 레그의 연결 구역의 오버플로 에지를 넘어 유동시킴으로써 사전에 공급된 용탕의 오버플로 량을 노출시킴으로써 시작되고, 그래서 제 1 레그 및 용기에 있는 또 다른 용탕도 이송되는 것을 특징으로 하는 액체 사이펀의 원리에 기초하여 용기내의 용탕으로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출되도록 제어하기 위한 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 출탕 작동을 시작하기 위하여, 환기 밸브의 패쇄 후 그리고 패쇄 장치의 개방 전에, 배출 덕트의 방향으로 경사가능한 용기를 경사시킴으로써 용탕은 용기의 내부와 연결된 제 1 레그로부터 흡입되어 오버플로 에지를 넘어서 제 2 레그내로 운반되는 것을 특징으로 하는 액체 사이펀의 원리에 기초하여 용기내의 용탕으로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출되도록 제어하기 위한 방법.
18. 제 16 항에 있어서, 출탕 절차의 시작전에 배출 덕트의 두개의 레그 중 적어도 하나의 내부 또는 각각의 레그에 있는 용탕이 가열되는 것을 특징으로 하는 액체 사이펀의 원리에 기초하여 용기내의 용탕으로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출되도록 제어하기 위한 방법.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 경사가능한 노 용기의 경우에 있어서, 출탕 절차를 종결시키기 위하여, 용기는 배출 덕트와 대향한 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 액체 사이펀의 원리에 기초하여 용기내의 용탕으로부터 액체 금속을 슬래그 없이 배출되도록 제어하기 위한 방법.
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