KR100611835B1

KR100611835B1 - 진공 탈가스조용 복합랜스 및 그 사용방법

Info

Publication number: KR100611835B1
Application number: KR1020000026793A
Authority: KR
Inventors: 오리토겐이치; 구리와키고세이; 다카다마사아키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2006-08-11
Also published as: DE60008959D1; TW517091B; EP1054069B1; CA2308744A1; KR20000077326A; CN1227377C; EP1054069A3; EP1054069A4; EP1054069A2; JP2000328134A; CA2308744C; CN1274759A; ES2216760T3; US6355205B1; DE60008959T2; JP3666301B2

Abstract

진공 탈가스조에 삽입하여 사용되며, 수냉통체로 형성한 산소가스통로 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사시키는 노즐을 구비한 산소의 상부분사랜스(lance)와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통과, 그 산소의 상부분사랜스와 수냉외통과의 간극에 하나 또는 복수개를 조립해 넣은 유체연료 및 그 연소용 기체의 통로와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너를 포함하는 진공 탈가스조용 복합랜스를 사용하는 것에 의하여, 종래에 비해서 안심할 수 있고, 또한 단시간에 예열작업이 가능할 뿐만 아니라, 산소의 분사, 용강(溶鋼)의 승온, 진공 탈가스장치 자체의 가열을 원활하게 실시할 수 있게 되었다.

Description

진공 탈가스조용 복합랜스 및 그 사용방법{MULTI-FUNCTION LANCE FOR A VACUUM DEGASSING CHAMBER AND A METHOD OF USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 복합랜스의 한 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 세로단면도, (b)는 평면도.

도 2는 본 발명의 복합랜스에 의한 탈가스조의 예열 상황을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 복합랜스에 의한 용강의 탈탄정련(脫炭精鍊)상황을 나타내는 도면.

도 4는 종래의 복합랜스의 한 예를 나타내는 세로단면도.

도 5는 본 발명의 분체 분사전용 랜스를 버너에 병설시킨 경우의 복합랜스의 한 예를 나타내는 도면으로서, (a)는 세로단면도, (b)는 평면도.

도 6은 본 발명의 분체 분사전용 랜스를 버너 대신으로 전용 랜스를 설치한 경우의 복합랜스의 한 예를 나타내는 도면으로서, (a)는 세로단면도, (b)는 평면도.

도 7은 본 발명의 산소의 상부분사랜스내에 분체를 공급하는 경우의 용강으로의 분체의 분사상황을 나타내는 도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 복합랜스(multi-function lance) 2 ; 노즐

3 ; 산소가스 통로 4 ; 불연성 투명판

5 ; 센서 6 ; 연소버너(버너)

7 ; 유체연료의 통로

8 ; 연소용 기체(예를 들면, 공기)의 통로

9 ; 점화 플러그 10 ; 진공 탈가스조

11 ; 용기(슬래그 포트) 12 ; 레이들

13 ; 용강 14 ; 합금 호퍼(hopper)

15 ; 스로트(throat)부 16 ; 말단 확대부

17 ; 연소가스 공급부 18 ; 수냉통체(水冷筒體)

19 ; 수냉외통(水冷外筒) 20 ; 내관

21 ; 외관 22 ; 유체연료

23 ; 연소용 기체(산소 등) 25 ; 산소가스

26 ; 냉각수 27 ; 용해물

28 ; 분체 29 ; 냉각수용 칸막이판

30 ; 분체 압송탱크 31 ; 질소가스

32 ; 분체 압송 41 ; 산소의 상부분사랜스
42 ; 분체 분사용 랜스

본 발명은 진공 탈가스조용 복합랜스에 관한 것이며, 더 상세히는 용강의 진 공정련, 성분조정 등을 행하는 진공 탈가스장치(통상적으로, 진공 탈가스조, 배기수단, 레이들 등으로 이루어지는)자체의 예열 및 그 장치내에 보유한 용강의 승온과, 그 용강을 탈탄정련하는 산소가스의 분사와, 용강의 성분조정을 위한 탈황제(脫黃劑)등의 분체의 분사를 한 개의 랜스로 개별 또는 연속적으로 행하는 기술에 관한 것이다.

근년에, 전로(轉爐)나 전기로에서 출강된 용강은 다시 정련(2차 정련이라고 함)되어, 고급 강으로 만들어지는 일이 많다. 이 2차 정련으로서, 상기 진공 탈가스장치(이하, 탈가스조라고 할 때가 많다)내에 보유한 용강에, 산소를 분사하여, 탈탄하는 방법이 보급되고 있다.

그런데, 이와 같은 진공상태에서의 탈탄정련에 있어서는 상기 탈가스조의 예열이 불충분하면, 용강의 온도가 지나치게 저하하거나, 혹은 상기 탈가스조의 내벽에 다량의 지금(raw metal)이 부착되어, 조업이 원활하게 될 수 없는 문제가 일어나고 있다.

그 때문에, 종래부터 상기 탈가스조 자체를 예열하거나, 용강온도를 상승시키는 여러 가지 대책이 연구되어 실용되고 있다. 최근에도 일본국 특개평6-73431호 공보는 도 4에 나타내는 바와 같이, 축심에 설치한 스로트부(15)와 그 아래에 연접한 말단 확대부(16)로 이루어지는 산소의 분사부와, 상기 말단 확대부(16)의 말단 확대면에 설치한 연료가스 공급공(17)을 갖는 이른바「복합랜스(1)」를 구비한 진공 탈가스장치를 제안하고 있다. 이 제안에 따르면, 한 개의 복합랜스(1)로 용강으로의 산소의 분사, 연료가스와 산소를 연소시키는 것에 의한 용강의 가열 및 탈가 스조의 지금의 부착방지 등이 가능하다고 대단히 쉽게 그 효과를 기대하고 있다.

그러나, 상기 특개평6-73431호 공보에 기재된 복합랜스는 단순히 산소가스의 노즐부에 연료가스를 분사시켜 산소와 혼합시키는 구조로서, 실제에 있어서는 탈가스조내를 충분히 예열하는 화력이 없었다. 또, 극히 간단한 구조이기 때문에 시험사용을 하면 다음과 같은 문제가 일어날 우려가 있었다.

(1) 산소와 연료가스의 혼합가스가 자연발화할 때만 유효하며, 냉각되어버린 탈가스조내의 승온은 불가능하여 신뢰성이 극히 낮다.

(2) 요행으로 자연발화하여도 작업 중에 어떤 원인으로 소화되었을 경우에, 탈가스조내에는 연료가스가 충만하여 폭발의 위험이 있다.

(3) 따라서, 안전을 중요시하는 경우, 탈가스조의 예열작업에 시간이 걸리고, 생산성에도 악영향을 준다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 발명으로서, 종래에 비해서 안심하고, 또한 단시간에 예열작업이 가능할 뿐만 아니라, 산소의 분사, 용강의 승온, 진공 탈가스장치 자체의 가열, 또는 동일 랜스로부터 탈황제 등의 분체를 처리중의 통내로 투입하여 용강의 정련 및 성분의 조정도 실시할 수 있는 진공 탈가스장치용 복합랜스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭하여 그 성과를 본 발명에 구현하였다.

본 발명은 진공 탈가스조에 삽입하여 사용되며, 수냉통체로 형성한 산소가스통로 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐을 구비한 산소의 상부분사랜스와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통과, 그 산소의 상부분사랜스와 수냉외통의 간극에 복수개를 조립해 넣은 유체연료 및 그 연소용 기체의 통로와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 랜스이다.

또, 본 발명은 상기 버너의 적어도 하나의 내부에 설치한 점화플러그를 구비한 진공 탈가스조용 복합랜스이다.

또, 본 발명은 상기 산소의 상부분사랜스의 축심 상에 투명판을 부착한 개구를 설치하고, 그 개구를 통해서 화염을 검지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스이다.

또, 본 발명은 상기 산소의 상부분사랜스와 수냉외통과의 간극에, 도 5에 나타내는 바와 같이 버너에 병설하고, 또는 도 6에 나타내는 바와 같이, 버너대신에 하나 내지 복수개의 분체 분사용 랜스를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스이다.

다시, 본 발명은 수냉통체로 형성한 산소가스통로 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐을 구비한 산소의 상부분사랜스와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통과, 그 산소의 상부분사랜스와 수냉외통과의 간극에 하나 내지 복수개를 조립해 넣은 유체연료 및 그 연소용 기체의 통로와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너와 상기 산소의 상부분사랜스의 축심 상에 투명판을 부착한 개구를 설치하며, 그 개구를 통해서 화염을 검지 하는 센서를 포함하는 진공 탈가스조에 설치한 연소버너의 사용 중에, 상기 센서로 감시하고 있는 부분의 화염온도를 높이도록, 상기 개구에 연접하는 산소의 상부분사랜스내에 소량의 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스의 사용방법이다.

다시, 본 발명은 수냉통체로 형성한 산소가스통로 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐을 구비한 산소의 상부분사랜스와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통과, 그 산소의 상부분사랜스와 수냉외통과의 간극에 하나 내지 복수개를 조립해 넣은 유체연료 및 그 연소용 기체의 통로와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너를 포함하는 진공 탈가스조용 복합랜스를 사용하여, 상기 산소의 상부분사랜스내에 분체를 공급하고, 이 랜스로부터 진공 탈가스조내의 용강에 분체를 분사하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스의 사용방법이다.

본 발명에 의하면, 사용 중에 유체연료가 소화되는 일이 없으며, 안전, 안정적으로 탈가스조 및 용강의 가열이나 산소의 분사를 실시할 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 연소버너가 4개인 것을 예로 하여, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다.

본 발명의 진공 탈가스장치용 복합랜스(1)는 도 1(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 용강에 분사하는 산소를 공급하는 산소가스통로(3)와 노즐(2)을 구비한 수냉통체(18)를 주체로 한다. 그리고, 상기 수냉통체(18)의 주위를 다시 수냉외통(19)으로 에워싸고, 그 수냉외통(19)과 상기 수냉통체(18)의 간극에 유체 연료(22)나 그 연소용 기체(산소 등)(23)의 통로로 하는 배관을 복수개로 설치하고, 이들 배관의 선단을 연소버너(6)(이하, 간단히 버너(6)라고 한다.)로 하고 있다. 이들 버너(6)는 2중관 구조로 되어 있으며, 일반적으로 내관(20)에 유체연료(LPG 등)(22), 외관(21)에 그 연료의 연소용 기체(23)가 흐르도록 하고 있다. 본 발명의 중요한 요점은 복수의 버너(6)의 적어도 하나에(내관(20)의 선단) 점화플러그(9)를 설치하여 스파크를 발생시켜, 유체연료(22)와 연소용 기체(23)의 혼합기체에 점화하도록 한 것이다. 이에 의해서, 버너(6)의 사용시에 소화(消火)가 방지된다.

또, 본 발명에서는 이 소화 방지기능을 더욱 높이기 위하여, 상기 산소가스통로(3)용 통체의 후단(노즐과 동심 축 위의 반대측)에 석영유리 등 불연성 투명판(4)을 장착시켜, 그곳을 통해서 내부를 관찰할 수 있게 함과 동시에, 화염을 검출하는 센서(5)(예를 들면, 자외선 검출기)를 설치하였다. 또한, 이 센서(5)는 화염을 검지할 수 없게 되면, 버너(6)에 대한 유체연료(22) 및 연소용 기체(23)의 공급을 모두 정지하고, N₂등의 불활성가스로 치환시키는 신호를 발신하도록 하고 있다.

또, 노즐(2)에는 유체연료(22)의 공급과 동시에, 소량의 연소보조용 산소를 흐르게 하여, 상기 노즐(2)근방의 화염온도를 안정화시켜 고온으로 유지하여, 센서(5)의 오진단을 방지하도록 하고 있다.

다음에, 상기와 같은 본 발명의 복합랜스(1)를 진공 탈가스조(10)에서 사용 하는 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 버너(6)의 각 내외관(유체연료와 연소용 기체의 통로)을 N₂ 가스등의 불활성가스로 소정시간 퍼지하고, 그 후, 점화플러그를 구비한 버너에 유체연료(22), 연소용 기체(23)를 공급하여 스파크에 의하여 점화시킨다. 점화상황을 상기 화염 검출용 센서(5)로 확인한 후, 혹은 소정시간 경과 후에, 다른 버너(6)에도 유체연료(22), 연소용 기체(23)를 공급하여 발화시킨다. 소정의 시간이 경과한 후, 이 발화 화염을 상기 센서(5)로 감시하여, 화염이 검출되면, 그대로 유체연료 등의 공급을 속행하고, 화염이 검출되지 않으면, 소화하여 N₂가스등의 불활성 가스로 버너(6)내를 퍼지한다. 또, 버너(6)에의 유체연료(22)의 공급과 동시에, 노즐(2)에 소량의 산소를 공급하여, 감시하고 있는 화염의 온도를 항상 고온으로 유지하여 센서(5)의 오작동을 방지한다. 당연히, 연소가 성공하지 않으면, 이 연소보조용 산소가스는 소화의 검출시점에 폐지되며, N₂가스로 치환된다.

한편, 진공 탈가스조(10)내에서, 용강(13)에 알루미늄을 첨가하여 승열시키거나, 탈탄(脫炭)등의 정련을 행하는 경우에는 산화반응의 촉진을 위하여, 노즐(2)로부터 산소가스의 분사를 행한다. 그때, 버너(6)에 의한 탈가스조(10)나 용강(13)의 가열은 실시하지 않는다. 즉, 버너에는 N₂등의 불활성 가스의 소정량을 흘려서, 스플레시(splash)등에 의한 버너 선단의 폐색을 방지하도록 한다.

또, 진공 탈가스조(10)내에서, 용강(13)에 탈황제 등의 분체를 첨가하여 탈황 등 성분조정을 행하는 경우는 산소 랜스 또는 전용 랜스로부터 분체의 분사를 행한다. 전용의 랜스를 사용하는 경우는 버너(6)에 의한 탈가스조(10)의 가열과, 노즐(2)로부터의 산소의 분사는 중지하고, 그 대신, 그 노즐(2) 및 버너(6)에는 N₂(질소)등의 불활성 가스를 소정량 흘려서, 스플레시등에 의한 각 랜스 선단의 폐색을 방지한다.

실시예1

본 발명의 복합랜스(1)를, RH방식의 진공 탈가스장치(10)에 적용시켰다. 최초는 진공제련에 사용한 탈가스조(10)내의 내벽면에 지금이 다량으로 부착하고 있었으므로, 조업의 정지기간 중에 그 지금을 제거함과 동시에, 다음 차례의 조업을 위해 그 탈가스조(10)를 예열한 예이다. 탈가스조(10)의 아래쪽에 용해물(27)(지금, 슬래그등)을 받는 용기(11)(슬래그 포트라고 함)를 도 2에 나타내는 바와 같이 배치한 후, 본 발명의 복합랜스(1)를 탈가스조(10)에 상방으로부터 삽입하여 세트한다.

그리고, 상기한 탈가스조(10)의 가열방법에 따라서, 복합랜스(1)의 버너(6)를 사용하여, 탈가스조(10)를 예열하였다. 또한, 진공 탈가스조는 180톤의 용강을 처리하는 RH식 진공 탈가스조이며, 그 통의 예열은 유체연료로서, 프로판가스를 사용하여, 유량 60Nm³/hr로 4시간, 이어서 유량 134Nm³/hr로 1시간, 합계 5시간 동안 분사하고, 그 사이에, 통 내벽의 온도는 1045℃에서 1400℃로 상승하였다. 그 결과, 사용 중에 소화되지 않고, 원활하게 지금의 제거와 예열을 행할 수 있었다. 또, 도 4에 나타낸 종래의 복합랜스(1)를 사용한 경우와 대비하여, 예열에 필요했던 시간은 약 70% 정도였다.

다음에, 이 예열 후의 진공 탈가스조(10)를 사용하여, 용강(13)의 탈탄정련을 실시하였다. 레이들(12)에 용강(13)을 공급하고, 그 가운데 탈가스조(10)의 하부를 침지시키고, 진공상태로 레이들(12)과 탈가스조(10)사이에서 용강(13)을 순환시켜 정련을 실시하였다. 그 때, 본 발명의 복합랜스(1)를, 도 3에 나타내는 바와 같이, 탈가스조(10)의 상방으로부터 삽입 세트하여 그 노즐(2)을 통해서 산소가스(25)를 용강(13)에 소정의 조건으로 분사하였다. 또한, 전로(conversion furnace)로부터 출강된 직후의 레이들내에 있어서의 용강중 탄소(C)의 농도는 496ppm이였으며, 이것을 RH식 진공 탈가스조에 설치한 본 발명의 랜스를 사용하여, 감압 조건하에서 산소유량 20Nm³/min으로 소정시간의 산소분사 정련처리를 행하였다. 이 처리에 의해서 23분 후에, 용강중의 탄소농도는 20ppm의 극저 탄소영역까지 탈탄할 수 있었다. 그 결과, 용강(13)의 탈탄이 종래의 복합랜스(1)를 사용한 경우와 비교하여 손색이 없었으며, 원활하게 실시할 수 있었다.

실시예2

본 발명의 복합랜스를 사용하여, CaO 주체의 탈황제를 분사하는 경우의 실시예를 도 7에 도시한다.

분체를 분사하는 처리조건은

· 탈황제 분사량 ; 6.7kg / 용강 ton

· 분사속도 ; 100∼126kg / min

· 분사시간 ; 15∼18 min

· 캐리어가스 유량 ; 3.0Nm³ / min 이며, 그 결과, 15ppm 이하의 S량을 달성할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 1개의 랜스만을 사용하여도 종래와 비교하여 안심하고 또한 단시간에 예열이 가능하며, 탈탄정련 또는 탈황작업이 가능하게 되었다.

Claims

진공 탈가스조(10)에 삽입하여 사용되며, 수냉통체(18)로 형성한 산소가스통로(3) 및 그 산소통로(3)의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐(2)을 구비한 산소의 상부분사랜스(41)와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통(19)과, 그 산소의 상부분사랜스(41)와 수냉외통(19)의 간극에 하나 내지 복수개를 조립해 넣은 유체연료의 통로(7) 및 연소용 기체의 통로(8)와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너(6)를 포함하고, 이에 더하여 상기 산소의 상부분사랜스(41)의 축심 상에 투명판(4)을 부착한 개구를 설치하고, 그 개구를 통하여 화염을 검지하는 센서(5)를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스.
제1항에 있어서,

상기 버너(6)의 적어도 하나의 내부에 설치한 점화플러그(9)를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스.
삭제
제1항에 있어서,

상기 산소의 상부분사랜스(41)와 수냉외통(19)과의 간극에, 연소버너(6)에 병설하여, 분체 분사용 랜스(42)를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스.
삭제
수냉통체(18)로 형성한 산소가스통로(3) 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐(2)을 구비한 산소의 상부분사랜스(41)와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통(19)과, 그 산소의 상부분사랜스(41)와 수냉외통(19)과의 간극에 하나 내지 복수개를 조립해 넣은 유체연료의 통로(7) 및 연소용 기체의 통로(8)와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너(6)와, 상기 산소의 상부분사랜스(41)의 축심 상에 투명판(4)을 부착한 개구를 설치하여, 그 개구를 통하여 화염을 검지하는 센서(5)를 포함하는 진공 탈가스조(10)에 설치한 연소버너(6)의 사용 중에, 그 센서(5)로 감시하고 있는 부분의 화염온도를 높이도록, 상기 개구에 연접하는 산소의 상부분사랜스(41) 내에 소량의 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스의 사용방법.
수냉통체(18)로 형성한 산소가스통로(3) 및 그 산소통로의 선단에 산소를 용융 금속으로 분사하는 노즐(2)을 구비한 산소의 상부분사랜스(41)와, 그 주위를 에워싸는 수냉외통(19)과, 그 산소의 상부분사랜스(41)와 수냉외통(19)과의 간극에 하나 내지 복수개를 조립해 넣은 유체연료 통로(7) 및 연소용 기체의 통로(8)와, 이들 통로의 선단에 설치한 연소버너(6)를 포함하는 진공 탈가스조용 복합랜스(1)를 사용하여, 상기 산소의 상부분사랜스(41) 내에 분체를 공급하고, 이 랜스로부터 진공 탈가스조(10) 내의 용강(13)에 분체를 분사하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스조용 복합랜스의 사용방법.