KR100826908B1

KR100826908B1 - 전로의 저취장치

Info

Publication number: KR100826908B1
Application number: KR1020060112341A
Authority: KR
Inventors: 조길동; 신언균; 이인귀; 유철종
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-05-06

Abstract

본 발명은 전로의 저취장치에 관한 것으로, 전로에 장입된 용선을 교반하기 위해 공급되는 다종의 교반 가스 중에 상대적으로 압력이 낮은 교반 가스 공급라인에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치가 제공된다. 이에 따라서, 배출 압력이 상대적으로 높은 교반 가스가 낮은 배출 압력을 갖는 교반 가스 공급라인으로 역류하여 저취 노즐이 막히는 것을 막지하여 노체의 수명을 연장하며 정련에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

저취, 정련, 취련, 교반, 질소, 아르곤

Description

전로의 저취장치{Bottom Blowing Equipment For Furnance}

도 1은 종래의 저취장치를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 저취장치를 나타낸 개략도이다.

도 3은 도 2의 A부 확대도이다.

도 4는 종래 용존산소와 본 발명에 따른 용존산소를 비교한 그래프이다.

도 5는 종래 노체침식과 본 발명에 따른 노체침식을 비교한 그래프이다.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전로 20 : 저취 노즐

30 : 교반 가스 40 : 질소 공급라인

50 : 아리곤 공급라인 60 : 종단 공급라인

100 : 역류방지밸브

본 발명은 전로의 저취장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로에 장입된 용선이 활발하게 교반되도록 두 종류 이상의 교반 가스가 순차적으로 공급될 때 압력이 낮은 교반 가스 공급라인으로 다른 교반 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있 는 전로의 저취장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제선공정을 거쳐 나온 용선에는 탄소함유량이 많고 상당량의 인(P), 유황(S), 규소(Si)와 같은 불순물이 함유되어 있어 경도가 높고 취약한 성질을 가지고 있다. 따라서, 이러한 성질의 선철을 잘 늘어나면서 강인한 강으로 만드려면 다시 정련하여 탄소(C)의 양을 줄이고 유해한 불순물을 제거하기 위하여 전로에 용선을 장입시킨 후 순수한 산소를 불어넣어 용선중의 탄소, 규소, 망간, 인, 유황, 티탄 등의 불순원소를 산화 제거하게 된다.

전로에 장입된 용선을 정련하기 위해 랜스를 통해 순수한 산소가 공급된다. 이때, 상기 전로 내의 용선이 활발하게 교반될수록 정련 시간이 단축되는 바, 이를 위해 상기 전로의 하부에는 교반 가스를 공급하는 저취장치가 설치된다.

상기 저취장치에서는 일반적으로 두 종류 이상의 교반 가스가 사용되는데, 예를 들어 질소 가스와 아르곤 가스가 그 예이다. 상기와 같은 질소 가스 및 아르곤 가스는 정련 시 전로에 장입된 용선과 화학적 반응이 일어나지 않고 상기 가스가 용선 중에서 부상하며 교반하여 전로 내에 공급된 순수한 산소와의 접촉면적을 증가시켜 정련 시간을 단축시키며 정련된 용선의 품질을 향상시킨다.

도 1은 종래의 저취장치를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기와 같이 전로(10)에 질소 가스와 아르곤 가스를 공급하는 저취장치는 크게 전로의 하부에 설치된 다수의 저취 노즐(20)과 상기 저취 노즐(20) 각각에 질소 가스 내지 아르곤 가스를 순차적으로 공급하기 위한 종단 공급라인(60)과, 상기 종단 공급라인(60)으로 순차적으로 질소 가스와 아르곤 가스를 공급하기 위한 각각의 질소 공급라인(40)과 아르곤 공급라인(50)으로 구성된다.

상기 종단 공급라인(60)에는 저취 노즐로 공급되는 질소 가스 내지 아르곤 가스의 유량을 측정하기 위한 유량감지기(66) 및 오리피스(68)가 설치되고, 상기 유량감지기(66)에서 측정된 유량에 따라 전로에 공급되는 질소 가스 내지 아르곤 가스의 유량을 제어하기 위한 제어변 컨트롤러(64)와 종단 수동밸브(62)가 저취 노즐로부터 순차적으로 설치되며 상기 종단 공급라인(60)과 저취 노즐(20)을 저취 파이프(24)가 연결하게 된다.

또한, 종단 공급라인(60)으로 합쳐지는 각각의 질소 공급라인(40)과 아르곤 공급라인(50)에는 질소 저장유닛(46)과 아르곤 저장유닛(56)이 설치된다. 그리고, 상기 질소 공급라인(40)과 아르곤 공급라인(50)의 배관 상에는 각각 수동밸브(42, 52)와 자동밸브(44, 54)가 설치된다.

상기와 같은 종래의 저취장치는 전로(10)에 장입된 용선을 교반시키기 위해 질소 가스를 공급하게 된다. 상기 질소 가스는, 질소 공급라인(40)의 질소 저장유닛(46)으로부터 수동밸브(42)와 자동밸브(44)를 거쳐 종단 공급라인(60)으로 공급된다. 이때 상기 질소 가스는 12~19bar의 압력으로 질소 저장유닛(46)에서 배출된다. 그리고, 종단 공급라인(60)의 수동밸브(62)와 제어변 컨트롤러(64)와 오리피스(68)를 거쳐 전로(10)의 하부에 설치된 다수의 저취 노즐(20)로 공급되고 이에 따라서 전로(10)에 장입된 용선 내에서 질소 가스가 부상하여 용선을 교반하게 된다.

상기와 같은 질소 가스의 공급은 전로(10)에 장입된 용선이 질소규제강 내지 비규제강으로 정련하는 바에 따라서 달라진다. 즉, 용선이 질소규제강으로 정련될 경우 상기 질소 가스의 공급을 차단하고 아르곤 가스를 공급하게 된다. 상기와 같이 용선교반을 위한 교반 가스의 교체 시점이 되면, 상기 질소 공급라인(40)의 자동밸브(44)가 폐쇄되고, 아르곤 공급라인(50)의 자동밸브(54)가 개방되어 아르곤 가스가 종단 공급라인(60)을 거쳐 저취 노즐(20)로 공급된다. 저취 노즐(20)로 공급된 아르곤 가스는 전로(10) 내에서 부상하여 용선을 교반하게 된다. 이때 상기 아르곤 가스는 21~24bar의 압력으로 아르곤 저장유닛(56)에서 배출된다.

그러나, 상기와 같이 질소 가스에서 아르곤 가스로 교체되는 시점에서 종단 공급라인(60)을 거쳐 저취 노즐(20)로 공급되어야 할 아르곤 가스가 압력이 상대적으로 낮은 질소 공급라인(40)으로 역류하게 되어 저취 노즐(20)로의 아르곤 가스 공급이 일시 중지된다. 상기와 같이 저취 노즐(20)로의 교반 가스 공급이 중지되면, 저취 노즐(20)의 압력이 낮아져 전로(10)에 장입된 용선이 저취 노즐(20)로 유입 후 응고되어 저취 노즐(20)을 막게 된다.

상기와 같이 저취 노즐(20)이 용선에 의해 막히게 되면, 용선이 교반되지 않기 때문에 정련시간이 증가하여 극저탄소강과 같은 빠른 주조가 요구되는 강의 생산성 및 품질을 저하시키며, 정련시간의 증가에 따른 전로 연와와 용선중의 산소반응시간이 증가하여 노체 수명을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저취 노즐로 공급되는 두 종류 이상의 교반 가스 중 어느 한 공급라인으로 다른 교반 가스가 역류하여 저취 노즐이 막히는 것을 방지하여 노체의 수명을 연장하며 정련에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 전로의 저취장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 전로에 장입된 용선을 교반하기 위해 공급되는 다종의 교반 가스 중에 상대적으로 압력이 낮은 교반 가스 공급라인에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치에 의해 달성된다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 전로의 하부에 설치되어 교반 가스를 토출하는 저취 노즐과, 상기 저취 노즐과 연결되어 저취 노즐로 공급되는 교반 가스의 유량을 제어하는 종단 공급라인과, 상기 종단 공급라인과 연결되는 다종의 교반 가스 공급라인을 포함하고, 상기 교반 가스 공급라인 중 상대적으로 압력이 낮은 교반 가스 공급라인 측에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치에 의해 달성된다.

여기서 상기 종단 공급라인은, 교반 가스가 공급되는 방향으로 순차적으로 종단 수동밸브와 제어변 컨트롤러와 유량감지기 및 오리피스가 설치된 것이 바람직하다.

또한 상기 교반 가스 공급라인은, 질소 가스와 아르곤 가스를 순차적으로 종단 공급라인으로 공급하기 위한 질소 공급라인과 아르곤 공급라인을 포함하고, 상기 질소 공급라인과 아르곤 공급라인 각각에는 수동밸브와 자동밸브가 설치된 것이 바람직하다.

또한 상기 질소 공급라인에서 종단 공급라인으로 공급되는 질소 가스의 배출 압력은 16~18bar인 것이 바람직하다.

그리고 상기 아르곤 공급라인에서 종단 공급라인으로 공급되는 아르곤 가스의 배출 압력은 18~20bar인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 저취장치를 나타낸 개략도이며, 도 3은 도 2의 A부 확대도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 제강공정의 용선 정련 작업시 주 원료인 고철과 용선을 전로(10)에 장입한 후 산소 랜스(32)를 통해 산소를 분사하여 전로(10) 내에서 화학적 반응을 일으켜 용선을 정련하게 된다.

상기 전로(10)는 노내 반응으로부터 전로(10)의 설비를 보호하기 위하여 전로 철피(11) 내측으로부터 영구 연와(12)와 내장 연와(13)를 축조하게 되며, 특히, 전로(10)의 저취 부위에는 바닥으로부터 영구 연와(12)를 2단으로 축조하고 그 중심에 저취받이 내화물(14)을 축조한 다음 저취 내화물(15)을 축조하고 그 주변에 내장 연와(13)를 정해진 순서로 축조하게 된다.

상기와 같이 전로(10)에 용선이 장입되어 정련될 때 상기 전로(10) 내의 용선을 교반하기 위해 전로(10)의 하부에 교반 가스를 공급하는 다수의 저취 노즐(20)이 설치된다. 상기 저취 노즐(20)은 저취 내화물의 중심에 설치되는 바, 상기 저취 노즐(20)의 일단은 저취 내화물(15)을 관통하여 전로(10) 내측으로 향하도록 설치되고, 상기 저취 노즐(20)의 타단은 전로(10)의 외부로 인출되고 플렉시블 호스(22)와 연결된다.

상기 플렉시블 호스(22)는 전로의 외부로 인출되는 저취 파이프(24)와 연결되며, 상기 저취 파이프(24)는 다종의 교반 가스가 순차적으로 공급되며 그 유량을 제어하는 종단 공급라인(60)과 연결된다. 여기서 상기 다종의 교반 가스는 질소(N2)가스와 아르곤(Ar)가스가 사용된다.

부연하자면 전로(10)에 교반 가스를 공급하기 위해서는, 전로(10) 내부로 공급되는 교반 가스의 유량을 제어하는 종단 공급라인(60)과, 상기 종단 공급라인(60)으로 교반 가스를 안내하는 교반 가스 공급라인으로 구성된다. 특히 상기 교반 가스 공급라인은, 각각 배출 압력을 달리하는 두 종류 이상의 교반 가스를 순차적으로 종단 공급라인(60)에 공급하도록 구비된다.

예를 들어, 상기 교반 가스 공급라인은 질소 가스를 안내하는 질소 공급라인(40)과, 아르곤 가스를 안내하는 아르곤 공급라인(50)으로 구성된다. 또한, 상기 교반 가스 공급라인 중 상대적으로 배출 압력이 낮은 교반 가스 공급라인에 역류방지밸브(100)가 설치된다.

즉, 앞선 예에서 질소 공급라인(40)에서 종단 공급라인(60)으로 배출되는 질소 가스의 압력은 16~18bar이고 아르곤 공급라인(50)에서 종단 공급라인(60)으로 배출되는 아르곤 가스의 압력이 18~20bar일 경우 상기 질소 공급라인(40)에 역류방지밸브(100)가 설치된다. 여기서 상기 역류방지밸브(100)는, 교반 가스의 역류를 막고 종단 공급라인으로만 흐르게 하는 체크 밸브가 될 수 있다.

상기 질소 공급라인(40)에는 질소 저장유닛(46)으로부터 순차적으로 수동밸브(42)와 자동밸브(44) 및 역류방지밸브(100)가 설치되고, 상기 아르곤 공급라 인(50)에는 아르곤 저장유닛(56)으로부터 순차적으로 수동밸브(52)와 자동밸브(54)가 설치된다.

그리고, 상기 질소 공급라인(40)과 아르곤 공급라인(50)이 합쳐지는 종단 공급라인(60)에는 순차적으로 종단 수동밸브(62)와 제어변 컨트롤러(64)와 저취 노즐로 공급되는 교반 가스의 유량을 측정하기 위한 유량감지기(66) 및 오리피스(68)가 설치되어 저취 노즐(20)로 공급되는 교반 가스의 유량을 제어하게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 저취장치의 동작을 설명하면 전로(10)에서 용선을 정련하기 위해 전로(10) 내에 고철과 용선이 장입된다. 그리고, 랜스(32)를 통해 산소가 공급되는 바, 상기 용선이 전로(10) 내에서 활발하게 교반되도록 전로(10)의 하부에 마련된 저취장치를 통해 교반 가스가 공급된다. 상기 교반 가스는 질소 가스와 아르곤 가스가 순차적으로 공급되는데, 상기 질소 저장유닛(46)에서 종단 공급라인(60)으로 공급되는 질소 가스의 배출 압력은 대략 16~20bar를 갖는다.

상기 질소 공급라인(40)에서 종단 공급라인(60)으로 공급되는 질소 가스는 오리피스(68)를 통과하여 유량감지기(66)에서 그 유량이 측정되고, 측정된 유량에 따라 제어변 컨트롤러(64)가 작동되어 저취 노즐(20)로 공급되는 질소 가스의 유량을 제어하게 된다. 상기와 같이 종단 공급라인(60)을 통해 저취 노즐(20)로 공급된 질소 가스는 전로(10)에 장입된 용선 내에서 부상하여 용선을 교반하게 된다.

그리고, 전로(10)에 장입된 용선이 질소규제강으로 정련되는 경우 질소 가스의 공급이 중지되고 아르곤 가스가 저취 노즐(20)로 공급된다. 즉, 교반 가스의 교 체시점이 되면 질소 가스의 공급이 중지되도록 상기 질소 공급라인(40)의 자동밸브(44)가 폐쇄되고, 아르곤 공급라인(50)의 자동밸브(54)가 개방된다.

이때 상기 아르곤 공급라인(50)에서 종단 공급라인(60)으로 공급되는 아르곤 가스는, 대략 18~20bar의 배출 압력으로 공급되고, 종단 공급라인(60)의 제어변 컨트롤러(64)와 유량감지기(66) 및 오리피스(68)에 의해 저취 노즐(20)로 공급되는 아르곤 가스의 유량이 제어된다. 그리고 저취 노즐(20)로 공급된 아르곤 가스는 전로(10)에 장입된 용선 내에서 부상하여 용선을 교반하게 된다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이 교반 가스의 교체시점에서 종단 공급라인(60)으로 공급되는 아르곤 가스는 질소 가스의 배출 압력보다 상대적으로 가압된 상태로 아르곤 공급라인(50)에서 배출된다. 상기와 같이 아르곤 가스의 배출 압력이 질소 가스의 배출 압력보다 높은 경우 아르곤 가스는 종단 공급라인(60)으로 공급되지 않고 질소 공급라인(40)으로 역류하게 된다. 이때 상기 질소 공급라인(40)에 설치된 역류방지밸브(100)에 의해 아르곤 가스가 질소 공급라인(40)으로 역류되는 것을 차단하여 저취 노즐(20)로 아르곤 가스를 공급하게 된다.

특히 상기와 같이 상대적으로 낮은 압력의 교반 가스를 저취 노즐(20)에 공급하는 교반 가스 공급라인 측에 역류방지밸브(100)를 설치함으로써, 표 1과 같이 전로에 장입된 용선 중의 용존산소량과 전로 연와의 침식깊이와 평균종점인 및 인격외율을 낮출 수 있어 전로 연와와 용선중의 산소반응시간을 최소화하여 연와의 침식속도를 늦추어 노체의 수명을 연장시킬 수 있다.

표 1

	평균용존산소(ppm)	평균연와침식율(mm)	평균종점인(%)	인격외율(%)
비교예 1	688	0.245	0.020	5.12
비교예 2	658	0.247	0.019	5.51
비교예 3	699	0.238	0.020	4.98
비교예 4	675	0.251	0.020	4.89
비교예 5	658	0.254	0.021	5.35
비교예 6	676	0.261	0.019	5.09
실시예 1	535	0.161	0.018	1.14
실시예 2	549	0.155	0.017	0.99
실시예 3	551	0.156	0.016	1.06
실시예 4	559	0.149	0.017	1.10
실시예 5	563	0.152	0.017	0.98
실시예 6	548	0.153	0.018	1.04

도 4는 종래 용존산소와 본 발명에 따른 용존산소를 비교한 그래프이다. 도면을 참조하여 설명하면, 종래(비교예)에는 용선의 평균용존산소가 650ppm 전후였지만, 본 발명(실시예)은 용선의 평균용존산소가 550ppm 전후로 하향되었다. 즉, 배출 압력이 낮은 교반 가스 공급라인 측에 역류방지밸브가 설치됨으로써 저취 노즐의 막힘을 방지하여 정련 중 저취 노즐을 통해 교반 가스가 지속적으로 용선 중의 용존산소를 낮추어 연와의 침식속도를 늦추게 된다.

도 5는 종래 노체침식과 본 발명에 따른 노체침식을 비교한 그래프이다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 용선 중의 평균용존산소가 550ppm 전후로 하향될 경우 연와의 침식깊이가 종래의 0.25mm 전후보다 0.15mm 전후로 침식됨으로써 노체의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

또한 저취 노즐의 막힘에 의한 전로내의 반응성이 저하된 기간동안의 평균종점인은 종래에 0.020% 전후였지만, 본 발명의 경우에는 0.017% 전후로 양호한 실적을 보였으며 종래에는 반응성 저하를 인식하여 전로내 염기도를 높이 사용하기 때문에 표에는 도시하지 않았지만 생석회의 사용량이 증가하였다. 또한 인격외율도 종래에는 5% 전후였지만 본 발명의 경우에는 1% 전후로 저하하였고 본 발명의 외격 외는 0.015%이하의 저린강의 경우에만 나타난 것을 확인할 수 있었다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 전로의 저취장치는, 저취 노즐로 순차적으로 공급되는 두 종류 이상의 교반 가스 중에 배출 압력이 상대적으로 낮은 교반 가스 공급라인에 역류방지밸브가 설치됨으로써, 배출 압력이 상대적으로 높은 교반 가스가 낮은 배출 압력을 갖는 교반 가스 공급라인으로 역류하여 저취 노즐이 막히는 것을 막지하여 노체의 수명을 연장하며 정련에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

삭제
전로의 하부에 설치되어 교반 가스를 토출하는 저취 노즐과,

상기 저취 노즐과 연결되어 저취 노즐로 공급되는 교반 가스의 유량을 제어하는 종단 공급라인과,

상기 종단 공급라인과 병렬로 연결되고, 배출 압력을 달리하여 공급되는 두 종류 이상의 교반 가스를 각각 공급하는 다수개의 교반 가스 공급라인을 포함하고,

상기 교반 가스 공급라인 중 상대적으로 압력이 낮은 교반 가스 공급라인 측에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치.
청구항 2에 있어서 상기 종단 공급라인은,

교반 가스가 공급되는 방향으로 순차적으로 종단 수동밸브와 제어변 컨트롤러와 유량감지기 및 오리피스가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치.
청구항 2에 있어서 상기 교반 가스 공급라인은,

질소 가스와 아르곤 가스를 순차적으로 종단 공급라인으로 공급하기 위한 질소 공급라인과 아르곤 공급라인을 포함하고,

상기 질소 공급라인과 아르곤 공급라인 각각에는 교반 가스가 공급되는 방향으로 순차적으로 수동밸브와 자동밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치.
청구항 4에 있어서 상기 질소 공급라인에서 종단 공급라인으로 공급되는 질소 가스의 배출 압력은 16~18bar인 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치.
청구항 4에 있어서 상기 아르곤 공급라인에서 종단 공급라인으로 공급되는 아르곤 가스의 배출 압력은 18~20bar인 것을 특징으로 하는 전로의 저취장치.