KR100835105B1 - 용선온도 보정장치 및 방법 - Google Patents

용선온도 보정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토페도래들카에서 용선대차 상의 용선래들로 출선된 용선이 전기로 또는 후공정 설비의 이상으로 전기로에 장입되지 못하고 대기하는 동안, 용선의 온도를 보온 또는 승온시켜 보정하는 용선온도 보정장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 용선의 장입 대기상황이 장시간 발생되어도 용선래들 내부의 용선온도를 목표치까지 보정하여 용선의 응고를 방지하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 용선래들의 상부를 폐쇄시킨 상태에서 용선래들의 내부에 가연성가스를 투입 및 착화시켜, 상기 가연성가스의 연소열에 의해 용선의 온도를 보온 또는 승온시키는 용선온도 보정방법 및 용선온도 보정장치를 제공하여, 용선의 장입 대기상황이 장시간 지속되어도 용선온도를 지속적으로 보온 또는 승온시켜 용선의 응고를 방지함으로서, 표면이 응고된 용선을 전기로에 투입함으로서 발생하는 화재 등의 설비사고를 방지하는 동시에 용선 전체의 응고에 따른 용선과 용선래들의 동시폐기를 방지할 수 있게 한다.
전기로, 래들, 용선, 온도, 응고

Description

용선온도 보정장치 및 방법{Apparatus and method for correcting of molten steel temperature}
도 1은 용선장입 대기상황 발생시 종래의 처리과정을 나타낸 개략도
도 2는 용선장입 대기상황 발생시 본 발명의 용선온도 보정장치 및 방법을 이용한 처리과정을 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용선래들 버너의 사시도
도 4는 도 3의 부분단면도
도 5는 도 3의 열버너의 사시도
도 6은 도 5의 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A : 토페도래들카 B : 용선래들 C : 용선대차
D : 전기로 E: 지금 10 : 용선래들 버너
11 : 열버너 11a : 도시가스취입관 11b : 산소취입관
11c : 도시가스취입부 11d : 산소취입부 11e : 가연성가스배출부
11f : 도시가스배출노즐 11g : 산소배출노즐 11h : 냉각수배출구
11i : 냉각수투입구 12 : 열버너케이스 13 : 보열커버
13a : 정형내화물 14 : 배기구 15 : 온도측정부
20 : 구동부
본 발명은 용선온도 보정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토페도래들카에서 용선대차 상의 용선래들로 출선된 용선이 전기로 또는 후공정 설비의 이상으로 전기로에 장입되지 못하고 대기하는 동안, 용선의 온도를 보온 또는 승온시켜 보정함으로서, 용선의 장입 대기상황이 장시간 발생되어도 용선래들 내부의 용선온도를 목표치까지 보정하여 용선의 응고를 방지할 수 있도록 한 용선온도 보정장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기로는 탄소, 인, 유황 등의 불순물이 포함된 용선에 순수한 산소를 투입하여 상기 용강을 정련 제조하는 것으로서, 전기로의 내부에는 스크랩(Scarp)과 용선이 함께 장입되게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전기로(D)에 용선을 장입시킴에 있어, 고로에서 생산된 용선은 토페도래들카(Torpedo ladle car, A)에 의해 용선대차(C)상의 용선래들(B)로 이동되고, 용선대차(C)에서 용선래들(B)을 분리하여 용선래들(B) 내부의 용선을 전기로(D) 내부로 장입시키게 된다.
상기 용선을 전기로(D)에 장입시키는 과정에서 전기로(D)의 이상 또는 후공정의 이상으로 인해 용선의 전기로(D) 내부로의 장입 대기상황 발생시, 용선은 용선래들(B) 내부에서 온도가 급격하게 하락하여 통상적으로 용선온도 1100℃ 이하에 서 용선표면이 응고되며, 표면이 응고된 용선을 상기 전기로(D)에 무리하게 장입할 경우, 표면응고 부분이 급파쇄되면서 다량의 용선이 유출되어 화재 등의 설비사고가 발생되는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 대기하는 용선래들(B) 내부의 용선표면에 보온재(탄화왕겨)를 투입하여 부분적인 열 방산을 방지한 후, 전기로(D) 또는 후공정의 정상조업 가능 시, 열 방산이 억제된 상기 용선을 전기로(D) 내부로 다시 장입하였으나, 상기와 같은 종래의 방법은 상기 용선장입 대기상황이 장시간에 걸쳐 발생할 경우, 용선의 정상온도를 유지시키지 못하고 용선 전체가 응고됨으로서, 용선이 장입된 용선래들(B) 뿐만 아니라 응고되어 다음공정으로 투입되지 못하게 된 용선덩어리, 즉, 지금(E)을 동시에 폐기해야 하는 문제점 등이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히, 본 발명은 용선래들의 상부를 폐쇄시킨 상태에서 용선래들의 내부에 가연성가스를 투입하여 용선래들 내부의 용선열에 의해 상기 가연성가스를 착화시키고 상기 착화된 가연성가스의 연소열에 의해 용선의 온도를 보온 또는 승온시킴으로서, 용선의 장입 대기상황이 장시간 지속되어도 용선온도를 지속적으로 보온 또는 승온시켜 용선의 응고를 방지할 뿐만 아니라 용선의 응고에 의한 화재 등의 설비사고 방지할 수 있도록 한 용선온도 보정장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 용선래들의 상부를 폐쇄시킨 상태에서 용선래들의 내부에 가연성가스를 투입 하는 단계와, 상기 투입된 가연성가스를 착화시키는 단계와, 상기 착화된 가연성가스의 연소열에 의해 용선의 온도를 보온 또는 승온시키는 단계를 포함하는 용선온도 보정방법이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 용선래들의 상부공간을 개폐시킬 수 있도록 용선래들의 상부에 설치되며 외부에서 공급되는 가연성가스와 산소를 상기 용선래들의 내부로 투입 및 연소시켜 가연성가스의 연소열에 의해 용선온도를 보정 또는 승온시키는 용선래들 버너를 구비한 용선온도 보정장치이다.
상기 본 발명의 특징에 의한 용선온도 보정방법의 상기 가연성가스의 투입단계 전, 용선래들 내부의 용선표면에 코크스를 사전 장입하여 코크스의 착화열에 의해 용선의 온도를 상향유지시킬 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 특징에 의한 가연성가스의 착화는, 용선래들 내부의 용선열에 의해 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 특징에 의한 코크스의 착화는, 산소를 단독 취입 또는 산소와 도시가스가 혼합된 가연성가스의 취입에 의해 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 특징에 의한 용선온도 보정장치의 용선래들 버너는, 용선래들의 상부에 결합되어 용선래들 내부의 보온 또는 승온된 온도를 유지시키는 보열커버와, 상기 보열커버의 중앙부에서 용선래들의 내부방향으로 관통되어 설치되며 도시가스취입관과 산소취입관을 통해 투입된 도시가스와 산소를 혼합하여 가 연성가스를 배출하는 열버너와, 상기 열버너의 하부를 둘러싼 상태로 결합되어 보열커버와 열버너의 용이한 결합 및 열버너의 표면열에 의한 보열커버 상부의 손상을 방지할 수 있게 하는 열버너케이스와, 상기 보열커버의 상부 일단에 설치되어 용선래들 내부의 온도 과상승 방지와 불완전 가스를 방산시키는 배기구와, 상기 보열커버의 상부 일단에서 용선래들의 내부방향으로 관통되어 설치되며 용선래들 내의 온도를 용이하게 파악할 수 있게 하는 온도측정부를 포함하는 구성으로 실시예를 구성할 수 있다.
상기 실시예에서 보열커버는, 보열커버의 외부 및 내부의 온도변화에 따른 수축 및 팽창을 감소시켜 보열커버의 열화를 방지하는 정형 내화물을 내부에 축조하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 열버너는, 상기 도시가스취입관과 연결되어 도시가스취입관으로부터 투입되는 도시가스를 열버너 내부로 전달하는 도시가스취입부와, 상기 산소취입관과 연결되어 산소취입관으로부터 투입되는 도시가스를 열버너 내부로 전달하는 산소취입부와, 상기 도시가스취입부와 산소취입부를 통해 전달된 도시가스 및 산소를 혼합하여 분사하는 가연성가스배출부와, 상기 가연성가스배출부 내부의 냉각을 위한 냉각수가 투입되는 냉각수투입구와, 상기 냉각수투입구를 통해 투입된 냉각수가 가연성가스배출부 내부 온도를 감소시킨 후 배출되는 냉각수배출구를 포함하는 구성으로 실시예를 구성할 수 있다.
또한, 상기 열버너의 실시예에서 가연성가스배출부는, 상기 도시가스취입부와 연결되며 노즐형태로 가공되어 도시가스의 분사압력을 높이는 도시가스배출노즐 과, 상기 산소취입부와 연결되며 노즐형태로 가공되어 산소의 분사압력을 높이는 산소배출노즐을 포함하는 구성으로 실시예를 구성할 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 용선장입 대기상황 발생시, 본 발명의 용선온도 보정장치 및 방법을 이용한 처리과정을 나타낸 개략도로서, 상기 용선을 전기로(D)에 장입시키는 과정에서 전기로(D)의 이상 또는 후공정의 이상으로 인해 용선의 전기로(D) 내부로의 장입 대기상황 발생시, 본 발명의 용선래들 버너(10)는, 구동부(20)에 의해 작동되어 용선대차(C)상의 용선래들(B)의 상부를 폐쇄시키게 되며, 용선래들(B)의 상부를 폐쇄시킨 상태에서 용선래들(B)의 내부에 가연성가스를 투입하여 용선래들(B) 내부의 용선열에 의해 상기 가연성가스를 착화시키고, 착화된 상기 가연성가스의 연소열에 의해 용선의 온도를 보온 또는 승온시키게 될 뿐만 아니라 상기 용선의 전기로(D)장입 대기 상황이 장기화 되어도 상기 적정온도를 계속 유지시킬 수 있게 되며,
전기로 또는 후공정 설비의 정비로 인해 전기로(D) 내부로의 장입 대기상황이해제될 경우, 상기 적정온도를 유지하고 있는 용선을 전기로(D) 내부로 장입시키게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용선래들 버너의 사시도이고, 도 4는 도 3의 부분단면도이며, 도 5는 도 3의 열버너의 사시도이고, 도 6은 도 5의 단면도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 용선래들 버너(10)의 상세구성을 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 용선래들 버너(10)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 보열커버(13)와, 열버너(11)와, 열버너케이스(12)와, 배기구(14)와, 온도측정부(15)를 포함하여 구성된다.
상기 보열커버(13)는, 용선래들(B, 도2참조)의 상부에 결합되어 용선래들(B) 내부의 보온 또는 승온된 온도를 유지시키는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 정형 내화물(13a)을 축조하여 보열커버(13)의 외부 및 내부의 온도변화에 따른 수축 및 팽창을 감소시켜 보열커버(13)의 열화를 방지할 수 있도록 구성된다.
상기 정형 내화물(13a)은 상기 보열커버(13)의 수축 및 팽창을 감소시킬 수 있는 다양한 소재를 적용가능하나, 상기 정형 내화물(13a)의 제작의 용이성 및 제작비용 등을 고려하여, 연와, 즉, 진흙과 모래를 차지게 반죽하여 틀에 삽입한 후구워 만들거나, 시멘트와 모래를 버무려 틀에 의해 성형제조한 벽돌을 사용하는 것이 가장 효과적이다.
상기 열버너(11)는, 상기 보열커버(13)의 중앙부에서 용선래들(B)의 내부방향으로 관통되어 설치되며 도 4에 도시된 바와 같이, 도시가스취입관(11a)과 산소취입관(11b)을 통해 투입된 도시가스와 산소를 혼합하여 가연성가스를 배출시키는 것으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도시가스취입부(11c)와, 산소취입부(11d)와, 가연성가스배출부(11e)와, 냉각수투입구(11i)와, 냉각수배출구(11h)를 포함하여 구성된다.
상기 열버너(11)의 도시가스취입부(11c)는, 상기 도시가스취입관(11a)과 연결되어 도시가스취입관(11a)로부터 투입되는 도시가스를 열버너(11) 내부로 전달하게 되며,
상기 열버너(11)의 산소취입부(11d)는, 상기 산소취입관(11b)과 연결되어 산소취입관(11b)으로부터 투입되는 도시가스를 열버너(11) 내부로 전달하게 된다.
상기 열버너(11)의 가연성가스배출부(11e)는, 상기 도시가스취입부(11c)와 산소취입부(11d)를 통해 전달된 도시가스 및 산소를 혼합하여 분사하는 것으로서, 상기 도시가스취입부(11c)와 연결되어 도시가스를 배출하는 도시가스배출노즐(11f)과, 상기 산소취입부(11d)와 연결되어 산소를 배출하는 산소배출노즐(11g)을 포함하여 구성되며, 상기 도시가스 및 산소의 배출부위가 노즐형태로 가공되어 상기 도시가스 및 산소의 분사압력을 높일 수 있도록 구성된다.
상기 열버너(11)의 냉각수투입구(11i)는, 상기 가연성가스배출부(11e) 내부의 냉각을 위한 냉각수가 투입되는 곳으로서, 상기 투입된 냉각수는 가연성배출부(11e) 뿐만 아니라 열버너(11) 내부 전체를 회유하면서 상기 열버너(11)의 내부 및 표면 온도를 감소시킨 후, 냉각수배출구(11h)를 통해 배출되게 된다.
상기 열버너케이스(12)는, 상기 열버너(11)의 하부를 둘러싼 상태로 결합되어 상기 보열커버(13)와 열버너(11)가 용이하게 결합할 수 있게 할 뿐만 아니라 열버너(11)의 표면열에 의해 보열커버(13)의 상부면이 손상되는 것을 방지할 수 있게 한다.
상기 배기구(14)는, 상기 보열커버(13)의 상부 일단에 설치되어 용선래들(B) 내부의 온도 과상승를 방지하는 동시에 불완전 가스를 방산시키게 되며,
상기 온도측정부(15)는, 용선래들(B) 내의 온도를 용이하게 파악할 수 있게 하는 것으로서, 상기 보열커버(13)의 상부 일단에서 용선래들(B)의 내부방향으로 관통되어 설치되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 용선래들 버너(10)를 통한 도시가스와 산소의 혼합물, 즉, 가연성가스의 착화과정 및 용선의 승온과정을 설명하면 다음과 같다.
운전자가 도시가스의 메인밸브(미도시)를 개방하게 되면 열버너(11)의 도시가스취입부(11c)에 의해 전달된 도시가스가 도시가스배출노즐(11f)를 통해 분사되고, 산소의 메인밸브(미도시)를 개방하면 산소취입부(11d)에 의해 전달된 산소가 산소배출노즐(11g)을 통해 분사됨으로서 상기 도시가스와 산소가 가연성가스배출부(11e)의 하부면에서 혼합되어 분사되게 되며 용선열에 의하여 정상적인 착화가 이루어진다.
상기 도시가스와 산소의 공급 및 혼합비는 용선의 온도 및 장입 대기시간 등에 따라 가변적이나 용선표면이 응고되는 시점에서 도시가스 40Nm3/Hr, 산소 200Nm3/Hr가 적정하며 현장에서 운전자가 용선의 표면상태를 목측 등의 도구를 이용하여 확인한 후, 상기 도시가스 및 산소의 유량을 조정하게 된다.
상기와 같이 착화되는 열버너(11), 특히, 열버너(11)의 가연성가스배출부(11e)는 고온(1800℃ ~ 2200℃)의 용선래들(B) 내부에 위치하기 때문에 지속적으로 적절한 냉각이 이루어져야 하며, 이를 위해 냉각수투입구(11i)를 통해 냉각수를 투입하게 되고, 상기 열버너(11)의 온도를 감소시킨 냉각수는 냉각수배출구(11h)를 통해 배출되게 된다.
한편, 용선온도를 보다 높게 승온시키고자 할 때는 용선래들(B)상부에 보열커버(13)를 안착시키기 전, 용선표면에 코크스를 사전 장입한 후, 산소를 단독 취입함으로서, 코크스의 착화열에 의한 용선 온도의 상향 관리가 가능하며,
상기 코크스의 투입량에 대한 산소유량은 500Nm3-1000Nm3 범위내에서 가변적으로 취입한다.
이외에도 본 발명인 용선온도 보정장치 및 방법은 다양하게 변형실시될 수 있는 것으로, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한, 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.
이상의 본 발명에 의하면, 용선의 장입 대기상황이 장시간 지속되어도 용선온도를 지속적으로 보온 또는 승온시켜 용선의 응고를 방지함으로서, 표면이 응고된 용선을 전기로에 투입함으로서 발생하는 화재 등의 설비사고를 방지하는 동시에 용선 전체의 응고에 따른 용선과 용선래들의 동시폐기를 방지할 수 있는 등의 이점을 얻을 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 용선장입 대기상황 발생시, 용선의 온도를 보온 또는 승온시켜 보정하는 방법에 있어서,
    용선래들의 상부를 폐쇄시킨 상태에서 용선래들의 내부에 40Nm3/Hr의 도시가스와 200Nm3/Hr의 산소가 혼합되는 가연성가스를 투입 하는 단계;
    상기 투입된 가연성가스를 용선래들 내부의 용선열에 의해 착화시키는 단계; 및
    상기 착화된 가연성가스의 연소열에 의해 용선을 1800℃ ~ 2200℃의 온도로 보정 또는 승온시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가연성가스의 투입단계 전에 용선래들 내부의 용선표면에 용선의 양과 대응되게 가변적으로 적용되는 양의 코크스를 사전 장입하여 코크스의 착화열에 의해 용선의 온도를 상향유지시키는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 코크스의 착화는 200Nm3/Hr의 산소의 단독 취입 또는 40Nm3/Hr의 도시가스와 200Nm3/Hr의 산소가 혼합된 가연성가스의 취입에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정방법.
  5. 용선장입 대기상황에서 용선의 온도를 보정하는 장치에 있어서,
    용선래들(B)의 상부공간을 폐쇄시킬 수 있도록 용선래들(B)의 상부에 설치되며, 외부에서 공급되는 가연성가스를 운전자의 메인밸브 개방에 의해 용선래들(B) 내부로 투입 및 연소시켜 가연성가스의 연소열에 의해 용선온도를 보정 또는 승온시키기 위한 것으로서, 구동부(20)에 의해 작동되어 용선래들(B)의 상부를 개방 또는 폐쇄시키되, 상기 용선래들(B)의 상부에 결합되어 용선래들(B) 내부의 보온 및 승온된 온도를 유지시키는 보열커버(13)와, 상기 보열커버(13)의 중앙부에서 용선래들(B)의 내부방향으로 관통되어 설치되며, 도시가스취입관(11a) 및 산소취입관(11b)을 통해 투입된 도시가스 및 산소를 혼합하여 가연성가스를 배출하는 열버너(11)와, 상기 열버너(11)의 하부를 둘러싼 상태로 결합되어 보열커버(13)에 열버너(11)의 용이한 결합 및 열버너(11)의 표면열에 의한 보열커버(13) 상부의 손상을 방지할 수 있게 하는 열버너케이스(12)와, 상기 보열커버(13)의 상부 일단에 설치되어 용선래들(B) 내부의 온도 과상승 방지 및 불완전 가스를 방산시키는 배기구(14)와, 상기 보열커버(13)의 상부 일단에서 용선래들(B)의 내부방향으로 관통되어 설치되며, 용선래들(B) 내의 온도를 용이하게 파악할 수 있게 하는 온도측정부(15)를 포함하는 용선래들 버너(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정장치.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 보열커버(13)는 보열커버(13)의 외부 및 내부의 온도변화에 따른 수축 및 팽창을 감소시켜 보열커버(13)의 열화를 방지하기 위하여 진흙과 모래를 포함하는 염와 또는 시멘트와 모래를 포함하는 벽돌 중 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 정형 내화물(13a)이 내부에 축조되는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 열버너(11)는 상기 도시가스취입관(11a)에 연결되어 도시가스취입관(11a)으로부터 투입되는 도시가스를 열버너(11) 내부로 전달하는 도시가스취입부(11c)와, 상기 산소취입관(11b)에 연결되어 산소취입관(11b)으로부터 투입되는 도시가스를 열버너(11) 내부로 전달하는 산소취입부(11d)와, 상기 도시가스취입부(11c) 및 산소 취입부(11d)를 통해 전달된 도시가스 및 산소를 혼합하여 분사하는 가연성가스배출부(11e)와, 상기 가연성가스배출부(11e) 내부의 냉각을 위한 냉각수가 투입되는 냉각수투입구(11i)와, 상기 냉각수투입구(11i)를 통해 투입된 냉각수가 가연성가스배출부(11e) 내부 온도를 감소시킨 후 배출되는 냉각수배출구(11h)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가연성가스배출부(11e)는 상기 도시가스취입부(11c)에 연결되며, 노즐형태로 가공되어 도시가스의 분사압력을 높이는 도시가스배출노즐(11f)과, 상기 산소취입부(11d)에 연결되며, 노즐형태로 가공되어 산소의 분사압력을 높이는 산소배출노즐(11g)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용선온도 보정장치.
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