KR100845038B1

KR100845038B1 - 케이알 설비용 임펠러

Info

Publication number: KR100845038B1
Application number: KR1020060136278A
Authority: KR
Inventors: 김영래
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-09
Also published as: KR20080061490A

Abstract

본 발명은 케이알 설비용 임펠러에 관한 것으로, 레이들에 수강된 용선에 침지된 상태로 회전하여 상기 용선을 교반하는 임펠러에 있어서, 회전축을 중심으로 대칭 형성되고 관통 홀이 형성된 주익과, 상기 대칭 형성된 주익 사이에서 회전축을 중심으로 대칭 형성된 보조익을 포함하는 케이알 설비용 임펠러가 제공된다. 이에 따라서, 주익과 보조익에 형성된 블레이드에 의해 레이들 내의 용선을 활발하게 교반할 수 있고, 특히 주익에 형성된 관통 홀에 의하여 레이들 상부 용선과 하부 용선을 더욱 활발히 교반할 수 있는 효과가 있다.

KR설비, 기계적 교반, 탈황, 임펠러, 내화물 날개

Description

케이알 설비용 임펠러{IMPELLER FOR KANVARA REACTOR}

도 1은 케이알 설비를 나타낸 개략도이다.

도 2는 케이알 설비에 설치된 종래의 임펠러를 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 2의 임펠러를 나타낸 평면도이다.

도 4는 종래 임펠러에 고착 성장한 지금을 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 케이알 설비용 임펠러를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 케이알 설비용 임펠러를 나타낸 평면도이다.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 레이들 20, 100 : 임펠러

30 : 부원료 호퍼 40 : 제어부

110 : 회전축 120 : 주익

122, 132 : 블레이드 130 : 보조익

140a, 140b : 관통 홀

본 발명은 케이알 설비용 임펠러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈황을 위 해 레이들 내의 용선에 침지된 상태에서 용선을 교반하도록 케이알 설비에 설치된 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 고로에서 출탕된 용선은, 용선을 담는 용기인 레이들에 장입한 후 용선 예비처리를 실시한다. 상기 용선의 예비처리는 크게 용선의 탈황(황 제거), 탈규(규소 제거) 및 탈린(인 제거)으로 구분될 수 있는데, 특히, 상기 탈황은 전로 공정에서 제거할 수 없으므로 기계적 교반(Kanvara Reactor, 이하 케이알 설비라 칭함)을 이용하게 된다. 상기 케이알 설비는, 탈황을 위한 부원료(탈황제 또는 탈규제)가 신속하게 용선 중으로 침투하여 탈황 반응을 일으킬 수 있도록 레이들 내의 용선에 임펠러(내화물 날개)를 침지시킨 뒤 일정한 속도로 회전시켜 와류를 발생시키는 구성을 갖는다.

도 1은 케이알 설비를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 케이알 설비는 크게 레이들(10) 내의 용선에 침지된 상태로 일정한 속도로 회전하는 임펠러(20)와, 상기 임펠러(20)의 회전에 의해 발생된 용선의 와류로 부원료(탈황제 또는 탈규제)를 공급하는 부원료 호퍼(30) 및 상기 레이들(10) 내의 용선 상태 및 제조될 강의 조건에 따라 부원료 호퍼(30)로부터 공급되는 부원료 투입을 제어하고, 임펠러(20)의 회전 속도를 제어하는 제어부(Human Machine Interface,40)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 케이알 설비는, 고로에서 출강된 용선이 레이들(10)에 장입되면 상기 레이들(10)을 케이알 설비로 운반한 뒤 상기 레이들(10) 내의 용선에 임펠러(20)를 침지시킨다. 상기 임펠러(20)가 용선에 소정 깊이로 침 지되면 부원료 호퍼(30)를 통해 탈황을 위한 부원료를 투입함과 동시에 상기 임펠러(20)를 회전시켜 용선 중으로 부원료가 충분히 침투할 수 있도록 용선을 교반하게 된다.

상기와 같이 용선에 침지된 상태에서 회전하게 되는 임펠러(20)는 레이들(10) 내에서의 용선 교반이 활발히 이루어질 수 있는 형상을 갖는다. 도 2는 케이알 설비에 설치된 종래의 임펠러를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 임펠러를 나타낸 평면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 임펠러(20)는 회전축(22)을 중심으로 균등한 간격을 갖는 다수의 날개(24)가 형성되는데, 상기 날개(24)는 회전축(22) 중심에서 사방으로 동일한 길이 및 형상을 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 레이들(10) 내의 용선에 침지되어 임펠러(20)가 회전될 때 와류가 보다 활발하게 발생되도록 상기 날개(24)의 상부 끝단에서 하부 끝단에 해당되는 블레이드(26)에 소정의 비틀림 각을 형성하게 된다. 이와 함께, 상기 날개(24)의 상면과 하면에 면적의 차이를 두어 상광하협(上廣下陜)의 형상을 갖도록 형성하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 임펠러(20)는, 레이들(10) 내의 용선에 침지되어 장시간 회전하게 됨으로써, 고온의 용선에 의하여 날개 표면에 화학적/물리적 침식이 일어나게 되어 마모된다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이 마모된 부분으로 용선 중 부유하는 지금(28)이 고착 성장하게 되어 임펠러(20) 회전에 따른 용선의 교반 효율을 저하시키게 된다. 즉, 실질적으로 임펠러(20)의 교반 능력은, 임펠러(20)의 회전에 따라 발생되는 용선의 와류에 의해 결정되는데, 상기 용선의 와류 형성은, 상기 임펠러(20)의 날개(24) 형상 및 면적에 의하여 결정된다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이 임펠러(20)의 날개(24)에 용선 지금(28)이 고착 성장하게 됨으로써 임펠러(20)의 최초 형상을 유지할 수 없게 되고, 용선과 날개(24)의 접촉 면적이 줄어들게 되어 용선의 교반 능력이 저하되고, 따라서 레이들 하부에 위치하는 용선으로는 와류가 미치치 못하여 케이알 설비에서의 탈황 효율을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이들 내의 용선을 활발하게 교반시킬 수 있고, 특히 용선에 침지된 임펠러를 중심으로 레이들 상부 용선과 하부 용선을 더욱 활발히 교반시키는 케이알 설비용 임펠러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 레이들에 수강된 용선에 침지된 상태로 회전하여 상기 용선을 교반하는 임펠러에 있어서, 회전축을 중심으로 대칭 형성되고 관통 홀이 형성된 주익과, 상기 대칭 형성된 주익 사이에서 회전축을 중심으로 대칭 형성된 보조익을 포함하는 케이알 설비용 임펠러에 의해 달성된다.

여기서 상기 보조익은, 평단면 상 상기 주익과 45°로 이격된 것이 바람직하다.

또한 상기 주익과 보조익은, 평단면 상 상기 주익과 보조익의 회전 방향을 향하는 굴곡된 호를 갖도록 블레이드가 형성된 것이 바람직하다.

또한 상기 주익과 보조익은, 평단면 상 그 길이 비가 2:1인 것이 바람직하다.

그리고 상기 주익에 형성된 각각의 관통 홀은, 상하로 서로 엇갈리게 형성된 것이 바람직하다.

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

도 5는 본 발명에 따른 케이알 설비용 임펠러를 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 케이알 설비용 임펠러를 나타낸 평면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 임펠러(100)는 크게 케이알 설비 내의 구동 모터(미도시)와 연결되어 회전하는 회전축(110)과, 상기 회전축(110)을 중심으로 각각 대칭 형성되고 용선의 온도에 충분히 견딜 수 있는 내화 재질로 이루어진 주익(120)과 보조익(130)으로 구성된다.

상기 회전축(110)은, 레이들(10) 내부 중심을 향해 연장되며, 상기 회전축(110) 하단에는 용선에 침지되는 주익(120)과 보조익(130)이 구비된다. 상기 주익(120)은, 회전축(110)의 중심에서 레이들(10) 내경으로 향하는 소정의 면적을 갖는 평탄부가 형성되며, 상기 평탄부가 끝나는 일단에는 블레이드(122)가 상기 회전축(110)을 중심으로 대칭 형성된다.

부연하자면, 상기 주익(120)은 레이들(10) 내의 용선에 침지된 상태에서 회전될 때 상기 용선을 레이들(10) 내경으로 밀어내도록 소정의 면적을 갖는 평탄부가 형성되며, 상기 평탄부 상에는 관통 홀(140a, 140b)이 형성되어, 상기 주 익(120)이 용선에 침지된 상태에서 회전될 때 상기 용선이 관통 홀(140a, 140b)을 통과하여 잇달아 회전하는 보조익(130)에 의해 레이들(10) 상하방으로 교반력이 퍼져나가도록 하게 된다.

특히 상기 평탄부에 형성된 관통 홀(140a, 140b)은, 회전축(110)을 중심으로 대칭 형성된 주익(120) 각각에 상하로 서로 엇갈리게 형성됨으로써, 상기 용선에 침지된 상태에서 주익(120)이 회전될 때 발생되는 교반력이 레이들(10) 상하방으로 강하게 퍼져나가도록 극대화시킨다. 즉, 일측의 평탄부에 형성된 관통 홀(140a)이 평탄부 중심에서 하측으로 편심되도록 형성되고 타측의 평탄부에 형성된 관통 홀(140b)이 평탄부 중심에서 상측으로 편심되도록 형성된다.

경우에 따라서는, 상기 평탄부에 형성된 관통 홀의 기울기가 관통 홀이 평탄부에 형성된 관통 홀의 위치에 따라서 달라질 수 있다. 즉, 상기 일측 평탄부에 형성된 관통 홀이 하측으로 편심된 경우 상기 관통 홀이 상방에서 하방으로 기울어지도록 형성된다. 그리고 상기 타측 평탄부에 형성된 관통 홀이 상측으로 편심된 경우, 상기 관통 홀이 하방에서 상방으로 기울어지도록 형성되어 각 관통 홀을 통과한 용선이 레이들(10) 상하방으로 퍼져나가게 된다.

그리고, 상기 평탄부가 끝나는 일단 즉, 회전축(110)의 중심에서 레이들(10) 내경으로 향하는 평탄부가 끝나는 위치로 블레이드(122)가 형성되는데, 상기 평탄부에 의해 레이들(10) 내경으로 밀려나는 용선에 추력을 가하여 교반력이 레이들(10) 내경 끝까지 퍼져나가도록 상기 블레이드(122)는 주익(120)의 회전 방향을 향하는 굴곡된 호를 갖는 유선형으로 형성된다.

그리고, 상기 주익(120)의 형상이 전체적으로 유선형으로 형성될 경우 상기 용선에 침지된 상태에서 주익(120)이 회전될 때 용선 주익 표면과의 마찰을 감소시켜 상기 주익의 물리적 침식을 감소시킬 수 있다.

한편 상기 보조익(130)은, 회전축(110) 중심을 중심으로 대칭 형성되는데, 특히 상기 보조익(130)은, 도 6에 도시된 바와 같이 평단면 상 상기 주익(120)과 45°로 이격되도록 형성되고, 상기 주익(120)과 마찬가지로 회전축(110)의 중심에서 레이들(10) 내경으로 향하는 소정의 면적을 갖는 평탄부와 상기 평탄부가 끝나는 일단에 보조익(130)의 회전 방향을 향하는 굴곡된 호를 갖는 유선형의 블레이드(132)가 형성된다.

특히, 상기 보조익(130)의 길이는 주익(120)의 길이에 비해 짧게 형성되는데, 바람직하게는 상기 보조익(130)과 주익(120)의 평단면 상 그 길이 비가 1:2 정도가 되도록 유지하여 상기 주익(120)과 보조익(130)이 동일한 방향으로 회전될 때 보조익(130)에 방해받지 않고 상기 주익(120)에 형성된 관통 홀(140a, 140b)로 원활하게 용선이 유입된 뒤 잇달아 회전하는 보조익(130)에 의해 레이들(10) 상하방으로 교반력이 퍼져나가도록 하게 된다.

상기와 같은 구조를 갖는 임펠러의 작용을 살펴보면, 고로에서 출강된 용선이 수강된 레이들(10)이 케이알 설비로 운반되면, 상기 레이들(10) 내의 용선으로 임펠러(100)를 소정 깊이까지 침지시킨다. 그리고 탈황을 위한 부원료를 투입함과 동시에 상기 임펠러(100)를 용선의 탈황조건에 맞추어 저속, 중속, 고속으로 회전시켜 용선 중으로 탈황을 위한 부원료가 충분히 침투할 수 있도록 용선을 교반하게 된다.

상기 임펠러(100)가 용선에 침지된 상태에서 회전하게 되면, 회전축(110)의 회전 속도와 방향에 따라 주익(120)과 보조익(130)이 회전하면서 레이들(10) 내의 용선을 교반하게 된다. 상기 주익(120)과 보조익(130)이 회전하게 되면 주익(120)과 보조익(130)의 평탄부가 용선을 레이들(10) 내경으로 밀어내는데, 상기 주익(120)과 보조익(130)의 회전 방향을 향하는 굴곡된 블레이드(122, 132)에 의해 레이들(10) 내경으로 밀려나는 용선에 추력을 더하여 교반력이 레이들(10) 내경 끝까지 퍼져나감과 동시에 강력한 와류를 형성하게 된다.

이와 함께, 상기 주익(120)에 형성된 관통 홀(140a, 140b)을 통해 용선 일부가 통과하여 잇달아 회전하는 보조익(130)에 의해 교반력이 레이들(10) 상하방으로 퍼져나감으로써 케이알 설비에서의 교반 효율을 향상하게 된다.

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 케이알 설비용 임펠러는, 주익과 보조익에 형성된 블레이드에 의해 레이들 내의 용선을 활발하게 교반할 수 있고, 특히 주익에 형성된 관통 홀에 의하여 레이들 상부 용선과 하부 용선을 더욱 활발히 교반할 수 있는 효과가 있다.

Claims

레이들에 수강된 용선에 침지된 상태로 회전하여 상기 용선을 교반하는 임펠러에 있어서,

회전축을 중심으로 대칭 형성되고 관통 홀이 형성된 주익과,

상기 대칭 형성된 주익 사이에서 회전축을 중심으로 대칭 형성된 보조익을 포함하고,

상기 주익과 보조익은 각각 회전축의 중심에서 레이들 내경 방향으로 평탄부가 형성되고, 상기 각각의 평탄부 단부에는 평단면 상 상기 주익과 보조익의 회전 방향을 향하는 굴곡된 호를 갖도록 블레이드가 형성되며,

상기 관통 홀은 상기 주익의 평탄부에 각각 형성되고, 상기 각각의 관통 홀은 상하로 서로 엇갈리게 형성되며, 상기 관통 홀 중 상대적으로 하측으로 편심되어 형성되는 관통 홀은 상방에서 하방으로 기울어지게 형성되고, 상대적으로 상측으로 편심되어 형성되는 관통 홀은 하방에서 상방으로 기울어지게 형성된 것을 특징으로 하는 케이알 설비용 임펠러.
청구항 1에 있어서 상기 보조익은, 평단면 상 상기 주익과 45°로 이격된 것을 특징으로 하는 케이알 설비용 임펠러.
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청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 상기 주익과 보조익은, 평단면 상 그 길이 비가 2:1인 것을 특징으로 하는 케이알 설비용 임펠러.
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