KR100878580B1 - 장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진저감방법 - Google Patents

장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진저감방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진 저감방법에 관한 것으로, 액체 공급부와, 기체 공급부와, 상기 액체 공급부와 기체 공급부에서 가압된 상태로 공급된 액체와 기체를 혼합해 용선 출강 직후의 레이들 내부에 분무하는 분무부를 포함하는 장입 레이들의 분진 저감장치가 제공된다. 이에 따라서, 장입 레이들에 수강된 용선을 전로에 장입시킬 때 발생되는 분진을 감소시켜 청정한 조업 환경을 조성할 수 있다.
용선 장입, 전로, 레이들, 가시분진

Description

장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진 저감방법{SPRINKLER SYSTEM FOR STEELMAKING LADLE AND METHOD}
도 1은 일반적인 제공공정의 흐름을 타나낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장입 레이들의 분진 저감장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분진 저감장치 중 분무부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 분무부의 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 장입 레이들의 분진 저감방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 분무부 110 : 하우징
112 : 액체 공급구 112a : 액체 유로
114 : 기체 공급구 114a : 기체 유로
116 : 분출공 120 : 디퓨저
122 : 토출공 130 :노즐
140 : 브라켓 150 : 기체 공급부
152 : 압축기 154, 164 : 도관
156, 166 : 솔레노이드 밸브 160 : 기체 공급부
162 : 액체 저장유닛 170 : 제어부
본 발명은 장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진 저감방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장입 레이들의 용선을 전로에 장입할 때 발생되는 분진을 감소시켜 청정한 조업환경을 조성할 수 있는 장입 레이들의 분진 저감장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 제공공정의 흐름을 타나낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 제강공정의 고로(10)에서 생산된 용선은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있기 때문에 전로(40)에 옮겨져 정련처리하게 된다. 고로(10)에서 출탕된 용선은 혼선차(TLC, Torpedo Ladle Car)(20)로 출선되어진 후 예비처리장으로 이동하거나 혼선차(20)에서 예비처리하여 용선에 포함된 황을 제거하게 된다.
상기와 같이 탈류 처리된 용선은 혼선차(20)에서 장입 레이들(30)로 옮겨져 전로(40)로 이동된다. 이때, 상기 장입 레이들(30)은 천정 크레인(50)에 권상된 상태로 전로(40)의 상방으로 이동 후 장입 레이들(30)을 기울여 용선을 전로(40)에 장입시키게 된다. 용선이 장입된 전로(40)에서는 인이나 유황, 탄소성분과 같은 불순물을 제거하도록 순수한 산소를 불어 넣는 취련 처리를 시행하게 된다. 상기 취련 처리된 용선은 불순물이 대부분 제거된 상태이고 이를 다시 정련하거나 연속주조장치에 공급하여 일정한 크기를 갖는 주편으로 연속 생산하게 된다.
한편, 상기 장입 레이들(30)에 수강된 용선은 고온의 상태를 유지하고, 이러한 상태로 전로(40)로 장입 레이들(30)을 안내하는 천정 크레인(50)에 권상되어 전로의 상방으로 이동하게 된다. 전로의 상방에 위치한 장입 레이들(30)은, 천정 크레인(50)에 지지된 상태에서 하부단이 보조 크레인(52)에 들어 올려져 기울어지면서 수강된 용선을 전로(40)에 장입시키게 된다.
특히, 용선을 전로(40)에 장입하고 난 다음의 장입 레이들(30) 내부 벽체 내지 바닥에는 용선이 잔존하게 되는데, 상기 장입 레이들(30)에 잔존하는 용선은 대기중의 산소와 반응하여 가시분진을 발생시키고, 이러한 상태로 장입 레이들(30)이 연속 작업을 위해 원래의 위치로 이동하는 도중에 가시분진을 대기중으로 확산시키게 된다.
상기와 같은 가시분진은 용선 출강을 마친 레이들 내부의 벽체나 바닥에 잔류하는 용선이 대기중의 산소와 반응하여 생성되는 것으로 그 형상은 대부분 구형이며 평균 입경이 31.4㎛이고, 주성분은 Fe3O4, Fe2O3 및 키시 흑연(kish graphite)로 구성되어 있다. 특히, 상기 가시분진은 장입 레이들의 내부 온도 상승과 장입 레이들에서의 용선 보관시간이 증가할수록 가시분진 발생 지속시간이 증가하는 현상이 나타낸다.
상기와 같은 용선 장입을 마친 장입 레이들에서 발생된 가시분진은 장입 레이들 이동 중 대기중으로 확산되면서 조업 환경을 오염시키고 작업자의 건강에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용선을 전로에 장입하고 난 다음의 장입 레이들에서 발생되는 가시분진을 효과적으로 감소시켜 청정한 조업 환경을 조성할 수 있는 장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진 저감방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 액체 공급부와, 기체 공급부와, 상기 액체 공급부와 기체 공급부에서 가압된 상태로 공급된 액체와 기체를 혼합해 용선 출강 직후의 레이들 내부에 분무하는 분무부를 포함하는 장입 레이들의 분진 저감장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 액체 공급부에서 분무부로 공급되는 액체는, 5㎏/㎠이상의 압력으로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액체 공급부는, 펌프가 설치된 액체 저장유닛과, 상기 액체 저장유닛과 분무부를 연결하는 도관과, 상기 도관에 설치되어 레이들의 경주상태에 따라 액체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 기체 공급부에서 분무부로 공급되는 기체는, 6㎏/㎠이상의 압력으로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기체 공급부는, 외기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기와 분무부를 연결하는 도관과, 상기 도관에 설치되어 레이들의 경주상태에 따라 기체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 분무부는, 액체와 기체가 분리되어 이동되도록 그 내부에 액체 유로와 기체 유로가 형성된 하우징과, 상기 액체 유로 상에 설치되어 액체의 토출을 확산시키는 디퓨저와, 상기 디퓨저를 통과한 액체가 기체와 혼합된 상태로 분무되도록 하우징의 전면에 설치되는 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 용선이 수강된 레이들이 전로의 상방으로 이동하는 단계와, 상기 레이들이 경주하여 용선을 전로에 출강하는 단계와, 상기 출강을 마친 레이들 내부에 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무하는 단계를 포함하는 장입 레이들의 분진 저감방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 분무단계는 상기 레이들 내부의 온도가 760℃이하가 될 때까지 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무하는 것이 바람직하다.
또한, 분무단계는 상기 레이들 내부에 잔류하는 용선의 온도가 1130℃이하가 될 때까지 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 장입 레이들의 분진 저감장치를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 장입 레이들의 분진 저감장치는 전로에 용선의 장입을 마친 장입 레이들(30)에 잔존하는 용선과 대기중의 산소가 반응하여 가시분진이 생성되지 않도록 상기 장입 레이들(30)을 신속히 냉각시킴과 동시에 생성된 가시분진이 대기중으로 확산되지 않도록 침전시키게 된다.
이를 위해 상기 장입 레이들의 분진 저감장치는 천정 크레인(50)에 권상되어 혼선차로 복귀하는 용선의 장입을 마친 빈 장입 레이들(30)에 액체와 기체를 혼합해 분무하는 분무부(100)와 상기 분무부(100)에 액체를 공급하는 액체 공급부(150)와, 상기 분무부(100)에 기체를 공급하는 기체 공급부(160)로 구성된다.
상기 분무부(100)에 액체를 공급하는 액체 공급부(160)는, 용선 내지 장입 레이들(30) 내부의 내화벽돌(미도시)에 포함된 조성물질과 반응하지 않는 비반응성 액체(예를 들어, 순수와 같은)를 수용한 액체 저장유닛(162)과, 상기 액체 저장유닛(162)과 분무부(100)를 연결하는 도관(164)으로 구성된다.
상기 도관(164)에는 장입 레이들(30)의 경주상태에 따라 액체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브(166)를 포함한다. 또한, 상기 액체 공급부(160)에서 분무부(100)로 공급되는 액체는 5㎏/㎠이상의 압력으로 공급될 수 있도록 상기 액체 저장유닛에는 펌프(미도시)가 설치된다.
그리고, 상기 분무부(100)에 기체를 공급하는 기체 공급부(150)는, 용선 내지 장입 레이들(30) 내부의 내화벽돌(미도시)에 포함된 조성물질과 반응하지 않는 비반응성 기체(예를 들어, 아르곤 가스 및 질소 가스를 포함하는 불활성 가스와 같은)를 압축하는 압축기(152)와, 상기 압축기(152)와 분무부(100)를 연결하는 도관(154)으로 구성된다.
상기 도관(154)에는 장입 레이들(30)의 경주상태에 따라 기체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브(156)를 포함한다. 또한 상기 기체 공급부(150)에서 분무부(100)로 공급되는 기체는 6㎏/㎠이상의 압력으로 공급될 수 있도록 압축기(162)에서 가압되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 액체 공급부(160)와 기체 공급부(150)에 각각 구비되는 도관(154, 164)은 이동시킬 액체 및 기체에 부식되거나 반응되지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더불어 상기 도관(154, 164)은 액체 공급부(160)와 기체 공급부(150)의 위치에 따라 배관이 용이하도록 플렉시블 도관(예를 들어 주름관과 같은)을 포함한다.
또한, 상기 액체 공급부(160)의 도관(164)과 기체 공급부(150)의 도관(154)에 각각 설치된 솔레노이드 밸브(156, 166)는 용선 장입을 마친 장입 레이들(30)의 작동을 제어 관리하는 제어부(170)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라서, 장입 레이들(30)의 작동을 제어 관리하는 제어부(170)의 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브(156, 166)가 개폐되거나 개폐되는 정도를 조절하여 장입 레이들(30) 내부로 분무되는 액체와 기체가 혼합된 미립자의 분무량을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 분진 저감장치 중 분무부를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 분무부의 단면 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 분무부는, 액체 공급부와 기체 공급부에서 공급된 액체와 기체를 그 내부에서 혼합하여 안개(Mist)와 같은 미립자의 상태로 레이들 내부로 분무하기 위한 것으로 하우징(110)과 디퓨저(120)와 노즐(130)로 구성된다.
상기 하우징(110)은, 대략 중공된 원기둥의 형상을 갖으며 그 일단에는 액체와 기체가 공급되도록 액체 공급구(112)와 기체 공급구(114)가 형성되고, 상기 액체 공급부(112)와 기체 공급부(114)에서 공급된 액체와 기체가 혼합되지 않도록 액체 공급구(112)와 기체 공급구(114) 각각은 액체 유로(112a)와 기체 유로(114a)와 연결된다.
즉, 상기 기체 유로(114a)와 기체 공급구(114)는, 하우징(110) 내부의 축선 방향으로 형성되고, 상기 액체 유로(112a)는, 기체 유로(114a)의 둘레에 형성된다. 또한 상기 기체 유로(114a) 상에는, 상기 액체 공급구(112)를 통해 하우징(110) 내부로 공급된 액체가 역류되지 않도록 하며, 액체 공급구를 통해 하우징 내부를 흐르는 액체가 중력작용 방향으로 치우쳐 유동하는 것을 방지하기 위하여 얇은 판의 형상을 갖고 다수의 토출공(122)이 형성된 디퓨저(120)가 설치된다.
또한, 상기 하우징(110)의 타단에는 디퓨저(120)를 통과한 액체가 기체와 혼합된 상태로 장입 레이들(30) 내부를 향하여 분무되도록 노즐(130)이 형성되는 바, 상기 기체 유로(114a)가 끝나는 종단에는 기체 유로(114a)를 따라 흐르는 기체가 액체 유로(112a)로 공급될 수 있도록 기체 유로(114a)에서 액체 유로(112a)로 연결된 다수의 분출공(116)이 형성된다.
그리고, 상기 노즐(130)은 액체와 기체가 혼합된 미립자 상태로 장입 레이들(30) 내부를 향하여 확산 분무될 수 있도록 오리피스를 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 오리피스를 통해 장입 레이들(30) 내부로 분무된 액체와 기체의 혼합은 상기 장입 레이들(30) 내부의 온도에 의해 그 즉시 증발될 수 있는 크기를 갖는 미립자 상태인 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 갖는 분무부(100)는, 출강을 마친 장입 레이들(30)과 가장 인접한 도그 하우스(Dog House)(W)에 설치되는 것이 바람직한데, 상기 분무부(100)의 하우징(110)은, 장입 레이들(30)의 경주 상태에 따라 회동가능한 구조를 갖는 브라켓(140)에 설치되고, 상기 브라켓(140)은 도그 하우스(W)에 고정된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 장입 레이들의 분진 저감장치의 동작을 도 5에 의거하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 장입 레이들의 분진 저감방법을 나타낸 흐름도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 고로에서 생산된 용선은 혼선차로 옮겨진 후 용선에 포함된 황을 제거하기 위해 예비처리하게 된다. 그리고, 탈류 처리된 용선은 장입 레이들(30)로 옮겨진 후 천장 크레인(50)에 권상된 상태로 전로의 상방으로 이동(S10)하게 된다.
상기 천장 크레인(50)에 의해 전로(40)의 상방에 위치한 장입 레이들(30)은 보조 크레인(52)에 하부단이 들어 올려져 전로(40)측으로 기울어지고, 상기 전로 역시 회전유닛(미도시)에 의해 장입 레이들(30)측으로 기울어져 장입 레이들(30)의 용선이 장입(S20)된다.
상기 장입 레이들(30)에 수강된 용선이 모두 전로에 장입(S30)되면, 상기 장입 레이들(30)을 전로로부터 멀어지도록 천장 크레인(50)을 작동시켜 상기 장입 레이들(30)을 도그 하우스(W)로 이동(S40)시키고, 전로는 수강된 용선에 포함된 인이나 유황, 탄소성분과 같은 불순물을 제거하도록 순수한 산소를 불어 넣는 취련 처리를 시행하게 된다.
그리고, 상기 도그 하우스(W)에 설치된 분무부(100)에서 장입 레이들(30)의 내부를 향해 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무(S50)하여 가시분진이 장입 레이들(30) 외부로 퍼져 나가는 것을 방지하고, 장입 레이들(30)의 내부 온도를 낮추게 된다. 특히, 상기 분무부(100)에서 분무되는 액체와 기체가 혼합된 미립자는 장입 레이들(30)의 내부에서 발산되는 열에 의해 분무되는 즉시 증발된다.
부연하자면, 용선의 장입을 마친 장입 레이들(30)의 내부 온도는, 고온(대략 1200~1300℃)이므로 장입 레이들(30) 내에 잔존하는 용선과 대기중의 산소와 반응하여 가시분진을 생성하게 된다. 이때, 상기 장입 레이들(30) 내부로 액체와 기체가 혼합된 미립자가 분무되면 장입 레이들(30) 내부의 온도에 의해 기화되면서 장입 레이들(30) 내부의 열을 빼앗게 되어 가시분진의 발생을 억제하게 된다.
상기와 같이 가시분진의 확산을 방지하는 한편, 가시분진의 발생을 억제하도록 장입 레이들(30) 내부로 분무되는 액체와 기체가 혼합된 미립자는, 장입 레이들 (30)내부 온도가 760℃이하로 저하될 때까지 분무(S60)되거나, 상기 장입 레이들(30) 내부에 잔류하는 용선의 온도가 1130℃이하로 저하될 때까지 분무(S70)된다.
그리고, 장입 레이들(30) 내부 온도가 760℃이하로 저하되거나 상기 장입 레이들(30) 내부에 잔류하는 용선의 온도가 1130℃이하로 저하되면 액체와 기체가 혼합된 미립자의 분무를 중지하고, 경주된 상태의 장입 레이들(30)을 정립시켜 혼선차로 복귀(S80)하게 된다.
상기와 같이 액체와 기체가 혼합된 미립자를 용선 출강을 마친 장입 레이들에 분무함으로써, 가시분진의 발생을 억제하여 청정한 조업환경을 조성할 수 있다.
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.
예를 들어, 상기 분무부는 앞서 설명한 하우징과, 디퓨저와, 노즐로만 한정되지 않고, 액체 공급부와 기체 공급부에서 공급된 액체와 기체가 혼합되어 미립자 상태로 장입 레이들 내부를 향해 분무될 수 있는 구성이면 만족할 수 있다.
또한, 상기 액체와 기체가 혼합된 미립자의 분무는, 장입 레이들 내부 온도가 760℃이하로 저하되거나, 장입 레이들 내부에 잔류하는 용선의 온도가 1130℃이하로 저하될 때까지 분무되거나 어느 하나를 만족하는 온도에 도달될 때까지 분무할 수 있다.
본 발명에 의한 장입 레이들의 분진 저감장치 및 이를 이용한 분진 저감방법은, 액체와 기체가 혼합된 미립자를 용선 출강을 마친 장입 레이들에 분무함으로써, 가시분진의 발생을 억제하고 이미 발생된 가시분진을 침전시켜 청정한 조업 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 레이들에 액체와 기체를 혼합하여 분무하는 분무부(100);
    상기 분무부(100)에 상기 액체를 공급하는 액체 공급부(160); 및
    상기 분무부(100)에 상기 기체를 공급하는 기체 공급부(150);
    를 포함하며,
    상기 분무부(100)는, 상기 액체와 상기 기체가 분리되어 이동되도록 그 내부에 액체 유로(112a)와 기체 유로(114a)가 형성된 하우징(110)과, 상기 액체 유로(112a) 상에 설치되어 액체의 토출을 확산시키는 디퓨저(120)와, 상기 디퓨저(120)를 통과한 액체가 기체와 혼합된 상태로 분무되도록 하우징(110)의 전면에 설치되는 노즐(130)을 포함하는 장입 레이들의 분진 저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 공급부(160)는,
    펌프가 설치된 액체 저장유닛(162)과,
    상기 액체 저장유닛(162)과 분무부(100)를 연결하는 도관(164)과,
    상기 도관(164)에 설치되어 레이들의 경주상태에 따라 액체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브(166)를 포함하며,
    상기 솔레노이드 밸브(166)는 레이들의 작동을 제어 관리하는 제어부(170)와 연결되어 상기 제어부(170)의 신호에 따라 개폐조절 가능한 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기체 공급부는,
    외기를 압축하는 압축기(152)와,
    상기 압축기(152)와 분무부(100)를 연결하는 도관(154)과,
    상기 도관(154)에 설치되어 레이들의 경주상태에 따라 기체의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브(156)를 포함하며,
    상기 솔레노이드 밸브(156)는 레이들의 작동을 제어 관리하는 제어부(170)와 연결되어 상기 제어부(170)의 신호에 따라 개폐조절 가능한 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감장치.
  4. 승하강 수단으로 용선이 수강된 레이들을 전로의 상방으로 이동시키는 단계;
    상기 레이들이 경주하여 용선을 전로에 출강하는 단계; 및
    상기 출강을 마친 레이들 내부에 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 액체와 기체가 혼합된 미립자를 분무하는 단계는,
    상기 레이들에 상기 액체와 기체를 혼합하여 분무하는 분무부, 상기 분무부에 상기 액체를 공급하는 액체 공급부 및 상기 분무부에 상기 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하고, 상기 분무부는, 상기 액체와 상기 기체가 분리되어 이동되도록 그 내부에 액체 유로와 기체 유로가 형성된 하우징과, 상기 액체 유로 상에 설치되어 액체의 토출을 확산시키는 디퓨저와, 상기 디퓨저를 통과한 액체가 기체와 혼합된 상태로 분무되도록 하우징의 전면에 설치되는 노즐을 포함하는 장치로 수행되는 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 분무 단계 이후에,
    상기 레이들 내부 온도가 760℃이하인 조건을 만족하는지를 판별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 분무 단계 이후에,
    상기 레이들 내부에 잔류하는 상기 용선의 온도가 1130℃이하인 조건을 만족하는지를 판별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 판별값이 상기 조건 불만족시에 분무단계를 계속 수행하고, 상기 판별값이 상기 조건 만족시에 상기 레이들을 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장입 레이들의 분진 저감방법.
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