KR100983374B1

KR100983374B1 - 용강 정련용 와이어 투입장치

Info

Publication number: KR100983374B1
Application number: KR1020080049315A
Authority: KR
Inventors: 임병무
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2010-09-24
Also published as: KR20090123316A

Abstract

와이어가 투입되는 가이드튜브가 래들의 상부에 배치되는 용강 정련용 와이어 투입장치가 소개된다. 이 와이어 투입장치의 가이드튜브는, 순수카본(Fixed Carbon) 33~39 중량%, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 1~3 중량%, 알루미나(Al₂0₃) 42~52 중량%, 이산화규소(SiO₂) 5~8 중량%, 규소(Si) 5~9 중량%를 포함하는 내화재로 구성된다.

와이어, 가이드튜브, 래들, 롤러, 슈터

Description

용강 정련용 와이어 투입장치{Apparatus for throwing refinery melted iron into ladle}

본 발명은 용강 래들에 와이어를 투입하기 위한 용강 정련용 와이어 투입장치에 관한 것이다.

일반적으로 제강 정련 과정에서는 청정강 제조를 위해, 분말 형태의 칼슘실리콘계와 칼슘철계를 래들에 투입한다. 이러한 분말은 얇은 철피에 의해 와이어 형태를 포장된다.

도 1은 종래기술에 따른 와이어 투입장치를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 와이어 투입장치는 와이어(W)를 공급하기 위한 관로가 내부에 형성되는 슈터(10)와, 슈터(10)의 일단에 마련되어 와이어(W)를 전후로 이동시키는 피더(20)로 구성된다. 이 슈터(10)는 와이어(W)가 배출되는 가이드튜브(13)를 가지며 래들(30) 상부에 위치되도록 상,하방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동슈터(12)와, 이동슈터(12)의 하강 이동시 서로 연통되는 고정슈터(14)로 구성된다. 그리고 피더(20)는 와이어(W)를 이동시키는 롤러(미도시)와, 롤러를 구동시키는 전동기(미도시)로 구성된다.

즉, 용강(F)을 수강한 래들(30)이 작업장에 인입되면, 이동슈터(12)는 가이드(40)를 따라 하강되어 고정슈터(14)와 일직선상에 위치된다. 이때, 피더(20)는 고정슈터(14), 이동슈터(12), 및 가이드튜브(13)를 통하여 와이어(W)가 래들(30)의 용강(F)에 공급되도록 한다.

그런데 종래 기술의 경우, 래들 내 용강 탕면에 인접하게 배치되는 가이드튜브가 스테인레스와 같은 금속 재질로 구성되므로, 가이드튜브가 용강 탕면에 근접하게 되면, 고온의 용강 스플래시(splash)에 의해 지금(地金)이 가이드튜브에 융착되거나, 이 지금에 의해 가이드튜브가 막히는 문제가 있었다.

이 점을 고려하여, 종래 가이드튜브의 와이어 투입단부를 용강 탕면에 일정 높이 이격하여 배치한다. 그러나 이렇게 용강 탕면에 일정 높이 이격하여 와이어가 배치되면, 용강 탕면에 투입되기 전에 와이어의 일부는, 용강의 고온으로 인해 증기화되므로 칼슘 실수율이 저하되었다. 따라서, 이를 보정하기 위해서는 정량보다 많은 량의 와이어를 용강 탕면에 투입해야 한다는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가이드튜브에 지금이 융착되는 것을 방지하고 칼슘 실수율을 향상하기 위한 용강 정련용 와이어 투입장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용강 정련용 와이어 투입장치는, 와이어가 투입되는 가이드튜브가 래들의 상부에 배치되고, 상기 가이드튜브는, 순수카본(Fixed Carbon) 및 실리콘 카바이드(SiC) 34~42 중량%, 알루미나(Al₂0₃) 42~52 중량%, 이산화규소(SiO₂) 5~8 중량%, 규소(Si) 5~9 중량%를 포함하여 구성된 내화재인 것을 특징으로 한다.

이 용강 정련용 와이어 투입장치는, 상기 와이어가 이동되도록 전동기에 의해 구동되는 롤러, 및 상기 래들의 용강에 상기 와이어가 이동되는 관로가 마련되고 상기 와이어가 배출되는 단부에 상기 가이드튜브가 장착되는 슈터를 더 포함한다.

그리고 상기 가이드튜브는 고정파이프를 매개로 상기 와이어가 배출되는 슈터 단부에 고정되고, 상기 가이드튜브에는 상기 고정파이프의 단부에 걸려 고정되는 걸림턱부가 마련될 수 있다.

상기 가이드튜브에는 상기 와이어가 배출되는 단부에 걸려 고정되는 걸림턱 부가 마련되는 것이 바람직하다. 상기 순수카본(Fixed Carbon) 및 실리콘 카바이드(SiC)는, 순수카본(Fixed Carbon) 33~39 중량%, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 1~3 중량%을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 용강 탕면에 근접하게 배치되는 가이드튜브를 내화재로 구성하므로, 고온의 용강 스플래시(splash)에 의해 지금이 가이드튜브에 융착되거나, 지금에 의해 가이드튜브가 막히는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

아울러, 본 발명은 용강 탕면에 가이드튜브를 최대한 근접한 상태에서 와이어를 투입하므로, 용강 탕면의 투입 전 와이어의 증발을 최소화하여 실수율을 향상하고, 이를 통한 와이어의 감량 투입으로 원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 와이어 투입장치는, 와이어(500)가 투입되는 가이드튜브(100)를 내화재로 구성함으로써, 용강 탕면에 최대한 근접이 가능하고 가이드튜브(100)에 지금이 융착되는 것을 방지할 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다. 여기서, 와이어(500)는 청정강을 제조하기 위해 용강의 저급 산화물의 제어를 촉진하기 위한 Ca-Fe 와이어로 정의한다.

이를 구현하기 위한 구성을 구체적으로 설명하면, 와이어 투입장치는 내화재로 구성되어 용강 탕면에 최대한 근접이 가능한 가이드튜브(100)를 포함한다.

가이드튜브(100)는 중공의 파이프 형상의 내화재로 구성되는데, 이 내화재는 순수카본(Fixed Carbon) 33~39 중량%, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 1~3 중량%, 알루미나(Al₂0₃) 42~52 중량%, 이산화규소(SiO₂) 5~8 중량%, 규소(Si) 5~9 중량%로 구성된다.

가이드튜브(100)를 구성하는 내화재에 있어서, 알루미나(Al₂0₃)는 내마모성, 전기절연성 등의 물성이 우수하며, 이산화규소(SiO₂)는 고온에 견디며 급격한 열변화에 강한 특성을 갖는 등, 내화재를 구성하는 각각의 구성요소는 독자의 특성이 있다. 따라서, 이들 구성요소들의 그 특성을 살리면서, 그리고 고열의 용강하에서 가이드튜브(100)가 손상되지 않으면서 와이어(500)를 용강 탕면에 원활하게 투입하기 위해서는 이들 구성요소들을 적절한 비율로 조합하는 것이 요구된다. 그 적절한 조합비를 구하기 위하여, 본 발명자는 수많은 시행착오를 거쳤으며, 그 결과 상기 비율의 구성이 가장 적합함을 발견하게 되었다.

예컨대, 순수카본(Fixed Carbon) 및 실리콘 카바이드(SiC)는, 가이드튜브(100)의 내식성 및 내열성을 향상시키고 침윤방지를 위한 것으로, 이러한 순수카본(Fixed Carbon) 및 실리콘 카바이드(SiC)는, 33~39 중량%의 순수카본(Fixed Carbon), 1~3 중량%의 실리콘 카바이드(Silicon Carbide)로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide)는 내열성, 내마모성 및 열전도성이 우수한 특성을 가지는 바, 1 중량% 이하이면 내열성, 내마모성 및 열전도성의 효과가 미미해지고, 3 중량% 이상이면 타 구성성분의 비율이 줄어들게 된다. 순수카본(Fixed Carbon)은 가볍고 무게를 잘 견디나 순간적인 충격에 약한 특성이 있으므로, 33 중량% 이하이면 순수카본(Fixed Carbon)의 특성이 미미해지고, 39 중량% 이상이면 순간적인 충격에 매우 취약해지는 문제점이 있었다.

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알루미나(Al₂0₃) 42~52 중량%는, 고강도 향상 및 내마모성 유지를 위해 요구되는 구성비로, 42 중량% 이하이면 가이드튜브(100)의 강도 및 내마모성이 일정 수준에 미치지 못하여 고열의 용강하에서 가이드튜브(100)에 손상이 발생될 우려가 있으며, 52 중량% 이하이면 타 구성성분의 비율이 줄어드는 문제점이 있다.

이산화규소(SiO₂) 5~8 중량%는, 열팽창계수, 즉 열팽창 방지를 위해 요구되는 구성비로, 5 중량% 이하이면 가이드튜브(100)의 열팽창을 방지하는 효과가 미미해지고, 8 중량% 이상이면 필요 이상으로 열팽창을 방지하는 효과가 구현된다.

규소(Si) 5~9 중량%는, 고온 열간에서 슬라이더(slider) 방지로 강도를 유지하기 위한 제품 규격을 만족하는 구성비이다. 5 중량% 이하이면 고온 열간에서 슬라이더(slider) 방지로 강도를 유지하는 효과가 미미해지고, 9 중량% 이상이면 타 구성성분의 비율이 줄어드는 문제점이 있다.

이러한 구성의 가이드튜브(100)는 부피비중 2.2(g/cc), 기공율 20.0(%), 압축강도 400(kg/cm²), 상온곡강도 140(kg/cm²), 열간선팽창율 0.7(%.1000℃)의 물리 적 특성을 만족하도록 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 가이드튜브(100)는 내침식성 및 내열성이 우수한 내열재로 구성되므로, 용강 탕면에 가이드튜브(100)를 최대한 근접하여 와이어(500)를 투입할 수 있어 칼슘 실수율을 향상시킬 수 있고, 지금 융착으로 인한 가이드튜브(100)의 막힘을 방지하여 와이어(500) 투입을 원활하게 할 수 있는 것이다.

한편, 와이어 투입장치는 전동기(미도시), 전동기에 의해 구동되는 롤러(200), 및 가이드튜브(100)를 구비하여 롤러(200)의 작동에 의해 와이어(500)가 가이드되는 슈터(300)를 더 포함한다.

롤러(200)는 대향 배치되는 복수로 구성되고, 이들 복수의 롤러(200) 사이로 와이어(500)가 삽입된다. 즉, 전동기의 구동에 의해 롤러(200)가 회전되면, 롤러(200)의 회전에 의해 와이어(500)가 전진 또는 후진된다. 이 롤러(200)의 전방에는 와이어(500)가 이동되는 슈터(300)가 배치된다.

슈터(300)는 와이어(500)가 이동되는 관로를 마련하여, 이동되는 와이어(500)를 래들(600)의 용강 탕면으로 가이드한다. 이러한 슈터(300)는 롤러(200)의 전방에 고정 배치되는 고정슈터와, 상,하방향으로 이동 가능하게 설치되어 하강시 고정슈터와 연통되게 배치되는 이동슈터를 포함하여 구성될 수 있다. 이 고정슈터 및 이동슈터의 구성은 종래 와이어 투입장치에서 사용되는 고정슈터 및 이동슈터와 대응되는 구성이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

와이어(500)가 배출되는 슈터(300)의 단부에는, 내화재로 구성된 가이드튜브(100)가 고정된다. 이때, 가이드튜브(100)는 고정파이프(400)를 매개로 슈 터(300)의 단부에 고정될 수 있으며, 이 가이드튜브(100)에는 고정파이프(400)의 단부에 걸려 고정되는 걸림턱부(110)가 마련될 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

용강을 수강한 래들(600)이 작업장에 인입되면, 전동기의 구동에 의해 롤러(200)가 회전되고, 롤러(200)의 회전에 의해 와이어(500)가 이동된다. 와이어(500)는 롤러(200)의 회전에 의해 슈터(300)를 통과하고 가이드튜브(100)를 통해 래들(600)의 용강 탕면으로 투입된다.

이때, 가이드튜브(100)는 내식성, 내열성이 우수한 내화재로 구성되므로, 용강 탕면에 최대한 근접하여 배치될 수 있다. 이로써, 와이어가 용강 탕면에 투입되기 전에 증발되는 것을 최소화할 수 있다. 결국, 실수율을 향상하고, 와이어(500)의 감량 투입으로 원가를 절감할 수 있다.

표 1은 내화재로 구성된 가이드튜브를 사용하여 와이어의 저감 투입 시험 결과를 표시한 것이고, 표 2는 내화재로 구성된 가이드튜브와 금속재로 구성된 가이드튜브를 각각 비교하여 와이어의 저감 투입 시험 결과를 표시한 것이다.

[표 1]

LF 공정	Ca-Fe 투입량(kg)	소강(Ca) 함유율(%)	Ca 실수율(%)	T/D Ca-Fe 투입율(%)
1 LF	25.0	15.1	7.6	40.6
2 LF	25.8	16.7	8.2	33.9
3 LF	21.0	14.8	8.9	39.6
4 LF	21.4	15.3	9.0	37.6

[표 2]

내화재로 구성된 가이드튜브를 사용한 본 발명의 경우		금속재로 구성된 가이드튜브를 사용한 종래 기술의 경우
Ca 투입량	Ca 실수율	Ca 투입량	Ca 실수율
21/Ch	8.5	26/Ch	7.5

표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가이드튜브를 사용하는 경우, 와이어 투입량을 줄일 수 있으며, 칼슘 실수율을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 와이어 투입장치를 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 용강 정련용 와이어 투입장치를 도시한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 용강 정련용 와이어 투입장치의 가이드튜브를 도시한 사시도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

100 :가이드튜브 200 :롤러

300 :슈터 400 :고정파이프

500 :와이어

Claims

와이어가 투입되는 가이드튜브가 래들의 상부에 배치되는 용강 정련용 와이어 투입장치로서,

상기 가이드튜브(100)는,

순수카본(Fixed Carbon) 33~39 중량%, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 1~3 중량%, 알루미나(Al₂0₃) 42~52 중량%, 이산화규소(SiO₂) 5~8 중량%, 규소(Si) 5~9 중량%를 포함하여 구성된 내화재인 것을 특징으로 하는 용강 정련용 와이어 투입장치.
청구항 1에 있어서,

상기 와이어(500)가 이동되도록 전동기에 의해 구동되는 롤러(200); 및

상기 래들(600)의 용강에 상기 와이어(500)가 이동되는 관로가 마련되고 상기 와이어(500)가 배출되는 단부에 상기 가이드튜브(100)가 장착되는 슈터(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용강 정련용 와이어 투입장치.
청구항 2에 있어서,

상기 가이드튜브(100)는 고정파이프(400)를 매개로 상기 와이어(500)가 배출되는 슈터(300) 단부에 고정되고, 상기 가이드튜브(100)에는 상기 고정파이프(400)의 단부에 걸려 고정되는 걸림턱부(110)가 마련되는 것을 특징으로 하는 용강 정련 용 와이어 투입장치.
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