KR101036316B1 - 분체 취입용 렌스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌스를 사용하여 용강에 분체를 취입하는 정련공정에 있어서, 미세한 분체가 렌스의 내부에서 서로 응집되어 붙거나, 고속으로 분사되는 분체에 의한 렌스의 배출구 측면 마모를 방지할 수 있는 분체 취입용 렌스에 관한 것으로,

본 발명에 따른 분체 취입용 렌스는, 제1 파이프; 상기 제1 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 상기 제1 파이프와의 사이에 냉각 유체의 통로를 형성하는 제2 파이프; 및, 상기 제2 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 관통홀이 형성되고, 일단에는 분체 유입구가 형성되며, 타단에는 분체 배출구가 형성된 제3 파이프를 포함한다.

렌스, 가스관, 분체, 관통홀

Description

분체 취입용 렌스{Lance for blowing-in microstructural particle}

본 발명은 렌스를 사용하여 용강에 분체를 취입하는 정련공정에 있어서, 미세한 분체가 렌스의 내부에서 서로 응집되어 붙거나, 고속으로 분사되는 분체에 의한 렌스의 배출구 측면 마모를 방지할 수 있는 분체 취입용 렌스에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정상 취련 완료된 용강은 주조 레들에 수강을 실시하여 다음 연주공정으로 보내지게 된다. 이때, 레들 내의 용강은 온도, 성분의 불균일성 혹은 개재물의 부상이라는 점 때문에 청정도가 낮아지게 되는데, 용강 내의 불순물을 제거하여 용강의 품질을 높이기 위하여 렌스를 사용하여 버블링 작업을 실시한다.

종래의 렌스(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 파이프(1)와 제1 파이프의 내부에 이격되어 형성되며, 일단에 분체 배출구(2a)를 구비한 제2 파이프(2)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 제1 파이프와 제2 파이프에 의해 형성된 공간에는 예를 들면 냉각수(W)와 같은 냉각 유체가 흐른다.

분체와 이를 수송하는 기체는 상기 제2 파이프 내부를 이동하여 분체 배출구를 통해 배출되며, 고온에서 사용할 수 있도록 제1 파이프와 제2 파이프에 의해 형성된 공간에는 냉각수가 흐른다. 냉각수가 흐르는 공간, 즉 제1 및 제2 파이프에 의해 형성된 공간을 수냉관이라고도 칭한다.

탈황이나 개재물 조성 제어 등의 목적으로 용강 내에 미세한 산화물의 분체를 취입하는 공정에서, 고속의 분체 입자가 제2 파이프의 측면을 마모시켜 렌스 수명 단축의 큰 원인이 되고 있다. 또한 미세한 분체는 렌스 내부(제2 파이프 내부)에서 서로 응집되어 용탕 내에서의 반응 효율을 떨어뜨리며, 응집된 분체에 의해 렌스가 막혀서 공정이 중단되는 일이 발생하면, 공정 중에 이를 교체해 주어야 하기 때문에, 공정이 복잡해지고 비용이 증가하며 생산성도 나빠지는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 분체의 응집을 방지할 수 있으며, 분체에 의한 렌스의 마모를 방지할 수 있는 분체 취입용 렌스를 제공한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분체 취입용 렌스는,

제1 파이프; 상기 제1 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 상기 제1 파이프와의 사이에 냉각 유체의 통로를 형성하는 제2 파이프; 및, 상기 제2 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 관통홀이 형성되고, 일단에는 분체 유입구가 형성되며, 타단에는 분체 배출구가 형성된 제3 파이프를 포함한다.

상기 관통홀은 다수개로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 다수개의 관통홀은 동일한 간격으로 이격되어 형성되거나, 다수개의 관통홀의 간격이 상기 분체 배출구 방향으로 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 관통홀은 상기 분체 배출구 방향을 기준으로 상기 제3 파이프의 중심축과 둔각을 이루도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 불활성 기체 등이 공급되는 파이프를 구비하고 공급된 기체에 의해 분체 간의 응집을 억제함으로써, 분체 간의 응집에 의한 반응효율 저하 및 렌스의 막힘을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공급된 가스에 의해 분체가 제3 파이프 내측면으로 이동하여 충돌하는 현상을 억제함으로써 분체 입자에 의한 제3 파이프 내측면의 마모 현상을 방지하여 렌스의 수명을 연장시키고 정련시 분체의 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 공정 중에 렌스 교체의 필요성이 현저히 줄어서, 공정이 단순해지고 이에 따라 비용이 절감되며 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 분체 취입 렌스를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 분체 취입 렌스의 제3 파이프를 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분체 취입 렌스는, 크게 3개의 이격된 파이프(10, 20, 30)를 포함하며, 제1 파이프와 제2 파이프 사이는 냉각 유체 통로를 형성하고, 제2 파이프와 제3 파이프 사이는 가스가 흐르는 통로를 형성한 다. 제3 파이프(30)는 파이프의 내부와 외부를 관통하는 관통홀(31)이 형성되어 있다.

제1 파이프(10)와 제2 파이프(20)는 통상의 파이프로 종래의 일반적인 렌스를 구성하는 파이프로 구성된다. 상기 제1 파이프와 제2 파이프의 각각의 일단은 밀폐되어 있고, 제1 파이프와 제2 파이프에 의해 형성된 공간('냉각수 공간'이라 한다.)에는, 예를 들면 냉각수(W)와 같은 냉각 유체가 흐른다. 도면에서 자세히 도시하지는 않았지만, 상기 냉각 유체는 상기 파이프들(10, 20)에 의해 형성된 냉각수 공간에서 순환되도록 구성되는데, 이는 종래 기술에 속하며 또한 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 당연히 알 수 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상기 제1, 제2 파이프의 구조에, 외부와 내부를 관통하는 관통홀이 형성된 제3 파이프(30)를 더 도입하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 파이프(30)의 일단에는 분체 유입구(미도시)가 형성되고, 타단에는 분체 배출구(32)가 형성된다. 상기 관통홀(31)은 다수개로 형성될 수 있다. 또한. 관통홀(31)이 다수개로 형성될 경우, 다수개의 관통홀은 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 다수개의 관통홀의 간격이 상기 분체 배출구(32) 방향으로 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다. 즉, 분체 배출구 방향으로 갈수록 관통홀의 갯수 밀도가 밀하도록 형성될 수 있다.

상기 제2 파이프(20)와 제3 파이프(30)에 의해 형성된 공간('가스 공급 공 간'이라 한다.)에 가스를 주입하여 흐르게 한다. 한편, 상기 제3 파이프에 형성된 관통홀(31)은 가스 공급 공간으로 주입된 가스가 제3 파이프 내부로 유입되게 한다. 상기 제3 파이프 내부는 분체의 이동 통로로 사용되며, 상기 분체는 제3 파이프의 일단에 형성된 분체 유입구(미도시)로 유입되어 분체 배출구(32)를 통해 배출된다.

도 3을 참조하면, 상기 홀(31)은 상기 분체 배출구(32) 방향을 기준으로 상기 제3 파이프의 중심축과 둔각(θ)을 이루도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 화살표의 방향은 분체가 이동하는 방향인데, 상기 홀(31)이 그 방향과 둔각으로 경사지게 형성되면, 주입되는 가스 또는 분체가 가스 공급 공간으로 역류하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 이때 주입되는 가스는 기체 반응성이 희박한 기체인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 가스는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체이거나 질소(N₂)와 같은 기체일 수 있다. 또한, 탈황이나 개재물 조성 제어를 위해 상기 가스는 아르곤, 질소(N₂) 또는 탄화수소 계열의 기체를 혼합한 기체인 것이 바람직하다. 이때, 아르곤은 분체를 이송하는 기체로 사용된다.

다음으로, 상기와 같은 본 발명에 따른 분체 취입용 렌스에서의 분체 이동 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 4는 종래 기술에 따른 분체 취입용 렌스에서의 분체 이동 과정을 도시한 도로써, 도시된 바와 같이, 종래의 분체 취입용 렌스에서는 제2 파이프(2) 내부로 분체가 이동하고, 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)에 의해 형성된 공간에는 냉각수가 흐른다. 이와 같은 종래의 렌스는 미세한 분체를 취입할 경우 고속으로 유입되는 미세 분체에 의해 제2 파이프의 내벽과 분체 배출구(3) 부분이 심하게 마모되는 현상이 발생한다.

그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분체 취입용 렌스에서는 제2 파이프(20) 내부에 파이프 내부와 외부를 관통하는 관통홀(31)이 하나 이상 형성된 제3 파이프(30)를 더 도입하였다. 한편, 분체는 제3 파이프 내부에서 이동하는데, 상기 관통홀(31)을 통해 불활성 기체 등의 가스가 제3 파이프 내부로 유입되어 흐르게 되고, 이 가스의 흐름(G)은 분체의 입자(P)가 제3 파이프 내벽에 충돌되는 현상을 억제한다. 따라서, 분체는 제3 파이프의 중심 부분을 따라 이동하게 된다.

또한, 미세한 분체는 입자들끼리 서로 응집하려는 경향이 강하여 용강 취입 시에 분체 간의 응집으로 종래의 분체 취입 렌스에서는 분체 배출구가 막히는 현상이 종종 발생한다. 그러나, 본 발명의 분체 취입 렌스에 의하면, 상기 홀(31)을 통해 제3 파이프(30) 내부에 유입되어 흐르는 가스에 의해 분체 간의 응집이 억제되어, 분체에 의한 분체 배출구가 막히는 현상을 방지할 수 있게 된다.

관통홀(31)의 개수가 많을 수록 분체 입자(P)가 제3 파이프 내벽에 충돌되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 특히, 관통홀(31)이 분체 배출구(32) 방향으로 갈수록 관통홀 개수가 많아지는 경우에는 분체 배출구가 막히는 현상을 더욱 효과 적으로 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 용강 내에서의 반응 효율을 향상시켜 고청정강의 생산에 유리하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 분체 취입 렌스를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 분체 취입 렌스를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 분체 취입 렌스를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 분체 취입 렌스의 제3 파이프를 도시한 단면도,

도 4는 종래 기술에 따른 분체 취입 렌스에서의 분체 이동 과정을 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 분체 취입 렌스에서의 분체 이동 과정을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제1 파이프 20 : 제2 파이프

30 : 제3 파이프 31 : 홀

32 : 분체 배출구 W : 냉각수

G : 가스의 흐름 P : 분체 입자

Claims (5)

1. 제1 파이프;

   상기 제1 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 상기 제1 파이프와의 사이에 냉각 유체의 통로를 형성하는 제2 파이프; 및,

   상기 제2 파이프의 내부에 이격되어 설치되며, 관통홀이 형성되고, 일단에는 분체 유입구가 형성되며, 타단에는 분체 배출구가 형성된 제3 파이프를 포함하며,

   상기 관통홀은 다수개로 형성되되, 상기 다수개의 관통홀의 간격은 상기 분체 배출구 방향으로 갈수록 작아지는 분체 취입용 렌스.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1항에 있어서,

   상기 관통홀은 상기 분체 배출구 방향을 기준으로 상기 제3 파이프의 중심축과 둔각을 이루도록 경사지게 형성된 분체 취입용 렌스.

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