KR101062950B1

KR101062950B1 - 제강공정용 알에이치 설비의 하부조 구조

Info

Publication number: KR101062950B1
Application number: KR1020030096975A
Authority: KR
Inventors: 박부언; 정효철
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2011-09-06
Also published as: KR20050065205A

Abstract

본 발명은 제강공정시 하부조 바닥의 적정 용강 탕면을 유지하고 적정 진공도 및 환류가스량을 유지하여 합금철에 의한 하부조 바닥연와의 용손을 방지하여 하부조의 수명이 향상되고 합금철의 축적을 방지하여 고청정강을 제련할 수 있는 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조에 관한 것으로서, 제강공정시 합금철의 퇴적되지 않도록 하여 하부조의 바닥연화 및 용손이 방지되고 용강의 품질이 향상되도록 하여 고청정강을 제강할 수 있는 제강종정용 하부조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조는 고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조에 있어서, 상기 하부조의 내부로 불활성가스를 주입하기 위한 기포공급관이 하단에 연결된 플러그가 상기 하부조의 저면에 설치된다.

연속주조기, 주형, 단변, 폭변경, 레이저 센서, 폭변경 패턴, 무선통신

Description

제강공정용 알에이치 설비의 하부조 구조 {UNDER LADLE OF RH-APPARATUS FOR STEEL MANUFACTURING PROCESS}

도 1은 종래 기술에 따른 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조의 제강상태도.

도 2는 도 2의 A-A선의 단면도에 대한 용강의 순환상태도.

도 3은 종래 기술에 따른 제강공정용 하부조의 제강시 용강의 순환상태도.

도 4는 본 발명에 의한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조의 구성도.

도 5와 도 6은 본 발명에 의한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조의 평단면도와 측단면도.

도 7과 도 8은 본 발명에 따른 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조의 플러그의 평면도와 측단면도.

도 9는 도 5의 B-B선의 단면도에 대한 용강의 순환상태도.

도 10은 도 5의 C-C선의 단면도에 대한 용강의 순환상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 진공조 52 : 하부조

53 : 합금투입구 54 : 상승관

56 : 래들 57 : 용강

58 : 합금철 59 : 환류가스

61 : 플러그 62 : 분사홀

65 : 가스공급관

본 발명은 고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조.에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제강공정시 하부조 바닥의 적정 용강 탕면을 유지하고 적정 진공도 및 환류가스량을 유지하여 합금철에 의한 하부조 바닥연와의 용손을 방지하여 하부조의 수명이 향상되고 합금철의 축적을 방지하여 고청정강을 제련할 수 있는 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정는 고청정강을 제강하기 위해 용강에 포함된 가스를 제거하는 탈가스 과정을 거친다. 도 1은 종래 기술에 따른 제강공정용 하부조의 제강상태도이며, 도 2는 도 2의 A-A선의 단면도에 대한 용강의 순환상태도이다. 종래의 제강공정은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 하부조(12)의 상부에 진공조를 위치시키고, 공급되는 기체에 의해 상승관(14)과 하강관(15)을 통하여 하부조(12) 내의 용강(17)을 유동시킴에 의해 하부조(12) 내의 용강(17)에 함유된 가스를 제거한다. 일정시간의 환류 작업이 이루어지면 합금투입구(13)를 이용하여 하부조(12)에 합금철(18)을 투입하게 된다.

상기와 같이 투입되는 다량의 합금철(18)은 하부조의 저면(20)에 쌓이게 되면, 상기 합금철(18)을 용해시키는 시간을 증가시키고 환류가스량을 증가시켜 합금 철(18)의 용해도를 증가시킨다. 즉, 상기한 조건상에서 합금철(18)의 처리를 위해 평균 90Nm³이었던 환류가스량은 120Nm³으로 증가시킨다.

이러한 작업 방법으로는 환류중인 용강(17)에 합금철(18) 투입시 하부조의 저면(20)과 합금철(18)이 융착되어져 굳어지며 용강(17) 처리시간이 증가된다. 또한, 상기 용강(17)에 투입된 합금철(18)의 일부는 하부조(12) 바닥연와에 침적되어 융착되었다. 이와 같이 합금철(18)의 융착을 방지하기 위해 상기 용강(17)의 환류량을 증가시키고 있으나 이로 인해, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하부조(12)의 바닥연와가 깍이는 박피현상이 발생되는 문제가 있다.

이와 같이, 종래에는 하부조(12) 바닥연와와 용손발생을 방지하며 합금철(18)의 용해가 쉽도록 하기 위해서는 용강(17)의 탕면을 최대한 높이고 고진공도에서 작업이 실시하고 있으나, 탕면의 높이가 너무 높을 경우 오히려 환류가스가 증가되었고, 상기 용강(17)의 온도를 유지하기 위한 RH-TOB(top oxygen blowing)을 실시하여야 되므로 하부조(12)가 열화되며 수명이 단축되는 문제가 있다. 종래에는 이러한 하부조(12) 바닥용손을 억제하기 위해서는 전로의 출강온도를 높여 RH-TOB(top oxygen blowing)의 실시율을 저감시키는 방법을 사용하거나 내화물의 장척화 및 재질을 고가로 보강하는 방법을 취하여 상기 하부조(12)의 수명을 연장하였으나 다량의 합금철(18)의 투입시 발생되는 상기 하부조(12)의 바닥연와(10)와 용손되는 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다. 현재 제강공정에 있어서, 고부가 가치강의 생산이 증산되고 있다. 일예로 극저탄강이나 전기 강 판 등의 고부가 가치강은 연속 주조에서 보통 10회 연속 주조과정을 통해 제강되고 있다. 그러나, 종래의 제강공정은 연속 주조과정에서 환류가스의 발생량이 증가되므로, 이를 제거하기 위한 탈가스 작업시간이 증가된다. 이와 같이, 종래에는 상기 합금철(18)의 용해처리에 소요되는 작업시간이 증가되어 진공 탈가스 작업시 용강(17)의 성분이 불안정해지고, 내화물 손상되어 용강의 품질이 저하되고 생산비용이 증가되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제강공정시 합금철의 퇴적되지 않도록 하여 하부조의 바닥연화 및 용손이 방지되고 용강의 품질이 향상되도록 하여 고청정강을 제강할 수 있는 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조는 고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조에 있어서, 상기 하부조의 내부로 불활성가스를 주입하기 위한 기포공급관이 하단에 연결된 플러그가 상기 하부조의 저면에 설치된다.

여기서, 상기 플러그는 상기 RH 설비의 하부조의 상승관과 하강관 사이의 중심선상에 복수개로 설치될 수 있다.또한, 상기 플러그는 복수의 분사홀이 환형으로 배열될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조의 구성도이고, 도 5와 도 6은 본 발명에 의한 제강공정용 하부조의 단면도, 평면도이다. 본 발명에 의한 제강공정용 하부조는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 래들(56)의 상부에 진공조(51)를 위치시키고, 상기 진공조(51)의 내부를 진공으로 형성시키고 대기압과 공급되는 기체에 의해 유동되도록 한다. 이때, 상기 래들(56)에 수용된 용강(57)은 상승관(54)과 하강관(55)을 통하여 유동되며 환류를 형성하게 된다. 이와 같이 상기 용강(57)이 순화하게 되면 상기 용강(57) 내에 함유된 가스가 부유되며 제거된다. 이를 위해 본 발명에 의한 제강공정은 미탈산 또는 탈산 상태로 출강된 용강(57)이 진공 탈가스 설비에 도착하면 상기 용강이 저장된 래들(56)을 상기 상승관(54)과 하강관(55)에 침적시킨 다음 상승관(54)에 환류가스(59)를 취입하고, 진공펌프를 이용 진공조(51)내부를 감압 시킨다. 이때 래들(56)내 용강(57)이 대기압과 진공조(51) 내부압 차이로 인하여 진공조(51) 내부로 상승하게 되면 상기 진공조(51)의 하부조(52)의 저면(60)에서 약 1000mm의 높이만큼 상승되어 일정 높이가 되면 용강(57)의 철정압에 의하여 하강관(55)으로 하강 되어져 환류가 시작된다. 일정시간의 환류 작업이 이루어지면 합금투입구(53)를 이용하여 하부조(52)의 저면(60)에 합금철(58)을 투입하게 된다. 상기 합금철(58)의 투입작업은 강종별로 다르지만 전기강판의 경우에는 품질성분을 좌우하는 Fe-Si이 다량으로 투입되게 되는데 1회 투입시 1,500Kg ~ 15,000Kg 이나 되는 엄청난 양을 투입하게 된다.

한편, 상기 제강공정용 하부조(52)의 저면에는 상기 하부조(52) 내로 불활성가스를 주입하기 위한 플러그(61)가 설치된다. 본 발명에 따른 제강공정용 하부조 의 플러그의 평면도와 측단면도인 도 7과 도 8을 참조하면, 상기 플러그(61)의 일단에는 (도시되지 않은) 기포공급부와 연통하는 가스공급관(65)이 하단에 연결된다.

상기 플러그(61)는 상기 상승관(54)과 하강관(55) 사이의 중심선상에 복수개로 설치된다. 바람직하게는 상기 플러그(61)는 일정간격 이격되어 직렬형태로 배열되고, 본 발명의 실시예에서는 3개로 이루어진다. 또한, 상기 플러그(61)는 상기 가스공급관(65)을 통해 공급된 기포가 균일하게 분사될 수 있도록 복수의 분사홀(62)이 환형으로 배열된다. 여기서, 상기 불활성가스로는 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스가 사용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 제강공정용 하부조의 작동을 도 7과 도8을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 5의 B-B선과 C-C선의 단면도에 대한 용강의 순환상태도인 도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 제강공정용 하부조(52)는 제강이 실시되지 않을 경우 하부조(52)의 플러그(61)로 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스를 1.5kg/cm²의 압력 및 10Nm³/h의 유량으로 계속 취입하여 상기 플러그(61)가 막히지 않도록 한다. 한편, 제강공정을 실시할 경우에는 상기 플러그(61)를 통해 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스를 3kg/cm²의 압력 및 15Nm³/h의 유량으로 취입한다. 한편, 진공조(51)의 진공배기작업을 실시하게 되면 상기 래들(56)에 수용된 용강(57)은 진공조(51)의 하부에 있는 상기 상승관(54)으로 흡입되어져 상기 하강관(55)으로 내려가 환류된다. 본 발명은 용강(57)의 환류가 시작되면 상기 상승관(54)을 통하여 상승된 용강(57)이 하부조(52)의 저면(60)을 거칠때 상기 플러그(61)에서 분사되는 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스가 환류작업을 속도를 원활하게 해주어 효과적이고 빠른 환류가 이루어지도록 한다. 이와 같이 상기 용강(57)의 환류가 빨라지면 상기 용강(57)의 표면높이는 일정 수준에 쉽게 도달되고, 상기 합금철(58)의 투입이 시작되기 전후에는 상기 플러그(61)를 통해 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스가 계속 분사되므로 상기 용강(57)의 순환이 향상되며 이에 따라 용강(57) 중에 포함된 불순물과 수소와 같은 환류가스(59)가 효과적으로 분리되어 부상된다.

전술된 바와 같이 구성된 하부조(52)에서 용강(57)의 환류속도는 수학식 1과 같이 계산된다.

여기서, D는 상기 플러그의 내경(cm)이고, W는 용강량(ton)이며, t는 균일혼합시간(sec)이다.

한편, 전술된 하부조(52)의 탈탄반응계수는 수학식 2와 같이 계산된다.

여기서, C_t는 탈탄 종료시점의 용강(57)에 함유된 탄소의 농도(ppm)이고, C_o는 진공개시전 용강(57)에 포함된 탄소의 농도(ppm)이며, t는 진공개시부터 탈탄 종료시점까지 경과한 시간(min)이다.

한편, 전술된 바와 같이 상기 하부조(52)에 용강(57)의 환류가 발생된 후 일정시간이 경과하면 상기 용강(57)의 온도를 승온시키고 품질의 향상을 위해 합금철(58)을 투입한다. 이때, 상기 합금철(58)이 투입되기 전부터 상기 플러그(61)에서 분사되는 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스에 의해 상기 하부조(52) 바닥 용강(57)의 환류속도가 증가되고, 상기 합금철(58)의 투입시 상기 플러그(61)에서 분사되는 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)가스에 의해 상기 합금철(58)이 순환하게 된다. 또한, 이때 투입된 합금철(58) 중 일부는 상기 용강(57)의 계면에 부유되며 용해된다. 이와 같이, 상기 플러그(61)는 상기 하부조(52)의 상측으로 기포를 분사하여 상기 합금철(58)이 저면에 쌓이지 않도록 하고, 환류가스(59)량을 증가시켜 합금철(58)의 용해도를 증가시킨다.

이상과 같이 본 발명에 따른 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조는 제강공정시 합금철이 퇴적되지 않으므로 이의 용해를 위한 하부조의 바닥연화 및 용손이 방지되고 용강의 순환시 내부에 포함된 분순물과 가스가 신속하게 배출되므로 용감의 품질이 향상되어 고청정강을 제강할 수 있다.

Claims

고청정강을 생산하기 위한 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조에 있어서,

상기 하부조의 내부로 불활성가스를 주입하기 위한 기포공급관이 하단에 연결된 플러그가 상기 하부조의 저면에 설치되고,

상기 플러그는 복수의 분사홀이 환형으로 배열된 것을 특징으로 하는 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 플러그는 상기 RH 설비의 하부조의 상승관과 하강관 사이의 중심선상에 복수개로 설치된 것을 특징으로 하는 제강공정용 RH 설비의 하부조 구조.
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