KR101153797B1 - 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정의 정련과정에 사용되는 탈가스 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용탕 속에 담기게 되는 히팅유닛을 구비함으로써 열효율이 향상되고, 고품질의 용탕을 얻을 수 있도록 한 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비에 관한 것이다.
그 구성은, 용탕 수용부를 갖는 탈가스로; 상기 수용부의 용탕에 대한 불순물 제거유닛; 및 상기 용탕을 가열하기 위한 용탕 침설식 히팅유닛; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 히팅유닛이 용탕 내부에 위치하게 됨으로써, 용탕이 균일하게 가열되며 열효율이 제고되어, 결국 연료비가 절감되는 효과가 있다.
또한, 산화물 및 내화벽의 스폴링 현상에 따른 불순물의 발생이 감소하게 되어 고품질의 용탕을 얻을 수 있으며, 내화벽의 수명이 증가하는 효과가 있다.

Description

용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비{Degassing Equipment}

본 발명은 제강공정의 정련과정에 사용되는 탈가스 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용탕 속에 담기게 되는 히팅유닛을 구비함으로써 열효율이 향상되고, 고품질의 용탕을 얻을 수 있도록 한 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비에 관한 것이다.

제강공정의 정련과정에 사용되는 탈가스 설비 중, 특히 용탕을 가열하여 정련도를 향상시키고자한 기술로는,

대한민국등록특허 제10-0523797호(2005.10.18.등록, 이하 '선행기술'이라고 한다.) 『승온 기능을 구비한 진공 탱크 탈가스 장치 및 이를 이용한 진공 탈가스 방법』이 제시되어 있는바,

상기 선행기술은,

내부에 용강 래들이 안착된 진공 탱크; 이 진공 탱크와 연결 설치되어 탱크 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프; 및 상기 용강 래들의 저부와 연통되어 용강 래들 내로 버블링 가스를 공급하는 다공질 플러그; 를 포함하는 진공 탱크 탈가스 장치에 있어서,

상기 진공 탱크 상부에

중앙에 형성된 산소 분사공, 상기 산소 분사공 둘레에 형성된 다수의 연소가스 분사공, 그리고 상기 연소가스 분사공 둘레에 형성된 냉각수 통로를 포함하여 이루어진 다중 분사랜스를 구비함으로써,

노외 정련 과정 중 진공 탱크 탈가스 장치에서 탈탄 및 승온을 동시에 행할 수 있어 보다 신속한 정련 작업이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 용강을 승온시키기 위해 알루미늄을 사용하지 않기 때문에 알루미늄 개재물에 의한 용강의 품질 저하를 방지할 수 있도록 한 기술이다.

상기 선행기술은 용강 래들 내로 산소 및 연소가스를 동시에 분사하는 다중 분사랜스를 구비함으로써, 정련 작업의 신속화 및 용강의 품질 향상을 도모하고자 하였으나,

상기 연소가스가 용강의 표면만을 가열하게 되어 용강의 온도가 불균일하고 열효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 연소가스에 의해 산화물의 발생이 증가하고, 이 연소가스에 의해 내화벽이 직접 가열되거나 또는 용강 표면 부근의 내화벽이 과도하게 가열됨으로써 내화벽에 스폴링(spalling) 현상이 발생하게 되어, 용강의 정련도가 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비는,

용탕 수용부를 갖는 탈가스로;

상기 수용부의 용탕에 대한 불순물 제거유닛; 및

상기 용탕을 가열하기 위한 용탕 침설식 히팅유닛;

을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 여기서 상기 히팅유닛에 구비된 전기식 발열부가 용탕 내에 침설될 때 상기 수용부 내벽과 비(非)접촉되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅유닛은

상부 플랜지를 갖는 튜브,

상기 튜브에 내장되는 전기식 히터, 그리고

상기 탈가스로 상부에 설치되어 상기 튜브의 플랜지를 받치게 되는 서포터

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 탈가스 설비는 상기 탈가스로의 외부에 장착되는 틸팅유닛을 더 포함하여 이루어지되,

상기 틸팅유닛은

상기 탈가스로 양측에 배치되는 베이스프레임,

상기 베이스프레임 상부에 선회 가능하게 결합되는 틸팅프레임,

상기 틸팅프레임과 상기 탈가스로의 결합을 위한 중계부재, 그리고

상기 틸팅프레임의 선회를 위한 액추에이터

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비는,

히팅유닛이 용탕 내부에 위치하게 됨으로써, 용탕이 균일하게 가열되며 열효율이 제고되어, 결국 연료비가 절감되는 효과가 있다.

또한, 산화물 및 내화벽의 스폴링 현상에 따른 불순물의 발생이 감소하게 되어 고품질의 용탕을 얻을 수 있으며, 내화벽의 수명이 증가하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탈가스 설비의 사시도.
도 2는 도 1에서 불순물 제거유닛이 하강된 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에서 틸팅유닛이 작동된 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 측면도.
도 5는 도 1에서 탈가스로와 히팅유닛을 일부 절취하여 나타낸 사시도.
도 6은 도 5의 측단면도.
도 7은 본 발명에 따른 탈가스 설비에서 불순물 제거유닛을 나타낸 저면 사시도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7에서와 같이, 본 발명에 따른 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비(이하, '탈가스 설비'라고 한다)는 크게 탈가스로(100), 불순물 제거유닛(200), 히팅유닛(300) 및 틸팅유닛(400)으로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

상기 탈가스로(100)는 용탕(L)의 정련이 이루어지는 부분으로서,

커버프레임(110), 그리고

용탕 수용부(121)를 갖고 상기 커버프레임(110)에 내장되는 내화벽(120)

을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 커버프레임(110)은 상기 내화벽(120)을 감싸는 형태로 배치되되, 형강 및 압연강판을 용접 결합함으로써 열응력 및 하중에 대하여 견고하게 제작된다.

또한, 상기 커버프레임(110)의 하부에는 상기 수용부(121) 내의 용탕(L)을 배출하기 위한 드레인홀(111)이 형성되고, 상면에는 후술될 히팅유닛(300)의 배치를 위한 다수의 관통공(112)이 형성된다.

상기 불순물 제거유닛(200)은 상기 수용부(121)에 주입된 용탕(L)의 불순물을 제거하기 위한 것으로서,

내부 가스공급로(211)를 갖는 로터(210),

상기 로터(210)의 단부에 결합되는 임펠러(220), 그리고

상기 로터(210)를 회전시키기 위한 구동모터(230)

를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 로터(210)는 상기 가스공급로(211)에 의해 용탕(L) 내에 아르곤이나 질소 등과 같은 불활성 가스를 취입하게 되며, 상기 임펠러(220)는 상기 구동모터(230)에 의해 상기 로터(210)와 함께 회전하면서 용탕(L)을 교반시킴과 동시에 가스 취입에 의해 발생하는 기포를 미세하게 분할하게 된다.

즉, 상기 불순물 제거유닛(200)은 용탕(L) 내에 불화성 가스로 이루어진 기포를 발생시킴으로써 용탕(L)의 불순물을 상기 기포와 함께 부상(浮上)시켜 분리하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 의하면 세 개의 불순물 제거유닛(200)이 구비되되, 이는 상기 탈가스로(100)의 상부에 이격 배치되어 리프트(240)에 의해 승강 가능하게 설치된다.

결국, 상기 불순물 제거유닛(200)은 상기 탈가스로(100)의 용량에 따라 적정한 수가 구비될 수 있으며, 상기 리프트(240)에 의해 정련과정 전에 상기 탈가스로(100)의 상부에 배치되어 있다가, 정련과정 시 하강하여 상기 로터(210) 및 상기 임펠러(220)가 용탕(L)에 침수되는 것이다.

또한, 여기서 상기 로터(210)와 상기 임펠러(220)는 용탕(L)에 잠겨 고속회전하게 되므로 내열성 및 내구성이 뛰어난 세라믹 재질을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 히팅유닛(300)은 상기 탈가스로(100)의 수용부(121)에 주입된 용탕(L)을 가열하기 위한 것으로서,

상부 플랜지(311)를 갖는 튜브(310),

상기 튜브(310)에 내장되는 히터(320), 그리고

상기 탈가스로(100) 상부에 설치되어 상기 튜브(310)의 플랜지(311)를 받치게 되는 서포터(330)

를 포함하여 이루어진다.

상기 히팅유닛(300) 또한 상기 탈가스로(100)의 용량에 따라 적정한 수가 구비될 수 있다.

여기서 상기 히터(320)는 그 발열부(321)가 용탕(L)에 침설(沈設)되어 용탕(L) 내부를 가열하게 되는데, 이를 위해 상기 히터(320)는 열효율이 우수하면서도 용탕(L) 내 발열이 가능한 전기식 히터를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 튜브(310)는 상기 히터(320)가 용탕(L)과 직접적으로 접촉하지 않도록 보호하는 것으로서, 상기 로터(210) 및 상기 임펠러(220)와 같이 세라믹 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 서포터(330)는 상기 탈가스로(100)의 커버프레임(110) 상면에 얹혀 볼트결합되어 상기 튜브(310) 및 이에 내장된 히터(320)가 상기 커버프레임(110)의 관통공(112)을 통과하여 상기 수용부(121) 내에 배치되도록 하는 것이다. 이에 의해, 상기 튜브(310) 및 상기 히터(320)는 용탕(L) 내에 침설되되, 상기 히터(320)의 발열부(321) 및 이를 감싸고 있는 상기 튜브(310)가 상기 수용부(121) 내벽과 비(非)접촉되게 설치되는 것이다.

결국, 상기 히팅유닛(300)에 의해 상기 수용부(121) 내 용탕(L)이 골고루 가열되되, 그 열기가 상기 내화벽(120)에 직접적으로 전달되지 않게 됨으로써, 본 발명의 탈가스 설비는 연료비 절감, 내화물의 수명 증가, 용탕의 품질 향상 등과 같은 효과를 갖게 되는 것이다.

한편, 상기 플랜지(311) 상부에는 상기 히터(320)에 대한 배선 및 제어를 위한 터미널박스(340)가 더 설치될 수 있다.

상기 틸팅유닛(400)은 상기 수용부(121) 내의 용탕(L) 또는 잔탕을 용이하게 배출하기 위해 상기 탈가스로(100)의 외부에 장착되어 이를 기울이기 위한 것으로서,

상기 탈가스로(100)의 양측에 배치되는 베이스프레임(410),

상기 베이스프레임(410) 상부에 선회 가능하게 결합되는 틸팅프레임(420),

상기 틸팅프레임(420)과 상기 탈가스로(100)의 결합을 위한 중계부재(430), 그리고

상기 틸팅프레임(420)의 선회를 위한 액추에이터(440)

를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 베이스프레임(410)의 상면 전단부(前端部)에는 결합돌기(411)가 돌출형성되고, 상기 틸팅프레임(420)의 전단부(前端部)에는 상기 결합돌기(411)가 끼워지는 결합홈(421)이 형성되는데, 결국 상기 틸팅프레임(420)은 상기 결합돌기(411)와 상기 결합홈(421)을 관통하여 체결되는 회전축(450)에 의해 상기 베이스프레임(410)에 선회 가능하게 결합된다.

또한, 상기 중계부재(430)는 상기 틸팅프레임(420) 상면과 상기 탈가스로(100) 측면을 상호 연결하는 리브(rib) 형태로 이루어지되, 상기 탈가스로(100)의 양측면에 각각 두 개씩 배치되어 상기 틸팅프레임(420)과 상기 탈가스로(100)를 상호 견고하게 결합하게 된다.

상기 액추에이터(440)는 상기 틸팅프레임(420)에 회전 구동력을 전달하기 위한 것이다. 도시된 바에 의하면, 상기 액추에이터(440)는 실린더로 이루어져 상기 베이스프레임(410)과 상기 틸팅프레임(420) 사이에 내장되되, 몸체(441)의 일단부(一端部)가 상기 베이스프레임(410)에 고정되고, 로드(442)의 타단부(他端部)가 상기 틸팅프레임(420)에 고정된다.

결국, 상기 틸팅프레임(420)은 상기 실린더의 작동에 의해 들리게 되어 상기 회전축(450)을 기준으로 선회되는 것이다.

한편, 본 실시예에서 상기 액추에이터(440)는 실린더로 이루어지되, 상기 베이스프레임(410)과 상기 틸팅프레임(420) 사이에 내장되어 있지만, 이는 상기 틸팅프레임(420)에 회전력을 가하여 이를 선회시키는 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능할 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 ; 탈가스로
110 ; 커버프레임
111 ; 드레인홀 112 ; 관통공
120 ; 내화벽
121 ; 수용부
200 ; 불순물 제거유닛
210 ; 로터
211 ; 가스공급로
220 ; 임펠러
230 ; 구동모터
240 ; 리프트
300 ; 히팅유닛
310 ; 튜브
311 ; 플랜지
320 ; 히터
321 ; 발열부
330 ; 서포터
340 ; 터미널박스
400 ; 틸팅유닛
410 ; 베이스프레임
411 ; 결합돌기
420 ; 틸팅프레임
421 ; 결합홈
430 ; 중계부재
440 ; 액추에이터
441 ; 몸체 442 ; 로드
450 ; 회전축

Claims (4)

1. 용탕 수용부(121)를 갖는 탈가스로(100);
   상기 수용부(121)의 용탕(L)에 대한 불순물 제거유닛(200); 및
   상기 용탕(L)을 가열하기 위한 용탕 침설식 히팅유닛(300);
   을 포함하되,
   상기 히팅유닛(300)은
   상부 플랜지(311)를 갖는 튜브(310),
   상기 튜브(310)에 내장되는 전기식 히터(320), 그리고
   상기 탈가스로(100) 상부에 설치되어 상기 튜브(310)의 플랜지(311)를 받치게 되는 서포터(330)
   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비.
   
2. 용탕 수용부(121)를 갖는 탈가스로(100);
   상기 수용부(121)의 용탕(L)에 대한 불순물 제거유닛(200);
   상기 용탕(L)을 가열하기 위한 용탕 침설식 히팅유닛(300); 및
   상기 탈가스로(100)의 외부에 장착되는 틸팅유닛(400);
   을 포함하되,
   상기 틸팅유닛(400)은
   상기 탈가스로(100) 양측에 배치되는 베이스프레임(410),
   상기 베이스프레임(410) 상부에 선회 가능하게 결합되는 틸팅프레임(420),
   상기 틸팅프레임(420)과 상기 탈가스로(100)의 결합을 위한 중계부재(430), 그리고
   상기 틸팅프레임(420)의 선회를 위한 액추에이터(440)
   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 히팅유닛(300)에 구비된 전기식 발열부(321)가 용탕(L) 내에 침설될 때 상기 수용부(121) 내벽과 비(非)접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 용탕 침설식 히팅유닛을 갖는 탈가스 설비.
   
4. 삭제

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