KR101188324B1 - 진공탈가스 설비의 보수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공탈가스 설비의 보수 방법에 관한 것이다. 특히, 용강의 정련처리 과정에서 고온의 용강에 침지되어 용손되는 진공탈가스 설비의 보수 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법은 보수 재료를 마련하는 단계와, 상기 보수 재료가 진공탈가스 설비의 용손 부위에 부착되도록 상기 진공탈가스 설비의 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계와, 상기 보수 재료가 부착된 상기 진공탈가스 설비를 건조시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계 이후에 상기 보수 재료에 환류가스를 분사하는 단계와, 상기 진공탈가스 설비의 진공조를 감압 상태로 변환시켜 상기 보수 재료가 상기 진공조를 통과하도록 환류시키는 단계를 포함한다.

Description

진공탈가스 설비의 보수 방법{Method for repairing vacuum degassing equipment}

본 발명은 진공탈가스 설비의 보수 방법에 관한 것이다. 특히, 용강의 정련처리 과정에서 고온의 용강에 침지되어 용손되는 진공탈가스 설비의 보수 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 용강에서 출선된 용선은 제강공정의 전로에서 1차 정련 처리되고, 이후 진공탈가스 설비(통상 'RH 탈가스 설비'라 한다)에서 2차 정련 처리된다. 진공탈가스 설비는 용강에 포함되어 있는 불순물을 제거하고, 용강의 온도를 보정하며, 용강의 성분과 온도를 균일하게 하기 위하여 용강을 환류(還流)시키는 설비이다.

이러한 진공탈가스 설비의 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면, 진공탈가스 설비(100)는 진공배기가 가능한 진공조(200)와, 진공조(200)의 하부에 형성된 환류관(230)에 연결되어 래들(10)에 주입된 용강(1)에 침지되는 침지관(沈漬管; 300) 또는 침적관을 포함한다. 또한, 진공조(200)는 상부조(210)와 하부조(220)의 결합으로 이루어지며, 침지관(300)은 환류가스(G)를 분사하여 래들(10)에 주입된 용강(1)이 하부조(220)로 상승되는 상승관(310)과, 하부조(220)로 상승된 용강(1)이 자체 철정압 등에 의해 래들(10)로 하강되는 하강관(320)으로 구분된다. 침지관(300)이 래들(10) 내부의 용강(1)에 침지된 상태에서 상승관(310) 내에 환류가스(G)가 분사되면 용강(1)에 기포가 발생되면서 용강(1)이 상승관(310)에서 점차 상승되며, 진공조(200)에서의 진공배가가 개시되면서 용강(1)이 상승관(310), 하부조(220), 하강관(320)을 거쳐 순환되는 용강(1)의 환류가 발생된다.

위와 같은 진공탈가스 설비(100)에서 약 1,500℃ 이상인 고온의 용강(1)을 환류시킬 때 진공탈가스 설비(100), 특히 침지관(300)이 고온의 용강(1)에 접촉 및 반응하여 용손(溶損)되는 문제점이 있었다. 종래에는 진공탈가스 설비(100)에 생긴 용손 부위를 보수하기 위하여 진공탈가스 설비(10)에 보수 재료를 분무하는 스프레이 방식이 사용되었다.

그런데, 종래의 진공탈가스 설비(100)를 보수하기 위한 스프레이 방식은 진공탈가스 설비(100)에 보수 재료를 분무하는데 조업 시간이 많이 소요되고, 침지관(300)의 열기에 의해 다량의 보수 재료가 용손 부위에 부착되지 못하여 보수 조업의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 진공탈가스 설비(100)에 부착되지 못한 보수 재료가 분진 형태로 날려 진공탈가스 설비(100)가 설치된 공장 내부를 오염시키거나 주변 설비의 손상을 야기시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 스프레이 방식은 진공탈가스 설비(100)의 외측에서 보수 재료가 분무되기 때문에 침지관(300)의 외주면에 생긴 용손 부위는 보수가 가능하지만, 용강(1)의 환류로 인해 침지관(300)의 내부, 환류관(230)의 내부 및 하부조(220)의 내부에 생긴 용손 부위에는 보수 재료를 분무시키지 못하기 때문에 진공탈가스 설비(100)의 보수에 한계가 있었다.

본 발명은 용강의 정련처리 과정에서 고온의 용강에 침지되어 용손되는 진공탈가스 설비의 보수 방법을 제공한다.

본 발명은 진공탈가스 설비를 보수 재료에 침지시키거나 또는 진공탈가스 설비에 보수 재료가 환류되도록 하여 진공탈가스 설비의 용손 부위를 효율적으로 보수할 수 있는 진공탈가스 설비의 보수 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법은 보수 재료를 마련하는 단계와, 상기 보수 재료가 진공탈가스 설비의 용손 부위에 부착되도록 상기 진공탈가스 설비의 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계와, 상기 보수 재료가 부착된 상기 진공탈가스 설비를 건조시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계 이후에 상기 보수 재료에 환류가스를 분사하는 단계와, 상기 진공탈가스 설비의 진공조를 감압 상태로 변환시켜 상기 보수 재료가 상기 진공조를 통과하도록 환류시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의하면, 보수 재료가 채워진 보수 래들을 준비하고, 진공탈가스 설비의 침지관이 보수 재료에 침지되도록 하여 진공탈가스 설비의 보수에 소요되는 조업 시간을 단축시킬 수 있으며, 보수 재료의 부착율을 향상시킬 수 있다.

또한, 보수 재료가 공장 내부에 비산되는 것을 방지하여 조업 환경을 개선할 수 있으며, 진공탈가스 설비에 인접하여 설치되는 기타 공장 설비의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 침지관이 보수 재료에 침지된 상태에서 진공조를 진공배기시켜 보수 재료가 진공조를 거쳐 환류되도록 함으로써 침지관의 내부, 환류관의 내부 및 하부조의 내부에 생기는 용손 부위를 간편하게 보수할 수 있다.

따라서, 진공탈가스 설비의 용손 부위를 간편하면서도 효율적으로 보수할 수 있어 진공탈가스 설비의 사용 수명을 향상시킬 수 있으며, 공장 내 조업 환경을 개선하여 고부가가치를 갖는 고청정강의 제조를 위한 정련공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 진공탈가스 설비의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법을 도시한 순서도.
도 3은 도 2에 도시된 진공탈가스 설비의 보수 방법의 확장 순서도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의한 조업 상태도.
도 5는 본 발명의 확장예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의한 조업 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 따른 조업 상태를 도시한 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 일반적인 진공탈가스 설비의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 도 2에 도시된 진공탈가스 설비의 보수 방법의 확장 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의한 조업 상태도이고, 도 5는 본 발명의 확장예에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의한 조업 상태도이며, 도 6은 본 발명에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 따른 조업 상태를 도시한 사진이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진공탈가스 설비(100)의 보수 방법은 보수 재료(2)를 마련하는 단계(S110)와, 보수 재료(2)가 진공탈가스 설비(100)의 용손 부위에 부착되도록 진공탈가스 설비(100)의 침지관(300)을 보수 재료(2)에 침지시키는 단계(S120)와, 보수 재료(2)가 부착된 진공탈가스 설비(100)를 건조시키는 단계(S130)를 포함한다.

래들(10)에 주입된 용강(1)은 고급강의 생산 요구에 따라 1,450℃～1,650℃ 범위의 고온으로 가열되며, 이러한 용강(1)을 정련시키기 위해 용강(1)을 환류시키는 진공탈가스 설비(100)는 고온의 용강(1)에 접촉된다. 따라서, 진공탈가스 설비(100)는 고온의 용강(1)과의 접촉에 의한 크랙 및 마모, 가열과 냉각의 반복 조업에 따른 스폴링(spalling), 슬래그 접촉 및 침윤에 의한 화학적 침식, 침지관 외피의 팽창 변형에 의한 내화물의 기계적 충격, 슬래그 및 지금의 고착에 의한 탈락 등으로 인해 국부적으로 용손(溶損) 부위가 발생된다.

본 실시예에서는 진공탈가스 설비(100), 특히 고온의 용강(1)에 접촉하는 침지관(300)에 생긴 용손 부위를 효율적이고 간편하게 보수하기 위해 침지관(300)이 반죽 상태의 보수 재료(2)에 침지된다.

용강(1)의 정련처리를 위해 용강(1)을 90회 내지 110회 정도 반복하여 환류시키는 진공탈가스 설비(100)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이 고온의 용강(1)에 노출되기 때문에 조업 중 고온 상태가 된다. 이러한 진공탈가스 설비(100)에 생긴 용손 부위를 보수하기 위해 용손 부위에 부착 및 건조되어 코팅(coating)되는 보수 재료(2)가 정련공정 중에 미리 마련된다(S110). 보수 재료(2)를 마련하는 단계(S110)는 용손 부위를 코팅시키는 코팅재를 반죽기(미도시)에서 용액에 혼합하고 개어 보수 재료(2)를 형성하는 단계(S112)와, 반죽된 보수 재료(2)가 경화되지 않도록 반죽기에서 유동시키는 단계(S114)와, 반죽기로부터 보수 래들(10')로 보수 재료(2)를 주입시키는 단계(S116) 및 보수 래들(10')을 진공탈가스 설비(100)의 하측에 위치시키는 단계(S118)를 포함한다.

진공탈가스 설비(100) 중 침지관(300), 환류관(230) 및 하부조(220)에서는 단열재로 사용되는 내부연와(미도시) 부위에 용손 부위가 집중하여 발생되기 때문에 코팅재는 내부연와와 동일 재질 또는 열적 특성이 유사한 재질이 사용된다. 본 실시예에서는 코팅재로 마그네시아(magnesia) 또는 산화마그네슘(magnesium oxide) 재질이 사용되며, 강도와 내식성을 향상시키기 위하여 크롬(Cr)이 포함될 수 있다. 또한, 코팅재를 개어 유동성 있는 반죽 상태로 만들기 위한 용액으로서 물 또는 염화마그네슘 용액이 사용된다. 특히, 마그네시아 재질의 코팅재를 염화마그네슘 용액과 혼합하여 보수 재료(2)로서 마그네시아시멘트(magnesia cement)를 형성할 수 있다(S112).

위와 같이 만들어진 보수 재료(2)를 보수 조업 공정 중 적정한 시점에 사용하기 위하여 반죽기에서 유동된다(S114). 보수 재료(2)를 보수 조업에 사용할 때까지 후술되는 보수 래들(10')에 주입하여 단순 보관하는 경우에는 보수 재료(2)에 포함된 용액이 고온이 열에 의해 증발되어 쉽게 경화될 수 있다. 따라서, 침지관(300)이 보수 재료(2)에 침지되더라도 부착율이 저하될 수 있다.

이후, 진공탈가스 설비(100)에 보수 재료(2)를 코팅시키기 위해 반죽기에서 유동된 보수 재료(2)는 보수 래들(10')로 옮겨진다(S116). 기존의 래들(10)에 보수 재료(2)를 채우는 경우에는 래들(10)의 상부까지 보수 재료(2)를 주입시켜야 하기 때문에 불필요하게 많은 양의 보수 재료(2)가 소요된다. 따라서, 보수 래들(10')은 침지관(300)의 돌출 길이를 고려하여 중공부의 상하 길이가 단축된 형태로 제작된다. 보수 래들(10')은 기존의 래들(10)과 별도로 제작될 수 있으며, 기존의 래들(10) 상부에 포개어지는 형태로 제작될 수 있다.

보수 재료(2)가 보수 래들(10')에 주입된 이후, 보수 래들(10')은 래들 터렛(ladle turret; 미도시)에 의해 진공탈가스 설비(100)의 하측에 위치되는 래들 승강기(30)에 안착되며(S118), 용강(1)이 담긴 래들(10)은 래들 터렛에 의해 진공탈가스 설비(100)의 하측에서 벗어난 위치로 이동된다.

전술한 바와 같이 보수 재료(2)를 마련하는 단계(S110)가 완료되면, 래들 승강기(30)가 승강 구동되어 진공탈가스 설비(100)의 침지관(300)이 보수 재료(2)에 침지되어 도 6(b) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이 침지관(300)의 표면에 보수 재료(2)가 부착된다(S120). 본 실시예에서는 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이 진공탈가스 설비(100)의 하측에서 보수 재료(2)가 담긴 보수 래들(10')을 상승시켰지만, 진공탈가스 설비(100)의 진공조(200)에 승강 장치가 구비된 경우에는 보수 래들(10')의 상측에서 진공탈가스 설비(100)를 하강시켜 침지관(300)을 보수 재료(2)에 침지시킬 수 있다. 한편, 침지관(300)에 보수 재료(2)의 부착율을 향상시키기 위해 보수 래들(10')의 승강 구동을 반복하여 침지관(300)이 보수 재료(2)에 복수 회 반복하여 침지되도록 할 수 있다. 특히, 침지관(300)을 보수 재료(2)에 복수 회 반복하여 침지시키는 과정에서 침지관(300)이 침지되는 깊이를 다르게 하여 침지시킬 수 있다. 예를 들어, 최초 침지될 때로부터 최종 침지될 때까지 침지관(300)이 보수 재료(2)에 침지되는 깊이를 증가시킬 수 있다. 또한, 보수 재료(2)의 사용량을 줄이기 위해 보수 래들(10')의 사이즈를 작게 제조한 경우에는 침지관(300) 중 상승관(310)과 하강관(320)을 개별적으로 침지시킬 수 있다(도 6(d) 참조).

이와 같이, 침지관(300)의 내부 및 외부 표면에 보수 재료(2)를 부착시킨 이후에 보수 재료(2)가 용손 부위에 안정적으로 부착되도록 진공탈가스 설비(100)가 대기 중에서 건조된다(S130). 이와 같은 건조 과정을 통해 보수 재료(2)에 포함되어 있는 수분이 제거되어 차후 진공탈가스 설비(100)를 재사용하는 과정에서 폭발 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 내용에서는 진공탈가스 설비(100) 중 침지관(300)에 생긴 용손 부위를 보수할 수 있는 방법을 설명하였으나, 고온의 용강(1)이 침지관(300), 환류관(230) 및 하부조(220)에서 환류되는 과정에서 환류관(230)의 내부 및 하부조(220)의 내부에서도 용손 부위를 발생시킬 수 있다. 이를 위해 본 발명의 확장예로서 보수 재료(2)가 환류관(230) 및 하부조(220)의 내부에 부착되도록 보수 재료(2)를 도 5에 도시된 바와 같이 환류시키는 방법을 설명한다.

침지관(300)을 보수 재료(2)에 침지시키는 단계(S120) 이후에, 침지관(300)이 보수 재료(2)에 침지된 상태에서 보수 재료(2)에 환류가스(G)를 분사하는 단계(S122)와, 진공탈가스 설비(100)의 진공조(200)를 감압 상태로 변환시켜 보수 재료(2)가 진공조(200)를 통과하도록 환류시키는 단계(S124)를 더 포함할 수 있다.

침지관(300) 중 상승관(310)의 일측에는 내측으로 환류가스(G)를 분사할 수 있는 분사구(312)가 형성되어 있으며, 이러한 분사구(312)에 연결되는 가스배관(미도시)을 통해 외부로부터 불활성가스인 환류가스(G)가 보수 재료(2)에 분사된다. 본 실시예에서는 환류가스(G)로서 아르곤 가스 또는 질소 가스 중 어느 하나를 사용하였다. 또한, 진공조(200) 중 상부조(210)의 일측에 연결되는 진공펌프(미도시)를 통해 진공조(200)의 내부가 대기압(760torr) 상태에서 약진공 상태(600torr 내지 650torr 압력 범위)로 감압된다. 용강(1)을 환류시키는 것과 동일하게 보수 재료(2)를 환류시킴으로써 침지관(300)의 내주면 뿐만 아니라 환류관(230)의 내주면 및 하부조(220)의 내주면에 생기는 용손 부위에 보수 재료(2)를 부착 및 코팅시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 진공탈가스 설비의 보수 방법에 의하면, 보수 재료가 채워진 보수 래들을 준비하고, 진공탈가스 설비의 침지관이 보수 재료에 침지되도록 하여 진공탈가스 설비의 보수에 소요되는 조업 시간을 단축시킬 수 있으며, 보수 재료의 부착율을 향상시킬 수 있다. 또한, 보수 재료가 공장 내부에 비산되는 것을 방지하여 조업 환경을 개선할 수 있으며, 진공탈가스 설비에 인접하여 설치되는 기타 공장 설비의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 침지관이 보수 재료에 침지된 상태에서 진공조를 진공배기시켜 보수 재료가 진공조를 거쳐 환류되도록 함으로써 침지관의 내부, 환류관의 내부 및 하부조의 내부에 생기는 용손 부위를 간편하게 보수할 수 있다.

따라서, 진공탈가스 설비의 용손 부위를 간편하면서도 효율적으로 보수할 수 있어 진공탈가스 설비의 사용 수명을 향상시킬 수 있으며, 공장 내 조업 환경을 개선하여 고부가가치를 갖는 고청정강의 제조를 위한 정련공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

1: 용강 2: 보수 재료
10': 보수 래들 30: 래들 승강기
100: 진공탈가스 설비 200: 진공조
210: 상부조 220: 하부조
230: 환류관 300: 침지관
310: 상승관 320: 하강관

Claims (7)

1. 보수 재료를 마련하는 단계와;
   상기 보수 재료가 진공탈가스 설비의 용손 부위에 부착되도록 상기 진공탈가스 설비의 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계와;
   상기 보수 재료에 환류가스를 분사하는 단계와;
   상기 진공탈가스 설비의 진공조를 감압 상태로 변환시켜 상기 보수 재료가 상기 진공조를 통과하도록 환류시키는 단계;
   상기 보수 재료가 부착된 상기 진공탈가스 설비를 건조시키는 단계;
   를 포함하는 진공탈가스 설비의 보수 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 진공탈가스 설비의 침지관을 상기 보수 재료에 침지시키는 단계에서,
   상기 침지관은 상기 보수 재료에 복수 회 반복해서 침지되는 진공탈가스 설비의 보수 방법.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 보수 재료에 환류가스를 분사하는 단계에서,
   상기 환류가스는 아르곤 가스 또는 질소 가스 중 어느 하나인 진공탈가스 설비의 보수 방법.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 진공조를 감압 상태로 변환시키는 단계에서,
   상기 진공조는 대기압에서 감압되어 600torr 내지 650torr 압력 범위에서 유지되는 진공탈가스 설비의 보수 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 보수 재료를 마련하는 단계는,
   코팅재를 용액에 혼합하고 개어 상기 보수 재료를 형성하는 단계와;
   상기 보수 재료가 경화되지 않도록 반죽기에서 유동시키는 단계와;
   상기 반죽기로부터 보수 래들로 상기 보수 재료를 주입시키는 단계; 및
   상기 보수 래들을 상기 진공탈가스 설비의 하측에 위치시키는 단계;
   를 포함하는 진공탈가스 설비의 보수 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 보수 재료를 형성하는 단계에서,
   상기 코팅재는 마그네시아 재질을 포함하고, 상기 용액은 물 또는 염화마그네슘 용액 중 어느 하나를 포함하는 진공탈가스 설비의 보수 방법.

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