KR101264640B1 - 슬래그 차단 다트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 여러 조업조건에서 다트의 성능을 확보할 수 있는 슬래그 차단 다트에 관한 것으로,
본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 차단 다트는, 용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서, 상기 다트의 겉보기 비중은 3.1 ~ 3.3g/cm³범위인 것을 특징으로 한다.

Description

슬래그 차단 다트{SLAG CUTTING DART}
본 발명은 슬래그 차단 다트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여러 조업조건에서 다트의 성능을 확보할 수 있는 슬래그 차단 다트에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 전로의 출강 작업을 나타내는 단면도로서, 제강공정에서 용강을 생산할 때는 용선이나 고철을 전로(10)나 전기로에서 1차로 정련한 후, 이 용강을 수강 래들(20)로 옮겨 2차로 정련을 실시하게 된다. 1차 정련이 종료되면, 전로(10)를 경동시켜 상기 전로(10)의 측벽에 설치된 출강구(11)를 통하여 용강을 래들(20)로 옮기는 공정이 수행되는데, 이 공정에서 전로(10) 내의 용강 상부에 부유하던 슬래그(S)가 래들(20)로 유입되는 문제가 발생한다.
상기 슬래그(S)는 Al2O3, FeO, CaO, SiO2, P2O5 및 MgO와 같은 산화물을 함유하고 있기 때문에, 상기 슬래그(S)가 출강구(11)를 통하여 래들(20)로 유입되면 슬래그(S) 내의 인(P) 성분이 용강으로 복인되어 용강의 품질 이상이 발생하고, 유해한 게재물이 용강에 혼입됨으로써 압연공정의 품질 이상이 발생한다. 또한, 탈산제 및 합금철의 실수율을 감소시키며, 전로 내 용강의 실수율도 감소한다.
따라서, 전로(10)에서 래들(20)로의 출강 작업시 슬래그(S)의 혼입을 효과적으로 차단하기 위하여 일반적으로 용강과 슬래그의 중간 비중을 갖는 슬래그 차단 다트(30)가 사용된다. 상기 슬래그 차단 다트(30)는 출강 말기에 전로(10) 내에 투입되어 슬래그(S)가 래들(20)로 유입되기 전에 전로의 출강구(11)를 폐쇄함으로써 슬래그(S)의 혼입을 차단한다. 이때, 상기 슬래그 차단 다트(30)가 용손되거나 파쇄되어 출강구를 벗어나지 않고 상기 출강구를 정확하게 폐쇄할 확률을 다트 적중률이라고 한다.
그런데 종래 다트의 경우 비중과 내화도로 자재 규격이 규정되어 있고, 실제 조업에서 비중 2.9~3.0g/cm³, 내화도 SK 38 이상으로 자재 규격을 만족함에도 불구하고 다트의 출강구 막힘 적중률은 90%에도 미치지 못하였다. 따라서, 종래 다트의 경우 슬래그 차단 기능을 제대로 수행하지 못하고 조업 손실이 발생하는 사례가 많았으며, 이는 전로의 조업 조건(1,600~1,800℃의 용강에서 4~10분 유지)에서 다트가 용손되거나 파쇄되어 발생하는 것으로 나타났다.
따라서, 현재의 다트 규격으로는 다트의 성능 보장이 미흡한 수준이며, 전로 조업여건의 변동(종점온도, 종점산소)에 부합되는 다트의 성능을 보장할 수 있는 다트의 물성을 개발하여 다트의 안정적인 사용성능을 확보하는 것이 시급하다.
또한, 종래 다트(대한민국 공개특허공보 제2000-55654호)는 도 2에서 보는 바와 같이 다트 헤드(110)와 슬리브(120)의 연결부위가 외부에 노출되어 용강(M)에 의해 직접 영향을 받고, 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 와셔(130)에 의하여 조립되어 근본적으로 약한 체결력을 갖고 있다. 따라서, 종래 다트(100)는 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 분리되어 출강구(11)를 폐쇄하지 못하고 슬래그(S)가 래들(20)로 혼입되도록 하는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2000-55654호(2000.09.15)
본 발명은 개선된 물성을 가지는 슬래그 차단 다트를 제공한다.
또한, 본 발명은 조업 여건의 변동시에도 다트 성능을 보장할 수 있는 슬래그 차단 다트를 제공한다.
또한, 본 발명은 다트 헤드와 슬리브의 분리를 방지할 수 있는 슬래그 차단 다트를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 차단 다트는,
용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서, 상기 다트의 겉보기 비중은 3.1 ~ 3.3g/cm³범위인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 다트는 굽힘 강도가 20 ~ 124kgf/cm²범위인 것이 바람직하다.
또한, 용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서, 상기 다트는 굽힘 강도가 20 ~ 124kgf/cm²범위인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다트의 하중 연화점이 1,550℃ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 다트 헤드의 중심부에는 비중 조절재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 슬리브는 제1 및 제2 슬리브를 포함하며, 상기 제1 및 제2 슬리브는 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결될 수 있다.
또한, 상기 제1 슬리브와 상기 다트 헤드 사이, 및 제2 슬리브와 상기 다트 헤드 사이 중 적어도 한 곳에 형성된 모르타르부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 슬래그 차단 다트는,
용강을 수용할 수 있는 용기의 출강구를 폐쇄하는 슬래그 차단 다트에 있어서, 중심부에 비중 조절재가 배치되는 다트 헤드; 상기 다트 헤드에 삽입되며, 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결되는 제1 및 제2 슬리브를 포함한다.
또한, 상기 제1 슬리브와 상기 다트 헤드 사이, 및 제2 슬리브와 상기 다트 헤드 사이 중 적어도 한 곳에 형성된 모르타르부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다트 헤드는 하부에 제1 홈부가 형성되고 상부에 제2 홈부가 형성되고, 상기 제 1 슬리브는 제 1 강철 심재를 구비하며 상기 제 1 홈부에 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 2 강철 심재를 구비하며 상기 제 2 홈부에 삽입될 수 있다. 여기서, 상기 제2 슬리브는 하부에 상기 제 1 강철 심재가 삽입되는 삽입부를 구비하며, 상기 비중 조절재는 상기 제 1, 2 홈부와 연통되는 관통홀을 가지며, 상기 제 1 슬리브의 상부로 돌출되는 상기 제 1 강철 심재는 상기 관통홀을 관통하여 상기 삽입부에 삽입되어 고정되고, 상기 제 2 강철 심재는 상기 제 2 슬리브의 상부로 돌출되어 상기 다트 헤드의 상부로 노출될 수 있다. 또한, 여기서 상기 제 1 강철 심재의 상부 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 관통홀의 상부 내주면에는 상기 제 1 강철 심재의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 상기 제 1 강철 심재와 나사 체결되며, 상기 삽입부의 내주면에는 제 1 강철 심재의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 상기 제 1 강철 심재와 나사 체결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 성능을 보장할 수 있는 물성이 확보된 다트를 사용함으로써, 고온의 작업 조건에서도 다트가 용손되거나 파쇄되지 않고 안정성 있게 전로의 출강구를 차단 및 폐쇄시킬 수 있으며, 다트의 출강구 막힘 적중률을 향상시킬 수 있다.
다트의 막힘 적중률 향상으로 인하여 전로에서 래들로 유입되는 슬래그의 양을 감소시키므로, 인(P) 성분격외로 인한 용강의 품질 이상을 저감시키고, 슬래그 혼입으로 인한 압연공정의 품질 이상이 저감시킬 수 있으며, 용강에 투입되는 탈산제와 합금철의 실수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전로에서 래들로 유입되는 슬래그를 적기에 차단함으로써 전로의 출강 실수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 다트 헤드와 슬리브의 조립 체결력을 향상시키고, 이러한 다트를 사용함으로써, 다트 헤드와 슬리브의 분리를 방지하고 다트의 막힘 적중률 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 전로의 출강 작업을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2a는 종래의 슬래그 차단 다트의 사시도이다.
도 2b는 종래의 슬래그 차단 다트의 단면도이다.
도 2c는 종래의 슬래그 차단 다트의 구성요소를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 막힘 적중율 결과도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 상관분석도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 구성요소를 도시한 단면도이다.
도 6은 종래의 슬래그 차단 다트의 조립방법을 도시한 조립 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 조립방법을 도시한 조립 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도1에 나타내었듯이, 전로(10)에서 출강 작업시 슬래그(S)의 혼입을 방지하도록 전로(10) 내에 투입되어 출강구(11)를 차단하는 슬래그 차단 다트(30)는 출강구(11)를 폐쇄하는 다트 헤드(31)와 출강구(11)에 삽입되어 상기 다트 헤드(31)의 출강구(11) 폐쇄를 안내하는 슬리브(32)를 포함한다.
전로 출강시 슬래그는 출강 중기 50~60%, 출강 말기 20~30%의 비율로 유출되고, 이를 차단하기 위하여 상기 슬래그 차단 다트(30)가 출강 중기에 전로 내에 투입된다.
전로에 투입된 슬래그 차단 다트(30)는 1600~1800℃의 용강 내에서 4~10분 동안 변형되거나 용손되지 않고 형상을 유지하여야 하며, 슬래그(S)의 유출보다 먼저 출강구(11)를 폐쇄하여야 한다.
따라서, 종래에는 비중과 내화도로 슬래그 차단 다트의 규격을 정하였으나, 실제 조업에서 다트의 출강구(11) 막힘 적중률은 90% 이하 수준이며, 불량을 제외하고도 다트의 용손에 의하여 슬래그가 유출되는 사례가 빈번하게 발생하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 다트의 성능을 보장할 수 있는 새로운 물성을 제시하고 그 범위를 특정 및 제어하였다.
첫 번째는 다트 헤드의 겉보기 비중이다. 슬래그 차단 다트는 출강 중기에 투입되어 용강(M)과 슬래그층(S) 사이에 부유된 상태로 출강 말기 볼텍스 형성을 방지하여야 하므로, 용강(M)과 슬래그(S)의 비중과 연계하여 최적 시점에 슬래그를 차단할 수 있는 적정한 비중이 적용되어야 한다. 그런데 슬래그 차단 다트는 용강의 부력에 의하여 용강 상부에 부유하고, 상기 부력은 상기 다트 헤드에 의하여 배제된 용강의 부피에 따라 적용되므로 상기 다트 헤드의 겉보기 비중을 기준으로 범위를 정하는 것이 더 정확한 슬래그 차단 시점을 예측할 수 있다.
상기 겉보기 비중은 내화물 내의 밀폐된 기공을 포함한 겉보기 부피를 기준으로 측정된 값으로, 실제 용강에 잠기는 다트 헤드의 부피를 기준으로 계산된 비중이라고 할 수 있다. 상기 겉보기 비중은 한국산업표준(KS)에 의한 내화물의 겉보기 비중 측정 방법(KS L 3114)에 의하여 측정되며, 시험 결과, 3.1~3.3g/cm³일 때 가장 높은 다트 적중률을 보이는 것으로 나타났다.
도3 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 막힘 적중율 결과도를 참조하면, 종래 일반적으로 사용되는 비중이 2.9~3.0g/cm³인 다트는 막힘 적중율이 86.1%인 반면, 본 발명 일 실시예에 따른 겉보기 비중 3.1~3.3g/cm³인 다트는 막힘 적중율이 100.0% 임을 알 수 있다. 한편, 다트는 용강(molten steel)과 용강 위에 떠있는 슬래그의 경계면에 위치하여 떠있어야 한다. 이에 겉보기 비중이 3.1보다 작으면, 경계면보다 위에 놓여지므로 전로에서 용강 배출 말기에 슬래그 유출을 방지하는 기능이 저하되어 막힘 적중율이 감소하게 된다. 또한, 겉보기 비중이 3.3보다 높으면 슬래그 층으로 가라앉아서 슬래그에 의한 화학적인 반응이 진행되어 체적이 감소하므로 용강 배출 말기에 슬래그 유출 방지 기능이 저하된다.
여기서, 슬래그 차단 다트의 겉보기 비중은 다트 헤드를 구성하는 내화물에 비중 조절재를 첨가하고 그 양을 제어하여 조절할 수 있다. 예컨대, 다트는 크게 2가지 내화물로 Mg-Cr계, Al2O3계를 주로 사용하는 데, 이러한 내화물에 비중을 조절하기 위해 철 성분을 추가하여 겉보기 비중을 상기 범위로 제어할 수 있다. 또한, 슬래그 차단 다트의 겉보기 비중은 다트의 재질 혹은 성분을 제어하거나 함유 성분의 순도를 제어하여 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 상관분석도이다. 다트의 성능을 확보할 수 있는 물성을 개발하기 위하여 다트의 막힘 적중률 및 하중 연화점, 압축강도(A, B), 굽힘강도 등의 상관성에 대한 매트릭스(Matrix) 분석 결과를 나타낸다.
도 4에서 보여 주듯이, X축의 각 물성(하중 연화점, 용융, 압축강도A, 압축강도B, 굽힘강도)에 대하여 Y축의 적중율을 분석한 결과, 하중연화점과 적중률은 비례적 상관 관계가 있음이 분석되었다(실선 A, B). 또한, 굽힘강도과 적중율도 비례적 상관 관계가 있음이 분석되었다(실선 C).
슬래그 차단 다트는 상온에서 1600~1800℃의 용강으로 투입되기 때문에 내스풀링성 및 내폭열성 등 열적 충격에 견딜 수 있는 성능이 확보되어야 한다. 즉, 급격한 온도 변화에도 균열하거나 변형되지 않아야 한다. 그러나 종래 슬래그 차단 다트의 경우 온도의 변화에 따른 변형의 정도를 측정하는 내화도 만으로 규격을 정하여 성능을 확보하는데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 실제 조업 환경을 고려하고 상기 상관분석표를 반영하여 슬래그 차단 다트의 성능을 확보할 수 있는 두 번째 물성으로 하중 연화점을 제시하였다.
하중 연화점은 내화물을 일정한 하중 아래에서 가열할 때, 소정의 연화, 압축 정도에 달하는 온도를 말하는 것으로, 실제 전로에서 슬래그 차단 다트는 용강의 하중 아래에서 고온의 영향을 받는 점을 고려한 것이다. 상기 하중 연화점은 한국산업표준(KS)에 의한 내화물의 하중 연화점 시험 방법(KS L 3119)에 의하여 측정되며, 하중 연화 시험기를 이용하여 Ar(g)분위기, 2kg/cm²의 하중, 승온 속도 10℃/min의 조건으로 시험하는 것이 바람직하다.
시험 결과, 상기 슬래그 차단 다트는 하중 연화점이 1550℃이상인 재질로 구성될 때, 다트가 용손되지 않을 확률, 즉 가장 높은 다트 적중률을 갖는 것으로 나타났다. 하중연화점이 일정수준 이하로 낮으면 고온의 용강과 슬래그에 의한 화학적인 반응이 빠르게 진행되어 슬래그 유출 방지 기능 저하된다. 이때, 슬래그 차단 다트의 하중 연화점은 다트의 재질 혹은 성분을 제어하거나 함유 성분의 순도를 제어하여 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 슬래그 차단 다트의 성능을 확보할 수 있는 세 번째 물성으로 소성 후 굽힘 강도를 제시하였다. 슬래그 차단 다트는 전로의 출강구가 폐쇄된 후에도 전로의 움직임이나 잔존하는 용강의 흐름에 의하여 반복적인 충격을 받는다. 따라서, 슬래그 차단 다트는 일정시간 동안 용강의 고온 환경에 노출된 후에도 반복적인 충격을 견딜 수 있는 강도가 있어야 한다. 만약, 충격에 의하여 슬래그 차단 다트가 용손되거나 파쇄되어 출강구를 폐쇄하지 못한다면 전로에 잔존하는 다량의 슬래그가 래들로 유입되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 상관분석결과를 통하여 굽힘 강도와 적중률 간에 상관성이 있음을 확인하였고, 실제 조업 환경을 고려하여 소성 후 굽힘 강도를 새로운 물성으로 제시하였다. 상기 굽힘 강도는 단위 면적당 한계 굽힘 응력이며, 이값까지 내화재료는 파괴되지 않고 저항하게 된다. 따라서, 소성 후 굽힘 강도는 일정시간 동안 열처리를 행한 후, 상기 굽힘 강도를 측정하여 슬래그 차단 다트의 고온 강도를 평가한다.
상기 소성 후 굽힘 강도는 1500℃로 유지된 전기로에 시편을 장입하고, 2분간 유지한 후 공냉시킨 다음, 한국산업표준(KS)에 의한 내화물의 굽힘 강도 시험방법(KS L 3110)에 의하여 측정하는 것이 바람직하다.
시험결과, 상기 슬래그 차단 다트(100)는 소성 후 굽힘 강도가 20~ 124kgf/cm²인 재질로 구성될 때, 다트가 용손되지 않을 확률, 즉 가장 높은 다트 적중률을 갖는 것으로 나타났다.
다트는 일정높이에서 용강중으로 투하되는데, 이때 다트 표면은 전로 바닥에 부딪히고, 또한 배출되는 용강 흐름에 의해 계속 마모 손상이 진행됩니다. 따라서 강도가 일정이상(20~kgf/cm²이상) 되지않으면 이러한 손상이 빠르게 진행되어 다트 체적이 감소, 혹은 파손되므로 적중율이 저하된다. 반면, 다트의 강도가 너무 지나치게 높으면, 오히려 전로에 악영향을 줄 수 있다. 이때, 슬래그 차단 다트의 굽힘 강도는 다트의 재질 혹은 성분을 제어하거나 함유 성분의 순도를 제어하여 원하는 범위로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 겉보기 비중, 하중 연화점, 및/또는 굽힘 강도는 다트 헤드의 원료 성분을 조절하여 그 범위를 제어할 수 있다. 예컨대, 내화물로 Mg-Cr계를 사용하는 경우 MgO 와 Cr2O3를 합한 함유량을 전체 내화물에서 70%(wt%) 이상으로 제어하여 상기 상술된 물성을 획득할 수 있다. 또한, Al2O3계를 사용하는 경우 비중 조절제를 제외하고, Al2O3를 70%(wt%) 이상으로 하고 SiO2를 20%(wt%) 이하로 함유시켜 상기 상술된 물성을 획득할 수 있다. 이때, 함유 성분의 순도를 제어하면, 물성의 범위를 보다 정밀하게 조절할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 차단 다트는 즉, 다트 헤드는 겉보기 비중, 하중 연화점, 소성 후 굽힘 강도의 세 가지 새로운 물성에 의하여 특성화되며, 비중과 내화도를 기준으로 한 종래 슬래그 차단 다트와 비교할 수 있다.
종래 슬래그 차단 다트를 새로운 세 가지 물성으로 시험하면, 겉보기 비중은 2.9~3.0g/cm³(최적조건 3.1~3.3g/cm³), 하중 연화점은 1460~1490℃(최적조건 1550℃이상), 소성 후 굽힘 강도는 10~18kgf/cm²( 최적조건 20~124kgf/cm²)으로 본 발명의 일 실시예에 의한 최적 조건과 차이가 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 물성의 슬래그 차단 다트를 사용할 때, 종래 실제 조업 환경에서 90%에 미치치 못하던 것을 다트 적중률이 100%에 가깝게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 물성은 종래 어떤 형태의 다트에도 적용될 수 있으며, 다트 이외의 슬래그 유입을 차단하기 위한 여러 가지 장치에도 확대 적용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트는 중심부에 비중 조절재(210)를 구비하고, 하부와 상부에 제 1 홈부(220) 및 제 2 홈부(230)를 포함하는 다트 헤드(200)와; 내부에 제 1 강철 심재(310)를 갖고, 상기 제 1 홈부(220)에 삽입되는 제 1 슬리브(300) 및; 내부에 제 2 강철 심재(410)를 갖고, 상기 제 2 홈부(230)에 삽입되며, 하부에 상기 제 1 강철 심재(310)가 삽입되는 삽입부(420)를 구비하는 제 2 슬리브(400)를 포함한다.
다트 헤드(200)는 깔때기 형상의 내화물로 구성되며, 최적 시점에 슬래그를 차단할 수 있는 적정한 비중으로 조절될 수 있도록 중심부에 비중 조절재(210)를 구비하는 것이 바람직하다. 비중 조절재(210)는 제 1, 2 홈부(220, 230)와 연통되는 관통홀(211)을 가지며, 미세한 비중 조절이 가능한 다양한 물질로 구성될 수 있다.
다트 헤드(200)의 외주면에는 상하로 연장 형성되는 2 이상의 슬롯(240)이 형성될 수 있다. 다트 헤드(200)가 출강구(11)를 폐쇄한 후에도 전로 내에 잔존하는 용강이 슬롯(240)을 통하여 래들로 배출됨으로써 전로 내 용강의 실수율 향상에 기여할 수 있다.
제 1 슬리브(300)의 상부로 돌출되는 제 1 강철 심재(310)는 관통홀(211)을 관통하고, 제2 슬리브(400)의 삽입부(420)에 삽입되어 고정되며, 제 2 강철 심재(410)는 제 2 슬리브(400)의 상부로 돌출되어 다트 헤드(200)의 상부로 노출될 수 있다.
제 1 슬리브(300)는 출강구(11)에 삽입되어 다트 헤드(200)의 출강구(11) 폐쇄를 안내하고, 제 1 강철 심재(310)의 하단부는 제 1 슬리브(300)에 의하여 완전히 감싸진 채로 용강으로부터 보호되는 것이 바람직하다.
제 1 강철 심재(310)의 상부는 관통홀(211)의 내주면과 삽입부(420)의 내주면에 차례로 부착되어 다트 헤드(200)와 제 1 슬리브(300), 제 2 슬리브(400)가 서로 고정되는 체결부(F)를 구성한다.
종래는 도2에 나타낸 바와 같이, 강철 심재(121)와 와셔(130)의 체결부(F)가 다트 헤드(110)의 상부에 위치하여 용강에 직접 노출되어 있었기 때문에, 용강에 의한 용손에 의하여 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 분리되어 출강구(11)를 폐쇄하지 못하는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트는 다트 헤드(200)와 슬리브들(300, 400) 간의 체결부(F)를 용강과 직접 접촉하지 않는 다트 헤드(200)의 내부에 위치시킴으로써 용강에 의한 상기 체결부(F)의 용손을 원천적으로 봉쇄하였다.
또한, 슬래그 차단 다트는 제 1 강철 심재(310)의 상부 외주면에 나사산이 형성되고, 관통홀(211)의 상부 내주면에는 제 1 강철 심재(310)의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 제 1 강철 심재(310)와 나사 체결되며, 삽입부(420)의 내주면에는 제 1 강철 심재(310)의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 제 1 강철 심재(310)와 나사 체결되는 것이 바람직하다.
종래 슬래그 차단 다트(100)의 경우, 슬리브(120)에 포함된 강철 심재(121)와 다트 헤드(110)의 상부에 부착된 와셔(130)가 단순히 끼워짐으로써 상기 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 조립되었기 때문에, 와셔(130)의 헐거워짐 현상에 의하여 상기 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 분리되는 경우가 발생하였다. 반면, 본 발명의 다른 실시예에 의하여 나사 체결 방식을 적용함으로써, 체결력의 약화로 다트 헤드(110)와 슬리브(120)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트는 다트 헤드(200)와 슬리브들(300, 400)의 체결부(F)가 용강에 의하여 열손상 되는 것을 방지하도록 제1 슬리브와 다트 헤드 사이, 및 제2 슬리브와 다트 헤드 사이 중 적어도 한 곳에 형성된 모르타르부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 다트 헤드(200)의 제 2 홈부(230)에 삽입되는 제 2 슬리브(400)의 외주면이 모르타르(Mortar)처리 되는 것이 바람직하다. 제 2 슬리브(400)가 삽입되어 다트 헤드(200)와 접촉하는 틈에 모르타르(Mortar) 처리를 하여 체결부(F)로 용강이 스며들거나 체결부(F)가 용강의 고온에 영향을 받는 것을 사전에 차단할 수 있다. 물론, 제1 슬리브(300)의 외주면과 다트 헤드(200) 사이의 틈에도 모르타르 처리를 할 수 있다.
제 2 슬리브(400)의 상부로 돌출되는 상기 제 2 강철 심재(410)는 슬래그 차단 다트가 전로 내에 투입될 때, 다트 투입기에 의하여 다트를 집을 수 있는 손잡이 역할을 한다.
도 6은 종래의 슬래그 차단 다트의 조립방법을 도시한 조립 상태도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 차단 다트의 조립방법을 도시한 조립 상태도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 종래 슬래그 차단 다트(100)의 경우, 슬리브(120)에 포함된 강철 심재(121)를 다트 헤드(110)의 관통홀에 삽입하고, 다트 헤드(110)의 상부에 와셔(130)를 끼워서 슬리브(120)와 다트 헤드(200)을 조립한다.
도 7을 참조하여 본 발명 슬래그 차단 다트의 조립 과정을 설명하면, 슬래그 차단 다트의 조립방법은 상기 제 1 강철 심재가 상기 관통홀과 나사 체결하고 관통홀을 관통하는 단계와; 제 2 슬리브가 제 1 강철 심재와 나사 체결하는 단계 및; 제 2 슬리브의 외주면에 모르타르(Mortar)처리 하는 단계를 포함한다.
우선, 제 1 강철 심재(310)를 포함하는 제 1 슬리브(300)가 다트 헤드의 제 1 홈부(220)로 삽입되어 회전하면서, 제 1 강철 심재(310)의 상부 외주면에 형성된 나사산이 관통홀(211)의 내주면에 형성된 나사골에 나사체결되며, 체결된 제 1 강철 심재(310)는 계속 회전하여 관통홀(211)을 관통한다. 이어서 제 2 슬리브(400)는 다트 헤드의 제 2 홈부(230)로 삽입되고, 제 2 슬리브(400)의 하부 내주면에 형성된 나사골과 관통홀(211)을 관통한 제 1 강철 심재(310)의 나사산은 서로 상대 회전하면서 나사체결된다. 이후, 제 2 홈부에 삽입되는 제 2 슬리브의 외주면과 다트 헤드 사이에 모르타르(Mortar)처리를 하여 상기 체결부(F)가 용강으로부터 열손상을 받지 않도록 한다.
따라서, 제 1 슬리브와 제 2 슬리브로 분리되어 다트 헤드(200)와 결합함으로써, 결과적으로 2중으로 상기 슬리브들과 다트 헤드가 체결되도록 하여 슬래그 차단 다트의 분리를 방지할 수 있다. 또한, 모르타르(Mortar)처리를 하여 체결부(F)에 대한 용강의 영향까지 차단함으로써 추가적으로 다트의 용손을 차단하였다.
상기에서는 다트의 물성 제어와 조립 구조를 별도의 실시예로 설명하였으나, 이는 상호 결합되어 적용될 수 있다. 예컨대, 다트 헤드의 겉보기 비중, 하중 연화점 및 굽힘 강도 중 적어도 하나의 물성이 상기에서 설명된 범위로 제어되고, 다트는 중심부에 비중 조절재를 가지면 2개의 슬리브를 나사체결 방식으로 조립할 수 있다. 물론 이외 다양한 변형이 가능하다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
10: 전로 11: 출강구
20: 래들 100: 종래 슬래그 차단 다트
200: 다트 헤드 210: 비중 조절재
211: 관통홀 220: 제 1 홈부
230: 제 2 홈부 240: 슬롯
300: 제 1 슬리브 310: 제 1 강철 심재
400: 제 2 슬리브 410: 제 2 강철 심재
420: 삽입부 M: 용강
S: 슬래그 F: 체결부

Claims (12)

  1. 용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서,
    상기 다트의 겉보기 비중은 3.1 ~ 3.3g/cm³범위이고,
    상기 슬리브는 제1 및 제2 슬리브를 포함하며, 상기 제1 및 제2 슬리브는 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결되는 슬래그 차단 다트.
  2. 용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서,
    상기 다트는 굽힘 강도가 20 ~ 124kgf/cm² 범위이고,
    상기 슬리브는 제1 및 제2 슬리브를 포함하며, 상기 제1 및 제2 슬리브는 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결되는 슬래그 차단 다트.
  3. 용기 내 용강을 출강하는 작업시에 상기 용기의 출강구를 차단하고 폐쇄하는 다트 헤드와 상기 출강구에 삽입되어 상기 다트 헤드의 출강구 폐쇄를 안내하는 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트에 있어서,
    상기 다트의 하중 연화점이 1,550℃ 이상이고,
    상기 슬리브는 제1 및 제2 슬리브를 포함하며, 상기 제1 및 제2 슬리브는 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결되는 슬래그 차단 다트.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 다트의 하중 연화점이 1,550℃ 이상인 슬래그 차단 다트.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 다트는 굽힘 강도가 20 ~ 124kgf/㎠ 범위인 슬래그 차단 다트.
  6. 청구항1 내지 청구항3 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 다트 헤드의 중심부에는 비중 조절재가 배치되는 슬래그 차단 다트.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 슬리브와 상기 다트 헤드 사이, 및 제2 슬리브와 상기 다트 헤드 사이 중 적어도 한 곳에 형성된 모르타르부를 포함하는 슬래그 차단 다트.
  8. 용강을 수용할 수 있는 용기의 출강구를 폐쇄하는 슬래그 차단 다트에 있어서,
    중심부에 비중 조절재가 배치되는 다트 헤드;
    상기 다트 헤드에 삽입되며, 상기 다트 헤드의 내부에서 상호 나사식으로 체결되는 제1 및 제2 슬리브를 포함하는 슬래그 차단 다트.
  9. 청구항8에 있어서,
    상기 제1 슬리브와 상기 다트 헤드 사이, 및 제2 슬리브와 상기 다트 헤드 사이 중 적어도 한 곳에 형성된 모르타르부를 포함하는 슬래그 차단 다트.
  10. 청구항8 또는 청구항9에 있어서,
    상기 다트 헤드는 하부에 제1 홈부가 형성되고 상부에 제2 홈부가 형성되고,
    상기 제 1 슬리브는 제 1 강철 심재를 구비하며 상기 제 1 홈부에 삽입되고,
    상기 제 2 슬리브는 제 2 강철 심재를 구비하며 상기 제 2 홈부에 삽입되는, 슬래그 차단 다트.
  11. 청구항10에 있어서,
    상기 제2 슬리브는 하부에 상기 제 1 강철 심재가 삽입되는 삽입부를 구비하며, 상기 비중 조절재는 상기 제 1, 2 홈부와 연통되는 관통홀을 가지며,
    상기 제 1 슬리브의 상부로 돌출되는 상기 제 1 강철 심재는 상기 관통홀을 관통하여 상기 삽입부에 삽입되어 고정되고,
    상기 제 2 강철 심재는 상기 제 2 슬리브의 상부로 돌출되어 상기 다트 헤드의 상부로 노출되는 슬래그 차단 다트.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 강철 심재의 상부 외주면에 나사산이 형성되고,
    상기 관통홀의 상부 내주면에는 상기 제 1 강철 심재의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 상기 제 1 강철 심재와 나사 체결되며,
    상기 삽입부의 내주면에는 제 1 강철 심재의 나사산에 대응되는 나사골이 형성되어 상기 제 1 강철 심재와 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 슬래그 차단 다트.
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