KR101268642B1 - 용강의 저취교반 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강의 저취교반 설비에 대한 것으로서, 용강을 생산하는 전로의 바닥부에 설치되어 용강중에 가스를 취입하는 저취교반 설비에 있어서 본 발명에 의한 저취교반 설비는 가스 공급부, 적어도 하나 이상의 저취노즐, 가스 공급관 및 우회 공급관을 구비한다.
가스 공급부는 저취 가스를 공급한다. 저취노즐은 복수의 미세관로를 구비하고, 전로의 바닥부에 구비되어 전로 내로 가스를 공급한다. 가스 공급관은 상기 각 저취노즐 별로 구비되고, 가스 공급을 개폐하는 공급밸브와 공급 가스 유량을 제어하는 유량 제어기를 구비한다. 우회 공급관은 공급 가스를 개폐하는 개공밸브를 구비하고, 상기 가스 공급부로부터 상기 가스 공급관을 우회하여 상기 저취노즐에 직접 가스를 공급하도록 연결된다.
본 발명에 의한 저취교반 설비는 미세관로가 폐색되는 것을 방지하여 저취교반 설비의 건전성을 유지하고 금속실수율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

용강의 저취교반 설비{Apparatus of bottom bubbling molten steel}

본 발명은 용강의 저취교반 설비에 대한 것으로서, 구체적으로는 저취노즐의 폐색을 방지하기 위한 저취교반 설비와 그 제어방법에 대한 것이다.

전기로는 고체상태의 스크랩(Scrap)을 원료로 사용하여, 전기 아크(Arc)열로서 용강을 생산하게 된다. 일반적으로, 용선의 상부에서만 산소를 공급하는 상취 전로는 산소의 탈탄효율 감소로 인해 용강중 산소의 상승 및 슬래그중의 철산화물 상승 등의 부작용을 초래하는 문제점이 있어서 용강의 교반력 강화를 통한 상취 산소의 탈탄산소 효율 증가를 목적으로 전로의 바닥부에 추가로 가스를 공급할 수 있는 저취노즐을 설치한 복합취련전로가 현재 널리 사용되고 있다.

그러나 이와 같은 복합취련전로는 용강중에 가스를 공급하는 저취노즐의 침식으로 인해 저취노즐을 조기에 폐쇄하여 전로가 화지 할 때까지 복합취련의 효과를 거두지 못하는 문제점을 지니고 있다.

또한 전기로 저취교반 시에 취입 가스의 유량을 높이면 교반효과 향상되지만노바닥과 저취 노즐 보호를 위한 내화물의 마모속도를 높이게 되어 수명이 하락할 수 있으며, 용강이 유출되는 사고가 발생할 수 있다.

한편, 전기로에서는 원료가 고체상태일 경우에는 저취교반을 하지 않고, 고체상태의 원료가 용해되어 쇳물이 형성되는 시점에서 출탕이 완료되는 시기까지 저취교반을 하게 된다. 그러나 저취교반을 하지 않는 동안에도 가스를 공급시키지 않게 되면, 저취노즐에 구비된 미세관로가 막히게 되어 저취교반 단계에서 정상적인 작업이 진행되지 않게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 과제는 미세관로가 막히는 것을 방지하며 적정한 교반가스를 공급하여 교반력을 향상시켜 용해시간을 단축하고 금속실수율의 향상시키는 저취교반 설비 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여,

용강을 생산하는 전로의 바닥부에 설치되어 용강중에 가스를 취입하는 저취교반 설비에 있어서, 본 발명에 의한 저취교반 설비는 가스 공급부, 적어도 하나 이상의 저취노즐, 가스 공급관 및 우회 공급관을 구비한다.

가스 공급부는 저취 가스를 공급한다.

저취노즐은 복수의 미세관로를 구비하고, 전로의 바닥부에 구비되어 전로 내로 가스를 공급한다.

가스 공급관은 상기 각 저취노즐 별로 구비되고, 가스 공급을 개폐하는 공급밸브와 공급 가스 유량을 제어하는 유량 제어기를 구비한다.

우회 공급관은 공급 가스를 개폐하는 개공밸브를 구비하고, 상기 가스 공급부로부터 상기 가스 공급관을 우회하여 상기 저취노즐에 직접 가스를 공급하도록 연결된다.

또한 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색되는 경우 가스공급부로부터 상기 저취노즐에 직접 가스가 공급되도록 상기 개공밸브를 개방하는 제어부를 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명은 유량계를 더 구비할 수 있다. 유량계는 상기 각 저취노즐에 공급되는 가스의 유량을 측정한다. 이 때 상기 제어부는 상기 가스공급부에서 공급되는 가스의 압력이 공급가스량에 대한 기준압력에 대하여 측정 유량이 50% 이하인 경우 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색된 것으로 판정한다.

또한 본 발명은 압력계를 더 구비할 수 있다. 압력계는 상기 각 저취노즐에 공급되는 가스의 압력을 측정한다. 이 때 상기 제어부는 상기 가스공급부에서 공급되는 가스의 압력이 공급가스량에 대한 기준압력에 대하여 측정 압력이 80% 이상의 수준인 경우 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색된 것으로 판정한다.

다른 한편, 본 발명은 계측기를 더 구비할 수 있다. 계측기는 상기 각 저취노즐에 공급되는 가스의 유량 및 압력을 측정한다. 이 때 상기 제어부는 상기 가스공급부에서 공급되는 가스의 압력이 공급가스량에 대한 기준압력에 대하여 측정 압력이 80% 이상의 수준이고 측정 유량이 50% 이하인 경우 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색된 것으로 판정한다.

또한 상기 제어부는 상기 개공밸브를 2 내지 10초간 개방하고, 상기 저취노즐의 압력 및 유량을 모니터링 할 수 있다.

상술한 본 발명의 구성상의 특징으로부터,

본 발명에 의한 저취교반 설비는 미세관로가 폐색되는 것을 방지하여 저취교반 설비의 건전성을 유지하고 금속실수율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전기로 및 저취교반 설비의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 저취노즐의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 저취교반 설비의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 4는 저취교반 설비에서의 유량과 압력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 제어부의 프로세스를 설명하기 위한 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 상하좌우 등 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1 및 도 2를 참조하여 전기로 및 저취교반 설비에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 전기로 및 저취교반 설비의 모습을 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 저취노즐(120)의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

전기로(100)는 전극에 전류를 토함으로써 전극과 철스크랩 사이에 발생하는 아크열에 의하여 고철을 용해하여 쇳물을 제조한다. 이 때 용강중 산소의 상승 및 슬래그중의 철산화물 상승 등의 부작용을 저감하기 위하여 노체(130) 바닥에 추가로 가스를 공급할 수 있는 저취노즐(120)을 구비한다. 이 때 가스공급관(110)으로부터 저취노즐(120)의 각각으로 이어지는 지로(111)를 통하여 저취가스가 공급된다.

노체(130)는 스탬프부재(132)와 보호내화물(131)을 포함한다. 스탬프부재(132)는 철스크랩 등에 의한 충격을 완화시키고 고온의 쇳물을 담는 역할을 하게 된다. 보호내화물(131)은 후술할 저취내화물(122)과 스탬프부재(131)의 사이에 구비된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 저취교반 설비에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 저취교반 설비의 모습을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 의한 저취교반 설비는 가스 공급부(200), 저취노즐(120), 가스 공급관(201) 및 우회 공급관(211)을 구비한다.

저취노즐(120)은 전기로 하부 내화물 중간에 구비된다. 저취노즐(120)은 용강의 침투를 막고, 저취가스를 안정적으로 공급하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 직경 1mm 내외의 스틸파이프로 이루어진 복수의 미세관로(121)로 이루어진다.

이 때 저취노즐(120)로부터 공급되는 저취가스의 투입 유량이 너무 크면 전기로 바닥부위 내화물 손상이 심해지고, 유량이 너무 작으면 미세관로(121)가 막히게 된다.

가스 공급부(200)는 저취 가스를 공급한다. 저취 가스로는 불활성 가스(Ar, N2)가 주로 이용된다. 가스 공급관(201) 각 저취노즐(120)에

가스공급관(201)은 가스 공급부(200)로부터 저취노즐(120)에 가스를 공급하게 되는 주통로 역할을 하게 된다. 가스공급관(201)은 각 저취노즐(120)별로 구비된다. 가스공급관(201)에는 공급밸브(210), 유량제어기(220) 및 계측기(230)를 구비할 수 있다.

공급밸브(210)는 가스공급관(201)을 개폐하여 저취가스를 공급하거나 공급을 중단할 수 있다. 유량 제어기(220)는 저취노즐(120)에 공급되는 저취가스의 유량을 제어하는 역할을 한다.

한편, 계측기(230)는 유량계 및/또는 압력계 등으로 구비될 수 있다. 계측기(230)는 가스공급관(201)을 통해 저취노즐(120)에 공급되는 저취가스의 유량 및 압력 등을 측정하는 역할을 하게 된다.

우회공급관(211)은 각 저취노즐(120) 별로 구비된다. 우회공급관은(211)은 가스공급부(200)로부터 가스공급관(201)을 우회하여 직접 저취가스를 각 저취노즐(120)에 공급하게 된다. 우회공급관(211)에는 개공밸브(215)가 구비된다. 개공밸브(215)는 우회공급관(211)을 통하여 저취노즐(120)에 저취가스가 공급되도록 하거나 중단시키는 기능을 한다. 한편, 가스공급관(201)을 통하여 각 저취노즐(120)에 공급되는 저취가스의 압력은 상술한 유량 제어기(220)에 의하여 일정 수준 낮춰지기 때문에 가스공급부(200)의 압력에 비하여 작은값을 갖는다. 즉, 우회공급관(211)을 통하여 저취노즐(120)에 공급되는 저취가스의 압력 또는 유량은 유량 제어기 등을 거치지 않기 때문에 가스 공급관(201)을 통하여 공급되는 경우에 비하여 매우 크다.

도 5 및 도 6을 참조하여 제어부(미도시)에 대하여 설명한다. 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 제어부의 프로세스를 설명하기 위한 순서도이다.

제어부는 가스공급부(200), 공급밸브(210), 개공밸브(215) 및 각 유량 제어기(220)에 연결되어 작동을 제어하고, 계측기(230) 등에 연결되어 측정 데이터를 수집하게 된다.

먼저 도 5를 참조하여 보면, 제어부는 공급밸브(210)를 개방하여 가스공급관(201)을 통하여 저취노즐(120)에 저취가스가 공급되도록 한다. 동시 또는 이후에 제어부는 계측기(230)로부터 유량 및/또는 압력을 전달받아 저취노즐(120)의 미세관로(121)가 폐색되었는지 여부를 판단하게 된다.

즉, 제어부는 가스공급부(200)에서 공급되는 저취가스량에 대한 기준압력에 비하여 계측기(230)로부터 측정된 압력이 80% 이상의 수준이고, 측정 유량이 50% 이하인 경우 상기 저취노즐(120)의 미세관로(121)가 폐색된 것으로 판정한다. 이 경우 유량 또는 압력 하나만을 통하여 미세관로(121)의 폐색 여부를 판정할 수도 있다. 한편, 저취가스량에 대한 기준압력은 정상적인 상태에서의 공급가스량 또는 압력 대비 가스공급관(201)의 압력 경험치를 데이터베이스화 하여 사용할 수 있다.

제어부는 저취노즐(120)의 미세관로(121)가 폐색되는 경우 가스공급부(200)로부터 우회공급관(211)을 통하여 저취노즐(120)에 직접 저취가스가 공급되도록 개공밸브(215)를 개방한다. 앞서 설명한 바와 같이 우회공급관(211)을 통하여 공급되는 저취가스의 압력은 상대적으로 매우 높다. 따라서 우회공급관(211)을 통하여 공급되는 저취가스는 저취노즐(120)의 미세관로(121)를 강한 압력으로 뚫어주는 역할을 하게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 이러한 개공 프로세스를 반복하는 것도 가능하다. 즉, 우회공급관(211)을 통하여 저취가스를 2 내지 10초 간 강한 압력으로 공급한 후에 개공밸브(215)를 폐쇄하고 다시 각 가스공급관(201)의 유량 및/또는 압력을 모니터링 한다. 이 경우 쇳물의 밀도가 높고 점성이 크기 때문에 3 내지 5분 정도 미세관로(121)의 폐색 여부를 판단하는 것이 바람직하다.

이 후 다시 미세관로(121)가 폐색된 것으로 판단되는 경우에는 우회공급관(211)을 통하여 저취가스를 다시 공급하게 된다. 이러한 개공 프로세스를 2회 내지 10회정도 반복한다.

표 1

표 1은 이러한 본 발명에 의한 개공 프로세스를 적용한 경우와 미적용한 경우의 금속 실수율과 금속 용해 시간을 나타내고 있다.

이러한 프로세스를 통하여 미세관로(121)의 폐색을 미연에 방지하거나 초기에 정상 상태로 되돌릴 수 있도록 함으로써 교반력을 향상시키고, 전기로 용해시간 단축시키며, 환원력 향상으로인하여 금속 실수율을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 저취교반 설비로 구현될 수 있다.

100: 전기로 110: 가스공급관
111: 가스공급관 지로 120: 저취노즐
121: 미세관로 122: 저취 내화물
130: 노체 140: 침지노즐
200: 가스공급부 210: 공급밸브
220: 유량 제어기 215: 개공밸브

Claims (6)

1. 용강을 생산하는 전로의 바닥부에 설치되어 용강중에 가스를 취입하는 저취교반 설비에 있어서,
   저취 가스를 공급하는 가스 공급부;
   복수의 미세관로를 구비하고, 전로의 바닥부에 구비되어 전로 내로 가스를 공급하는 적어도 하나 이상의 저취노즐;
   상기 각 저취노즐 별로 구비되고, 가스 공급을 개폐하는 공급밸브와 공급 가스 유량을 제어하는 유량 제어기를 구비하는 가스 공급관;
   공급 가스를 개폐하는 개공밸브를 구비하고, 상기 가스 공급부로부터 상기 가스 공급관을 우회하여 상기 저취노즐에 직접 가스를 공급하도록 연결되는 우회 공급관;
   상기 각 저취노즐에 공급되는 가스의 유량 및 압력 중 적어도 하나를 측정하는 계측기; 및
   상기 측정된 가스의 유량 및 압력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 저취노즐의 미세관로의 폐색여부를 판단하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 상기 가스공급부에서 공급되는 공급가스량에 대한 기준압력에 대하여 상기 측정된 압력이 80% 이상인 경우 또는 상기 측정된 유량이 50% 이하인 경우 중 적어도 하나를 만족하는 경우 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색된 것으로 판단하며, 상기 저취노즐의 미세관로가 폐색된 것으로 판단되는 경우 상기 가스 공급부로부터 상기 우회 공급관을 통하여 상기 저취노즐에 직접 가스가 공급되도록 상기 개공밸브를 개방하는 저취교반 설비.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 개공밸브를 2 내지 10초간 개방하고, 상기 저취노즐의 압력 및 유량을 모니터링 하는 저취교반 설비.

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