KR101356861B1 - 고 청정 용강 정련 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 청정 용강 정련 장치에 관한 것으로서, 턴디쉬 본체, 및 상기 턴디쉬 본체의 일측을 커버하는 턴디쉬 커버를 포함하는 턴디쉬, 상기 턴디쉬 본체 내부를 가로막아 형성되는 용강 수용부, 및 상기 턴디쉬 본체 내부에 상기 용강 수용부에 인접하게 위치되어 상기 용강 수용부로부터 전달되는 용강을 액적화하는 액적 형성부를 포함하는 액적 형성장치, 및 상기 용강 수용부에 위치되어, 상기 용강 수용부에 수용된 상기 용강의 상면에 위치된 부유물이 상기 액적 형성부로 전달되는 것을 방지하는 부유물 이동방지부를 포함하며, 개재물 및 전산소양이 감소된 용강을 제공하고 부유물이 액적 형성부에 전달되지 않아 액적 형성부의 손상을 방지하는 고 청정 용강 정련 장치를 제공한다.

Description

고 청정 용강 정련 장치{Refining device of high purity molten steel}
본 발명은 고 청정 용강 정련 장치에 관한 것으로, 특히 용강을 액적(droplets)으로 형성하는 고 청정 용강 정련 장치에 관한 것이다.
일반적으로 강중에 존재하는 비금속 개재물이 제강공정과 연주공정 사이에서 제거되지 못하고 주편에 잔존하는 경우, 강판에서는 대형 개재물성 결함(scab) 또는 슬리버(sliver) 결함을 유발한다. 또한, 선재 강판의 경우에는 단선의 원인이 되기도 한다. 한편, 스테인리스 강판의 경우에는 상기 비금속 개재물이 강판에 잔류하면 내식성에 문제가 발생하게 되어, 결국 최종제품의 품질에 악영향을 미치게 된다.
일반적으로 용강의 탈탄 목적으로 여러 설비(전로, RH, AOD, VOD)에서 강중에 산소가스를 취입하게 되는데, 목표 농도로의 탈탄이 도달된 후에 용강은 높은 산소농도를 갖게 된다. 따라서 이러한 산소농도를 감소시킬 목적으로 탈산제를 첨가하게 되는데, 주로 Al, Si, Mn 등을 주원료로 하는 합금 또는 순물질을 사용한다. 그러나, 탈산생성물로 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 탈산제를 복합 첨가하였을 경우에는 복합산화물이 강 중에 존재하게 된다. 한편, AOD 정련로에서 출강시 슬래그와 동시 출강으로 인한 슬래그성 개재물이 강 중에 존재하기도 하며, 이러한 슬래그성 개재물은 온도하락에 따라 고융점 스피넬 개재물로 석출되기도 한다.
결국 용강의 응고가 완료하기 이전 공정인 제강공정에서 연주공정까지 개재물 생성을 억제하거나 제거하여 최종 제품에 미치는 품질의 악영향을 최소화 하는 것이 필요하다.
본 발명은 제강공정에서 연주공정까지의 개재물 생성을 억제하거나 제거하여 고 청정 용강을 제조할 수 있는 고 청정 용강 정련 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치는, 턴디쉬 본체, 및 상기 턴디쉬 본체의 일측을 커버하는 턴디쉬 커버를 포함하는 턴디쉬, 상기 턴디쉬 본체 내부를 가로막아 형성되는 용강 수용부, 및 상기 턴디쉬 본체 내부에 상기 용강 수용부에 인접하게 위치되어 상기 용강 수용부로부터 전달되는 용강을 액적화하는 액적 형성부를 포함하는 액적 형성장치, 및 상기 용강 수용부에 위치되어, 상기 용강 수용부에 수용된 상기 용강의 상면에 위치된 부유물이 상기 액적 형성부로 전달되는 것을 방지하는 부유물 이동방지부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 용강 수용부는 상기 턴디쉬 본체 내부를 가로막는 제1 위어 및 상기 턴디쉬 본체의 내측벽 간의 공간일 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부는 상기 제1 위어를 기준으로 상기 용강 수용부의 반대편에 위치될 수 있다.
또한, 상기 용강은 상기 제1 위어 및 상기 부유물 이동방지부 간의 공간을 통해 상기 용강 수용부로부터 상기 액적 형성부로 전달될 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬 본체의 내측벽에 지지되되 상기 액적 형성부를 지지하는 제2 위어를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부는 상기 제1 위어 및 상기 제2 위어 간의 공간에서 상기 제1 위어 및 상기 제2 위어에 의해 지지될 수 있다.
또한, 상기 제2 위어의 하부는 개방되어 있을 수 있다.
또한, 상기 용강은 상기 용강 수용부로부터 유동하여 상기 액적 형성부로 전달될 수 있다.
또한, 상기 부유물 이동방지부는 상기 턴디쉬 본체에 지지되되 상기 부유물 이동방지부의 높이는 상기 부유물의 높이보다 클 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부를 거쳐 액적화된 상기 용강은 상기 턴디쉬 내로 낙하할 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬 내로 낙하한 용강의 상면에는 슬래그가 위치하고, 상기 액적 형성부를 거쳐 액적화된 상기 용강은 상기 슬래그를 거쳐 정련될 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부에는 상기 용강 수용부로부터 전달된 상기 용강이 액적화될 수 있도록 다수의 액적홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부에는 단차부가 구비되되, 상기 단차부 중 상기 용강 수용부와 인접한 일측 단차부는 상기 용강 수용부와 먼 타측 탄차부에 비하여 높이가 낮을 수 있다.
또한, 상기 부유물 이동방지부의 단면 형상은 역삼각형 또는 사다리꼴일 수 있다.
또한, 상기 부유물 이동방지부 및 상기 제1 위어 간의 이격 거리는 Q/(130w)(Q : 상기 용강 수용부에 대한 용강의 공급량, w : 턴디쉬 본체의 폭) 이상일 수 있다.
또한, 상기 액적 형성부의 상기 일측 단차부에 대응되는 상기 부유물 이동방지부의 지점으로부터 상기 부유물 이동방지부의 최하단까지의 거리는 60 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 고 청정 용강 정련 장치는, 개재물 생성량 및 전산소양을 낮춰 고 청정 용강을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 부유물 이동방지부가 부유물의 액적 형성부에 대한 이동을 막아, 액적 형성부의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치에 용강이 채워진 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치의 액적 형성부의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치의 부유물 이동방지부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 래들 교환시 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 A 부분의 확대도이다.
도 7은 부유물 이동방지부가 구비되지 않은 경우의 도 5에 도시한 A 부분의 확대도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치의 부유물 이동방지부를 나타낸 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8a 및 도 8b의 부유물 이동방지부가 고 청정 용강 정련 장치에 설치된 모습을 나타낸 확대 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치(100)에 용강(200)이 채워진 모습을 나타낸 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)는 턴디쉬(110), 턴디쉬(110) 내에 설치되되 용강(200)을 액적화하는 액적 형성장치(120), 및 용강(200) 상면의 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달되는 것을 방지하는 부유물 이동방지부(130)를 포함할 수 있다.
턴디쉬(110)는 래들로부터 용강(200)을 공급받는 부재로서, 턴디쉬 본체(111)와 턴디쉬 커버(112)를 포함할 수 있다.
여기서, 턴디쉬 본체(111)는 래들로부터 공급된 용강(200)을 일시적으로 수용할 수 있고 액적 형성장치(120)를 통해 액적화된 용강(200a)을 일시적으로 수용하여 예를 들어 주형 등으로 전달할 수 있다. 또한, 턴디쉬 커버(112)는 턴디쉬 본체(111)의 개구된 일측을 커버하여 턴디쉬 본체(111) 내에 저장된 용강(200b)에 불순물이 침투되지 않도록 할 수 있다. 이때, 턴디쉬 커버(112)에는 턴디쉬 본체(111) 내에 슬래그(202) 또는 턴디쉬 플럭스(203) 등을 삽입하기 위한 투입홀(115), 및 용강(200)을 주입할 수 있도록 개방된 개구부(114)가 형성될 수 있다. 또한, 턴디쉬 본체(111) 내에는 액적화된 용강(200a)을 가이드할 수 있도록 댐(118)이 구비될 수 있고, 턴디쉬 본체(111)의 내측벽 일측에는 용강 수용부(121)에서 오버플로우(over flow)되는 용강(200)을 외부로 배출하는 오버플로우 홀(117)이 형성될 수 있다. 또한, 턴디쉬 본체(111)에는 저장된 용강(200b)을 예를 들어, 주형 등으로 배출하는 용강출구(116)가 형성될 수 있다.
한편, 턴디쉬 커버(112)에 형성된 개구부(114)를 통하여 롱노즐(150)이 삽입될 수 있으며, 이에 따라 롱노즐(150)은 턴디쉬 커버(112)를 관통하여 턴디쉬 본체(111) 내에 도달할 수 있고 롱노즐(150)을 통해 용강(200)을 용강 수용부(121) 내로 공급할 수 있다. 이때, 롱노즐(150)을 통해 용강(200)을 공급하는 경우, 용강(200)이 용강 수용부(121)에 낙하할 때 낙하 충격이 저하될 수 있어 용강(200)의 비산 등을 방지할 수 있다. 단, 본 발명은 이에 한정되지 않고 롱노즐(150)이 없이 용강스트림의 형태로 용강 수용부(121) 내로 용강(200)을 공급하는 경우도 가능하다.
액적 형성장치(120)는 턴디쉬(110) 내에 설치되어 용강(200)을 액적화하는 장치로써, 용강 수용부(121) 및 액적 형성부(122)를 포함할 수 있다.
여기서, 용강 수용부(121)는 턴디쉬 본체(111)의 내부를 가로막아 형성될 수 있는데, 예를 들어 턴디쉬 본체(111)의 내부를 제1 위어(123)로써 가로막아 형성될 수 있다. 이때, 제1 위어(123)의 폭은 턴디쉬 본체(111)의 폭과 동일하여, 제1 위어(123)로써 턴디쉬 본체(111)를 양분할 수 있으며, 양분된 턴디쉬 본체(111) 중 턴디쉬 커버(112)의 개구부(114)에 인접한 영역이 용강 수용부(121)가 될 수 있다. 따라서, 용강 수용부(121)는 턴디쉬 본체(111)의 내측벽 및 제1 위어(123)에 의해 상부를 제외하고 밀폐될 수 있으며, 개방된 상부를 통해 롱노즐(150)이 삽입되어 용강(200)을 공급받을 수 있다. 단, 용강 수용부(121)의 형상은 이에 한정되지 않고, 별도로 턴디쉬 본체(111) 내에 용기 형상의 용강 수용부(121)를 위치시키는 것도 턴디쉬 본체(111)의 내부를 가로막아 용강 수용부(121)를 형성하는 것으로 볼 수 있을 것이다. 한편, 용강 수용부(121)는 래들로부터 낙하되는 용강(200)의 낙하 충격을 일정 부분 흡수한 후 수용된 용강(200) 중 유동하는 부분, 예를 들어 넘치는 부분을 액적 형성부(122)에 전달하는바, 액적 형성부(122)는 용강 수용부(121)의 존재로 인하여 상대적으로 큰 힘을 받지 않아 충격에 의해 손상될 가능성이 감소될 수 있다. 또한, 용강 수용부(121)는 일정한 속도 및 양으로 용강(200)을 액적 형성부(122)에 전달할 수 있어, 공정 효율이 향상될 수 있다.
한편, 액적 형성부(122)는 용강 수용부(121)로부터 전달되는 용강(200)을 액적화하는 부재로서 용강 수용부(121)에 인접하게 위치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 액적 형성부(122)는 제1 위어(123)를 기준으로 용강 수용부(121)의 반대편에 위치할 수 있다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 용강 수용부(121)에 용강(200)이 계속 공급되어 용강 수용부(121)에서 용강(200)이 넘치는 경우, 넘치는 용강(200)은 인접한 액적 형성부(122)로 전달될 수 있으며, 액적 형성부(122)에 전달된 용강(200)은 액적화되어 제1 위어(123)에 의해 양분된 턴디쉬 본체(111) 중 용강 수용부(121)의 반대편에 위치한 용강 저장부(113)로 낙하할 수 있다. 또한, 낙하되는 액적화된 용강(200a)은 액적 형성부(122)의 하부에 위치한 용강 저장부(113)에 저장된 용강(200b)의 상면에 위치하는 슬래그(202)를 통과하게 되며, 이때 액적화된 용강(200a)은 전산소량이 감소되어 정련될 수 있다. 여기서, 액적화된 용강(200a)은 슬래그(202)에 대한 반응 면적이 기존에 비하여 크므로, 전산소양 및 개재물 생성량이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 슬래그(202)의 조성비는 CaO : 30~45%, SiO2 : 15~35%, Al2O3 : 15~30%, MgO : 10~20%인 것이 바람직한데, 슬래그(202)가 상기와 같은 조성비를 갖는 경우 액적화된 용강(200a)의 전산소양이 32~39 ppm 감소되어 고 청정 용강을 제조할 수 있기 때문이다. 또한, 용강(200)의 전산소양을 더욱 감소시키기 위해서는 슬래그의 두께를 적어도 20 mm 이상 확보하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)는 턴디쉬 본체(111)의 내부에 제2 위어(140)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 위어(140)는 턴디쉬 본체(111)의 내측벽에 의해 지지될 수 있으며 상부에는 액적 형성부(122)가 위치할 수 있다. 따라서, 액적 형성부(122)는 용강 수용부(121) 및 제2 위어(140), 더욱 구체적으로는 제1 위어(123) 및 제2 위어(140)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 액적 형성부(122)는 턴디쉬 본체(111)의 내측벽에 의해 지지될 수 있다.
이때, 제2 위어(140)의 하부에는 개방부(141)가 구비될 수 있다. 따라서, 액적 형성부(122)를 통과하여 액적화된 용강(200a)은 제2 위어(140)의 개방부(141)를 통해 용강 저장부(113) 내에서 자유롭게 이동이 가능하며, 용강 저장부(113) 내에 저장된 용강(200b)은 용강출구(116)를 통해 주형 등으로 배출될 수 있다. 한편, 용강 저장부(113) 내에 저장된 용강(200b) 상면에는 턴디쉬 플럭스(203)를 투입하여 용강(200b)을 보호할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치(100)의 액적 형성부(122)의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 액적 형성부(122)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 액적 형성부(122)에는 다수의 액적홀(124)이 구비될 수 있다. 따라서, 용강 수용부(121)에서 전달된 용강(200)은 액적홀(124)을 통과하면서 작은 크기로, 즉 액적화되어 토출될 수 있다. 한편, 이러한 액적홀(124)의 크기는 6.5 mm 이상인 경우 액적 정련을 실시하지 않는 경우와 큰 차이가 없어 액적 정련 효과가 거의 나타나지 않을 수 있으므로, 6.5 mm 이하로 액적홀(124)의 크기를 확보하는 것이 바람직하다. 또한, 액적홀(124)의 크기가 6.5 mm 이하에서도 작을수록 용강(200) 내의 전산소 함량을 낮출 수 있지만 주조속도가 느려질 수 있으므로, 통상적인 주조속도, 정련 공정의 효율성을 고려하여 액적홀(124)의 크기 및 개수를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 액적 형성부(122)는 대략적으로 턴디쉬 본체(111)의 내측벽에 대응되도록 직사각형의 용기 형태로 이루어질 수 있고, 액적 형성부(122)의 외측벽은 제1 위어(123), 제2 위어(140), 및 턴디쉬 본체(111)의 내측벽에 안착되어 장착될 수 있다. 또한, 용강 수용부(121)로부터 전달된 용강(200)이 액적 형성부(122) 상에서 넘쳐 액적화되지 않은 상태로 용강 저장부(113)로 바로 전달되는 일이 없도록, 액적 형성부(122)에는 단차부(125, 126)가 구비될 수 있다. 이때, 액적 형성부(122)의 일측 단차부(126)는 용강 수용부(121)에 인접하므로 높이를 상대적으로 낮게 하고, 타측 단차부(125)는 용강 수용부(121)의 반대편에 인접하므로 높이를 상대적으로 높게 하여, 용강(200)이 용강 수용부(121)로부터 액적 형성부(122)로 원활하게 전달될 수 있도록 하면서도 액적 형성부(122) 상에서 용강(200)이 넘치지 않게 할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치(100)의 부유물 이동방지부(130)를 나타낸 사시도이고, 도 5는 래들 교환시 도 1에 도시한 고 청정 용강 정련 장치(100)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여, 본 실시예에 따른 부유물 이동방지부(130)에 대해 설명하기로 한다.
일반적으로 주조 초기나 래들 교환시 래들 필러를 용강(200)과 함께 공급하고, 롱노즐(150)이 용강 수용부(121) 내의 용강(200)에 침적되면 용강(200)의 산화를 방지하기 위해 턴디쉬 슬래그를 투입하기도 한다. 이러한 래들 필러나 턴디쉬 슬래그는 용강(200)의 개재물이 되므로 이를 걸러내야 하는데, 종래에는 턴디쉬 본체 상부에 래들 필러 받이를 설치하여 용강을 공급할 때, 즉 초기에 래들 필러 등을 걸러내는 방식을 사용하였다. 그러나, 본 실시예와 같은 액적 형성장치(120)를 구비한 고 청정 용강 정련 장치(100)의 경우, 래들교환시 용강(200)이 공급될 때 래들의 풀오픈(full open)에 의해 상대적으로 부피가 작은 용강 수용부(121)에 용강(200)이 순식간에 차오르므로, 턴디쉬 본체(111) 내에 별도의 래들 필러 받이 등을 설치하기가 매우 어렵다. 이러한 래들 필러나 턴디쉬 슬래그는 용강(200)보다 비중이 낮아 용강(200) 상면에서 부유물(201)이 되는데, 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달되게 되면 액적 형성부(122)가 손상되는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달되는 것을 방지하기 위하여 롱노즐(150)과 제1 위어(123) 간에 부유물 이동방지부(130)를 설치할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 부유물 이동방지부(130)는 바 형상을 갖고 턴디쉬 본체(111) 내측벽에 의해 지지되어 용강 수용부(121)에 위치될 수 있다. 이러한 부유물 이동방지부(130)는 용강(200)의 상면에 위치된 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달되는 것을 막을 수 있다. 또한, 용강(200)은 부유물 이동방지부(130) 및 제1 위어(123) 사이의 공간을 통해 부유물 이동방지부(130)의 설치와 관계없이 액적 형성부(122)로 문제없이 전달될 수 있다. 이러한 부유물 이동방지부(130)는 부유물(201)에 비하여 높이를 크게 하는 것이 바람직한데, 이러한 '높이가 크다'의 의미는 부유물 이동방지부(130)의 상부가 용강(200) 상면에 위치한 부유물(201)의 최대 높이보다 높고, 부유물 이동방지부(130)의 하부가 부유물(201)의 최대 깊이보다 깊을 정도인 것을 말한다. 상기와 같이 부유물 이동방지부(130)의 높이를 설정하는 경우, 부유물(201)의 이동을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 부유물 이동방지부(130)의 하부 깊이(d)는 액적 형성부(122)로 전달되는 부유물(201)의 유입률에 큰 영향을 미칠 수 있는데, 여기서 여기서 부유물 이동방지부(130)의 하부 깊이(d)란 액적 형성부(122)에 대응되는 부유물 이동방지부(130)의 지점, 더욱 구체적으로는 액적 형성부(122)의 일측 단차부(126)에 대응되는 부유물 이동방지부(130)의 지점으로부터 부유물 이동방지부(130)의 최하단까지의 거리를 의미할 수 있다. 이러한 부유물 이동방지부(130)의 하부 깊이(d)와 부유물(201)의 유입률에 대한 관계는 실험을 통해 [표 1]과 같이 도출하였다.
부유물 이동방지부의 하부 깊이(mm) 액적 형성부에 대한 부유물의 유입률(%)
0 100
10 31.2
30 11.4
50 3.9
60 < 1
80 < 1
상기 [표 1]을 참고하면, 부유물 이동방지부(130)의 하부 깊이(d)는 60 mm 이상으로 설정하여 부유물(201)의 유입률이 1% 이하로 되도록 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 A 부분의 확대도이고, 도 7은 부유물 이동방지부(130)가 구비되지 않은 경우의 도 5에 도시한 A 부분의 확대도이다. 이하, 이를 참조하여 부유물 이동방지부(130)의 기능 및 효과에 대하여 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 6에 도시한 바와 같이 고 청정 용강 정련 장치(100)에 부유물 이동방지부(130)가 구비된 경우, 용강 수용부(121) 내의 용강(200) 상면에 위치한 부유물(201)은 부유물 이동방지부(130)에 의해 이동이 제한되어 액적 형성부(122)로 전달될 수 없다. 따라서, 용강(200)이 정상적으로 공급될 때에도 액적 형성부(122) 상에는 부유물(201)이 거의 위치할 수 없으며, 도 6과 같이 래들을 교환하여 용강(200)이 정상적으로 공급되지 않아 용강(200)의 수위가 낮아졌을 때에도 액적 형성부(122) 상에는 부유물(201)이 거의 남아있지 않을 수 있다.
반면, 도 7에 도시한 바와 같이 정련 장치(100)에 부유물 이동방지부(130)가 구비되지 않은 경우에는, 용강 수용부(121) 내의 용강(200) 상면에 위치한 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달될 수 있다. 이러한 부유물(201)은 용강(200)이 정상적으로 공급될 때에는 용강(200) 상면에 위치하여 용강(200)이 우선적으로 액적 형성부(122)의 액적홀(124)을 통과하므로 문제되지 않을 수 있다. 그러나, 래들을 교환하여 용강(200)이 정상적으로 공급되지 않아 용강(200)의 수위가 낮아졌을 때에는, 하부에 있는 용강(200)이 모두 액적홀(124)을 빠져나간 후, 부유물(201)이 액적 형성부(122) 상에 남아 흡착될 수 있다. 이때, 액적 형성부(122)의 액적홀(124) 내부로 부유물(201)이 흡착되면 액적홀(124)이 막힐 수 있고, 이에 따라 액적 형성부(122)가 손상되어 제 기능을 못해 이를 교체하는데 시간 및 비용이 소요될 수 있다.
결국, 부유물 이동방지부(130)는 이러한 액적 형성부(122)에 대한 부유물(201)의 흡착 현상을 방지할 수 있으므로, 액적 형성부(122)의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
한편, 부유물 이동방지부(130)가 제1 위어(123)에 지나치게 근접하면 액적 형성부(122)로 전달되는 용강의 흐름이 원활하지 못하게 되면서 용강 수용부(121) 내의 용강(200) 수위가 높아질 수 있고, 심한 경우 용강(200)이 용강 수용부(121) 내에서 액적 형성부(122)의 반대편으로, 즉 오버플로우 홀(117; 도 5에 도시)로 넘칠 수 있다. 또한, 부유물 이동방지부(130)가 제1 위어(123)로부터 지나치게 멀면 롱노즐(150)의 움직임을 간섭하여, 연속 주조작업에 지장을 주게 된다. 따라서, 부유물 이동방지부(130)의 위치를 적절히 설정하는 것이 중요한데, 본 명세서에서는 부유물 이동방지부(130)와 제1 위어(123) 사이의 바람직한 이격 거리(x)를 설정하고자 한다. 이러한 이격 거리(x)는 용강(200)이 오버플로우 홀(117)로 넘치지 않는 한계로서,
Figure 112012038418157-pat00001
의 식을 이용하여 다음과 같이 설정될 수 있다.
Figure 112012038418157-pat00002
Q : 용강 수용부(121)에 대한 용강(200)의 공급량
ρ : 용강의 밀도
x : 부유물 이동방지부(130)와 제1 위어(123) 간의 이격 거리(도 6에 도시함)
w : 턴디쉬 본체(111)의 폭
g : 중력가속도
h : 부유물 이동방지부(130)를 기준으로 일측의 용강(200)과 타측의 용강(200)의 높이차(도 2에 도시함)
이때, Q의 최대값은 래들의 풀오픈시 롱노즐(150)로부터 유입되는 용강(200)의 양이 될 수 있으므로, Q를 최대치로 한 후 실험을 통해 이격 거리(x)를 설정하였다. 실험은 부유물 이동방지부(130)와 제1 위어(123) 간으로 유입되는 용강의 유속인 Q/A가 변화하였을 때 부유물 이동방지부(130)를 기준으로 일측의 용강(200)과 타측의 용강(200)의 높이 차(h)의 변화를 확인하였고, 이를 [표 2]로 도시하였다.
Q/A(cm/sec) h(mm)
10 2
30 8
50 19
100 62
130 99
150 132
200 226
300 492
일반적으로 용강(200) 표면의 높이로부터 턴디쉬 본체(111)의 좌측 오버플로우 홀(117)까지의 거리를 감안하고, 부유물 이동방지부(130)의 일측 용강(200) 상면에는 약 40~50 mm의 부유물(201)이 존재함을 감안할 때, h가 100 mm 이상이 될 경우 용강 수용부(121)로부터 오버플로우가 발생하여 용강(200)이 오버플로우 홀(117)을 통해 넘칠 수 있다. 따라서, Q/A는 130 cm/sec 이하로 제어되는 것이 바람직하며, 이때 부유물 이동방지부(130) 및 제1 위어(123) 간의 이격 거리(x)는 Q/(130w) 이상인 것이 바람직하다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)의 부유물 이동방지부(130)를 나타낸 사시도이고, 도 9a 및 도 9b는 도 8a 및 도 8b의 부유물 이동방지부(130)가 고 청정 용강 정련 장치(100)에 설치된 모습을 나타낸 확대 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 부유물 이동방지부(130)에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 이전 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 고 청정 용강 정련 장치(100)의 부유물 이동방지부(130)는 단면 형상이 역삼각형(도 8a 및 도 9a 참조) 또는 사다리꼴(도 8b 및 도 9b 참조)인 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 부유물 이동방지부(130)의 단면 형상이 역삼각형 또는 사다리꼴인 경우 롱노즐(150)에 대한 간섭을 상대적으로 줄일 수 있고, 특히 사다리꼴의 경우 측면 면적을 역삼각형의 경우보다 넓게 가져갈 수 있으므로 부유물 이동방지부(130)를 턴디쉬 본체(111)에 더욱 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 용강 수용부(121) 내의 용강(200) 상면에 있는 부유물(201)은 이동방지부(130)를 통과하기 더욱 어려워지며, 이에 따라 부유물(201)이 액적 형성부(122)로 전달되는 양을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같은 부유물 이동방지부(130)를 사용하는 경우 액적 형성부(122)의 액적홀(124)이 막히는 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있으며, 액적 형성부(122)의 손상을 최소화할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 고 청정 용강 정련 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
110 : 턴디쉬 111 : 턴디쉬 본체
112 : 턴디쉬 커버 120 : 액적 형성장치
121 : 용강 수용부 122 : 액적 형성부
123 : 제1 위어 124 : 액적홀
130 : 부유물 이동방지부 140 : 제2 위어
200 : 용강 201 : 부유물

Claims (16)

  1. 턴디쉬 본체, 및 상기 턴디쉬 본체의 일측을 커버하는 턴디쉬 커버를 포함하는 턴디쉬;
    상기 턴디쉬 본체 내부를 가로막아 형성되되 래들로부터 공급되는 용강을 수용하는 용강 수용부, 및 상기 턴디쉬 본체 내부에 상기 용강 수용부에 인접하게 위치되어 상기 용강 수용부로부터 전달되는 용강을 액적화하는 액적 형성부를 포함하는 액적 형성장치; 및
    상기 용강 수용부에 위치되어, 상기 용강 수용부에 수용된 상기 용강의 상면에 위치된 부유물이 상기 액적 형성부로 전달되는 것을 방지하는 부유물 이동방지부;
    를 포함하는 고 청정 용강 정련 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용강 수용부는 상기 턴디쉬 본체 내부를 가로막는 제1 위어 및 상기 턴디쉬 본체의 내측벽 간의 공간인 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액적 형성부는 상기 제1 위어를 기준으로 상기 용강 수용부의 반대편에 위치되는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용강은 상기 제1 위어 및 상기 부유물 이동방지부 간의 공간을 통해 상기 용강 수용부로부터 상기 액적 형성부로 전달되는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 턴디쉬 본체의 내측벽에 지지되되 상기 액적 형성부를 지지하는 제2 위어;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액적 형성부는 상기 제1 위어 및 상기 제2 위어 간의 공간에서 상기 제1 위어 및 상기 제2 위어에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 위어의 하부는 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용강은 상기 용강 수용부로부터 유동하여 상기 액적 형성부로 전달되는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부유물 이동방지부는 상기 턴디쉬 본체에 지지되되 상기 부유물 이동방지부의 높이는 상기 부유물의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액적 형성부를 거쳐 액적화된 상기 용강은 상기 턴디쉬 내로 낙하하는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 턴디쉬 내로 낙하한 용강의 상면에는 슬래그가 위치하고, 상기 액적 형성부를 거쳐 액적화된 상기 용강은 상기 슬래그를 거쳐 정련되는 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 액적 형성부에는 상기 용강 수용부로부터 전달된 상기 용강이 액적화될 수 있도록 다수의 액적홀이 형성된 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액적 형성부에는 단차부가 구비되되, 상기 단차부 중 상기 용강 수용부와 인접한 일측 단차부는 상기 용강 수용부와 먼 타측 탄차부에 비하여 높이가 낮은 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 부유물 이동방지부의 단면 형상은 역삼각형 또는 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 부유물 이동방지부 및 상기 제1 위어 간의 이격 거리는 Q/(130w)(Q : 상기 용강 수용부에 대한 용강의 공급량, w : 턴디쉬 본체의 폭) 이상인 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 액적 형성부의 상기 일측 단차부에 대응되는 상기 부유물 이동방지부의 지점으로부터 상기 부유물 이동방지부의 최하단까지의 거리는 60 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 고 청정 용강 정련 장치.
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