KR101412545B1 - 교반체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화물의 최소 잔존 두께를 육안으로 식별할 수 있게 함으로써, 교반체의 사용종료 시점을 객관적이고 용이하게 판단할 수 있게 하는 교반체에 관한 것으로, 교반축과, 교반축의 하단에 형성되는 교반날개를 가지는 심봉, 교반축과 교반날개를 피복하는 내화물층, 및 내화물층과 다른 색상을 가지면서 내화물층의 내부에 내장 배치되고, 내화물층 마모 시 외부로 노출되는 식별부를 포함한다.

Description

교반체 {IMPELLER}

본 발명은 케이알(KR; Kanvara Reactor)설비용 교반체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내화물층의 최소 잔존 두께를 육안으로 식별할 수 있는 교반체에 관한 것이다.

일반적으로, 고로에서 출탕된 용선은, 용선을 담는 용기인 래들에 장입한 후 용선 예비처리를 실시한다. 용선의 예비처리는 크게 용선의 탈황(황 제거), 탈규(규소 제거) 및 탈린(인 제거)으로 구분된다. 특히 전로 공정에서는 탈황의 정도가 낮으므로, 탈황 효율적 측면에서 기계적 교반(Kanvara Reactor; 이하 "케이알 설비"라 한다.)을 이용하게 된다.

전술한 케이알 설비는 탈황을 위한 부원료, 즉 탈황제 또는 탈규제가 신속하게 용선 중으로 침투하여 탈황 반응을 일으킬 수 있도록 래들 내의 용선에 교반체를 침지시킨 뒤 일정한 속도로 회전시켜 와류를 발생시키는 구성을 갖는다.

관련 선행기술로는 한국특허공개공보 제 2011-0065965 호(공개일자 : 2011. 06. 16일, 명칭: "케이알 설비용 임펠러")가 있다.

본 발명은 내화물의 최소 잔존 두께를 육안으로 식별할 수 있게 함으로써, 교반체의 사용종료 시점을 객관적이고 용이하게 판단할 수 있게 하는 교반체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 교반체는, 교반축과, 교반축의 하단에 형성되는 교반날개를 가지는 심봉; 교반축과 상기 교반날개를 피복하는 내화물층; 및 내화물층과 다른 색상을 가지면서 상기 내화물층의 내부에 내장 배치되고, 상기 내화물층 마모 시 외부로 노출되는 식별부;를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 식별부는 일단이 상기 교반날개에서 표면에 부착되고, 타단은 상기 교반날개에 피복된 상기 내화물층 외부로 노출되지 않도록 연장될 수 있다.

더 구체적으로, 식별부는 Al₂O₃-SiO₂-SiC계 내화물에 색상을 가지는 Cr₂O₃를 2~5wt% 첨가하여 될 수 있다.

더 구체적으로, 식별부는 상기 교반날개의 표면에서 상기 내화물층의 최소 잔존 두께까지 연장될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 교반체는, 교반축과, 교반축의 하단에 형성되는 교반날개를 가지는 심봉과, 교반축과 교반날개를 피복하는 내화물층 및 내화물층과 다른 색상을 가지면서 내화물층의 내부에 가장 배치되고, 내화물층 마모 시 외부로 노출되는 식별부를 포함함으로써, 내화물층의 최소 잔존 두께를 육안으로 식별할 수 있으며, 그로 인해 교반체의 사용종료 시점을 객관적이고 용이하게 판단할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 교반체를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2에 도시된 "A"에서 바라본 투시도이고,
도 4는 본 발명의 교반체를 나타낸 평면도이며, 그리고
도 5는 본 발명의 내화물층과 식별부의 색상을 비교한 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 관련된 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 도면으로써, 케이알(KR; Kanvara Reactor) 설비는 크게 래들(1; ladle) 내의 용선(M)에 침지된 상태로 일정한 속도로 회전하는 교반체(100; impeller)와, 교반체(100)의 회전에 의해 발생되는 용선(M)의 와류로 부원료(탈황제 또는 탈규제)를 공급하는 호퍼(2), 및 래들(1) 내의 용선(M) 상태 및 제조될 강의 조건에 따라 호퍼(2)로부터 부원료 투입을 제어하고, 교반체(100)의 회전 속도를 제어하는 제어부(3)로 구성된다.

이러한 케이알 설비는, 고로에서 출강된 용선(M)이 래들(1)에 장입되면, 래들(1)을 케이알 설비로 운반한 뒤 래들(1) 내의 용선(M)에 교반체(100)를 침지시킨다. 그리고 교반체(100)가 용선(M)에 소정의 깊이로 침지되면 호퍼(2)를 통해 탈황을 위한 부원료를 투입함과 동시에 교반체(100)를 회전시켜 용선(M) 중으로 부원료가 충분히 침투할 수 있도록 용선(M)을 교반하게 된다. 전술한 바와 같이, 용선(M)에 침지된 상태에서 회전하게 되는 교반체(100)는 래들(1) 내에서의 용선(M) 교반이 활발히 이루어질 수 있는 형상을 가진다.

한편, 교반체(100)의 교환 시기는 조업자의 판단에 의해 결정되는데, 즉 조업자 숙련도에 따라 교반체(100) 사용 수명의 편차가 발생하는 문제점이 있었다. 따라서 교반체(100)의 사용 수명을 객관적이고 용이하게 판단할 수 있는 교반체(100)의 개발이 요구되는 실정이다.

도 2 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교반체를 나타낸 도면으로써, 본 발명에 따른 교반체(100)는, 심봉(130)과, 심봉(130)에 피복되는 내화물층(120), 및 내화물층(120)에 내장 배치되는 식별부(170)를 포함한다.

먼저, 심봉(130)은 수직하게 연장되는 교반축(132)과, 교반날개(134)를 포함한다.

교반축(132)은 도시된 바와 같이 상부에서 하부 측으로 연장되는 수직한 원기둥형상을 가진다. 이렇게 형성된 교반축(132)의 상단은 케이알 설비(도시되지 않음)의 구동부(도시되지 않음)에 연결되어 회전된다. 한편, 교반날개(134)는 교반축(132)의 하단에 일체로 제공된다. 교반날개(134)는 교반축(132)의 하단에 인접한 외주면 상에 등 간격을 유지하며 형성된다. 도 2에서는 4개의 교반날개(134)가 도시되어 있지만, 교반날개(134)를 4개로 한정하는 것이 아님을 누구나 알 수 있을 것이다.

내화물층(120)은 교반축(132)과 교반날개(134)를 피복하여 형성된다. 이러한 내화물층(120)은 교반축(132)과 교반날개(134)가 용강의 마찰을 통해 녹는 것을 방지하는 기능을 수행하는 것으로, 내화물층(120)은 Al₂O₃-SiO₂-SiC재질로 이루어진다. 이와 같은 재질로 이루어진 내화물층(120)은 백색의 색상을 가진다. 이와 같은 내화물층(120)은 교반축(132) 및 교반날개(134)에 장착된 앵커(150)에 의해 고정된다.

한편, 식별부(170)는 내화물층(120)과 다른 색상을 가지면서 내화물층(120)의 내부에 내장 배치된다. 이러한 식별부(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형상을 가진다. 이때, 식별부(170)의 일단은 앵커(150)에 간섭되지 않게 교반날개(134)의 표면에 부착되고 타단은 교반날개(134)에 피복된 내화물층(120)의 외부로 노출되지 않도록 연장된다. 이렇게 교반날개(134)에 부착된 식별부(170)는 조업에 의한 내화물층(120) 마모 시 내화물층(120) 사이로 노출된다.

한편, 식별부(170)는 내화물층(120)과 같이 내화물로 이루어짐과 아울러 내화물층(120) 마모 시 용이하게 식별되도록 내화물층(120)과 다른 색상을 가진다. 이를 위해 식별부(170)는 내화물층(120)을 구성하는 조성에 푸른계열의 색상을 가지는 Cr₂O₃를 2 ~ 5wt%를 첨가하여 제조된다.

여기서, 내화물층(120)의 조성에 대하여 Cr₂O₃의 함량이 2wt% 미만일 때, 푸른계열의 색의 구분이 명확하지 않고 식별부(170)를 통한 교반체(100)의 교환시점에 대한 구분이 어려울 수 있으며, 내화물층(120)의 조성에 대하여 Cr₂O₃의 함량이 5wt% 초과일 시 색의 선명도에 있어 필요 이상의 함량으로 Cr₂O₃가 낭비된다.

도 5는 내화물층(120)의 조성에 따른 색상과 내화물층(120)의 조성에 Cr₂O₃을 2%첨가했을 때의 색변화를 나타낸 도면으로써, 백색을 띄고 있는 내화물층(120)의 조성에 대하여 2wt%의 Cr₂O₃을 첨가하면 푸른계열 색상을 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 식별부(170)의 수평 길이는 교반날개(134)에 피복된 내화물층(120)의 최소 잔존 두께의 길이와 동일한 길이를 가진다. 표 1은 교반날개(134)의 각 부위에 따른 최소잔존층(M)을 수치로 나타낸 것이다.

구분	최소 잔존층(M)
상면(T)	교반날개~0.11W길이
가동면의 상부(121a)	교반날개~0.28W길이
가동면의 중간부(121b)	교반날개~0.26W길이
가동면의 하부(121c)	교반날개~0.28W길이
하면(B)	교반날개~0.12W길이
비가동면의 상부(122a)	교반날개~0.20W길이
비가동면의 중간부(122b)	교반날개~0.20W길이
비가동면의 하부(122c)	교반날개~0.19W길이

표 1과 같이, W는 내화물층(120)의 폭을 나타낸 것이며, 도면부호 "121"은 가동면을 나타낸 것으로 도면부호 "121a, 121b, 121c"는 가동면 상부, 중간부, 하부를 나타낸 것이며, 마찬가지로 도면부호 "122"는 비가동면을 나타낸 것으로 도면부호 "122a, 122b, 122c" 는 비가동면 상부, 중간부, 하부를 나타낸 것으로, 표 1에서 알 수 있듯이, 최소잔존층(M)은 교반날개(134)를 기준으로 내화물층(120)의 폭(W)으로부터 정해진 수치의 비율만큼 떨어진 위치가 최소잔존층(M)이 된다. 이때, 내화물층(120)의 부위에 따라 최소잔존층(M)이 다른 것을 알 수 있으며, 가동면(121)의 최소잔존층(M)은 비가동면(122)의 최소잔존층(M)에 비해 더 큰 수치를 나타냄을 알 수 있다. 이를 통해, 가동면(121)의 마모 정도가 비가동면(122)에 비해 더 빨리 일어난다는 것을 알 수 있다.

따라서 교반날개(134)에서 내화물층(120)으로 연장되는 식별부(170)의 길이는 식별부(170)가 부착되는 부분의 잔존 두께의 길이와 동일한 길이를 가지는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 구성된 식별부(170)가 조업 중 내화물층(120)으로 노출될 경우 최소 잔존 두께에 도달한 것으로 판단하여 교반체(100)를 교체하게 된다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 교반체(100)는 교반축(132)과, 교반축(132)의 하단에 형성되는 교반날개(134)를 가지는 심봉(130)과, 교반축(132)과 교반날개(134)를 피복하는 내화물층(120) 및 내화물층(120)과 다른 색상을 가지면서 내화물층(120)의 내부에 가장 배치되고, 내화물층(120) 마모 시 외부로 노출되는 식별부(170)를 포함함으로써, 내화물층(120)의 최소 잔존 두께를 육안으로 식별할 수 있기 때문에, 교반체(100)의 사용종료 시점을 객관적이고 용이하게 판단할 수 있다.

상기와 같은 교반체(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 교반체 120: 내화물층
121: 가동면 122: 비가동면
130: 심봉 132: 교반축
134: 교반날개 170: 식별부

Claims (4)

1. 교반축과, 교반축의 하단에 형성되는 교반날개를 가지는 심봉;
   상기 교반축과 상기 교반날개를 피복하는 내화물층; 및
   상기 내화물층과 다른 색상을 가지면서 상기 내화물층의 내부에 내장 배치되고, 상기 내화물층 마모 시 외부로 노출되는 식별부;를 포함하며,
   상기 식별부는,
   Al₂O₃-SiO₂-SiC계 내화물에 색상을 가지는 Cr₂O₃를 2~5wt% 첨가하여 된 교반체.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 식별부는,
   일단이 상기 교반날개에서 표면에 부착되고, 타단은 상기 교반날개에 피복된 상기 내화물층 외부로 노출되지 않도록 연장되는 교반체.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 식별부는,
   상기 교반날개의 표면에서 상기 내화물층의 최소 잔존 두께까지 연장되는 교반체.

Images