KR101445090B1 - 노저 출선 전기로를 이용한 용융물을 드레인하는 방법 - Google Patents

노저 출선 전기로를 이용한 용융물을 드레인하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높이방향으로 이격되어 형성되는 한 쌍의 출선구 및 출재구를 통하여 하부에 위치하는 용선 및 슬래그 배출을 용이하게 실시할 수 있는 노저 출선 전기로를 이용한 용융물을 드레인하는 방법에 관한 것으로서, 출재구를 통하여 상기 전기로 내의 슬래그를 배출시키는 단계; 메인 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 상기 전기로 내의 용선을 배출시키는 단계; 메인 출선구를 통하여 잔존 슬래그를 배출시키는 단계; 전기로의 측벽에 메인 출선구의 하방으로 보조 출선구를 개공하는 단계; 및 보조 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 잔존 용선을 배출시키는 단계를 포함한다.

Description

노저 출선 전기로를 이용한 용융물을 드레인하는 방법{METHOD FOR DRAIN USING ELECTRONIC FURNACE HAVING BOTTOM TAPHOLE}
본 발명은 용선이 배출되는 출선구 및 슬래그가 배출되는 출재구가 형성되는 고정식 전기로를 이용한 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높이방향으로 이격되어 형성되는 한 쌍의 출선구 및 출재구를 통하여 하부에 위치하는 용선 및 슬래그 배출을 용이하게 실시할 수 있는 노저 출선 전기로를 이용한 용융물을 드레인하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로는 전기 에너지를 이용하여 금속 등을 가열, 용해하는 노를 말하는 것으로, 노 내부에 스크랩을 장입한 후 하나 이상의 전극과 스크랩 사이 아크(arc)를 발생시켜 스크랩을 용해시킨다.
도 1은 일반적인 고정식 전기로를 보여주는 도면이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 전극봉 인입구가 설치된 전기로 덮개(300)를 갖는 전기로의 외관으로 냉각수관이 설치되고, 전기로 몸체(100)의 일측에는 전로작업을 거친 용선(30)의 출선을 위한 메인 출선구(120)가 설치되어 있다.
그리고, 전기로 몸체(100)의 내부에는 고온의 용선(30)을 보관하는 내화물(150)이 설치되어 있다. 이러한 내화물(150)은 용선 및 산소를 함유하는 슬래그(40)와 접촉되어, 산소가 함유된 슬래그(40)에 의한 화학적 침식 또는 용선의 유동반응 등 기계적 침식에 의하여 손상이 발생된다.
이에, 일정횟수 또는 일정 기간이 경과되면, 조업을 중단하고 전기로 몸체(100) 내부의 용선(30) 및 슬래그(40)를 배출하고 작업자가 잔류 용선(30) 및 슬래그(40)가 냉각되어 유착된 지금을 제거한 후 내화물(150)을 유지보수 하게 된다.
그러나, 유지보수 작업시 메인 출선구(120)를 통하여 용선(30)을 드레인하고, 전기로 몸체(100) 내의 잔류 용선(30) 및 슬래그(40)가 냉각되어 작업자가 집입할 수 있는 온도(약 40℃)로 냉각된 후 작업자가 진입하기까지 장시간(약 7일)이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 작업자가 냉각되어 고체화된 슬래그(40) 및 용선(30)을 제거하기 위하여 산소 랜스 등을 이용하여 수작업으로 제거하여야 하여 대량의 인력 소모가 발생하며, 작업자가 고열의 전기로에서 보수작업을 수행함으로 인하여 화상 및 낙하 등 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다.
종래 전극봉의 위치를 일정하게 위치시켜 소천장 조립 시 전극봉 간 충돌을 방지하고 전극봉의 손상을 방지하며, 소천장의 내화물 축조 시 전극봉 삽입 위치 조정에 필요한 작업 시간 및 인건비를 절감하는 장치에 대해서는 "전기로의 소천장 내화물 축조용 안내 장치(공개특허 10-2012-0133094)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다. 그러나, 전기로 내에 잔류하는 용선 및 슬래그를 최소화하지 못하여, 잔류하는 용선 및 슬래그가 냉각 및 냉각된 지금 파취시간에 장시간이 소요되는 문제점을 해결하지 못하였다.
10-2012-0133094 (2012. 12. 10.)
본 발명은 전기로 공정에서 용선 출선 후 남아있는 슬래그 및 용선의 양을 최소화하여 지금 파취시간을 단축할 수 있는 노저 출선 전기로 장치를 제공한다.
특히, 파취시간을 단축하여 전기로의 내화물 교체 등 유지보수에 소요되는 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 노저 출선 전기로 장치를 제공한다.
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본 발명의 일 실시형태에 따른 노저 출선 전기로를 이용한 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법은 메인 출선구 및 출재구가 구비되는 고정식 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법으로서, 상기 출재구를 통하여 상기 전기로 내의 슬래그를 배출시키는 단계; 상기 메인 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 상기 전기로 내의 용선을 배출시키는 단계; 상기 메인 출선구를 통하여 잔존 슬래그를 배출시키는 단계; 상기 전기로의 측벽에 상기 메인 출선구의 하방으로 보조 출선구를 개공하는 단계; 및 상기 보조 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 잔존 용선을 배출시키는 단계를 포함한다.
상기 보조 출선구를 개공하는 단계는, 상기 메인 출선구를 부정형 내화물을 충진하여 메인 출선구를 폐쇄하는 단계;를 더 포함한다.
상기 전기로는 상하로 이동되는 전극봉을 포함하며, 상기 메인 출선구 및 보조 출선구를 통하여 용선을 배출시키는 단계는 상기 전기로 내의 용선의 높이에 따라 상기 전극봉의 높이를 하강시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 메인 출선구 하방에 보조 출선구를 형성하여, 출선 후 남아있는 용선 및 슬래그의 양을 최소화하여 지금 파취시간을 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전기로 내 남아있는 용선의 양에 따라 메인 출선구 또는 보조 출선구를 사용하여, 출선속도 및 낙하거리 등을 조절하여 작업자의 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
특히, 용선 하우징이 메인 출선구 및 보조 출선구를 감싸도록 결합하여, 용선에 의한 작업자의 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 거리측정 센서에서 전기로 내 남아있는 용선의 높이에 따라 전극봉 승강수단을 이용하여 전극봉의 높이를 조절함으로써, 용선 및 슬래그가 냉각되지 않도록하여 전기로 내 남아있는 용선 및 슬래그의 양을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 고정식 전기로를 보여주는 도면이고,
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 노저 출선 전기로 장치를 보여주는 도면이며,
도 3는 슬래그 높이별 수두 및 출선관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용선 하우징을 보여주는 도면이며,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 메인 출선구를 이용한 출선을 보여주는 도면이며,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 출선구를 이용한 출선을 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노저 출선 전기로 장치를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 노저 출선 전기로 장치(10)는 메인 출선구(120)의 하방에 위치하도록 전기로 몸체(100) 측면에서 내부로 관통되는 보조 출선구(130)가 형성된다.
상기 전기로 몸체(100)는 내부의 슬래그(40)를 제거하도록 측면에서 내부로 관통되는 출재구(110)가 형성되고, 상기 출재구(110) 하방으로 메인 출선구(120)가 측면에서 내부로 관통되도록 형성된다.
이때, 상기 전기로 몸체(100)를 고정되고, 내부에 내화물(150)이 설치된다. 이에, 상기 출재구(110)를 개공함으로써, 상기 전기로 몸체(100) 내부의 슬래그(40)를 배출하고, 상기 메인 출선구(120)를 개공함으로써, 상기 전기로 몸체(100) 내부의 용선(30)을 배출한다.
도 3는 슬래그 높이별 수두 및 출선관계를 설명하기 위한 도면이고, 표 1은 슬래그 높이별 수두 및 출선관계를 보여주는 표이다.
슬래그 높이 ㎜ 914 614 314 14
복합수두(슬래그+용선) m 0.6 0.5 0.3 0.2
출선속도 m/s 3.3 3.0 2.6 2.2
출선량 ton/min 2.7 2.5 2.2 1.8
출선량 ton/hr 163.4 147.5 129.6 108.8
낙하거리(X) m 0.900 0.800 0.700 0.550
낙하시간 sec 0.273 0.269 0.268 0.250
낙하높이(Y) m 0.366 0.355 0.351 0.308
표 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인 출선구(120)의 높이가 낮게 형성되면 상기 전기로 몸체(100) 내부의 슬래그(40) 및 용선(30) 배출시, 상기 전기로 몸체(100) 내부에 잔존하는 슬래그(40) 및 용선(30)의 양을 최소화시키는 반면, 낙하거리(X) 및 낙하높이(Y)가 증가하여 안전사고 등의 위험이 있다.
상기 보조 출선구(130)는 상기 메인 출선구(120)에서 일정량의 용선(30)을 배출한 후 상기 전기로 몸체(100) 내에 잔존하는 용선(30)을 배출하도록 상기 메인 출선구(120)의 하방에 상기 전기로 몸체(100) 측면에서 내부를 관통하여 형성된다.
이에, 상기 보조 출선구(130)는 상기 메인 출선구(120)에서 최대한 용선(30)을 배출한 후 상기 전기로 몸체(100) 내부에 잔존하는 용선(30)을 배출시킴으로써, 낙하거리(X) 및 낙하높이(Y)를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용선 하우징을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 노저 출선 전기로 장치(10)는 상기 메인 출선구(120) 및 상기 보조 출선구(130)를 각각 감싸도록 상기 전기로 몸체(100) 외벽에 설치되어 외부로 연장되는 환형관 형상의 용선 하우징(140)을 포함한다.
상기 용선 하우징(140)은 일측은 상기 메인 출선구(120)를 감싸도록 상기 전기로 몸체(100)에 결합되고 타측에는 용선(30)이 이동되는 메탈 런더(50)가 결합되는 메인 용선 하우징(141) 및 일측은 상기 보조 출선구(130)를 감싸도록 상기 전기로 몸체(100)에 결합되고 타측은 용선(30)이 이동되는 상기 메탈 런더(50)에 결합되는 보조 용선 하우징(142)을 포함한다.
상기 용선 하우징(140)은 상기 메인 출선구(120) 및 상기 보조 출선구(130)에 선택적으로 결합되어 상기 메인 출선구(120) 및 상기 보조 출선구(130)에서 배출되는 용선(30)을 안정적으로 상기 메탈 런더(50)로 유도한다.
상기 노저 출선 전기로 장치(10)는 상기 전기로 몸체(100) 상부에 위치하도록 일측은 천정에 결합되고 타측은 전극봉(20)이 고정되어 상기 전극봉(20)을 선택적으로 승강시키는 전극봉 승강수단(200)을 포함한다.
상기 전극봉 승강수단(200)은 상기 전기로 몸체(100)의 상부에 위치하도록 설치되어, 상기 메인 출선구(120) 및 상기 보조 출선구(130)를 통하여 용선(30) 배출시 상기 전기로 몸체(100) 내에 지금 발생을 최소화하도록 용선(30) 및 슬래그(40) 배출에 따른 전극봉(20) 슬리핑(slipping)이 실시되며, 이때 슬리핑 주기는 60㎜/hr을 초과하지 않도록 제어된다.
상기 전극봉 승강수단(200)은 예를 들어 호이스트, 실린더 등이 사용될 수 있으며, 상기 전극봉 승강수단(200)은 전술된 실시예에 제시된 승강수단의 종류에 한정하지 않고, 상기 전기로 몸체(100) 내부로 상기 전극봉(20)을 승강시킬 수 있는 다양한 방식의 승강수단이 선택적으로 적용될 수 있다.
이때, 상기 전극봉 승강수단(200)은 상기 전극봉(20)이 상기 전기로 몸체(100)의 바닥면까지 하강되도록 충분한 길이를 갖도록 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 전기로 몸체(100) 내부에 잔존하는 용선(30) 및 슬래그(40)의 레벨(level)을 최소화하여 지금 발생을 최소화하여야 하기 때문이다.
상기 전극봉 승강수단(200)은 용선(30)과의 거리를 측정하는 거리 측정센서(210) 및 상기 거리 측정센서(210)로부터 용선(30)과의 거리 정보를 수신하여 용선(30)의 높이를 판단하여 상기 전극봉 승강수단(200)의 승강을 제어하는 제어부(220)를 더 포함한다.
상기 거리 측정센서(210)는 상기 전기로 몸체(100) 상부에 위치하도록 설치되어 용선(30)과의 거리를 감지하여 용선(30)과의 거리 정보를 상기 제어부(220)로 전송한다.
이때, 상기 거리 측정센서(210)는 예를 들어 적외선 센서, 초음파 센서 등이 사용될 수 있으며, 상기 거리 측정센서(210)는 전술된 실시예에 제시된 센서의 종류에 한정하지 않고, 상기 전기로 몸체(100) 내에 수용된 용선(30)과의 거리를 측정할 수 있는 다양한 방식의 거리 측정센서가 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 제어부(220)는 상기 거리 측정센서(210)에서 용선(30)과의 거리 정보를 수신하여 용선(30)의 높이를 판단하고, 상기 전극봉(20)을 상기 전기로 몸체(100) 내부로 침투시키도록 제어한다.
상기와 간이 구성되는 본 발명의 일실시 예에 따른 노저 출선 전기로 장치(10)를 이용한 전기로 내 용융물 드레인 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 메인 출선구를 이용한 출선을 보여주는 도면이며, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 출선구를 이용한 출선을 보여주는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고정식 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법은 상기 메인 출선구(120) 및 상기 출재구(110)가 구비되는 상기 고정식 전기로 내부의 용융물을 드레인하는 방법으로서, 상기 전기로 몸체(100)의 측면에 구비되는 상기 출재구(110)를 개공하여 상기 출재구(110)을 통하여 슬래그(40)를 배출시키는 단계, 상기 메인 출선구(120)를 개공하여 상기 전기로 몸체(100) 내부의 용선(30)을 상기 메인 출선구(120)를 통하여 잔존 슬래그(40)가 배출되는 시점까지 배출시키는 단계, 상기 메인 출선구(120)를 개공하여 잔존 슬래그(40)를 배출시키는 단계, 상기 메인 출선구(120) 하방으로 상기 전기로 몸체(100) 측면을 관통하여 상기 보조 출선구(130)를 개공하는 단계, 및 상기 보조 출선구(130)를 통하여 용선(30)을 배출시키는 단계를 포함한다.
상기 전기로 몸체(100) 상부에 결합된 전기로 덮개(300)를 분리하고, 상기 전기로 몸체(100) 측면에서 내부로 관통되도록 상기 출재구(110)를 개공하고, 상기 전기로 몸체(100) 내부에 수용되는 용선(30) 상부에 위치한 슬래그(40)를 상기 출재구(110)를 통하여 배출시킨다.
슬래그(40) 배출이 완료되면, 상기 전기로 몸체(100)의 측면에서 내부로 관통되도록 상기 메인 출선구(120)를 개공하고 상기 메인 용선 하우징(141) 및 상기 메탈 런더(50)를 결합시킨다.
이에, 상기 메인 출선구(120)를 통하여 상기 전기로 몸체(100) 내부에 수용된 용선(30)이 배출되고, 배출된 용선은 상기 메인 용선 하우징(141)에 의하여 상기 메탈 런더(50)로 유도되어 상기 메탈 런더(50)를 따라 이동된다.
이때, 상기 전기로 몸체(100) 상부에 위치되는 상기 거리 측정센서(210)는 실시간으로 용선(30)과의 간격을 감지하여 상기 제어부(220)로 전송한다.
상기 제어부(220)는 상기 거리 측정센서(210)로부터 용선(30)과의 간격을 수신하여 상기 전기로 몸체(100) 내부에 수용되는 용선(30)의 높이(level)를 판단하여, 용선의 높이 정보에 따라 상기 전극봉 승강수단(200)을 제어하여 상기 전극봉 승강수단(200)에 결합된 상기 전극봉(20)을 하강시킨다.
상기 메인 출선구(120)를 통하여 상기 전기로 몸체(100)내부에 잔존하는 슬래그(40)가 배출되면 상기 메인 용선 하우징(141) 및 상기 메탈 런더(50)를 분리한 후 상기 메인 출선구(120)를 통하여 잔존하는 슬래그(40)를 배출시킨다.
상기 메인 출선구(120)를 통하여 슬래그(40) 배출이 완료되면, 상기 메인 출선구(120)의 하방으로 상기 전기로 몸체(100) 측면에서 내부로 관통되도록 상기 보조 출선구(130)를 개공한다.
상기 보조 출선구(130)의 개공과 동시에, 상기 보조 출선구(130)를 감싸도록 보조 용선 하우징(142)을 설치하고, 상기 보조 용선 하우징(142)에 상기 메탈 런더(50)를 결합시킨다.
또한, 상기 보조 출선구(130)을 개공하는 단계는 개공된 상기 메인 출선구(120)를 부정형 내화물을 충진하여 폐쇄하는 단계를 더 포함한다. 이에, 상기 메인 출선구(120)를 통하여 잔존 슬래그(40) 또는 용선(30)이 배출로 인한 작업자의 안전사고 및 주변 설비가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보조 출선구(130)를 통하여 상기 전기로 몸체(100) 내부에 수용된 용선(30)이 배출되고, 배출된 용선은 상기 보조 용선 하우징(142)에 의하여 상기 메탈 런더(50)로 유도되어 상기 메탈 런더(50)를 따라 이동된다.
상기 보조 출선구를 통하여 슬래그가 배출되는 시점까지 잔존 용선을 배출하는 단계에서, 상기 거리 측정센서(210)는 실시간으로 용선(30)과의 간격을 감지하여 상기 제어부(220)로 전송하고, 상기 제어부(220)는 상기 거리 측정센서(210)로부터 용선(30)과의 간격 정보를 수신하여 상기 전기로 몸체(100) 내부에 수용되는 용선(30)의 높이(level)를 판단하여, 용선의 높이 정보에 따라 상기 전극봉 승강수단(200)을 제어하여 상기 전극봉 승강수단(200)에 결합된 상기 전극봉(20)을 하강시킨다.
상기 보조 출선구(130)를 통하여 상부에 부상되어 있는 잔존 슬래그(40)가 배출되기 시작하면, 상기 보조 용선 하우징(142) 및 상기 메탈 런더(50)를 분리한 후 상기 보조 출선구(130)를 통하여 잔존하는 슬래그(40)를 배출시키고, 상기 전극봉 승강수단(200)을 상승시켜 작업을 완료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영격으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
X: 낙하거리 Y: 낙하높이
10: 노저 출선 전기로 장치 20: 전극봉
30: 용선 40: 슬래그
50: 메탈 런더(METAL LAUNDER) 100: 전기로 몸체
110: 출재구 120: 메인 출선구
130: 보조 출선구 140: 용선 하우징
150: 내화물 200: 전극봉 승강수단
210: 거리 측정센서 220: 제어부
300: 전기로 덮개

Claims (7)

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  5. 메인 출선구 및 출재구가 구비되는 고정식 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법으로서,
    상기 출재구를 통하여 상기 전기로 내의 슬래그를 배출시키는 단계;
    상기 메인 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 상기 전기로 내의 용선을 배출시키는 단계;
    상기 메인 출선구를 통하여 잔존 슬래그를 배출시키는 단계;
    상기 전기로의 측벽에 상기 메인 출선구의 하방으로 보조 출선구를 개공하는 단계; 및
    상기 보조 출선구를 통하여, 슬래그가 배출되는 시점까지 잔존 용선을 배출시키는 단계를 포함하는 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조 출선구를 개공하는 단계는,
    상기 메인 출선구를 부정형 내화물을 충진하여 메인 출선구를 폐쇄하는 단계;를 더 포함하는 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전기로는 상하로 이동되는 전극봉을 포함하며,
    상기 메인 출선구 및 보조 출선구를 통하여 용선을 배출시키는 단계는 상기 전기로 내의 용선의 높이에 따라 상기 전극봉의 높이를 하강시키는 것을 특징으로 하는 전기로 내 용융물을 드레인하는 방법.
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