KR101482510B1 - 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압의 불활성 가스를 출강구 상부의 소용돌이 지점에 분사하여 슬래그를 출강구로부터 밀어냄으로써 보다 간편하면서도 효율적으로 슬래그 유출을 방지할 수 있도록 한 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스에 관한 것이다.
본 발명의 제1 특징에 따른 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스는 선단이 폐쇄되어 있는 내벽과 외벽의 두 겹의 원통체로 이루어져서 상기 내벽으로 한정된 공간이 고압가스 경로를 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간에는 선단이 상기 내벽과 상기 외벽의 폐쇄 선단과 이격되어 있는 원통형 격벽이 형성되어 냉각수의 순환로를 형성하는 파이프 구조체; 하방으로 고압가스를 분사하는 노즐 뭉치 및 고압가스의 분출 방향이 변환되도록 상기 분사파이프 구조체와 상기 노즐 뭉치를 연결하는 어댑터를 포함하여 이루어진다.

Description

슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스{slag out-flow prevention apparatus and high prssure gas shooting lamce therein}

본 발명은 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스에 관한 것으로, 특히 고압의 불활성 가스를 출강구 상부의 소용돌이 지점에 분사하여 슬래그를 출강구로부터 밀어냄으로써 보다 간편하면서도 효율적으로 슬래그 유출을 방지할 수 있도록 한 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스에 관한 것이다.

일반적으로 용광로에서 제조된 용철을 전로(轉爐)로 옮겨 산소 취련 등의 정련 작업과 기타 합금화 처리를 행한 후 수강 대차 상에 안착된 수강 래들(laddle)로 용강을 출강하는 일관 제철소에서 뿐만 아니라 고철 등의 철원을 전기로 전로에서 아크열로 용융시켜 정련 및 합금화 처리를 행한 후 수강 래들로 용강을 출강하는 전기로업체에서는 도 1에서 도시한 바와 같이, 전로(100)로부터 수강 래들(110)로 용강(M)을 출강시키는 작업시 정련 공정에서 발생하여 용강(M)의 상부면에 비중 차이로 존재하는 슬래그(slag)(S)를 용강(M)으로부터 분리시키는 작업이 필수적이다.

즉, 전로(100)를 하방으로 경동한 상태에서 출강구(102)를 통해 용강(M)을 수강 래들(110)에 출강시키는 경우에는 정련 공정을 거친 용강(M)의 성분이 슬래그(S)에 의해 변화되지 않도록 용강(M)의 정련 작업시 발생되는, 용강(M)보다 비중이 작은 슬래그(S)가 수강 래들(110)에 혼입되지 않게 해야 한다. 결과적으로 효율적인 출강 작업의 성패는 수강 래들로 혼입되는 슬래그(S)의 양을 얼마나 최소화할 수 있는가에 달려있다.

이를 위해 종래에는 속이 채워진 깔대기 형상의 헤드와 이러한 헤드 하부로 연장되어 출강구(102)에 삽입되는 슬리브를 갖는 슬래그 다트(120)를 다트 투입기(미도시)를 사용하여 출강구(102)에 투입함으로써 슬래그(S)가 유출되는 것을 방지하여 왔다.

한편, 종래의 슬래그 다트(120)는 비중이 대략 2.3인 슬래그와 비중이 대략 7.8인 용강의 중간 범위인 3~6의 비중을 갖는 것이 요구되는데, 슬래그 다트(120)의 비중이 적절하지 못한 경우에는 따라 슬래그 다트(120)가 너무 빨리 또는 너무 늦게 출강구(102)를 막음으로써 용강(M)이 완전히 출강되지 못하거나 또는 용강에 슬래그가 혼입되어 유출되는 문제점이 있었다.

이외에도, 전로의 출강구(102)에서는 용강(M)이 소용돌이(vortex) 치면서 유출되기 때문에 이러한 소용돌이 지점에 슬래그 다트(120)를 정확하게 투입해야 슬래그의 유출을 효과적으로 방지할 수 있는데, 종래에는 슬래그 다트를 이러한 소용돌이 지점에 정확하게 투입하기 위해 다른 기계 장치를 사용해야 하는 등의 번거로움이 있었다.

등록특허 제862819호(2008. 10. 13. 공고), 명칭 : 슬래그 다트 등록특허 제105834호(2011. 08. 24. 공고), 명칭 : 회수 재생된 마그네시아 크롬계 내화물을 이용한 슬래그 다트 및 그 제조방법

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고압의 불활성 가스를 출강구 상부의 소용돌이 지점에 분사하여 슬래그를 출강구로부터 밀어냄으로써 보다 간편하면서도 효율적으로 슬래그 유출을 방지할 수 있도록 한 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스를 제공함을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스는 선단이 폐쇄되어 있는 내벽과 외벽의 두 겹의 원통체로 이루어져서 상기 내벽으로 한정된 공간이 고압가스 경로를 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간에는 선단이 상기 내벽과 상기 외벽의 폐쇄 선단과 이격되어 있는 원통형 격벽이 형성되어 냉각수의 순환로를 형성하는 파이프 구조체; 하방으로 고압가스를 분사하는 노즐 뭉치 및 고압가스의 분출 방향이 변환되도록 상기 분사파이프 구조체와 상기 노즐 뭉치를 연결하는 어댑터를 포함하여 이루어진다.

전술한 제1 특징에서, 적어도 상기 내벽 외주면 또는 상기 격벽 외주면에는 나선형 안내 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 노즐 뭉치는 중공의 노즐 몸체와 상기 노즐 몸체 내부에 삽입되며 상기 노즐 몸체의 선단을 통해 고압가스를 고속으로 분사하는 니들 밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 노즐 몸체는 상기 니들 밸브와 함께 확산 노즐을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 노즐 몸체에 대해 상기 니들 밸브를 승강시키는 승강 수단을 구비하고, 상기 니들 밸브는 가운데 부위가 좁은 단면을 갖는 장구 형상으로 폐쇄된 선단부를 갖되 벽체를 관통하는 관통공이 형성된 중공의 원통체로 이루어져서 상기 승강 수단에 의해 상기 니들 밸브를 상기 노즐 몸체에서 승강시킴으로써 고압가스의 분사 각도를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 어댑터는 일측이 상기 파이프 구조체와 연통되는 중공의 피팅 부재 및 하면에 상기 노즐 몸체에 형성된 수나사와 나사결합되는 암나사가 형성되어 있고 일 측면에는 상기 피팅 부재의 타측과 연통되는 연결부가 형성되어 있으며 상부는 개폐 가능한 덮개로 밀봉되어 있는 박스 구조체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 제2 특징에 따른 슬래그 유출 방지 장치는 전술한 특징들 중 하나의 분사 랜스; 상기 분사 랜스를 통해 고압가스를 분사하는 고압가스 분사부; 상기 분사 랜스의 경사각을 조정하는 랜스 경사각 조정부; 상기 분사 랜스를 전후진 구동하는 랜스 전후진 구동부; 상기 분사 랜스 내부로 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환부 및 상기 고압가스 분사부, 상기 랜스 경사각 조정부, 상기 랜스 전후진 구동부 및 상기 냉각수 순환부를 총괄적으로 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.

전술한 제2 특징에서, 유/무선 통신망을 통해 전로 제어 설비로부터 출강과 관련한 전로 정보를 전달받는 통신부를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 통신부를 통해 전달받은 상기 전로 정보에 의거하여 상기 고압가스 분사부, 상기 랜스 경사각 조정부, 상기 랜스 전후진 구동부 및 상기 냉각수 순환부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스에 따르면, 고압의 불활성 가스를 출강구 상부의 소용돌이 지점에 분사하여 슬래그를 출강구로부터 밀어냄으로써 보다 간편하면서도 효율적으로 슬래그 유출을 방지할 수가 있다.

도 1은 종래 슬래그 유출 방지 장치의 문제점을 설명하기 위한 도.
도 2는 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 개념을 설명하기 위한 전체 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 전기적인 블록 구성도.
도 4a와 도 4b는 각각 도 2에서 고압가스 분사 랜스의 종단면도와 도 4a의 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에서 고압가스 분사 랜스 선단부의 구조를 보인 분리 단면도.
도 6은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에서 고압가스 분사 랜스 선단부의 구조를 보인 결합 단면도.
도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에서 노즐 뭉치의 니들 밸브를 상승 또는 하강시킨 상태의 단면도.
도 8은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 9a 내지 도 9f는 각각 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 단계별 동작 과정에 따른 고압가스 분사 랜스와 전로의 상태를 보인 도.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 개념을 설명하기 위한 전체 시스템 구성도이고, 도 3은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치는 전로의 경동시 전로의 입구를 통해 고압가스 분사 랜스(이하 간단히 '분사 랜스'라 한다)(150)를 전로(100)에 투입한 상태에서 전로 출강구(102)의 소용돌이 발생 지점에 고압가스를 분사하여 슬래그(S)를 전로 출강구(102)의 외각으로 밀어냄으로써 슬래그(S)가 출강구(102)를 통해 유출되는 것을 방지하고 있다.

이를 위해 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치는 분사 랜스(150)와 분사 랜스(150)의 경사 각도를 조정하는 랜스 경사각 조정부(210), 전로 투입구에 대해 분사 랜스(150)를 전진 또는 후퇴시키는 랜스 전후진 구동부(220), 분사 랜스(150)를 통해 고압가스를 분사하는 고압가스 분사부(230), 분사 랜스(150)를 냉각시키기 위한 냉각수를 분사 랜스(150) 내부에서 순환시키는 냉각수 순환부(240), 유/무선 통신망에 의해 전로 제어 설비(미도시)와 통신하여 전로 제어 설비로부터 출강에 따른 각종 정보(이하 '전로 정보'라 한다), 예를 들어 전로의 경동 각도나 출강 정도 등의 정보를 실시간으로 전달받는 통신부(250) 및 전로 정보에 의거하여 랜스 경사각 조정부(210), 랜스 전후진 구동부(220), 고압가스 분사부(230) 및 냉각수 순환부(240)를 적절하게 제어하는 제어부(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 구성에서, 분사 랜스(150)는 전로(100)가 설치된 작업장의 전로(100) 주변에 설치될 수 있는데, 참조번호 130은 작업장의 천장에 설치된 고정 지지대를 나타내고, 134는 분사 랜스(150)를 이동 가능하도록 지지하는 분사랜스 지지대를 나타낸다. 예를 들어 분사랜스 지지대(134)의 후단(이하, 전로 방향을 전방으로 정의한다)은 고정 지지대(130)에서 하방으로 수직 연장된 H-빔(136)에 상하로 회동가능하도록 힌지 결합될 수 있다. 분사랜스 지지대(134)의 선단은 고정 지지대(130)에 설치된 호이스트 모터(133)에 의해 감기거나 풀리는 호이스트 와이어(132)에 의해 승강될 수 있다.

결과적으로 호이스트 와이어(132)를 감으면 분사 랜스(150)의 선단이 상방을 향하는 반면에 풀면 하방을 향하게 된다. 참조번호 138은 분사 랜스(150)를 지지한 채로 분사랜스 지지대(132)에서 전후진하는 분사랜스 캐리어를 나타내고, 참조번호 139는 분사랜스 캐리어(138)를 전후진시키는 동력발생 수단, 예를 들어 모터를 나타낸다.

한편, 랜스 경사각 조정부(210)는 전술한 바와 같은 호이스트 모터(133)와 호이스트 와이어(132) 또는 유압 혹은 공압 실린더의 피스톤을 왕복 운동시키는 전기 모터와 그 부속 기구 등으로 구현될 수 있을 것인바, 필요에 따라서는 경사각을 감지하는 센서가 추가로 구비될 수 있을 것이다.

랜스 전후진 구동부(220)는 분사랜스 캐리어(138)를 전후진시키기 위한 전기 모터(139)나 유압이나 공압을 압축하는 압축 펌프(모터)와 솔레노이드 밸브 또는 리니어 모터 등으로 구현될 수 있을 것인바, 전진 또는 후진 위치나 거리를 감지하는 센서가 추가로 구비될 수도 있을 것이다.

고압가스 분사부(230)는, 예를 들어 아르곤(Ar)이나 질소 등의 불활성 가스를 압축하는 압축 펌프(모터)와 솔레노이드 밸브 등으로 구현될 수 있을 것이다.

냉각수 순환부(240)는 순환 펌프(모터)로 구현될 수 있을 것이다. 통신부(250)는 RS-232나 RS-485와 같은 직렬 통신 인터페이스 또는 이더넷과 같은 근거리 통신망으로 구현될 수 있을 것이다. 마지막으로 제어부(200)는 하드웨어 또는 소프트웨어 방식으로 구현될 수 있을 것이다.

도 4a와 도 4b는 각각 도 2에서 고압가스 분사 랜스의 종단면도와 도 4a의 A-A선 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에 적용되는 분사 랜스(150)는 중앙에 고압가스 경로(155a)가 형성되어 있고 선단이 폐쇄되어 있는 내외 두 겹, 즉 내벽(154)과 외벽(151)을 갖는 파이프 구조체, 하방으로 고압가스를 분사하는 노즐 뭉치(158) 및 고압가스의 분출 방향이 변환되도록 상기 분사파이프 구조체와 노즐 뭉치(158)를 연결하는 어댑터(156),(157)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 구성에서, 파이프 구조체의 내부에는 파이프 구조체 내부를 반분하도록 그 내벽(154)과 외벽(151) 사이의 공간에 내벽(154) 및 외벽(151)과 평행하도록 연장된 원통형 격벽(153)이 더 구비되어 있는데, 이러한 격벽(153)의 선단은 파이프 구조체의 선단으로부터 이격되어 있다. 따라서 이러한 이격 틈새로 파이프 구조체 내부를 냉각시키기 위한 냉각수가 순환, 즉 예를 들어 내벽(154)과 격벽(153) 사이의 공간으로 이루어진 냉각수 유입로(155b)로 유입된 냉각수가 이격 틈새를 통해 격벽(153)과 외벽(151) 사이의 공간으로 이루어진 냉각수 유출로(155c)로 유출됨으로써 냉각수의 순환이 이루어지게 된다. 물론 격벽(153) 외측 공간이 냉각수 유입로가 되고 내측 공간이 냉각수 유출로가 될 수도 있을 것이다.

한편, 냉각수 유입로(155b)를 통해 충분한 냉각수가 공급되지 않거나 분사 랜스를 기울이는 경우 등에 있어서는 냉각수가 자중에 의해 하부로 치우쳐서 분사 랜스의 내부를 고루 냉각시킬 수가 없다. 이를 방지하기 위해 냉각수 유입로(155b)와 냉각수 유출로(155c)에 각각 나선형의 안내 돌기(154a),(153a), 예를 들어 단면이 삼각형인 나선형 안내 돌기가 추가로 구비될 수 있다. 즉 파이프 구조체의 내벽(154) 외주면에는 내벽(154)과 격벽(13) 사이의 최단 거리의 대략 1/2 이상의 높이를 갖는 나선형 안내 돌기(154a)가 형성되어 있고, 격벽(153)의 외주면에도 역시 격벽(153)과 외벽(151) 사이의 최단 거리의 대략 1/2 이상의 높이를 갖는 나선형 안내 돌기(153a)가 형성되어 있다. 이러한 나선형 안내 돌기(154a),(163a)에 의해 유입되는 냉각수가 부족하거나 분사 랜스가 기울어지더라도 냉각수가 하부로 치우지는 현상을 개선할 수가 있다.

도 5는 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에서 고압가스 분사 랜스 선단부의 구조를 보인 분리 단면도이고, 도 6은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에서 고압가스 분사 랜스 선단부의 구조를 보인 결합 단면도이다. 도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에서 노즐 뭉치의 니들을 상승 또는 하강시킨 상태의 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치에서는 분사 랜스의 고압가스 경로(155a)가 수평하게 형성되어 있기 때문에 고압가스의 분사 방향을 하방으로 전환시키기 위한 방향 전환 수단이 요구된다. 도면에서 참조번호 156은 어댑터의 일부로서 박스 구조체(157)와 파이프 구조체를 연결하는 피팅 부재를 나타낸다. 이러한 피팅 부재(156)에는 횡으로 고압가스 이동로(156a)가 형성되어 있다.

피팅 부재(156)의 후측에는 파이프 구조체의 고압가스 경로(155a)에 삽입되는 수평 연장부(156b)가 형성되어 있고, 이러한 수평 연장부(156b)의 선단 외주면에는 파이프 구조체의 고압가스 경로(155a)의 내주면에 형성된 암나사(미도시)와 나사결합되는 수나사(156c)가 형성되어 있으며, 전측에는 박스 구조체(157)의 일 측면에 형성된 결합용 관통공(157a)을 통해 박스 구조체(157)에 삽입된 상태로 너트(157f)와 나사 결합되는 수나사(156e)가 구비되어 있다. 도면에서 참조번호 156d는 피팅 부재(156)의 결합시 파이프 구조체의 선단과 접촉되는 플랜지를 나타내는바, 이러한 플랜지(156d)의 전면에는 고압 가스의 누출을 방지하는 O-링 용도로 작용하는, 하나 이상의 환형 돌기(156f)가 형성되어 있다.

다음으로, 박스 구조체(157)는 일 측면에 전술한 결합용 관통공(157a)이 형성되고 하 측면에는 노즐 뭉치(158)와 연통되는 연통공(157b)이 형성되어 있는 중공의 박스 형상으로 이루어지는데, 연통공(157b)의 주벽에는 암나사(157c)가 형성되어 있다. 박스 구조체(157)의 상부에는 개방시 박스 구조체(157) 내부로의 접근을 허용하는 덮개(157d)가 형성되어 있는데, 이러한 덮개(157d)는 평상시 볼트에 의해 박스 구조체 상부를 밀폐시킨다. 참조부호 157e는 밀봉용 패킹 부재를 나타내고, 참조번호 157g는 박스 구조체(157)의 후측 벽면에 형성되어 피팅 부재(156)의 환형 돌기(156f)와 요철 결합되는 환형 요홈을 나타낸다.

다음으로, 노즐 뭉치(158)는 중공의 노즐 몸체(158a)와 노즐 몸체(158a) 내부에 삽입되며 노즐 몸체(158a)의 선단을 통해 고압가스를 고속으로 분사하는 니들 밸브(158b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 노즐 몸체(158a)는 니들 밸브(158b)와 쌍을 이루어 작용하는 확산 노즐 형태, 즉 노즐의 중간 부위가 좁아졌다가 다시 넓어지는 형태로 구현될 수 있다. 이를 위해 노즐 몸체(158a)의 자유단(선단) 부위는 그 내부가 부채꼴 형태로 넓어지는 단면을 갖는바, 158a1은 노즐 몸체(158a)의 병목부를 나타낸다. 도면에서 참조번호 158a2는 노즐 몸체(158a)의 상단 외주면에 형성되어 박스 구조체(157)의 하면에 형성된 암나사(157c)에 나사결합하는 수나사를 나타낸다.

한편, 니들 밸브(158b)는 선단이 폐쇄된 중공의 원통체로 이루어지는데, 폐쇄 선단부(158b3)에 인접한 부분에는 원통체의 벽을 내외로 관통하는 하나 이상의 관통공(158b2)이 형성되어 있다. 니들 밸브(18b)의 ?쇄 선단부(158b3)는 그 가운데 부위가 가장 좁은 단면을 갖는 장구 형상으로 이루어져서 니들 밸브(158b)가 노즐 몸체(158a)에서 승강함에 따라 고압가스의 분사 각도가 넓어졌다 좁혀졌다 한다.

노즐 몸체(158a)의 내주면의 적소에는 암나사(158a3)가 형성되어 있고, 니들 밸브(18b)의 외주면의 대응되는 부위에는 이러한 암나사(18a3)에 나사결합되는 수나사(18b5)가 형성되어 있다. 더욱이 니들 밸브(158b)의 후단에는, 예를 들어 손이나 렌치 등의 공구에 의해 조이고 풀수 있는 조작 머리부(18b4)가 형성되어 있는바, 조작 머리부(158b4)를 좌우로 돌리는 것에 의해 니들 밸브(158b)를 노즐 몸체(158a) 내부에서 승강시킬 수가 있고, 결과적으로 고압가스의 분사 각도를 적절하게 조정할 수 있다. 이 경우에 조작 머리부(58b4)에의 접근을 위해서는 박스 구조체(157)의 덮개(157d)를 개방해야 할 것이다. 또한 이러한 구조에 의해 분사 랜스로부터 노즐 뭉치(158)를 용이하게 교체할 수 있다.

즉, 도 7a에 도시한 바와 같이 니들 밸브(158b)를 노즐 몸체(158a) 내부로 후퇴시키는 경우에는 노즐 몸체(158a)의 출구와 니들 밸브(158b) 사이의 틈새가 넓어져서 고압가스의 분사 각도가 넓어지는 반면에 도 7b에 도시한 바와 같이 니들 밸브(158b)를 노즐 몸체(158a)의 외부를 향해 전진시키는 경우에는 노즐 몸체(158a)의 출구와 니들 밸브(158b) 사이의 틈새가 좁아져서 고압가스의 분사 각도가 좁아지게 된다.

도 8은 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도인바, 제어부(200)에 의해 수행될 수 있다. 도 9a 내지 도 9f는 각각 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치의 단계별 동작 과정에 따른 고압가스 분사 랜스와 전로의 상태를 보인 도이다. 도 9a에 도시한 바와 같이 출강이 시작되기 전에는 전로(100)가 세워진 상태를 유지하고 분사 랜스(150)도 수평 및 후퇴 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 출강 준비가 완료되면 전로 제어 설비에서는 도 9b에 도시한 바와 같이 전로(100)를 경동시켜서 출강을 시작하게 된다. 이러한 경동과 동시에 단계 S10에서는 통신부(250)를 통해 전로 제어 설비로부터 전로 정보의 일종인 출강 시작 신호를 전달받고, 단계 S20에서는 도 9b 및 도 9c에 도시한 바와 같이 분사 랜스(150)를 전로(100) 입구를 향해 기울이면서 전진시킴으로써 분사 랜스(150)의 선단, 즉 노즐 뭉치(18)를 출강구(102) 상부의 소용돌이 부위에 위치시킨다.

다음으로 단계 S40에서는 도 9c에 도시한 바와 같이, 소용돌이 부위에 고압가스를 분사하여 용강(M) 상부에 부유하고 있는 슬래그(S)를 소용돌이 부위로부터 밀어냄으로써 슬래그(S)가 출강구를 통해 유출되지 못하도록 한다.

단계 S40에서는 전로 제어 설비로부터 경동 각도나 출강 정도를 포함하는 전로 정보를 통신부(250)를 통해 실시간으로 전달받아 도 9d 및 도 9e에 도시한 바와 같이 분사 랜스(150)의 경사각을 적절하게 조정하면서 고압가스를 분사하게 된다. 다음으로 전로 제어 설비에서는 출강이 완료되는 즉시 전로를 원위치로 복귀, 즉 그 입구가 위를 향하도록 복귀시키는데, 단계 S50에서는 전로 제어 설비로부터 전달받은 전로 정보에 의거하여 출강이 완료되었는지를 판단한다. 단계 S50에서의 판단 결과, 출강이 완료되지 않은 경우에는 단계 S30으로 복귀하는 반면에 완료된 경우에는 단계 S60으로 진행하여 도 9f에 도시한 바와 같이 분사 랜스(150)를 후퇴시킴과 함께 분사 랜스150)의 경사각을 조정하여 수평 상태를 유지시킨다.

마지막으로 단계 S70에서는 고압가스의 분사를 중지시키는데, 이 단계 S70는 전술한 단계 S60 이전에 수행될 수도 있을 것이다.

이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 슬래그 유출 방지 장치 및 여기에 사용되는 고압가스 분사 랜스의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다. 예를 들어, 도 2의 시스템 구성도는 단지 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위한 개략도로서 그 구체적인 구성은 얼마든지 변형이 가능할 것이다. 예를 들어, 분사 랜스의 좌우 경사 각도를 조정하는 랜스 좌우 경사각 조정부를 추가로 구비할 수도 있을 것인바, 이 역시 전기 모터 등을 사용하여 구현될 수 있을 것이다.

100: 전로, 102: 출강구,
110: 수강 래들, 120: 슬래그 다트,
130: 고정 지지대, 132: 호이스트 와이어,
133: 호이스트 모터, 134: 분사랜스 지지대,
136: H-빔, 138: 분사랜스 캐리어,
139: 분사랜스 전후진 모터, 150: 분사 랜스,
151: 외벽, 153: 격벽,
153a: 나선형 안내 돌기, 154: 내벽,
154a: 나선형 안내 돌기, 155a: 고압가스 경로,
155b: 냉각수 유입로, 155c: 냉각수 유출로,
156: 피팅 부재, 157: 박스 구조체,
158: 노즐 뭉치, 158a: 노즐 몸체,
158b: 니들 밸브, 200: 제어부,
210: 랜스 경사각 조정부, 220: 랜스 전후진 구동부,
230: 고압가스 분사부, 240: 냉각수 순환부,
250: 통신부,
M: 용강, S: 슬래그

Claims (9)

1. 선단이 폐쇄되어 있는 내벽과 외벽의 두 겹의 원통체로 이루어져서 상기 내벽으로 한정된 공간이 고압가스 경로를 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간에는 선단이 상기 내벽과 상기 외벽의 폐쇄 선단과 이격되어 있는 원통형 격벽이 형성되어 냉각수의 순환로를 형성하는 파이프 구조체;
   하방으로 고압가스를 분사하는 노즐 뭉치 및
   고압가스의 분출 방향이 변환되도록 상기 분사파이프 구조체와 상기 노즐 뭉치를 연결하는 어댑터를 포함하여 이루어지되,
   적어도 상기 내벽 외주면 또는 상기 격벽 외주면에는 나선형 안내 돌기가 형성된, 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐 뭉치는 중공의 노즐 몸체와 상기 노즐 몸체 내부에 삽입되며 상기 노즐 몸체의 선단을 통해 고압가스를 고속으로 분사하는 니들 밸브를 포함하여 이루어지되,
   상기 노즐 몸체는 상기 니들 밸브와 함께 확산 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 노즐 몸체에 대해 상기 니들 밸브를 승강시키는 승강 수단을 구비하고,
   상기 니들 밸브는 가운데 부위가 좁은 단면을 갖는 장구 형상으로 폐쇄된 선단부를 갖되 벽체를 관통하는 관통공이 형성된 중공의 원통체로 이루어져서 상기 승강 수단에 의해 상기 니들 밸브를 상기 노즐 몸체에서 승강시킴으로써 고압가스의 분사 각도를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 어댑터는 일측이 상기 파이프 구조체와 연통되는 중공의 피팅 부재 및
   하면에 상기 노즐 몸체에 형성된 수나사와 나사결합되는 암나사가 형성되어 있고 일 측면에는 상기 피팅 부재의 타측과 연통되는 연결부가 형성되어 있으며 상부는 개폐 가능한 덮개로 밀봉되어 있는 박스 구조체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 방지용 고압 가스 분사 랜스.
6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 분사 랜스;
   상기 분사 랜스를 통해 고압가스를 분사하는 고압가스 분사부;
   상기 분사 랜스의 경사각을 조정하는 랜스 경사각 조정부;
   상기 분사 랜스를 전후진 구동하는 랜스 전후진 구동부;
   상기 분사 랜스 내부로 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환부 및
   상기 고압가스 분사부, 상기 랜스 경사각 조정부, 상기 랜스 전후진 구동부 및 상기 냉각수 순환부를 총괄적으로 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 슬래그 유출 방지 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   유/무선 통신망을 통해 전로 제어 설비로부터 출강과 관련한 전로 정보를 전달받는 통신부를 더 구비하고,
   상기 제어부는 상기 통신부를 통해 전달받은 상기 전로 정보에 의거하여 상기 고압가스 분사부, 상기 랜스 경사각 조정부, 상기 랜스 전후진 구동부 및 상기 냉각수 순환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 방지 장치.
8. 선단이 폐쇄되어 있는 내벽과 외벽의 두 겹의 원통체로 이루어져서 상기 내벽으로 한정된 공간이 고압가스 경로를 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간에는 선단이 상기 내벽과 상기 외벽의 폐쇄 선단과 이격되어 있는 원통형 격벽이 형성되어 냉각수의 순환로를 형성하는 파이프 구조체;
   하방으로 고압가스를 분사하는 노즐 뭉치 및
   고압가스의 분출 방향이 변환되도록 상기 분사파이프 구조체와 상기 노즐 뭉치를 연결하는 어댑터를 포함하여 이루어지되,
   상기 어댑터는 일측이 상기 파이프 구조체와 연통되는 중공의 피팅 부재 및 하면에 상기 노즐 몸체에 형성된 수나사와 나사결합되는 암나사가 형성되어 있고 일 측면에는 상기 피팅 부재의 타측과 연통되는 연결부가 형성되어 있으며 상부는 개폐 가능한 덮개로 밀봉되어 있는 박스 구조체를 포함하여 이루어진 슬래그 유출 방지용 고압 가스 분사 랜스.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 노즐 뭉치는 중공의 노즐 몸체와 상기 노즐 몸체 내부에 삽입되며 상기 노즐 몸체의 선단을 통해 고압가스를 고속으로 분사하는 니들 밸브를 포함하여 이루어지되,
   상기 노즐 몸체는 상기 니들 밸브와 함께 확산 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 방지용 고압가스 분사 랜스.

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