KR101510285B1 - 슬래그 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서, 상기 래들의 내부에 인입가능하며, 상기 래들에 입인됨에 따라 상기 슬래그의 레벨을 상승시키는 슬래그 부상유닛을 포함한다.

Description

슬래그 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING SLAG}
본 발명은 슬래그 제거장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 용강을 제련하는 제강공정에서 발생되는 슬래그를 래들로부터 용이하게 부상시켜 제거가능한 슬래그 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 전로, 래들과 같은 제강설비는 제강공정 중 용강의 상부에 슬래그가 존재한다. 슬래그는 용강의 온도저하를 방지하는 단열재 역할을 하는 장점이 있는 반면, 화학적 반응성에 의해 설비 가동면의 내화물 침식 및 그로 인한 설비 수명의 단축과 높은 산소 함유량에 의한 용강의 재산화 및 그에 따른 강의 청정도와 품질 저하 등 부작용의 주요 원인이 되고 있다. 그러므로, 제강 품질관리 및 합금 실효율 향상을 위하여 제강공정 중 슬래그의 두께 관리는 매우 중요하다.
따라서 래들에 용강이 담기게 되면 용강보다 비중이 가벼운 슬래그는 용강 상부로 떠올라 상부층을 이루게 되므로 용강을 정련로에 장입하기 전에 상부층을 이루는 슬래그를 제거하는 작업을 수행하여야한다. 이를 위해 용강을 담은 래들은 슬래그 배제스탠드로 옮겨져 스키머 등의 별도 장치를 이용하여 용강 상부층인 슬래그를 슬래그포트로 제거하였다. 이와 같은 종래의 래들은 슬래그를 제거하기 위하여 여러 단계를 거쳐야 되고 슬래그 제거를 위해 별도 설비를 운영해야 하는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 10-0432042호. 2004. 05. 20.
본 발명의 목적은 레들 내의 용강으로부터 슬래그를 배제하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 슬래그를 신속하게 배제하여 공정 작업시간을 단축하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서, 상기 래들의 내부에 인입가능하며, 상기 래들에 인입됨에 따라 상기 슬래그의 레벨을 상승시키는 슬래그 부상유닛을 포함한다.
상기 슬래그 부상유닛의 비중은 상기 슬래그의 비중보다 크고, 상기 용강의 비중보다 작을 수 있다.
상기 슬래그 부상유닛은, 내부공간을 가지는 하우징; 및 상기 하우징의 내부공간에 설치되어 상기 하우징의 하부 온도를 측정가능한 온도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 슬래그 제거장치는 상기 온도센서와 연결되는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 슬래그 부상유닛을 상기 래들의 내부에 인입하는 지면과 수직상태인 대기위치로부터 상기 온도센서의 감지된 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우 상기 래들을 기설정된 각도로 기울이는 작동위치로 전환가능할 수 있다.
상기 하우징은 상기 래들의 내부공간과 대응되는 형상을 가지며, 내화물 재질일 수 있다.
상기 슬래그 부상유닛은 상기 하우징의 상부면에 구비되며, 상기 슬래그 부상유닛을 상기 래들의 내부로 인입 및 인출하는 승강기에 체결되는 체결고리를 더 구비할 수 있다.
상기 슬래그 부상유닛은 외부로부터 공급된 유체를 상기 래들의 스파우트(spout)를 향해 분사하는 분사노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 유체는 질소를 포함한 비활성가스일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 래들에 용강을 수강한 후에 별도의 슬래그 배제작업을 수행하지 않아도 됨으로써 슬래그 배제작업에 소요되는 시간과 노력을 줄여 생산성을 높일 수 있다. 따라서, 래들에 잔존 슬래그를 남기지 않고 신속하게 슬래그를 배제하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 슬래그 제거작업을 위한 스키머 등의 설비를 갖출 필요가 없게 되어 설비 제조 및 제품 단가를 낮출 수 있다.
도 1은 일반적인 래들의 슬래그 배재과정을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 제거장치를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 8은 도 2에 도시한 슬래그 제거장치를 이용하여 레들의 슬래그를 제거하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서 언급하는 ‘연결’은 두 개의 구성요소가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통해 간접 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 레들의 슬래그 배제과정을 나타내는 도면이다. 일반적으로 전기로나 정련로에서 용강 제조과정 중에는 용강(도 4의 1)과 함께 슬래그(도 4의 2)가 발생된다. 특히, 전기로에서 발생되는 슬래그(도 4의 2)는 정련과정을 하기 전에 배제작업을 해야하며, 이러한 배제작업은 용강(도 4의 1)의 정련작업이 효율적으로 진행될 수 있도록 한다는 측면에서 매우 중요한 작업이다.
종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 수강용기(10)(일명 래들(ladle))로부터 슬래그(도 4의 2)를 제거하기 래들(10)을 기울인 다음 슬래그 배제설비인 스키머(12)의 패들(15)로서 용강(도 4의 1) 상부의 슬래그(도 4의 2)를 긁어 모아진 슬래그(도 4의 2)를 래들(10)의 일측에 위치한 슬래그 포트(8)에 담겨서 외부로 제거되는 것이었다.
이처럼 스키머(12)를 통한 슬래그 배제작업은 용강(도 4의 1) 상부의 슬래그(도 4의 2)만 효과적으로 긁어 제거하여야 하지만 이러한 작업에서 스키머(12)에 장착되어 사용되는 패들(15)은 그 몸체가 철제로 제작된 것이어서 패들(15)의 하단부가 용강(도 4의 1) 중에 침적되어 용강(도 4의 1)의 고열에 의해서 용손됨으로써 그 사용수명이 단축되었다. 또한, 스키머 암(14)을 당겨서 슬래그(도 4의 2)를 래들(10)의 스파우트(spout)(11)측으로 긁어 모은 다음 슬래그 포트(8)로 낙하시키는 과정에서 래들(10) 내의 용강(도 4의 1)이 동시에 유출되었다.
이와 같이, 용강(도 4의 1)에 의해서 용손된 패들(15)은 그 사용주기가 짧기 때문에 빈번하게 교환작업을 하여야 하며, 통상적으로 이러한 교환작업은 고온, 고열 상태에서 이루어지므로 작업자의 화상 및 부상의 위험도가 존재하여 안전사고가 빈번하게 발생하는 실정이다. 또한, 슬래그(도 4의 2) 배제 작업시, 용강(도 4의 1)의 유출이 불가피하여 용강 실수율이 저하되어 생산성이 크게 저하되는 문제점 있었다. 따라서, 이하에서는 슬래그(도 4의 2) 배제작업을 위한 스키머(12) 등의 설비를 갖출 필요가 없게 되어 설비 제조 및 제품 단가를 낮출 수 있는 슬래그 제거장치(100)에 대해 설명하고자 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 제거장치를 나타내는 도면이다. 일반적으로 제강공정은 고로에서 토패도카(torpedo ladle car)로 이송된 용선, 고철 및 부원료를 노에 장입한 후 산소를 불어 넣어 용선 중의 불순물을 제거시키고 필요한 성분을 첨가시켜 목표성분과 적정온도의 용강(도 4의 1)을 만드는 공정이다. 그래서 래들(10)에 담겨진 용강(도 4의 1)의 목표성분과 적정온도를 적절하게 제어하기 위해서 용강(도 4의 1) 표면에 형성되는 슬래그(도 4의 2)는 제거되어야 하며, 슬래그(도 4의 2)는 용강(도 4의 1)을 정련로에 장입시 부피가 증대하여 탈탄 효율을 저하시키고 각종 부원료합금철의 원단위상승, 취련시간 증대로 생산성 저하 및 금속 산화 증대로 인한 환원용 합금철의 과다 사용의 원인이 된다.
용강(도 4의 1)이 채워진 래들(10)은 래들 스탠드(3)에 안착시키고, 용선크레인(도시안함)을 이용하여 주권으로 래들(10)을 들고 보권으로 필요한 각도만큼 기울일 수 있다. 반면, 래들(10)을 경동하는 방법은 변환될 수 있다. 예를 들어, 래들(10)의 측면에는 경동작업이 이루어지지 않는 동안 래들을 안전하게 지지하기 위한 별도의 경동장치(도시안함)가 설치될 수 있으며, 경동장치는 측방향으로 연장하여 래들의 측면에 맞닿아 래들의 상,하 이동 및 좌, 우 이동을 제한하여 용이하게 래들을 경동시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 슬래그 제거장치(100)는 래들(10)의 내부로 인입가능한 슬래그 부상유닛(20)과 제어기(60)를 포함한다. 슬래그 부상유닛(20)은 내부공간을 가지는 하우징(25)과 하우징(25)의 내부공간에 구비되는 온도센서(40) 및 하우징(25)의 일면으로부터 유체를 분사하는 분사노즐(50)을 포함한다. 또한, 슬래그 부상유닛(20)은 하우징(25)의 상부면에 체결고리(30)가 구비되어 승강기(도 4의 17)에 의해 체결되어 슬래그 부상유닛(20)을 래들(10)의 내부로 인입 및 인출할 수 있다.
승강기(도 4의 17)를 통해 슬래그 부상유닛(20)은 래들(10)의 내부로 인입 가능하다. 래들(10)의 내부에는 용강(도 4의 1) 및 슬래그(도 4의 2)가 수용되며, 용강(도 4의 1)과 슬래그(도 4의 2)는 서로 상이한 비중 차이(용강의 비중: 7.8, 슬래그의 비중 : 2.7 ~ 3.0)에 의해 슬래그(도 4의 2)가 용강(도 4의 1)의 상부에 부유된다. 슬래그 부상유닛(20)의 비중은 슬래그(도 4의 2)의 비중보다 크며, 용강(도 4의 1)의 비중보다 작다. 바람직하게는 5 ~ 6의 비중을 가질 수 있으며, 래들(10)의 내부로 인입된 슬래그 부상유닛(20)은 용강(도 4의 1)과 슬래그(도 4의 2)의 액면 레벨 사이에 위치된다.
또한, 슬래그 부상유닛(20)은 래들(10)의 내부공간(16)과 대응되는 원통 형상일 수 있다. 하우징(25)은 내화물 재질이며, 바람직하게는 부정형 내화재일 수 있다. 따라서, 고온의 용강(도 4의 1) 및 슬래그(도 4의 2)로부터 슬래그 부상유닛(20)의 용손을 방지하여 반영구적으로 사용가능함으로써 비용을 절감하고, 잦은 설비 점검시간 및 설비 교체에 필요한 시간을 줄여 효율적으로 슬래그(도 4의 2) 배제작업을 수행할 수 있다.
온도센서(40)는 슬래그 부상유닛(20)의 내면에 설치되며, 슬래그 부상유닛(20)의 두께 방향을 따라 기립 배치될 수 있다. 온도센서(40)는 하우징(25) 하부의 온도 차이를 감지 가능함으로써 슬래그(도 4의 2)와 용강(도 4의 1)의 온도차이에 따라 슬래그 부상유닛(20)의 부상위치를 알 수 있다. 따라서, 온도센서에서 감지된 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우, 래들(10)을 경동하여 슬래그(도 4의 2)의 배제 작업을 수행할 수 있다.
슬래그 제거장치(100)는 제어기(60)를 더 포함하며, 제어기(60)는 온도센서(40) 및 래들(10)을 경동 가능한 용선크레인의 구동모터(도시안함)와 연결될 수 있다. 따라서, 온도센서(40)의 하우징(25) 하부에 감지된 온도가 기설정된 온도 이상일 경우, 슬래그 부상유닛이 용강과 슬래그 액면 사이에 위치되었음을 인지 가능하므로 용선크레인의 구동모터를 구동하여 래들(10)을 기설정된 각도로 기울여('작동위치') 슬래그(도 4의 2)를 외부로 배제할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 슬래그 부상유닛(20)은 분사노즐(50)을 더 포함하며, 분사노즐(50)은 외부로부터 공급된 유체를 래들(10)의 스파우트를 향해 분사한다. 분사노즐(50)은 공급라인(53)을 통해 유체를 공급받을 수 있으며, 공급라인(53) 상에는 밸브(55)가 구비되어 유체의 공급량을 조절할 수 있다. 분사노즐(50)은 기설정된 분사각을 가지며, 하향경사지게 배치되어 유체를 래들(10)의 내벽 하부를 향해 분사함으로써 잔존하는 슬래그(도 4의 2)를 용이하게 외부로 배출할 수 있다. 유체는 질소가스를 포함한 비활성가스일 수 있다. 이하에서는, 본 발명인 슬래그 제거장치의 작동과정에 대해 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 8은 도 2에 도시한 슬래그 제거장치를 이용하여 레들의 슬래그를 제거하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 슬래그 부상유닛(20)은 하우징(25)의 상부면에 체결고리(30)가 구비되어 승강기(17)에 의해 체결되어 슬래그 부상유닛(20)을 래들(10)의 내부로 인입 및 인출할 수 있다. 인입된 슬래그 부상유닛(20)은 슬래그(2)와 용강(1) 사이의 비중을 가짐으로써 도 6에 도시한 바와 같이, 용강(1)과 슬래그(2)의 액면 레벨 사이에 부유하며, 슬래그 부상유닛(20)의 무게에 의해 용강(1) 및 슬래그(2)의 레벨은 각각 상승된다.
또한, 온도센서(40)는 하우징(25)의 하부에 감지된 온도 차이에 따라 슬래그 부상유닛(20)의 위치를 알 수 있다. 제어기(60)는 온도센서(40)와 래들(10)을 경동하는 용선크레인의 구동모터 및 분사노즐(50)에 유체를 공급하는 공급라인(53) 상에 설치되는 밸브(55)와 각각 연결되며, 제어기(60)는 온도센서(40)에서 감지된 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우, 구동모터를 제어하여 도 7에 도시한 바와 같이 기설정된 각도로 래들(10)을 경동시킨다.
래들(10)이 기설정된 각도로 경동됨에 따라 슬래그(2)는 슬래그포트(8)로 낙하되어 래들(10)로부터 배제되며, 도 8에 도시한 바와 같이 제어기(60)를 통해 밸브(55)를 개방하여 하향경사진 분사노즐(50)을 통해 래들(10)의 스파우트 방향을 향해 유체를 분사함으로써 잔존하는 슬래그(2)를 용이하게 외부로 배출할 수 있다.
즉, 본 발명은 래들(10)에 용강(1)을 수강한 후에 별도의 슬래그(2) 배제작업을 수행하지 않아도 됨으로써 슬래그(2) 배재작업에 소요되는 시간과 노력을 줄여 생산성을 높일 수 있다. 따라서, 래들(10)에 잔존 슬래그(2)를 남기지 않고 신속하게 슬래그(2)를 배제하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 슬래그(2) 배재거작업을 위한 스키머(12) 등의 설비를 갖출 필요가 없게 되어 설비 제조 및 제품 단가를 낮출 수 있다.
본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 용강 2 : 슬래그
3 : 래들 스탠드 8 : 슬래그 포트
10 : 래들 12 : 스키머
15 : 패들 20 : 슬래그 부상유닛
25 : 하우징 30 : 체결고리
40 : 온도센서 50 : 분사노즐
55 : 밸브 60 : 제어기

Claims (8)

  1. 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서,
    상기 래들의 내부에 인입가능하며, 상기 래들에 인입됨에 따라 상기 슬래그의 레벨을 상승시키는 슬래그 부상유닛을 포함하되,
    상기 슬래그 부상유닛은,
    내부공간을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 내부공간에 설치되어 상기 하우징의 하부 온도를 측정가능한 온도센서를 포함하는, 슬래그 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 부상유닛의 비중은 상기 슬래그의 비중보다 크고, 상기 용강의 비중보다 작은, 슬래그 제거장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 제거장치는 상기 온도센서와 연결되는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는
    상기 슬래그 부상유닛을 상기 래들의 내부에 인입하는 지면과 수직상태인 대기위치로부터 상기 온도센서의 감지된 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우 상기 래들을 기설정된 각도로 기울이는 작동위치로 전환가능한, 슬래그 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 래들의 내부공간과 대응되는 형상을 가지며, 내화물 재질인, 슬래그 제거장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬래그 부상유닛은 상기 하우징의 상부면에 구비되며, 상기 슬래그 부상유닛을 상기 래들의 내부로 인입 및 인출하는 승강기에 체결되는 체결고리를 더 구비하는, 슬래그 제거장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 부상유닛은 외부로부터 공급된 유체를 상기 래들의 스파우트(spout)를 향해 분사하는 분사노즐을 더 포함하는, 슬래그 제거장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체는 질소를 포함한 비활성가스인, 슬래그 제거장치.
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