KR101568601B1 - 전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치가 개시된다. 출선 속도 제어 장치는, 고로의 내화물 영역을 관통하여 형성되며, 고로에서 용융된 용융물을 분출하는 출선구와, 내화물 영역 중 출선구의 외주에 배치되고, 이동 자기장을 용융물에 인가하여 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 출선구를 통해 분출되는 용융물의 분출 속도를 제어하는 제1 자기 발생부를 포함함으로써, 탕도 커버의 손상을 방지하고, 대형 폭발을 사전에 방지함과 동시에 용선 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING TAPPING VELOCITY USING ELECTROMAGNETIC FORCE}

본 출원은, 출선 속도 제어에 관한 것이다.

일반적으로 용선을 생산하는 고로 공정 및 FINEX 공정에서는 고로 내에 용해되어 노저에 고여 있는 용융물은 일정시간 경과 후 굴착작업에 의해 관통된 출선구를 통하여 대탕도로 배출되는데, 이를 '출선 작업'이라고 한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 내화물 영역(2)에 형성된 출선구(3)를 통해 대탕도(5)로 배출된 용융물은 대탕도(5)를 이동하면서 슬래그와 용선의 비중 차이로 인해 용선은 바닥으로 가라앉아 스키머를 통해 배출되며, 슬래그는 배재구(6)를 통해 배출될 수 있다. 이후 슬래그는 슬래그 처리 설비의 조업 여건에 따라 다량의 냉각수를 분사시켜 슬래그를 미립화하는 수처리 설비나 야드에 저장한 후 냉각수를 뿌려 천천히 냉각시키는 드라이 피트(DRY-PIT)로 괴재 처리하여 냉각시킨 후 반출작업을 하게 되는 조업과정을 필연적으로 거치게 된다. 한편, 미설명된 도면부호 7은 모레둑을, 도면부호 8은 슬래그와 용선의 경계를 의미한다.

상술한 출선 작업시 출선구(3)로부터 배출되는 용융물의 속도가 클 경우에는 용융물이 탕도 커버에 직접 부딪쳐 탕도 커버를 손상시킬 수 있다. 또한, 스플래시(splash) 현상으로 인해 출선구(3)로부터 배출되어 먼곳까지 비산된 용선(4)이 배재구(6)로 유입될 경우 용선 수율을 하락시킬 뿐 아니라 수처리 설비에서 처리시 대형 폭발을 발생시킬 수 있다.

또한, 출선구(3)를 통해 배출된 용융물은 대탕도(5)를 이동하면서 슬래그와 용선의 비중 차이로 인해 용선은 바닥으로 가라앉아 스키머를 통해 배출되고, 슬래그는 배재구(6)를 통해 배출되는데, 이때 대탕도(5)를 이동하는 용융물의 속도가 빠를 경우 용선과 슬래그가 분리될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 없어 용선의 수율을 하락시키는 문제점이 있다.

관련 선행 기술로는, 한국공개특허 제2005-0005619호('용선혼입 검지장치 및 그를 이용한 용선 폭발방지장치', 공개일: 2005년 1월 14일)이 있다.

한국공개특허 제2005-0005619호('용선혼입 검지장치 및 그를 이용한 용선 폭발방지장치', 공개일: 2005년 1월 14일)

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출선구 및 대탕도를 통해 배출되는 용융물의 분출 속도를 감속시켜 탕도 커버의 손상을 방지하고, 대형 폭발을 사전에 방지함과 동시에 용선 수율을 향상시킬 수 있는 전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 고로의 내화물 영역을 관통하여 형성되며, 상기 고로에서 용융된 용융물을 분출하는 출선구; 및 상기 내화물 영역 중 상기 출선구의 양측에 각각 배치되고, 이동 자기장을 상기 용융물에 인가하여 상기 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 상기 출선구를 통해 분출되는 용융물의 분출 속도를 제어하는 제1 자기 발생부를 포함하고, 상기 제1 자기 발생부는, 3상 교류 전류를 이용하여 상기 출선구의 중심방향으로 진행하는 독립적인 상기 이동 자기장을 생성하는 출선 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제1 자기 발생부는, 철심부와 상기 철심부에 권선되고 상기 3상의 교류 전류가 인가되는 코일을 포함하고, 상기 용융물이 분출되는 출선구를 따라 하나 이상 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 출선구로부터 분출되는 용융물이 흐르는 대탕도; 및 상기 대탕도의 외주에 구비되고, 이동 자기장을 상기 용융물에 인가하여 상기 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 상기 대탕도를 통해 이동하는 용융물의 이동 속도를 제어하는 제2 자기 발생부를 더 포함할 수 있다.

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본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 자기 발생부는, 철심부와 상기 철심부에 권선되고 3상의 교류 전류가 인가되는 코일을 포함하고, 상기 용융물이 이동하는 대탕도의 외주를 따라 하나 이상 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 하나 이상 배치된 제2 자기 발생부는, 독립적으로 자기장을 발생하도록 교류 전류가 인가될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출선구 및 대탕도를 통해 배출되는 용융물에 이동 자기장을 인가하여 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 출선구 및 대탕도를 통해 배출되는 용융물의 분출 속도를 감속시켜 탕도 커버의 손상을 방지하고, 대형 폭발을 사전에 방지함과 동시에 용선 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 출선 동작 및 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출선 속도 제어의 필요성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 출선구를 중심으로 배치되는 제1 자기 발생부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 대탕도를 중심으로 배치되는 제2 자기 발생부를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자기력을 이용한 출선 속도 제어 장치를 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 출선구를 중심으로 배치되는 제1 자기 발생부를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 대탕도를 중심으로 배치되는 제2 자기 발생부를 도시한 도면이다.

우선, 도 2를 참조하면, 내화물 영역(2)에는 굴착작업에 의해 출선구(3)가 형성되며, 고로(1) 내에 용해되어 노저에 고여 있는 용융물(4)은 일정시간 경과 후 출선구(3)를 통하여 일정한 속도로 대탕도(5)로 배출됨으로써, 출선 작업이 수행된다.

이후 내화물 영역(2)에 형성된 출선구(3)를 통해 대탕도(5)로 배출된 용융물(4)은 대탕도(5)를 일정한 속도로 이동하면서 슬래그와 용선의 비중 차이로 인해 용선은 바닥으로 가라앉아 스키머(미도시)를 통해 배출되며, 슬래그는 배재구(미도시)를 통해 배출되게 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 제1 자기 발생부(111, 112)는 내화물 영역(2) 중 출선구(3)의 외주에 배치되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 자기 발생부(111, 112)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 출선구(3)의 외주 양측 내화물 영역(2)에 배치될 수 있으며, 양측에 배치된 제1 자기 발생부(111, 112) 각각은 출선구(3)를 따라 각각 하나 이상 배치되고, 하나 이상의 제1 자기 발생부(111, 112) 각각은 독립적으로 자기장을 발생하도록 교류 전류가 인가될 수 있다.

상술한 제1 자기 발생부(111, 112) 각각은, 철심부(111a, 112a)와 철심부(111a, 112a)에 권선되고 3상의 교류 전류가 인가되는 코일(111b, 112b)을 포함할 수 있다.

즉, 코일(111b, 112b)에 3상의 교류전류가 인가되면, 출선구(3)의 중앙을 향하여 이동 자기장(Moving Magnetic Field, MMF)이 인가되는데, 실제 이와 같은 이동 자기장은 평면상 'U'자 형태의 이동 자기장(MF1)을 용선(M)에 인가할 수 있다. 이와 같은 3상 교류전류의 인가에 따른 'U'자형의 이동 자기장(MMF)이 용융물의 일정의 영역에서 인가되면, 이동 자기장(MMF) 사이로 수직한 방향의 전자기력(Magnetic Force, MF1), 용융물 흐름 방향(D1)의 반대 방향으로 전자기력(Magnetic Force, MF1)이 발생되며, 전자기력(MF1)은 용융물의 속도를 감속시켜, 출선구(3)를 통해 분출되는 용융물의 분출 속도가 감소되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출선구(3)를 통해 배출되는 용융물에 이동 자기장(MMF)을 인가하여 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력(MF 1)을 생성함으로써, 출선구(3)를 통해 배출되는 용융물의 분출 속도를 감속시켜 탕도 커버(4a, 4b)의 손상을 방지할 수 있으며, 대형 폭발을 사전에 방지함과 동시에 용선 수율을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 대탕도를 중심으로 배치되는 제2 자기 발생부를 도시한 도면이다.

즉, 위에서 설명된 바와 같이, 내화물 영역(2)에 형성된 출선구(3)를 통해 대탕도(5)로 배출된 용융물(4)은 대탕도(5)를 일정한 속도로 이동하면서 슬래그와 용선의 비중 차이로 인해 용선은 바닥으로 가라앉아 스키머를 통해 배출되며, 슬래그는 배재구를 통해 배출되게 되는데, 대탕도(5)를 이동하는 용융물의 속도가 빠를 경우 용선과 슬래그가 분리될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 없어 용선의 수율을 하락시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출선구(3) 외에 대탕도(5)의 외주에 제2 자기 발생부(121, 122)가 배치되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제2 자기 발생부(121, 122)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 대탕도(5)의 외주 양측에 배치될 수 있으며, 양측에 배치된 제2 자기 발생부(121, 122)는 대탕도(5)를 따라 각각 하나 이상 배치될 수 있다.

상술한 제2 자기 발생부(121, 122) 각각은, 상술한 제1 자기 발생부(111, 112)와 마찬가지로, 철심부(121a, 122a)와 철심부(121a, 122a)에 권선되고 3상의 교류 전류가 인가되는 코일(121b, 122b)을 포함할 수 있다.

즉, 코일(121b, 122b)에 3상의 교류전류가 인가되면, 대탕도(5)의 중앙을 향하여 이동 자기장(Moving Magnetic Field, MMF)이 인가되는데, 실제 이와 같은 이동 자기장은 평면상 'U'자 형태의 이동 자기장(MF)을 용선(M)에 인가할 수 있다. 이와 같은 3상 교류전류의 인가에 따른 'U'자형의 이동 자기장(MMF)이 용융물의 일정의 영역에서 인가되면, 이동 자기장(MMF) 사이로 수직한 방향의 전자기력(MF2), 즉 대탕도(5)를 흐르는 용융물 흐름 방향(D2)의 반대 방향으로 전자기력(Magnetic Force, MF2)이 발생되며, 전자기력(Magnetic Force, MF2)은 용융물의 속도를 감속시켜, 대탕도(5)를 흐르는 용융물의 이동 속도가 감소되게 된다.

상술한 출선구(3)의 외주에 배치된 제1 자기 발생부(111, 112) 및 대탕도(5)의 외주에 제2 자기 발생부(121, 122)가 배치 구조 및 이를 이용한 용융물 흐름 방향의 반대 방향의 전자기력(MF1, MF2)의 생성은 본 발명의 일 실시 형태로 기술한 것이며, 용융물의 속도를 제어하기 위한 다른 실시 형태도 가능하다. 예컨대, 출선구(3) 또는 대탕도(5)의 외주에서 용융물 흐름 방향과 직각 방향으로 자기장을 발생시키도록 함으로써, 용융물의 흐름을 방해하는 방향으로 전자기력을 생성하여 용융물의 속도를 제어할 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 대탕도(5)를 흐르는 용융물에 이동 자기장(MMF)을 인가하여 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력(MF2)을 생성함으로써, 대탕도(5)를 통해 흐르는 용융물의 이동 속도를 감속시켜 용선과 슬래그를 완전히 분리하여 대형 폭발을 사전에 방지함과 동시에 용선 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

1: 고로 2: 내화물 영역
3: 출선구 4: 용선
5: 대탕도 6: 배재구
7: 모레둑 8: 슬래그와 용선의 경계
111, 112: 제1 자기 발생부 111a, 112a: 철심부
111b, 112b: 코일 121, 122: 제2 자기 발생부
121a, 122a: 철심부 121b, 122b: 코일
MMF: 이동 자기장 MF1, MF2: 전자기력

Claims (6)

1. 고로의 내화물 영역을 관통하여 형성되며, 상기 고로에서 용융된 용융물을 분출하는 출선구; 및
   상기 내화물 영역 중 상기 출선구의 양측에 각각 배치되고, 이동 자기장을 상기 용융물에 인가하여 상기 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 상기 출선구를 통해 분출되는 용융물의 분출 속도를 제어하는 제1 자기 발생부를 포함하고,
   상기 제1 자기 발생부는,
   3상 교류 전류를 이용하여 상기 출선구의 중심방향으로 진행하는 독립적인 상기 이동 자기장을 생성하는 출선 제어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 자기 발생부는,
   철심부와 상기 철심부에 권선되고 상기 3상의 교류 전류가 인가되는 코일을 포함하고,
   상기 용융물이 분출되는 출선구를 따라 하나 이상 배치되는 출선 제어 장치.
   
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 출선구로부터 분출되는 용융물이 흐르는 대탕도; 및
   상기 대탕도의 외주에 구비되고, 이동 자기장을 상기 용융물에 인가하여 상기 용융물의 흐름과 반대 방향의 전자기력을 생성함으로써, 상기 대탕도를 통해 이동하는 용융물의 이동 속도를 제어하는 제2 자기 발생부를 더 포함하는 출선 제어 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 자기 발생부는,
   철심부와 상기 철심부에 권선되고 3상의 교류 전류가 인가되는 코일을 포함하고,
   상기 용융물이 이동하는 대탕도의 외주를 따라 하나 이상 배치되는 출선 제어 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 하나 이상 배치된 제2 자기 발생부는,
   독립적으로 자기장을 발생하도록 교류 전류가 인가되는 출선 제어 장치.
   

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