KR101634735B1 - 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 용강 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명 진공조와 진공펌프 사이에 적어도 일부가 연통 배치되며, 상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 수봉 형성부와, 상기 수봉 형성부의 전 및 후에 배치되는 진공발신부, 상기 수봉 형성부에 연통하는 경로를 개방 및 폐쇄하는 수봉밸브 및 상기 진공발신부 및 상기 진공조에 연결되어, 상기 진공발신부 및 상기 진공조에서 감지되는 결과에 따라 상기 수봉밸브를 제어하는 공정처리부를 포함하는 진공 탈가스 설비를 이용하여, 진공조 및 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 과정과, 수봉영역을 기준으로 수봉영역의 후단을 예비진공 구간으로 형성하는 과정, 진공조의 침적관을 래들에 수용된 용강에 침지시키는 과정 및 상기 수봉영역을 해제하는 과정으로 용강 정련을 수행함으로써, 진공조를 신속하게 고진공으로 도달시킬 수 있고, 용강 정련 공정을 안정적으로 진행되도록 할 수 있다.

Description

진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 용강 정련 방법 {A system for degassing under vacuum condition and a method of refining the molten steel using it}
본 발명은 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 정련 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강 정련 시에 진공을 용이하게 제어할 수 있는 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 정련 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제강 공정은 용선예비처리, 전로 정련, 이차 정련 및 연속주조공정 순으로 진행된다. 용선에 산소 가스를 취입하여 처리하는 전로 정련을 마치고, 전로에서 출강되는 용강은 불순물이 많고 원하는 강의 성분이 대부분 미달인 상태이므로 별도의 용기 즉 래들(ladle)에 담겨 이차 정련 설비에서 이차 정련이 진행된다.
용강의 이차 정련 설비 중 진공 탈가스 설비(통상, 'RH 탈가스 설비'라 한다)는 고청정강을 제조하는 설비 중 하나로, 진공조 내부를 감압하면서 진공도에 따라 용강이 진공조 안으로 상승 및 하강하면서 청정도가 증가되는 공정이 진행된다. 이에, 진공 탈가스 설비는 진공조 내의 진공상태를 절대진공에 가까운 고진공도로 관리할 필요가 있다.
이와 같은 진공 탈가스 설비의 진공 형성 방법은 진공도에 따라서 단계별로 설비의 구성이 순차적으로 작동하는 방식으로 진행된다. 즉, 진공조의 침적관이 용강에 침지됨(이하, 처리 개시)과 동시에 진공펌프가 작동되어 대기압 상태에서 600토르(torr)까지 진공을 형성한다. 이후, 탈가스 라인 내 스팀의 분사 및 응축으로 스팀의 체적을 감소시키는 방법으로 진공도를 점차 증가시키고, 2토르(torr) 이하의 고진공을 유지하면서 목표한 시간동안 용강의 탈가스 처리를 지속한다.
종래에는 전술한 단계별 진공 형성에 소요되는 시간을 단축하기 위하여 침적관을 용강에 침지시키기 이전에 예비진공을 형성시키는 방법을 사용하였다. 즉, 탈가스 라인에 예비진공을 형성한 뒤 침적관을 용강에 침지시킨다. 그리고 예비 진공이 형성된 전단에 설치된 진공밸브를 개방하여, 진공조에 예비진공도를 단시간에 형성하여 고진공 도달 시간을 단축시키는 방법을 사용하였다.
그러나, 진공밸브의 기밀성 불량으로 침적관을 용강에 침지시키는 순간, 용강 상부의 비중이 낮은 슬래그가 진공조 내로 빨려 들어오게 되며, 이는 배기관 후단의 가스 쿨러에 융착되어 설비 열화 및 부하의 문제를 야기한다.
JP 1993-0230518 A1 JP 1995-0278645 A1 JP 1996-0193214 A1
본 발명은 안전성과, 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 정련 방법을 제공한다.
본 발명은 진공조 내부를 고진공으로 단시간에 형성할 수 있는 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 정련 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비는 진공조와 진공펌프 사이에 적어도 일부가 연통 배치되며, 상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 수봉 형성부와, 상기 수봉 형성부의 전 및 후에 배치되는 진공발신부, 상기 수봉 형성부에 연통하는 경로를 개방 및 폐쇄하는 수봉밸브 및 상기 진공발신부 및 상기 진공조에 연결되어, 상기 진공발신부 및 상기 진공조에서 감지되는 결과에 따라 상기 수봉밸브를 제어하는 공정처리부를 포함한다.
상기 수봉 형성부는 내부에 유동성 물질이 수용 가능한 공간을 제공하며, 상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이에 배치되는 수봉형성조, 상기 수봉형성조에 연결되어 상기 수봉형성조로 상기 유동성 물질을 공급하는 공급부 및 상기 수봉 형성조 전단의 제1 탈가스 라인의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
상기 수봉 형성부에는 상기 수봉 형성조 내 유동성 물질의 레벨을 측정하는 수위측정기가 구비될 수 있다.
상기 진공발신부는 상기 수봉 형성부와 상기 진공펌프 사이에 구비되어, 상기 수봉 형성부와 상기 진공펌프 사이의 진공도를 측정하는 예비 진공발신기 및 상기 수봉 형성부와 상기 진공조 사이에 구비되어, 상기 수봉 형성부와 상기 진공조 사이의 진공도를 측정하는 적어도 하나 이상의 메인 진공발신기를 포함할 수 있다.
상기 공정 처리부는 상기 예비 진공발신기의 진공도 값이 설정값인지 및 상기 진공조의 하부로의 래들의 이송 여부를 판단하는 판단부 및 상기 판단부의 판단 결과에 따라 상기 수봉밸브와, 상기 수봉형성부와 상기 진공조 사이의 진공밸브의 개폐 및 상기 래들의 이동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 진공밸브 및 상기 래들의 승강기에 연결되며, 상기 진공밸브를 개폐 및 상기 래들의 승하강을 가능하게 하는 제1 제어기 및 상기 제1 제어기와 연동되어, 상기 진공밸브의 개폐 및 상기 래들의 승하강에 따라 상기 수봉밸브의 개폐를 가능하게 하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 방법은 진공탈가스 설비의 진공조 및 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 과정과, 상기 수봉영역을 기준으로, 상기 수봉영역의 후단을 예비진공 구간으로 형성하는 과정, 상기 진공조의 침적관을 래들에 수용된 용강에 침지시키는 과정 및 상기 수봉영역을 해제하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 수봉영역을 형성하는 과정은 상기 진공조 및 상기 진공펌프의 적어도 일부 공간에 유동성 물질을 공급하여, 상기 유동성 물질을 기준으로 상기 진공조 및 상기 진공펌프를 연결하는 탈가스 라인을 제1 탈가스 라인 및 제2 탈가스 라인으로 구분하며 형성할 수 있다.
상기 수봉영역의 후단은 상기 제2 탈가스 라인이며, 상기 예비진공 구간은 대기압보다 낮은 압력을 가질 수 있다.
상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이가 대기압 상태일 때, 상기 수봉영역은 상기 제1 탈가스 라인 후단의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
상기 수봉영역을 형성하는 과정 및 상기 예비진공 구간을 형성하는 과정은 상기 래들이 상기 진공조 하부에 배치되도록 이송하는 동안 수행될 수 있다.
상기 침적관을 용강에 침지시키는 과정 이전에 상기 수봉영역 후단이 예비진공도로 형성되었는지 감지하는 과정, 상기 진공조 하부에 상기 래들이 배치되었는지 감지하는 과정 및 상기 수봉영역 전단의 진공밸브를 개방하는 과정을 수행할 수 있다.
상기 수봉영역을 해제하는 과정은 상기 수봉영역과 외부를 연통시키는 배출라인에 구비된 수봉밸브를 개방하여, 상기 유동성물질을 상기 수봉영역으로부터 외부로 배출시키며 수행될 수 있다.
상기 수봉영역을 해제하는 과정 이후에 상기 진공조의 진공도를 상기 예비진공도보다 높은 진공도로 단계적으로 증가시키는 과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비 및 이를 이용한 정련 방법에 의하면 진공조를 신속하게 고진공으로 도달시킬 수 있고, 용강 정련 공정을 안정적으로 진행되도록 할 수 있다.
즉, 진공조와 진공펌프 사이에 유동성 물질로 밀봉된 영역(이하, 수봉영역)을 형성하고, 수봉영역을 기준으로 후단에 예비진공이 형성되도록 한다. 그리고, 용강의 처리가 개시된 후, 수봉영역 내 유동성 물질을 배출하여 수봉을 해제함으로써, 진공조에 진공이 용이하게 형성되도록 한다.
또한, 수봉영역을 기준으로 전단과 후단을 분리 및 구획함으로써, 진공밸브의 기밀성 불량으로 누수가 발생하는 것을 막을 수 있다. 이에, 진공조에 진공이 발생하는 것을 방지할 수 있어 진공조 내의 슬래그 흡입을 해결할 수 있다.
그리고, 용강이 진공 탈가스 설비로 이송되는 동안에 수봉영역의 후단에 예비진공을 형성할 수 있기 때문에, 용강을 정련 시간을 단축할 수 있다.
따라서, 종래에 비해 고진공으로 용강을 처리하는 시간을 증가시킬 수 있어, 용강의 청정도 또한 증가시킬 수 있다. 또한, 용강 정련 공정의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있어 강 제조 공정에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진공탈가스 설비를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수봉 형성부를 자세하게 설명하기 위한 도 1의 발췌도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진공탈가스 설비를 이용한 용강 정련 방법 및 진공탈가스설비의 작동상태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비의 작동상태를 나타내는 공정도이다.
도 6은 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 방법의 비교도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 진공탈가스 설비 및 이를 이용한 용강 정련 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진공탈가스 설비를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수봉 형성부를 자세하게 설명하기 위한 도 1의 발췌도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비를 이용한 용강 정련 방법을 순차적으로 나타내는 순서도이며, 도 4는 공정 진행 상황에 따른 진공 탈가스 설비의 작동 상태를 설명하기 위한 순서도이이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비의 작동상태를 나타내는 공정도이다. 그리고, 도 6은 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 방법의 비교도이다.
진공 탈가스 설비(1)는 전로(미도시)로부터 1차 정련된 용강(M)을 탈가스화하여 2차 정련하는 설비로서, 진공상태의 진공조(100)에 구비되는 침적관(150)을 용강(M)에 침지시킨다. 그리고, 용강(M)은 진공도에 의해 진공조(100) 내부로 빨려들어가면서 침적관(150)을 통해 환류됨으로써 정련 처리된다. 이때, 본 발명에서는 진공 탈가스 설비(1)의 진공조(100)에 단시간에 고진공을 형성하고, 예비진공을 형성할 때에 진공조(100)에 진공이 형성되지 않도록 예비진공이 형성되는 구간과 진공조(100)가 분리 및 구분될 수 있도록 하는 장치를 제공한다.
이에, 진공 탈가스 설비(1)는 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이에 적어도 일부가 연통 배치되며, 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에 수봉영역(C)을 형성하는 수봉 형성부(200)와, 수봉 형성부의 전(前) 및 후(後)에 배치되는 진공발신부(300), 수봉 형성부(200)에 연통하는 경로를 개방 및 폐쇄하는 수봉밸브(250V) 및 진공발신부(300) 및 진공조(100)에 연결되어, 진공발신부(300) 및 진공조(100)에서 감지되는 결과에 따라 수봉밸브(250V)를 제어하는 공정처리부(400)를 포함한다.
또한, 진공 탈가스 설비(1)는 이미 공지된 바와 같이, 진공펌프(P)와 진공조(100)가 탈가스 라인(L)에 의해 연결되며, 사이에 이젝터(530) 및 콘덴서(510)가 구비된다. 또한, 진공조(100)와 후술하는 수봉 형성부(200)의 수봉 형성조(210) 사이에는 용강(M)의 환류로 발생한 고온의 탈가스를 냉각해주는 가스쿨러(미도시)가 구비된다. 이때, 공지된 구성들은 용강 정련 방법에서 설명할 때 각 기능에 대해 간단하게 언급하기로 한다.
진공조(100)는 진공 탈가스 설비(1)의 최전단에 배치되는 구성으로서, 외부 대기압력과 내부압력의 차이로 인해 래들(50) 내 용강(M)이 내부로 들어올 수 있는 공간 및 경로를 형성한다. 이때, 진공조(100)의 하부에는 침적관(150)이 구비된다. 이때, 침적관(150)은 진공조(100)의 하부에 돌출되어 구비되고, 용강(M)이 래들(50)과 진공조(100)를 순환 가능하도록 상승관 및 하강관으로 분리될 수 있다.
진공펌프(P)는 진공조(100)와 탈가스 라인(L)으로 연결되며 진공 탈가스 설비(1)의 최후단에 배치되는 구성이다. 즉, 진공펌프(P)는 탈가스 라인(L) 내에 존재하는 기체를 흡입하면서 진공조(100) 내의 진공도를 증가시킬 수 있다.
수봉 형성부(200)는 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에 유동성 물질로 밀봉된 영역을 형성하기 위한 구성으로서, 내부에 유동성 물질이 수용 가능한 공간을 제공하며, 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에 배치되는 수봉 형성조(210)와, 수봉 형성조(210)에 연결되어 수봉 형성조(210)로 유동성 물질을 공급하는 공급부(230) 및 수봉 형성조(210)의 전단의 제1 탈가스 라인(L1)의 적어도 일부를 포함한다.
수봉 형성조(210)는 내부 공간을 갖는 탱크(tank)로써, 상하방향으로 소정길이 연장 형성되어 진공조(100) 및 진공펌프(P)와 탈가스 라인(L)으로 상호 연결된다. 이때, 수봉 형성조(210)와 진공조(100) 사이의 탈가스 라인(이하, 제1 탈가스 라인; L1)은 수봉 형성조(210)와 하부에 연결되며, 수봉 형성조(210)와 진공펌프(P) 사이의 탈가스 라인(이하, 제2 탈가스 라인; L2)은 수봉 형성조(210)에 유동성 물질이 담기는 높이보다 높은 상부에 연결될 수 있다. 즉, 수봉 형성조(210)와 제1 탈가스 라인(L1) 및 수봉 형성조(210)와 제2 탈가스 라인(L2)은 수봉 형성조(210)에 대기압 및 예비 진공도가 형성되더라도 수봉 형성조(210) 내에 수용되는 유동성 물질이 수봉 형성조(210) 밖으로 나가 밀봉이 해제되는 것을 방지할 수 있도록 연결될 수 있다. 이에, 제1 탈가스 라인(L1)은 수봉 형성조(210)와 U자형상을 나타낼 수 있도록 연결될 수 있으며, 제2 탈가스 라인(L2)은 수봉 형성조(210)의 직상부에 연결될 수 있다.
공급부(230)는 수봉 형성조(210)로 유동성 물질을 공급하기 위해 구비되는 것으로서, 유동성 물질을 수용하는 수공급기(233)와, 수공급기(233)와 수봉 형성조(210)를 연결하는 수공급라인(231)을 포함한다. 이와 같은 공급부(230)는 수공급라인(231)을 통해 수봉 형성조(210) 내부로 유동성 물질, 예컨대, 물을 공급함으로써, 수봉 형성조(210)의 일부 영역에 유동성 물질이 수용되도록 한다. 이에, 제1 탈가스 라인(L1)과 제2 탈가스 라인(L2) 사이를 공급된 유동성 물질에 의해 밀봉되도록 할 수 있다. 이때, 수공급라인(231)은 수봉 형성조(210)에 하나의 유동성 물질 경로를 형성하며 연결될 수도 있고, 본 발명의 실시 예와 같이 수봉 형성조(210)의 총 높이를 기준으로 하부로부터 상부로 소정의 거리로 이격되어 다수개의 유동성 물질 경로를 형성하면서 연결될 수도 있다.
한편, 수봉 형성부(200)에는 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질의 레벨을 측정하는 수위 측정기(270)가 추가로 구비될 수도 있다. 즉, 수위 측정기(270)는 수봉 형성조(210)의 외부에 설치되어, 외부에서 육안으로 수봉 형성조(210) 내의 유동성 물질의 수위를 확인 가능하도록 하는 기기가 사용될 수 있다. 이때, 수위 측정기(270)가 수봉 형성조(210)에 연결되는 이유로는 수봉 형성조(210) 내에 수용되는 유동성 물질의 수용량이 너무 적거나 너무 다량 수용될 경우의 문제 때문이다.
즉, 수봉 형성조(210)에 가해지는 압력이 대기압일 경우에는 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질이 제1 탈가스 라인(L1)과 제2 탈가스 라인(L2) 사이를 밀봉할 수는 있다. 그러나, 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질이 너무 소량으로 수용되고, 수봉 형성조(210) 내부가 대기압을 벗어나는 경우에는 유동성 물질이 압력에 의해 제2 탈가스 라인(L2)쪽으로 이동하면서 제1 탈가스 라인(L1)과 수봉 형성조(210)의 연통부분에 유동성 물질이 없어 밀봉이 해제되는 문제가 발생한다. 그리고, 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질이 너무 다량으로 수용되고, 수봉 형성조(210) 내부가 대기압을 벗어나는 경우에는 제2 탈가스 라인(L2) 쪽으로 유동성 물질이 범람하게 되며, 범람한 유동성 물질이 다른 구성으로 침투할 경우 고장을 초래할 수도 있다. 이에, 수봉 형성조(210)의 총 높이를 기준으로 중심으로부터 상부에는 일정 레벨 이상으로 수용되는 유동성 물질을 수봉 형성조(210) 외부로 배출시키는 바이패스라인(290)이 구비될 수도 있다.
이와 같은 유동성 물질은 대기압 상태일 때, 수봉 형성조(210) 내의 유동성 물질의 최상단과 제1 탈가스 라인(L1) 내 유동성 물질의 최상단이 동일한 위치에 배치되도록 수용하는 것이 바람직하다.
이와 같은, 수봉 형성부(200)는 수봉 형성조(210) 내에 유동성 물질을 공급하여 탈가스 라인(L) 사이를 밀봉하기 위한 역할뿐만 아니라, 탈가스 라인(L)을 통해 배출되는 탈가스 내 포함된 분진들을 회수할 수 있는 역할을 할 수도 있다. 즉, 진공조(100)를 통해 환류되는 용강으로부터 발생하는 탈가스 내에는 공정에 의해 분진이 포함될 수 있다. 이와 같은 분진들은 탈가스 라인(L)을 통해 외부로 배출되면 대기오염을 야기할 수 있다. 따라서, 탈가스 내 포함된 분진을 제거하여 외부로 배출하는 것이 요구된다.
이에, 수봉 형성부(200)는 수봉 형성조(210) 내로 유동성 물질을 분사하여 수봉 형성조(210) 내로 빨려 들어온 분진이 분사되는 유동성 물질에 의해 포집될 수 있도록, 수공급라인(231)의 단부에 분사노즐(미도시)이 연결되고, 분사노즐은 수봉 형성조(210) 내에서 유동성 물질을 스프레이 방식으로 분사시켜 분진을 포집할 수 있다.
진공 발신부(300)는 수봉 형성부(200)와 진공펌프(P) 사이에 구비되며, 수봉 형성부(200)와 진공펌프(P) 사이의 진공도를 측정하는 예비 진공발신기(310) 및 수봉 형성부(200)와 진공조(100) 사이에 구비되어, 수봉 형성부(200)와 진공조(100) 사이의 진공도를 측정하는 적어도 하나 이상의 메인 진공발신기(330, 350)를 포함한다. 즉, 진공 발신부(300)는 제1 탈가스 라인(L1) 및 제2 탈가스 라인(L2)에 각각 메인 진공발신기(330, 350) 및 예비 진공발신기(310)를 구비하여 단계별로 형성되는 진공도를 확인할 수 있다. 이때, 예비 진공발신기(310) 및 메인 진공발신기(330, 350)를 설명하기에 앞서, 진공조(100)에 형성되는 단계별 진공도에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
일반적으로, 진공 탈가스 설비(1)의 진공조(100)는 내부가 고진공으로 형성되어 용강을 처리하는데, 고진공은 2 토르(torr)이하의 진공도를 의미한다. 이때, 진공조(100)는 한번에 고진공으로 형성되는 것이 불가능하기 때문에 2 토르 이하의 진공도를 갖도록 단계별로 진공도가 형성된다. 이때, 예비 진공도는 진공조(100)에 진공이 형성되기전 수봉영역(C)의 후단에 형성된 진공도를 의미하며, 이는 대기압보다 낮은 압력을 나타낼 수 있다. 즉, 예비 진공도는 대기압을 기준으로 40 내지 80% 낮아진 압력 값을 나타낼 수 있다. 이후, 수봉영역(C)이 해제됨으로써 진공조(100)에 순간적으로 발생하는 제1 진공도는 예비진공도보다는 높으며 대기압보다는 낮은 압력을 나타낼 수 있다. 그리고, 제1 진공도로부터 고진공도로 가기 전까지 제1 진공도로부터 13 내지 26% 낮아진 압력 값을 나타내는 것이 제2 진공도를 의미하며, 제2 진공도를 기준으로 12% 이하로 낮아진 압력 값을 나타내는 것이 제3 진공도를 의미한다.
예비 진공발신기(310)는 앞서 서술한 예비진공도를 측정 및 감지하기 위한 구성으로서, 수봉 형성조(210)의 후단에 예비 진공도가 형성된 것을 감지하기 위해 구비될 수 있다. 즉, 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질의 수용에 의해 제1 탈가스 라인(L1)과 제2 탈가스 라인(L2) 사이가 수봉되고, 진공펌프(P)의 작동으로 인해 제2 탈가스 라인(L2)의 진공도가 낮아지며 수봉 형성조(210) 후단부의 구성에 예비진공도가 형성된 것을 확인할 수 있도록 구비될 수 있다. 더욱이, 예비 진공발신기(310)가 구비되는 것은 예비 진공발신기(310)의 감지상태에 따라서 수봉 형성조(210)의 수봉을 해제하고 후속 공정을 조절할 수 있기 때문에 필수적으로 구비된다.
메인 진공발신기(330, 350)는 앞서 서술한 제2 내지 제3 진공도를 측정 및 감지하기 위한 구성으로서, 수봉 형성조(210)의 수봉이 해제되고, 단계별 진공도 증가로 인해 제1 탈가스 라인(L1)에 단계별로 제2 및 제3 진공도가 형성되는 것을 확인할 수 있도록 구비될 수 있다.
수봉밸브(250V)는 수봉 형성부(200)의 내부와 외부를 연통하는 경로를 개방 및 폐쇄하기 위해 구비되는 것으로서, 더욱 상세하게는 수봉 형성조(210)의 내부로부터 외부로 연통되어 유동성 물질을 배출시키는 배출라인(250)에 구비되어 배출라인(250)의 경로를 개방 및 폐쇄하도록 구비될 수 있다. 이때, 배출라인(250)은 수봉 형성조(210) 내 유동성 물질을 용이하게 배출할 수 있도록 수봉 형성조(210)의 하부에 연결될 수 있으며, 이에 수봉밸브(250V)는 수봉 형성조(210)의 하부에 배치될 수 있다.
공정처리부(400)는 진공조(100), 수봉 형성부(200) 및 진공발신부(300)에 연결되어, 진공발신부(300) 및 진공조에서 감지되는 결과에 따라 수봉밸브(250V) 및 래들(50)의 작동을 제어한다. 더욱 상세하게는, 공정처리부(400)는 예비 진공발신기(310)가 미리 설정된 진공도 값을 나타내는 것 및 진공조(100)의 하부에 래들(50)이 이송된 것을 감지하는 판단부(410)와, 판단부(410)의 감지 결과에 따라 수봉밸브(250V)와, 수봉 형성부(200) 및 진공조(100) 사이의 진공밸브(L·V)의 개폐 및 래들(50)의 작동을 제어하는 제어부(430)를 포함한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비(1)는 설비를 이루는 구성들과 공정처리부(400) 간의 연동으로 인해 설비의 작동이 순차적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
판단부(410)는 진공조(100)와 예비 진공발신기(310) 각각으로부터 진공조(100)의 하부에 래들(50)의 이송이 완료되었는지, 제2 탈가스 라인(L2)에 예비진공도가 형성된 것을 감지하기 위해 진공조(100) 및 예비 진공발신기(310)에 연결될 수 있다. 즉, 판단부(410)는 수봉 형성조(210) 내 수봉영역(C)이 형성된 후에, 진공조(100) 하부에 래들(50)의 이송이 완료되어 래들(50) 내 용강에 진공조(100)의 침적관(150)이 침지되도록 래들(50)의 이동을 제어하거나, 예비진공도가 진공조(100)에 형성되도록 수봉영역(C)을 해제할 수 있도록 제어부(430)에 감지 신호를 보내기 위해 구비된다.
제어부(430)는 판단부(410)로부터 전달된 신호에 따라서 순차적으로 구성들을 작동시키기 위해 구비되며, 제어부(430)는 제1 탈가스 라인(L1)에 설치된 진공밸브(L·V)에 연결되어, 판단부(410)의 결과에 따라 진공밸브(L·V)를 개방 및 폐쇄 가능하게 하는 제1 제어기(432) 및 제1 제어기(432)와 연동되어, 진공밸브(L·V)의 개폐에 따라 수봉 밸브(250V)의 개폐 및 래들(50)의 승하강을 가능하게 하는 제2 제어기(434)를 포함한다.
이와 같은 공정처리부(400)의 세부 역할은 후술하는 용강 정련 방법에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비(1)는 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이에 소정 영역의 수봉영역(C)을 형성함으로써, 공정 초기에 제1 탈가스 라인(L1)과 제2 탈가스 라인(L2)이 각각 상이한 진공도를 갖도록 형성할 수 있다. 이에, 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이를 용이하고 안정적으로 밀봉할 수 있으며, 공정 초기에 진공조(100)에 용이하게 예비진공도가 형성되도록 할 수 있다.
이하에서는, 상기 진공 탈가스 설비(1)의 작동 순서 및 공정 순서에 따른 효과를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 방법은 진공 탈가스 설비(1)의 진공조(100) 내 진공도를 용이하고 안정적으로 증가시켜 용강을 정련하는 방법으로서, 진공 탈가스 설비(1)의 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에 수봉영역(C)을 형성하는 과정과, 수봉영역(C)을 기준으로 수봉영역(C) 전단과 후단을 각각 대기압 구간 및 예비진공 구간(E)으로 형성하는 과정, 진공조(100)의 침적관(150)을 용강(M)에 침지시키는 과정 및 수봉영역을 해제하는 과정을 포함한다.
우선, 전로(미도시)로부터 1차 정련이 완료된 용강(M)은 래들(50)에 장입되며, 래들(50)에 수용된 용강(M)은 진공 탈가스 설비(1)쪽으로 이송된다(S10, S20). 이때, 용강(M)은 진공 탈가스 설비(1)로 이송되기 전에 엘에프 설비(미도시)에서 추가 정련이 행해진 후에 진공 탈가스 설비(1)로 이송될 수도 있다. 여기서, 용강(M)이 진공 탈가스 설비(1)로 이송된 것은 진공조(100)의 침적관(150) 하부에 용강(M)이 배치된 상태가 진공 탈가스 설비(1)로 용강이 이송된 상태일 수 있다.
용강(M)이 진공 탈가스 설비(1)로 이송되기 이전 또는 용강(M)의 이송되는 과정과 동시에 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이에 유동성 물질로 수봉영역(C)을 형성한다(S100). 즉, 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이를 연결하는 탈가스 라인(L) 중에서 일부 영역에 유동성 물질을 공급하고, 탈가스 라인(L) 중 일부 영역이 유동성 물질로 채워진 상태를 만든다. 이에, 탈가스 라인(L)에서 유동성 물질이 채워진 영역은 유동성 물질에 의해 밀봉된 영역(이하, 수봉영역(C))이 된다. 그리고, 탈가스 라인(L)은 수봉영역(C)을 기준으로 제1 탈가스 라인(L1) 및 제2 탈가스 라인(L2)으로 구분한다.
여기서, 수봉영역(C)을 형성하기 위해 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에는 수봉 형성조(210)가 배치되고, 유동성 물질은 공급부(230)의 수공급기(233)의 작동에 의해 수공급라인(231)을 따라 수봉 형성조(210) 내로 공급된다. 이때, 유동성 물질은 대기압보다 낮은 압력이 수봉 형성조(210)에 가해질 경우 수봉이 해제되는 것을 억제 및 방지하기 위해, 수봉영역(C)은 진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이가 대기압 상태일 때, 제1 탈가스 라인(L1)의 후단의 적어도 일부를 포함하도록 공급될 수 있다. 즉, 유동성 물질은 수봉 형성조(210)와 수봉 형성조(210)의 전단에 연결되는 제1 탈가스 라인(L1)내에서 단부가 동일위치인 U자 및 Y자 형상을 포함하도록 공급되어, 수봉 형성조(210)와 연통되는 제1 탈가스 라인(L1)의 하단부의 부스터 라인(LB)의 일부에 수용됨과 동시에 수봉 형성조(210)의 적어도 일부 영역에 수용됨으로써, 제1 탈가스 라인(L1) 및 수봉 형성조(210)에 수용되어 형성한 수봉영역(C)이 U자형상 및 Y자 형상 중 어느 하나의 형상을 나타내도록 할 수 있다(R110).
진공조(100) 및 진공펌프(P) 사이에 수봉영역(C)이 형성되면, 진공펌프(P)를 작동시켜(R130) 수봉영역(C)의 전단은 대기압 구간으로, 수봉영역(C) 후단은 예비진공 구간(E)으로 형성하여, 제1 탈가스 라인(L1)은 대기압 구간으로 제2 탈가스 라인(L2)은 예비진공도 구간으로 형성한다(R150). 즉, 수봉영역(C)이 형성되면 제2 탈가스 라인(L2)은 수봉 형성조(210)와 진공펌프(P) 사이만 연통되며, 진공펌프(P)가 제2 탈가스 라인(L2) 내 기체를 외부로 배출시키면 제2 탈가스 라인(L2)은 예비진공도 구간으로 형성된다.
이처럼, 제2 탈가스 라인(L2) 내 진공도가 증가하는 것은 제2 탈가스 라인(L2)에 설치되는 예비 진공발신기(310)에 의해 실시간으로 확인 가능하며, 예비 진공발신기(310)는 제2 탈가스 라인(L2) 내부가 예비 진공도로 형성된 것을 판단부(410)로 발신한다.
판단부(410)는 예비 진공발신기(310)로부터 발신된 신호에 의해 수봉영역(C) 후단이 예비진공도로 형성되었는지 감지하고, 추가로 래들(50)이 이송(R210)되어 진공조(100) 하부에 용강(M)이 배치되었는지 감지한다(R230). 즉, 판단부(410)는 진공조(100)와 진공펌프(P) 사이에 수봉영역(C)이 형성된 후 수봉영역(C)의 후단에 예비진공이 형성된 이후에, 수봉영역(C)의 후단에 예비 진공이 형성되었는지 및 진공조(100) 하부로 용강의 이송이 완료되었는지를 감지하게 된다. 이때, 수봉영역(C)의 후단에 예비 진공도가 형성되었는지는 예비 진공발신기(310)를 통해 가능하며, 진공조(100) 하부로 용강의 이송이 완료되었는지는 진공조(100)의 하부쪽에 위치센서(미도시)를 구비하여 위치센서에 의해 진공조(100) 하부에 래들(50)의 이송이 완료된 것을 감지하는 것이 가능하다.
판단부(410)에서 상기 감지들이 완료되면, 판단부(410)는 제어부(430)로 진공 탈가스 설비(1) 구성들의 작동 신호들을 전달한다. 즉, 판단부(410)의 감지과정이 완료되면, 제1 제어기(432)는 수봉 형성조(210)와 진공조(100) 사이의 제1 탈가스 라인(L1)에 설치된 진공밸브(L·V)를 개방하고, 래들(50)을 상승시켜 침적관(150)이 용강(M)에 침지되도록 한다(S30, R250).
상기 판단부(410) 및 제1 제어기(432)에 의해 용강(M)의 처리개시가 완료되면, 진공조(100)에 예비진공도를 형성하기 위해 수봉영역(C)을 해제하는 과정이 수행된다(S200). 이때, 수봉영역(C)을 해제하는 과정은 수봉영역(C)과 수봉영역(C) 외부를 연통시키는 배출라인(250)에 구비된 수봉밸브(250V)를 제2 제어기(434)가 개방시킴으로써 수봉 형성조(210) 및 제1 탈가스 라인(L1)에 잔류하던 유동성 물질을 외부로 배출시키며 수행될 수 있다. 이처럼, 수봉밸브(250V)가 개방되어 수봉영역(C)을 이루는 유동성 물질을 탈가스 라인(L) 외부로 배출됨으로써, 제1 탈가스 라인(L1)과 제2 탈가스 라인(L2)의 수봉이 해제된다(R270). 이때, 수봉이 해제되면 진공펌프(P)의 작동에 의해 제1 탈가스 라인(L1)에도 예비 진공도가 형성되며 단시간에 진공조(100) 내에 예비 진공이 형성된다(R100).
진공조(100)에 제1 진공도가 형성되면 용강(M)은 침적관(150)중 하나의 관을 통해 진공조(100) 내부로 빨려들어가면서 용강(M)의 정련이 진행된다.
용강(M)의 정련이 진행되는 중에 진공조(100)의 진공도를 단계별로 증가시킨다(R290). 즉, 진공조(100)의 진공도를 제1 진공도보다 높은 진공도를 갖도록 형성함으로써 용강(M)의 탈가스화가 더욱 활발하게 일어나도록 할 수 있다.
제1 진공도가 형성된 진공조(100) 내 진공도를 증가시키기 위한 방법으로 에젝터(530)에 고압의 스팀을 분사시키고, 분사된 고온의 스팀을 콘덴서(510)를 통해 냉각시킴으로써 스팀이 응축되어 스팀 체적이 감소되는 원리로 진공을 형성하여 진공도를 증가시켜 진공조(100)가 제1 진공도를 갖도록 한다.
이후, 에젝터(530)의 가동이 정지되고, 동시에 부스터가 작동하여 제1 진공도보다 증가된 진공도를 갖는 제2 진공도를 형성하고, 더 나아가 진공조(100)에 고진공을 형성하게 된다.
이처럼, 고진공으로 환류되어 청정도가 증가되는 정련이 완료(R300)된 용강(M)은 연속 주조 설비(미도시)에서 강으로 제조되기 위해 주조 설비로 이송된다(S40).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 진공 탈가스 설비는 진공조와 진공펌프 사이를 수봉할 수 있는 구성을 구비하고, 수봉영역을 기준으로 후단에만 예비진공을 형성한 후에 용강의 처리를 개시한다. 이에, 진공조 내에 예비진공을 형성하는 것이 단시간에 수행될 수 있어 용강의 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 예비진공이 미리 탈가스 라인에 형성되었어도, 기존에 탈가스 라인에 구비된 진공 밸브의 기밀성 악화로 인해서 슬래그까지 진공조를 통해 탈가스 라인으로 흡입되는 문제를 해결할 수 있어 공정의 안전성을 증가시켜 설비의 고장을 억제 및 방지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1 : 진공 탈가스 설비 50 : 래들
55 : 승강기 M : 용강
100 : 진공조 150 : 침적관
L : 탈가스 라인 L1 : 제1 탈가스 라인
L2 : 제2 탈가스 라인 P : 진공펌프
200 : 수봉 형성부 210 : 수봉 형성조
230 : 공급부 250 : 배출라인
250V : 수봉밸브 270 : 수위 측정기
300 : 진공발신부 310 : 예비 진공발신기
330 : 메인 진공발신기 410 : 판단부
430 : 제어부 432 : 제1 제어기
434 제2 제어기

Claims (14)

  1. 진공조와 진공펌프 사이에 적어도 일부가 연통 배치되며, 상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 수봉 형성부와;
    상기 수봉 형성부의 전 및 후에 배치되는 진공발신부;
    상기 수봉 형성부에 연통하는 경로를 개방 및 폐쇄하는 수봉밸브; 및
    상기 진공발신부 및 상기 진공조에 연결되어, 상기 진공발신부 및 상기 진공조에서 감지되는 결과에 따라 상기 수봉밸브를 제어하는 공정처리부;를 포함하는 진공 탈가스 설비.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 수봉 형성부는,
    내부에 유동성 물질이 수용 가능한 공간을 제공하며, 상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이에 배치되는 수봉형성조;
    상기 수봉형성조에 연결되어 상기 수봉형성조로 상기 유동성 물질을 공급하는 공급부; 및
    상기 수봉 형성조 전단의 제1 탈가스 라인의 적어도 일부를 포함하는 진공 탈가스 설비.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 수봉 형성부에는,
    상기 수봉 형성조 내 유동성 물질의 레벨을 측정하는 수위측정기;가 구비되는 진공 탈가스 설비.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 진공발신부는,
    상기 수봉 형성부와 상기 진공펌프 사이에 구비되어, 상기 수봉 형성부와 상기 진공펌프 사이의 진공도를 측정하는 예비 진공발신기; 및
    상기 수봉 형성부와 상기 진공조 사이에 구비되어, 상기 수봉 형성부와 상기 진공조 사이의 진공도를 측정하는 적어도 하나 이상의 메인 진공발신기;를 포함하는 진공 탈가스 설비.
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 공정 처리부는,
    상기 예비 진공발신기의 진공도 값이 설정값인지 및 상기 진공조의 하부로의 래들의 이송 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과에 따라 상기 수봉밸브와, 상기 수봉형성부와 상기 진공조 사이의 진공밸브의 개폐 및 상기 래들의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하는 진공 탈가스 설비.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 진공밸브 및 상기 래들의 승강기에 연결되며, 상기 진공밸브를 개폐 및 상기 래들의 승하강을 가능하게 하는 제1 제어기; 및
    상기 제1 제어기와 연동되어, 상기 진공밸브의 개폐 및 상기 래들의 승하강에 따라 상기 수봉밸브의 개폐를 가능하게 하는 제2 제어기;를 포함하는 진공 탈가스 설비.
  7. 진공탈가스 설비의 진공조 및 진공펌프 사이에 수봉영역을 형성하는 과정;
    상기 수봉영역을 기준으로, 상기 수봉영역의 후단을 예비진공 구간으로 형성하는 과정;
    상기 진공조의 침적관을 래들에 수용된 용강에 침지시키는 과정; 및
    상기 수봉영역을 해제하는 과정;을 포함하는 용강 정련 방법.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 수봉영역을 형성하는 과정은,
    상기 진공조 및 상기 진공펌프의 적어도 일부 공간에 유동성 물질을 공급하여, 상기 유동성 물질을 기준으로 상기 진공조 및 상기 진공펌프를 연결하는 탈가스 라인을 제1 탈가스 라인 및 제2 탈가스 라인으로 구분하며 형성하는 용강 정련 방법.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 수봉영역의 후단은 상기 제2 탈가스 라인이며, 상기 예비진공 구간은 대기압보다 낮은 압력을 갖는 용강 정련 방법.
  10. 청구항 8 에 있어서,
    상기 진공조 및 상기 진공펌프 사이가 대기압 상태일 때, 상기 수봉영역은 상기 제1 탈가스 라인 후단의 적어도 일부를 포함하는 용강 정련 방법.
  11. 청구항 7 에 있어서,
    상기 수봉영역을 형성하는 과정 및 상기 예비진공 구간을 형성하는 과정은,
    상기 래들이 상기 진공조 하부에 배치되도록 이송하는 동안 수행되는 용강 정련 방법.
  12. 청구항 8 에 있어서,
    상기 침적관을 용강에 침지시키는 과정 이전에,
    상기 수봉영역 후단이 예비진공도로 형성되었는지 감지하는 과정;
    상기 진공조 하부에 상기 래들이 배치되었는지 감지하는 과정; 및
    상기 수봉영역 전단의 진공밸브를 개방하는 과정;을 수행하는 용강 정련 방법.
  13. 청구항 8, 청구항 9, 청구항 10 및 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수봉영역을 해제하는 과정은,
    상기 수봉영역과 외부를 연통시키는 배출라인에 구비된 수봉밸브를 개방하여, 상기 유동성물질을 상기 수봉영역으로부터 외부로 배출시키며 수행되는 용강 정련 방법.
  14. 청구항 8 에 있어서,
    상기 수봉영역을 해제하는 과정 이후에,
    상기 진공조의 진공도를 상기 예비진공도보다 높은 진공도로 단계적으로 증가시키는 과정;을 수행하는 용강 정련 방법.
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