KR101687292B1 - 레이들용 탈류장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이들의 용선 순환을 위한 임펠러 내부에 불활성가스와 분말 탈류제가 혼합된 상태로 레이들 내에 담겨진 용선 내부로 공급되어 탈류작업을 수행할 수 있도록 함과 아울러, 탈류 작업시 용선보다 비중이 가벼운 분말 탈류제가 용선 내부에 오랜 시간동안 잔존하도록 투입 구조가 개선된 레이들용 탈류장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이들용 탈류장치는 내부에 용선이 담겨진 레이들의 내부에 복수의 블레이드가 수용되고 레이들의 상측에 마련된 구동모터에 의해 회전 구동되어 상기 블레이드를 회전시키는 임펠러 축을 갖는 임펠러와; 상기 임펠러의 내부로 분말 탈류제와 불활성가스가 혼합된 상태로 공급하기 위한 탈류제 공급부; 및, 상기 탈류제 공급부로부터 공급된 상기 레이들 내의 용선 내에 공급하기 위한 탈류제 투입수단;을 구비하고, 상기 임펠러는 상기 블레이드와 임펠러 축의 연결부위에 배치되고 상기 임펠러 축의 회전동작시 상기 블레이드의 상측에서 용선의 흐름을 하측으로 유도하는 연결플레이트가 구비되며, 상기 연결플레이트의 좌,우 양측에 절개부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

레이들용 탈류장치{DESULFURIZATION DEVICE FOR LADLE}
본 발명은 레이들용 탈류장치에 관한 것으로, 특히 레이들의 용선 순환용 임펠러의 내부에 불활성가스와 혼합된 분말 탈류제를 공급하여 분말 탈류제를 임펠러를 통해 레이들에 담겨진 용선 내부로 공급함과 아울러, 탈류작업을 수행하는 과정에서 용선보다 비중이 가벼운 분말 탈류제가 레이들의 내부에 오래 머무르도록 용선과의 반응시간을 지연시킬 수 있도록 공급구조가 개선된 레이들용 탈류장치에 관한 것이다.
제강 조업은 고로에서 출선된 용선을 용선 예비 처리를 실시하여 전로에 장입하고, 전로 정련과 2차 정련 공정을 거친 후 연속 주조 공정을 통해 주편을 제조하는 작업이다.
일반적으로 전로에서의 정련 작업에서 노내 산화 반응에 의해 용선 중의 불순물인 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 등을 제거할 수 있다. 그러나 황(S)의 경우에는 환원 반응에 의해서 제거되기 때문에 전로 정련작업 전 예비처리 단계에서 탈류 작업을 실시해야 한다.
특히 황(S)은 강중에 다량으로 존재하는 경우 크랙(crack)을 유발하고 취성을 저하시키며 적열취성(red shortness)의 원인이 되는 등 강재 특성에 나쁜 영향을 미치므로 가능한 낮은 수준으로 유지해야 한다.
종래 탈류제 투입장치와 관련된 선행기술은 한국 등록특허공보 등록번호 제10-1091935호 "다공노즐을 포함한 탈류 랜스와 이를 이용한 예비처리탈류 방법"(등록일자 : 2011.12.02)에 개시된 바와 같이, 용선 예비처리 작업에서 폭이 좁고 길이 방향으로 길게 형성되는 토페도 카 안의 용선으로 부원료를 투입하여 탈류하는 탈류 랜스에 있어서, 랜스의 본체와; 상기 렌스 본체의 내부에 부원료를 이송하는 원료 수송관과; 상기 원료 수송관의 하부에 수평 방향으로 양측에 설치된 두개의 제1분사 노즐과; 상기 제1분사 노즐의 하부로 소정거리 떨어진 상기 원료 수송관의 하부에 수평방향으로 양측에 설치하되, 상기 제1분사 노즐의 좌우방향으로 일정각도로 회전하여 향하도록 설치된 두개의 제2분사 노즐을 포함하고, 상기 제1분사 노즐과 제2분사 노즐 사이의 각도는 예각이며, 상기 제1분사 노즐 및 제2분사 노즐은 상기 토페도 카의 길이 방향을 향하도록 형성되는 다공노즐을 포함한 탈류 랜스에 관한 것이다.
기존 용선 탈류장치와 관련된 다른 선행기술은 한국 등록특허공보 제10-0418977호 "용선 출선시 와류를 이용한 탈류장치"(등록일자 : 2004.02.03)에 개시된 바와 같이, 탈류제를 저장하도록 용선준비장에 설치된 원통형상의 저장호퍼와; 상기 저장호퍼의 상부에 고정되며 탈류제의 수입과 불출시 발생되는 가스 및 분진을 수집제거하도록 구비된 집진부와; 상기 저장호퍼의 하부에 고정되며 제어신호에 따라 선택적으로 탈류제를 불출하는 불출부와; 상기 불출부의 작동을 제어하는 운전부를 포함하여 구성된다.
그런데, 기존 선행기술은 용선 출선시 또는 토페도 카 내에 담겨진 용선을 탈류하고 있으나, 레이들 내에 담겨진 용선을 탈류하는 데에는 적합하지 않을 뿐만 아니라, 분말 탈류제를 용선 내에 투입하더라도 용선보다 비중이 낮은 분말 탈류제가 용선의 상부층으로 떠오르기 때문에 용선 내에 머무르는 시간이 짧아서 탈류 효율성이 저하되는 단점이 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-1091935호 "다공노즐을 포함한 탈류 랜스와 이를 이용한 예비처리탈류 방법"(등록일자 : 2011.12.02) 한국 등록특허공보 제10-0418977호 "용선 출선시 와류를 이용한 탈류장치"(등록일자 : 2004.02.03)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 레이들의 용선 순환을 위한 임펠러 내부에 불활성가스와 분말 탈류제가 혼합된 상태로 레이들 내에 담겨진 용선 내부로 공급되어 탈류작업을 수행할 수 있도록 함과 아울러, 탈류 작업시 용선보다 비중이 가벼운 분말 탈류제가 용선 내부에 오랜 시간동안 잔존하도록 투입 구조가 개선된 레이들용 탈류장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 용선이 담겨진 레이들의 내부에 복수의 블레이드가 수용되고 레이들의 상측에 마련된 구동모터에 의해 회전 구동되어 상기 블레이드를 회전시키는 임펠러 축을 갖는 임펠러와; 상기 임펠러의 내부로 분말 탈류제와 불활성가스가 혼합된 상태로 공급하기 위한 탈류제 공급부; 및 상기 탈류제 공급부로부터 공급된 상기 레이들 내의 용선 내에 공급하기 위한 탈류제 투입수단;을 구비하고, 상기 임펠러는 상기 블레이드와 임펠러 축의 연결부위에 배치되고 상기 임펠러 축의 회전동작시 상기 블레이드의 상측에서 용선의 흐름을 하측으로 유도하는 연결플레이트가 구비되며, 상기 연결플레이트의 좌,우 양측에 절개부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 탈류제 투입수단은 상기 임펠러 축의 내부로 상기 불활성가스와 분말 탈류제가 혼합된 상태로 하측으로 공급되도록 임펠러 축의 내부에 수직으로 중공 형태로 형성되는 투입관과, 상기 투입관의 하부에 연통되도록 연결되고 횡방향으로 형성되어 상기 블레이드의 외측에 상,하로 형성되어 상기 불활성가스가 혼합된 분말 탈류제를 용선 내부로 공급하기 위한 상,하측 분사공으로 구성된다.
상기 탈류제 투입수단은 상기 임펠러 축의 내부에 형성되고 상기 투입관의 외측에 냉각을 위한 불활성가스가 충전된 냉각관이 더 구비된 것이다.
상기 상,하측 분사공은 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되고, 상기 상측 분사공의 관경이 하측 분사공의 관경보다 더 크게 형성된 것이다.
상기 상,하측 분사공은 레이들의 중간 지점보다 낮은 하부에 위치하도록 형성된 것이다.
본 발명 레이들용 탈류장치는 임펠러 내부에 분말 탈류제의 이송 및 용선 내에 공급되도록 탈류제의 투입구조를 개선하여 임펠러의 하부에서 불활성가스의 압력으로 투입함과 아울러 분말 탈류제가 공급된 용선의 회전 흐름을 하부측으로 유도함으로써, 분말 탈류제가 레이들의 하측 내부에 공급되어 용선 내에 잔존하는 시간을 최대한 지연시켜 용선과의 반응시간을 오래 유지시켜 탈류 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 상,하측 분사공의 관경이 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성됨에 따라, 분말 탈류제의 투입시 분말 탈류제가 레이들의 하부측으로 분사되도록 함으로써, 임펠러가 배치되는 위치가 제한되더라도 용선과의 반응시간을 더 오래 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다.
그리고, 본 발명은 하측 분사공이 상측 분사공보다 관경을 작게 형성시킴으로써, 상,하측 분사공을 통해 각각 공급되는 분말 탈류제의 투입량을 균일하게 분배시킬 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 레이들용 탈류장치의 구성도.
도 2는 본 발명 탈류제 투입수단을 확대하여 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 블레이드의 저면 사시도.
도 4는 본 발명 상,하측 분사공의 변형 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명 상,하측 분사공의 다른 변형 예를 보인 도면.
본 발명에 따른 레이들용 탈류장치는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 내부에 용선이 담겨진 레이들(10)의 내부에 복수의 블레이드(120)가 수용되고 레이들(10)의 상측에 마련된 구동모터(300)에 의해 회전 구동되어 상기 블레이드(120)를 회전시키는 임펠러 축(110)을 갖는 임펠러(100)와, 상기 임펠러(100)의 내부로 분말 탈류제(P)와 불활성가스가 혼합된 상태로 공급하기 위한 탈류제 공급부(50)와, 상기 탈류제 공급부(50)로부터 공급된 상기 레이들(10) 내의 용선(20) 내에 공급하기 위한 탈류제 투입수단(200)으로 구성된다.
여기서 불활성가스는 일 예로 질소가스를 채용할 수 있다.
상기 탈류제 공급부(50)는 불활성가스인 질소와 분말 탈류제(P)를 혼합하여 임펠러(100)의 내부로 공급하기 위한 펌프 등을 구비할 수 있다.
임펠러(100)는 임펠러 축(110)과 블레이드(120)의 연결부위에 배치되고 상기 임펠러 축(110)의 회전동작시 상기 블레이드(120)의 상측에서 용선(20)의 흐름을 하측으로 유도하는 연결플레이트(125)가 구비되며, 상기 연결플레이트(125)의 좌,우 양측에 절개부(125a)가 형성된다.
상기 연결플레이트(125)는 절개부(125a)를 제외한 나머지 부위가 블레이드(120)의 상측을 막아서 블레이드(120)의 회전시 발생되는 용선(20)의 흐름을 하측으로 유도시켜 용선(20) 내에 투입된 분말 탈류제(P)의 용선(20) 내 잔존하는 시간을 지연시킬 수 있도록 한다.
절개부(125a)는 연결플레이트(125)의 좌,우 양측에 일부분 절개되도록 형성되어 블레이드(120)의 회전시 용선(20)이 원심력을 갖도록 회전되게 유도하는 기능을 갖는다.
상기 탈류제 투입수단(200)은 상기 임펠러 축(110)의 내부로 상기 불활성가스와 분말 탈류제(P)가 혼합된 상태로 하측으로 공급되도록 임펠러 축(110)의 내부에 수직으로 중공 형태로 형성되는 투입관(210)과, 상기 투입관(210)의 하부에 연통되도록 연결되고 횡방향으로 형성되어 상기 블레이드(120)의 외측에 상,하로 형성되어 상기 불활성가스가 혼합된 분말 탈류제(P)를 용선(20) 내부로 공급하기 위한 상,하측 분사공(220,230)으로 구성된다.
상기 투입관(210)은 상부에 탈류제 공급부(50)와 연통되도록 연결되어 불활성가스인 질소가스와 혼합된 분말 탈류제(P)를 블레이드(120)측으로 공급하는 기능을 갖는다.
상측 분사공(220)과 하측 분사공(230)은 중앙 부위가 서로 연통되도록 연결되고, 각 블레이드(120)들의 상측과 하측에 외측으로 연통되는 구조를 갖는다.
상,하측 분사공(220,230)은 레이들(10)의 중간 지점보다 낮은 하부에 위치하는 것이 바람직하며, 이는 분말 탈류제(P)의 비중이 용선(20)보다 가볍기 때문에 용선(20) 내에 머무르는 시간을 지연시켜 탈류 효율을 높이기 위함이다.
또한, 상기 탈류제 투입수단(200)은 상기 임펠러 축(110)의 내부에 형성되고 상기 투입관(210)의 외측에 냉각을 위한 불활성가스가 충전된 냉각관(250)이 더 구비된다.
냉각관(250)은 상기 투입관(210)의 외측을 감싸는 형태로 형성된 것으로서, 내부에 불활성가스가 충전되어 밀폐된 상태를 유지함에 따라 투입관(210) 내에 용선(20)의 열이 전달되어 가열되는 것을 예방할 수 있다.
미설명 부호 "350"은 구동모터(300)의 회전력을 임펠러 축(110)에 전달하기 위한 조인트를 나타낸 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명 레이들 탈류장치는, 탈류제 공급부(50)를 통해 불활성가스와 분말 탈류제(P)가 혼합된 상태로 투입관(210) 내부로 공급되고, 불활성가스의 압력에 의해 분말 탈류제(P)가 투입관(210)의 하측으로 이송되면서, 도 1에 도시된 바와 같이 상,하측 분사공(220,230)을 통해 레이들(10) 내의 용선(20) 내부로 분사된다.
상기 분말 탈류제(P)는 불활성가스의 압력으로 투입관(210) 내부를 거쳐 상,하측 분사공(220,230)을 통해 용선(20) 내부로 투입된다.
또한, 분말 탈류제(P)는 각 블레이드(120)의 외측으로 형성된 상,하측 분사공(220,230)을 통해 용선(20) 내부로 투입되므로, 각 블레이드(120)들의 회전시 레이들(10) 내부에 담겨진 용선(20) 내에 균일하게 투입된다.
이때, 임펠러(100)의 회전시 절개부(125a)가 형성된 연결플레이트(125)가 용선(20)의 회전 흐름을 하측으로 유도함으로써, 용선(20) 내에 투입되고 용선(20)보다 비중이 가벼운 분말 탈류제(P)가 용선(20)의 상부측으로 떠오르기 전까지 용선(20) 내부에 머무르는 시간을 최대한 지연시켜 용선(20)과의 반응시간을 오래 유지시킬 수 있다.
이로 인해 용선(20)에 함유된 불순물인 유황을 효율적으로 제거하여 용선(20)의 탈류 효율을 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 레이들용 탈류장치는 임펠러(100) 내부에 분말 탈류제(P)의 이송 및 용선(20) 내에 공급되도록 탈류제의 투입구조를 개선하여 임펠러(100)의 하부에서 불활성가스의 압력으로 투입함과 아울러 분말 탈류제(P)가 공급된 용선(20)의 회전 흐름을 하부측으로 유도함으로써, 분말 탈류제(P)가 레이들(10)의 하측 내부에 공급되어 용선(20) 내에 잔존하는 시간을 최대한 지연시켜 용선(20)과의 반응시간을 오래 유지시켜 탈류 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
도 4는 본 발명 상,하측 분사공의 변형 예를 나타낸 도면으로서, 상,하측 분사공(220,230)이 앞서 설명한 선 실시예와는 달리, 상,하측 분사공(220,230)의 관경이 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성된 것이다.
이는, 분말 탈류제(P)의 투입시 분말 탈류제(P)가 레이들(10)의 하부측으로 분사되도록 함으로써, 임펠러(100)가 배치되는 위치가 제한되더라도 용선(20)과의 반응시간을 더 오래 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다.
도 5는 본 발명 상,하측 분사공의 다른 변형 예를 보인 도면으로서, 앞서 설명한 선 실시예들과는 달리, 상기 상측 분사공(220)의 관경(d1)이 하측 분사공(230)의 관경(d2)보다 더 크게 형성된 것이다.
앞서 설명한 선 실시예들은 투입관(210)의 하부와 연통되는 상측 분사공(220)의 중앙과 하측 분사공(230)이 수직으로 연통되어 있으므로, 상,하측 분사공(220,230)의 관경이 동일할 경우 하측 분사공(230)측에 공급되는 분말 탈류제(P)의 투입량이 상측 분사공(220)측에 공급되는 분말 탈류제(P)의 투입량보다 더 많은 양의 분말 탈류제(P)가 투입될 수 있으며, 분말 탈류제(P)가 레이들(10)의 내부에 불균일하게 투입될 수 있으므로, 본 발명의 다른 변형 예는 하측 분사공(230)이 상측 분사공(220)보다 관경을 작게 형성시켜 상,하측 분사공(220,230)을 통해 각각 공급되는 분말 탈류제(P)의 투입량을 균일하게 분배시킬 수 있는 이점을 갖는다.
10 : 레이들 20 : 용선
50 : 탈류제 공급부 100 : 임펠러
110 : 임펠러 축 120 : 블레이드
125 : 연결플레이트 125a : 절개부
200 : 탈류제 투입수단 210 : 투입관
220,230 : 상,하측 분사공 250 : 냉각관

Claims (6)

  1. 내부에 용선(20)이 담겨진 레이들(10)의 내부에 복수의 블레이드(120)가 수용되고 레이들(10)의 상측에 마련된 구동모터(300)에 의해 회전 구동되어 상기 블레이드(120)를 회전시키는 임펠러 축(110)을 갖는 임펠러(100)와;
    상기 임펠러(100)의 내부로 분말 탈류제(P)와 불활성가스가 혼합된 상태로 공급하기 위한 탈류제 공급부(50); 및
    상기 탈류제 공급부(50)로부터 공급된 상기 레이들(10) 내의 용선(20) 내에 공급하기 위한 탈류제 투입수단(200);을 구비하고,
    상기 임펠러(100)는 상기 블레이드(120)와 임펠러 축(110)의 연결부위에 배치되고 상기 임펠러 축(110)의 회전동작시 상기 블레이드(120)의 상측에서 용선(20)의 흐름을 하측으로 유도하는 연결플레이트(125)가 구비되며, 상기 연결플레이트(125)의 좌,우 양측에 절개부(125a)가 형성된 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탈류제 투입수단(200)은 상기 임펠러 축(110)의 내부로 상기 불활성가스와 분말 탈류제(P)가 혼합된 상태로 하측으로 공급되도록 임펠러 축(110)의 내부에 수직으로 중공 형태로 형성되는 투입관(210)과,
    상기 투입관(210)의 하부에 연통되도록 연결되고 횡방향으로 형성되어 상기 블레이드(120)의 외측에 상,하로 형성되어 상기 불활성가스가 혼합된 분말 탈류제(P)를 용선(20) 내부로 공급하기 위한 상,하측 분사공(220,230)으로 구성된 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탈류제 투입수단(200)은 상기 임펠러 축(110)의 내부에 형성되고 상기 투입관(210)의 외측에 냉각을 위한 불활성가스가 충전된 냉각관(250)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 상,하측 분사공(220,230)은 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 상측 분사공(220)의 관경(d1)이 하측 분사공(230)의 관경(d2)보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 상,하측 분사공(220,230)은 레이들(10)의 중간 지점보다 낮은 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이들용 탈류장치.
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