KR101713614B1 - 진공을 이용한 출강 장치 및 출강 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 진공을 이용한 출강 장치는, 노체의 측면 하부에 형성된 용강 유출구를 밀폐하며, 용강 유출구를 통해 유입되는 용강을 수용하고, 내부의 압력을 조절 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 밀폐형 챔버의 내부에 구비되며, 밀폐형 챔버의 하부를 관통하여 노체의 하부로부터 일정 높이로 돌출되도록 직선 형상을 가지며, 용강 유출구를 통해 밀폐형 챔버 내부로 유입된 용강을 외부로 배출하는 제1 출강구와, 용강의 출강시에는, 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 밀폐형 챔버의 내부로 유입되는 용강의 높이가 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 제1 출강구를 통해 용강을 외부로 배출하도록 하는 압력 조절부를 포함할 수 있다.

Description

진공을 이용한 출강 장치 및 출강 제어 방법{APPARATUS FOR TAPPING MOLTEN STEEL USING VACUMM AND TAPPING CONTROL METHOD USING THEREOF}
본 출원은, 경동 또는 무경동 방식의 용강 취급 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로 설비를 이용하여 용강을 배출시키는 방법은 크게 EBT(Eccentric Bottom Tapping) 방식, 스파우트(Spout) 방식, 사이펀(Siphon) 방식 등이 있다.
EBT 방식은 노내 용강을 배출시키기 위하여 과도하게 노체를 경동시켜야 하며, 출강 중에 슬래그가 유출되는 문제가 있으며, 스파우트(Spout) 방식은 출강시 노체에 저장된 용강 전략을 한번에 배출하기 때문에 용강에 포함된 슬래그를 제거하기 어려운 단점이 있다.
한편, 사이펀(Siphon) 방식은 슬래그의 유출 없이 용강을 배출시키는 효율적인 장치이다. 하지만, 사이펀 효과를 이용하기 위한 여러 제약 조건들 때문에 구현하기가 용이하지 않은 단점이 있다. 즉, 사이펀 효과를 이용하기 위해서는 용강의 최저 높이와 출강구의 최저 높이 사이에 일정한 높이를 유지해야 하며, 하부 출강(tapping) 장치의 기밀(sealing)을 유지해야 하는 문제점이 있다.
출강과 관련 기술로는, 예를 들면 한국공개특허 제2010-0078665(“출강 장치 및 출강 방법”, 공개일: 2010년07월08일)이 있다.
한국공개특허 제2010-0078665(“출강 장치 및 출강 방법”, 공개일: 2010년07월08일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 사이펀 효과를 이용하지 않고도 무경동으로 출강할 수 있는 진공을 이용한 출강 장치 및 출강 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 와류를 방지하여 안정적인 출강이 가능하며, 슬래그의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있음과 동시에 출강량의 분할 제어가 가능한 진공을 이용한 출강 장치 및 출강 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 노체의 측면 하부에 형성된 용강 유출구를 밀폐하며, 상기 용강 유출구를 통해 유입되는 용강을 수용하고, 내부의 압력을 조절 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버; 상기 밀폐형 챔버의 내부에 구비되며, 상기 밀폐형 챔버의 하부를 관통하여 상기 노체의 하부로부터 일정 높이로 돌출되도록 직선 형상을 가지며, 상기 용강 유출구를 통해 상기 밀폐형 챔버 내부로 유입된 용강을 외부로 배출하는 제1 출강구; 및 상기 용강의 출강시에는, 상기 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 상기 밀폐형 챔버의 내부로 유입되는 용강의 높이가 상기 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 상기 제1 출강구를 통해 용강을 외부로 배출하도록 하는 압력 조절부를 포함하는 진공 출강을 이용한 출강 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 노체의 측면 하부에 형성된 용강 유출구를 밀폐하며, 상기 용강 유출구를 통해 유입되는 용강을 수용하고, 내부의 압력을 조절 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 상기 밀폐형 챔버의 내부에 구비되며, 상기 밀폐형 챔버의 하부를 관통하여 상기 노체의 하부로부터 일정 높이로 돌출되도록 직선 형상을 가지며, 상기 용강 유출구를 통해 상기 밀폐형 챔버 내부로 유입된 용강을 외부로 배출하는 제1 출강구를 포함하는 진공 출강을 이용한 출강 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 노체내에 원료를 장입하는 원료 장입 단계; 상기 노체내에 장입된 원료를 용강으로 용해 및 정련하는 용해 및 정련 단계; 및 상기 용해 및 정련된 용강을 상기 제1 출강구를 통해 배출하는 출강 단계를 포함하며, 상기 출강 단계는, 상기 밀폐형 챔버의 내부를 진공상태로 유지하여 상기 밀폐형 챔버의 내부로 유입된 용강의 높이가 상기 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 상기 제1 출강구를 통해 용강을 외부로 배출하도록 하는 단계를 포함하는 출강 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 노체의 측면 하부에 밀폐형 챔버를 구성하고, 밀폐형 챔버 내에는 노체의 하부로부터 상부가 일정 높이로 돌출되도록 형성된 제1 출강구를 관통 형성한 후, 밀폐형 챔버 내의 압력을 조절함으로써, 사이펀 효과를 이용하지 않고도 무경동으로 출강할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출강시 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 유입된 용강의 높이가 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 안정적인 출강이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 노체의 하부에서 출강함으로써 슬래그의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밀폐형 챔버 내부의 압력을 조절함에 의해 출강량의 분할 제어가 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 출장 장치는 무경동 노체 외에도 경동 노체에도 적용 가능하며, 무경동 노체에 적용할 경우에는 노체의 경동 작업을 생략하여 출강시에도 통전이 가능한 조업을 구현하여 조업 중에 발생하는 파워 오프 시간(power off time)을 줄여 전기로의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존 EBT 출강 방식의 경우 노체를 경동시켜야 하기 때문에 출강구의 위치에 따라 변압기, 집진 덕트(duct) 등 주변 설비의 위치가 정해지게 되나, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 무경동 노체를 적용할 경우에는 출강구를 배치하는데 제약 조건이 없고 다수의 출강구를 적용한 시스템도 구성 가능한 이점이 있다. 또한, 전기로의 주변 설비를 배치함에 있어서도 노체 경동으로 인한 간섭 사항이 없기 때문에 유동적인 레이아웃 구성이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 적용된 출강 장치를 위에서 바라본 평면도이다.
도 2는 도 1을 A-A'에서 바라본 절단 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치의 가압 단계를 설명하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치의 출강 단계를 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1을 B-B'에서 바라본 절단 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 설치되는 복수개의 밀페형 챔버를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 적용된 출강 장치를 위에서 바라본 평면도이다.
도 9b은 도 9a를 C-C'에서 바라본 절단 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치가 적용된 전기로를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치가 적용된 전로를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치가 적용된 비철 금속 전기로를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치가 적용된 턴디쉬를 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 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 적용된 출강 장치를 위에서 바라본 평면도이며, 도 2는 도 1을 A-A'에서 바라본 절단 측면도이다. 한편, 도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치가 적용될 수 있는 노체들을 예시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 출강 장치(100)는, 노체(10)의 측면 하부에 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 형태에 따른 출강 장치(100)가 적용될 수 있는 노체(10)는 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은 전기로(Electric Arc Furnace, EAF) 외에도, 도 10에 도시된 바와 같은 용강 유출구(21)가 일정한 각도를 가지고 상부로 형성된 전기로(10)에 적용될 수 있다. 도 10의 경우 후술하는 압력 조절부(150)를 통해 출강구(110) 내부의 공간(110)의 압력을 조절할 수 있다. 도면부호 H는 용강(MS) 상부로부터 출강구(110) 상부까지의 높이이며, S는 슬래그이다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 출강 장치(100)가 적용될 수 있는 노체(10)는 도 11에 도시된 바와 같이 용선을 용강(MS)으로 정련하는 제강로인 전로(Converter)이거나, 도 12에 도시된 바와 같은 비철금속 전기로(Submerged Arc Furnace, SAF)이거나 또는 연주 턴디쉬(tundish)일 수 있다. 도 12에서 도면부호 1300은 래들(ladle)이다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 노체(10)의 측면 하부에는 용강(Molten Steel, MS)을 외부로 배출하기 위한 용강 유출구(21, 22)가 형성되며(도 1에는 2개로 도시되어 있으나, 실시 형태에 따라서는 하나 또는 3 이상일 수 있음), 밀폐형 챔버(120)는 용강 유출구(21, 22)를 밀폐하며, 밀폐형 챔버(120) 내부(121)의 압력은 압력 조절부(150)에 의해 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상술한 밀폐형 챔버(120) 내부에는, 그 하부를 관통하며 노체(10)의 하부(11)로부터 상부가 일정 높이(H)로 돌출되도록 형성된 제1 출강구(110)가 구비되며, 제1 출강구(110)를 통해 용강 유출구(21, 22)로부터 유입된 용강(MS)이 외부로 배출될 수 있다.
한편, 압력 조절부(150)는 진공 형성부('감압부'라고도 함)(151) 및 가압부(152)로 구성될 수 있으며, 진공 형성부(151) 및 가압부(152)는 출강 제어부(170)의 제어에 따라 노체(10) 내부의 압력을 조절할 수 있다.
상술한 압력 조절부(150) 중 진공 형성부(151)는 밀폐형 챔버(120)의 내부를 감압하여 진공상태로 만들기 위한 것으로, 예를 들면 진공 펌프일 수 있다. 또한, 상술한 압력 조절부(150) 중 가압부(152)는 불활성 가스와 같은 기체를 밀폐형 챔버(120) 내부로 유입시켜 노체(10) 내부의 압력을 증가시키기 위한 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상술한 압력 조절부(150)는 출강시 밀폐형 챔버(120)의 내부를 진공상태로 유지함으로써 밀폐형 챔버(120)의 내부로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이 이상이 되도록 할 수 있다. 이후 제1 출강구(110) 하부의 게이트(GT1)를 열면, 용강(MS)은 철정압에 의해 제1 출강구(110)를 통해 배출될 수 있다.
반대로, 출강시 게이트(GT1)가 먼저 열린 이후에, 압력 조절부(150)는 밀폐형 챔버(120)의 내부를 진공상태로 유지함으로써 밀폐형 챔버(120)의 내부로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이 이상이 되도록 할 수 있다.
즉, 출강이 진행됨에 따라 밀폐형 챔버(120) 내의 용강(MS)의 수위가 낮아져서 제1 출강구(110)의 높이와 비슷해지면 와류가 발생하여 출강이 불안정해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 출강시 밀폐형 챔버(120)의 내부를 진공 상태로 유지하여 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 안정적인 출강이 가능한 이점이 있다.
또는, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압력 조절부(150)는 노체(10)에 장입된 원료의 용해 및 정련시, 밀폐형 챔버(120)의 내부를 가압하여 밀폐형 챔버(120) 내부로 용강(MS)이 유입되지 않도록 하거나(환류) 또는 밀폐형 챔버(120)의 내부를 반복적으로 가압 및 감압함으로써, 노체(10)에서 용해되는 용강(MS)을 교반(stirring)할 수도 있다.
또는, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압력 조절부(150)는, 노체(10)에 장입된 원료의 용해 및 정련시, 밀폐형 챔버(120)의 내부를 밀폐시킴으로써, 용강(MS)에서 발생되는 가스의 팽창에 의해 발생되는 압력에 의해 밀폐형 챔버(120) 내부로 유입되는 용강(MS)을 노체(10) 내부로 환류시킬 수도 있다.
또는, 상술한 압력 조절부(150)는, 밀폐형 챔버(120) 내의 압력을 가압 및 감압함으로써, 제1 출강구(110)를 통해 배출되는 용강(MS)의 양을 분할 제어할 수도 있다.
한편, 상술한 격벽(130)은 노체(10)의 외벽과 밀폐형 챔버(120)의 경계를 밀폐시키기 위한 것으로, 상술한 격벽(130)은 내부는 강판(steel plate)을 포함하며, 강판의 외부는 내화물로 감싸도록 구성함으로써 기밀성을 유지할 수 있다.
그리고, 제1 출강구(110) 옆에는 밀폐형 챔버(120)의 하부(11)를 관통하도록 형성되어 노체(10) 내부의 잔여 용강(MS)을 배출하는 제2 출강구(111)를 더 포함할 수 있다. 경동 노체의 경우 상술한 제2 출강구(111)는 노체(10) 내부의 용강(MS)을 배출하는데 사용될 수 있다.
또한, 노체(10)의 하부(11)에는 비상시 노체(10) 내의 용강(MS)을 모두 출강하기 위한 비상 용강 유출구(23)를 더 포함할 수 있다.
한편, 노체(10)의 하부(11)는, 용강 유출구(21, 22) 쪽으로 경사지도록 형성함과 동시에 용강 유출구(21, 22)의 단면적이 제1 출강구(110)의 단면적보다 크게함으로써, 원활한 출강이 가능한 이점이 있다.
그리고, 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120) 내부(121)의 압력(P), 용강(MS)의 온도(T), 밀폐형 챔버(120) 내의 용강(MS)의 레벨(L)을 입력받은 후, 이들에 기초하여 압력 조절부(150)를 제어함으로써, 출강을 제어할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 단계별로 출강 제어 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해(이하 용해는 원료의 용해 및 정련을 포함하는 의미로 사용된다) 단계 중 수행되는 출강 장치(100)의 가압 단계를 설명하는 도면이다.
용해 및 정련 단계에서는 장입된 원료가 용해되며, 상술한 용해 및 정련 단계에서 출강 제어부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가압부(152)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 가압할 수 있다.
이와 같이, 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 가압하는 이유는, 용해 및 정련 단계에서 생기는 용강(MS) 노체(10) 내부로 환류시키기 위함이다.
또는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상술한 용해 및 정련 단계에서, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여, 밀폐형 챔버(120)의 내부를 반복적으로 가압 및 감압하여 노체(10)에서 용해되는 용강(MS)을 교반할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 가압에 의한 노체(10) 내부의 압력 상승으로 인해 폭발의 위험을 방지하기 위해, 별도의 바이패스 밸브(미도시)를 더 구비할 수 있다.
이 경우 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120)의 내부(121) 압력이 미리 설정된 압력을 초과할 경우 바이패스 밸브(미도시)를 개방함으로써, 초과된 압력을 바이패스 시켜 밀폐형 챔버(120)의 내부 압력을 원하는 압력으로 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120) 내부(121)를 별도로 가압하지 않을 수 있다. 이 경우 용강(MS)에서 발생되는 가스의 팽창에 의해 발생되는 압력에 의해 밀폐형 챔버(120) 내부로 유입되는 용강(MS)이 노체(10) 내부로 환류될 수 있다.
상술한 실시예들에서는, 밀폐형 챔버(120) 내부의 압력을 조절함으로써, 용강(MS)을 노체(10) 내부로 환류시키거나 용강(MS)을 교반(stirring)하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 장치의 출강 단계를 설명하는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 출강 단계에서, 출강 제어부(170)는, 용강(MS)의 온도(T)가 미리 설정된 출강 온도에 도달하면 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 감압하여 진공상태(본 발명에서 진공 상태는 원하는 목표 압력을 의미함)로 유지함으로써 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 이상이 되도록 할 수 있다.
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부의 게이트(GT1)를 열면, 용강(MS)은 철정압에 의해 제1 출강구(110)를 통해 배출될 수 있다.
이때, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)를 밀폐형 챔버(120) 내의 압력을 가압 및 감압함으로써, 제1 출강구(110)를 통해 배출되는 용강(MS)의 양을 분할 제어할 수도 있다. 즉, 감압에 의한 진공 상태에서는 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 이상이 되어 용강(MS)이 제1 출강구(110)를 통해 배출될 수 있으며, 일정한 양의 용강(MS)이 배출된 이후에는 가압에 의해 진공 상태를 해제하더라도 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 미만이 되므로, 용강(MS)이 배출될 수 없기 때문이다.
한편, 도 6은 도 1을 B-B'에서 바라본 절단 측면도로, 제2 출강구(111)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 출강 장치(100)는 제2 출강구(111)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 제2 출강구(111)는 제1 출강구(110) 옆에 위치하며, 밀폐형 챔버(120)의 하부(11)를 관통하도록 형성되어 밀폐형 챔버(120) 내부(121)의 잔여 용강(MS)을 배출할 수 있다. 상술한 제2 출강구(111)는 경동 노체의 경우 노체(10) 내부의 용강(MS)을 배출하는데 사용될 수 있다.
그리고, 도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 설치되는 복수개의 밀페형 챔버를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 출강 장치는 제1 출강구(110) 및 제2 출강구(111)를 포함하는 출강 장치를 복수개(100, 400) 포함할 수 있으며, 추가되는 출강 장치(400)의 구성은 기존의 출강 장치(100)와 동일하게 구성될 수 있다. 비록 도 7에서는 2개의 출강 장치(100, 400)를 도시하고 있으나, 출강 장치(100, 400)의 수는 3개 이상 구비될 수도 있음에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 제1 출강구(110) 및 제2 출강구(111)는, 별도의 밀폐형 챔버에 의해 분리 설치될 수도 있다.
한편, 도 9a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노체에 적용된 출강 장치를 위에서 바라본 평면도이며, 도 9b는 도 9a를 C-C'에서 바라본 절단 측면도이다.
도 9a 및 도 9b에도 도시된 바와 같이, 노체(10)와 밀폐형 챔버(120)가 분리 가능하도록 노체(10)의 외벽과 밀폐형 챔버(120)는, 플랜지 형태(911)의 체결부(910)를 통해 체결될 수도 있다.
이와 같이 밀폐형 챔버(120)를 노체(10)의 외벽과 착탈 가능하게 구성함으로써, 샌드 필링(sand filling) 작업이 용이할 수 있으며, 정비 및 수리가 용이한 이점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 노체의 측면 하부에 밀폐형 챔버를 구성하고, 밀폐형 챔버 내에는 노체의 하부로부터 상부가 일정 높이로 돌출되도록 형성된 제1 출강구를 관통 형성한 후, 밀폐형 챔버 내의 압력을 조절함으로써, 사이펀 효과를 이용하지 않고도 무경동으로 출강할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출강시 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 안정적인 출강이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 노체의 하부에서 출강함으로써 슬래그의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밀폐형 챔버 내부의 압력을 조절함에 의해 출강량의 분할 제어가 가능하다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 7 및 도 9 내지 도 13에서 설명한 사항과 중복된 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 우선 본 발명의 일 실시 형태에 따른 출강 제어 방법은 노체(10)내에 원료를 장입하는 원료 장입 단계(S810)에 의해 개시된다.
다음, 용해 및 정련 단계(S820)에서는 장입된 원료가 용해될 수 있다(S820).
구체적으로, 용해 및 정련 단계에서는 장입된 원료가 용해되며, 상술한 용해 및 정련 단계에서 출강 제어부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가압부(152)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 가압할 수 있다.
이와 같이, 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 가압하는 이유는, 용해 및 정련 단계에서 생기는 용강(MS) 노체(10) 내부로 환류시키기 위함이다.
또는 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상술한 용해 및 정련 단계에서, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여, 밀폐형 챔버(120)의 내부를 반복적으로 가압 및 감압하여 노체(10)에서 용해되는 용강(MS)을 교반할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120)를 진공 상태와 진공 해제 상태를 반복함으로써, 밀폐형 챔버(120) 내부로 유입되는 용강(MS)을 노체(10) 내부로 환류시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120) 내부(121)를 별도로 가압하지 않을 수 있다. 즉, 이 경우 용강(MS)에서 발생되는 가스의 팽창에 의해 발생되는 압력에 의해 밀폐형 챔버(120) 내부로 유입되는 용강(MS)이 노체(10) 내부로 환류될 수 있다.
상술한 실시예들에서 설명된 바와 같이, 용강(MS)을 노체(10) 내부로 환류시키거나 용강(MS)을 교반(stirring)하는 효과를 얻을 수 있다.
다음, 출강 단계(S831 내지 S833, S841 내지 S843)에서는 용강(MS)이 제1 출강부(110)를 통해 배출될 수 있다.
도 8의 좌측의 출강 단계(S831 내지 S833)와 우측의 출강 단계(S841 내지 S843)의 다른 점은 출강(S831, S842)과 진공 개시(S832, S841)의 순서가 바뀔 수 있다는 점이다.
즉, 용강(MS)의 배출이 개시된 이후에 밀폐형 챔버(120)의 내부를 진공상태로 유지하거나(S831 내지 S833) 또는 밀폐형 챔버(120) 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 용강(MS)을 배출할 수 있다(S841 내지 S843).
먼저, 우측의 출강 단계(S841 내지 S843)를 설명하면, 출강 제어부(170)는, 압력 용강(MS)의 온도(T)가 미리 설정된 출강 온도에 도달하면 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 진공상태(본 발명에서 진공 상태는 원하는 목표 압력을 의미함)로 유지함으로써 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 이상이 되도록 할 수 있다(S841).
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부의 게이트(GT1)를 열면, 용강(MS)은 철정압에 의해 제1 출강구(110)를 통해 배출될 수 있다(S842).
이때, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)내부를 가압 및 감압함으로써, 제1 출강구(110)를 통해 배출하는 용강(MS)의 양을 분할 제어할 수도 있다. 즉, 감압에 의한 진공 상태에서는 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 이상이 되어 용강(MS)이 제1 출강구(110)를 통해 배출될 수 있으며, 일정 양의 용강이 배출된 이후에는 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 미만이 되므로, 용강(MS)이 배출될 수 없기 때문이다.
마지막으로, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 감압하여 대기와 균압을 이루거나 가압함으로써 진공을 해제할 수 있다(S843).
반면, 좌측의 출강 단계(S831 내지 S833)를 설명하면, 출강 제어부(170)는, 압력 용강(MS)의 온도(T)가 미리 설정된 출강 온도에 도달하면 하부의 게이트(GT1)를 열면, 용강(MS)은 철정압에 의해 제1 출강구(110)를 통해 배출할 수 있다(S831).
다음, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)를 진공상태(본 발명에서 진공 상태는 원하는 목표 압력을 의미함)로 유지함으로써 밀폐형 챔버(120)의 내부(121)로 유입된 용강(MS)의 높이가 제1 출강구(110)의 돌출된 높이(H) 이상이 되도록 할 수 있다(S832).
마찬가지로, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 밀폐형 챔버(120)내부를 가압 및 감압함으로써, 제1 출강구(110)를 통해 배출하는 용강(MS)의 양을 분할 제어할 수도 있다.
마지막으로, 출강 제어부(170)는, 압력 조절부(150)를 제어하여 감압함으로써 진공을 해제할 수 있다(S833).
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출강 제어부(170)는 밀폐형 챔버(120) 내부의 압력을 이용하여 노체(10) 내의 용강량을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 밀폐형 챔버(120) 내부의 압력과 노체(10) 내의 용강(MS)의 량은 일정한 관계가 있으며, 이러한 밀폐형 챔버(120) 내부의 압력과 노체(10) 내의 용강(MS)의 량을 수식 모델을 이용하거나 또는 룩업 테이블 형태로 미리 저장하여 둠으로써, 밀폐형 챔버(120) 내부의 압력으로부터 노체(10) 내의 용강량을 추정할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 노체의 측면 하부에 밀폐형 챔버를 구성하고, 밀폐형 챔버 내에는 노체의 하부로부터 상부가 일정 높이로 돌출되도록 형성된 제1 출강구를 관통 형성한 후, 밀폐형 챔버 내의 압력을 조절함으로써, 사이펀 효과를 이용하지 않고도 무경동으로 출강할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 출강시 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 유입된 용강의 높이가 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 안정적인 출강이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 노체의 하부에서 출강함으로써 슬래그의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밀폐형 챔버 내부의 압력을 조절함에 의해 출강량의 분할 제어가 가능하다.
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.
10: 노체 11: 하부
21, 22: 용강 유출구 100, 400: 출강 장치
110: 제1 출강구 111: 제2 출강구
120: 밀폐형 챔버 121: 밀폐형 챔버의 내부
130: 격벽 150: 압력 조절부
151: 진공 형성부 152: 가압부
170: 출강 제어부 910: 체결부
911: 플랜지 1300: 래들
MS: 용강(MS) S: 슬래그
GT1, GT2: 게이트

Claims (20)

  1. 노체의 측면 하부에 형성된 용강 유출구를 밀폐하며, 상기 용강 유출구를 통해 유입되는 용강을 수용하고, 내부의 압력을 조절 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버;
    상기 밀폐형 챔버의 내부에 구비되며, 상기 밀폐형 챔버의 하부를 관통하여 상기 노체의 하부로부터 일정 높이로 돌출되도록 직선 형상을 가지며, 상기 용강 유출구를 통해 상기 밀폐형 챔버 내부로 유입된 용강을 외부로 배출하는 제1 출강구; 및
    상기 용강의 출강시에는, 상기 밀폐형 챔버의 내부를 진공 상태로 유지하여 상기 밀폐형 챔버의 내부로 유입되는 용강의 높이가 상기 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 상기 제1 출강구를 통해 용강을 외부로 배출하도록 하는 압력 조절부를 포함하는 진공 출강을 이용한 출강 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력 조절부는,
    상기 노체에 장입된 원료의 용해 및 정련시, 상기 밀폐형 챔버의 내부를 가압하여 상기 밀폐형 챔버 내부로 상기 용강이 유입되지 않도록 하거나 또는 상기 밀폐형 챔버의 내부를 가압 및 감압을 반복하여 상기 노체에서 용해되는 용강을 교반하는 출강 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 출강 장치는,
    상기 밀폐형 챔버의 하부를 관통하도록 형성되어 상기 노체 내부의 잔여용강을 배출하는 제2 출강구를 더 포함하는 출강 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출강 장치는,
    상기 노체의 하부를 관통하도록 형성되며, 비상시 상기 노체 내의 용강을 모두 배출하기 위한 비상 용강 유출구를 더 포함하는 출강 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 출강 장치는,
    상기 제1 출강구 및 제2 출강구를 포함하는 상기 밀폐형 챔버 상태에서 상기 노체 내의 용강을 배출하는 제2 출강구를 포함하는 상기 밀폐형 챔버를 복수개 포함하는 출강 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 출강구 및 상기 제2 출강구는,
    별도의 밀폐형 챔버에 의해 분리 설치되는 출강 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노체의 하부는,
    상기 용강의 원활한 배출을 위해 상기 용강 유출구쪽으로 경사지도록 형성된 출강 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 노체의 외벽과 상기 밀폐형 챔버의 경계에는,
    밀폐를 위한 격벽이 구비되며, 상기 격벽의 내부에 구비된 강판과 상기 강판을 감싸는 내화물로 구성된 출강 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노체의 외벽과 상기 밀폐형 챔버는,
    플랜지 형태의 체결부를 통해 체결되도록 구성된 출강 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 용강 유출구의 단면적은,
    상기 제1 출강구의 단면적보다 큰 출강 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노체는,
    전기로의 노체, 또는 전로의 노체 및 연주 턴디쉬 중 어느 하나인 출강 장치.
  13. 노체의 측면 하부에 형성된 용강 유출구를 밀폐하며, 상기 용강 유출구를 통해 유입되는 용강을 수용하고, 내부의 압력을 조절 가능하도록 구성된 밀폐형 챔버와, 상기 밀폐형 챔버의 내부에 구비되며, 상기 밀폐형 챔버의 하부를 관통하여 상기 노체의 하부로부터 일정 높이로 돌출되도록 직선 형상을 가지며, 상기 용강 유출구를 통해 상기 밀폐형 챔버 내부로 유입된 용강을 외부로 배출하는 제1 출강구를 포함하는 진공 출강을 이용한 출강 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 노체내에 원료를 장입하는 원료 장입 단계;
    상기 노체내에 장입된 원료를 용강으로 용해 및 정련하는 용해 및 정련 단계; 및
    상기 용해 및 정련된 용강을 상기 제1 출강구를 통해 배출하는 출강 단계를 포함하며,
    상기 출강 단계는, 상기 밀폐형 챔버의 내부를 진공상태로 유지하여 상기 밀폐형 챔버의 내부로 유입된 용강의 높이가 상기 제1 출강구의 돌출된 높이 이상이 되도록 함으로써, 상기 제1 출강구를 통해 용강을 외부로 배출하도록 하는 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 용해 및 정련 단계는,
    상기 밀폐형 챔버의 내부를 가압하여 상기 밀폐형 챔버 내부로 상기 용강이 유입되지 않도록 하거나 또는 상기 밀폐형 챔버의 내부를 가압 및 감압을 반복하여 상기 노체에서 용해되는 용강을 교반하는 압력 조절 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 용해 및 정련 단계는,
    상기 밀폐형 챔버의 내부를 밀폐시킴으로써, 상기 용강에서 발생되는 가스의 팽창에 의해 발생되는 압력에 의해 상기 밀폐형 챔버 내부로 유입되는 상기 용강을 상기 노체 내부로 환류시키는 밀폐 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 압력 조절 단계는,
    상기 밀폐형 챔버 내부의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하면, 초과 압력을 바이패스 시키는 단계를 더 포함하는 출강 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 출강 단계는,
    상기 밀폐형 챔버 내의 압력을 가압 및 감압함으로써, 상기 제1 출강구를 통해 배출되는 용강의 양을 분할 제어하는 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 출강 단계는,
    상기 용강의 온도가 미리 설정된 출강 온도에 도달하면, 상기 용해된 용강을 상기 제1 출강구를 통해 배출하는 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 출강 제어 방법은,
    상기 밀폐형 챔버 내의 압력을 이용하여 상기 노체 내의 용강량을 추정하는 단계를 더 포함하는 출강 제어 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 출강 단계는,
    상기 용강의 배출이 개시된 이후에 상기 밀폐형 챔버의 내부를 진공상태로 유지하거나 또는
    상기 밀폐형 챔버 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 상기 용강을 배출하는 단계를 포함하는 출강 제어 방법.
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