KR101818156B1 - 용융물 처리 방법 - Google Patents

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KR101818156B1
KR101818156B1 KR1020160140225A KR20160140225A KR101818156B1 KR 101818156 B1 KR101818156 B1 KR 101818156B1 KR 1020160140225 A KR1020160140225 A KR 1020160140225A KR 20160140225 A KR20160140225 A KR 20160140225A KR 101818156 B1 KR101818156 B1 KR 101818156B1
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김장훈
조현진
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은, 용기를 준비하는 과정, 용융물을 상기 용기에 주입하는 과정, 용융물을 상기 용기 내부의 유도부재 상부로 범람시키는 과정, 상기 챔버부를 상기 용융물에 침지시키는 과정, 상기 유도부재와 상기 용기 내부의 용융물 주입부 사이에 기체를 주입하면서 상기 용융물의 회전류를 생성하는 과정을 포함하고, 용융물의 처리 시 회전류를 이용하여 용융물 중의 개재물을 효과적으로 제거할 수 있는 용융물 처리 방법이 제시된다.

Description

용융물 처리 방법{Molten material processing method}
본 발명은 용융물 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융물의 처리 시 회전류를 이용하여 용융물 중의 개재물을 효과적으로 제거할 수 있는 용융물 처리 방법에 관한 것이다.
제강부문에 있어 연속주조법은 종래 조괴법에 비해 품질 균일성과 실수율 등이 우수하다. 이 연속주조법의 설비 및 조업기술 등에 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 그 결과 소수의 특수 용도를 제외하고, 고합금강을 비롯한 거의 모든 강종을 연속주조법으로 생산할 수 있게 되었다. 이 연속주조법을 위한 설비를 연속주조 설비라 한다.
통상적인 연속주조 설비는, 용강(molten steel)을 운반하는 래들(Ladle), 래들에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(Tundish), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(Slab)으로 1차 응고시키는 주형(Mold), 주형으로부터 지속적으로 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대로 구성된다.
용강은 턴디시의 내부에서 소정 시간 체류하면서, 개재물(inclusion)이 부상 분리되고, 슬래그(slag)가 안정화되며, 재산화가 방지된다. 이후, 용강은 주형으로 공급되어 주편의 형상을 결정하면서 초기 응고층을 형성하는데 이와 동시에 주편의 표면 품질을 결정한다.
이때, 주형에서 결정되는 주편의 표면 품질은 개재물에 대한 용강의 청정도에 의해 크게 영향을 받는다. 즉, 개재물에 대한 용강의 청정도가 좋지 않으면, 개재물 자체로 인한 주편의 표면 결함에 의하여 주편의 표면 품질이 저하된다. 또한, 개재물이 턴디시에서 주형으로의 용강 흐름을 방해하여, 주형 내에 용강의 이상 흐름을 발생시킴에 따라 주편의 표면 품질이 저하된다.
개재물에 대한 용강의 청정도는 이전 공정인 2차 정련 공정에서 대부분 결정되지만, 턴디시에 용강이 체류하는 동안 용강과 개재물 간의 비중 차이에 의해 개재물이 용강 탕면으로 부상 분리되어 제거되는 작용이 기여하는 부분도 상당히 크다. 즉, 용강이 턴디시에 체류하면서 개재물이 부상 분리되는 정도에 따라, 개재물에 대한 용강의 청정도가 상당 부분 달라진다. 이때, 용강의 턴디시 내부에 체류하는 시간이 길어질수록 용강 중의 개재물이 더 잘 부상 분리된다.
따라서, 종래에는 턴디시에서의 용강 체류시간을 길게 하기 위한 방안으로, 턴디시 내부에 댐(dam)이나 위어(weir) 등의 구조물을 설치하고, 이 구조물을 이용해서 용강의 흐름을 제어하면서 체류시간을 조절하였다.
하지만, 용강 중에 혼입된 개재물 중 크기가 30㎛ 이하인 개재물의 경우, 상기 구조물에 의해 용강이 턴디시 내에 체류하는 시간보다 개재물의 부상 분리에 걸리는 시간이 더 길다. 이러한 이유로, 30㎛ 이하의 크기를 가진 개재물은 턴디시의 내부에 구축된 댐이나 위어로는 제거하기 어렵다.
KR 20-0044125 Y1
본 발명은 용융물을 처리하는 용기의 내부에 회전류를 생성하여 개재물을 효과적으로 제거할 수 있는 용융물 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 용융물을 처리하는 용기의 내부에 생성된 회전류를 제어하여 개재물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있는 용융물 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 방법은, 내부가 상측으로 개방되고, 바닥에 홀이 형성되며, 상부에 용융물 주입부가 마련되고, 상기 홀과 상기 용융물 주입부의 사이에 유도부재 및 챔버부가 마련된 용기를 준비하는 과정; 용융물을 상기 용기의 내부에 주입하는 과정; 상기 용융물을 상기 유도부재의 상부로 범람시키는 과정; 상기 용융물에 상기 챔버부를 침지시키는 과정; 상기 유도부재와 상기 용융물 주입부 사이에 기체를 주입하면서 상기 챔버부의 침지된 부분을 이용하여 상기 용융물의 회전류를 생성하는 과정;을 포함한다.
용융물 조업 조건을 이용하여 상기 회전류를 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회전류를 생성하는 과정은, 용융물 조업 기준조건이 반영된 기체 주입 기준조건으로 기체를 주입하여, 용융물의 회전류를 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회전류를 제어하는 과정은, 상기 용융물 조업 조건이 입력되는 과정; 상기 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 과정; 상기 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용융물 조업 조건이 입력되는 과정은, 현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들을 실시간으로 검출하여 용융물 조업 조건으로 입력되는 과정; 상기 용융물을 준비한 이전 과정에서 기 검출된 조업 정보들이 용융물 조업 조건으로 입력되는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기체 주입 조건을 결정하는 과정은, 용융물 조업 기준조건과 상기 용융물 조업 조건을 대비하는 과정; 상기 대비 결과에 따라, 기 설정된 기체 주입 기준조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하거나, 상기 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정에서 기체 주입량을 조절한 경우, 상기 회전류를 제어하는 과정은, 상기 용융물 조업 조건으로 입력된 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 기체 주입량 조절 결과를 검증하는 과정; 상기 검증 결과에 따라 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기체 또는 회전류에 의한 용융물의 나탕면 위치를 감싸는 영역을 진공 분위기나 불활성 분위기로 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 상기 용융물의 상면에 침지되어 마련된 상기 챔버부의 침지 높이를 조절하여, 상기 회전류를 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 상기 용융물의 상면에 침지되어 마련된 상기 챔버부의 침지 위치를 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회전류의 중심을 기준으로 하여 상기 기체가 주입 중인 제1위치의 반대측인 제2위치에 상기 기체를 주입하면서, 상기 회전류를 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회전류를 생성하는 과정은, 상기 유도부재에 대한 상기 기체의 주입 위치를 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회전류를 생성하는 과정은, 상기 기체를 연속 방식, 단속 방식 및 복합 방식 중 하나의 주입 방식으로 주입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용융물을 용강을 포함하고, 상기 기체는 불활성 기체를 포함하며, 상기 용융물 조업 조건은, 용강의 산소 함량, 용강의 산소 투입량, 턴디시의 용강 무게, 턴디시의 용강 온도, 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 및 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 장치는, 내부가 상측으로 개방되고, 상부에 용융물 주입부가 마련되며, 바닥의 적어도 일측에 홀이 형성되는 용기; 상기 용융물 주입부에서 상기 홀 측으로 이격되어 설치되는 유도부재; 상기 유도부재에서 상기 용융물 주입부 측으로 이격되고, 상기 바닥부에 설치되는 기체 주입부; 제1방향으로 연장되고 내부가 하측으로 개방되며, 상기 유도부재 및 기체 주입부 중 적어도 하나를 마주보도록 상기 용기의 상부에 설치되는 챔버부; 및 용융물 조업 조건, 용융물 조업 기준조건 및 기체 주입 기준조건 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기체 주입부 및 챔버부 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 용융물을 준비한 이전 과정에서 기 검출된 조업 정보들 및 현재 처리 중인 용융물의 조업 정보들을 검출하는 검출부; 상기 조업 정보들을 용융물 조업 조건으로 입력받아 기 입력된 용융물 조업 기준조건과 대비하고, 상기 대비 결과에 따라 기체 주입 조건을 결정하는 판단부; 상기 판단부로부터 상기 기체 주입 조건을 입력받아 상기 기체 주입부를 제어하는 기체 주입 제어기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 용융물을 처리하는 용기의 내부로 기체를 주입하여 용기에 담긴 용융물로부터 개재물을 효과적으로 제거할 수 있다. 더욱 상세하게는, 용융물이 담겨 처리 중인 용기의 내부로 기체를 주입하면서 용기의 내부에 용융물의 회전류를 생성하고 이 회전류를 이용하여 용융물 중의 개재물을 효과적으로 제거할 수 있다.
이때, 용융물의 조업 조건을 이용하여 용융물을 처리하는 용기의 내부로 주입되는 기체의 주입 조건을 제어할 수 있고, 기체의 주입 조건을 제어하여 용융물의 회전류를 용융물의 조업 조건이 반영된 최적 조건으로 제어할 수 있다. 따라서, 용융물 중의 개재물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 용융물의 처리 시 용융물의 회전류를 제어하여 용융물 중의 개재물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
예컨대 제철소의 연속주조 공정에 적용되면, 턴디시 내부의 쉬라우드 노즐을 마주보는 위어(weir)의 일측 면 부근의 위치에 아르곤 기체를 주입하면서, 이 아르곤 기체를 이용해서 턴디시 내부의 위어를 감싸는 위치에 용강의 회전류를 형성할 수 있다. 이 회전류를 이용하여, 턴디시 내부에 용강을 원하는 시간 동안 체류시키면서 회전류가 형성된 위치에서 동일한 용강을 아르곤 기체의 기포에 수차례 접촉시킬 수 있고, 이 아르곤 기체의 기포가 용강 중의 개재물을 포집할 수 있다. 즉, 턴디시 내부의 위어 부근의 일 위치에 아르곤 기체를 주입하면서 용강의 회전류를 형성하고 이 회전류를 이용하여 용강과 아르곤 기체의 기포들 간의 접촉 빈도를 현저히 증가시킬 수 있다. 이에, 동일한 용강을 아르곤 기체의 기포에 수차려 노출시켜 용강 중의 미세한 개재물을 아르곤 기체의 기포에 포집시켜 제거할 수 있다. 따라서, 용강 중의 개재물 특히 미세한 개재물을 효과적으로 제거할 수 있다.
이때, 용강의 산소 함량, 용강의 산소 투입량, 턴디시의 용강 무게, 턴디시의 용강 온도, 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력을 포함하는 용강 조업 조건을 실시간으로 입력받아서 아르곤 기체 주입 조건을 결정할 수 있다. 그리고 결정된 아르곤 기체 주입 조건으로 아르곤 기체의 주입량을 제어하여 용강의 회전류 강도를 최적의 강도로 안정적이게 제어할 수 있다. 즉, 용강의 회전류 강도를 용강의 조업 조건이 반영된 최적의 강도로 제어하면서 전체 용강의 흐름이 안정적이도록 제어할 수 있고, 이에, 용강의 회전류를 이용한 용강 중의 개재물 제거 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법의 순서도이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 조업 조건과 기체 주입 조건의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예가 적용되는 공정 중에 나탕이 발생한 모습을 예시적으로 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물의 유동 해석 결과를 보여주는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 부분도이다.
도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 용융물 처리 방법의 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 용어 중, '상부'와 '하부'는 구성 요소의 일부분으로서 윗부분과 아랫부분을 각각 지칭한다. 또한, '상에'와 '하에'는 구성 요소의 상부와 하부에 직간접적으로 접하여 작용을 미치는 공간을 지칭한다. 또한, '제1방향', '제2방향' 및 '제3방향'은 기준이 되는 구성 요소 예컨대 후술하는 용기의 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향을 지칭한다.
본 발명은 용융물의 처리 시 회전류를 이용하여 용융물 중의 개재물을 효과적으로 제거할 수 있는 용융물 처리 방법에 관한 것으로서, 제철소의 연속주조공정에서 사용되는 턴디시를 기준으로 하여 실시 예를 상세히 설명한다. 물론, 본 발명은 각종 용융물을 소정 용기에 공급받아 소정 시간 체류시키며 각종 방식으로 처리하도록 여러 산업 분야에 마련되는 처리 설비에 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 본 발명을 명확하게 이해하도록, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 구성 요소들을 구조와 기능을 중심으로 상세하게 설명한 후, 이를 기반으로, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다. 이때, 도 2의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 내부 구조가 잘 보이도록, 용융물 처리 장치를 제2방향(Y)으로 절단하여 입체적으로 도시한 개략도이다. 또한, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 평면 구조를 도시한 개략도이다.
도 1 내지 도 2을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 설명한다. 용융물 처리 장치는, 내부가 상측으로 개방되고, 상부에 용융물 주입부(1)가 마련되며, 바닥(13)의 적어도 일측에 홀(14)이 형성되는 용기(10), 용융물 주입부(1)에서 홀(14) 측으로 이격되어 설치되는 유도부재, 유도부재에서 용융물 주입부(1) 측으로 이격되어 바닥(13)에 설치되는 기체 주입부(400)을 포함한다.
또한, 용융물 처리 장치는, 제1방향(X)으로 연장 형성되고, 내부가 하측으로 개방되며, 유도부재와 기체 주입부(400)를 마주보도록 용기(10)상에 설치되는 챔버부(500)를 포함할 수 있다. 이때, 유도부재와 기체 주입부(400)와 챔버부(500)와 홀(14)은 각각 복수개 예컨대 두 개씩 구비되고, 용융물 주입부(1)를 중심으로 제2방향(Y)의 양측에 각각 위치할 수 있다.
또한, 용융물 처리 장치는, 용융물 조업 기준조건이 반영된 기체 주입 기준조건을 이용하여 기체 주입부(400)의 작동을 제어하고, 용융물 조업 조건, 용융물 조업 기준조건 및 기체 주입 기준조건을 이용하여 기체 주입부(400)와 챔버부(500)의 작동을 제어하는 제어부(600)를 포함한다.
용융물(M)은 용강을 포함할 수 있다. 용강은 제강 설비에서 정련이 완료되어 마련될 수 있고, 운반 용기 예컨대 래들(미도시)에 담겨 용기(10)의 상측에 운반될 수 있다.
용융물 주입부(1)는 용강이 통과 가능하도록 형성되는 중공의 내화물 노즐일 수 있다. 용융물 주입부(1)는 슈라우드 노즐(shroud nozzle)을 포함할 수 있다. 용융물 주입부(1)는 용기의 바닥(13) 중심부 상의 소정 높이에 이격되어 위치할 수 있다. 용융물 주입부(1)는 용기(10)의 외부에 마련된 머니퓰레이터(manipulator)에 의하여 운반 용기의 콜렉터 노즐(collector nozzle)에 결합될 수 있다. 용융물 주입부(1)는 용기(10)의 내부에서 하부가 용융물(M)에 침지될 수 있다.
기체(g)는 불활성 기체를 포함할 수 있고, 이때, 불활성 기체로 예컨대 아르곤(Ar) 기체가 선택될 수 있다. 기체(g)는 기체 주입부(400)를 통하여, 용기(10)의 내부에 주입될 수 있다.
용기(10)는 바닥(13), 및 바닥(13)의 둘레를 따라 돌출 형성된 측벽을 포함할 수 있고, 내부가 상측으로 개방될 수 있다. 측벽은 길이 방향 양 측벽(12) 및 폭 방향 양 측벽(11)을 포함할 수 있다. 용기(10)는 외부면이 예컨대 철피로 형성되어 형상을 유지할 수 있고, 내부면에 내화물이 구축되어 용융물(M)이 수용될 수 있다. 용기(10)는 연속주조 설비의 턴디시(tundish)를 포함할 수 있다. 제2방향(Y) 및 제1방향(X)을 기준으로 용기(10)의 중심부 상에 용융물 주입부(1)가 수직 정렬될 수 있다.
홀(14)은 용기의 바닥(13)에 형성될 수 있다. 홀(14)은 복수개 구비될 수 있고, 이 경우, 홀(14)들은 제2방향(Y)으로 서로 이격된 폭 방향 양 측벽(11)의 근방에 형성되되, 바닥(13)의 양측 가장자리를 수직 관통하여 형성될 수 있다.
홀(14)은 용기(10)의 제2방향(Y) 및 제1방향(X)의 중심부를 기준으로 좌우 대칭할 수 있다. 홀(14)을 통하여 용기(10)의 내부에 수용된 용웅믈(M)이 용기(10)의 하측으로 배출될 수 있다. 홀(14)에는 게이트(70)가 장착될 수 있다.
유도부재는 용융물 주입부(1)에서 홀(14)측으로 각각 이격되어 설치될 수 있다. 유도부재는 제1부재(20)와 제2부재(30)를 포함할 수 있는데, 이때, 유도부재는 제1부재(20)만 포함하거나, 제1부재(20)와 제2부재(30)를 모두 포함할 수 있다. 한편, 유도부재는 적어도 제1부재(20)를 포함하는 것이 좋으나, 제2부재(30)만 포함할 수도 있다.
제1부재(20) 및 제2부재(30)는 내화물로 구축될 수 있고, 용기(10)의 내부에 용융물(M)이 수용되어 원하는 높이(예컨대 연속주조 조업 중기의 정상 상태에서 용강 레벨)까지 수용되는 경우, 용융물(M)에 잠긴 상태에서 용융물(M)의 유동을 제어할 수 있다. 이하에서는, 제2부재(30)를 먼저 설명한 후 제1부재(20)를 설명한다.
제2부재(30)는 용기(10)의 내부에 주입되는 용융물(M)의 유동을 제어 가능하게 마련된다. 제2부재(30)는, 용융물 주입부(1)에서 홀(14) 측으로 이격되고, 바닥부(13)에서 상측으로 소정 높이 이격되어, 용기(10)의 길이 방향 양 측벽(12)을 제1방향(X)으로 연결하도록 설치될 수 있다. 제2부재(30)는 턴디시의 위어(weir)를 포함할 수 있다. 제2부재(30)는 복수개 구비되어, 용융물 주입부(1)를 중심으로 제2방향(Y)으로 상호 이격된 위치에 각각 설치될 수 있다. 제2부재(30)는 용융물 주입부(1)를 통해 용기(10)의 내부로 주입된 용융물(M)의 용융물 주입구(1) 부근 유동(P1)을 용기(10)의 내측 상부 또는 내측 하부로 유도할 수 있다.
제2부재(30) 부근의 용융물(M) 유동 방향 및 유속은 제2부재(30)의 상면 높이 및 하면 높이에 의해 제어할 수 있다. 즉, 제2부재(30) 부근의 벤투리(Venturi) 효과에 의하여 제2부재(30) 부근의 용융물이 제2부재(30)의 하면을 지나 기체 주입부(400) 측으로 원활히 회수될 수 있는 이상적인 높이로 제2부재(30)의 하면 높이가 결정될 수 있다. 또한, 제2부재(30)의 상면이 용융물에 이상적인 깊이로 완전히 잠기도록 상면 높이가 결정될 수 있다.
제1부재(20)는 용기(10)의 내부에 주입된 용융물(M)의 유동을 제어 가능하게 마련된다. 제1부재(20)는, 제2부재(30)에서 홀(14) 측으로 이격되고, 바닥(13)에 접촉되어 용기(10)의 길이 방향 양 측벽(12)을 제1방향(X)으로 연결하여 설치될 수 있다. 제1부재(20)는 턴디시의 댐(dam)을 포함할 수 있다. 제1부재(20)는 복수개 구비되어, 용융물 주입부(1)를 중심으로 제2방향(Y)으로 상호 이격된 위치에 각각 설치될 수 있다. 제1부재(20)는 홀(14)보다 제2부재(30) 쪽에 더 가깝도록, 제2부재(30) 측으로 설치 위치가 편중될 수 있다. 제1부재(20)의 하부 소정 위치에는 잔탕홀(미도시)이 구비될 수도 있다. 잔탕홀은 바닥부(13)에 접하는 위치에 제1부재(20)를 제2방향(Y)으로 관통하여 형성될 수 있다.
제1부재(20)는 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향으로 제2부재(30)의 상부를 범람하여 제1부재(20) 측으로 유도되는 용융물(M)의 제1부재(20) 부근 유동을 홀(14) 부근 유동(P2) 및 용융물(M)의 회전류(PC)로 각각 나누어 유도할 수 있다. 제1부재(20) 부근의 용융물(M)의 유동 방향과 유속은 제1부재(20)의 상면 높이 및 제2부재(30)에 대한 제1부재(20)의 이격 거리 중 적어도 하나를 조절하여 제어 가능하다.
한편, 용융물(M) 예컨대 용강의 정련 과정에서 탈산에 사용되는 알루미늄 또는 실리콘은 용강 중의 산소와 반응하여 대부분 개재물로 제거되지만, 미세한 개재물은 용강에 그대로 남아있게 된다. 이 미세한 개재물은 유도부재만으로 충분하게 제거할 수 없다.
즉, 제2부재(30)와 제1부재(20)에 의하여 용융물(M)이 용기(10)의 내부에 소정 시간 체류하며 개재물이 부상 분리되는데, 30㎛ 이하의 미세 개재물의 경우, 제2부재(30)와 제1부재(20)에 의한 유동 제어만으로는 부상 분리시키기 어렵다. 이는, 제2부재(30)와 제1부재(20) 만을 이용한 유동 제어의 경우, 30㎛ 이하의 미세 개재물이 부상 분리될 수 있는 시간 동안, 용기(10)의 내부에 용융물(M)을 충분히 체류시킬 수 없기 때문이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 유도부재와 용융물 주입부(1) 사이에 기체 주입부(400)를 마련하고, 이를 이용하여 유도부재 부근에 용융물(M)의 회전류(PC)를 형성할 수 있다. 그리고 회전류(PC)를 이용하여, 용기(10)에서 개재물 제거 효율을 극대화시킬 수 있다.
유도부재가 제1부재(20)만 포함하면 기체 주입부(400)는 제1부재(20)와 용융물 주입부(1) 사이에 설치될 수 있고, 이때, 기체 주입부(400)는 제1부재(20)에서 이격되어 설치될 수 있다. 기체 주입부(400)상의 상승 유동은 용융물(M)의 상면에서 용융물 주입부(1) 측과 홀(14) 측의 양측으로 분기되고, 각각의 분기된 흐름은 챔버부(500)의 후술하는 벽체부들에 의해, 용기(10)의 바닥(13)으로 유도된다. 이때, 챔버부(500)의 후술하는 벽체부들 중 제1부재(20)에 가까운 벽체부인 제2벽체부(530) 측에서 용기(10)의 바닥(13)를 향하도록 유도되는 용융물(M)의 흐름은 용기(10)의 바닥(13) 부근에서 제1부재(20)에 의해 기체 주입부(400) 측으로 유도된 후, 기체 주입부(400)에서 주입되는 기체(g)에 의한 상승 유동에 편입되면서 용융물(M)의 회전류를 형성한다. 이에, 챔버부(500)와 제1부재(20) 사이(더 상세하게는, 챔버부(500)의 벽체부들과 제1부재(20)의 사이)에 복수 회 반복하여 회전하는 용융물(M)의 회전류(PC)가 강하게 형성될 수 있다.
즉, 챔버부(500)는 용융물(M)의 회전류(PC) 형성을 위하여 기체 주입부(400) 및 제1부재(20)에 짝을 이루어 마련되는데, 회전류의 원활한 유도를 위해, 기체 주입부(400)를 마주보도록 마련되면서 벽체부들이 용융물(M)에 침지될 수 있다.
유도부재가 제2부재(30)와 제1부재(20)를 모두 포함하면, 기체 주입부(400)는 제2부재(30)와 용융물 주입부(1) 사이에서 제2부재(30) 부근에 설치되거나, 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이에서 제2부재(30) 부근에 설치될 수 있다.
즉, 기체 주입부(400)는 제2부재(30)와 용융물 주입부(1) 사이 또는 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이에 기체(g)를 주입하면서 제2부재(30) 부근에 벤투리 효과를 발생시켜, 기체 주입부(400)상에 강한 상승류를 형성할 수 있고, 제2부재(30)를 감싸는 용융물(M)의 회전류(PC)를 강하게 형성할 수 있다. 이 회전류(PC)에 의하여, 제2부재(30) 부근의 용융물(M)을 용기(10) 내부에서 여러 차례 회전시켜 체류시간을 충분히 확보하면서 융융물(M) 중의 개재물과 기체(g)와의 접촉 빈도를 크게 향상시킬 수 있다.
이에 의해, 30㎛ 이하 크기인 미세한 개재물이 용융물(M)에 혼입된 상태로 용융물(M)의 회전류(PC)를 따라 제2부재(30)의 부근에 장시간 체류하면서 부상 분리되어 원활하게 제거될 수 있다. 또한, 30㎛ 이하의 미세한 개재물이 기체(g)의 기포에 여러 차례 접촉하며 기포의 계면에 부착되어 포집된 후 기체(g)의 부상에 의해 더욱 효과적으로 제거될 수 있다. 이때, 개재물은 계면 장력이 상대적으로 낮은쪽에 부착되는 성질에 의해서, 용강 중의 기체(g)와 만나면 용강에서 이탈하여 기체(g)의 계면에 부착될 수 있다.
한편, 유도부재가 제2부재(30)만 포함하는 경우, 기체 주입부(400)는 제2부재(30)와 홀(14) 사이에서 제2부재(30)에 근접하여 설치될 수도 있다. 이 경우, 기체 주입부(400)상의 상승 유동은 챔버부(500)의 후술하는 벽체부에 의하여, 홀(14)에서 용융물 주입부(1)를 향하는 방향으로 제2부재(30)의 상부를 범람하여 유도된다. 그리고 기체 주입부(400)에서 주입되는 기체(g)에 의해, 제2부재(30)를 중심으로 기체 주입부(400)측과 기체 주입부(400)의 반대측의 용융물(M) 압력이 달라지게 되어, 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향으로, 제2부재(30)의 하면을 지나는 유동이 형성된다. 이로부터 제2부재(30) 부근을 감싸며 복수 회 반복하여 회전하는 용융물(M)의 회전류가 형성될 수 있다. 이 때의 회전류는 그 회전 방향이 예컨대 도 1의 회전류(PC)의 회전 방향과 다를 수 있다.
기체 주입부(400)는 유도부재에서 용융물 주입구(1)측으로 이격된 위치에서, 바닥(13)에 설치될 수 있다. 기체 주입부(400)는 래들 퍼니스(Ladle furnace)의 포러스 플러그(Porous plug)를 포함할 수 있다. 기체 주입부(400)는 제2부재(30)에서 용융물 주입부(1) 또는 제1부재(20) 측으로 이격된 바닥(13)의 소정 위치에 설치될 수 있다. 기체 주입부(400)는 복수개 구비되며, 용용물 주입구(1)를 중심으로 길이 방향(Y)의 양측에 위치할 수 있다.
기체 주입부(400)는, 제1방향(X)으로 연장되고, 바닥부(13)의 상면에 돌출되며, 제2부재(30)의 하면보다 높이가 낮은 블록, 블록의 상면에 형성된 복수의 슬릿, 용기(10)의 바닥부(13)와 블록을 순서대로 관통하여 블록 상면의 슬릿에 연통하는 기체 주입관(410), 기체 주입관(410)에 장착되어 개도 및 개폐 방식을 제어하는 제어밸브(420)를 포함할 수 있다. 이때, 제어밸브(420)는 기체(g)가 연속 주입되거나 단속 주입되도록 개폐 방식이 제어될 수 있다.
블록은 치밀질의 내화물로 형성될 수 있고, 소정 면적의 상면을 가지는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 슬릿은 블록의 내부로 연장되어, 블록의 상면을 높이 방향으로 관통할 수 있다. 슬릿은 내부에 기체(g)가 유동 가능하도록, 중공의 관으로 형성되거나, 또는, 다공질의 내화물로 형성될 수 있다. 슬릿을 통하여 용기(10)의 내부에 기체(g)를 미세한 기포 상태로 주입 가능하다.
기체 주입부(400)의 블록은 용융물 주입부(1)보다 제2부재(30)에 상대적으로 가깝게 위치할 수 있다. 이때, 블록과 제2부재(30)의 이격 거리(W1)를 조절하여 기체 주입부(400)에서 용기(10)의 내부로 주입되는 기체(g)에 의한 상승류의 형성 각도 및 회전수 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예컨대 제2부재(30)에 대한 블록의 이격 거리(W1)가 짧을수록, 기체(g)에 의한 용융물 유동 방향이 제2부재(30)를 따라 가파르게 수직 상승하는 방향으로 형성될 수 있다. 이 반대의 경우, 용융물 유동 방향이 제2부재(30)를 따라 상대적으로 완만하게 상승하는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 이격 거리(W1)가 짧을수록, 주입되는 기체(g)에 의한 벤투리(Venturi) 효과가 커지게 되어 벤투리(Venturi) 효과에 의해 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이의 용융물(M)의 회전류(PC)가 기체 주입부(400) 측으로 원활하게 회수되면서 회전류(PC)의 강도 예컨대 회전수가 증가할 수 있다. 반면에 이격 거리(W1)가 길수록 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이의 용융물(M)에 대한 회수 정도를 줄이게 되어 회전류(PC)의 회전수를 상대적으로 줄일 수 있다.
한편, 용융물(M)의 처리 중에 기체 주입부(400)나 제2부재(30) 상에 소정 크기의 나탕면(N)이 형성될 수 있다. 이는, 기체 주입부(400)를 통하여 용융물(M) 중에 주입되는 기체(g)에 의한 용융물(M)의 빠른 상승류 때문에 용융물(M)의 상면에 형성된 슬래그(S)가 밀려나기 때문이다. 이 경우 나탕면(N)을 통하여 용융물(M)이 대기에 접촉하여 재산화되면서 청정도가 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 유도부재와 기체 주입부(400) 상에 마련된 챔버부(500)를 활용한다. 예컨대 용융물(M)의 상면에 나탕면(N)이 형성되더라도 나탕면(N) 부근(C)을 챔버부(500)로 덮어 진공 분위기나 불활성 분위기를 형성함으로써, 용융물(M)이 대기에 접촉하여 재산화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이처럼 챔버부(500)에 의하여 나탕면(N)이 외기로부터 보호됨에 따라, 나탕면(N) 형성과 무관하게 기체 주입부(400)로 기체(g)를 충분히 강하게 주입 가능하여, 충분히 강한 회전류(PC)의 형성을 달성할 수도 있다.
챔버부(500)는 하부가 용융물(M) 중에 침지되는데, 챔버부(500)의 침지된 부분을 이용하여, 용융물 주입부(1)에서 홀(14) 방향으로 제2부재(30)의 상부를 범람한 용융물(M)을 제2부재(30)의 하부를 향하여 유도 가능하다. 이에, 제2부재(30)의 부근에 회전류(PC)를 안정적으로 형성할 수 있다.
즉, 챔버부(500)는 회전류(PC)를 생성하면서, 회전류(PC)의 회전수를 증가시키고, 나탕면(N)을 보호하는 등 다양한 역할을 한다. 따라서, 챔버부(500)에 의해 개재물 제거 효율이 향상되고, 용융물의 청정도가 더욱 향상될 수 있다.
챔버부(500)는 제1방향(X)으로 연장되고 내부가 하측으로 개방되며, 유도부재와 기체 주입부(400)를 마주보도록 용기(10)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 챔버부(500)는 복수개 구비되어, 용융물 주입부(1)를 중심에 두고 제2방향(Y)으로 상호 이격된 위치에 각각 설치될 수 있다.
챔버부(500)는, 제2부재(30)의 상측에서 제2부재(30)를 마주보고 제1방향(X)으로 연장된 리드부(510), 제1방향(X)으로 연장되고 제2부재(30)를 중심으로 제2방향(Y)의 양측에 이격되어 리드부(510)의 하면에 각각 장착되며 용기(10)의 길이 방향 양 측벽(12)에 접촉 또는 이격되는 벽체부(520, 530)들, 제2방향(Y)으로 연장되고 리드부(510)의 제1방향(X) 양측 가장자리에 각각 장착되어 벽체부들을 연결하는 플랜지부(511)들을 포함할 수 있다. 벽체부들 및 플랜지부들이 용융물(M)에 침지되어 나탕면(N)이 챔버부(500)에 기밀하게 보호될 수 있다. 이때, 플랜지부(511)들의 하면은 벽체부들의 하면과 제2부재(30)의 상면보다 높이가 높을 수 있다. 이에, 챔버부(500)가 용융물(M)에 침지되었을 때, 플랜지부(511)와 제2부재(30)의 충돌이나 간섭이 방지될 수 있다. 한편, 벽체부들과 플랜지부들은 내화물로 형성되거나, 내화물에 의해 표면이 보호될 수 있다.
리드부(510)는 판 형상의 부재로서, 용융물(M)의 상면에 형성되는 나탕면(N)을 충분히 커버 가능한 면적으로 형성될 수 있다. 리드부(510)는 제2부재(30)의 상면 또는 용기(10)의 내부로 주입된 용융물(M)의 상면에서 소정 높이 이격 가능하도록 설치 높이가 결정될 수 있다. 벽체부들은 제1벽체부(520) 및 제2벽체부(530)를 포함할 수 있다. 제1벽체부(520)는 기체 주입부(400)에서 용융물 주입부(1) 측으로 이격되어 리드부(510)의 일측 가장자리에 장착될 수 있고, 제2벽체부(530)는 제1부재(20)의 상측에 이격되어 리드부(510)의 타측 가장자리에 장착될 수 있다.
제1벽체부(520)는 제1방향(X)으로 연장되어 소정 높이를 가지는 수직 벽체일 수 있다. 제1벽체부(520)는 하면이 제2부재(30)의 상면보다 높이가 높게 형성되며, 용기(10)의 내부로 주입된 용융물(M)에 의하여 침지 가능한 높이까지 하측으로 연장될 수 있다.
제2벽체부(530)는 제1방향(X)으로 연장되어 소정 높이를 가지는 수직 벽체일 수 있다. 제2벽체부(530)는 하면이 제2부재(30)의 상면보다 높이가 낮게 형성되며, 용융물(M)에 의하여 침지 가능한 높이까지 하향 연장될 수 있다. 제2벽체부(530)는 제1부재(20)를 제3방향(Z)으로 마주보도록 위치할 수 있다.
챔버부(500)는 제2벽체부(530)와 제1부재(20) 간의 이격거리(d1)를 조절하여 제2부재(30)의 상부를 범람하여 홀(14)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q1)과, 제2부재(30)의 상부를 범람하여 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q2)을 제어할 수 있다. 예컨대 이격거리(d1)가 짧을수록 홀(14)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q1)보다 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q2)이 커질 수 있다. 반면, 이격거리(d1)가 길수록 홀(14)측으로 유동하는 용융물 유량(Q1)이 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물 유량(Q2)보다 커질 수 있다.
이때, 제2부재(30)의 상부를 범람하여 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q2)은 회전류(PC)의 형성에 사용될 수 있는데, 기체 주입부(400)측으로 유동하여 회전류(PC)의 형성에 사용되는 용융물의 유량(Q2)이 커질수록 회전류(PC)의 형성이 원활하여 회전수가 증가할 수 있다. 즉, 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물 유량(Q2)은 회전류(PC)의 회전수와 관련되고, 이때 기체 주입부(400)측으로 유동하는 용융물 유량(Q2)은 제2벽체부(530)와 제1부재(20) 간의 이격거리(d1)로 조절할 수 있다. 즉, 상기 이격거리(d1)로 회전류(PC)의 회전수를 제어할 수 있다.
한편, 제2벽체부(530)는 제2부재(30)를 중심으로 제1벽체부(520) 및 기체 주입부(400)의 반대측에 마련되고, 제2벽체부(530)의 제2부재(30)를 마주보는 일면에 경사면이 구비될 수 있다. 경사면은 제2부재(30)에서 제1부재(20)를 향하여, 제2벽체부(530)의 하단에서 상단으로 상향 경사지게 형성될 수 있다. 경사면은 용융물 주입부(1)에서 제1부재(20)를 향하는 방향으로 제2부재(30)를 범람하는 용융물(M)을 원활하게 하강시키며 제2부재(30)의 하면 측으로 안내할 수 있다.
용융물 처리 장치는 챔버부(500)를 승강 가능하게 지지하는 제1작동부(540), 챔버부(500)를 슬라이드 가능하게 지지하는 제2작동부(550)을 포함할 수 있다. 제1작동부(540)는 용융물(M)의 탕면 높이에 따라 챔버부(500)의 높이를 조절 가능하고, 제2작동부(550)는 용융물의 나탕면(N) 발생 위치에 따라 제2방향(Y)으로 챔버부(500)의 위치를 조절할 수 있다. 제1 및 제2 작동부는 예컨대 유압 실린더 등의 구조로 형성될 수 있다. 제1작동부(540)는 리드부(510)에 장착되며 제3방향(Z)으로 신축 가능하고, 제2작동부(550)는 제1작동부(540)에 장착되며 제2방향(Y)으로 신축 가능하다.
챔버부(500)는 나탕면(N)을 통과하여 챔버부(500) 내부로 유입되는 기체(g)에 의해 부압이 형성되며 불활성 분위기로 형성될 수 있다. 물론, 챔버부(500)는 내부 분위기를 직접 제어할 수 있도록, 공급관(560)과 배기관(570)이 장착될 수 있다. 공급관(560)은 기체를 공급 가능하도록 챔버부(500)의 일측을 관통하여 내부에 연통할 수 있다. 배기관(570)은 기체를 배기 가능하도록 챔버부(500)의 타측을 관통하여 내부에 연통할 수 있다. 공급관(560)은 기체 공급원(미도시)에 연결될 수 있고, 기체를 공급받아 챔버부(500)의 내부에 불활성 분위기를 형성할 수 있다. 배기관(570)은 배기펌프(미도시) 및 진공펌프(미도시) 중 적어도 하나에 연결되어 챔버부(500)의 내부를 불활성 분위기 또는 진공 분위기로 형성할 수 있다.
한편, 용융물(M)의 회전류(PC)를 이용한 개재물 제거 효율을 더욱 향상기키기 위해, 용융물의 처리 중에 기체 주입량을 적절하게 제어할 필요가 있고, 이때, 기체 주입량을 적절하게 제어하기 위해, 용융물의 다양한 조업 정보들을 획득할 필요가 있다. 이를 위하여, 용융물 처리 장치는 제어부(600)를 구비한다.
제어부(600)는, 용융물 조업 조건 및 기체 주입 기준조건을 이용하여, 기체 주입부(400) 및 챔버부(500)의 작동을 제어 가능하게 형성되며, 검출부(610, 620), 판단부(630), 기체 주입 제어기(640) 및 작동부 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 검출부는 제1검출부(610) 및 제2검출부(620)를 포함할 수 있다.
제1검출부(610)는 각종 이미지센서가 내장된 카메라를 포함할 수 있다. 제1검출부(610)는 챔버부(500)의 중심부를 제3방향(Z) 예컨대 높이 방향으로 관통하여 장착될 수 있다. 제1검출부(610)는 챔버부(500)의 내부 영상을 획득하여 현재 처리 중인 용융물(M)의 조업 정보들 중 기체 주입 위치의 나탕면 발생 면적 정보, 나탕면 발생 위치 정보를 검출할 수 있다.
제2검출부(620)는 이전 공정 설비인 정련 설비의 제어시스템에 연결되어, 현재 처리 중인 용융물(M)을 준비한 이전 과정인 정련 과정에서 기 검출된 조업 정보 예컨대 용융물의 산소 함량 정보 및 용융물의 산소 투입량 정보를 획득할 수 있다.
또한, 제2검출부(620)는 용융물 처리 장치의 제어시스템에 연결되어, 현재 처리 중인 용융물(M)의 조업 정보들 중, 용기의 용융물 무게 정보, 용기의 용융물 탕면 높이 정보, 용기의 용융물 온도 정보, 및 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보를 검출할 수 있다.
판단부(630)는 제1 및 제2 검출부(610, 620)에서 실시간으로 검출되는 조업 정보들과 제2검출부(620)에서 획득되는 기 검출된 조업 정보들을 용융물 조업 조건으로 입력받아, 이를 기 입력된 용융물 조업 기준조건과 대비하고, 대비 결과에 따라 기체 주입 조건 예컨대 기체 주입량의 증감을 결정할 수 있다. 이때, 회전류 제어 로직, 및 용융물 조업 조건과 기체 주입 조건 간의 관계표가 활용될 수 있다.
기체 주입 제어기(640)는 용융물을 처리하는 과정의 초기에, 용융물 조업 기준조건을 반영하여 기 입력된 기체 주입 기준조건으로 기체를 주입하도록 기체 주입부(400)의 제어밸브(420)를 제어할 수 있다. 또한, 기체 주입 제어기(640)는 용융물을 처리하는 과정 중에, 판단부(630)에서 기체 주입 조건을 입력받아 기체 주입부(400)의 기체 주입관(410)을 통과 중인 기체의 유량이 판단부(630)에서 결정된 기체 주입 조건을 추종하도록 제어밸브(420)를 제어할 수 있다.
기체 주입 제어기(640)의 제어에 의하여, 용융물(M)을 처리하는 중에 용융물 조업 조건의 변화를 반영하여 기체 주입량을 조절하면서 용융물(M)의 회전류(PC) 강도를 최적 강도로 제어할 수 있다. 이때, 회전류(PC)의 강도는 회전류(PC)의 회전수를 의미한다. 또한, 회전류(PC)의 최적 강도는 용융물(M)의 온도 및 산소 함량 등의 조업 정보들에 의해 정해지는 기체 주입량 값들 중 용융물(M)에 나탕면(N)이 생기지 않는 기체 주입량 값의 최대 값으로 기체를 주입하면서 회전류(PC)를 형성할 때 회전류(PC)의 회전수를 의미한다.
작동부 제어기(미도시)는 챔버부(500)의 승강 및 슬라이드를 지지하는 제1작동부(540)와 제2작동부(550)에 연결될 수 있다. 작동부 제어기는 제2검출부(620)에서 실시간으로 검출되는 조업 정보들 중 용기의 탕면 높이 정보를 입력받아, 챔버부(500)의 승강을 제어할 수 있다. 또한, 작동부 제어기는 제1검출부(610)에서 실시간으로 검출되는 조업 정보들 중 나탕면 발생 위치 정보를 입력받아 챔버부(500)의 슬라이드를 제어할 수 있다.
한편, 상술한 용융물 조업 조건, 용융물 조업 기준조건, 기체 주입 기준조건 및 기체 주입 조건과 회전류 제어 로직은 이하에서 용융물 처리 방법을 설명하면서 상세하게 설명한다.
용융물 처리 장치는 제2부재(30)를 중심으로 기체 주입부(400)의 반대측 바닥(13)에 설치되는 제2기체 주입부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 기체 주입부(400)로 기체(g)를 주입하면서, 제2기체 주입부를 이용하여 기체 주입부(400)의 반대측에서 용융물(M)에 기체를 주입하여, 용융물(M)의 유동을 제어할 수 있고, 이 경우, 회전류(PC)를 보다 정밀하게 제어 가능하다. 예컨대 기체 주입부(400)가 제2부재(30)에서 용융물 주입부(1)측으로 이격되어 설치될 경우, 제2기체 주입부는 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이에 마련될 수 있고, 기체 주입부(400)가 제2부재(30)와 제1부재(20) 사이에 마련되면, 제2기체 주입부는 제2부재(30)에서 용융물 주입부(1) 측으로 이격되어 설치될 수 있다. 제2기체 주입부는 기체 주입부(400)의 구성을 동일하게 가질 수 있다. 제2기체 주입부의 상세한 설명은 생략한다.
게이트(70)는 홀(14)을 개폐 가능하도록 형성되며, 홀(14)에 수직 정렬되도록 용기(10)의 하면에 각각 장착될 수 있다. 게이트(70)는 연속주조 설비의 슬라이드 게이트를 포함할 수 있고, 슬라이드 게이트는 홀(14)의 개도를 조절하여 용융물(M)의 배출량을 조절할 수 있다. 게이트(70)에는 노즐(80)이 장착될 수 있다.
노즐(80)은 제3방향(Z)으로 연장되는 중공의 노즐로서, 홀(14)에 연통하도록 게이트(70)의 하면에 장착될 수 있다. 노즐(80)은 예컨대 연속주조 설비의 침지 노즐(Submerged Entry Nozzle)을 포함할 수 있다. 홀(14)에서 토출된 용융물(M)은 게이트(70)를 통과하여 노즐(80)의 내부로 유입되고, 노즐(80)의 하부를 감싸도록 마련된 주형(미도시)로 공급될 수 있다. 주형(Mold)은 장방형 또는 정방향의 중공형 블록일 수 있고, 내부가 상측 및 하측으로 수직하게 개방될 수 있다. 주형에 공급된 용융물(M)은 주편(Slab)으로 1차 응고될 수 있고, 주형의 하측에 마련된 만곡형 또는 수직 만곡형의 냉각대(미도시)를 통과하며 2차 냉각되며 성형되어 반제품인 주편으로 연속 주조될 수 있다.
용융물 처리 장치의 작동을 보면, 운반 용기에 의하여 용융물이 운반된 후, 운반 용기에 결합된 용융물 주입부(1)를 통하여 용기(10) 내부로 용융물(M)을 주입한다. 이때, 주입된 용융물은 용기(10)의 바닥(13)을 따라 유도부재를 향하는 유동을 형성하고, 유도부재에 선행하는 위치에 설치된 기체 주입부(400)의 기체 주입에 의하여 기체 주입부(400)상에 상승류가 형성된다.
이 상승류의 일부는 용융물 주입부(1)측으로 선회하는데, 상승류의 대부분은 제2부재(30)를 범람한 후 챔버부(500)의 제2벽체부(530)에 부딪혀 아래쪽으로 흐름이 유도된다. 아래쪽으로 유도된 흐름 중 일부는 제1부재(20) 상부를 범람하여 홀(14)측으로 빠져나가지만, 아래쪽으로 전환된 흐름의 나머지는 계속 하강하여 바닥(13)까지 도달한 후, 기체 주입부(400)상의 벤투리 효과에 의해 제2부재(30)의 하면을 범람하면서 상승류에 편입되어 환류된다. 즉, 제2부재(30)를 감싸면서 제2부재(30)를 중심으로 회전하는 용융물(M)의 흐름인 회전류(PC)가 생성된다.
이 회전류(PC)에 의하여 용융물(M) 중의 개재물이 기체(g)의 미세한 기포에 여러 번 반복하여 접촉하면서 포집되어 제거될 수 있다. 이때, 제어부(600)가 용융물의 조업 조건의 변화를 실시간으로 반영하여 기체 주입부(400)의 기체 주입량을 조절하면서 회전류(PC)의 강도를 최적의 강도로 제어할 수 있다. 이때, 슬래그(S)가 회전류(PC)에 밀려 나탕면(N)이 발생할 수 있는데, 챔버부(500)가 나탕면(N)이 발생하는 위치에서 용융물(M)의 탕면에 침지되어 나탕면(N)의 부근(C)에 불활성 분위기나 진공 분위기를 형성함에 따라, 대기와 나탕면(N)의 접촉을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법을 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 회전류 제어 로직을 설명하기 위해, 도 3에 도시된 과정 일부를 더욱 자세하게 구분하여 세부 과정들을 도시한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 조업 조건과 기체 주입 조건 간의 관계를 나타내는 예시도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예가 적용되는 용융물 처리 공정 중에 나탕면이 발생한 모습을 예시적으로 보여주는 사진이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법을 상세하게 설명한다. 용융물 처리 방법은, 용기(10)를 마련하는 과정, 용융물(M)을 용기(10)의 내부에 주입하는 과정, 용융물(10)을 유도부재의 상부로 범람시키는 과정, 유도부재와 용융물 주입부(1)의 사이에 기체(g)를 주입하면서 용융물(M)의 회전류(Pc)를 생성하는 과정, 용융물 조업 조건을 이용하여 용융물(M)의 회전류(Pc)를 제어하는 과정을 포함한다. 여기서, 용융물(M)을 용강을 포함하고, 기체(g)는 불활성 기체 예컨대 아르곤 기체를 포함할 수 있다.
우선, 용기(10)를 마련(S100)한다. 상세하게는, 내부가 상측으로 개방되고, 바닥(13)에 홀(14)이 형성되며, 상부에 용융물 주입부(1)가 마련되고, 홀(14)과 용융물 주입부(1)의 사이에 유도부재 및 챔버부(500)가 높이 방향으로 마주보도록 마련된 용기(10)를 준비한다. 이때, 유도부재는 용융물 주입부(1)에서 홀(14) 측으로 이격되고, 바닥(14)에서 이격되어 용기(10)의 길이 방향 양 측벽(12)에 장착되는 제2부재(30), 및 제2부재(30)에서 홀(14) 측으로 이격되고, 바닥(13)에 접촉되어 용기(10)의 길이 방향 양 측벽(12)에 장착되는 제1부재(20)를 포함할 수 있다. 이때, 용기(10)는 용융물 예컨대 용강의 연연주 중 래들의 교환 시점의 턴디시일 수 있고, 용강의 연연주를 시작하는 시점의 턴디시일 수 있다.
이후, 용융물 주입부(1)에 운반 용기(미도시)를 장착하고, 용융물 주입부(1)를 개방하여 운반 용기 내의 용융물(M)을 용기(10)의 내부에 주입한다. 이때, 운반 용기에 장착되는 용융물 주입부(1)의 상단 구조는 불활성 기체에 의하여 밀폐 가능한 구조일 수 있고, 이에는 통상적인 연속주조 설비의 쉬라우드 노즐에서 상단을 밀폐하는 각종 구조가 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이후, 용융물(M)을 용기(10)의 내부로 주입(S200)하면서 용융물(M)의 레벨을 상승시키고, 유도부재의 상부로 용융물(M)을 범람시킨다. 이때, 제2부재(30)와 제1부재(20)의 상부로 용융물(M)이 범람하여 홀(14)측으로 유동할 수 있다. 예컨대 융융물 주입부(1)에서 제2부재(30) 측으로 유동하는 용융물(M)은 제2부재(30)의 상면과 하면을 범람하여 제1부재(20) 측으로 유동하고, 제1부재(20)의 상면을 범람하여 홀(14) 측으로 유동한다. 그리고, 챔버부(500)를 용융물(M)에 침지시킨다. 더 상세하게는 용융물(M)의 레벨을 상승시키거나, 챔버부(500)를 하강하여 챔버부(500)를 용융물(M)에 침지시킨다.
이후, 기체 주입부(400)를 이용하여, 유도부재와 용융물 주입부(1)의 사이에 기체(g)를 주입하면서 챔버부(500)의 침지된 부분 예컨대 벽체부들을 이용하여 용융물(M)의 회전류(PC)를 생성한다. 이때, 용융물 조업 기준조건이 반영된 기체 주입 기준조건으로, 제2부재(30)와 용융물 주입부(1)의 사이에 기체(g)를 주입하거나, 제1부재(20)와 제2부재(30) 사이에 기체(g)를 주입하면서, 용융물(M)의 회전류(PC)를 생성(S300)하는데, 본 발명의 실시 예에서는 제2부재(30)와 용융물 주입부(1)의 사이에 기체(g)를 주입한다.
예컨대 용융물 조업 조건은, 용강의 산소 함량, 용강의 산소 투입량, 턴디시의 용강 무게, 턴디시의 용강 온도, 기체 주입 위치의 나탕면 발생 면적 및 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
용융물 조업 기준조건은, 현재 처리 중인 공정인 연속주조 공정의 정상 조업을 기준으로, 턴디시에 담긴 용강의 기준 온도, 턴디시에 담긴 용강의 기준 무게, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력, 나탕면 발생 면적을 포함할 수 있고, 용강을 준비한 이전 공정 중 RH 정련 설비를 이용한 정련 공정의 정상 조업을 기준으로, 용강의 산소 함량, 용강 중 산소 투입량을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 조업 조건과 기체 주입 조건 간의 관계 및 용융물 조업 기준조건을 도 5의 (a) 내지 (f)에 예시하였다.
도 5의 (a)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 용기의 용융물 온도 정보인 턴디시 용강 온도 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 용기의 용융물 온도 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 현재 처리 중인 공정인 연속주조 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 턴디시에 담긴 용강의 기준 온도일 수 있다.
도 5의 (b)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 용융물의 산소 함량 정보인 용강 산소 함량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 용융물의 산소 함량 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 용강을 준비한 이전 공정인 정련 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 용강의 산소 함량일 수 있고, 그 값의 범위는 0ppm 이상 10ppm 이하일 수 있다.
도 5의 (c)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 용융물 산소 투입량 정보인 RH 산소 투입량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 용융물의 산소 투입량 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 용강을 준비한 이전 공정인 정련 공정 중 RH 정련 설비를 이용한 정련 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 용강 중 산소 투입량일 수 있고, 그 값은 0Nm3/hr일 수 있다.
도 5의 (d)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 용기의 용융물 무게 정보인 턴디시 용강 무게 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 용기의 용융물 무게 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 현재 처리 중인 공정인 연속주조 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 턴디시에 담긴 용강의 기준 무게일 수 있다.
도 5의 (e)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보인 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 현재 처리 중인 공정인 연속주조 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 쉬라우드 노즐 밀폐 압력일 수 있고, 그 값은 대기압일 수 있다.
도 5의 (f)는 용융물 조업 조건으로 입력되는 용융물의 조업 정보들 중 기체 주입 위치의 나탕면 발생 면적 정보인 나탕 발생 면적 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 나타내는 예시도이다. 이때, 기체 주입 위치의 나탕면 발생 면적 정보에 대한 용융물 조업 기준조건은 예컨대 현재 처리 중인 공정인 연속주조 공정의 정상 조업을 기준으로 할 때의 나탕면 발생 면적일 수 있고, 그 값은 챔버부(500)의 내부에서 관찰되는 용탕면의 전체 면적 대비 0%일 수 있다.
용융물 조업 기준조건이 반영된 기체 주입 기준조건은 상술한 용융물 조업 기준조건에 부합하도록 용융물(M)을 처리할 때 용융물(M) 예컨대 용강 중에 주입되어야 하는 기체 주입량 값을 포함할 수 있다. 이 값은 실제 정련 조업 및 연속주조 조업의 조업 데이터들을 기반으로 하여 기 설정되는 값일 수 있고, 본 발명의 실시 예의 경우, 기체 주입 기준조건이 예컨대 5L/min 내지 25L/min의 범위 내에서 선택되는 기체 주입량 값 또는 기체 주입량 값의 범위일 수 있다.
이후, 회전류를 이용한 개재물의 제거 효율을 향상시키도록, 용융물 조업 조건을 이용하여 기체(g)의 주입량을 조절하는 방식으로 용융물(M)의 회전류(PC)를 제어(S400)한다. 이 과정은, 용융물 조업 조건이 입력되는 과정, 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 과정, 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정을 포함할 수 있고, 기체 주입 조건의 결정에 회전류 제어 로직이 사용될 수 있다.
우선, 제1검출부(610) 및 제2검출부(620)에서 판단부(630)로 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건이 입력(S410)된다. 이때, 현재 처리 중인 용융물의 조업 정보들이 실시간으로 검출되어 용융물 조업 조건으로 입력되고, 용융물을 준비한 이전 과정에서 기 검출된 조업 정보들이 용융물 조업 조건으로 입력된다.
현재 처리 중인 용융물의 조업 정보들은, 용기의 용융물 무게 정보, 용기의 용융물 탕면 높이 정보, 용기의 용융물 온도 정보, 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보, 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 정보, 및 나탕면 발생 위치 정보를 포함할 수 있다. 이 중, 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 정보, 및 나탕면 발생 위치 정보는 제1검출부(610)에서 검출할 수 있다. 나머지, 용기의 용융물 무게 정보, 용기의 용융물 탕면 높이 정보, 용기의 용융물 온도 정보, 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보는 제2검출부(620)에서 검출될 수 있다. 이때, 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 정보는 용융물 조업 조건 중 제2용융물 조업 조건으로 판단부(630)에 입력될 수 있고, 용기의 용융물 무게 정보, 용기의 용융물 온도 정보, 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보는 용융물 조업 조건 중 제1용융물 조업 조건으로 판단부(630)에 입력될 수 있다.
한편, 나탕면 발생 위치 정보 및 용기의 용융물 탕면 높이 정보는 작동부 제어기(미도시)로 입력되어 챔버부(500)의 제어에 활용될 수 있다.
용융물을 준비한 이전 과정에서 기 검출된 조업 정보들은, 용융물의 산소 함량 정보, 용융물의 산소 투입량 정보를 포함할 수 있다. 이 조업 정보들은 제2검출부(620)에서 획득되어 판단부(630)에 용융물 조업 조건 중 제1용융물 조업 조건으로 입력될 수 있다.
이후, 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정한다. 이때, 용융물 조업 기준조건과 용융물 조업 조건을 대비하고, 대비 결과에 따라 기 설정된 기체 주입 기준조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하거나, 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정한다.
우선, 용융물 조업 기준조건과 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건을 대비하여, 용융물 조업 기준조건을 기준으로, 제1용융물 조업 조건과 제2용융물 조업 조건의 변화 여부를 각각 확인(S420)한다. 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건의 값이 변한 경우, 제1 및 제2용융물 조업 조건과 기체 주입 조건 간의 관계를 이용해서 용융물의 조업 정보에 대한 기체 주입 조건을 결정(S430)한다.
또는, 용융물 조업 기준조건과 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건을 대비하여, 용융물 조업 기준조건을 기준으로, 제1용융물 조업 조건과 제2용융물 조업 조건의 변화 여부를 각각 확인(S420)하여, 제1 및 제2용융물 조업 조건이 용융물 조업 기준조건을 기준으로 값이 변하지 않은 경우, 기 설정된 기체 주입 기준조건을 기체 주입 조건으로 결정한다.
이때, 용융물 조업 기준조건과 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건을 대비하여 그 결과에 따라 기체 주입 조건을 결정하는 일련의 과정은, 제1용융물 조업 조건 및 제2용융물 조업 조건으로 입력된 각각의 조업 정보들마다 독립적으로 실시된다. 즉, 용기의 용융물 온도 정보, 용융물의 산소 함량 정보, 용융물의 산소 투입량 정보, 용기의 용융물 무게 정보, 용융물 주입부의 밀폐 압력 정보, 및 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 정보 각각을 용융물 조업 기준조건과 대비하고, 그 대비 결과 마다 기체 주입 조건을 독립적으로 결정한다.
이의 과정을 구체적으로 예시하면 아래와 같다. 이때, 아래에 예시되는 수치 값들은 일 예시이고, 수치 값의 범위는 조업 조건에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있다.
예컨대 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 온도 값과 용강의 기준 온도 값 간의 차이 값이 0℃ 이상 5℃ 미만 범위에 포함되면, 판단부(630)는 턴디시 용강 온도 값이 변하지 않은 것으로 판단하고, 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 온도 값과 용강의 기준 온도 값 간의 차이 값이 5℃ 이상 10℃ 미만의 범위에 포함되면, 판단부(630)는 턴디시 용강 온도 값이 변한 것으로 판단한다. 그리고 판단부(630)는 턴디시 용강 온도 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 턴디시 용강 온도 값이 더 높으면 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정하고, 턴디시 용강 온도 값이 더 낮으면 기체 주입 기준조건에서 5 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 턴디시 용강 온도 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
한편, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 온도 값과 용강의 기준 온도 값 간의 차이 값이 15℃ 이상 25℃ 미만의 범위에 포함되면서 턴디시 용강 온도 값이 더 낮으면 판단부(630)는 턴디시 용강 온도 값을 위험 수준으로 판단하고, 기체의 주입을 정지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정할 수 있다. 이 경우, 기체 주입량을 증감하는 것보다 제어의 우선 순위가 높을 수 있다.
또한, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 용강 산소 함량 값이 10ppm 이하면, 판단부(630)는 용강 산소 함량 값이 변하지 않은 것으로 판단하고, 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 용강 산소 함량 값이 10ppm 초과 15ppm 이하면, 판단부(630)는 용강 산소 함량 값이 변한 것으로 판단한다. 이어서, 판단부(630)는 용강 산소 함량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 용강 산소 함량 값이 20ppm 초과 25ppm 이하면, 판단부(630)는 용강 산소 함량 값이 변한 것으로 판단한다. 이어서, 판단부(630)는 용강 산소 함량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 기체 주입 기준조건에서 6 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 용강 산소 함량 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
또한, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 RH 산소 투입량 값이 0 Nm3/hr 이상 5 Nm3/hr 미만이면, 판단부(630)는 RH 산소 투입량 값이 변하지 않은 것으로 판단하고, 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 RH 산소 투입량 값이 5 Nm3/hr 이상 25 Nm3/hr 미만이면, 판단부(630)는 RH 산소 투입량 값이 변한 것으로 판단하고, RH 산소 투입량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 RH 산소 투입량 값이 25 Nm3/hr 이상 50 Nm3/hr 미만이면, 판단부(630)는 RH 산소 투입량 값이 변한 것으로 판단하고, RH 산소 투입량 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 4 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 RH 산소 투입량 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
또한, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 무게 값과 턴디시 용강 기준 무게 값의 차이 값이 0 이상 5ton 미만 범위에 포함되면, 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값이 변하지 않은 것으로 판단하고, 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 무게 값과 턴디시 용강 기준 무게 값의 차이 값이 5ton 이상 10ton 미만의 범위에 포함되면서 턴디시 용강 무게 값이 더 작으면 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값이 변한 것으로 판단한다. 그리고 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 무게 값과 턴디시 용강 기준 무게 값의 차이 값이 10ton 이상 15ton 미만 범위에 포함되면서 턴디시 용강 무게 값이 더 작으면 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값이 변한 것으로 판단한다. 그리고 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값과 기체 주입 조건 간의 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 4 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 턴디시 용강 무게 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
한편, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 턴디시 용강 무게 값과 턴디시 용강 기준 무게 값의 차이 값이 10ton 이상 15ton 미만 범위에 포함되면서 턴디시 용강 무게 값이 더 작으면, 판단부(630)는 턴디시 용강 무게 값을 위험 수준으로 판단하고, 기체의 주입을 정지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정할 수 있다. 이 경우, 기체 주입량을 증감하는 것보다 제어의 우선 순위가 높을 수 있다.
또한, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 대기압의 차이 값이 100 kPa 이상이면서 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값이 대기압보다 더 크면, 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 변하지 않은 것으로 판단하고, 기체 주입 기준조건을 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 대기압의 차이 값이 100 kPa미만 50 kPa이상이면서 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값이 대기압보다 더 크면, 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 변한 것으로 판단한다. 그리고 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 기체 주입 조건 관계표를 이용하여 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 1 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 대기압의 차이 값이 500 Pa 미만 0 Pa 이상이면서 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값이 대기압보다 더 크면, 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 변한 것으로 판단한다. 그리고 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 기체 주입 조건 관계표를 이용하여 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 4 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제1용융물 조업 조건으로 입력된 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 대기압의 차이 값이 0 Pa 보다 작으면 판단부(630)는 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 변한 것으로 판단하고, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값과 기체 주입 조건 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 5 L/min 증량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
또한, 제2용융물 조업 조건으로 입력된 나탕 발생 면적 값이 챔버부(500) 내부의 용탕면 면적 값의 0%인 경우, 판단부(630)는 나탕 발생 면적 값이 변하지 않은 것으로 판단하고 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제2용융물 조업 조건으로 입력된 나탕 발생 면적 값이 챔버부(500) 내부의 용탕면 면적 값의 0% 초과 5% 미만의 값이면, 판단부(630)는 나탕 발생 면적 값이 변한 것으로 판단하고, 나탕 발생 면적 값과 기체 주입 조건의 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
혹은, 제2용융물 조업 조건으로 입력된 나탕 발생 면적 값이 챔버부(500) 내부의 용탕면 면적 값의 5% 초과 10% 미만의 값이면, 판단부(630)는 나탕 발생 면적 값이 변한 것으로 판단하고, 나탕 발생 면적 값과 기체 주입 조건의 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 4 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다. 같은 방식으로 나머지의 나탕 발생 면적 값의 구간들에서 각각 기체 주입 조건을 결정할 수 있다.
한편, 턴디시 용강 온도 값을 기준으로 기체 주입 조건을 결정하는 이유는 다음과 같다. 회전류(PC) 생성을 위해 용강 중으로 주입되는 기체(g)는 용강의 온도보다 낮은 온도 예컨대 상온으로 마련되어 용강 중에 주입되기 때문에, 그 주입량이 많아지면 용강의 온도 값이 더욱 낮아지게 된다. 이때, 용강은 주형에서 원하는 온도 값의 범위가 정해져 있고, 이 온도 값을 만족하기 위해 턴디시에서 요구되는 온도 값의 범위가 있다. 이 값이 용강의 기준 온도 값에 해당할 수 있다. 따라서, 턴디시 용강 온도 값을 실시간으로 검출하여, 그 값이 용강의 기준 온도 값보다 높으면 기체의 주입량을 늘려서 용강의 온도를 낮추고, 그 값이 용강의 기준 온도 값보다 낮으면 기체의 주입량을 줄여 용강의 온도 하락을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 용강 산소 함량은 용강 중의 개재물 함량을 나타내는 지표이고, 그 값이 클수록 용강 중에 개재물이 많은 것을 의미한다. 용강 산소 함량을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 것은 용강 중의 개재물 양에 맞춰 기체를 적절하게 주입함을 의미한다. 이때, RH 산소 투입량의 경우도 상술한 용강 산소 함량과 마찬가지의 의미로 해석될 수 있다. 또한, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력도 이와 유사하다. 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 대기압에 가까워질수록 쉬라우드 노즐의 밀폐가 잘 안되고, 이에 쉬라우드 노즐과 래들 사이로 대기가 유입되어 용강의 산소 함량이 높아질 수 있다. 따라서, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력이 낮아지는 것은 산소 함량이 증가하는 것을 의미한다. 즉, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 것은 결국 용강 중의 개재물 양에 맞춰 기체를 적절하게 주입함을 의미한다.
또한, 턴디시 용강 무게가 감소하면 같은 양의 기체를 주입하더라도 용강 온도가 더 빨리 떨어질 수 있고, 따라서, 턴디시 용강 무게에 따라 기체 주입량을 조절하여 회전류를 잘 형성하면서도 용강 온도를 안정적으로 제어할 수 있다. 이때, 나탕 발생 면적의 경우도 상술한 턴디시 용강 무게 감소와 유사한 의미를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 챔버부(500) 내부에 나탕면이 형성되어 그 면적이 증가하면 나탕면에서 용강이 슬래그에 보온되지 못하여 온도가 낮아진다. 따라서, 나탕 발생 면적에 대응하여 기체 주입량을 조절하면 회전류를 잘 형성하면서도 용강 온도를 안정적으로 제어할 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시 예에서는 기체 주입 조건을 결정하는 과정에서, 용융물 중의 산소 함량 및 용융물의 온도와 직간접적으로 관계가 있는 각종 조업 정보들을 독립적으로 이용하여 기체 주입량의 증감량을 각각 결정한다.
이후, 기체 주입 조건을 이용하여, 기체 주입량을 조절하거나 유지한다. 이때, 기체 주입 기준조건을 그대로 유지하도록 모든 기체 주입 조건이 결정되면, 기체 주입 제어기(640)가 기체 주입부(400)의 제어밸브(420)를 제어하여 기체 주입량을 유지(S460)한다.
반면, 기체 주입 기준조건에서 소정 값만큼 기체 주입량을 증량하거나 감량하도록 적어도 하나 이상의 기체 주입 조건이 결정되면, 결정된 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절(S440)한다. 이때, 기체 주입 제어기(640)가 기체 주입 조건별로 기체 주입부(400)의 제어밸브(420)를 제어하여 기체 주입량을 독립적으로 조절하면, 그 결과는 기체 주입량의 증감량을 합산하여 합산한 값만큼 기체 주입량의 증감을 조절한 결과와 같다. 이를 아래에서 예시한다.
예컨대 턴디시 용강 온도에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 2L/min 증량하는 것이고, 용강 산소 함량에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 2L/min 증량하는 것이고, RH 산소 투입량에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 2L/min 증량하는 것이고, 턴디시 용강 무게에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 2L/min 감량하는 것이고, 쉬라우드 노즐 밀폐 압력에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 1L/min 증량하는 것이고, 나탕 발생 면적에 의한 기체 주입 조건이 기체 주입 기준조건에서 2L/min 감량하는 것이라 하자. 이 경우, 각 경우의 증감량을 합산하면 그 값은 기체 주입 기준조건에서 3 L/min 증량하는 것이 되고, 상기에 예시한 기체 주입 조건들로 기체 주입량을 조절하면 그 결과가 기체 주입 기준조건에서 3 L/min 증량한 것과 같아진다.
기체 주입량을 조절하는 과정 이후, 용융물 조업 조건으로 입력된 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 기체 주입량 조절 결과를 검증한다. 이때, 제2용융물 조업 조건으로 입력된 기체 주입 위치의 나탕 발생 면적 정보과 용융물 조업 기준조건을 대비하여 나탕 발생 면적의 변화 여부를 확인하고, 이로부터 기체 주입량 조절 결과를 검증(S450)한다. 즉, 이 과정은 예컨대 나탕면이 발생했는지의 여부를 검증하는 과정이다.
이때, 나탕이 발생했으면, 조업 정보로 입력된 나탕 발생 면적 값을 이용하여 기체 주입 조건을 결정(S430)한다. 예컨대 제2용융물 조업 조건으로 입력된 나탕 발생 면적 값이 챔버부(500) 내부의 용탕면 면적 값의 0% 초과 5% 미만의 값이면, 판단부(630)는 나탕 발생 면적 값이 변한 것으로 판단하고, 나탕 발생 면적 값과 기체 주입 조건의 관계표를 이용하여, 기 설정된 기체 주입 기준조건에서 2 L/min 감량하는 것을 기체 주입 조건으로 결정한다.
이후, 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절하는 과정(S440)과, 용융물 조업 조건의 변화 여부를 확인하여 기체 주입량 조절 결과를 검증(S450)하는 과정을 순차적으로 반복하여 실시할 수 있다. 반면, 나탕이 발생하지 않았으면, 기체 주입 조건으로 기체 주입량을 유지(S460)한다.
한편, 용융물(M)의 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때 하기의 과정들을 동시에 또는 함께 또는 임의의 순서에 따라 순차적으로 실시할 수 있다.
용융물(M)의 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때, 챔버부(500)를 이용하여, 기체(g) 또는 회전류(PC)에 의한 용융물의 나탕면 위치를 감싸는 영역을 진공 분위기나 불활성 분위기로 제어할 수 있다.
이때, 현재 처리 중인 용융물의 조업 정보들 중 용기의 용융물 탕면 높이 정보를 이용하여, 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 챔버부(500)의 침지 높이를 조절하면서 회전류를 제어할 수 있다. 또한, 현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들 중 나탕면 발생 위치 정보를 이용하여, 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 챔버부(500)의 침지 위치를 조절할 수 있다. 상기 과정들은, 작동부 제어기(미도시)가 제1 및 제2작동부를 제어하여 챔버부(500)를 제2축방향(Y)으로 이동시키고, 또한, 제3방향(Z)으로 이동시켜 실시할 수 있다. 이들 과정에 의해, 챔버부(500)의 침지 깊이가 일정할 수 있고, 챔버부(500)의 침지 위치가 나탕면(N)을 감싸는 위치로 일정할 수 있다. 이 과정 중에, 챔버부(500)의 내부는 불활성 분위기 또는 진공 분위기로 제어될 수 있다.
또한, 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때, 제1부재(20)에 대한 제2벽체부(530)의 이격 거리(d1)를 조절하여 제2부재(30)의 상부를 범람하여 홀(14)측으로 유동하는 용융물의 유량(Q1)과, 제2부재(30)의 상부를 범람하여 기체 주입부(400) 측으로 유동하며 회전류(PC)를 형성하는 용융물의 유량(Q2)을 각각 제어할 수 있다. 이 과정은 작동부 제어기에 의해 실시될 수 있다.
또한, 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때, 유도부재에 대한 기체의 주입 위치를 조절할 수 있다. 예컨대 기체 주입부(400)의 블록을 제2방향(Y)으로 이동 가능한 슬라이드 구조로 마련하고, 이 구조를 이용하여 회전류의 생성 및 제어 중에 블록의 위치를 조절하면서 제2부재(30)에 대한 기체 주입부(400)의 이격 거리(W1)를 조절할 수 있다. 이로부터 제2부재(30)에 대한 기체 주입부(400)의 기체 주입 위치를 다르게 할 수 있고, 제2부재(30) 하의 벤투리 효과의 작용 범위와 크기를 다르게 할 수 있다. 따라서, 회전류(PC)의 강도를 조절할 수 있다.
한편, 블록의 슬라이드를 위한 구조는 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 용기 상측에 내화물로 제작된 로드를 설치하여 용기의 내부에 이동 가능하게 배치하고, 로드의 하단에 블록을 설치한 후 로드의 내부로 기체 주입관을 연장하여 블록 상면의 슬롯에 연통시킬 수 있다. 물론, 블록을 슬라이드 가능한 구조로 마련하는 방식 외의 다양한 방식으로 제2부재(30)에 대한 기체 주입부(400)의 이격 거리(W1)를 조절할 수도 있다.
또한, 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때, 기체(g)를 연속 방식, 단속 방식 및 연속 방식과 단속 방식이 혼합된 복합 방식 중 하나의 주입 방식으로 주입할 수 있다. 이때, 기체(g)를 연속 방식으로 주입하면 회전류(PC)의 강도을 시간에 대해 일정하게 제어할 수 있다. 한, 기체(g)를 단속 방식이나 복합 방식으로 주입하면 회전류(PC)의 강도가 시간에 따라 변화하며 예컨대 맥동성을 가질 수 있다.
또한, 회전류(PC)를 생성 및 제어할 때, 회전류(PC)의 중심을 기준으로 하여 기체가 주입 중인 제1위치의 반대측인 제2위치에 기체를 주입하면서 회전류를 제어할 수 있다. 즉, 기체 주입부(400)를 통하여, 제2부재(30)와 용융물 주입부(400) 사이의 제1위치에서 용기(10) 내부로 기체(g)를 주입하고, 제2부재(30)에서 기체 주입부(400)의 반대측으로 이격되어 바닥부(13)에 설치되는 제2기체 주입부(미도시)를 통하여, 제1부재(20)와 제2부재(30) 사이의 제2위치에서 용기(10)의 내부로 기체를 주입하며, 용융물의 회전류(PC)를 제어할 수 있다.
이때, 제2기체 주입부의 기체 주입량 및 주입 방식 중 적어도 하나를 기체 주입부(400)의 기체 주입량 및 주입 방식 중 적어도 하나와 서로 다르게 제어하여, 제2부재(30)를 중심으로 길이 방향(Y)의 양측에서 기체(g)의 주입량과 주입 방식을 다르게 제어할 수 있다. 이로부터 제2부재(30) 부근의 유용물(M) 유동을 원하는 유동으로 다양하게 제어할 수 있다.
이후, 회전류의 제어 과정을 실시하면서, 용융물(M)을 처리하는 과정(S500) 예컨대 용강을 턴디시 내부에서 체류시키면서 개재물을 제거하는 과정을 실시하고, 용융물(M)을 배출하는 과정(S600) 예컨대 용강을 출강하여 주편을 주조하는 과정을 실시한다. 즉, 상기의 과정들을 실시하면서 용기(10) 내로 공급된 용융물(M)에서 개재물을 효과적으로 제거하여 출구(14)로 용융물(M)을 배출하고, 이를 출구(14) 하에 마련된 주형(미도시)에서 주편(미도시)으로 주조할 수 있다. 이에, 주조 중인 주편의 품질을 향상시킬 수 있고, 주편 표면의 개재물성 결함을 방지할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 용강 중에 함유된 Al2O3, SiO2 등의 개재물을 보다 효과적으로 제거하면서, 용강의 온도를 안정적으로 유지할 수 있고, 나탕면의 발생을 방지할 수 있어 조업의 안정성과 용강의 청정성을 함께 확보할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물의 유동 해석 결과를 보여주는 모식도이다. 이 용융물의 유동 해석에는 전산유체역학(CFD)을 이용한 수치 해석 기법이 사용되었고, 이때, 수치 해석에 사용된 용융물 처리 장치의 내부 구조는 도 1의 구조가 모델링되어 적용되었으며, 해석 조건은 실제 조업으로부터 획득하였다.
도 7을 보면, 쉬라우드 노즐(도면 좌측에 붉은색 오브젝트로 표시)에서 나온 용강은 유동 방향이 턴디시 바닥쪽으로 유도된 후 유도부재(도면 중앙에 노란색 오브젝트로 표시)를 향하는 방향으로 유동이 이어진다.
이때, 턴디시 바닥에 설치된 기체 주입구의 기체 상승력의 영향으로 유도부재를 따라 용강류가 상승하게 된다. 이때 상승한 용강류의 일부는 쉬라우드 노즐 방향으로 되돌아가고, 대부분은 챔버의 벽체(도면 중앙에 초록색 오브젝트로 표시)들 중 우측 벽체를 향하여 회전하게 된다. 챔버의 우측 벽체로 유동한 용강은 우측 벽체에 부딪힌 후 아래쪽으로 향하는데, 이때 일부는 챔버의 우측 벽체와 유도부재 사이로 빠져나가지만 나머지는 하측으로 계속 진행한다. 챔버의 우측 벽체의 하측으로 진행한 용강은 유도부재와 챔버의 좌측 벽체 사이의 Venturi 효과에 의해 다시 상승하면서 회전류를 형성함을 볼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 챔버부(500)는 제1벽체부(520) 및 제2벽체부(530)의 형상이 다양하게 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예와 변형 예에 따른 챔버부를 도시한 부분도이다. 이때, 도 8의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부를 도시한 부분도이고, (b) 내지 (i)는 순서대로 제1변형 예 내지 제8변형 예에 따른 챔버부를 도시한 부분도이다. 한편, 도면 상에 도시된 도면 부호에서 'b' 내지 'i'는 각 변형 예에 따른 구성부를 실시 예의 구성부와 구분하기 위하여 사용되었다. 예컨대 도 8을 보면, 도면 부호 510b 내지 510i는 각 변형 예들에 따른 리드부를 실시 예의 리드부(510)와 구분하기 위해 사용하였다. 또한, 도면 부호 520b 내지 520i는 각 변형 예들에 따른 제1벽체부를 실시 예의 제1벽체부(520)와 구분하기 위해 사용되었고, 도면 부호 530b 내지 530i는 각 변형 예들에 따른 제2벽체부를 실시 예의 제2벽체부(530)와 구분하기 위해 사용되었다.
도 8의 (a) 및 (b) 내지 (i)를 대비하여 보면, 본 발명의 변형 예에서는 챔버부의 제1벽체부 및 제2벽체부 형상이 다양할 수 있다. 제1벽체부는 수직 단면이 도 8의 (b), (c), (f), (g), (h) 및 (i)와 같이 직사각형 형상이거나, 도 8의 (d) 및 (e)와 같이 직각삼각형 형상일 수 있고, 이때, 직각삼각형 형상일 경우, 빗변에 해당하는 면이 챔버부의 내부를 향하거나 외부를 향할 수 있다.
또한, 제2벽체부(530)는 제1벽체부를 마주보는 일면 및 이에 대향하는 타면에 각각 상향 경사면(531), 하향 경사면(531'), 수직면(532), 곡면(533), 오목홈(534) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다. 이의 구체적인 형상은 도 8의 (b) 내지 (i)에 각각 도시된 바와 같다.
이처럼 본 발명의 변형 예에서는 제1벽체부(520)와 제2벽체부(530)의 형상을 일부 또는 전부 다르게 하여, 각각의 벽체부를 지나는 용융물의 흐름 특성을 다양하게 조절할 수 있다. 따라서, 챔버부(500) 하에 형성되는 용융물의 흐름을 원하는 흐름으로 다양하게 제어 가능하다.
도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 용융물 처리 방법의 공정도이다.
본 발명의 비교 예에 따른 용융물 처리 방법은, 본체(10')에 설치된 가스 분출수단(400')만을 이용해서 용강(M') 중에 가스를 분출하고 이 가스를 이용하여 용강의 체류시간을 증대시킨다. 하지만, 용강 중에 분사된 가스는 가스 분출수단(400') 상에 상승류를 형성하면서 상승하여 용강의 탕면으로 탈출하는 것으로 역할을 다하고, 용강(M')은 본체의 연장 방향으로 유동하면서 가스 분출수단을 지나면 상승류의 영향을 벗어나 원래의 유동을 회복하게 된다. 즉, 본체 내부의 용강 흐름을 추적하여 보면, 본체의 연장 방향으로 유동하는 용강이 본체의 전체 영역 중 가스 분출수단이 있는 일부 영역에서 일회성의 상승 흐름을 보이고 이 영역을 지나면 이내 원래의 흐름으로 복귀하여 다시 본체의 연장 방향으로 흐르는 것이다. 이것에 의한 개재물의 부상 분리 작용은 본체의 연장 방향으로 댐을 설치하여 용강을 일시적으로 상승시키는 것에 의한 개재물의 부상 분리 작용과 다르지 않고, 이 때의 용강의 체류시간은 본체의 용적에 따른 구조적인 한계를 벗어나지 못한다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따르면 개재물의 제거 효율을 극대화 시키기 위한 방안으로 용융물 중에 예컨대 아르곤 기체를 주입하여 회전류를 생성하고, 아르곤 기체의 주입량을 조절하여, 회전류의 강도를 제어할 수 있다. 따라서 개재물의 제거 효과가 향상될 수 있다. 도 1, 도 7 및 도 9를 대비하여 실시 예와 비교 예의 구조를 보면, 용강 중에 기체를 분사할 때 기체 분사 위치 부근의 구조에 따라 회전류의 형성 여부가 결정됨을 확인할 수 있고, 이때, 실시 예의 구조에서 회전류가 잘 형성됨을 확인할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성과 방식들은 서로 결합하거나 교차 적용되어 다양한 형태로 변형될 것이고, 이의 변형 예들을 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 결국, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1: 용융물 주입부 10: 용기
20: 제1부재 30: 제2부재
400: 기체 주입부 500: 챔버부
600: 제어부 PC: 회전류
M: 용융물 N : 나탕면
g: 기체

Claims (14)

  1. 바닥에 홀이 형성되고, 상부에 용융물 주입부가 마련되며, 상기 홀과 상기 용융물 주입부의 사이에 유도부재 및 챔버부가 마련된 용기를 준비하는 과정;
    용융물을 상기 용기의 내부에 주입하는 과정;
    상기 용융물에 상기 챔버부를 침지시키는 과정;
    상기 유도부재와 상기 용융물 주입부 사이에 기체를 주입하면서 상기 챔버부로 상기 용융물의 회전류를 생성하는 과정;을 포함하고,
    현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 기체 또는 회전류에 의한 상기 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 상기 용융물의 상면에 침지되어 마련된 상기 챔버부의 침지 높이를 조절하여, 상기 회전류를 제어하는 과정을 포함하는 용융물 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    용융물 조업 조건을 이용하여 상기 회전류를 제어하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전류를 생성하는 과정은,
    용융물 조업 기준조건이 반영된 기체 주입 기준조건으로 기체를 주입하여 용융물의 회전류를 생성하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전류를 제어하는 과정은,
    상기 용융물 조업 조건이 입력되는 과정;
    상기 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 과정;
    상기 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 용융물 조업 조건이 입력되는 과정은,
    현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들을 실시간으로 검출하여 용융물 조업 조건으로 입력되는 과정;
    상기 용융물을 준비한 이전 과정에서 기 검출된 조업 정보들이 용융물 조업 조건으로 입력되는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 기체 주입 조건을 결정하는 과정은,
    용융물 조업 기준조건과 상기 용융물 조업 조건을 대비하는 과정;
    상기 대비 결과에 따라, 기 설정된 기체 주입 기준조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하거나, 또는, 상기 용융물 조업 조건을 이용하여 기체 주입 조건을 결정하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 기체 주입 조건을 이용하여 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정에서 기체 주입량을 조절한 경우,
    상기 회전류를 제어하는 과정은,
    상기 용융물 조업 조건으로 입력된 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 기체 주입량 조절 결과를 검증하는 과정;
    상기 검증 결과에 따라 기체 주입량을 조절 또는 유지하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체 또는 회전류에 의한 용융물의 나탕면 위치를 감싸는 영역을 진공 분위기나 불활성 분위기로 제어하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    현재 처리 중인 상기 용융물의 조업 정보들 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 기체 또는 회전류에 의한 상기 용융물의 나탕면 위치를 감싸도록 상기 용융물의 상면에 침지되어 마련된 상기 챔버부의 침지 위치를 조절하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전류의 중심을 기준으로 하여 상기 기체가 주입 중인 제1위치의 반대측인 제2위치에 상기 기체를 주입하면서 상기 회전류를 제어하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전류를 생성하는 과정은,
    상기 유도부재에 대한 상기 기체의 주입 위치를 조절하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전류를 생성하는 과정은,
    상기 기체를 연속 방식, 단속 방식 및 복합 방식 중 하나의 주입 방식으로 주입하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
  14. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
    상기 용융물을 용강을 포함하고,
    상기 기체는 불활성 기체를 포함하며,
    상기 용융물 조업 조건은, 용강의 산소 함량, 용강의 산소 투입량, 턴디시의 용강 무게, 턴디시의 용강 온도, 기체 주입 위치의 나탕면 발생 면적 및 쉬라우드 노즐 밀폐 압력 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용융물 처리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006035272A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Jfe Steel Kk 連続鋳造用タンディッシュにおける介在物除去方法および連続鋳造用タンディッシュ

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JP2006035272A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Jfe Steel Kk 連続鋳造用タンディッシュにおける介在物除去方法および連続鋳造用タンディッシュ

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