KR101818511B1 - 부착물 제거방법 - Google Patents

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KR101818511B1
KR101818511B1 KR1020160108364A KR20160108364A KR101818511B1 KR 101818511 B1 KR101818511 B1 KR 101818511B1 KR 1020160108364 A KR1020160108364 A KR 1020160108364A KR 20160108364 A KR20160108364 A KR 20160108364A KR 101818511 B1 KR101818511 B1 KR 101818511B1
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Abstract

본 발명은, 용강을 정련하는 전로의 바닥에 부착된 부착물을 제거하는 부착물 제거방법으로서, 산소를 분사하는 랜스를 마련하는 과정; 상기 전로 내부에 슬래그를 마련하고, 상기 슬래그와 상기 부착물을 접촉시키는 과정; 상기 랜스를 상기 전로 내부로 삽입하는 과정; 및 상기 랜스로 상기 전로의 바닥면을 향하여 산소를 분사하고, 상기 부착물을 제거하는 과정을; 포함하고, 전로의 바닥면에 부착된 부착물을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

부착물 제거방법{Method for removing adherent}
본 발명은 부착물 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로의 바닥면에 부착된 부착물을 효과적으로 제거할 수 있는 부착물 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 전로는 용선 중의 불순물을 이용하여 산화반응에 의해 용강을 제조하는 노를 말한다. 예를 들어, 전로를 이용한 정련작업은, 전로에 고철과 용선을 장입하는 과정, 일정시간 산소를 취입하여 용선을 용강으로 정련하는 과정, 용강을 전로의 출강구를 통해 래들로 출강하고, 취련과정에서 발생한 부산물인 슬래그를 전로의 노구를 통하여 슬래그 포트로 배재하는 과정을 포함한다.
이때, 고온의 용융물과 접하는 전로의 내화벽의 용손을 방지하기 위하여 내화벽을 코팅재로 코팅하는 작업을 수행하였다. 전로 내에 일정량의 슬래그를 잔류시키고, 돌로마이트(Dolomite)나 생돌로마이트(Limestone) 등의 코팅재를 투입한 후, 전로를 경동시켜 전로의 내화벽에 슬래그와 코팅재가 혼합된 코팅액을 도포하여 코팅 작업을 수행하였다.
그런데 슬래그나 코팅재가 전로의 바닥면에 부착되면서 전로에 설치된 저취 노즐의 분사구를 막아버리는 문제가 발생하였다. 저취 노즐의 분사구가 막히면, 용강이 제대로 교반되지 않기 때문에 전로의 취련시간이 증가할 수 있다. 취련시간이 증가하면, 용강과 산소가 반응하는 시간이 증가하고, 정련공정에 투입되는 탈산제의 양이 증가하여 함금철의 실수율이 저하될 수 있다. 또한, 용강이 제대로 교반되지 않으면서, 불순물 편석이 발생하고, 인(P)의 함량조절이 어려워져 제품의 품질이 저하될 수 있다.
KR 10-0490737 B1
본 발명은 전로의 바닥면에 부착된 부착물을 제거할 수 있는 부착물 제거방법을 제공한다.
본 발명은 저취 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있는 부착물 제거방법을 제공한다.
본 발명은, 용강을 정련하는 전로의 바닥에 부착된 부착물을 제거하는 부착물 제거방법으로서, 산소를 분사하는 랜스를 마련하는 과정; 상기 전로 내부에 슬래그를 마련하고, 상기 슬래그와 상기 부착물을 접촉시키는 과정; 상기 랜스를 상기 전로 내부로 삽입하는 과정; 및 상기 랜스로 상기 전로의 바닥면을 향하여 산소를 분사하고, 상기 부착물을 제거하는 과정을; 포함한다.
상기 슬래그는 철산화물을 포함하고, 상기 부착물을 제거하는 과정은, 산소와 상기 철산화물을 반응시켜 산화열을 발생시키는 과정; 상기 산화열로 상기 슬래그의 온도를 상승시켜 상기 부착물을 용융시키는 과정; 및 상기 슬래그와 용융된 부착물을 배출하는 과정을; 포함한다.
상기 랜스를 상기 전로 내부로 삽입하는 과정은, 상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐들 사이의 간격에 맞추어 상기 랜스와 상기 전로의 바닥면 사이의 이격 거리를 산출하는 과정; 및 상기 이격 거리에 맞추어 상기 랜스를 이동시키는 과정을; 포함한다.
상기 이격 거리를 산출하는 과정은, 하기의 식에 의해 이격 거리를 산출한다.
식: h = (a/2-b)/tanθ
(여기서, h는 랜스와 전로의 바닥면 사이의 이격 거리, a는 전로에 설치된 저취 노즐들 사이의 간격, B는 랜스에 구비된 분사홀들 사이의 간격, θ는 랜스가 산소를 분사하는 분사각도)
상기 부착물을 용융시키는 과정은, 상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐로 가스를 분사하면서 상기 부착물을 용융시킨다.
상기 바닥면을 향하여 산소를 분사하는 과정에서, 상기 랜스에서 분사되는 시간당 산소의 분사량은, 용강 정련 시 상기 전로 내부로 분사되는 시간당 산소의 분사량의 20 내지 100%이다.
상기 바닥면을 향하여 산소를 분사하는 과정에서, 상기 산소의 분사 시간은 3 내지 10분이다.
상기 슬래그와 용융된 부착물을 배출하기 전에, 상기 랜스를 상기 전로의 외측으로 이동시키는 과정을; 더 포함한다.
상기 랜스를 상기 전로의 외측으로 이동시키기 전에, 상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐이 상기 부착물에 의해 막혔는지 확인하는 과정; 및 상기 저취 노즐이 막혔으면 상기 랜스로 산소를 다시 분사하는 과정을; 더 포함한다.
상기 슬래그는, 용강 정련 후의 잔류 슬래그를 포함하고, 상기 슬래그를 상기 부착물과 접촉시키는 과정은, 상기 잔류 슬래그를 상기 전로의 바닥면으로 이동시키는 과정을 포함한다.
상기 부착물은 상기 전로의 내화벽을 고온의 용강으로부터 보호하는 코팅재 및 상기 전로에 고착된 고착 슬래그 중 적어도 하나를 포함하다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전로의 바닥면에 부착된 부착물을 용융시켜 제거할 수 있다. 이에, 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐의 분사구가 부착물에 의해 막히면, 부착물을 제거하여 분사구가 막히는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전로 내에서 용강을 처리하는 작업을 수행할 때 저취 노즐에서 분사되는 교반 가스로 인해 용강이 효과적으로 교반될 수 있고, 용강을 안정적으로 처리하면서 용강을 처리하는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 설비의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전로와 랜스의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부착물 제거방법을 나타내는 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 저취 노즐의 분사구를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 정련 설비의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전로와 랜스의 구조를 나타내는 도면이다.
우선, 본 발명을 이해하기 위해 용강 정련 설비의 구조에 대해 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 용강을 정련하는 설비는, 내부에 정련이 수행되는 공간을 형성하는 전로(110), 전로 내로 산소를 취입하는 랜스(120), 랜스(120)를 상하로 이동시키는 구동력을 제공하는 랜스 모터(130), 호퍼(140), 배가스 덕트(150), 전로(110)의 양측에 연결되는 회전축(161), 회전축(161)을 회전시켜 전로(110)를 경동시키는 경동 모터(162), 랜스 모터(130)와 경동 모터(162)의 작동을 제어하는 제어기(180), 및 작업자가 제어기(180)에 입력신호를 보내도록 제어기(180)와 연결되는 입력기(170)를 포함할 수 있다.
전로(110)는 내부공간을 가지는 용기 형태로 형성될 수 있다. 전로(110)는 노내 반응으로부터 철피를 보호하기 위해 내측으로부터 영구 연와와 내장 연와가 축조될 수 있다. 전로(110)의 상부에는 고철 등이 장입될 수 있도록 노구(111)가 형성되고, 측면에는 취련을 마친 용강을 출강시키기 위한 출강구(112)가 구비된다.
또한, 출강구(112)의 하부에는 교반 가스를 공급하는 복수의 저취 노즐(113)이 설치된다. 교반 가스는 질소 가스 등의 불활성 가스일 수 있다. 저취 노즐(113)에서 분사되는 교반 가스는 전로(110) 내의 용강을 교반시켜 용강이 처리되는 시간을 단축시켜줄 수 있다. 그러나 전로(110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
랜스(120)는 전로(110)의 상측에 위치한다. 랜스(120)는 상하로 이동할 수 있고, 노구(111)를 통해 전로(110) 내부로 삽입되어 산소를 공급할 수 있다. 랜스(120)는 상하방향으로 연장 형성되며, 내부에 가스가 이동할 수 있는 공간이 형성되는 바디(121), 및 바디(121)의 하단에 구비되는 복수의 분사홀(122)을 포함할 수 있다. 이에, 바디(121) 내부로 공급된 가스가 분사홀(122)들을 통해 외부로 분사될 수 있다. 그러나 랜스(120)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있으며, 랜스(120)를 통해 공급되는 가스의 종류도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이러한 랜스(120)는 산소공급기와 연결될 수 있다. 산소공급기는, 산소를 저장하는 탱크, 일단이 탱크에 연결되고 타단이 랜스(120)에 연결되는 공급라인, 및 공급라인에 설치되는 제어밸브를 포함할 수 있다. 제어밸브는 공급라인을 통해 탱크에서 랜스(120)로 공급되는 가스의 양을 제어할 수 있다. 이에, 제어밸브의 작동을 제어하여 랜스(120)로 산소가 공급되는 시점, 공급되는 양 등을 조절할 수 있다.
랜스 모터(130)는 전로(110)의 상측에 이격되어 배치된다. 랜스 모터(130)는 랜스(120)를 지지해주는 와이어가 감긴 드럼을 회전시키는 역할을 한다. 랜스 모터(130)가 드럼을 일방향으로 회전시키면 와이어가 드럼에 감기면서 랜스(120)가 상측으로 이동할 수 있다. 랜스 모터(130)가 드럼을 역방향으로 회전시키면 와이어가 드럼에서 풀리면서 랜스(120)가 하측으로 이동할 수 있다. 이에, 랜스 모터(130)의 작동을 제어하여 랜스(120)의 상하방향 위치를 조절할 수 있다. 그러나 랜스(120)를 상하로 이동시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 와이어 외에 체인 등 다양한 동력 전달수단이 사용될 수 있다.
호퍼(140)는 전로(110)의 상측에 위치한다. 호퍼(140)는 각종 부원료 및 코팅재 등을 저장할 수 있다. 호퍼(140)는 복수개가 구비될 수 있고, 호퍼(140)마다 다른 재료들을 저장할 수도 있다. 호퍼(140)들은 노구(111)를 통해 전로(110) 내부로 부원료나 코팅재를 투입할 수 있다. 호퍼(140)들의 배출구를 개폐하여 전로(110)에서 수행되는 공정에 따라 선택적으로 부원료나 코팅재를 전로(110)에 투입할 수 있다.
배가스 덕트(150)는 전로(110)의 상측에 배치된다. 배가스 덕트(150)는 전로(110)의 노구(111)를 덮을 수 있고, 배가스가 이동하는 경로를 형성한다. 이에, 전로(110) 내부에서 발생한 배가스가 노구(111)를 통해 배가스 덕트(150)로 유입될 수 있다. 따라서, 배가스가 외부로 유출되는 것을 차단하여 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 배가스 덕트(150)에는 랜스(120)가 관통할 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다. 이에, 전로(110)의 노구가 배가스 덕트(150)로 막히더라도 랜스(120)가 관통홀을 통해 전로(110) 내부로 산소를 취입할 수 있다. 그러나 배가스 덕트(150)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
회전축(161)은 전로(110)에 설치된다. 예를 들어, 회전축(161)이 한 쌍이 구비되어 전로(110)의 양측에 각각 연결될 수 있다. 또한, 각각의 회전축(161)은 지지대에 연결되어 회전 가능하게 지지될 수 있다. 이에, 회전축(161)은 전로(110)를 지지해줄 수 있다. 회전축(161)이 회전하면 전로(110)도 함께 회전하여 경동될 수 있다. 그러나 회전축(161)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
경동 모터(162)는 회전축(161)과 연결되어 회전축(161)을 회전시키는 역할을 한다. 이에, 경동 모터(162)의 작동을 제어하면 전로(110)가 경동되는 정도를 조절할 수 있다. 그러나 전로(110)를 경동시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
입력기(170)는 작업자가 입력 신호를 입력할 수 있는 장비이다. 입력기(170)는 제어기(180)와 연결되고, 작업자가 입력한 입력 신호를 제어기(180)로 전달할 수 있다. 이에, 작업자는 입력기(170)를 이용하여 진행되는 공정에 따라 제어기(180)의 작동을 제어할 수 있고, 공정에 따라 랜스 모터(130)와 경동 모터(162)의 작동이 조절될 수 있다.
제어기(180)는 입력기(170)와 연결되어 작업자가 입력한 신호에 따라 랜스 모터(130)와 경동 모터(162) 등의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 제어기(180)는 수행되는 공정에 맞추어 전로(110)와 랜스(120)의 위치를 조절할 수 있다.
이때, 고온의 용융물과 접하는 전로(110)의 연와(또는, 내화벽)의 용손을 방지하기 위하여 내화벽을 코팅재로 코팅하는 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전로(110) 내에 일정량의 슬래그를 잔류시키고, 돌로마이트나 생돌로마이트 등의 코팅재를 투입한 후, 전로(110)를 경동시켜 전로(110)의 내화벽에 슬래그와 코팅재가 혼합된 코팅액을 도포하여 코팅 작업을 수행할 수 있다.
그런데 슬래그나 코팅재가 전로(110)의 바닥면에 부착되면서 전로(110)에 설치된 저취 노즐(113)의 분사구를 막아버리는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 부착물 제거방법에 따라 전로(110)의 바닥면에 부착된 슬래그나 코팅재를 제거하는 작업을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부착물 제거방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 저취 노즐의 분사구를 나타내는 도면이다. 이때, 부착물(C)은 전로(110)의 내화벽을 보호하기 위한 코팅재 및 전로(110)에 고착된 고착 슬래그 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 그러나 본 발명의 적용범위는 이에 한정되지 않고 전로(110)의 바닥면에 부착된 다양한 부착물을 제거하는데도 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 부착물 제거방법은, 용강을 정련하는 전로의 바닥에 부착된 부착물을 제거하는 부착물 제거방법으로서, 산소를 분사하는 랜스를 마련하는 과정(S100), 전로 내부에 슬래그를 마련하고, 슬래그와 부착물을 접촉시키는 과정(S200), 랜스를 전로 내부로 삽입하는 과정(S300), 및 랜스로 부착물이 부착된 전로의 바닥면을 향하여 산소를 분사하고, 부착물을 제거하는 과정(S400)을 포함한다.
전로(110)에 저장된 슬래그는 용강 정련 후의 잔류 슬래그(S)일 수 있다. 예를 들어, 정련 공정은, 전로(110) 내에 용선을 장입하는 장입공정, 랜스(120)를 이용하여 전로(110) 내부로 산소를 취입하고, 다양한 부원료를 투입하는 취련공정, 전로(110)를 경동시켜 취련 작업을 마친 용강을 출강구(112)를 통해 래들로 출강시키는 출강공정, 및 전로(110) 내의 슬래그를 배재하는 배재공정을 포함할 수 있다.
취련공정 중 산소와 정련을 위해 투입된 생석회 등에 의해 용선 중에 함유된 실리콘, 카본, 망간, 인 등이 산화반응에 의해 제거되면서 용강으로 변화되고, 이 과정에서 용강의 상부에는 부산물이 슬래그가 발생한다. 배재공정을 진행할 때 취련공정 중 발생한 슬래그 중 일부는 전로(110) 내에 잔류시킬 수 있고, 이러한 잔류 슬래그(S)를 이용하여 전로(110)에 부착된 부착물(C)을 제거할 수 있다.
전로(110) 내에는 전로(110)의 바닥면을 덮을 수 있는 양의 잔류 슬래그(S)만 남길 수 있다. 잔류 슬래그(S)는 전로(110)의 전체 용량 대비 5~15%만 채워지도록 전로(110) 내에 남길 수 있다. 예를 들어, 전로(110)의 용량이 250ton인 경우, 전로(110) 내에 20 내지 30ton의 잔류 슬래그(S)를 남길 수 있다. 이에, 전로(110)의 바닥면이 잔류 슬래그(S)로 덮힐 수 있고, 잔류 슬래그(S)는 전로(110)의 바닥면에 부착된 부착물(C)과 접촉할 수 있다. 그러나 전로(110)의 남겨지는 잔류 슬래그(S)의 양은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
잔류 슬래그(S)는 전체 중량에 대하여 철산화물(또는, FeO)이 13~18중량% 함유되어 있다. 철산화물은 산소와 반응하여 산화열을 발생시킬 수 있고, 산화열은 잔류 슬래그(S)의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 잔류 슬래그(S)에 산소를 공급하면, 잔류 슬래그(S)에 함유된 철산화물과 산소가 반응하여 산화열을 발생시킬 수 있고, 산화열로 온도가 상승한 잔류 슬래그(S)는 부착물(C)을 용융시킬 수 있다.
이때, 잔류 슬래그(S)에는 철산화물의 함유량이 10중량% 이상이다. 잔류 슬래그(S)에 함유되는 철산화물의 양이 10중량% 미만이면, 산화열을 발생시킬 수 있는 철산화물의 양이 너무 적어 부착물(C)을 용융시킬 수 있는 온도까지 잔류 슬래그(S)의 온도가 상승하지 못할 수 있다. 따라서, 잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시키기 위해서는 잔류 슬래그(S)의 온도를 상승시킬 수 있는 철산화물의 양이 10중량% 이상 함유되어야 한다.
또한, 잔류 슬래그(S)에는 망간산화물, 인산화물 등이 함유되어 있으며, 이러한 산화물들도 산화반응을 일으켜 잔류 슬래그(S)의 온도를 상승시킬 수도 있다. 그러나 잔류 슬래그(S)의 함유되는 성분은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시키기 위해서는 잔류 슬래그(S)와 부착물(C)이 서로 접촉하고 있어야 한다. 따라서, 용강을 출강하거나 슬래그를 배출하기 위해 기울어진 상태에 있는 전로(110)를 경동시켜 노구(111)가 상측을 향하도록 위치시킬 수 있다. 액체 상태의 잔류 슬래그(S)가 용기의 하측으로 모여 전로(110)의 바닥면을 덮을 수 있다. 이에, 잔류 슬래그(S)와 전로(110)의 바닥면에 부착된 부착물(C)이 서로 접촉한 상태를 유지할 수 있다.
또는, 잔류 슬래그(S)의 위치와 전로(110)의 바닥면 위치가 서로 다른 경우, 반대방향으로 전로(110)를 경동시켰다가, 전로(110)의 바닥면이 하측을 향하는 위치로 다시 경동시킬 수도 있다. 이에, 잔류 슬래그(S)가 전로(110)의 바닥면으로 더 신속하게 흘러 전로(110)의 바닥면을 덮을 수 있다.
그 다음, 랜스(120)를 전로 내로 삽입할 수 있다. 이때, 랜스(120)와 전로(110)의 바닥면 사이의 거리를 조절할 필요가 있다. 랜스(120)가 전로(110)의 바닥면으로부터 너무 높은 위치에 위치하면, 산소가 분사되는 면적이 너무 커질 수 있다. 이에, 랜스(120)에서 분사되는 산소가 전로(110)의 바닥면 외에 내측벽을 향하여 분사될 수 있다. 따라서, 고압으로 분사되는 산소에 의해 전로(110) 내측벽의 내화벽이 산화되거나 손상될 수 있다.
반대로, 전로(110)의 바닥면으로부터 랜스(120)가 너무 낮은 위치에 위치하면, 산소가 분사되는 면적이 너무 좁아질 수 있다. 이에, 산소가 분사되는 면적 내에 저취 노즐(113)의 분사구가 위치하지 못할 수 있다. 산소와 잔류 슬래그(S)가 접촉하는 면적이 감소하면 부착물(C)이 제거되어야 할 부분에서 잔류 슬래그(S)의 온도가 상승하지 않아 부착물(C)이 제거되지 않을 수 있다. 따라서, 산소가 전로(110)의 내측벽으로 공급되지 않게 하면서 산소가 저취 노즐(113)의 분사구 상으로 공급될 수 있도록 랜스(120)를 이격한 위치로 이동시킬 필요가 있다. 즉, 랜스(120)와 전로(110)의 바닥면 사이에 이격 거리가 유지될 필요가 있다.
우선, 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐(113)들 사이의 간격에 맞추어 랜스(120)의 하단부(또는, 랜스(120)의 분사홀(122)이 구비되는 부분)와 전로(110)의 바닥면 사이의 이격 거리를 산출할 수 있다. 즉, 산소가 분사되는 면적 내에 저취 노즐(113)들의 분사구가 위치할 수 있도록 랜스(120)가 산소를 분사하는 이격 위치를 산출할 수 있다. 이때, 이격 거리를 산출하기 위해서는, 저취 노즐(113)들 사이의 간격, 랜스(120)에 구비된 분사홀(122)들 사이의 간격, 및 랜스(120)가 산소를 분사하는 분사각도를 고려해야 한다. 이러한 수치들은 설비를 제작할 때 정해질 수 있다.
랜스(120)와 전로(110) 사이의 거리는 랜스(120)의 하부면과 전로(110)의 바닥면 사이의 거리이다. 저취 노즐(113)들의 간격은, 단면 형상에서 최우측 저취 노즐(113)과 최좌측 저취 노즐(113) 사이의 거리이다. 분사홀(122)들 사이의 간격은, 랜스(120)의 단면 형상에서 최우측 분사홀(122)과 최좌측 분사홀(122) 사이의 거리이다. 저취 노즐(113)들 사이의 간격, 랜스(120)에 구비된 분사홀(122)들의 간격, 및 랜스(120)가 산소를 분사하는 분사각도를 이용하여 랜스(120)와 전로(110) 사이의 이격 거리를 산출할 수 있는데, 구체적인 식은 하기와 같다.
식: h = (a/2-b)/tanθ
(여기서, h는 랜스와 전로의 바닥면 사이의 이격 거리, a는 전로에 설치된 저취 노즐들 사이의 간격, B는 랜스에 구비된 분사홀들 사이의 간격, θ는 랜스가 산소를 분사하는 분사각도)
예를 들어, 저취 노즐(113)들 사이의 간격이 3650mm이고, 분사홀(122)들의 간격이 105mm이고, 랜스의 분사각도가 19도이면, h = (3650/2-105)/tan19 = 4995mm일 수 있다. 이러한 식은 제어기(180)에 미리 입력될 수 있고, 부착물 제거작업을 수행하는 경우, 제어기(180)가 자동으로 이격 거리를 산출할 수 있다.
이격 거리가 산출되면, 랜스(120)를 상하로 이동시켜 산출된 이격 거리에 맞추어 상하방향 위치를 조절할 수 있다. 즉, 제어기(180)가 랜스 모터(130)의 작동을 제어하여 랜스(120)를 상하로 이동시키면서 랜스(120)와 전로(110)의 바닥면 사이의 거리를 이격 거리로 맞출 수 있다. 또는, 작업자가 수동으로 랜스 모터(130)의 작동을 제어하여 랜스(120)의 위치를 조절할 수도 있다.
랜스(120)가 이격 위치로 이동하면 랜스(120)에서 산소를 분사할 수 있다. 랜스(120)가 이격 위치에 있기 때문에, 저취 노즐(113)들의 분사구들이 위치한 영역의 면적에 맞추어 산소가 분사될 수 있다. 산소는 잔류 슬래그(S)의 상부면으로 공급되어 잔류 슬래그(S)와 접촉하고, 잔류 슬래그(S)의 접촉한 부분의 온도를 상승시킨다. 이에, 잔류 슬래그(S)의 하부면과 접촉하는 부착물(C)이 온도가 상승한 잔류 슬래그(S)에 의해 용융되어 제거될 수 있다. 따라서 도 4와 같이, 저취 노즐(113)의 분사구를 막고 있던 부착물(C)을 제거하여 전로(110) 내로 저취 노즐(113)이 원활하게 교반가스를 분사할 수 있다.
랜스(120)에서 분사된 산소는 잔류 슬래그(S)와 접촉하여 잔류 슬래그(S)에 함유된 철산화물과 반응한다. 이에, 산화열이 발생되고, 산화열에 의해 잔류 슬래그(S)의 온도가 상승한다. 이때, 잔류 슬래그(S)는 섭씨 1700도 이상으로 온도가 상승할 수 있다. 즉, 잔류 슬래그(S)의 온도가 섭씨 1700 미만이면, 부착물(C)이 잔류 슬래그(S)에 의해 용융되지 않아 제거되지 않을 수 있다. 따라서, 잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시킬 수 있도록 잔류 슬래그(S)의 온도를 섭씨 1700도 이상으로 상승시킬 수 있다.
이때, 랜스(120)에서 분사되는 시간당 산소의 분사량은, 용강 정련 시 전로 내부로 분사되는 시간당 산소의 분사량의 20 내지 100%일 수 있다. 또는, 용강 정련 시 전로 내로 분사되는 산소의 공급압력보다, 부착물(C)을 제거 시 전로 내로 분사되는 산소의 공급압력이 작을 수 있다.
부착물 제거 시 공급되는 시간당 산소의 분사량이, 용강 정련 시 분사되는 시간당 산소의 분사량의 20% 미만이면, 잔류 슬래그(S)에 함유된 철산화물과 반응할 산소가 충분히 공급되지 않아 잔류 슬래그(S)의 온도를 상승시키기가 어려워질 수 있다. 따라서, 잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시키지 못해 부착물(C)이 제거되지 않을 수 있다.
부착물 제거 시 공급되는 시간당 산소의 분사량이, 용강 정련 시 분사되는 시간당 산소의 분사량의 100% 이상이면, 공급되는 산소의 압력이 너무 커서 산소가 전로(110)의 중심부에서 외측방향으로 잔류 슬래그(S)를 밀어낼 수 있다. 이에, 잔류 슬래그(S)가 저취 노즐(113)의 분사구와 접촉하지 못할 수 있고, 잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시키지 못할 수 있다. 따라서, 철산화물과 반응할 충분한 양의 산소를 공급하면서 잔류 슬래그(S)의 위치를 변화시키지 않도록 랜스(120)의 시간당 산소의 분사량을 조절할 수 있다.
또한, 랜스(120)에서 산소를 분사하는 시간은 3 내지 10분일 수 있다. 산소가 3분 미만으로 공급되면 부착물(C)이 완전히 용융되는 시간이 부족하여 부착물(C)이 제대로 제거되지 않을 수 있다. 산소가 10분을 초과하여 공급되면 전로(110)의 내화벽이 산소와 반응하여 침식되고, 수명이 저하될 수 있다. 따라서, 부착물(C)을 제거하면서 내화벽의 손상을 방지하도록 3 내지 10분 동안 랜스(120)를 이용하여 산소를 공급할 수 있다.
이때, 부착물(C)이 용융되기 전에, 저취 노즐(113)의 작동을 제어하여 저취 노즐(113)에서 가스를 분사할 수 있다. 저취 노즐(113)은 전로(110) 내에서 부착물(C)이 용융되면서 잔류 슬래그(S)와 용융된 부착물(C)이 전로(110) 외부로 배출될 때까지 가스를 분사하는 상태를 유지할 수 있다. 이에, 저취 노즐(113)에서 분사되는 가스가 잔류 슬래그(S)나 용융된 부착물(C)을 외측으로 계속 밀어낼 수 있다. 따라서, 분사되는 가스로 인해 용융된 부착물(C)이나 잔류 슬래그(S)가 저취 노즐(113) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
랜스(120)로 산소 공급을 중단한 후에, 전로(110)의 바닥면에 설치된 저취 노즐(113)이 부착물(C)에 의해 막혔는지 확인할 수 있다. 확인 작업은 전로(110)의 상측에서 작업자가 육안으로 수행하거나 전로(110)의 내부를 촬영하는 카메라를 이용하여 수행할 수 있다. 작업자는 저취 노즐(113)의 분사구가 뚫렸는지 아니면 부착물(C)에 의해 여전히 막혀있는지 판단할 수 있다. 또는, 제어기(180)가 카메라로 촬영된 사진에서 촬영된 분사구의 개수를 확인하여 모든 분사구들이 뚫렸는지 아닌지를 자동으로 판단할 수도 있다.
저취 노즐 중 일부 또는 전체가 막혔다고 판단되면, 부착물(C)을 제거하는 작업을 다시 수행할 수 있다. 즉, 랜스로 산소를 다시 분사하여 잔류 슬래그(S)의 온도를 상승시킬 수 있다. 이에, 온도가 상승된 잔류 슬래그(S)가 부착물(C)을 용융시켜 제거되지 않은 부착물(C)을 제거할 수 있다. 또는, 화염을 분사하는 버너를 이용하여 부착물(C)을 용융시킬 수도 있다. 그러나 제거되지 않은 부착물(C)을 2차로 다시 제거하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
그 다음, 부착물(C)이 완전히 용융되면, 산소 공급을 중단하고 랜스(120)을 전로(110)의 외측으로 이동시킬 수 있다. 즉, 랜스(120)를 상측으로 이동시켜 전로(110)의 외측에 위치시킬 수 있다. 이에, 전로(110)가 경동될 때 전로(110)와 랜스(120)가 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
그 다음, 전로(110)를 경동시켜 기울일 수 있다. 즉, 전로(110)의 출강구(112)가 하측을 향하도록 전로(110)를 경동시키면, 전로(110) 내의 잔류 슬래그(S)와 용융된 부착물(C)이 출강구(112)를 향하여 이동할 수 있다. 이에, 출강구(112)를 통해 전로(110) 내의 잔류 슬래그(S)와 용융된 부착물(C)을 배출할 수 있다. 또는, 전로(110)의 노구(111)가 하측을 향하도록 전로(110)를 경동시킬 수도 있다. 이에, 전로(110) 내의 잔류 슬래그(S)와 용융된 부착물(C)이 노구(111)를 통해 전로(110)의 하측으로 배출될 수 있다. 따라서, 저취 노즐(113)의 분사구가 개방될 수 있고, 전로(110) 내에서 용강을 정련하는 작업을 수행할 때 분사구에서 교반가스가 안정적으로 분사될 수 있다. 그러나 전로(110) 내의 잔류 슬래그(S)와 용융된 부착물(C)을 배출하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼, 전로(110)의 바닥면에 부착된 부착물(C)을 용융시켜 용이하게 제거할 수 있다. 이에, 전로(110)의 바닥면에 설치된 저취 노즐(113)의 분사구가 부착물(C)에 의해 막히면, 부착물(C)을 제거하여 분사구가 막히는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전로(110) 내에서 용강을 처리하는 작업을 수행할 때 저취 노즐(113)에서 분사되는 교반 가스로 인해 용강이 효과적으로 교반될 수 있고, 용강을 안정적으로 처리하면서 용강을 처리하는 시간을 단축할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 전로 111: 노구
112: 출강구 113: 저취 노즐
120: 랜스 130: 랜스 모터
161: 회전축 162: 경동 모터
170: 입력기 180: 제어기

Claims (11)

  1. 용강을 정련하는 전로의 바닥에 부착된 부착물을 제거하는 부착물 제거방법으로서,
    상기 전로 내 배가스가 유입되도록 상기 전로 상측에서 노구를 덮을 수 있는 배가스 덕트, 및 상기 배가스 덕트를 관통하여 상기 전로 내부로 산소를 분사하는 랜스를 마련하는 과정;
    상기 전로의 내화벽을 코팅재로 코팅하는 과정;
    상기 전로 내부에 슬래그를 마련하고, 상기 슬래그를 상기 코팅재 중 상기 전로의 바닥면에 부착된 부착물인 코팅재와 접촉시키는 과정;
    상기 랜스를 상기 전로 내부로 삽입하는 과정; 및
    상기 랜스로 상기 전로의 바닥면을 향하여 산소를 분사하고, 상기 전로 내에 발생한 배가스를 상기 배가스 덕트로 유입시키며, 상기 전로에 설치된 저취노즐을 막는 부착물인 코팅재를 제거하는 과정을; 포함하는 부착물 제거방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 잔류 슬래그는 철산화물을 포함하고,
    상기 부착물을 제거하는 과정은,
    산소와 상기 철산화물을 반응시켜 산화열을 발생시키는 과정;
    상기 산화열로 상기 잔류 슬래그의 온도를 상승시켜 상기 부착물을 용융시키는 과정; 및
    상기 잔류슬래그와 용융된 부착물을 배출하는 과정을; 포함하는 부착물 제거방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 랜스를 상기 전로 내부로 삽입하는 과정은,
    상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐들 사이의 간격에 맞추어 상기 랜스와 상기 전로의 바닥면 사이의 이격 거리를 산출하는 과정; 및
    상기 이격 거리에 맞추어 상기 랜스를 이동시키는 과정을; 포함하는 부착물 제거방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이격 거리를 산출하는 과정은, 하기의 식에 의해 이격 거리를 산출하는 부착물 제거방법.
    식: h = (a/2-b)/tanθ
    (여기서, h는 랜스와 전로의 바닥면 사이의 이격 거리, a는 전로에 설치된 저취 노즐들 사이의 간격, B는 랜스에 구비된 분사홀들 사이의 간격, θ는 랜스가 산소를 분사하는 분사각도)
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 부착물을 용융시키는 과정은,
    상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐로 가스를 분사하면서 상기 부착물을 용융시키는 부착물 제거방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 바닥면을 향하여 산소를 분사하는 과정에서,
    상기 랜스에서 분사되는 시간당 산소의 분사량은, 용강 정련 시 상기 전로 내부로 분사되는 시간당 산소의 분사량의 20 내지 100%인 부착물 제거방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 바닥면을 향하여 산소를 분사하는 과정에서,
    상기 산소의 분사 시간은 3 내지 10분인 부착물 제거방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 잔류 슬래그와 용융된 부착물을 배출하기 전에,
    상기 랜스를 상기 전로의 외측으로 이동시키는 과정을; 더 포함하는 부착물 제거방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 랜스를 상기 전로의 외측으로 이동시키기 전에,
    상기 전로의 바닥면에 설치된 저취 노즐이 상기 부착물에 의해 막혔는지 확인하는 과정; 및
    상기 저취 노즐이 막혔으면 상기 랜스로 산소를 다시 분사하는 과정을; 더 포함하는 부착물 제거방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잔류 슬래그는, 용강 정련 후의 잔류 슬래그를 포함하고,
    상기 잔류 슬래그를 상기 부착물과 접촉시키는 과정은, 상기 잔류 슬래그를 상기 전로의 바닥면으로 이동시키는 과정을 포함하는 부착물 제거방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부착물은 상기 전로에 고착된 고착 슬래그를 더 포함하는 부착물 제거방법.
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