KR101821253B1 - 용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법 - Google Patents

용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법 Download PDF

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KR101821253B1 KR1020160142043A KR20160142043A KR101821253B1 KR 101821253 B1 KR101821253 B1 KR 101821253B1 KR 1020160142043 A KR1020160142043 A KR 1020160142043A KR 20160142043 A KR20160142043 A KR 20160142043A KR 101821253 B1 KR101821253 B1 KR 101821253B1
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Abstract

본 발명은 용융금속에 침지 가능한 용융금속 처리장치로서, 상기 용융금속을 교반하도록 설치되는 교반기; 및 상기 용융금속을 처리할 수 있도록 상기 교반기에 부착되는 처리제;를 포함하고, 용융금속을 처리제와 효과적으로 반응시킬 수 있다.

Description

용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법{Processing apparatus for molten metal and Method for molten metal}
본 발명은 용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법에 관한 것으로, 용융금속을 처리제와 효과적으로 반응시킬 수 있는 용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법에 관한 것이다.
제강조업은 고로에서 출선된 용선을 예비 처리하여 전로에 장입하고, 전로 정련과 2차 정련을 공정을 거친 후 연속 주조공정을 통해 주편을 제조하는 것으로 이루어진다. 황(S)이 강 중에 다량으로 존재하는 경우 크랙(Crack)을 유발하고, 취성을 저하시키며, 적열취성(Red shortness)의 원인이 되는 등 강재 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
용선 예비 처리는 고로에서 출선된 용선을 전로에 공급하기 이전에 수행되는 공정으로, 용선에 함유된 5대 불순물인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 등을 제거하는 공정이다. 이 중에서 인과 황을 제거하는 공정을 탈인 공정과 탈황 공정이라고 한다. 탈황 공정은 운반 용기인 래들에 용선을 담은 상태에서 수행할 수 있다.
종래에는, 호퍼를 이용하여 래들 내의 용선에 탈황제를 투입하고, 교반기를 용선에 침지하여 회전시켰다. 교반기의 기계적인 교반력에 의해 용선에 함유된 황과 탈황제가 혼합되고 반응하면서 황이 제거될 수 있다. 그러나 호퍼를 통해 투입된 탈황제는 주로 용선의 표면에 위치하며, 용선은 교반기에 의해 래들의 내벽 측으로 밀려나기 때문에, 탈황제와 용선이 원활하게 반응하지 못하는 문제가 있다. 이에, 용선에서 황이 제거되지 않아 주편의 품질을 저하시킬 수 있다.
KR 2008-0061490 A
본 발명은 용융금속과 처리제를 용이하게 접촉시켜 반응시킬 수 있는 용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법을 제공한다.
본 발명은 용융금속을 효과적으로 교반할 수 있는 용융금속 처리장치 및 용융금속 처리방법을 제공한다.
본 발명은 용융금속에 침지 가능한 용융금속 처리장치로서, 상기 용융금속을 교반하도록 설치되는 교반기; 및 상기 용융금속을 처리할 수 있도록 상기 교반기에 부착되는 처리제;를 포함한다.
상기 교반기는, 회전축; 상기 용융금속에 침지 가능하고, 상기 회전축에 설치되는 블레이드; 및 상기 처리제가 부착되도록 상기 블레이드에 형성되는 삽입홈;을 포함한다.
상기 삽입홈은 상기 블레이드의 복수의 측면 중 적어도 어느 한 면에 형성된다.
상기 삽입홈은 복수개가 구비되고, 상기 삽입홈은 일방향으로 연장 형성된다.
상기 삽입홈은 복수개가 구비되고, 상기 삽입홈은 적어도 일부분이 굴절되거나, 곡률을 가지거나, 복수개가 서로 교차하게 배치된다.
상기 처리제는 탈황제를 포함한다.
상기 처리제는 슬래그 조제제를 더 포함하고, 상기 탈황제와 상기 슬래그 조제제는 서로 다른 삽입홈에 부착된다.
본 발명은 용융금속을 처리하는 방법으로서, 처리제가 부착된 교반기를 마련하는 과정; 상기 교반기를 상기 용융금속에 침지시키고 교반하는 과정; 및 상기 처리제와 상기 용융금속을 반응시키는 과정;을 포함한다.
상기 처리제가 부착된 교반기를 마련하는 과정은, 상기 교반기의 블레이드에 삽입홈을 마련하는 과정; 및 상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정;을 포함한다.
상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정은, 상기 삽입홈에 상기 처리제를 도포하는 과정; 및 상기 처리제를 상기 삽입홈의 표면과 수화반응시키는 과정;을 포함한다.
상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정은, 상기 처리제와 액체를 혼합하여 혼합액을 생성하는 과정; 및 상기 혼합액을 상기 삽입홈에 분사하는 과정;을 포함한다.
상기 용융금속은 용선을 포함하고, 상기 처리제는 탈황제를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 교반기에 용융금속을 처리하는 처리제가 설치될 수 있다. 이에, 용융금속으로 처리제를 공급하기 위한 별도의 장비를 구비하지 않아 전체적인 장치가 간소화될 수 있다.
또한, 처리제를 용융금속 내에 직접 침지시키기 때문에, 용융금속과 처리제가 용이하게 접촉할 수 있다. 따라서, 처리제가 용융금속과 효과적으로 혼합될 수 있고, 용융금속과 반응하여 용융금속을 효과적으로 처리할 수 있다.
또한, 처리제가 소모되면서 교반기의 블레이드와 용융금속의 접촉면적이 증가할 수 있다. 이에, 블레이드에 의해 용융금속에서 와류가 발생하는 영역이 넓어짐에 따라 용융금속이 효과적으로 교반되어 처리제와의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교반기의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드와 삽입홈의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드에 처리제를 부착한 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리방법을 나타내는 플로우 차트.
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 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교반기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드와 삽입홈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치는, 용융금속에 침지 가능한 용융금속 처리장치로서, 용융금속을 교반하도록 설치되는 교반기(200), 및 용융금속을 처리할 수 있도록 교반기(200)에 부착되는 처리제(300)를 포함한다. 이때, 용융금속은 내부공간을 가지는 용기(100)에 수용될 수 있다. 예를 들어, 용융금속은 용선일 수 있고, 용기(100)는 내부에 용선을 수용하는 래들일 수 있고, 용융금속 처리장치는 용선에 대하여 탈황공정을 수행하는 장치일 수 있다.
용기(100)는 용융금속을 저장하는 역할을 한다. 용기(100)는 원통형으로 형성되어 내부공간을 가지고, 상부가 개방될 수 있다. 용기(100)의 외형은 철피가 형성하고, 철피의 내측으로 복수의 내화물층이 구비될 수 있다. 따라서, 용기(100)는 내부에 고로나 전기로 등과 같은 용해로에서 제조된 고온의 용융금속을 수용할 수 있다. 그러나 용기(100)의 형상 및 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
교반기(200)는 용기(100) 내의 용융금속을 교반하는 역할을 한다. 교반기(200)는, 회전축(210), 용융금속에 침지 가능하고, 회전축에 설치되는 블레이드(220), 및 처리제(300)가 부착되도록 블레이드(220)에 형성되는 삽입홈(230)을 포함한다. 또한, 교반기(200)는 회전축(210)을 상하로 이동시키는 상하 구동부, 및 회전축(210)을 회전시키는 회전 구동부(240)를 더 포함할 수 있다.
회전축(210)은 원통 모양으로 형성되어, 상하방향으로 연장될 수 있다. 회전축(210)의 하단부에는 블레이드(220)가 설치되어 회전축(210)에 지지될 수 있다. 이에, 회전축(210)을 상하로 이동하면 블레이드(220)도 함께 상하로 이동할 수 있고, 회전축(210)이 회전하면 블레이드(220)도 함께 회전할 수 있다. 그러나 회전축(210)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
회전 구동부(240)는 회전축(210)의 상단부와 연결될 수 있고, 회전축(210)을 회전시키는 역할을 한다. 예를 들어, 회전 구동부(240)는 모터일 수 있다. 이에, 회전 구동부(240)가 회전력을 발생시키면 회전축(210)이 일방향으로 회전하고, 회전축(210)과 연결된 블레이드(220)도 함께 일방향으로 회전하여 용선을 교반할 수 있다. 따라서, 회전 구동부(240)의 작동을 제어하여 회전축(210) 또는 블레이드(220)의 회전수를 제어할 수 있다. 그러나 회전 구동부(240)가 회전축(210)을 회전시키는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
상하 구동부(미도시)는 회전 구동부(240)의 상부와 연결될 수 있고, 블레이드(220)와 회전축(210)을 상하로 이동시키는 역할을 한다. 예를 들어, 상하 구동부는 유압 실린더일 수 있다. 이에, 상하 구동부가 회전 구동부(240)를 상하로 이동시키면, 회전 구동부(240)와 연결된 회전축(210), 및 회전축(210)과 연결된 블레이드(220)가 함께 상하로 이동할 수 있다. 따라서 상하 구동부의 작동을 제어하여 블레이드(220)를 용기(100) 내부에 수용된 용선 내로 침지시키거나 용선 외측으로 이동시킬 수 있다. 그러나 상하 구동부의 연결구조 및 블레이드(220)를 상하로 이동시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
블레이드(220)는 용선을 교반하는 역할을 한다. 블레이드(220)는 복수개가 구비되어 회전축(210)의 끝단에서 방사형으로 배치될 수 있다. 블레이드(220)들은 서로 일체형으로 제작될 수도 있다. 블레이드(220)는 용선의 온도를 견딜 수 있도록 내화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 블레이드(220)는 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 상부면, 하부면, 및 상부면과 하부면을 연결해주는 4개의 측면을 포함할 수 있다. 4개의 측면 중 3개는 용선과 직접 접촉할 수 있고, 하나의 측면은 회전축(210)에 연결될 수 있다. 그러나 블레이드(220)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
삽입홈(230)은 블레이드(220)에 형성되고, 부착된 처리제(300)를 지지하는 역할을 한다. 삽입홈(230)은 블레이드(220)에 요철면을 형성할 수 있고, 블레이드(220)와 용선의 접촉면적을 증가시킬 수도 있다. 따라서, 삽입홈(230)에 부착된 처리제(300)가 소모되면 블레이드(220)와 용선이 접촉하는 면적이 증가하고, 블레이드(220)가 효과적으로 용선을 교반시킬 수 있다. 이때, 삽입홈(230)은 복수개가 구비될 수 있고, 블레이드(220)의 복수의 측면 중 적어도 어느 한 면에 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2의 (a)와 같이 삽입홈(230)이 블레이드(220)의 용선과 직접 접촉할 수 있는 3개의 측면 모두에 형성될 수 있다. 블레이드(220)의 상부면, 하부면, 측면들 중 상부면과 하부면은 교반 시 용선과 접촉하지 않거나 상대적으로 정지된 상태의 용선과 접촉한다. 이에, 블레이드(220)의 상부면과 하부면에 삽입홈(230)을 형성하고, 처리제(300)를 부착하면 처리제(300)가 용선과 접촉하지 못하거나 용선 전체로 확산되지 못할 수 있다. 따라서, 상대적으로 이동하는 용선과 많이 접촉하는 블레이드(220)의 측면들에 삽입홈(230)을 형성하여 처리제(300)를 용선으로 공급할 수 있다.
또는, 도 2의 (b)와 같이 삽입홈(230)은 블레이드(220)의 용융금속을 밀어내는 면에만 형성될 수 있다. 블레이드(220)가 일방향으로 회전하면, 블레이드(220)의 용선과 접촉하는 3개의 측면 중 하나가 용선을 용기(100)의 벽체 측으로 밀어낸다. 블레이드(220)의 3개의 측면 중 용선을 밀어내는 면이 용선과 제일 많이 접촉한다. 이에, 용선과 제일 많이 접촉하여 용선을 밀어내는 면에 처리제(300)가 부착되면, 처리제(300)가 용선과 용이하게 접촉할 수 있고, 용선과 함께 용기(100)의 벽체 측까지 공급되어 용이하게 확산될 수 있다. 따라서, 블레이드(220)의 복수의 측면 중 용선을 밀어내는 면에만 삽입홈(230)을 형성하여 처리제(300)를 용선 전체로 균일하게 공급할 수 있다. 그러나 삽입홈(230)의 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
삽입홈(230)은 일방향으로 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)와 같이 삽입홈(230)이 회전축(210)과 평행하게 형성되거나, 도 3의 (b)와 같이 삽입홈(230)이 회전축(210)의 연장방향에 대하여 사선으로 형성될 수 있다. 즉, 용기(100)의 바닥면과 교차하는 방향으로 삽입홈(230)이 일방향으로 연장형성될 수 있다. 이에, 처리제(300)가 삽입홈(230)에 부착되고, 용선의 흐름에 의해 삽입홈(230)에서 분리되어 용선 전체로 공급될 수 있다.
또는, 도 3의 (c)와 같이 삽입홈(230)의 적어도 일부분이 굴절될 수도 있다. 즉, 삽입홈(230)이 'ㄱ'이나 'ㄴ'자 형태로 형성될 수 있다. 삽입홈(230)에 연장방향이 변경되는 부분이 형성되기 때문에, 삽입홈(230)이 일방향으로 연장형성될 때보다 처리제(300)가 삽입홈(230)에 안정적으로 부착된 상태를 유지할 수 있다. 이에, 처리제(300)가 덩어리 형태로 삽입홈(230)에서 분리되는 것을 방지할 수 있고, 처리제(300)를 용선으로 서서히 공급할 수 있다.
또는, 도 3의 (d)와 같이 삽입홈(230)이 곡률을 가질 수도 있다. 삽입홈(230)에 곡률이 형성되기 때문에, 삽입홈(230)이 일방향으로 연장형성될 때보다 처리제(300)가 삽입홈(230)에 안정적으로 부착된 상태를 유지할 수 있다. 이에, 처리제(300)가 덩어리 형태로 삽입홈(230)에서 분리되는 것을 방지할 수 있고, 처리제(300)를 용선으로 서서히 공급할 수 있다.
또는, 도 3의 (e)와 같이 복수의 삽입홈(230)이 서로 교차하게 배치될 수도 있다. 즉, 삽입홈(230)들이 격자형태로 배치될 수 있다. 이에, 삽입홈(230)들 처리제(300)를 채워 코팅하면 처리제(300)의 밀착력이 강해질 수 있다. 따라서, 처리제(300)가 용선에 덩어리 형태로 공급되는 것을 방지할 수 있고, 처리제(300)는 용선과 접촉하여 용선의 흐름에 의해 삽입홈(230)에서 서서히 분리될 수 있다. 처리제(300)가 서서히 분리되기 때문에 교반 작업이 완료될 때까지 일정한 양의 처리제(300)가 지속적으로 공급될 수 있다. 그러나 삽입홈(230)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드에 처리제를 부착한 구조를 나타내는 도면이다.
처리제(300)는 용선과 반응하여 용선을 처리하는 역할을 한다. 도 4를 참조하면, 처리제(300)는 삽입홈(230)에 부착 또는 코팅되어 삽입홈(230)에 채워질 수 있다. 이에, 삽입홈(230)에 부착 또는 코팅된 처리제(300)는 삽입홈(230)의 형상을 따라 형성될 수 있다.
처리제(300)는 삽입홈(230)에 부착 또는 코팅된 상태에서 용선에 직접 침지될 수 있다. 처리제(300)는 용선에 흐름에 의해 삽입홈(230)에서 분리되고 용선에 분해될 수 있다. 처리제(300)가 용선과 반응하면서 삽입홈(230)에 부착된 처리제(300)가 서서히 소모될 수 있다. 삽입홈(230)에서 분리된 처리제(300)는 블레이드(220)의 회전에 의해 용선 전체로 확산되어 반응할 수 있다.
처리제(300)는 탈황제(310)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈황제로, CaO계 물질, CaC2계 물질, Na2CO3계 물질, MgO계 물질 등이 사용될 수 있다. 또한, 처리제(300)로 탈황제(310)와 함께 슬래그 조제제(320)를 사용할 수 있는데, 슬래그 조제제로 CaSiO4 등이 사용될 수 있다. 그러나 처리제의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
탈황제(310)는 용선에 함유된 황과 반응하여 용선 내에서 황을 제거하는 역할을 한다. 이에, 도 4의 (a)와 같이 처리제(300)로 탈황제(310)만 사용하는 경우, 삽입홈(230)에 부착된 탈황제(310)가 용선 전체로 균일하게 공급되어 용선 내에 함유된 황을 효과적으로 제거할 수 있다.
슬래그 조제제(320)는 탈황제(310)가 황과 반응하여 생성된 생성물, 및 용선과 반응하지 못한 탈황제(310)를 포집하고, 용선에서 부상분리하면서 슬래그를 형성할 수 있다. 이에, 슬래그 조제제(320)는 용선을 탈황반응 생성물과 탈황제로부터 분리할 수 있다.
도 4의 (b)와 같이 처리제(300)로 탈황제와 슬래그 조제제를 함께 사용하는 경우, 탈황제(310)가 용선과 접촉하여 삽입홈(230)에서 분리되면서 용선과 반응하여 탈황반응 생성물을 형성할 수 있다. 슬래그 조제제도 용선과 접촉하여 삽입홈(230)에서 분리되면서 탈황반응 생성물 및 반응하지 않은 탈황제를 포집하여 슬래그를 형성할 수 있다. 따라서, 용선에서 탈황반응 생성물과 탈황제가 제거될 수 있다.
이때, 탈황제(310)와 슬래그 조제제(320)는 서로 다른 삽입홈(230)에 부착될 수 있다. 탈황제(310)와 슬래그 조제제(320) 동일한 삽입홈(230)에 함께 부착되면, 탈황제(310)가 용선과 접촉하여 반응하기 전에 슬래그 조제제(320)에 포집되어 슬래그를 형성할 수 있다. 이에, 탈황제(310)가 용선과 접촉하여 반응할 수 있도록 탈황제(310)와 슬래그 조제제(320)를 각각 다른 삽입홈(230)에 부착할 수 있다. 따라서, 탈황제(310)가 용선 전체로 확산되어 반응한 후, 용선으로 확산된 슬래그 조제제(320)에 의해 포집되어 슬래그를 형성할 수 있다.
이처럼, 교반기(200)에 용선을 처리하는 처리제(300)가 설치되어, 용선으로 처리제를 공급하기 위한 별도의 장비를 구비하지 않을 수 있다. 이에, 전체적인 장치가 간소화될 수 있고, 장치의 설치 및 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 처리제(300)를 용선 내에 직접 침지시키기 때문에, 용선과 처리제(300)가 용이하게 접촉할 수 있다. 따라서, 처리제(300)가 용선과 효과적으로 혼합될 수 있고, 용선과 반응하여 용선을 효과적으로 처리할 수 있다.
또한, 처리제(300)가 소모되면서 교반기(200)의 블레이드(220)와 용선의 접촉면적이 증가할 수 있다. 이에, 블레이드(220)에 의해 용선에서 와류가 발생하는 영역이 넓어짐에 따라 용선이 효과적으로 교반되어 처리제(300)와의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리방법은, 용융금속을 처리하는 방법으로서, 처리제가 부착된 교반기를 마련하는 과정(S100), 교반기를 용융금속에 침지시키고 교반하는 과정(S200), 및 처리제와 용융금속을 반응시키는 과정(S300)을 포함한다. 이때, 처리제와 용융금속이 반응시키는 과정은, 교반기가 용융금속에 침지되어 처리제가 용융금속과 접촉하면 바로 시작될 수 있다. 즉, 교반기를 용융금속에 침지시키는 과정 및 처리제와 용융금속을 반응시키는 과정은 동시에 수행될 수도 있고, 순차적으로 수행될 수도 있다.
용융금속은 용선일 수 있고, 용선은 래들에 수용될 수 있고, 처리제는 탈황제를 포함할 수 있다. 또한, 처리제로 탈황제와 함께 슬래그 조제제를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 탈황제로, CaO계 물질, CaC2계 물질, Na2CO3계 물질, MgO계 물질 등이 사용될 수 있고, 슬래그 조제제로 CaSiO4 등이 사용될 수 있다. 그러나 처리제의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 용융금속이 처리되는 과정을 상세히 설명하기로 한다. 교반기(200)를 래들에 수용된 용선에 침지시기키 전에, 교반기(200)에 처리제를 부착하는 작업을 수행할 수 있다. 교반기(200)는 복수의 블레이드(220)를 포함하고, 블레이드(220)에는 복수의 삽입홈(230)이 형성될 수 있다. 처리제(300)는 삽입홈(230)에 부착할 수 있다.
처리제(300)를 삽입홈(230)에 부착하면, 처리제(300)를 블레이드(220)의 평평한 면에 부착할 때보다 처리제(300)와 블레이드(220)의 접촉면적이 증가할 수 있다. 이에, 블레이드(220)에서 덩어리 형태로 한 번에 분리되지 않고, 삽입홈(230)에서 서서히 소모될 수 있다. 따라서, 탈황공정을 수행할 때 공정 초반에 모든 처리제(300)가 소모되는 것을 방지할 수 있고, 탈황공정이 수행되는 동안 용선으로 처리제(300)가 지속적으로 공급되어 용선을 효과적으로 처리할 수 있다.
처리제(300)가 수화반응을 일으킬 수 있는 재질(또는, 수분을 함유한 재질)이면, 삽입홈(230)에 처리제(300)를 직접 도포할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅 등의 방법을 통해 처리제를 액상으로 용융시킨 후, 삽입홈(230)의 표면에 분사할 수 있다. 삽입홈(230)에 도포된 처리제(300)는 삽입홈(230)의 표면을 형성하는 내화물과 수화반응을 일으킬 수 있다. 이에, 따라서, 처리제가 응결되면서 삽입홈(230)에 부착될 수 있다. 그러나 삽입홈(230)에 처리제(300)를 도포하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
처리제(300)가 수화반응을 일으키지 않는 재질(또는, 수분을 함유하지 않는 재질)이면 분체의 처리제(300)와 액체(예를 들어, 물)를 혼합하여 혼합액을 생성할 수 있다. 그 다음, 분사기(미도시)를 이용하여 삽입홈(230)에 혼합액을 분사할 수 있다. 이에, 혼합액에 함유된 수분이 삽입홈(230)의 표면을 형성하는 내화물과 접촉하여 수화반응을 일으킬 수 있다. 따라서, 처리제가 응결되면서 삽입홈(230)에 부착될 수 있다. 그러나 삽입홈(230)에 처리제(300)를 도포하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또는, 처리제(300)를 삽입홈(230)에 도포한 후 가열할 수도 있다. 이에, 처리제가 용융되었다가 응고되면서 삽입홈(230)에 부착될 수 있다. 그러나 처리제(300)를 삽입홈(230)에 부착하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
처리제로 탈황제만 사용하는 경우, 복수의 삽입홈(230)에 탈황제만 부착할 수 있다. 처리제로 탈황제와 슬래그 조제제를 함께 사용하는 경우, 탈황제와 슬래그 조제제를 서로 다른 삽입홈에 부착시킬 수 있다. 즉, 탈황제가 부착된 삽입홈(230)들 사이사이에 슬래그 조제제가 부착된 삽입홈(230)들이 위치할 수 있다. 그러나 처리제들이 배치되는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
삽입홈(230)에 처리제(300)를 부착하는 작업이 완료되면, 용선을 교반하는 작업을 수행할 수 있다. 블레이드(220)를 용선 내로 침지시키고, 블레이드(220)를 일방향으로 회전시킬 수 있다. 블레이드(220)가 회전하면 용선은 블레이드(220)에 밀려 용기(100)의 벽체 측으로 이동하고, 블레이드(220)와 부딪히지 않은 용선은 블레이드(220) 측으로 이동한다.
이때, 블레이드(220)에 부착된 처리제(300)가 용선에 흡착되어 용기(100)의 벽체 측으로 이동하면서 용선과 반응할 수 있다. 따라서, 처리제(300)가 용기(100) 내부의 용선 전체로 균일하게 공급될 수 있고, 용선을 효과적으로 처리할 수 있다.
처리제(300)는 용선이 처리되는 공정이 수행되는 동안 서서히 소모될 수 있다. 이에, 블레이드(220)에 형성된 삽입홈(230)들이 블레이드(220)에 요철면을 형성할 수 있다. 요철면이 형성되면 블레이드(220)와 용선이 접촉하는 면적이 증가하고, 요철면이 용선에 와류가 형성되는 것을 도와 교반 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 삽입홈(230)에서 분리된 처리제(300)가 용선과 더욱 효과적으로 반응할 수 있다.
예를 들어, 처리제(300)로 탈황제만 사용하는 경우, 삽입홈(230)에서 서서히 분리되는 탈황제가 용선과 흡착되어 탈황반응 생성물을 형성할 수 있다. 이때, 탈황반응 생성물, 및 용선과 반응하지 않은 일부 탈황제가 용선의 흐름에 의해 용기(100)의 벽체 측으로 이동하고, 용기(100)의 외곽부에 위치한 용선과 탈황제가 추가로 반응하여 용기(100) 내부의 용선 전체가 반응할 수 있다. 따라서, 용선 내의 황을 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 처리제(300)로 탈황제와 슬래그 조제제를 함께 사용하는 경우, 탈황제(310)가 삽입홈(230)에서 분리되면서 용선과 반응하여 탈황반응 생성물을 형성할 수 있다. 탈황반응 생성물과 용선과 반응하지 않은 일부 탈황제가 용선의 흐름에 의해 용기(100)의 벽체 측으로 이동할 수 있다. 이때, 슬래그 조제제도 삽입홈(230)에서 분리되면서 용선에 흐름에 의해 용기(100)의 벽체 측으로 이동할 수 있다. 따라서, 슬래그 조제제가 탈황반응 생성물 및 반응하지 않은 탈황제를 포집하여 용기(100)의 외곽부에서 부상분리하면서 슬래그를 형성할 수 있다. 이에, 용선 내에 탈황반응 생성물과 탈황제를 용이하게 제거할 수 있다.
삽입홈(230)에 부착된 처리제(300)가 모두 소모되면 삽입홈(230)에 처리제(300)를 재부착하고, 용선을 처리하는 공정을 수행할 수 있다.
이처럼, 교반기(200)에 용선을 처리하는 처리제(300)가 설치되어, 용선으로 처리제를 공급하기 위한 별도의 장비를 구비하지 않을 수 있다. 이에, 전체적인 장치가 간소화될 수 있고, 장치의 설치 및 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 처리제(300)를 용선 내에 직접 침지시키기 때문에, 용선과 처리제(300)가 용이하게 접촉할 수 있다. 따라서, 처리제(300)가 용선과 효과적으로 혼합될 수 있고, 용선과 반응하여 용선을 효과적으로 처리할 수 있다.
또한, 처리제(300)가 소모되면서 교반기(200)의 블레이드(220)와 용선의 접촉면적이 증가할 수 있다. 이에, 블레이드(220)에 의해 용선에서 와류가 발생하는 영역이 넓어짐에 따라 용선이 효과적으로 교반되어 처리제(300)와의 처리효율을 향상시킬 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.
100: 용기 200: 교반기
210: 회전축 220: 블레이드
230: 회전 구동부 240: 삽입홈
300: 처리제 310: 탈황제
320: 슬래그 조제제

Claims (12)

  1. 용융금속에 침지 가능한 용융금속 처리장치로서,
    상기 용융금속을 교반하도록 설치되는 교반기; 및
    상기 용융금속을 처리할 수 있도록 상기 교반기에 부착되어 지지되는 처리제;를 포함하고,
    상기 처리제가 소모되면서 상기 교반기와 상기 용융금속의 접촉면적을 증가시켜, 상기 교반기에 의한 와류 발생 영역이 넓어질 수 있는 용융금속 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교반기는,
    회전축;
    상기 용융금속에 침지 가능하고, 상기 회전축에 설치되는 블레이드; 및
    상기 처리제가 부착되도록 상기 블레이드에 형성되는 삽입홈;을 포함하는 용융금속 처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 블레이드의 복수의 측면 중 적어도 어느 한 면에 형성되는 용융금속 처리장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈은 복수개가 구비되고,
    상기 삽입홈은 일방향으로 연장 형성되는 용융금속 처리장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홈은 복수개가 구비되고,
    상기 삽입홈은 적어도 일부분이 굴절되거나, 곡률을 가지거나, 복수개가 서로 교차하게 배치되는 용융금속 처리장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 처리제는 탈황제를 포함하는 용융금속 처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 처리제는 슬래그 조제제를 더 포함하고,
    상기 탈황제와 상기 슬래그 조제제는 서로 다른 삽입홈에 부착되는 용융금속 처리장치.
  8. 용융금속을 처리하는 방법으로서,
    처리제가 부착된 교반기를 마련하는 과정;
    상기 교반기를 상기 용융금속에 침지시키고 교반하는 과정; 및
    상기 처리제와 상기 용융금속을 반응시키는 과정;을 포함하고,
    상기 처리제와 상기 용융금속을 반응시키는 과정은, 상기 처리제를 소모하면서 상기 교반기와 상기 용융금속의 접촉면적을 증가시켜, 상기 교반기에 의한 와류 발생 영역을 넓히는 과정을 포함하는 용융금속 처리방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 처리제가 부착된 교반기를 마련하는 과정은,
    상기 교반기의 블레이드에 삽입홈을 마련하는 과정; 및
    상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정;을 포함하는 용융금속 처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정은,
    상기 삽입홈에 상기 처리제를 도포하는 과정; 및
    상기 처리제를 상기 삽입홈의 표면과 수화반응시키는 과정;을 포함하는 용융금속 처리방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 삽입홈에 상기 처리제를 부착하는 과정은,
    상기 처리제와 액체를 혼합하여 혼합액을 생성하는 과정; 및
    상기 혼합액을 상기 삽입홈에 분사하는 과정;을 포함하는 용융금속 처리방법.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융금속은 용선을 포함하고, 상기 처리제는 탈황제를 포함하는 용융금속 처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022227183A1 (zh) * 2021-04-28 2022-11-03 东北大学 一种铜渣热态涡流贫化方法
WO2022227180A1 (zh) * 2021-04-28 2022-11-03 东北大学 一种铜熔炼—热态涡流贫化一体化方法

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