KR101883384B1 - 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법 - Google Patents

용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법에 관한 것으로, 용해로의 일측에 구비되고, 상기 용해로에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도; 및 상기 상부탕도의 일측 하부에 구비되고, 상기 상부탕도에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도;를 포함하고, 설비 변경을 최소화하고 공정을 증가시키지 않고 용융물에 함유되는 불순물을 효율적으로 제어할 수 있다.

Description

용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법{Treatment apparatus for molten metal and the method thereof}
본 발명은 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불순물을 효율적으로 제어할 수 있는 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고로에서 출선되는 용선은 예비처리 공정, 전로 공정, 2차 정련 공정 등의 제강 공정을 거쳐 용강(鎔鋼)으로 제조되고, 이러한 용강은 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿, 빔 블랭크 등의 주편으로 제조된다.
고로에서 출선되는 용선은 인(P), 탄소(C), 황(S) 등의 불순물이 다량 함유되어 있는데 전로공정의 효율성을 높이기 위해서 예비처리공정에서 황(S) 성분을 제어한 다음 전로공정으로 보내진다.
한편, 전로 공정의 효율을 향상시키고, 조업 편차를 줄이기 위해서 예비처리 공정을 강화하는 방법이 대두되고 있다. 강화된 예비처리공정에서는 황 성분만 제어하던 종전 예비처리공정에 비해, 황, 인, 규소(Si) 등의 불순을 전로 공정 이전에 제어하는 방법이다.
이와 같이 예비처리공정을 강화하면, 전로 공정 단계에서 제거해야 하는 황, 인, 규소 등을 사전에 제거함으로써 전로 공정 중 용선의 탈린, 탈탄을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 전로 공정의 편차를 줄일 수 있다. 즉, 전로 공정에 품질이 일정하게 확보된 용선을 제공할 수 있기 때문에 전로 공정의 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전로 공정의 편차 저감을 통해 조업 자동화 등 조업의 효율성 개선을 이룰 수 있다. 또한, 전로 공정 중 슬래그의 발생을 저감시켜 슬래그 처리를 위한 공정 부담 및 이로 인해 발생하는 비용을 절감할 수 있다.
그러나 이와 같은 장점에도 불구하고, 설비적인 제약이나 공정 증가 등으로 인해 용선의 예비처리를 강화하는데 어려움이 있다. 따라서 기존 설비를 크게 변경하거나 추가적인 공정 없이 용선의 예비처리공정을 강화시킬 수 있는 다양한 방법을 개발할 필요가 있다.
KR 2014-0013216A KR 2003-0028171A
본 발명은 용융물에 함유된 불순물을 효율적으로 제어할 수 있는 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 후속 공정에 일정한 품질을 갖는 용융물을 제공하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 용융물 처리 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 장치는, 용해로의 일측에 구비되고, 상기 용해로에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도; 및 상기 상부탕도의 일측 하부에 구비되고, 상기 상부탕도에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도;를 포함할 수 있다.
상기 상부탕도와 상기 하부탕도의 사이에 상기 용융물에 첨가제를 투입할 수 있도록 상기 상부탕도의 상부측에 구비되는 첨가제 투입기를 포함할 수 있다.
상기 상부탕도의 일측에 구비되고, 상기 용융물을 상기 하부탕도에 주입하기 위한 주입노즐을 포함하고, 상기 주입노즐은 상기 하부탕도와 이격되도록 배치할 수 있다.
상기 주입노즐의 내부 공간을 상광하협 형상으로 형성할 수 있다.
상기 주입노즐의 내벽에 스크류 형상의 요철구조를 형성할 수 있다.
상기 첨가제 투입기는 상기 첨가제를 상기 주입노즐에 공급할 수 있도록 적어도 일부를 상기 주입노즐 상부에 배치할 수 있다.
상기 상부탕도와 상기 주입노즐의 사이에 상기 상부탕도의 내부공간과 상기 주입노즐의 내부공간을 연통시키는 연결부재를 포함할 수 있다.
상기 주입노즐은 상기 상부탕도와 일체형으로 형성되고, 상기 주입노즐과 상부탕도는 벽체의 적어도 일부를 공유하며, 상기 벽체는 상기 주입노즐과 상기 상부탕도를 구분하는 격벽으로 사용될 수 있다.
상기 격벽은 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 격벽의 일측면은 상기 상부탕도의 폭방향으로 일측 내측면에 연결되고, 상기 격벽의 저면은 상기 상부탕도의 바닥면에 연결되어, 상기 격벽의 타측면과 상기 상부탕도의 타측 내측면 사이에 유로를 형성할 수 있다.
상기 하부탕도의 내부 바닥면은 상기 상부탕도에서 용융물이 유입되는 일측에서 상기 용융물이 배출되는 타측으로 하향 경사지도록 형성할 수 있다.
상기 하부탕도는 슬래그를 배출시킬 수 있는 배재구를 포함할 수 있다.
상기 하부탕도의 타측에는 상기 용융물을 배출시키기 위한 배출구가 형성되고, 상기 배출구로 슬래그가 유입되는 것을 차단하기 위해 상기 배재구와 상기 배출구 사이에 거름부재를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 방법은, 용해로에서 용융물을 제조하는 과정; 상기 용융물을 상기 용해로의 일측에 구비되는 상부탕도에 공급하는 과정; 상기 용융물을 상기 상부탕도의 일측 하부에 구비되는 하부탕도에 낙하시키면서 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용융물을 낙하시키면서 공급하는 과정은, 상기 낙하하는 용융물에 첨가제를 투입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 용융물을 낙하시키면서 공급하는 과정은, 상기 상부탕도의 일측에 구비되는 주입노줄에 상기 용융물을 주입하는 과정; 및 상기 하부탕도에 상기 주입노즐에 주입된 용융물을 낙하시키면서 주입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용융물을 주입노즐에 주입하는 과정은, 상기 용융물을 상기 주입노즐의 일측에 편심 주입하여 와류를 형성할 수 있다.
상기 용융물을 낙하시키면서 공급하는 과정은, 상기 주입노즐에 첨가제를 투입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 주입노즐에 첨가제를 투입하는 과정은, 탈린제, 탈황제 및 탈규제 중 적어도 어느 하나를 첨가제로 사용할 수 있다.
상기 하부탕도에 수용된 용융물을 배출하는 과정을 포함하고, 상기 용융물을 배출하는 과정 이전에 슬래그를 배재하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들에 의하면, 설비 변경을 최소화하고 공정을 증가시키지 않고 용융물에 함유되는 불순물을 효율적으로 제어할 수 있다. 즉, 용융물의 이동 경로를 다단 구조로 변경하고, 용융물이 이동하는 과정에서 발생하는 낙차를 이용하여 용융물과 첨가제의 교반 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 용융물과 첨가제 간의 반응 효율이 향상되어 용융물에 함유되는 불순물을 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 용융물의 이동 경로에 용융물의 흐름, 예컨대 와류를 형성할 수 있도록 구조물을 설치하여 용융물과 첨가제의 교반 효율 및 반응 시간을 증대시킬 수 있다.
또한, 용융물의 품질을 일정하게 조정할 수 있어 후속 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선A-A'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 선B-B'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 상부탕도 및 주입노즐의 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 선C-C'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 상부탕도 및 주입노즐의 평면도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 상태를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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. 도면에서 여러 요소를 명확하게 표현하기 위하여 크기를 과장하거나 확대하여 표현하였으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선A-A'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치는, 용해로(100)의 일측에 구비되고, 용해로(100)에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도(210) 및 상부탕도(210)의 일측 하부에 상부탕도(210)와 이격되도록 구비되고, 상부탕도(210)에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도(220)를 포함할 수 있다. 또한, 용융물 처리 장치는 용융물에 첨가제를 투입하기 위한 첨가제 투입기(230)를 포함할 수 있다.
여기에서 용해로(100)는 고로 또는 용융가스화로 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치는 용해로의 일측에 구비되어 용해로의 출선구(110)에서 출선되는 용융물, 예컨대 용선을 토페도카에 공급하기 위한 이동 경로로 사용될 수 있다.
상부탕도(210)는 용해로(100)의 일측에 구비되고, 용해로의 출선구(110)에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부공간을 형성할 수 있다. 상부탕도(210)는 상부가 개방된 중공의 박스 형상으로 형성될 수 있고, 일방향, 예컨대 용융물이 흐르는 방향으로 연장되는 장방형으로 형성될 수 있다. 즉, 상부탕도(210)는 상부가 개방되고 폭방향 크기보다 길이방향 크기가 큰 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 이에 용융물은 용해로(100)에 인접한 상부탕도(210)의 일측에서 타측방향, 예컨대 길이방향으로 흐름을 형성할 수 있다. 상부탕도(210)에서는 출선구(110)에서 용융물이 배출되어 상부탕도(210)에 주입되는 힘에 의해 용융물의 흐름을 형성할 수 있고, 상부탕도(210)의 길이방향으로 흐름을 형성할 수 있다.
상부탕도(210)에는 하부탕도(220)에 용융물을 배출하기 위한 배출로(212)가 형성될 수 있다. 이때, 배출로(212)는 상부탕도(210)의 타측에 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 상부탕도(210)의 벽체로부터 연장되어 돌출되도록 형성될 수 있다. 배출로(212)는 수평방향으로 형성될 수도 있고, 하부탕도(220)를 향해 하향 경사지도록 형성될 수도 있다. 용융물은 배출로(212)를 통해 낙하하면서 하부탕도(220)로 주입될 수 있다.
하부탕도(220)는 상부탕도(210)의 일측 하부에 상부탕도(210)와 이격되도록 구비될 수 있다. 하부탕도(220)는 상부탕도(210)에서 공급되는 용융물을 안정적으로 수용할 수 있도록, 상부탕도(210)의 일측 하부에 상부탕도(210)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
하부탕도(220)는 상부의 적어도 일부가 개방된 중공의 박스형상으로 형성될 수 있다. 하부탕도(220)는 상부탕도(210)의 길이방향을 따라 연장되는 장방형으로 형성될 수 있다. 하부탕도(220)는 상부탕도(210)에 인접한 일측 상부를 통해 용융물이 주입되고, 타측에는 용융물을 토페도카로 주입하기 위한 배출구(222)가 형성될 수 있다. 이때, 하부탕도(220)의 바닥면은 하부탕도(220)의 일측에서 타측으로, 예컨대 길이방향으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다. 또한, 하부탕도(220)의 상부에는 용융물의 온도 저하를 억제하기 위한 커버(228)가 구비될 수 있고, 커버(228)에는 용융물이 주입되는 주입구(227)가 형성될 수 있다. 그리고 주입구에는 상부탕도(210)에서 낙하하면서 공급되는 용융물이 주변에 비산하는 것을 억제하기 위하여 상부방향으로 연장되는 차단부재(229)가 구비될 수 있다.
하부탕도(220)에는 슬래그를 제거하기 위한 배재구(223)가 형성될 수 있다. 배재구(223)는 하부탕도(220)의 일측면에 형성될 수 있고, 배재구(223)에는 하부탕도(220) 내부에서 빠져나오는 슬래그를 외부로 안내하는 배재로(226)가 연결될 수 있다. 배재로(226)는 하부탕도(220)의 길이방향에서 배출구(222)에 인접한 영역에 형성될 수 있다. 이는 하부탕도(220)로 유입된 용융물이 첨가제와 함께 반응하신 시간을 최대한 확보하기 위함이다.
그리고 배재구(223)와 배출구(222) 사이에는 하부탕도(220)의 폭방향을 따라 가로지르도록 구비되는 거름부재(224)가 구비될 수 있다. 거름부재(224)는 플레이트 형상으로 형성되고, 양측면이 하부탕도(220)의 양쪽 내측면에 연결되고, 저면은 하부탕도(220)의 바닥면과 이격되도록 구비될 수 있다. 이때, 거름부재(224)의 상부면은 적어도 하부탕도(220)의 상부면과 동일하거나 높게 배치될 수 있다. 이러한 구성을 통해 용융물은 거름부재(224)의 저면과 하부탕도(220)의 바닥면 사이에 형성되는 공간을 통해 배출구(222) 측으로 이동할 수 있고, 용융물보다 비중이 작은 슬래그는 거름부재(224)에 의해 배출구(222) 측으로 이동이 차단될 수 있다.
또한, 첨가제 투입기(230)는 상부탕도(210)와 하부탕도(220) 사이에 구비되어, 상부탕도(210)에서 하부탕도(220)로 낙하하는 용융물에 첨가제를 투입할 수 있다. 첨가제 투입기(230)는 첨가제를 수용하는 저장용기(232)와, 저장용기(232)에 연결되어 첨가제를 용융물에 투입하기 위해 배출로(212) 측으로 연장되도록 구비되는 투입관(234)을 포함할 수 있다. 이에 투입관(234)을 통해 배출되는 첨가제는 배출로(212)를 통해 하부탕도(220)로 낙하하는 용융물에 투입될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 변형 예에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 선B-B'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 상부탕도 및 주입노즐의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 선C-C'에 따른 용융물 처리 장치의 단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 상부탕도 및 주입노즐의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치는, 용해로(100)의 일측에 구비되고, 용해로(100)에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도(210) 및 상부탕도(210)의 일측 하부에 상부탕도(210)와 이격되도록 구비되고 상부탕도(210)에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도(220) 및 상부탕도(210)와 하부탕도(220)의 사이에 구비되고 상부탕도(210)에 수용된 용융물을 하부탕도(220)에 주입하기 위한 주입노즐(240, 240a)을 포함할 수 있다. 또한, 용융물 처리 장치는 용융물에 첨가제를 투입하기 위한 첨가제 투입기를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치는 전술한 실시 예에 따른 용융물 처리 장치와 상부탕도(210) 및 주입노즐(240, 240a)을 제외한 하부탕도(220)와 첨가제 투입기(230)는 거의 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 주입노즐(240)은 하부탕도(220)와 인접한 상부탕도(210)의 타측에 구비될 수 있다. 주입노즐(240)은 하부탕도(220)의 상부에 하부탕도(220)와 이격되도록 구비되어, 상부탕도(210)에서 주입되는 용융물을 하부탕도(220)에 낙하시키면서 공급할 수 있다. 이때, 주입노즐(240)은 주입노즐(240)의 내부공간에서 와류를 형성하며 용융물을 하부탕도(220)에 공급할 수 있도록, 상광하협 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 주입노즐(240)은 와류가 원활하게 형성될 수 있도록, 내벽에 스크류 형상의 요철구조(242)가 형성될 수도 있다.
주입노즐(240)과 상부탕도(210)가 이격되어 구비되고, 상부탕도(210)에 수용되는 용융물을 주입노즐(240)에 주입할 수 있도록 상부탕도(210)와 주입노즐(240) 사이에는 상부탕도(210)의 내부공간과 주입노즐(240)의 내부공간을 연통하는 연결부재(250)가 구비될 수 있다. 이때, 연결부재(250)의 내부에는 상하방향으로 긴 슬릿 형상의 유로(252)가 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 연결부재(250) 내에 형성되는 유로(252)의 폭은 상부탕도(210)의 폭방향 길이보다 작게 형성될 수 있다. 이에 용융물이 상부탕도(210)에서 주입노즐(240)로 이동할 때 연결부재(250) 내부의 유로(252)를 따라 이동하면서 유속이 증가할 수 있다. 또한, 연결부재(250)는 주입노즐(240)의 일측에 치우쳐져서 연결되어, 용융물을 주입노즐(240)의 일측에 편중되도록 주입할 수 있다. 이에 용융물은 연결부재(250)를 통과하면서 유속이 증가하게 되고, 유속이 증가한 상태로 주입노즐(240)의 일측에 편중되어 주입되면, 용융물은 주입노즐(240)의 내벽을 따라 회전하면서 와류를 형성하게 된다. 이때, 주입노즐(240) 내부에 형성된 요철구조(242)에 의해 와류가 더욱 원활하게 형성될 수 있다.
주입노즐(240)은 하부탕도(220)의 상부에서 하부탕도(220)와 이격되어 구비될 수 있다. 이에 용융물은 주입노즐(240)에서 와류를 형성하며 하부탕도(220)로 낙하하면서 주입될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 주입노즐(240a)이 상부탕도(210)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상부탕도(210)에 격벽(216)을 형성하여 격벽(216)의 일측은 상부탕도(210)로 사용하고, 격벽(216)의 타측은 주입노즐(240a)로 사용할 수 있다. 즉, 주입노즐(240a)과 상부탕도(210)는 벽체 중 적어도 일부를 공유하며, 이때 공유되는 벽체는 상부탕도(210) 의 내부공간과 주입노즐(240a)의 내부공간을 상호 구분하는 격벽(216)으로 사용될 수 있다. 이때, 격벽(216)은 플레이트 형상으로 형성되어 상부탕도(210)의 폭방향을 따라 배치될 수 있다. 그리고 격벽(216)은 용융물의 이동 및 와류 형성을 용이하게 하도록 적어도 일부에 곡면을 포함할 수 있다.
격벽(216)의 저부는 상부탕도(210)의 내부 바닥면과 연결되고, 격벽(216)의 일측면은 상부탕도(210)의 폭방향으로 일측 내측면에 연결되어, 격벽(216)의 타측면과 상부탕도(210)의 타측 내측면 사이에 상하방향으로 긴 슬릿 형상의 유로(252a)를 형성할 수 있다. 이러한 구조를 통해 상부탕도(210)에 수용된 용융물은 주입노즐(240a)의 어느 한 쪽으로 편중되어 주입될 수 있다. 이에 주입노즐(240a)의 내벽을 따라 용융물의 흐름이 형성되면서 와류가 형성될 수 있다. 또한, 주입노즐(240a)의 내벽에 형성되는 요철구조(242)에 의해 와류의 형성을 원활하게 할 수 있다.
그리고 첨가제 투입기(230)는 적어도 일부가 주입노즐(240a)의 상부에 배치되어 첨가제를 주입노즐(240a) 내부에 투입할 수 있다. 이에 첨가제는 주입노즐(240a) 내부에서 와류를 형성하는 용융물과 혼합되어 하부탕도(220)로 배출될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 용융물 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 상태를 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 상태를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 방법에 대해서 설명한다.
고로 또는 용융가스화로 등과 같은 용해로(100)에서 제조된 용융물은 출선구(110)를 통해 외부로 출선된다. 용융물은 출선구(110) 일측에 구비되는 상부탕도(210)로 주입되고, 용융물이 출선되는 힘에 의해 상부탕도(210)의 길이방향을 따라 이동하며 상부탕도(210)에 구비되는 배출로(212)를 통해 하부탕도(220)로 주입된다.
용융물은 배출로(212)에서 낙하하면서 하부탕도(220)로 주입될 수 있다. 이때, 낙하하면서 형성되는 용융물의 흐름에 첨가제 투입기(230)를 통해 첨가제를 투입할 수 있다. 이때, 첨가제는 탈린제, 탈황제 및 탈규제 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
용융물과 첨가제는 하부탕도(220)로 유입되고, 용융물이 낙하하면서 발생하는 힘에 의해 용융물과 첨가제는 교반 및 혼합되면서 상호 반응하게 된다. 예컨대 첨가제가 탈규제인 경우 탈규제는 용융물 중 Si 성분과 반응하여 슬래그를 형성할 수 있다. 이에 용융물 중 Si 성분이 제거 또는 저감될 수 있다.
용융물과 첨가제는 상부탕도(210)에 인접한 하부탕도(220)의 일측에서 교반 및 혼합되고, 반응하면서 하부탕도(220)의 타측방향으로 이동하게 된다. 이때, 하부탕도(220)의 내부 바닥면이 배출구(222) 측을 향해 하향경사지도록 형성되고, 용융물과 첨가제가 하부탕도(220)로 낙하하며서 발생하는 힘에 의해 배출구(222) 측으로 이동하면서 반응하게 된다. 그리고 용융물과 첨가제의 반응으로 인해 발생하는 슬래그는 용융물 상부에 부상하게 된다.
용융물과 슬래그는 하부탕도(220)의 타측, 예컨대 배출구(222) 측을 향해 이동하면서, 슬래그는 배재구(223)와 연결되는 배재로(226)를 따라 이동하여 외부로 배출될 수 있다. 그리고 용융물은 배출구(222)를 통해 토페도카에 주입될 수 있다. 이때, 배재구(223)와 배출구(222) 사이에 구비되는 거름부재(224)가 구비되어, 용융물 상부에 배치되는 슬래그는 거름부재(224)에 의해 배출구(222) 측으로의 이동이 차단되고, 용융물은 거름부재(224) 하부와 하부탕도(220) 바닥면 사이의 공간을 통해 배출구(222) 측으로 이동할 수 있다.
다음은 도 10을 참조하여 본 발명의 변형 예에 따른 용융물 처리 장치를 이용하여 용융물을 처리하는 방법에 대해서 설명한다.
고로 또는 용융가스화로 등과 같은 용해로(100)에서 제조된 용융물은 출선구(110)를 통해 외부로 출선된다. 용융물은 출선구(110) 일측에 구비되는 상부탕도(210)로 주입되고, 용융물이 출선되는 힘에 의해 상부탕도(210)의 길이방향을 따라 이동하며 상부탕도(210)의 일측에 구비되는 주입노즐(240)로 주입된다. 이때, 상부탕도(210)와 주입노즐(240) 사이에는 상부탕도(210)의 폭방향 길이보다 작은 폭을 갖는 연결부재(250)가 구비되어 있어, 용융물은 연결부재(250)를 빠져나오면서 유속이 증가하게 된다. 또한, 연결부재(250)는 주입노즐(240)의 일측에 치우쳐진 상태로 연결되기 때문에 용융물이 주입노즐(240)로 유입되면서 주입노즐(240)의 내벽을 따라 회전하며 와류를 형성하게 된다. 그리고 용융물은 주입노즐(240) 내부에서 와류를 형성하며 하부탕도(220)로 주입될 수 있다.
용융물이 주입노즐(240)로 주입될 때 첨가제 투입기(230)를 통해 주입노즐(240)에 첨가제를 투입할 수 있다. 첨가제는 주입노즐(240) 내부에서 발생하는 와류에 의해 용융물과 혼합되고, 용융물과 함께 하부탕도(220)로 낙하하며 주입될 수 있다.
용융물과 첨가제는 주입노즐(240) 내부에서 1차적으로 혼합되고, 하부탕도(220)로 낙하하면서 발생하는 힘에 의해 2차적으로 혼합될 수 있다. 하부탕도(220)로 주입된 용융물과 첨가제는 교반 및 혼합되면서 상호 반응하게 된다. 이때, 용융물과 첨가제는 2차에 걸쳐 혼합되기 때문에 반응 효율이 더욱 상승할 수 있다.
용융물과 첨가제는 상부탕도(210)에 인접한 하부탕도(220)의 일측에서 교반 및 혼합되고, 반응하면서 하부탕도(220)의 타측방향으로 이동하게 된다. 이때, 하부탕도(220)의 내부 바닥면이 배출구(222) 측을 향해 하향경사지도록 형성되고, 용융물과 첨가제가 하부탕도(220)로 낙하하며서 발생하는 힘에 의해 배출구(222) 측으로 이동하면서 반응하게 된다. 그리고 용융물과 첨가제의 반응으로 인해 발생하는 슬래그는 용융물 상부에 부상하게 된다.
용융물과 슬래그는 하부탕도(220)의 타측, 예컨대 배출구(222) 측을 향해 이동하면서, 슬래그는 배재구(223)와 연결되는 배재로(226)를 따라 이동하여 외부로 배출될 수 있다. 그리고 용융물은 배출구(222)를 통해 토페도카에 주입될 수 있다. 이때, 배재구(223)와 배출구(222) 사이에 구비되는 거름부재(224)가 구비되어, 용융물 상부에 배치되는 슬래그는 거름부재(224)에 의해 배출구(222) 측으로의 이동이 차단되고, 용융물은 거름부재(224) 하부와 하부탕도(220) 바닥면 사이의 공간을 통해 배출구(222) 측으로 이동할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 용해로 110: 출선구
210: 상부탕도 220: 하부탕도
230: 첨가제 투입기 240: 주입노즐

Claims (19)

  1. 용해로의 일측에 구비되고, 상기 용해로에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도;
    상기 상부탕도의 일측 하부에 구비되고, 상기 상부탕도에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도;
    상기 상부탕도와 상기 하부탕도의 사이에 상기 용융물에 첨가제를 투입할 수 있도록 상기 상부탕도의 상부측에 구비되는 첨가제 투입기; 및
    상기 상부탕도의 일측에서 상기 하부탕도와 이격되도록 구비되고, 상기 용융물을 상기 하부탕도에 주입하기 위한 주입노즐;을 포함하고,
    상기 첨가제 투입기는 상기 첨가제를 상기 주입노즐에 공급할 수 있도록 적어도 일부를 상기 주입노즐 상부에 배치하며,
    상기 상부탕도와 상기 주입노즐의 사이에 상기 상부탕도의 내부공간과 상기 주입노즐의 내부공간을 연통시키는 연결부재를 포함하는 용융물 처리 장치.
  2. 용해로의 일측에 구비되고, 상기 용해로에서 배출되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 상부탕도;
    상기 상부탕도의 일측 하부에 구비되고, 상기 상부탕도에서 공급되는 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성되는 하부탕도;
    상기 상부탕도와 상기 하부탕도의 사이에 상기 용융물에 첨가제를 투입할 수 있도록 상기 상부탕도의 상부측에 구비되는 첨가제 투입기; 및
    상기 상부탕도의 일측에서 상기 하부탕도와 이격되도록 구비되고, 상기 용융물을 상기 하부탕도에 주입하기 위한 주입노즐;을 포함하고,
    상기 첨가제 투입기는 상기 첨가제를 상기 주입노즐에 공급할 수 있도록 적어도 일부를 상기 주입노즐 상부에 배치하며,
    상기 주입노즐은 상기 상부탕도와 일체형으로 형성되고,
    상기 주입노즐과 상부탕도는 벽체의 적어도 일부를 공유하며,
    상기 벽체는 상기 주입노즐과 상기 상부탕도를 구분하는 격벽으로 사용되는 용융물 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 주입노즐은 상기 하부탕도와 이격되도록 배치하는 용융물 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주입노즐의 내부 공간을 상광하협 형상으로 형성하는 용융물 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주입노즐의 내벽에 스크류 형상의 요철구조를 형성하는 용융물 처리 장치.
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  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 격벽은 플레이트 형상으로 형성되고,
    상기 격벽의 일측면은 상기 상부탕도의 폭방향으로 일측 내측면에 연결되고, 상기 격벽의 저면은 상기 상부탕도의 바닥면에 연결되어, 상기 격벽의 타측면과 상기 상부탕도의 타측 내측면 사이에 유로를 형성하는 용융물 처리 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하부탕도의 내부 바닥면은 상기 상부탕도에서 용융물이 유입되는 일측에서 상기 용융물이 배출되는 타측으로 하향 경사지도록 형성하는 용융물 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부탕도는 슬래그를 배출시킬 수 있는 배재구를 포함하는 용융물 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 하부탕도의 타측에는 상기 용융물을 배출시키기 위한 배출구가 형성되고,
    상기 배출구로 슬래그가 유입되는 것을 차단하기 위해 상기 배재구와 상기 배출구 사이에 거름부재를 구비하는 용융물 처리 장치.
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