KR101998726B1 - 용선 처리 장치 - Google Patents

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KR101998726B1
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Abstract

본 발명은 용선과 슬래그를 포함하는 용융물이 이동되는 탕도에 설치되어, 용선과 슬래그를 분리하는 용선 처리 장치로서, 탕도의 연장 경로 상에서 탕도 내부에 위치하도록 삽입 설치된 본체 및 본체 내부에 설치되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온기를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 용선 처리 장치에 의하면, 작업자가 직접 측온기를 이용하여 용선 온도를 측정하지 않고, 탕도를 통해 흐르는 용선을 본체 내부에 설치된 측온기를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 이에, 고로 내 용선의 온도 실시간으로 모니터링할 수 있고, 이에 따라 고로 내 용선 온도를 안정적으로 관리할 수 있다. 따라서, 용선 중 Si 함량이 높아지거나, 슬래그의 점도가 증가하여 유동석이 나빠지는 문제를 방지할 수 있으며, 노황 제거가 용이한 효과가 있다.

Description

용선 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING MOLTEN METAL}
본 발명은 용선 처리 장치 및 용선 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로로부터 출선되는 용선의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 용선 온도 측정기를 포함하는 용선 처리 장치 및 용선 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고로 상부로 소결광, 코크스, 석회석을 투입하면, 고로 하부에서 유입되는 열풍에 의해 코크스가 연소되며, 이 과정에서 발생하는 일산화탄소(CO)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 용선이 생산된다. 고로에서 생산된 용선이 외부로 나오기까지는 대략 5 내지 6시간 정도가 소요되고, 이때, 용선의 온도는 1,500℃ 정도이다.
용선의 온도는 고로 내부에서 용선 및 슬래그(slag)의 유동성에 영향을 주는데, 용선 온도가 높으면 슬래그쪽에 산소 포텐셜이 저하되어 슬래그 안에 있는 이산화규소(SiO2)가 용선쪽으로 환원되기 때문에 대체적으로 규소(Si)가 높아지게 된다.
반대로, 용선의 온도가 낮으면, 슬래그 점도가 증가한다. 슬래그의 점도가 증가한다는 것은 용선과 슬래그의 경계면의 두께가 크고, 에너지가 높다는 의미한다. 그렇게 되면 용선 중에 있던 황(S)이 경계면을 거쳐 슬래그쪽으로 확산하는데 많은 에너지가 필요하기 때문에, 쉽게 확산을 하지 못해 용선 중에 남아 있게 되어 점도가 증가하면서 황(S) 또한 증가하게 된다.
또한, 용선의 온도가 낮으면, 고로 내부에서 슬래그의 고화 현상이 발생하게 되고, 결국 노저부에 저장된 용선 및 슬래그 등의 용융물의 유동성이 나빠져, 밖으로 배출되지 않는 상태인 냉입이 발생 된다. 그리고, 고로 내부의 가스 흐름에 따라 변동이 크기 때문에 고로 용선의 온도를 알지 못하면, 고도로 숙련된 조업자라 해도 노황을 제어하는 데 어려움이 발생하게 된다.
따라서, 고로의 용선 온도를 연속적으로 측정할 필요가 있다.
종래에는 2파장 열화상 고속카메라(적외선 카메라)를 고로의 출선구 입구 또는 대탕도에 설치하여, 용선 온도를 측정하고자 하는 시도가 있었다. 그러나, 2파장 열화상 고속카메라는 용융물 출선시 용선의 표면을 측정하기 때문에, 출선 유량 및 슬래그 함량에 따라 반사율이 달라지게 되어, 측온시 편차가 크게 발생하게 되는 큰 문제점이 있었다.
또한, 용선 온도 측정기를 용선에 직접 침지하여 용선의 온도를 측정하는 방식으로 측정하였는데, 이는 측온시 온도편차가 0.2% 미만으로 용선 온도 측정 정확도가 우수하였다. 그러나, 용선 표면에 슬래그 층이 형성되며, Si 함량이 높을 경우 다량의 Si에 의해 용선 흐름이 나빠지는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 스키머로 각목을 관통시켜, 일시적으로 온도를 상향시키는 작업을 실시해야 하는 문제가 있다. 그리고, 용선에 직접 침지되어 있는 용선 온도 측정기가 대탕도 조업에 간섭되는 경우가 많아 용선 온도 측정기의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
한국등록특허 KR1359061B1
본 발명은 고로로부터 출선되어 탕도를 통해 흐르는 용선의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 용선 온도 측정기를 포함하는 용선 처리 장치 및 용선 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 용선과 슬래그를 포함하는 용융물이 이동되는 탕도에 설치되어, 상기 용선과 슬래그를 분리하는 용선 처리 장치로서, 상기 탕도의 연장 경로 상에서 상기 탕도 내부에 위치하도록 삽입 설치된 본체; 및 상기 본체 내부에 설치되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온기;를 포함한다.
상기 본체는 상기 탕도의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 측온기는 상기 탕도를 따라 흐르는 용선과 접촉 가능하도록, 일단이 상기 본체 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 삽입 설치된다.
상기 측온기는 상기 탕도의 연장 방향으로 대응하도록 연장 형성되어, 연장 방향의 일단이 상기 본체의 폭 방향의 양 측면 중, 일 측면으로 노출되도록 설치된다.
상기 측온기의 일단이 상기 본체의 양 측면 중, 상기 고로와 반대 위치인 일 측면으로 노출되도록 설치되어, 상기 본체의 후방으로 이동한 상기 용선과 접촉 가능하다.
상기 측온기는 상기 일단이 타단에 비해 높이가 낮도록 설치된다.
상기 측온기의 타단은 상기 본체의 상부면으로 돌출되도록 설치된다.
상기 측온기는 복수개로 마련되어, 상기 본체의 길이 방향으로 나열되어 이격 배치된다.
상기 본체 내부 상부에서, 상기 본체의 길이 방향으로 대응하도록 연장 설치된 제 1 지지대; 상기 본체 내부에서 상기 측온기와 대응하는 방향 또는 상기 제 1 지지대와 교차하는 방향으로 연장 설치되어, 상부에 상기 측온기를 안치하여 지지하는 제 2 지지대; 를 포함하고, 상기 제 2 지지대의 연장 방향의 양 끝단 중, 상기 제 1 지지대를 향하는 끝단이 상기 제 1 지지대와 연결된다.
상기 측온기는, 일단이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 본체 내부에 삽입 설치되며, 내화물을 포함하는 측온 바디; 일단이 상기 측온 바디에 연결되고, 타단이 상기 본체 상부로 돌출되도록 연장 형성되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온부;를 포함한다.
상기 측온기는 상기 측온 바디의 일단이 상기 측온부의 타단에 비해 높이가 낮도록 설치되고, 상기 측온부의 타단이 상기 본체의 상부로 돌출되어, 상기 측온부에서 측정된 온도 신호를 표시부에 전달하는 신호선과 연결된다.
상기 측온기는 적어도 일면이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록, 적어도 상기 측온 바디의 상기 일단을 감싸도록 설치되며, 상기 용선의 열에 의해 용융이 가능한 커버를 포함한다.
상기 측온부는 열전대를 포함한다.
본 발명에 따른 용선 처리 방법은 용선 및 슬래그를 포함하는 용융물을 탕도로 출선하는 과정; 상기 탕도를 통해 이동중인 용선을 상기 탕도의 연장 경로 상에 설치된 본체에 의해 상기 용선 및 슬래그로 분리시키는 과정; 및 분리된 상기 용선의 온도를 측정하는 과정;을 포함하고, 상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체에 장착된 측온기를 이용하여 측정한다.
분리된 상기 용선을 상기 본체의 후단의 탕도로 이동시키고, 분리된 상기 슬래그를 상기 본체 전단의 탕도로 이동시키며, 상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체의 후단으로 이동된 상기 용선과 접촉 가능하도록, 일단이 상기 본체의 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 설치된 상기 측온기를 이용하여, 용선의 온도를 측정한다.
상기 측온기는 일단이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 본체 내부에 삽입 설치되며, 내화물을 포함하는 측온 바디 및 일단이 상기 측온 바디에 연결되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온부를 포함하고, 상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체의 후단으로 이동된 상기 용선으로 상기 측온 바디의 일단이 침지되어, 상기 측온부는 상기 측온 바디를 통해 전달된 온도를 측정한다.
상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 측온 바디의 일단을 감싸도록 설치된 커버를 상기 스키머의 후단으로 이동된 용선으로 용융시킴으로써, 상기 측온 바디를 노출시키는 과정을 포함한다.
상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체에는 용융된 상기 커버에 의해 구멍이 발생되고, 상기 구멍으로 용선이 유입되어 상기 측온 바디가 침지된다.
본 발명의 실시예들에 따른 용선 처리 장치에 의하면, 작업자가 직접 측온기를 이용하여 용선 온도를 측정하지 않고, 탕도를 통해 흐르는 용선을 본체 내부에 설치된 측온기를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 이에, 고로 내 용선의 온도 실시간으로 모니터링할 수 있고, 이에 따라 고로 내 용선 온도를 안정적으로 관리할 수 있다. 따라서, 용선 중 Si 함량이 높아지거나, 슬래그의 점도가 증가하여 유동석이 나빠지는 문제를 방지할 수 있으며, 노황 제거가 용이한 효과가 있다.
도 1은 고로로부터 출선된 용선을 이동시키며, 본 발명의 실시예에 따른 스키머가 설치된 탕도를 도시한 도면
도 2는 탕도로 출선된 용선 및 용선 탕면의 슬리그의 이동을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스키머를 도시한 입체도
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스키머를 도시한 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측온기를 도시한 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.
본 발명은 고로로부터 출선되어 탕도를 통해 흐르는 용선의 온도를 연속적 또는 실시간으로 측정할 수 있는 측온기를 포함하는 용선 처리 장치를 제공한다. 이하 실시예에서는 용선 처리 장치로서, 탕도에 설치되어 고로로부터 출선된 용융물(용선과 슬래그 포함)을 용선과 슬래그로 분리하는 스키머로 예를 들어 설명한다. 하지만, 용선 처리 장치는 스키머에 한정되지 않고 용선을 처리하는 다양한 수단에 적용 가능하다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 고로 및 탕도와, 용선의 이동에 대해 간략히 설명한다.
도 1은 고로로부터 출선된 용선을 이동시키며, 본 발명의 실시예에 따른 스키머가 설치된 탕도를 도시한 도면이다. 도 2는 탕도로 출선된 용선 및 용선 탕면의 슬리그의 이동을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
고로(100)의 상부로 코크스와 철광석을 장입하고, 고로(100)의 하부의 풍구를 통해 고온의 열풍을 불어넣으면, 코크스가 연소되어 열과 환원가스가 만들어진다. 이때 발생된 열과 환원가스는 노내(고로 내)의 철광석을 환원 용융시켜, 용선과 슬래그를 생성하며, 이 용융물(즉, 용선 및 슬래그)은 고로(100) 하부의 출선구(110)를 통하여 배출된다.
탕도(200)는 상기 출선구(110)의 하측에 위치하도록 상기 고로(100)의 일측에 설치되며, 내부에 스키머(3000)가 설치된 대탕도(210), 스키머(3000)의 후단 위치하도록 대탕도(210)와 연결되어, 스키머(3000)에 의해 분리된 용선이 이동하는 용선 탕도(220), 스키머(3000)의 전단에 위치하도록 대탕도(210)와 연결되어, 스키머(3000)에 분리된 슬래그가 이동하는 슬래그 탕도(230)를 포함한다.
여기서 대탕도와 용선 탕도는 일체형으로 연결된 구조이나, 스키머를 기준으로하여 스키머의 전단을 대탕도, 스키머의 후단을 용선 탕도로 명명한 것이다.
스키머(3000)는 대탕도(210)의 내부에 위치하도록 설치되는데, 하단이 대탕도(210)의 내부 바닥면과 이격되도록 설치된다.
대탕도(210)를 따라 흐르던 용융물은 스키머(3000)에 충돌하며, 이때 비중이 큰 용선은 스키머 하단과 대탕도 간의 이격 공간을 통해 용선 탕도(220)로 이동하고, 비중이 작은 슬래그는 슬래그 탕도(230)로 분리되어 흐른다.
용선 탕도(220)로 흐르는 용선은 용선 탕도(220)의 외측에 위치되는 경주통(미도시)을 통해 혼선차(미도시)에 저장되어 후 공정인 제강 공정으로 이동한다.
본 발명에서는 탕도(200)에 설치된 스키머(3000)를 이용하여, 탕도(200)를 통해 흐르는 용선의 온도를 연속적 또는 실시간으로 측정한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스키머 및 이를 이용한 온도 측정 방법 또는 용선 처리 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스키머를 도시한 입체도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스키머를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측온기를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스키머(3000)는, 대탕도(210) 또는 용선 탕도(220)의 폭 방향(즉, Y 축 방향)으로 대응하도록 연장 형성되어, 대탕도(210) 내부에 위치하도록 설치된 본체(이하, 본체)(3100), 용선 탕도(220)를 향하는 끝단이 본체(3100)외부로 노출되도록 본체(3100)내부에 삽입 설치되어, 용선 온도를 측정하는 측온기(3200), 본체(3100)의 연장 방향(즉, X축 방향)으로 대응하여 연장 형성되어 본체(3100)내 상부에 위치하도록 설치된 제 1 지지대(3310), 측온기(3200)의 연장 방향과 대응하는 방향으로 연장 형성되어, 상부에 측온기(3200)를 안착 지지하고, 제 1 지지대(3310)를 향하는 끝단이 제 1 지지대(3310)에 연결된 제 2 지지대(3320), 제 2 지지대(3320)와 연결되어, 상기 제 2 지지대(3320)를 본체(3100)에 지지시키는 제 3 지지대(3330)를 포함한다.
본체(3100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 대탕도(210) 및 용선 탕도(220)의 폭 방향과 대응하는 방향 또는 대탕도(210) 및 용선 탕도(220) 각각의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되어, 대탕도(210) 내부에 설치된다. 보다 구체적으로는, 대탕도(210)의 양 끝단 중, 고로(100)의 하측에 위치하는 일단과 반대 위치인 타단과 인접한 위치에 설치된다. 다른 말로 하면, 본체(3100)는 대탕도(210)와 용선 탕도(220) 사이에 위치하도록 설치된다. 이러한 본체(3100)는 하단이 대탕도(210) 내 바닥면과 이격되도록 설치되고, 상단은 예컨대, 대탕도(210)의 상단 높이와 동일할 수 있다. 본체(3100)의 하단과 대탕도(210) 바닥면 사이의 이격 공간은 대탕도(210)의 용선이 용선 탕도로 이동 또는 넘어가는 통로 역할을 한다.
실시예에 따른 본체(3100)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상단부의 면적에 비해 하단부의 면적이 넓은 향상이나, 이에 한정되지 않고, 대탕도의 폭 방향으로 연장 형성되어, 용선과 슬래그를 분리할 수 있는 다양한 다각형으로 변경 가능하다.
본체(3100)는 내열성이 우수한 내화물로 형성되는데, 지르코늄(ZrO2), 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 고정탄소(Fixed Carbon)와 탄화규소(SiC)를 포함하는 내화물로 제작될 수 있다.
측온기(3200)는 탕도(200)로 흐르는 용선과 접촉 또는 침지 가능하도록 본체(3100)내부에 설치되어, 용선의 온도를 측정한다.
일 방향으로 연장 형성되며, 온도 측정이 가능한 측온부(3220), 측온부(3220)의 연장 방향의 양 끝단 중, 예컨대 일단과 연결되도록 설치되며, 내화물로 이루어진 측온 바디(3210), 측온 바디(3210)의 연장 방향의 양 끝단 중, 측온부(3220)와 반대 위치에 해당하는 끝단 예컨대 일단을 커버하도록 설치되며, 용선에 의해 용융이 가능한 커버(3230)를 포함한다.
실시예에 따른 측온부(3220)는 일 방향으로 연장 형성되며, 적어도 일단이 측온 바디(3210)와 연결된 보호관(3223), 보호관(3223)의 연장 방향으로 대응하도록 연장 형성되어 보호관(3223) 내부에 위치하는 절연관(3222), 절연관(3222)의 연장 방향으로 대응하도록 연장 형성되어, 절연관(3222) 내부에 위치하며, 용선 온도를 측정하는 측온 수단(3221)을 포함한다.
실시예에 따른 측온 수단(3221)은 예컨대, 열전대 보다 구체적으로는 백금 도선으로 이루어진 백금 열전대일 수 있다. 그리고 실시예에 따른 열전대는 그 두께가 0.5mm 내지 1mm이나, 이에 한정되지 않고 다양한 두께로 변경이 가능하다.
열전대 타입의 측온 수단(3221)은 절연관(3222) 내부에 위치하도록 설치된다. 즉, 절연관(3222) 내부에 측온 수단이 삽입 설치된다. 이러한 절연관(3222)은 예컨대 알루미나(Al2O3)로 이루어질 수 있다.
보호관(3223)은 측온 수단(3221)을 보호하는 수단으로서, 내부에 측온 수단(3221)이 설치된 절연관(3222)을 둘러싸도록 설치된다. 즉, 보호관(3223)의 내부에 절연관(3222)이 삽입 설치된다. 이러한 보호관(3223)은 예컨대 절연관(3222)과 동일한 재료인 알루미나(Al2O3)로 이루어질 수 있다.
보호관(3223)과 절연관(3222) 사이에는 열전도율을 향상시키기 위한 전도성 충진제(3224)가 더 충진될 수 있다. 실시예에 따른 전도성 충진제(3224)는 알루미늄 파우더이나, 이에 한정되지 않고, 열 전도성을 가지는 다양한 재료의 파우더의 적용이 가능하다.
측온 바디(3210)는 측온부(3220)의 양 끝단 중, 하나 예컨대 일단과 연결되도록 설치된다. 즉, 측온 바디(3210)와 보호관(3223)이 연결되도록 설치되는데, 예컨대 측온 바디(3210) 내부에 보호관(3223)의 일단이 삽입되도록 연결될 수 있다. 다른 말로 하면, 측온 바디(3210)에 측온부(3220)의 타단이 삽입되도록 설치될 수 있고, 이에, 측온 바디(3210)의 내부벽과 보호관(3223)의 외주면이 상호 접촉되도록 연결된다. 물론, 측온 바디(3210)의 연장 방향의 양 끝단 중, 측온부(3220)를 향하는 끝단 예컨대 일단이 보호관(3223)의 일단과 접촉되는 방식으로 연결될 수도 있다.
이러한 측온 바디(3210)는 내열성이 우수한 내화물로 이루어지는데, 예컨대, 지르코늄(ZrO2), 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 고정탄소(Fixed Carbon)와 탄화규소(SiC)를 포함하는 내화물로 제작될 수 있다.
또한, 측온 바디(3210)는 이에 한정되지 않고, 제강 연주 분야에서 래들의 용강을 턴디쉬로 공급하며 내화물로 이루어진 쉬라우드 노즐 또는 턴디쉬의 용강을 몰드로 공급하며 내화물로 이루어진 침지 노즐을 재활용할 수도 있다.
또한, 실시예에 따른 측온 바디(3210)는 가로 40mm, 세로 40mm, 길이 300mm이나, 이에 한정되지 않고, 가로, 세로, 길이의 크기는 다양하게 변경 가능하다.
측온 바디(3210)와 측온부(3220) 사이 즉, 측온 바디(3210)와 보호관(3223) 사이에는 열전도율을 향상시키기 위한 전도성 충진제(3240)가 더 충진될 수 있다. 실시예에 따른 전도성 충진제(3240)는 알루미늄 파우더이나, 이에 한정되지 않고, 열 전도성을 가지는 다양한 재료의 파우더의 적용이 가능하다.
커버(3230)는 용선의 열에 의해 용융 가능하도록 플라스틱(plastic) 재료로 형성되어, 측온 바디(3210)의 일단 및 상기 일단 주위를 둘러싸도록 또는 커버하도록 설치된다. 다른 말로 하면, 커버(3230) 내에 측온 바디(3210)의 일단이 삽입되도록 설치된다.
이러한 커버(3230)는 그 길이가 측온 바디(3210)에 비해 짧도록 형성되는데, 측온 바디(3210) 길이의 1/6 내지 1/3의 길이일 수 있다. 예컨대, 측온 바디(3210)의 길이가 300mm 인 경우, 커버는 50mm 내지 100mm로 형성되어, 측온 바디(3210)의 일단 및 그 주위를 감싸도록 설치될 수 있다.
그리고 실시예에 따른 커버(3230)의 두께는 20 내지 50mm 이나, 이에 한정되지 않고, 용선의 열에 의해 융융이 용이한 다양한 두께로 변경 가능하다.
실시예에서는 상술한 바와 같은 측온기(3200)가 본체(3100)내에 위치하도록 설치되는데, 측온기(3200) 중 적어도 커버(3230)의 일부가 본체(3100)외부로 노출되도록 설치된다. 이때, 커버(3230)가 본체(3100)의 폭 방향(즉, Y축 방향)의 양 측면 중, 용선 탕도(220)를 향하는 일 측면으로 노출되도록 설치될 수 있다. 다른 말로 하면, 커버(3230)가 본체(3100)의 폭 방향(즉, Y축 방향)의 양 측면 중 대탕도(210)를 향하는 타 측면이 아닌, 용선 탕도(220)를 향하는 일 측면으로 노출되도록 설치될 수 있다.
또한, 측온기(3200)의 일단 즉 커버(3230)는 용선 탕도(220)로 이동된 용선과 접촉 또는 침지되어야 하고, 측온기(3200)의 타단에는 측온부(3220)로부터 측정된 온도 데이타를 표시부로 전달하는 신호선(5000)과 연결되어야 한다. 그리고 신호선(5000)은 용선에 침지되지 않도록 해야 한다.
이를 위해 측온기(3200)를 설치하는데 있어서, 일 방향으로 연장된 측온기(3200) 중 커버(3230)를 가지는 일단이 용선 탕도(220)를 향하고, 타단이 대탕도(210)를 향하면서, 커버(3230)가 위치한 일단의 높이가 상기 커버(3230)와 반대 위치인 타단의 높이에 비해 높도록 배치된다. 즉, 측온기(3200)가 대탕도(210)로부터 용선 탕도(220)의 방향으로 하향 경사지도록 또는 용선 탕도의 위치로부터 대탕도의 방향으로 상향 경사지도록 배치된다. 이때, 측온기(3200)의 타단은 본체(3100)의 상면 상측으로 돌출되는 것이 바람직하다.
따라서, 측온기(3200)는 커버(3230)가 위치한 일단으로부터 타단 방향 또는 용선 탕도(220)에서 대탕도(210) 방향으로 상향 경사지도록 배치된다. 이때, 측온기(3200)의 타단 즉, 커버(3230)는 본체(3100)의 하부로부터 상측으로 이격되도록 위치하는데, 예컨대 본체(3100)하부로부터 200 내지 250mm 상측에 위치하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같은 측온기(3200)가 내부에 설치된 스키머(3000)를 대탕도(210)의 후단에 설치하여, 용선의 온도를 연속적 또는 실시간으로 측정한다. 즉, 고로(100)의 출선구로부터 출선된 용융물은 대탕도(210)를 따라 흐르다가, 스키머(3000) 본체에 의해 분리되어, 용선은 본체(3100)의 하측의 이격 공간을 통해 용선 탕도(220)로 이동하고, 슬래그는 슬래그 탕도(230)로 흐른다.
용선 탕도(220)로 용선이 이동하면, 상기 용선 탕도(220) 내 일정 높이 이상으로 용선이 채워지게 되며, 이때 본체(3100)외부로 노출되어 있는 커버(3230)가 용선 탕도(220)의 용선과 접촉 또는 침지됨에 따라, 용융되어 없어진다. 그리고 커버(3230)에 의해 둘러싸여 있었던 측온 바디(3210)가 도 5에 도시된 바와 같이 본체(3100)외부로 노출되어 용선과 접촉된다. 보다 구체적으로, 커버(3230)가 본체(3100)내부에 삽입되어 있었기 때문에, 본체(3100)에는 용융되어 없어진 커버만큼 또는 그 보다 작게 또는 그 보다 크게 본체(3100)내부 방향으로 홈 또는 구멍이 발생되어, 측온 바디(3210)가 본체 외부로 노출된다. 그리고 상기 홈 또는 구멍으로 용선이 유입되며, 유입된 용선에 측온 바디(3210)가 침지 또는 접촉된다. 이때, 측온 바디(3210)로 전달된 용선의 열은 측온부(3220)로 전달되며, 측온부(3220)는 이를 통해 용선의 온도를 측정한다.
이러한 용선 온도 측정은 고로(100)로부터 용선을 출선하는 동안 연속적 또는 실시간으로 실시된다.
상기에서는 측온 바디(3210)의 일단을 감싸도록 커버(3230)가 설치되고, 커버(3230)의 적어도 일면이 본체(3100)의 일 측면으로 노출되도록 설치되어, 용선에 의해 커버(3230)가 용융된 후에 측온 바디(3210)가 용선과 접촉하는 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 측온기(3200)는 커버(3230)를 구비하지 않고, 바로 측온 바디(3210)와 용선이 접촉하도록 할수도 있다. 즉, 측온 바디(3210)의 일단이 본체(3100)의 일 측면으로 노출되도록 설치할 수 있다. 이에, 커버(3230)의 용융 과정 없이, 노출된 측온 바디(3210)의 일단이 용선 탕도(220)의 용선으로 침지 또는 상기 용선과 바로 접촉할 수 있고, 이에 따라 용선 온도 측정이 가능하다.
이러한 경우, 커버(3230)가 용융됨에 따라 본체(3100)에 구멍이 발생되지 않을 수 있다.
제 1 지지대(3310)는 본체(3100)의 길이 방향(즉, X 축 방향)으로 연장 형성되어, 본체(3100)내부 상부에 삽입 설치된다. 이때 제 1 지지대(3310)는 본체(3100)에 비해 길게 연장 형성되어, 양 끝단이 본체(3100)의 길이 방향(즉, X 축 방향)의 양 끝단 외부로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다. 실시예에 따른 제 1 지지대(3310)는 그 횡단면의 형상이 원형인 봉 형상이나, 이에 한정되지 않고, 본체(3100)의 길이 방향(X 축 방향)으로 연장 형성된 다양한 다각형의 형상 예컨대, 횡 단면의 형상이 사각형인 바(bar) 형상일 수도 있다.
제 2 지지대(3320)는 측온기(3200)를 지지하는 것으로, 측온기(3200)의 연장 방향으로 대응하도록 연장 형성된다. 이러한 제 2 지지대(3320)의 상부에 측온기(3200)가 안착, 지지될 수 있는데, 제 2 지지대(3320)가 측온기(3200) 중 커버(3230)의 외측에 해당하는 측온 바디(3210)로부터 제 1 지지대(3310)를 향하는 측온부(3220)의 끝단까지 연장되도록 형성되어, 상기 측온기(3200)를 지지할 수 있다. 그리고, 제 2 지지대(3320)의 양 끝단 중 측온기(3200)의 커버(3230)의 반대 쪽의 끝단이 제 1 지지대(3310)에 연결, 고정될 수 있다. 이에, 제 2 지지대(3320)는 측온기(3200)와 동일 또는 대응하는 기울기를 가지도록 설치된다. 즉, 제 2 지지대(3320)는 측온기(3200)와 같이 본체(3100)의 폭 방향으로 기울어지도록 배치된다. 다른 말로 하면, 제 2 지지대(3320)는 양 끝단의 높이가 다르며, 측온기(3200)의 커버를 향하는 끝단이 제 1 지지대(3310)를 향하는 끝단에 비해 높이가 낮도록 설치된다.
실시예에 따른 제 2 지지대(3320)는 그 횡단면의 형상이 원형인 봉 형상이나, 이에 한정되지 않고, 측온기(3200)의 연장 방향으로 연장 형성된 다양한 다각형의 형상 예컨대, 횡 단면의 형상이 사각형인 바(bar) 형상일 수도 있다.
또한, 제 2 지지대(3320) 상에 측온기(3200)가 안정적으로 지지되도록 하기 위해 측온기(3200)와 제 2 지지대(3320) 간을 체결, 고정하는 고정 부재(3340)가 설치될 수 있다. 예컨대, 제 2 지지대(3320) 및 측온 바디(3210)를 관통하도록 고정 부재(3340)가 장착될 수 있으며, 상기 고정 부재(3340)는 나사일 수 있다.
제 3 지지대(3330)는 측온기(3200)를 지지하고 있는 제 2 지지대(3320)가 본체(3100)내부에 보다 안정적으로 지지될 수 있도록 한다. 이러한 제 3 지지대(3330)는 본체(3100)내부에서 제 1 지지대(3310)의 하측에 해당하는 제 2 지지대(3320)의 상부에 장착될 수 있다. 실시예에 따른 제 3 지지대(3330)는 대략 삼각형의 형상일 수 있고, 제 3 지지대(3330)의 3 면 중, 일 면은 제 2 지지대(3320)에 연결되고, 다른 나머지 면들은 본체(3100)내부와 연결되도록 설치될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스키머의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 측온 수단(3221) 예컨대 열전대를 포함하는 측온부(3220)와 측온 바디(3210)를 마련한다. 여기서, 측온 바디(3210)는 지르코늄(ZrO2), 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 고정탄소(Fixed Carbon)와 탄화규소(SiC)를 포함하는 내화물로 제조되거나, 제강 연주 분야에서 래들의 용강을 턴디쉬로 공급하며 내화물로 이루어진 쉬라우드 노즐 또는 턴디쉬의 용강을 몰드로 공급하며 내화물로 이루어진 침지 노즐을 재활용하여 제조할 수 있다. 그리고, 측온 바디(3210)는 측온부(3220) 일단의 삽입이 가능한 삽입홈을 가지도록 마련된다.
그리고, 용선의 열에 의해 용융 가능한 커버를 마련하고, 커버(3230) 내에 측온 바디의 일단이 삽입되도록 장착한다. 이에 따라 측온 바디(3210)의 일단 및 상기 일단의 주위가 커버(3230)에 의해 둘러싸인다.
또한, 측온부(3220)의 일단을 측온 바디(3210)의 타단을 통해 상기 측온 바디(3210) 내부로 삽입한다.
한편에서는 본체 제조용 형틀 내부의 상부에, 상기 본체 제조용 형틀의 길이 방향으로 제 1 지지대(3310)를 설치하고, 본체 제조용 형틀의 폭 방향으로 제 2 지지대(3320)를 설치한다. 이때, 제 2 지지대(3320)는 그 양 끝단의 높이가 다르도록 즉, 기울어지도록 설치되며, 제 1 지지대(3310)를 향하는 끝단은 제 1 지지대(3310)에 연결된다. 또한, 제 2 지지대(3320)를 지지하도록 제 3 지지대(3330)를 설치한다.
측온 바디(3210) 및 측온부(3220) 간의 체결 또는 조립이 완료되면, 측온기(3200)를 본체 제조용 형틀 내부에 고정한다. 이때, 측온기(3200)가 제 2 지지대(3320)의 상부에 안착되도록 고정하며, 측온기(3200)의 일단의 높이가 낮고, 타단의 높이가 높도록 기울어지게 설치한다. 이에 측온기(3200)는 일단으로부터 타단 방향으로 상향 경사지도록 설치된다.
다음으로, 본체 제조용 형틀 내에 내화물을 투입하고, 이를 응고 또는 굳히는 과정을 거친다.
이러한 일련의 과정을 통해, 내부에 측온기가 마련된 스키머가 제조된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스키머가 설치된 탕도에 의한 고로로부터 출선된 용선의 이동과, 용선 온도 측정 과정에 대해 설명한다. 이때, 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 스키머(3000)는 대탕도(210)의 후단 또는 대탕도(210)와 용선 탕도(220) 사이에 위치하도록 대탕도(210) 내부에 설치된다. 이때, 스키머(3000)의 하단이 대탕도(210) 내 바닥면과 이격되도록 설치된다.
고로(100) 내에서 생산된 용선과 슬래그를 포함하는 용융물은 상기 고로(100)의 출선구(110)로부터 하측에 위치된 대탕도(210)로 낙하, 출선된다. 그리고, 용선은 대탕도(210)를 따라 흐르는데, 이때 비중이 상대적으로 큰 용선이 하측에, 비중이 상대적으로 작은 슬래그가 용선 상측에 위치된 상태로 흐른다. 그리고, 대탕도(210)를 따라 흐르던 용융물이 스키머(3000)와 충돌하게 되며, 이에 따라 비중이 큰 용선이 스키머(3000) 하단과 대탕도(210) 내 바닥면 사이의 이격 공간을 통해 용선 탕도로 이동하고, 비중이 작은 슬래그는 스키머(3000)의 전단에 위치된 슬래그 탕도로 흐르게 된다.
용선 탕도(220)로 흐르는 용선은 용선 탕도(220)의 외측에 위치되는 경주통(미도시)을 통해 혼선차(미도시)에 저장되어 후 공정인 제강 공정으로 이동한다.
이렇게 스키머(3000)에 의해 용선이 용선 탕도(220)로 이동하는 동안, 본 발명의 실시예에 따른 스키머(3000)는 용선의 온도를 연속적 또는 실시간으로 측정한다. 즉, 용선 탕도(220)로 용선이 이동하면, 본체(3100)내에 설치된 측온기(3200)의 일단 즉, 커버(3230)가 용융되어 없어지고, 이에 측온 바디(3210)가 용선에 침지 또는 용선과 접촉하게 된다. 그리고, 측온 바디(3210)로 전달된 용선의 열이 측온부로 전달되어 용선의 온도가 측정된다. 측온부(3220)에서 측정된 온도 신호는 신호선을 따라 표시부로 전달되어, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 표시부(4000)에 표시된다. 이때, 표시부(4000)에는 시간 경과에 따른 온도 변화를 연속적 또는 실시간으로 나타낼 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 작업자가 직접 측온기를 이용하여 용선 온도를 측정하지 않고, 탕도(200)를 통해 흐르는 용선을 본체(3100)내부에 설치된 측온기(3200)를 이용하여 실시간으로 측정할 수 있다. 이에, 고로(100) 내 용선의 온도 실시간으로 모니터링할 수 있고, 이에 따라 고로(100) 내 용선 온도를 안정적으로 관리할 수 있다. 따라서, 용선 중 Si 함량이 높아지거나, 슬래그의 점도가 증가하여 유동석이 나빠지는 문제를 방지할 수 있으며, 노황 제거가 용이한 효과가 있다.
110: 출선구 200: 탕도
210: 대탕도 220: 용선 탕도
230: 슬래그 탕도 3000: 스키머
3210: 측온 바디 3220: 측온부
3230: 커버

Claims (17)

  1. 용선과 슬래그를 포함하는 용융물이 이동되는 탕도에 설치되어, 상기 용선과 슬래그를 분리하는 용선 처리 장치로서,
    상기 탕도의 연장 경로 상에서 상기 탕도 내부에 위치하도록 삽입 설치된 본체; 및
    상기 본체 내부에 설치되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온기;
    를 포함하고,
    상기 측온기는 상기 탕도를 따라 흐르는 용선과 접촉 가능하도록, 일단이 상기 본체 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 삽입 설치된 용선 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는 상기 탕도의 폭 방향으로 연장 형성된 용선 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측온기는 상기 탕도의 연장 방향으로 대응하도록 연장 형성되어, 연장 방향의 일단이 상기 본체의 폭 방향의 양 측면 중, 일 측면으로 노출되도록 설치된 용선 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 측온기의 일단이 상기 본체의 양 측면 중, 상기 본체의 후방을 향하도록 상기 본체의 일 측면으로 노출되도록 설치되어, 상기 본체의 후방으로 이동한 상기 용선과 접촉 가능한 용선 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 측온기는 상기 일단이 타단에 비해 높이가 낮도록 설치된 용선 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 측온기의 타단은 상기 본체의 상부면으로 돌출되도록 설치된 용선 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측온기는 복수개로 마련되어, 상기 본체의 길이 방향으로 나열되어 이격 배치된 용선 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체 내부 상부에서, 상기 본체의 길이 방향으로 대응하도록 연장 설치된 제 1 지지대;
    상기 본체 내부에서 상기 측온기와 대응하는 방향 또는 상기 제 1 지지대와 교차하는 방향으로 연장 설치되어, 상부에 상기 측온기를 안치하여 지지하는 제 2 지지대;
    를 포함하고,
    상기 제 2 지지대의 연장 방향의 양 끝단 중, 상기 제 1 지지대를 향하는 끝단이 상기 제 1 지지대와 연결된 용선 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측온기는,
    일단이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 본체 내부에 삽입 설치되며, 내화물을 포함하는 측온 바디;
    일단이 상기 측온 바디에 연결되고, 타단이 상기 본체 상부로 돌출되도록 연장 형성되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온부;
    를 포함하는 용선 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 측온기는 상기 측온 바디의 일단이 상기 측온부의 타단에 비해 높이가 낮도록 설치되고,
    상기 측온부의 타단이 상기 본체의 상부로 돌출되어, 상기 측온부에서 측정된 온도 신호를 표시부에 전달하는 신호선과 연결된 용선 처리 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 측온기는 적어도 일면이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록, 적어도 상기 측온 바디의 상기 일단을 감싸도록 설치되며, 상기 용선의 열에 의해 용융이 가능한 커버를 포함하는 용선 처리 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 측온부는 열전대를 포함하는 용선 처리 장치.
  13. 용선 및 슬래그를 포함하는 용융물을 탕도로 출선하는 과정;
    상기 탕도를 통해 이동중인 용선을 상기 탕도의 연장 경로 상에 설치된 본체에 의해 상기 용선 및 슬래그로 분리시키는 과정; 및
    분리된 상기 용선의 온도를 측정하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 용선과 접촉 가능하도록, 일단이 상기 본체의 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 설치된 측온기를 이용하여, 용선의 온도를 측정하는 용선 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    분리된 상기 용선을 상기 본체의 후단의 탕도로 이동시키고, 분리된 상기 슬래그를 상기 본체 전단의 탕도로 이동시키며,
    일단이 상기 본체의 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 설치된 측온기를 이용하여, 용선의 온도를 측정하는데 있어서, 상기 본체의 후단으로 이동된 상기 용선과 접촉 가능하도록, 일단이 상기 본체의 외부로 노출되게 상기 본체 내부에 설치된 측온기를 이용하여, 용선의 온도를 측정하는 용선 처리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 측온기는 일단이 상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 본체 내부에 삽입 설치되며, 내화물을 포함하는 측온 바디 및 일단이 상기 측온 바디에 연결되어, 상기 용선의 온도를 측정하는 측온부를 포함하고,
    상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서,
    상기 본체의 후단으로 이동된 상기 용선으로 상기 측온 바디의 일단이 침지되어, 상기 측온부는 상기 측온 바디를 통해 전달된 온도를 측정하는 용선 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서,
    상기 본체의 일 측면으로 노출 가능하도록 상기 측온 바디의 일단을 감싸도록 설치된 커버를 상기 본체의 후단으로 이동된 용선으로 용융시킴으로써, 상기 측온 바디를 노출시키는 과정을 포함하는 용선 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 용선의 온도를 측정하는데 있어서,
    상기 본체에는 용융된 상기 커버에 의해 구멍이 발생되고, 상기 구멍으로 용선이 유입되어 상기 측온 바디가 침지되는 용선 처리 방법.
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