KR102135755B1 - 저장 장치 및 투입 방법 - Google Patents

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한웅희
강수창
백준정
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주식회사 포스코
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/14—Charging or discharging liquid or molten material

Abstract

본 발명은, 원료를 수용할 수 있도록 형성되는 저장부, 저장부의 상측에 배치되고, 원료의 통로가 구비되는 투입부, 저장부나 통로에 가스를 주입할 수 있도록 형성되는 오염 방지부를 포함하는 저장 장치와, 이에 적용되는 투입 방법으로서, 용기에 고상 원료를 투입하는 중에 용기내의 액상 원료가 공기에 오염되는 것을 억제할 수 있는 저장 장치 및 투입방법이 제시된다.

Description

저장 장치 및 투입 방법{STORAGE APPARATUS AND FEEDING METHOD}
본 발명은 저장 장치 및 투입 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 용기에 고상 원료를 투입하는 중에 용기내의 액상 원료가 공기에 오염되는 것을 억제할 수 있는 저장 장치 및 투입방법에 관한 것이다.
다양한 고기능성 합금강 중 고Mn 강은 Mn 함량이 매우 높은데, 예컨대 Mn 함량이 27wt%에 달한다. 이러한 고Mn 강의 Mn 함량을 높이는 방식은 다음과 같다. 예컨대 C 함량이 4.5wt% 정도인 용선을 전로에 장입한 후 산소를 취입하며 탈탄 정련하고, C 함량이 0.2 내지 0.4wt% 인 용강으로 제조한다. 이후, 전로에서 용강을 출강하면서 다량의 Mn이 함유된 합금철을 출강 중인 용강에 투입하여 Mn 함량을 증가시킨다. 이때, 합금철은 고체 상태로 투입된다.
따라서, 출강 중인 용강에 합금철이 고체 상태로 투입하기 전에 전로의 종점 온도를 조절하는 방식으로 합금철의 용해에 필요한 열량을 우선 확보해야 하며, 목표하는 Mn 함량이 높을수록 합금철의 투입량이 증가하기 때문에, 필요한 열량을 확보하기 위하여 전로의 종점 온도를 높여야 한다. 예컨대 Mn 함량이 1 내지 5wt% 인 고Mn 강은 전로의 종점 온도를 1600℃ 이상으로 하여 출강하며 합금철을 투입하고, 이에, 합금철의 용해열과 이후 2차 정련에서 필요한 용강 온도를 확보할 수 있다.
하지만, 고Mn 강의 Mn 함량을 5wt% 보다 높게 하려면, 합금철의 투입량 증가분에 해당하는 용해열을 확보하기 위해 전로의 종점 온도를 더욱 높여야 하고, 이는 전로의 탈탄 정련 시 산소 취입량 증가를 수반하게 되어, 용강 중 산소량 증가, 용강 산화에 의한 수율 감소, 높은 용강 온도에 의한 내화물 침식량 증가의 문제를 야기한다.
또한, 높은 용존 산소량에 의한 출강 중 탈산제 투입량 증가, 탈산제에 의한 슬래그 발생량 증가 및 Mn이 함유 합금철의 대기 산화 발생량 증가로 인한 수율 불균일 등의 문제를 야기한다.
따라서, 최근에는 출강 중인 용강에 합금철을 액상으로 투입한다. 예컨대 보온로에 액상의 FeMn을 준비하고, 전로에서 래들로 용강을 출강할 때 보온로의 액상 FeMn을 출강 중인 용강에 합탕하는 과정으로, 용강의 Mn 함량을 증가시킬 수 있다.
이 경우, 이후의 2차 정련을 위한 열 보상을 할 필요가 없고, 합금철의 용량을 조절하여 5wt% 미만의 낮은 Mn 함량부터 24wt% 정도의 높은 Mn 함량까지 용강의 Mn 함량을 빠르게 증가시킬 수 있기 때문에 대량 생산이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2009-0073979 A
본 발명은 용기에 고상 원료를 투입하는 중에 용기내의 액상 원료가 공기에 오염되는 것을 억제할 수 있는 저장 장치 및 투입 방법을 제공한다.
본 발명은 용기에 고상 원료를 투입하는 중에 용기와 연결된 고상 원료 투입용의 통로를 통해 용기내로 공기가 유입되는 것을 억제할 수 있는 저장 장치 및 투입 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 저장 장치는, 원료를 수용할 수 있도록 형성되는 저장부; 상기 저장부의 상측에 배치되고, 원료가 통과하는 통로가 구비되는 투입부; 및 상기 저장부나 통로에 가스를 주입할 수 있도록 형성되는 오염 방지부;를 포함한다.
상기 저장부는 상부에 개폐 가능한 개구들이 구비되며, 상기 개구들 중 어느 하나의 개구와 투입부가 접촉하여 상기 저장부와 상기 통로가 연통한다.
상기 저장부는, 내부에 상기 원료를 액상으로 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 상부에 상기 개구들이 형성되는 용기; 상기 개구들에 각각 장착되는 개폐기;를 포함할 수 있다.
상기 개구들은, 상기 투입부와 접촉할 수 있도록 상기 용기의 일측에 형성되는 투입구; 및 상기 용기의 타측에 형성되는 가스 배출구;를 포함할 수 있다.
상기 투입부는, 상기 어느 하나의 개구를 향해 연장되고, 연장된 방향으로 길이 및 위치 중 적어도 하나의 조절이 가능하며, 내부에 상기 통로가 형성되는 투입기;를 포함할 수 있다.
상기 투입부는, 상기 투입기의 상측에서 고상의 상기 원료를 저장 및 불출할 수 있도록 형성되는 공급기;를 더 포함하고, 상기 투입기는, 상부와 하부가 개방되고, 하부의 적어도 일부가 신축 가능하며, 상기 신축에 의해 상기 어느 하나의 개구와 접촉할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 저장 장치는, 상기 개구들 중 상기 어느 하나의 개구를 제외한 나머지에 탈착되고, 상기 저장부내의 압력에 의해 개폐가 조절되는 가스 배출부;를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 배출부는, 상기 저장부로 유입되는 방향의 가스나 공기 흐름을 차단하고, 상기 저장부에서 배출되는 방향의 가스 흐름을 허용할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 투입 방법은, 용기를 마련하는 과정; 상기 용기의 개구에 원료가 통과 가능한 통로를 연결하는 과정; 상기 개구 또는 통로에 가스를 주입하는 과정; 및 상기 통로를 통하여 상기 용기의 내부로 고상 원료를 투입하는 과정;을 포함한다.
상기 용기를 마련하는 과정에서, 상부에 개폐 가능한 개구들이 형성된 용기를 마련하고, 상기 통로를 연결하는 과정에서, 상기 개구들 중 어느 하나의 개구에 상기 통로를 접촉시키며, 상기 가스를 주입하는 과정에서, 상기 어느 하나의 개구 또는 통로에 가스를 주입하고, 상기 개구들 중 나머지를 통하여 상기 용기내의 가스를 배출할 수 있다.
상기 가스를 주입하는 과정에 의하여 상기 통로 및 어느 하나의 개구를 통한 공기 유입과, 상기 용기내의 액상 원료의 오염을 억제할 수 있고, 상기 용기내의 가스를 배출하여 상기 통로 및 어느 하나의 개구로의 가스 역류와, 화염 및 분진 분출을 방지할 수 있다.
상기 용기내의 가스를 배출할 때, 상기 용기의 내부로 유입되는 가스나 공기 흐름을 차단하고, 상기 용기에서 배출되는 가스 흐름을 허용하여, 상기 용기내의 압력을 조절할 수 있다.
상기 용기는 내부에 액상 FeMn이 수용된 보온로를 포함하고, 상기 고상 원료는 Mn 함유 합금철을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 액상 원료 예컨대 액상 FeMn이 담긴 용기 예컨대 보온로에 고상의 원료 예컨대 Mn 함유 합금철을 투입할 때, Mn 함유 합금철이 투입되는 통로의 내부가 공기에 오염되는 것을 억제하여, Mn 함유 합금철이 투입되는 통로를 통하여 보온로의 내부로 공기가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, Mn 함유 합금철을 보온로의 내부로 투입하는 중에 보온로 내의 액상 FeMn이 공기에 오염되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 이후, 공기에 의한 오염 없이, 보온로의 내부로 투입된 Mn 함유 합금철을 용해하여 보온로내의 액상 FeMn을 고품위로 유지할 수 있으며, Mn의 성분 함량을 높게 유지할 수 있다. 따라서, 액상 FeMn이 사용되는 각종 제강 공정의 생산성이 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저장부의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공급기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투입기의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 배출부의 개략도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 저장부를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 공급기를 도시한 개략도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 투입기를 도시한 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치의 가스 배출부를 도시한 개략도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치 및 투입 방법은 제철소의 고망간 강 제강 공정에서 사용되는 비철금속 보온로 합금철 투입 설비에 적용되어, 비철금속 보온로(이하, 보온로)의 내부에 수용된 액상 원료 예컨대 비철금속(또는, 합금철)의 오염 없이, 액상 원료의 성분 함량 예컨대 망간(Mn) 함량을 제어할 수 있는 기술적 특징을 제시한다. 물론, 본 발명의 실시 예는 여러 산업 분야에서 다양한 고상 원료를 투입받아 액상으로 용융시켜 저장하는 각종 설비에도 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치를 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치는, 원료(M)를 수용할 수 있도록 형성되는 저장부(100), 저장부(100)의 상측에 배치되고, 원료(M)의 통로가 구비되는 투입부(200), 저장부(100)나 투입부(200)의 통로에 가스(f)를 주입할 수 있도록 형성되는 오염 방지부(300)를 포함한다.
저장부(100)는 상부에 개폐 가능한 개구들(112, 113)을 구비하고, 개구들 중 어느 하나의 개구와 투입부(200)가 접촉하여, 저장부(100)와 투입부(200)의 통로가 연통한다. 여기서, 개구들 중 나머지를 통하여 가스(f)가 배출되며, 저장부(100)의 압력을 조절하고, 투입부(200)로의 가스(f)의 역류와 분진 및 화염의 분출을 방지한다. 한편, 투입부(200)가 접촉하는 어느 하나의 개구를 투입구(112)라고 한다.
원료(M)는 고상의 원료(MS)와 액상의 원료(ML)를 포함할 수 있다. 고상의 원료(MS)는 Mn 함유 합금철을 포함할 수 있다. Mn 함유 합금철은 고체 페로망간(FeMn)일 수 있다. 액상의 원료(ML)는 액상 FeMn 즉, 용융된 페로망간을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 저장부(100)는, 내부에 액상 FeMn을 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 상부에 개구들(112, 113)이 형성되는 용기(110), 개구들에 각각 장착되는 개폐기를 포함할 수 있다. 이때, 개폐기는 투입구 개폐기(120)와 가스 배출구 개폐기(130)를 포함할 수 있다. 개구들과 개폐기들의 구조는 서로 동일할 수 있고, 따라서, 이들의 용도를 용이하게 전환하여 사용할 수도 있다.
용기(110)는 본체(111)와 개구들을 포함한다. 본체(111)는 내부에 액상 FeMn을 수용할 수 있는 다양한 용융물 용기일 수 있고, 특히, 액상 FeMn의 보온이 가능한 보온로일 수 있다. 본체(111)는, 상하 방향으로 연장되고, 상하 방향의 중심부에서 양단을 향하여 직경이 작아지는 원통 형상으로 형성되어 본체(111)의 외벽을 이루며 본체(111)의 구조와 형상을 유지하는 철피, 철피의 내부에 구축되어 내벽을 형성하는 내화물을 포함할 수 있다. 본체(111)에는 Mn 함유 합금철의 용해에 필요한 열량을 공급할 수 있도록 소정의 열원이 구비될 수도 있다. 본체(111)는 소정의 구조에 의하여 경동 가능하게 지지될 수 있다. 이때, 본체(111)를 경동시키는 구조는 특별히 한정할 필요가 없다.
개구들(112, 113)은 본체(111)의 상부에 형성된다. 개구들(112, 113)은 투입부와 접촉할 수 있도록 본체(111)의 상부 일측에 형성되는 투입구(112), 본체(111)의 상부 타측에 형성되는 가스 배출구(113)를 포함할 수 있다. 즉, 용기(100)는 투입구(112) 외에도 개구를 더 포함하고, 이를 가스 배출구(113)로 사용한다.
투입구 개폐기(120)는, 투입구(112)를 밀폐시킬 수 있는 크기와 형상의 투입구 덮개(121), 투입구(112)와 투입구 덮개(121) 사이를 연결하고, 투입구(112)에 대한 투입구 덮개(121)의 개폐 동작을 안내하는 투입구 지지 링크(122), 본체(111)와 투입구 덮개(121) 사이를 연결하고, 투입구(112)에 대한 투입구 덮개(121)의 개폐 동작을 제어하는 투입구 개폐 링크(123)를 포함할 수 있다.
투입구 지지 링크(122)는 한 쌍의 링크 부재를 구비한다. 한 쌍의 링크 부재는 서로 회전 가능하게 연결되고, 어느 한 링크 부재가 투입구(112)에 연결되면 나머지가 투입구 덮개(121)에 연결될 수 있다. 투입구 지지 링크(122)는 경첩과 같은 역할을 한다. 투입구 개폐 링크(123)는 투입구(112)에서 이격되어 본체(111)의 상부에 설치되는 지지바, 일측이 지지바에 회전 가능하게 연결되고 타측이 투입구 덮개(121)에 회전 가능하게 연결되는 에어 실린더를 포함할 수 있다.
에어 실린더가 수축하여 투입구 덮개(121)를 지지바측으로 당기면, 이에, 투입구 덮개(121)가 투입구 지지 링크(122)를 중심으로 회전하며 투입구(112)를 개방한다. 반면, 에어 실린더를 신전시켜 투입구 덮개(121)를 투입구(112)측으로 밀면, 투입구 덮개(121)가 회전하며 투입구(112)에 장착된다.
가스 배출구 개폐기(130)는, 가스 배출구(113)의 밀폐가 가능한 크기와 형상의 가스 배출구 덮개(131), 가스 배출구(113)에 대한 가스 배출구 덮개(131)의 개폐 동작을 지지하도록 가스 배출구(113)와 가스 배출구 덮개(131) 사이에 장착되는 가스 배출구 지지 링크(132), 가스 배출구 덮개(131)와 본체(111)의 사이를 연결하고, 가스 배출구(113)에 대한 가스 배출구 덮개(131)의 개폐 동작을 제어하는 가스 배출구 개폐 링크(133)를 포함할 수 있다.
가스 배출구 지지 링크(132)는 경첩 역할을 수행 가능한, 한 쌍의 링크 부재를 포함한다. 한 쌍의 링크 부재는 서로 회전 가능하게 연결되고, 일 링크 부재가 가스 배출구(113)에 연결되면 타 링크 부재가 가스 배출구 덮개(131)에 연결될 수 있다. 가스 배출구 개폐 링크(133)는 가스 배출구(113)에서 이격되어 본체(111)의 상부에 설치되는 지지바, 일측이 지지바의 상단에 회전 가능하게 연결되고, 타측이 가스 배출구 덮개(131)에 회전 가능하게 연결되는 에어 실린더를 포함할 수 있다.
에어 실린더가 수축하여, 가스 배출구 덮개(131)를 지지바측으로 당기면, 가스 배출구 덮개(131)가 가스 배출구 지지 링크(132)를 중심으로 회전하며, 가스 배출구(113)를 개방한다. 반면, 에어 실린더를 신전시켜 가스 배출구 덮개(131)를 가스 배출구(113)측으로 밀면 가스 배출구 덮개(131)가 회전하며 가스 배출구(113)에 장착될 수 있다.
물론, 상기 구조 외에도 다양한 기계적인 구조가 개폐기에 적용될 수 있다.
저장부(100)는 본체(111)내에 수용된 액상 FeMn의 품위를 높이고, Mn 함량을 증가시키기 위하여, 개구들을 개방하고 본체(111)내에 Mn 함유 합금철을 투입할 수 있다. 이때, 개폐기가 본체(111)내에 Mn 함유 합금철을 투입하는 시점에, 개구들을 개방시키고, 투입이 종료되면, 기계적인 힘을 사용하여 본체(111) 상부의 개구들을 닫아 액상 FeMn의 열 손실을 막고, 특히, 외기 예컨대 공기(a)가 본체(111)내에 유입되는 것을 원천 차단할 수 있다.
투입부(200)는 저장부(100)의 상측에 배치되고, 본체(111)내에 Mn 함유 합금철을 투입하는 역할을 한다. 투입부(200)는, Mn 함유 합금철을 저장 및 불출할 수 있도록 형성되는 공급기(210)와, 공급기(210)의 하측에서 투입구(112)를 향해 연장되고, 연장된 방향으로 길이 및 위치 중 적어도 하나의 조절이 가능하며, 내부에 Mn 함유 합금철이 통과될 수 있는 통로가 형성되는 투입기(220)를 포함할 수 있다.
공급기(210)는 투입기(220)의 상측에 배치되며, 적어도 하나의 호퍼와 적어도 하나의 피더를 포함할 수 있다. 도 3에는 공급기(210)의 구성의 일 예시를 개념적으로 도시하였다. 예컨대 공급기(210)는, Mn 함유 합금철을 저장하는 저장 호퍼(211), 저장 호퍼(211)에 저장된 Mn 함유 합금철의 양을 확인할 수 있도록 저장 호퍼(211)의 소정 위치에 구비되는 제1센서(212), 저장 호퍼(211)로부터 Mn 함유 합금철을 불출하며 Mn 함유 합금철의 불출 속도를 제어 가능한 제1진동 피더(213), 제1진동 피더(213)의 하측에 배치되고, 제1진동 피더(213)에서 불출되는 Mn 함유 합금철을 내부에 수용하는 평량 호퍼(214), 평량 호퍼(214)에 수용되는 Mn 함유 합금철의 무게를 확인할 수 있도록 평형 호퍼(214)의 소정 위치에 구비되는 제2센서(215), 및 평량 호퍼(214)의 하부에 연결되고, 평량 호퍼(214)의 Mn 함유 합금철을 불출하여 투입기(220)로 공급하며, Mn 함유 합금철의 불출 속도를 제어할 수 있는 제2진동 피더(216)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1센서(212)는 로드셀, 초음파 센서 및 레벨 센서를 포함하고, 제2센서(215)는 로드셀을 포함할 수 있다. 제1센서(212)로 저장 호퍼(211)의 Mn 함유 합금철 저장량을 확인하고, 제2센서(215)로 평량 호퍼(214)의 무게를 확인하여, 저장 호퍼(211)에서 평량 호퍼(213)로 정확한 양의 Mn 함유 합금철을 이송하여, 평량 호퍼(213)에서 정확한 양의 Mn 함유 합금철이 평량될 수 있다.
제2진동 피더(216)에서 불출되는 Mn 함유 합금철은 투입기(220)에 의해 저장부(100)의 본체(111)에 형성된 투입구(112)까지 안내될 수 있다.
투입기(220)는 상하부가 개방되고, 내부에 통로가 형성된다. 투입기(220)는 이동식 구조로 설치된다. 이에, 투입기(220)는 개폐기의 개폐 동작 및 저장부(100)의 경동 동작 등에 의한 간섭을 피할 수 있다. 또한, 투입기(220)는 하부의 적어도 일부가 신축 가능하게 형성된다. 이에, 투입기(220)는 신축에 의하여 투입구(112)와의 접촉 또는 밀착이 가능하다. 이때, 신축은 신장과 수축을 포함하는 의미로 사용한다.
도 4를 참조하면, 투입기(220)는 공급기(210)와 투입구(112) 사이에서 연장되는 투입관(221), 투입관(221)의 일측에 장착되는 진동 발생기(222), 투입관(211)의 하부에 신축 가능하게 형성되는 신축관(223), 및 투입관(211)의 상부를 이동 가능하게 지지하는 지지체(224)를 포함할 수 있다.
진동 발생기(222)는 투입관(221)의 통로로 Mn 함유 합금철이 통과할 때, 진동을 가하여 통과 속도를 제어하는 역할을 한다. 신축관(223)은 주름관(223a)과 신축 부재(223b)를 포함할 수 있다. 주름관(223a)은 투입관(221)의 하단에 장착되고, 투입관(221)과 서로 연통하며, 내부에 통로를 형성할 수 있다. 주름관(223a)은 탄성을 가지며, 플렉시블한 재질의 튜브이거나, 다이어프램 관 및 이 외에도 다양할 수 있다. 신축 부재(223b)는 주름관(223a)의 상단과 하단에 연결되고, 상하로 장착되며, 장착된 방향으로 길이가 조절되어 주름관(223a)의 신축을 제어할 수 있다. 이에, 주름관(223a)의 하단이 투입구(112)에 밀착되거나 투입구(112)에서 이격될 수 있다.
지지체(224)는 복수의 파워 실린더(224a, 224b)와 지지 프레임(224c)를 포함한다. 지지 프레임(224c)은 공급기(210)와 투입기(220) 사이의 소정 높이에서 고정 설치되고, 복수의 파워 실린더는 투입관(221)의 상단과 지지 프레임(224c) 사이를 각각 연결하여 장착될 수 있다.
지지체(224)가 복수의 파워 실린더를 작동시켜 투입관(221)의 위치를 조절하고, 투입관(221)의 위치 조절에 의해 신축관(223)이 투입구(112)의 상측에 정렬되면 신축 부재(223b)를 신전시켜 주름관(223a)의 하단을 투입구(112)에 밀착시킨다. 이에, 투입기(220)가 투입구(112)에 밀착되어 투입기(220)의 통로가 투입구(112)에 연통할 수 있다.
투입기(220)를 통하여 Mn 함유 합금철이 투입될 때, 공기가 본체(111) 내부로 유입될 수가 있다. 이 경우, 액상 FeMn이 공기에 노출되어 공기 중의 질소에 의해 오염될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 투입기(220)의 하부에는 오염 방지부(300)가 연결될 수 있다. 오염 방지부(300)는 저장부(100)나 투입부(200)의 통로에 가스(f)를 주입할 수 있도록 형성되는데, 그 설치 위치는 다양할 수 있다. 예컨대 저장부(100)의 투입구(112)에 설치될 수 있고, 저장부(100)의 본체(111)에 설치될 수 있고, 투입기(220)의 하부의 신축관(223)에 설치될 수 있다. 또한, 이들 위치에 전부 설치될 수 있고, 일부만 설치될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서는 효과적인 가스 실드의 형성을 위해 신축관(223)에 설치되는 오염 방지부(300)를 예시한다. 오염 방지부(300)는 가스(f)가 저장되는 가스 탱크(310), 가스 탱크(310)와 신축관(223)을 연결하는 가스 주입관(320), 가스 주입관(320)에 장착되는 가스 밸브(330)를 포함할 수 있다. 가스(f)는 보호가스로서 예컨대 아르곤 가스를 포함하는 각종 불활성 가스일 수 있다.
한편, 투입구(112)에 지금 등이 부착되는 경우, 신축관(223)과 투입구(112)와의 밀착이 불안정하여 이 틈새로도 공기가 유입될 수도 있으나, 이 경우에도, 신축관(223)에 가스(f)를 주입하면, 틈새로의 공기 유입을 원천 차단할 수 있다.
투입기(220)와 투입구(112)가 접촉하여 연통하면, 오염 방지부(300)가 신축관(223)에 가스(f)를 주입하고, 이에, 통로의 하부와 투입구(112)의 내부에 가스에 의한 실드 영역이 구축된다. 이 영역으로는 가스 압력에 의해 공기(a)가 흐르는 것이 억제 또는 방지된다. 즉, 통로와 투입구(112)의 내부는 공기(a)가 차단되고, Mn 함유 합금철만 통과 가능한 상태로 제어될 수 있다.
상기와 같이 형성된 오염 방지부(300)를 이용하여 투입기(220)의 통로의 하부 영역 또는 전체 영역에 가스 실드를 형성하고, 저장부(100)의 본체(111)내에 Mn 함유 합금철을 투입하는 동안 공기(a)가 저장부(100)의 본체(111)내로 유입되는 것을 억제 내지 방지할 수 있다. 따라서, 공기(a) 중의 질소가 액상 FeMn에 흡질되어 액상 FeMn이 오염되는 현상을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 액상 FeMn의 오염 없이, 본체(111)내의 액상 FeMn에 Mn 함유 합금철을 추가하며 액상 FeMn의 Mn 함량을 조절할 수 있다.
한편, 오염 방지부(300)에서 주입되는 가스(f)가 본체(111)의 내부 압력을 높이게 되면, 본체(111)의 내부에서 화염이나 분진이 역류하여 투입구(112)로 유입될 수 있는데, 이를 방지하기 위해, Mn 함유 합금철의 투입 시 가스 배출구(113)를 개방하고, 가스 배출구(113)을 통하여 가스(f)를 배출한다.
이때, 본체(111)의 내부의 국부적인 기류 변화나, 전체적인 압력 변화 및 위치에 따른 압력 구배가 일시 생길 수 있고, 이 경우 가스 배출구(113)로 공기(a)가 유입될 수 있고, 이를 방지하기 위해, 가스 배출구(113)에 가스 배출부(400)가 탈착 가능하게 설치된다.
도 5를 참조하면, 가스 배출부(400)는, 가스 배출구(113)에 탈착되고, 압력에 의해 개폐가 조절되는 배출 밸브(410) 및 배출 밸브(410)를 가스 배출구(113)에 탈착시키는 배출 밸브 지지체(420)를 포함할 수 있다. 배출 밸브(410)는 본체(111)내의 압력에 의해 개폐가 조절되는데, 이때, 본체(111)로 유입되는 방향의 가스나 공기 흐름을 차단하고, 본체(111)에서 배출되는 방향의 가스 흐름을 허용하도록 구조가 형성될 수 있다.
배출 밸브(410)는, 가스 배출구(113)를 커버 가능한 밸브 하우징(411), 밸브 하우징(411)을 관통하는 배출 통로(412), 배출 통로(412)의 내부에 돌출 형성되는 지지턱(413) 지지턱(413)의 상면에 접촉 가능하고, 배출 통로(412)의 내부를 개폐하는 밸브 디스크(415)를 포함할 수 있다. 배출 밸브(410)는 체크 밸브의 작동방식이 적용될 수 있으며, 지지턱(413)이 밸브 디스크(415)의 회전 방향을 제한하여 본체(111)의 내부 압력이 대기압보다 높을 때만 개방되도록 할 수 있다.
배출 밸브 지지체(420)는 가스 배출구(113)에서 상측으로 이격되어 고정 설치되는 배출 밸브 지지 프레임, 배출 밸브 지지 프레임과 배출 밸브(410)를 연결하는 승강 실린더를 포함할 수 있다. 물론, 이의 구조는 다양할 수 있다.
상술한 바와 같이 형성되는 가스 배출부(400)에 의해 가스 배출구(113)에서 가스(f)가 원활이 배출될 수 있고, 가스 배출구(113)를 통한 공기(a)의 유입을 차단할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 저장 장치에 적용되는 투입 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 투입 방법은, 용기내에 보관 중인 액상 원료의 오염 없이 고상 원료를 투입하는 방법으로서, 용기를 마련하는 과정, 용기의 개구에 원료가 통과 가능한 통로를 연결하는 과정, 개구 또는 통로에 가스를 주입하는 과정, 통로를 통하여 용기의 내부로 고상 원료를 투입하는 과정을 포함한다.
이때, 용기를 마련하는 과정에서, 상부에 개폐 가능한 개구들이 형성된 용기를 마련할 수 있다. 또한, 통로를 연결하는 과정에서, 개구들 중 어느 하나의 개구에 통로를 접촉시킬 수 있다. 따라서, 가스를 주입하는 과정에서, 어느 하나의 개구 또는 통로에 가스를 주입할 수 있다. 또한, 개구들 중 나머지를 통하여 용기내의 가스를 배출할 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 투입 방법은, 상부에 개폐 가능한 개구들이 형성된 용기(110)를 마련하는 과정, 개구들 중 어느 하나의 개구에 원료가 통과 가능한 통로를 접촉시키는 과정, 어느 하나의 개구 또는 통로에 가스를 주입하는 과정, 통로를 통하여 용기(110)의 내부로 고상 원료를 투입하는 과정, 및 개구들 중 나머지를 통하여 용기(110)내의 가스를 배출하는 과정을 포함할 수 있다.
우선, 상부에 개폐 가능한 개구들이 형성된 용기(110)를 마련한다. 이때, 용기(110)는 내부에 액상 FeMn이 수용된 상태일 수 있다.
이후, 개구들 중 어느 하나의 개구에 원료의 통로를 접촉시킨다. 이때, 투입구(112)를 개방하고, 투입부(200)를 이동 및 신축시켜, 투입구(112)에 밀착시킨다. 이에, 투입구(112)에 투입부(200)의 통로를 연통시킨다.
이때, 가스 배출구(113)도 함께 개방할 수 있다. 이 경우, 용기(110)내의 고온, 고압 상태에 의하여 가스 배출구(113)를 통하여 용기(110)의 내부로 공기(a)가 유입되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 가스 배출구(113)에 가스 배출부(400)가 밀착되어 가스 배출구(113)로의 공기(a)와 가스(f)의 출입을 제어할 수 있다.
이후, 투입구(112) 또는 투입부(200)의 통로에 가스(f)를 주입한다. 실시 예에서는 오염 방지부(300)를 이용하여, 통로에 가스(f)를 주입하여 통로와 투입구(112)내에 가스 실드를 형성한다. 이 과정에 의해 통로 및 투입구(112)를 통한 공기(a) 유입과, 용기(110)내의 액상 원료의 오염을 억제할 수 있다.
이후, 통로를 통하여, 용기(110)의 내부로 고상 원료 즉, Mn 함유 합금철을 투입한다. 이 과정을 수행하면서, 가스 배출구(113)를 통하여, 용기(110)내의 가스를 배출한다. 이때, 가스 배출부(400)에 의하여, 용기(110)의 내부로 유입되는 가스(f)나 공기(a) 흐름을 차단하고, 용기(110)에서 배출되는 가스(f) 흐름을 허용하여, 용기(110)내의 압력을 조절할 수 있고, 이에, 용기(110)내의 압력이 안정적인 수준으로 제어됨에 따라, 투입부(200)의 통로 및 개구들로의 가스(f) 역류와, 화염 및 분진 분출을 방지할 수 있다.
이후, Mn 함유 합금철 투입을 종료하고, 또한, 가스(f) 주입을 중지하고, 투입부(220)를 투입구(112)에서 이격시킨 후, 각 개폐기를 작동하여, 투입구(112)와 가스 배출구(113)를 닫는다. 이후, 용기(110)내에 투입된 Mn 함유 합금철을 용융시켜 액상 FeMn 의 Mn 함량을 조절한다.
이후, Mn 함량이 조절된 액상 FeMn을 후속 공정에서 사용할 수 있다. 예컨대 Mn 함량이 조절된 액상 FeMn을 전로에서 정련된 후, 래들로 출강 되는 용강에 합탕하여, 용강의 Mn 함량을 조절한다.
상술한 바와 같이 형성되는 저장 장치 및 투입 방법이 제철소의 보온로 합금철 투입 설비에 적용됨에 따라, 보온로에 보관하는 액상 FeMn의 품위를 높일 수 있고, Mn 함량이 높은 액상 FeMn을 제조하기 위해 보온로에 고상 Mn 합금철을 추가로 투입하는 중에, 보온로내의 액상 FeMn의 흡질 즉, 질소 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 저장부 200: 투입부
300: 오염 방지부 400: 가스 배출부

Claims (13)

  1. 원료를 수용할 수 있도록 형성되는 저장부;
    상기 저장부의 상측에 배치되고, 원료가 통과하는 통로가 구비되는 투입부; 및
    상기 저장부나 통로에 가스를 주입할 수 있도록 형성되는 오염 방지부;를 포함하고,
    상기 저장부는 상부에 개폐 가능한 투입구가 구비되고, 상기 투입구와 상기 투입부가 접촉하여 상기 저장부와 상기 통로가 연통하고,
    상기 통로는 상하부가 개방되고, 개방된 상부로 원료가 공급될 수 있고, 하부가 상기 투입구와 접촉할 수 있고,
    상기 오염 방지부는 상기 통로의 내부에 가스를 주입하여 가스에 의한 실드 영역을 구축할 수 있도록 상기 투입부에 설치되어 상기 통로와 연통하는 저장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장부는 상부에 개폐 가능한 가스 배출구가 구비되는 저장 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저장부는,
    내부에 상기 원료를 액상으로 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 상부에 상기 투입구 및 가스 배출구가 형성되는 용기; 및
    상기 투입구 및 가스 배출구에 각각 장착되는 개폐기;를 포함하는 저장 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 투입구는 상기 투입부와 접촉할 수 있도록 상기 용기의 일측에 형성되고,
    상기 가스 배출구는 상기 용기의 타측에 형성되는 저장 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 투입부는,
    상기 투입구를 향해 연장되고, 연장된 방향으로 길이 및 위치 중 적어도 하나의 조절이 가능하며, 내부에 상기 통로가 형성되는 투입기;를 포함하는 저장 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 투입부는,
    상기 투입기의 상측에서 고상의 상기 원료를 저장 및 불출할 수 있도록 형성되는 공급기;를 더 포함하고,
    상기 투입기는 상부와 하부가 개방되고, 하부의 적어도 일부가 신축 가능하며, 상기 신축에 의해 상기 투입구와 접촉 가능한 저장 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스 배출구에 탈착되고, 상기 저장부내의 압력에 의해 개폐가 조절되는 가스 배출부;를 더 포함하는 저장 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가스 배출부는, 상기 저장부로 유입되는 방향의 가스나 공기 흐름을 차단하고, 상기 저장부에서 배출되는 방향의 가스 흐름을 허용하는 저장 장치.
  9. 용기를 마련하는 과정;
    상기 용기의 개구에 원료가 통과 가능한 통로의 하부를 연결하는 과정;
    상기 개구 또는 통로에 가스를 주입하는 과정; 및
    상기 통로의 개방된 상부로 고상 원료를 공급하며 상기 통로를 통하여 상기 용기의 내부로 고상 원료를 투입하는 과정;을 포함하고,
    상기 가스를 주입하는 과정은,
    상기 통로의 내부에 가스에 의한 실드 영역을 구축하는 과정;을 포함하는 투입 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용기를 마련하는 과정에서, 상부에 개폐 가능한 개구들이 형성된 용기를 마련하고,
    상기 통로를 연결하는 과정에서, 상기 개구들 중 어느 하나의 개구에 상기 통로를 접촉시키며,
    상기 가스를 주입하는 과정에서, 상기 개구들 중 나머지를 통하여 상기 용기내의 가스를 배출하는 투입 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스를 주입하는 과정에 의하여 상기 통로 및 어느 하나의 개구를 통한 공기 유입과, 상기 용기내의 액상 원료의 오염을 억제하고,
    상기 용기내의 가스를 배출하여 상기 통로 및 어느 하나의 개구로의 가스 역류와, 화염 및 분진 분출을 방지하는 투입 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 용기내의 가스를 배출할 때, 상기 용기의 내부로 유입되는 가스나 공기 흐름을 차단하고, 상기 용기에서 배출되는 가스 흐름을 허용하여, 상기 용기내의 압력을 조절하는 투입 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 용기는 내부에 액상 FeMn이 수용된 보온로를 포함하고,
    상기 고상 원료는 Mn 함유 합금철을 포함하는 투입 방법.
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