KR102251034B1 - 슬래그 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR102251034B1 KR1020190134742A KR20190134742A KR102251034B1 KR 102251034 B1 KR102251034 B1 KR 102251034B1 KR 1020190134742 A KR1020190134742 A KR 1020190134742A KR 20190134742 A KR20190134742 A KR 20190134742A KR 102251034 B1 KR102251034 B1 KR 102251034B1
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Abstract

본 발명은, 용기에 담긴 용융물상의 슬래그를 진동시키는 과정, 슬래그의 진동을 이용하여 슬래그 중의 액적의 크기를 증가시키는 과정, 크기가 증가된 액적을 슬래그로부터 용융물로 침강시키며 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정을 포함하는 슬래그 처리 방법, 및 이에 적용되는 슬래그 처리 장치로서, 용기로부터 슬래그를 배제하기 전에 슬래그로부터 유가 금속의 미세 액적을 회수할 수 있는 슬래그 처리 방법 및 그 장치가 제시된다.

Description

슬래그 처리 방법 및 그 장치{PROCESSING METHOD AND APPARATUS FOR SLAG}
본 발명은 슬래그 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 슬래그로부터 유가 금속의 미세 액적을 회수할 수 있는 슬래그 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
스테인리스 제강 공정은 전기로 공정, 탈탄로 공정 및 미세조정 공정을 포함한다. 이들 공정 간의 용강 이송에는 래들이 사용된다. 용강을 이송하기 위해 래들로 용강을 출강할 때, 슬래그가 래들로 유입되어 용강의 탕면에 부유하게 된다. 이에, 각 공정 설비로부터 래들로 용강을 출강한 이후 래들로부터 슬래그를 배제하는 작업이 수행된다.
스테인리스 제강공정의 슬래그에는 크롬, 니켈 및 망간 등 유가 금속을 함유하는 스테인리스 용강의 미세 액적이 현탁된 상태로 존재한다. 슬래그가 고온인 상태에서는 슬래그의 유동성이 좋다. 이에, 각 공정 설비 내에서는 슬래그 중의 미세 액적이 침강하여 용강으로 회수되기 쉽다. 한편, 슬래그는 온도가 낮을수록 유동성이 나빠진다. 이에, 래들 내에서는 슬래그 중의 미세 액적이 용강으로 회수되지 못하고 슬래그 내에 잔류하게 된다.
슬래그를 배제하는 작업 시에, 슬래그와 함께 배제되는 미세 액적의 양은 대략 슬래그 1톤당 50 내지 120킬로그램 정도이다. 이를 슬래그로부터 회수하지 않으면 고스란히 유가 금속의 손실로 이어진다.
종래에는 슬래그를 배제하는 작업 이후, 배제된 슬래그를 별도로 재처리하여 슬래그로부터 미세 액적의 응고물 예컨대 유가 금속 분말을 회수하였는데, 이 때에도 1mm 이하의 크기를 가지는 유가 금속 분말은 회수가 어려웠다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2018-0130678 A KR 10-2016-0148083 A
본 발명은 용기에 담긴 용융물상의 슬래그를 배제하기 전에 슬래그로부터 미세 액적을 회수할 수 있는 슬래그 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 슬래그 처리 방법은, 용기에 담긴 용융물상의 슬래그를 진동시키는 과정; 상기 슬래그의 진동을 이용하여 상기 슬래그 중의 액적의 크기를 증가시키는 과정; 크기가 증가된 액적을 상기 슬래그로부터 상기 용융물로 침강시키며 상기 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정;을 포함한다.
상기 슬래그를 진동시키는 과정은, 상기 용기를 진동시키고, 그 진동을 상기 슬래그로 전달하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그를 진동시키는 과정은, 스키머 암을 상기 슬래그에 침지시키는 과정; 상기 스키머 암을 진동시키고, 이의 진동을 상기 슬래그로 전달하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그를 진동시키는 과정은, 별도로 마련된 진동자를 상기 슬래그와 접촉시키는 과정; 상기 진동자를 진동시키고, 그 진동을 상기 슬래그로 전달하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그를 진동시키는 과정은, 복수의 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 상기 슬래그를 진동시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그로 진동을 전달하는 매체 및 그 설치 위치에 따라 상기 슬래그의 진동 방향을 정할 수 있다.
상기 액적의 크기를 증가시키는 과정은, 상기 슬래그의 진동을 이용하여 상기 액적과 상기 슬래그를 상대 이동시키며 상기 슬래그와 상기 액적 사이의 계면 마찰력을 감소시키고, 상기 액적의 유동성을 증가시키는 과정; 상기 액적을 이동시키며 그 이웃 액적들과 서로 간에 합체 및 성장시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그를 진동시키는 과정부터 상기 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정 중에 혹은 그 이후에, 상기 용기로부터 상기 슬래그를 배제할 수 있다.
상기 용융물은 스테인리스강 제조를 위한 제강 공정에서 제조되는 용강을 포함하고, 상기 액적은 유가 금속을 함유할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 슬래그 처리 장치는, 용융물의 탕면으로부터 슬래그를 배제시킬 수 있는 슬래그 처리 장치로서, 용융물상의 슬래그를 진동시킬 수 있도록 설치되는 진동기; 진동에 의하여 그 내부의 액적이 감소된 슬래그를 용융물의 탕면으로부터 배제시킬 수 있도록 설치되는 배제기;를 포함한다.
용융물을 수용할 수 있도록 내부에 공간을 구비하고, 상부가 개방되고, 기울기가 조절될 수 있는 용기;를 포함하고, 상기 진동기는 상기 용기를 진동시킬 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 배제기는 길이를 조절할 수 있는 스키머 암과 상기 스키머 암의 단부를 용융물상의 슬래그에 침지시킬 수 있는 스키머 본체를 구비하고, 상기 진동기는 상기 스키머 암의 단부를 진동시킬 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 배제기는 용융물이 담기는 용기 내부로 삽입 가능하고, 상기 용기 내부의 용융물의 탕면으로부터 상기 용기의 외부로 상기 슬래그를 긁어낼 수 있도록 형성되고, 상기 진동기는 상기 배제기와 별도로 설치되고, 적어도 일부가 상기 용기 내부에서 슬래그와 접촉할 수 있는 진동자를 구비할 수 있다.
상기 진동기는 수평 진동, 수직 진동 및 경사 진동 중 적어도 하나가 가능한 진동 모터를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 용기에 담긴 용융물상의 슬래그를 용기 외부로 배제하기 전에 슬래그 중에 현탁된 상태로 존재하는 용융물의 미세 액적을 진동시킴으로써 슬래그와 미세 액적 사이의 계면 마찰력을 낮출 수 있고, 미세 액적의 유동성을 높일 수 있다. 이를테면 용기에 담긴 슬래그를 진동시킴으로써 슬래그 중의 미세 액적을 움직이기 쉬운 상태로 만들어줄 수 있다.
따라서, 용기 내에서 슬래그 중의 미세 액적들을 합체 및 성장시킬 수 있고, 합체 및 성장시킨 미세 액적을 슬래그 내에서 용융물 중으로 쉽게 침강시킬 수 있다. 즉, 슬래그 내에서 미세 액적의 침강을 촉진시킬 수 있고, 용기 내의 슬래그로부터 용융물로 미세 액적을 원활하게 회수할 수 있다. 따라서, 미세 액적이 함유한 유가 금속의 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 진동의 전달 경로를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치를 이용한 슬래그 처리 시에 슬래그 중의 미세 액적의 거동을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치가 적용되는 슬래그 처리 방법의 플로우 차트이다.
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.
본 발명의 실시 예에 따른 슬래그 처리 방법 및 장치는 다양한 산업 분야의 각종 용융물 처리 공정 중에 용융물의 탕면으로부터 슬래그 등의 각종 부유물을 걷어내는 스키밍 작업에 적용될 수 있다. 이하, 스테인리스강 제조를 위한 제강 공정을 기준으로 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치의 개략도이다. 그리고 도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 실시 예들에 따른 진동의 전달 경로를 도시한 개념도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치를 이용한 슬래그 처리 시에 슬래그 중의 미세 액적의 거동을 보여주는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는, 용융물의 탕면으로부터 슬래그를 배제시킬 수 있는 슬래그 처리 장치로서, 용융물(M)상의 슬래그(S)를 진동시킬 수 있도록 설치되는 진동기(20) 및 진동에 의하여 그 내부의 액적이 감소된 슬래그(S)를 용융물(M)의 탕면으로부터 배제시킬 수 있도록 설치되는 배제기(30)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제1실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는, 용융물(M)을 수용할 수 있도록 내부에 공간을 구비하고, 상부가 개방되고, 기울기가 조절될 수 있는 용기(10) 및 용융물(M)의 탕면으로부터 배제되는 슬래그(S)를 수용할 수 있는 슬래그 포트(40)를 포함할 수 있다.
용기(10)는 내부에 공간을 구비하고, 상부가 개방되고, 기울기가 조절될 수 있다. 용기(10)는 내부의 공간에 용융물(M)이 수용될 수 있고, 용융물(M)의 탕면에는 슬래그가 존재할 수 있다. 용기(10)는 래들(ladle)을 포함할 수 있다. 용기(10)는 경동 장치(미도시)에 안착될 수 있다.
경동 장치는 상면에 용기(10)가 안착 및 고정될 수 있는 받침대와, 받침대가 지지된 스탠드, 및 스탠드에 대한 받침대의 각도를 조절하는 유압 실린더를 포함할 수 있다. 경동 장치는 받침대의 각도를 조절하여 용기(10)를 경동시킬 수 있다. 물론, 경동 장치의 구성 및 그 작동 방식은 다양할 수 있다.
용융물(M)은 스테인리스강 제조를 위한 제강 공정에서 제조되는 용강이나 용선을 포함할 수 있다. 예컨대 용융물(M)은 전기로 공정에서 제조된 용선이거나, 탈탄로 공정 또는 미세조정 공정에서 제조된 용강일 수 있다.
탈탄로 공정은 AOD(Arogon Oxygen Decaburization) 또는 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization) 공정일 수 있다. 또한, 미세조정 공정은 LT(Ladle Treatment) 공정일 수 있다. 이러한 공정을 수행하는 동안, 용융물(M)의 탕면상에는 슬래그(S)가 생성될 수 있다. 슬래그(S)는 용융물(M)의 이송을 위해 각 공정 설비에서 용기(10) 예컨대 래들로 용융물(M)을 출선 혹은 출강할 때, 용기(10)로 유입되어 용융물(M)의 탕면상에서 부유할 수 있다. 이때, 용융물(M)의 일부가 액적으로 분리되고, 슬래그(M) 내로 유입될 수 있다. 여기서, 액적은 액체가 비산되거나 미립화되어 생기는 작은 액체의 방울을 의미한다. 액적의 크기는 생성시의 조건에 따라서 다르다.
용융물(M)은 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 망간(Mn) 성분 중 적어도 어느 한 성분을 포함할 수 있다. 이들 성분을 예컨대 유가 금속 성분 혹은 고가 합금용 금속 성분이라고 지칭할 수 있다. 액적(Droplet)은 용융물(M)의 액적으로서, 용융물(M)의 성분을 포함할 수 있고, 용융물(M) 중에 현탁된 상태로 존재할 수 있다. 액적은 유가 금속을 함유할 수 있다.
액적의 크기는 다양할 수 있다. 그중 0 초과 1mm 이하의 크기를 가진 액적을 예컨대 미세 액적이라고 지칭하고, 미세 액적과 그 나머지를 구분하기 위해 1mm보다 크기가 큰 액적을 조대 액적이라고 명명한다. 조대 액적의 크기는 용융물(M)의 유동 상태나 슬래그(S)의 유동성 및 용융물(M)과 슬래그(S)의 섞임 정도에 따라 매우 다양하기 때문에, 조대 액적의 크기의 상한은 특별히 한정할 필요가 없다.
슬래그(S) 중에 현탁된 액적은 슬래그(S)와 용융물(M)의 비중 차이에 의하여 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 침강하여 제거되어야 한다. 이때, 조대 액적은 그 크기가 크기 때문에 상술한 비중 차이에 의해 침강이 용이할 수 있으나, 미세 액적은 크기가 매우 작기 때문에 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 침강하기 어렵다. 이에, 미세 액적은 용융물(M) 중에 현탁된 상태로 존재하게 된다.
구체적으로 액적이 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 침강하는 거동은 액적의 크기, 용융물(M)과 슬래그(S) 사이의 계면 장력(Interface Tension), 용융물(M)과 슬래그(S)의 비중 차이, 슬래그(S)의 점도 및 온도에 영향을 받는다.
예컨대 액적의 크기가 작고, 슬래그(S)의 점도가 높고, 슬래그(S)의 고상 분율이 높고, 슬래그(S)의 온도가 낮고, 슬래그(S)의 유동성이 낮을수록 액적의 침강하기 어렵고, 이의 반대 경우에 액적이 침강하기가 쉽다.
용융물(S)이 용기(10)에 수용된 이후에는 용융물(M)상의 슬래그(S)의 온도가 낮아지기 때문에, 미세 액적의 침강이 더욱 어려워진다. 한편, 용융물(M)의 비중은 예컨대 7.0 내지 7.5g/cm3이고, 슬래그(S)의 비중은 예컨대 1.0 내지 2.0g/cm3일 수 있다.
진동기(20)는 용기(10)를 진동시킬 수 있도록 설치될 수 있다. 예컨대 진동기(20)는 용기(10)의 측벽에 설치될 수 있다. 물론, 진동기(20)는 용기(10)의 바닥판에 설치될 수도 있다. 진동기(20)는 수평 진동, 수직 진동 및 경사 진동 중 적어도 하나가 가능한 진동 모터를 구비할 수 있다.
여기서, 수평 진동은 수평 방향으로의 진동을 의미하며, 수평 방향은 예컨대 전후 방향(X) 및 좌우 방향(Z)을 포함할 수 있다. 수직 진동은 수직 방향으로의 진동을 의미한다. 수직 방향을 상하 방향(Y)이라 지칭할 수 있다. 또한, 경사 진동은 수평 방향에 대하여 소정 각도로 경사진 방향으로의 진동을 의미한다.
진동 모터의 진동 방향은 진동기(20)의 설치 위치에 따라 다를 수 있다. 진동기(20)가 용기(10)의 측벽에 설치되면, 진동기(20)가 용기(10)의 측벽과 교차하는 방향으로 용기(10)의 측벽을 진동시키기 쉽도록, 진동 모터로서 적어도 수평 진동이 가능한 진동 모터를 사용할 수 있다. 진동기(20)가 용기(10)의 바닥판에 설치되면, 진동기(20)가 용기(10)의 바닥판과 교차하는 방향으로 용기(10)의 바닥판을 진동시키기 쉽도록, 진동 모터로서 적어도 수직 진동이 가능한 진동 모터를 사용할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 진동의 전달 경로를 설명한다. 도 1 및 도 4의 (a)를 참조하면, 진동 모터에서 생성된 진동은 용기(10)로 전달되고, 용기(10)는 슬래그(S)와 용융물(M)을 진동시킨다. 여기서, 용기(10)에서 슬래그(S)로 전달되는 진동은 슬래그(S)을 수평 방향으로 진동시킬 수 있다. 또한, 용기(10)에서 용융물(M)로 전달되는 진동은 다시 용융물(M)에서 슬래그(S)로 전달되며, 슬래그(S)를 수직 방향으로 진동시킬 수 있다. 슬래그(S)로 전달되는 진동은 슬래그(S) 중의 액적으로 전달되고, 이에, 슬래그(S)와 액적이 강제진동하게 된다.
이처럼 진동기(20)를 용기(10)에 장착함으로써 용기(10)와 슬래그(S)의 접촉면을 통하여 슬래그(S)로 진동을 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 용융물(M)과 슬래그(S)의 접촉면을 통하여 슬래그(S)로 진동을 전달할 수 있고, 슬래그(S)를 전체적으로 강제 진동시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 슬래그(S)로 전달된 진동은 슬래그(S)를 인위적으로 진동시키며 슬래그(S)의 유동성을 향상시킨다. 또한, 슬래그(S)의 진동에 의하여 슬래그(S) 중에 존재하는 액적도 강제 진동하게 된다. 이때, 슬래그(S)와 액적이 상대적으로 즉, 서로 다르게 움직이며 이들의 마찰 상태가 정마찰 상태에서 동마찰 상태가 되고, 슬래그(S)와 액적 사이의 계면 마찰력을 낮출 수 있다.
즉, 서로 접촉한 두 물질 간의 동마찰력은 이들 간의 정마찰력보다 항상 작고, 이는 슬래그(S)와 액적의 접촉 관계에도 동일하게 적용될 수 있다. 예컨대 진동기(20)를 이용하여 슬래그(S)에 인위적인 진동을 가하면, 슬래그(S)와 액적이 서로 다르게 움직이게 된다. 이에, 슬래그(S)와 액적 간의 마찰력이 정마찰력에서 동마찰력으로 바뀌게 되면서 슬래그(S) 중에 현탁되어 있던 액적을 구속하고 있던 마찰력의 크기가 작아지게 되고, 액적이 슬래그(S) 내에서 침강 및 이동하기 좋은 상태가 된다.
이러한 상태가 되면, 슬래그(S) 중의 액적이 이웃하는 액적과 접촉할 확률이 커지게 되고, 서로 접촉한 액적은 쉽게 합체가 되어 그 크기가 커질 수 있다. 크기가 커진 액적은 더욱 활발하게 이동하며 다른 액적과 접촉 및 합체하여 성장이 가속될 수 있다. 즉, 슬래그(S)의 강제진동에 의해, 미세 액적들이 슬래그(S)의 점성 및 슬래그(S)와의 마찰력을 이기고 슬래그(S) 내에서 자유롭게 유동하며 서로 합체 및 성장할 수 있고, 크기를 키운 미세 액적은 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 쉽게 침강할 수 있다.
이에 의하여, 슬래그(S) 중의 미세 액적이 용융물(M)로 침강되어 슬래그(S)로부터 제거될 수 있고, 용융물(M) 내에 회수될 수 있다. 물론, 슬래그(S) 중의 조대 액적도 용융물(M)로 침강되어 슬래그(S)로부터 제거될 수 있고, 용융물(M) 내에 회수될 수 있다. 액적이 제거된 슬래그(S)는 배제기(30)에 의해 용기(10)의 외부로 배제될 수 있다.
도 1을 참조하면, 배제기(30)는 용기(10) 내부로 삽입될 수 있고, 용융물(M)의 탕면으로부터 용기(10)의 외부로 슬래그(S)를 긁어낼 수 있도록 형성된다. 배제기(30)는, 전후 방향(X)으로의 길이(LX)를 조절할 수 있는 스키머 암(31) 및 스키머 암(31)의 단부(31c)를 용융물(M)상의 슬래그(S)에 침지시킬 수 있는 스키머 본체(32)를 구비할 수 있다.
스키머 암(31)은 전후 방향(X)으로 연장되는 제1연결 암(31a), 전후 방향(X)으로 연장되고, 제1연결 암(31a)에 동축 장착되며, 전후진 가능한 제2연결 암(32a) 및 제2연결 암(32b)의 단부에 장착되고, 슬래그(S) 중에 침지될 수 있는 패들(31c)을 포함할 수 있다.
스키머 암(31)은 스키머 본체(32)에 장착되고, 상하 방향(Y)으로의 축 회전(θY)과 좌우 방향(Z)으로의 축 회전(θZ)이 가능할 수 있다. 패들(31c)은 전후진을 반복하면서 용융물(S)의 탕면으로부터 용기(10)의 외부로 슬래그(S)를 긁어내어 배제시킬 수 있다. 이때, 용기(10)는 좌우 방향(Z)의 소정 축을 중심으로 하여 그 상부가 스키머 본체(32)를 향하도록 소정 각도 경동된 상태일 수 있다.
용기(10)의 외부에는 슬래그 포트(40)가 마련될 수 있다. 용기(10)로부터 배제되는 슬래그(S)는 슬래그 포트(40)에 수용될 수 있다. 이때, 슬래그 포트(40)는 용기(10)로부터 배제되는 슬래그(S)가 낙하하는 위치에 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치를 설명한다. 이하에서 설명하고자 하는 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는 상술한 본 발명의 제1실시 예의 슬래그 처리 장치와 구성이 유사하므로, 중복되는 내용은 그 설명을 간략하게 하거나 생략하고, 차이점이 있는 내용을 중심으로 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는 용융물의 탕면으로부터 슬래그를 배제시킬 수 있는 슬래그 처리 장치로서, 용융물(M)상의 슬래그(S)를 진동시킬 수 있도록 설치되는 진동기(20), 진동에 의하여 그 내부의 액적이 감소된 슬래그(S)를 용융물(M)의 탕면으로부터 배제시킬 수 있도록 설치되는 배제기(30)를 포함한다. 그리고 본 발명의 제2실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는, 용기(10) 및 슬래그 포트(40)를 포함할 수 있다.
용기(10)는 내부에 공간을 구비하고, 상부가 개방되고, 기울기가 조절될 수 있다. 배제기(30)는 길이를 조절할 수 있는 스키머 암(31)과 스키머 암(31)의 단부를 용기(10) 내부의 용융물(M)상의 슬래그(S)에 침지시킬 수 있는 스키머 본체(32)를 구비할 수 있다. 용기(10)가 경동하면, 배제기(30)가 스키머 암(31)을 용기(10) 내부로 삽입시키고, 스키머 암(31)의 단부를 슬래그(S)에 침지시키고, 전후진을 반복하며 용기(10) 내부의 용융물(M)의 탕면으로부터 용기(10)의 외부로 슬래그(S)를 긁어낼 수 있다. 이때, 슬래그(S)는 슬래그 포트(40)로 배출될 수 있다.
진동기(20)는 스키머 암(31)의 단부를 진동시킬 수 있도록 설치될 수 있다. 즉, 진동기(20)는 스키머 암(31)의 일측에 설치될 수 있다. 진동기(20)는 수평 진동, 수직 진동 및 경사 진동 중 적어도 하나가 가능한 진동 모터를 구비할 수 있다. 진동기(20)는 스키머 암(31)을 진동시킬 수 있고, 스키머 암(31)이 진동하며 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 구체적으로 스키머 암(31)의 패들(31c)이 진동하며 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 이때, 스키머 암(31)의 패들(31c)은 슬래그(S)를 긁어내기 쉽도록 예컨대 수직 판 형상일 수 있고, 측면이 하면보다 보다 면적이 크다. 이에, 진동기(20)로 스키머 암(31)을 수평 방향으로 진동시켜 패들(31c)의 측면을 이용하여 보다 넓은 면적으로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 진동의 전달 경로는 진동 모터, 스키머 암(31), 슬래그(S) 및 액적이 될 수 있다. 즉, 슬래그(S)가 스키머 암(31)에 의해 진동할 수 있다. 이에, 원하는 위치에 스키머 암(31)을 침지시켜 슬래그(S)를 진동시킬 수 있고, 스키머 암(31)의 각도 및 길이를 조절하며 넓은 면적으로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있고, 또한, 슬래그(S)를 배제하는 중에도 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 슬래그(S)의 진동에 의해 액적의 움직임이 활발해지고, 액적과 그 이웃 액적의 합체 및 성장이 가속화됨으로써 액적의 크기가 점차 커지게 되고, 크기가 커진 액적은 쉽게 침강하여 용융물(M)로 회수될 수 있다.
이하, 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치를 설명한다. 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는 상술한 본 발명의 제1실시 예의 슬래그 처리 장치와 구성이 유사하므로, 중복되는 내용은 그 설명을 간략하게 하거나 생략하고, 차이점이 있는 내용을 중심으로 상세하게 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는 용융물의 탕면으로부터 슬래그를 배제시킬 수 있는 슬래그 처리 장치로서, 용융물(M)상의 슬래그(S)를 진동시킬 수 있도록 설치되는 진동기(20) 및 진동에 의하여 그 내부의 액적이 감소된 슬래그(S)를 용융물(M)의 탕면으로부터 배제시킬 수 있도록 설치되는 배제기(30)를 포함한다. 그리고 본 발명의 제3실시 예에 따른 슬래그 처리 장치는, 용기(10) 및 슬래그 포트(40)를 포함할 수 있다.
용기(10)는 내부에 공간을 구비하고, 상부가 개방되고, 기울기가 조절될 수 있다. 배제기(30)는 길이를 조절할 수 있는 스키머 암(31)과 스키머 암(31)의 단부를 용기(10) 내부의 용융물(M)상의 슬래그(S)에 침지시킬 수 있는 스키머 본체(32)를 구비할 수 있다. 용기(10)가 경동하면, 배제기(30)가 스키머 암(31)을 용기(10) 내부로 삽입시키고, 스키머 암(31)의 단부를 슬래그(S)에 침지시키고, 전후진을 반복하며 용기(10) 내부의 용융물(M)의 탕면으로부터 용기(10)의 외부로 슬래그(S)를 긁어낼 수 있다. 이때, 슬래그(S)는 슬래그 포트(40)로 배출될 수 있다.
진동기(20)는 배제기(30)와 별도로 설치되고, 적어도 일부가 용기(10) 내부에서 용융물(M)상의 슬래그(S)와 접촉할 수 있는 진동자(21), 및 진동자(21)를 수평 진동, 수직 진동 및 경사 진동 중 적어도 한 방식으로 진동시키는 진동 모터(22)를 구비할 수 있다. 이때, 진동 모터(22)는 소정의 작동암(미도시)에 의해 지지되면서 움직일 수 있고, 이에, 슬래그(S)상의 진동자(21)의 위치를 조절할 수 있다.
도 4의 (c)를 참조하면, 본 발명의 제3실시 예에 따르면 진동의 전달 경로는 진동 모터(22), 진동자(21), 슬래그(S) 및 액적이 될 수 있다. 즉, 슬래그(S)는 진동자(21)에 의해 진동될 수 있다. 이에, 원하는 위치에 진동자(21)을 침지시켜 슬래그(S)를 진동시키며, 진동자(21)의 위치를 이동시켜 넓은 면적으로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있고, 진동자(21)를 원하는 방향으로 진동시켜 슬래그(S)를 다양한 방향으로 진동시킬 수 있다. 예컨대 진동자(21)의 진동 방향을 조절하여 원하는 방향으로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 또한, 슬래그(S)의 배제와 별도로 즉, 스키머 암(31)의 움직임과 별도로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 슬래그(S)의 진동에 의해 액적이 진동하며 합체 및 성장이 가속화되고, 크기가 커진 액적은 쉽게 침강하여 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 회수될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치가 적용되는 슬래그 처리 방법의 플로우 차트이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치가 적용되는 슬래그 처리 방법을 설명한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 장치가 적용되는 슬래그 처리 방법은 용기(10)에 담긴 용융물(M)상의 슬래그(S)를 진동시키는 과정, 슬래그(S)의 진동을 이용하여 슬래그(S) 중의 액적의 크기를 증가시키는 과정, 크기가 증가된 액적을 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 침강시키며 슬래그(S) 중의 액적을 회수하는 과정을 포함한다.
용융물(M)은 스테인리스강 제조를 위한 제강 공정에서 제조된 용강을 포함할 수 있다. 용융물(M)은 제강 공정 설비에서 제조될 수 있고, 용융물(M)의 이동을 위해 용기(10)로 출탕될 수 있다. 이때, 슬래그(S)가 용기(10)로 유입될 수 있고, 용융물(M)의 탕면을 덮을 수 있다. 용융물(M)의 출탕 시에 용융물(M)의 일부가 액적으로 분리되고, 슬래그(M) 내로 유입될 수 있다. 액적은 슬래그(M) 중에 현탁된 상태로 존재할 수 있다. 액적은 용융물(M)의 성분을 포함하며, 유가 금속을 함유할 수 있다.
용융물(M)이 담긴 용기(10)의 내부에서 용융물(M)상의 슬래그(S)를 진동시키는 과정(S100)을 수행한다. 즉, 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 용기(10)를 진동시키고, 그 진동을 슬래그(S)로 전달하여 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 또한, 스키머 암(31)을 슬래그(M)에 소정의 깊이로 침지시키고, 스키머 암(31)을 진동시키고, 이의 진동을 슬래그(M)로 전달하여 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 또한, 스키머 암(31)과 별도로 마련된 진동자(21)를 슬래그(S)와 접촉시키고, 진동자(21)를 진동시키고, 그 진동을 슬래그(S)로 전달하여 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다. 따라서, 용기(10)의 내부에서 용융물(M)의 탕면에 존재하는 슬래그(S)를 다양한 방식으로 진동시킬 수 있고, 슬래그(S) 중의 액적을 진동시킬 수 있다.
이때, 슬래그(S)를 복수의 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 진동시킬 수 있다. 여기서, 복수의 방향은 수평 방향, 수직 방향 및 경사 방향을 포함할 수 있다. 또한, 슬래그(S)로 진동을 전달하는 매체 및 그 설치 위치에 따라, 슬래그(S)의 진동 방향을 정할 수 있다.
즉, 용기(10)를 진동 전달 매체로 하여, 진동기(20)를 용기(10)의 측벽에 장착하고, 용기(10)를 진동시킴으로써 슬래그(S)를 수평 방향, 수직 방향 및 경사 방향으로 진동시킬 수 있다. 또한, 스키머 암(31)을 진동 전달 매체로 하여, 스키머 암(31)에 진동기(20)를 장착하고, 스키머 암(31)을 진동시킴으로써 슬래그(S)를 수평 방향으로 진동시킬 수 있다. 그리고 진동자(21)를 진동 전달 매체로 하여, 진동자(21)를 진동시킴으로써 슬래그(S)를 수평 방향, 수직 방향 및 경사 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 진동시킬 수 있다. 물론, 이 외에도 다양한 방식으로 슬래그(S)의 진동 방향을 정하고, 정해진 방향으로 슬래그(S)를 진동시킬 수 있다.
슬래그(S)의 진동을 이용하여 슬래그(S) 중에 존재하는 액적의 크기를 증가시키는 과정을 수행한다(S200). 예컨대 슬래그(S)의 진동을 이용하여 액적과 슬래그(S)를 상대 이동시켜 슬래그(S)와 액적 사이의 계면 마찰력을 감소시키고, 액적의 유동성을 증가시킨다. 그리고 액적을 이동시키며 그 이웃 액적들과 서로 간에 합체 및 성장시킨다. 즉, 슬래그(S)에 기계적으로 진동을 가하여 그 내부의 액적을 합체 및 성장시킬 수 있다.
크기가 증가된 액적을 슬래그(S)로부터 용융물(M)로 침강시키며 슬래그(S) 중의 액적을 회수하는 과정을 수행한다(S300). 즉, 슬래그(S) 중에 현탁된 액적의 크기를 성장시키고, 크기가 커진 액적과 슬래그(S)의 비중 차이를 이용하여 액적을 용융물(M) 중으로 침강시킨다. 이에, 액적에 함유된 유가 금속을 용융물(M)로 회수할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 슬래그 처리 방법은 용기(10)로부터 슬래그(S)를 배제하는 과정을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 슬래그를 진동시키는 과정부터 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정 중에 용기(10)로부터 슬래그(S)를 배제할 수 있다(S400). 또한, 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정 이후에, 용기(10)로부터 슬래그(S)를 배제할 수 있다(S400).
슬래그(S)를 배제하는 과정은 다음과 같다. 스키머 암(31)을 용기(10)의 내부로 전진시키고, 패들(31c)을 슬래그(S)에 침지시키고, 패들(31c)을 전후진시키며 슬래그(S)를 용기(10)의 외부로 긁어내서 슬래그 포트(40)로 배제할 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 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 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.
10: 용기
20: 진동기
30: 배제기
40: 슬래그 포트

Claims (14)

  1. 용융물이 담긴 용기의 내부에서, 상기 용융물상의 슬래그에 침지되어 상기 슬래그를 진동시키는 과정;
    상기 슬래그의 진동을 이용하여 상기 슬래그 중의 액적의 크기를 증가시키는 과정;
    크기가 증가된 액적을 상기 슬래그로부터 상기 용융물로 침강시키며 상기 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정;을 포함하는 슬래그 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬래그를 진동시키는 과정은,
    스키머 암을 상기 슬래그에 침지시키는 과정;
    상기 스키머 암을 진동시키고, 이의 진동을 상기 슬래그로 전달하는 과정;을 포함하는 슬래그 처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬래그를 진동시키는 과정은,
    별도로 마련된 진동자를 상기 슬래그에 침지시키는 과정;
    상기 진동자를 진동시키고, 그 진동을 상기 슬래그로 전달하는 과정;을 포함하는 슬래그 처리 방법.
  5. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 슬래그를 진동시키는 과정은,
    복수의 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 상기 슬래그를 진동시키는 과정;을 포함하는 슬래그 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬래그로 진동을 전달하는 매체 및 그 설치 위치에 따라 상기 슬래그의 진동 방향을 정하는 슬래그 처리 방법.
  7. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 액적의 크기를 증가시키는 과정은,
    상기 슬래그의 진동을 이용하여 상기 액적과 상기 슬래그를 상대 이동시키며 상기 슬래그와 상기 액적 사이의 계면 마찰력을 감소시키고, 상기 액적의 유동성을 증가시키는 과정;
    상기 액적을 이동시키며 그 이웃 액적들과 서로 간에 합체 및 성장시키는 과정;을 포함하는 슬래그 처리 방법.
  8. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 슬래그를 진동시키는 과정부터 상기 슬래그 중의 액적을 회수하는 과정 중에 혹은 그 이후에,
    상기 용기로부터 상기 슬래그를 배제하는 슬래그 처리 방법.
  9. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 용융물은 스테인리스강 제조를 위한 제강 공정에서 제조되는 용강을 포함하고,
    상기 액적은 유가 금속을 함유하는 슬래그 처리 방법.
  10. 용융물의 탕면으로부터 슬래그를 배제시킬 수 있는 슬래그 처리 장치로서,
    용융물상의 슬래그를 진동시킬 수 있도록 설치되는 진동기;
    진동에 의하여 그 내부의 액적이 감소된 슬래그를 용융물의 탕면으로부터 배제시킬 수 있도록 설치되는 배제기;를 포함하고,
    상기 진동기는, 상기 슬래그에 침지된 상기 배제기의 단부를 진동시킬 수 있도록 설치되거나, 적어도 일부를 상기 슬래그에 침지시켜 상기 슬래그를 진동시킬 수 있도록 설치되는 슬래그 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 배제기는 길이를 조절할 수 있는 스키머 암과 상기 스키머 암의 단부를 용융물상의 슬래그에 침지시킬 수 있는 스키머 본체를 구비하고,
    상기 진동기는 상기 스키머 암의 단부를 진동시킬 수 있도록 설치되는 슬래그 처리 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 배제기는 용융물이 담기는 용기 내부로 삽입 가능하고, 상기 용기 내부의 용융물의 탕면으로부터 상기 용기의 외부로 상기 슬래그를 긁어낼 수 있도록 형성되고,
    상기 진동기는 상기 배제기와 별도로 설치되고, 적어도 일부가 상기 용기 내부에서 슬래그에 침지될 수 있는 진동자를 구비하는 슬래그 처리 장치.
  14. 청구항 10 및 청구항 12 내지 청구항 13 중 어느 하나에 있어서,
    상기 진동기는 수평 진동, 수직 진동 및 경사 진동 중 적어도 하나가 가능한 진동 모터를 구비하는 슬래그 처리 장치.
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