KR102283199B1 - 용융물 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 용융물을 수용될 수 있도록 내부에 공간을 구비하는 용기부, 용기부 내부의 용융물 내에 가스를 분사할 수 있도록 용기부의 하부에 장착되는 분사부, 용기부에 장착되고, 내부에 가스가 충전될 수 있는 저장부, 분사부와 저장부를 연결시키도록 용기부에 설치되고, 가스의 공급 압력을 조절하는 압력 조절기와 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비하는 공급부를 포함하는 용융물 처리 장치, 및 이에 적용되는 용융물 처리 방법으로서, 분사부로 용융물이 침투하는 것을 장시간 효과적으로 방지할 수 있는 용융물 처리 장치 및 이송 방법이 제시된다.

Description

용융물 처리 장치 및 방법{PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR MOLTEN MATERIAL}

본 발명은 용융물 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분사부로 용융물이 침투하는 것을 장시간 효과적으로 방지할 수 있는 용융물 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

제강 공정 및 연속 주조 공정에서 래들은 용강의 수용, 정련 및 운반에 사용된다. 래들의 하부에는 퍼징 플러그(Purging Plug)가 구비되고, 퍼징 플러그는 아르곤 가스 유틸리티 라인과 연결된다. 제강 공정 중에 유틸리티 라인으로부터 퍼징 플러그로 아르곤 가스를 공급하고, 이로부터 용강의 버블링 공정을 수행할 수 있다. 이러한 용강의 버블링 공정에서 용강 교반, 성분 조정, 개재물 부상 및 온도 조절 등이 가능하다.

한편, 용강의 버블링 공정이 완료되면, 퍼징 플러그와 아르곤 가스 유틸리티 라인을 분리시키고, 다음 공정으로 래들을 운반한다. 이때, 래들 내의 용강이 퍼징 플러그로 침투하여 응고된다. 따라서, 종래에는 래들 운반용 수강 대차에 탈부착 구조의 가스 배관을 설치하고, 래들을 운반하는 중에도 가스 배관을 통하여 퍼징 플러그에 가스를 공급하였다.

하지만, 이러한 종래의 구조에서는 수강 대차의 이동 중에도 아르곤 가스 유틸리티 라인으로부터 버블링 공정 시의 압력과 동일한 압력의 아르곤 가스를 공급받기 때문에, 퍼징 플러그에 과도하게 아르곤 가스가 공급되는 문제점이 있다. 그리고 수강 대차로부터 래들을 들어올린 이후에는 퍼징 플러그에 아르곤 가스를 공급하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR 10-2013-0101786 A KR 10-2013-0107713 A

본 발명은 분사부로 용융물이 침투하는 것을 장시간 효과적으로 방지할 수 있는 용융물 처리 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 장치는, 용융물이 수용될 수 있도록 내부에 공간을 구비하는 용기부; 상기 용기부 내부의 용융물 내에 가스를 분사할 수 있도록 상기 용기부의 하부에 장착되는 분사부; 상기 용기부에 장착되고, 내부에 가스가 충전될 수 있는 저장부; 및 상기 분사부와 상기 저장부를 연결시키도록 상기 용기부에 설치되고, 가스의 공급 압력을 조절하는 압력 조절기 및 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비하는 공급부;를 포함한다.

상기 공급부는, 상기 용기부의 외면을 따라 연장되고, 상기 분사부와 상기 저장부를 연결시키는 배관; 상기 배관에 장착되는 안전 밸브;를 포함하고, 상기 안전 밸브와 상기 분사부 사이에 위치하도록 상기 배관에 상기 압력 조절기가 장착되고, 상기 압력 조절기와 상기 분사부 사이에 위치하도록 상기 배관에 상기 유량 조절기가 장착될 수 있다.

상기 공급부는, 상기 안전 밸브와 상기 압력 조절기 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 제1차단 밸브; 상기 제1차단 밸브와 상기 안전 밸브 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 배출 밸브; 상기 압력 조절기와 상기 유량 조절기 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 제2차단 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 저장부는 복수개 구비되고, 상기 배관은 일부가 복수개의 분관으로 분기되고, 각각의 분관이 각각의 저장부에 연결될 수 있다.

상기 저장부는, 상기 배관과 연결되고, 내부에 가스가 충전되며, 교체 가능한 압력 용기; 상기 압력 용기가 수용되고, 상기 용기부의 외면에 장착되며, 일부가 개폐될 수 있는 보호 용기; 상기 보호 용기의 상면을 커버하도록 형성되는 비산방지 판; 상기 보호 용기의 내면으로부터 돌출되고, 상기 압력 용기와 접촉할 수 있는 고정 판;을 포함할 수 있다.

상기 압력 용기는 상부가 상측으로 볼록하게 형성되고, 상기 고정 판은 복수개 구비되고, 적어도 하나의 고정판이 상기 압력 용기의 상부의 볼록한 부분에 접촉하여 상기 압력 용기의 상하 방향의 움직임을 구속할 수 있다.

상기 고정 판의 나머지는 상기 압력 용기의 측면에 접촉하여 상기 압력 용기의 수평 방향의 움직임을 구속할 수 있다.

상기 보호 용기의 내면에는 열 차단 부재 및 냉각 유로 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다.

상기 용기부를 사이에 두고 상기 저장부와 수평 방향으로 대향하는 위치에서 상기 용기부의 외면에 장착되는 무게 조정부;를 포함할 수 있다.

상기 무게 조정부는 무게 중심을 조절할 수 있도록 적어도 일부가 상기 용기부의 외면을 따라 수평 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 방법은, 가스가 충전된 저장부와 함께 이동 가능한 용기부를 마련하는 과정; 용융물이 수용된 상기 용기부를 제1 위치에서 제2 위치로 이송하는 과정; 상기 용기부 내부의 용융물 내에 가스를 분사할 수 있도록 상기 용기부의 하부에 장착된 분사부로 가스를 공급하는 과정; 상기 분사부로 공급되는 가스의 공급 압력을 조절하는 과정; 및 상기 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 과정;을 포함한다.

상기 압력을 조절하는 과정은, 상기 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 어느 한 위치의 유틸리티 라인의 내부 압력보다 낮고, 용융물 압력보다 높은 기준 압력으로, 상기 공급 압력을 감압하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 압력을 조절하는 과정은, 상기 저장부의 충전 압력보다 낮고, 용융물 압력보다 높은 기준 압력으로, 상기 공급 압력을 감압하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 기준 압력은 상기 용기부 내부의 용융물 높이에 따라 정해질 수 있다.

상기 유량을 조절하는 과정은, 상기 가스가 상기 공급 압력을 유지하면서, 미리 설정된 기준 유량을 추종하도록 상기 공급 유량을 증감시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용기부로부터 상기 저장부로 온도가 전달되는 것을 방지하는 과정; 상기 용융물로부터 기인하는 비산물이 상기 저장부를 오염시키는 것을 방지하는 과정; 및 상기 저장부의 내부 압력이 급격하게 높아지면 가스가 흐르는 배관의 일부를 개방하여 상기 공급 압력의 변동을 방지하는 과정; 중 적어도 어느 한 과정을 포함할 수 있다.

상기 용기부를 중심으로 상기 저장부의 반대측에 무게를 가하여 상기 용기부의 무게 중심이 편중되는 것을 방지하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 가스의 소모량에 따라 상기 무게의 작용점을 상기 저장부측으로 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용융물은 용강 및 슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 유틸리티 라인과 분리된 저장부를 사용하여, 정해진 압력과 유량으로 분사부에 가스를 장시간 공급할 수 있다. 또한, 저장부에 미리 충전된 가스가 소모되며 저장부의 압력이 낮아지는 동안 압력 조절기와 유량 조절기를 이용하여, 가스의 공급 압력 및 공급 유량을 원하는 기준 값으로 유지할 수 있다. 이때, 가스의 공급 압력을 먼저 조절하고, 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절함에 따라, 가스의 공급 압력 및 공급 유량을 장시간 안정적으로 유지할 수 있다. 이에, 용기부가 제강 공정과 연속 주조 공정의 전체 공정 사이클을 여러번 반복하는 동안, 용융물에 직접 노출된 분사부로 용융물이 침투하는 것을 장시간 효과적으로 방지할 수 있다. 이에, 가스 주입부의 사용 수명을 늘릴 수 있고, 이로부터 용기부의 운용이 원활해짐에 따라 제강 공정과 연속 주조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 배면도이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 공급부의 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 공급부의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 무게 조정부의 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.

본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치 및 방법은 다양한 산업 분야의 각종 용융물 처리 공정에 적용될 수 있다. 이하에서는 제철 분아의 제강 공정 및 연속 주조 공정에서 용강의 수용, 정련 및 운반에 사용되는 래들을 기준으로 하여, 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 보여주는 개략도이고, 도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 용기부의 상부 및 하부를 보여주는 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치는, 용융물(M)을 수용될 수 있도록 내부에 공간을 구비하는 용기부(100), 용기부(100) 내부의 용융물(M) 내에 가스를 분사할 수 있도록 용기부(100)의 하부에 장착되는 분사부(200), 용기부(100)에 장착되고, 내부에 가스가 충전될 수 있는 저장부(300), 분사부(200)와 저장부(300)를 연결시키도록 용기부(100)에 설치되고, 가스의 공급 압력을 조절하는 압력 조절기(430) 및 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절기(440)를 구비하는 공급부(400)를 포함한다.

용융물(M)은 용강 및 용융된 슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 물론, 용융물(M)의 종류는 다양할 수 있다. 또한, 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 불활성 가스는 예컨대 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 물론, 가스의 종류는 다양할 수 있다.

용기부(100)는 내부에 용융물(M)을 수용할 수 있다. 용기부(100)는 제강 공정 및 연속 주조 공정에서 용강의 수용, 정련 및 운반에 사용될 수 있고, 슬래그의 수용과 운반 등에 사용될 수 있다. 이러한 용기부(100)는 용기 본체(110), 돌출 부재(120), 걸림 부재(130), 받침 부재(140) 및 배출 부재(150)를 포함할 수 있다.

용기 본체(110)는 예컨대 원통 형상일 수 있다. 용기 본체(110)는 내부에 공간을 가질 수 있고, 상부가 개방될 수 있다. 용기 본체(110)의 내부에 용융물(M)이 수용될 수 있다. 용기 본체(110)는 바닥판 및 측벽을 구비할 수 있다. 바닥판은 예컨대 원판 형상이고, 수평 방향으로 연장될 수 있다. 이때, 수평 방향은 좌우 방향 및 전후 방향을 포함할 수 있다. 측벽은 중공의 원통체 형상일 수 있고, 상하 방향으로 연장될 수 있다. 또한 측벽은 바닥판의 상면의 가장자리를 둘러 장착될 수 있다. 물론, 상술한 용기 본체(110)의 형상 및 구조는 다양할 수 있다.

돌출 부재(120)는 용기 본체(110)의 측벽의 외주면으로부터 돌출될 수 있고, 그 외주면 둘레를 따라 연장될 수 있다. 돌출 부재(120)는 복수개 구비될 수 있고, 상하 방향으로 나열될 수 있다. 걸림 부재(130)는 한 쌍으로 구비되며, 좌우 방향으로 상호 이격되고, 용기 본체(110)의 측벽의 상부 양측에 장착될 수 있다. 또한, 걸림 부재(130)는 크레인(미도시)의 주권 후크(미도시)와 결합될 수 있다. 걸림 부재(130)에 의해 용기부(100)가 주권 후크에 지지 및 권상될 수 있다. 한편, 크레인의 보권 후크(미도시)와 결합될 수 있도록 용기 본체(110)의 바닥판의 하면에 경동 암(미도시)이 구비될 수 있다. 보권 후크로 경동 암을 위로 당겨서 용기부(100)를 경동시킬 수 있다.

받침 부재(140)는 복수개로 구비되고, 수평 방향으로 상호 이격되어 용기 본체(110)의 바닥판의 하면에 가장자리에 장착될 수 있다. 용기 본체(110)가 수강 대차(미도시) 및 래들 터렛(미도시)에 안착되었을 때, 받침 부재(140)에 의하여 용기 본체(110)의 바닥판 하측에 소정의 이격 공간이 확보될 수 있다. 배출 부재(150)는 한 쌍의 걸림 부재(130) 사이에서 용기 본체(110)의 측벽의 상단부에 장착될 수 있다. 배출 부재(150)와 경동 암은 전후 방향으로 이격될 수 있다. 배출 부재(150)는 걸림 부재(130)의 전방에 위치할 수 있다. 배출 부재(150)는 상면에 오목한 형상으로 배출 유로가 구비될 수 있다. 배출 유로는 전후 방향으로 연장될 수 있다. 용기부(100)가 경동되면, 배출 유로를 통해 용융물(M)이 용기 본체(110)의 전방으로 배출될 수 있다. 즉, 전방은 용융물(M)을 용기부(100)로부터 배출시키는 방향을 의미할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 보여주는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 보여주는 배면도이다. 또한, 도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 공급부를 설명하기 위한 개념도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 분사부, 저장부 및 공급부를 순서대로 설명한다.

도 3을 참조하면, 분사부(200)는 용기 본체(110)의 내부에 가스를 분사할 수 있도록 용기 본체(110)의 하부에 장착될 수 있다. 예컨대 분사부(200)는 상하 방향으로 용기 본체(110)의 바닥판을 관통하도록 장착될 수 있다. 또한, 분사부(200)는 그 상면이 용기 본체(110)의 내부에 노출될 수 있다. 분사부(200)는 다공질 내화물 재질을 포함할 수 있다. 예컨대 분사부(200)를 퍼징 플러그 혹은 바텀 플러그(Bottom Plug)라고 지칭할 수 있다. 또한, 분사부(200)를 노즐 혹은 저취 노즐이라고 지칭할 수도 있다. 분사부(200)는 공급부(400)를 통해 저장부(300)와 연결되고, 저장부(300)에 충전된 가스를 공급받을 수 있다. 분사부(200)로부터 용기부(100) 내부의 용융물(M) 내로 가스를 분사할 수 있다. 용기부(100)가 용융물(M)의 정련에 사용될 때에는 분사부(200)에 상대적으로 다량의 가스가 공급될 수 있다. 또한, 용기부(100)가 용융물(M)의 수용 및 운반에 사용될 때에는 분사부(200)로 상대적으로 소량의 가스가 공급될 수 있다. 이때, 분사부(200)로 공급되는 다량의 가스는 용융물(M) 중의 용강을 버블링시킬 수 있다. 또한, 분사부(200)로 공급되는 소량의 가스는 분사부(200)로 용융물(M)이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하고, 용융물(M)의 상부 표면에 나탕이 발생하지 않는 청정 버블링에 사용될 수 있다. 가스의 공급은 저장부(300) 및 공급부(400)에 의해 수행되고, 공급부(400)의 작동은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

저장부(300)는 용기부(100)에 지지될 수 있다. 저장부(300)는 용기부(100)와 함께 움직일 수 있다. 저장부(300)는 용기부(100)가 제강 공정에서 연속 주조 공정으로 이어지는 전체 공정 사이클을 여러 번 반복하여 거치는 동안, 분사부(200)에 지속적으로 예컨대 끊임 없이 가스를 공급하는 역할을 한다. 즉, 저장부(300)는 용기부(100)가 전로 출강부터 버블링, 2차 정련, 연속 주조 및 슬래그 배제에 이르기까지 일련의 공정을 반복하여 거치는 동안, 분사부(200)에 지속적으로 가스를 공급하며, 분사부(200)로 용융물(M)이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 저장부(300)는 그 내부에 충분한 양의 가스를 저장할 수 있으면서 저장된 가스를 분사부(200)에 장시간 안정적으로 공급할 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 저장부(300)는 그 내부에 저장된 가스를 용융물(M)의 고온 및 비산물로부터 안전하게 보호할 수 있도록 형성될 수 있다. 이러한 저장부(300)는 보호 용기(310), 압력 용기(320), 비산방지 판(330) 및 고정 판(340)을 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 보호 용기(310)는 배출 부재(150)와 전후 방향으로 이격될 수 있다. 이때, 보호 용기(310)가 배출 부재(150)의 후방으로 이격될 수 있다. 또한, 보호 용기(310)와 배출 부재(150) 사이에 걸림 부재(130)가 위치할 수 있다. 보호 용기(310)는 압력 용기(320)를 수용할 수 있도록 예컨대 내부가 비어있는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 압력 용기(320)의 형상에 따라 보호 용기(310)의 형상은 다양할 수 있다. 또한, 압력 용기(320)는 예컨대 크레인 및 후크와 같은 주변 설비와의 간섭이 발생하지 않는 범위 내에서, 다양한 형상을 가질 수 있다. 보호 용기(310)는 내면의 적어도 일부가 압력 용기(320)로부터 이격될 수 있도록 압력 용기(320)보다 크게 형성될 수 있다. 보호 용기(310)는 용기부(100)의 외면에 장착될 수 있다.

즉, 보호 용기(310)는 용기 본체(110)의 측벽 및 돌출 부재(120) 중 적어도 어느 하나에 장착될 수 있다. 구체적으로 보호 용기(310)는 돌출 부재(120)에 장착되고, 용기 본체(110)의 측벽으로부터 후방으로 이격될 수 있다. 보호 용기(310)는 상하 방향으로의 돌출 부재(120)들의 사이에서 용기 본체(110)의 측벽에 장착될 수도 있다. 보호 용기(310)는 용융물(M)의 비산 및 고온으로부터 압력 용기(320)를 보호하는 역할을 한다.

보호 용기(310)는 압력 용기(320)의 수납이 용이하도록 일부가 개폐될 수 있다. 이를 위하여, 보호 용기(310)는 착탈 가능한 복수의 보호 몸체를 구비할 수 있다. 즉, 보호 용기(310)는 제1보호 몸체(311) 및 제2보호 몸체(312)로 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 각 보호 몸체(311, 312)는 원통의 절반을 상하 방향으로 절단한 형상일 수 있다. 이들 보호 몸체(311, 312)가 결합함으로써 하나의 완전한 원통 형상을 이룰 수 있다. 보호 몸체(311, 312)들의 원통 형상에 의해, 주변의 다른 설비와 보호 몸체(311, 312)들과의 구조적인 간섭이 최소화 혹은 방지될 수 있다.

보호 몸체(311, 312)들은 전후 방향으로 나열될 수 있고, 그중 어느 하나가 용기부(100)에 장착될 수 있다. 구체적으로 제2보호 몸체(312)는 돌출 부재(120)에 장착되고, 제1보호 몸체(311)는 제2보호 몸체(312)의 좌우 방향으로의 일측에 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 또한, 제2보호 몸체(312)가 돌출 부재(120)들의 사이에서 용기 본체(110)의 측벽에 장착되고, 제1보호 몸체(311)가 제2보호 몸체(312)의 좌우 방향으로의 일측에 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 물론, 제1보호 몸체(311)가 돌출 부재(120) 혹은 용기 본체(110)에 장착되고, 제2보호 몸체(312)가 제1보호 몸체(311)에 회전 가능하게 장착될 수도 있다.

제1보호 몸체(311)의 좌우 방향으로의 일측을 중심으로 그 타측을 회전시켜서, 보호 용기(310)의 내부를 개폐할 수 있다. 제1보호 몸체(311)의 좌우 방향으로의 타측에는 제1보호 몸체(311)를 제2보호 몸체(312)에 결합시킬 수 있도록 소정의 체결 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 체결 부재의 구조는 다양할 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 보호 용기(310)의 개폐가 용이할 수 있다.

압력 용기(320)는 공급부(400)의 배관(410)과 연결될 수 있고, 내부에 가스가 고압으로 충전될 수 있고, 교체가 가능할 수 있다. 여기서, 압력 용기(320)가 교체 가능하다는 것은 압력 용기(320) 내부에 충전된 가스를 소정량 소모하게 되면 가스를 소모한 압력 용기(320)를 내부에 가스가 고압으로 충전된 새로운 압력 용기(320)로 교체하는 것을 의미한다.

압력 용기(320)는 상하 방향으로 길게 연장되고, 수평 방향으로 소정 직경을 가지며, 원통 형상으로 형성될수 있다. 물론, 압력 용기(320)의 연장 방향 및 형상은 다양할 수 있다. 압력 용기(320)는 보호 용기(310)에 수납되어 보호될 수 있다. 압력 용기(320)는 내부에 가스가 고압으로 충전될 수 있다. 여기서, 고압은 후술하는 유틸리티 라인의 압력보다 높은 압력을 의미할 수 있다. 압력 용기(320)를 가스 저장 용기라고 지칭할 수도 있다.

압력 용기(320)는 제강 공정 설비 및 연속 주조 공정 설비 중 적어도 어느 한 설비에 구비되는 유틸리티 라인으로부터 분리되고, 독립적으로 사용될 수 있다. 즉, 압력 용기(320)는 유틸리티 라인과 별도의 구성일 수 있다. 압력 용기(320)는 별도의 충전 설비(미도시)를 이용하여 내부에 가스를 충전할 수 있고, 유틸리티 라인의 내압보다 높은 압력으로 내부에 가스를 충전할 수 있다. 압력 용기(320)로부터 공급부(400)를 거쳐 분사부(200)로 공급되는 가스의 공급 압력은 유틸리티 라인의 압력보다 낮은 압력일 수 있다. 이때, 유틸리티 라인의 압력은 유틸리티 라인의 내부를 흐르는 가스의 공급 압력을 의미할 수 있다.

압력 용기(320)의 용량은 약 52리터일 수 있다. 물론, 용기 본체(110)의 크기와, 전로 출강부터 버블링, 2차 정련, 연속 주조 및 슬래그 배제에 이르기까지의 일련의 공정이 수행되는 전체 시간 등에 따라, 압력 용기(320)의 용량은 달라질 수 있다. 압력 용기(320)는 가스의 충전 압력이 유틸리티 라인의 가스의 공급 압력의 6배 내지 7배의 범위일 수 있고, 바람직하게는 6.1배 내지 6.6배의 범위를 가질 수 있다. 즉, 압력 용기(320)는 가스의 충전 압력이 예컨대 110 bar 내지 120bar의 범위를 가질 수 있다. 충전 압력은 압력 용기(320)에 가스를 충전할 때 압력 용기(320)로 공급할 수 있는 가스 압력을 의미한다. 압력 용기(320)에 가스를 최대로 충전하면, 압력 용기(320)의 내부 압력이 충전 압력과 같아질 수 있다. 즉, 압력 용기(320)의 충전을 완료한 시점의 압력 용기(320)의 가스 압력을 충전 압력이라 한다. 또한, 압력 용기(320)의 사용 중에 압력 용기(320)의 내부의 가스 압력을 내부 압력이라 한다. 이러한 압력 용기(320)의 충전 압력의 범위는 제강 공정 설비 및 연속 주조 설비에 구비되는 유틸리티 라인의 가스 공급 압력인 약 18 bar의 압력보다 상당히 높은 압력일 수 있다. 이처럼 압력 용기(320)의 가스 충전 압력이 상대적으로 높기 때문에 압력 용기(320)의 내부에 많은 양의 가스를 충전할 수 있다.

한편, 압력 용기(320)의 상술한 충전 압력보다 압력 용기(320)가 견딜 수 있는 내부 압력이 높을 수 있다. 따라서, 압력 용기(320)에 예컨대 120bar의 압력으로 가스를 충전한 후, 압력 용기(320)를 안정적으로 사용할 수 있고, 압력 용기(320)가 일시적으로 혹은 장시간 고온의 복사열에 노출되어 온도가 상승하여도, 그에 따른 가스의 부피 팽창을 압력 용기(320)가 안정적으로 수용할 수 있다. 이때, 압력 용기(320)가 견딜 수 있는 내부 압력을 예컨대 압력 용기(323)의 최대 내부 압력 또는 허용 압력이라고 지칭할 수 있다.

압력 용기(320)는 내부에 가스가 110 bar 내지 120bar의 충전 압력으로 충전된 상태에서 보호 용기(310)의 내부에 수납될 수 있고, 보호 용기(310)의 내부에서 공급부(400)의 배관(410)과 연결될 수 있다. 압력 용기(320)는 배관(410)을 통하여 분사부(200)로 가스를 공급할 수 있다. 이때, 압력 용기(320)로부터 분사부(200)로의 가스의 공급 압력 및 공급 유량은 공급부(400)의 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440)에 의해 순차적으로 제어될 수 있다. 압력 용기(320) 내부에 충전된 가스의 압력 즉, 압력 용기(320)의 내부 압력이 분사부(200)로 공급하고자 하는 가스의 공급 압력에 근접하면, 그 내부에 가스가 110 bar 내지 120bar의 충전 압력으로 충전된 새로운 압력 용기(320)로 교체되어 보호 용기(310)에 수납될 수 있다.

비산방지 판(330)은 보호 용기(310)의 상면을 커버하도록 형성될 수 있다. 이에, 용기 본체(310) 내부의 용융물(M)로부터 기인하는 고온의 복사열과 비산물이 보호 용기(310)를 오염시키기 전에 비산방지 판(330)에 의해 차단될 수 있다. 이로부터 압력 용기(320)는 비산방지 판(330)에 의해 열기 및 비산물로부터 1차로 보호되고, 보호 용기(310)에 의해 2차로 보호될 수 있다. 이처럼 저장부(300)는 비산방지 판(330) 및 보호 용기(310)를 구비함으로써 압력 용기(320)를 2중으로 안전하게 보호할 수 있다.

예컨대 용기부(100)가 전로 출강부터 연주 주조와 슬래그 배제에 이르기까지의 일련의 공정을 거치는 동안, 용기부(100)로부터 용융물(M)이 여러 차례 배출될 수 있고, 그 과정에서 강한 스플래쉬가 발생하여 용기부(100)에 부착되면서 지금이 형성될 수 있다. 이때, 비산방지 판(330)이 보호 용기(310)의 상측에서 스플래쉬가 보호 용기(310)에 도달하는 것을 차단할 수 있고, 보호 용기(310)에 지금이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 비산방지 판(330)은 탈착형으로 마련될 수 있고, 보호 용기(310)보다 먼저 교체될 수도 있다. 즉, 저장부(300) 전체를 교체하지 않고, 필요에 따라 비산방지 판(330)만 교체하면서, 저장부(300) 전체를 청정한 상태로 유지할 수 있다.

고정 판(340)은 보호 용기(310) 내부의 압력 용기(320)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 즉, 보호 용기(310)에서 압력 용기(320)로의 열 전달을 억제 혹은 방지하기 위해, 보호 용기(310)의 내측 측면 및 내측 상면과 압력 용기(320)의 외측 측면 및 외측 상면은 상호 이격되는데, 이때, 고정 판(340)이 압력 용기(320)와 접촉하여 압력 용기(320)를 보호 용기(310) 내에서 고정시킬 수 있다. 예컨대 고정 판(340)은 링 형상으로 형성되고, 내주면이 압력 용기(320)와 접촉할 수 있고, 외주면이 보호 용기(310)의 내측 측면에 지지될 수 있다. 이때, 고정 판(340)은 복수개 예컨대 두 개의 분할형 부재로 형성될 수 있고, 그 일부는 제1보호 몸체(311)에 지지되고, 나머지는 제2보호 몸체(312)에 지지될 수 있다. 제1보호 몸체(311)와 제2보호 몸체(312)가 상호 결합되면, 상술한 두 개의 분할형 부재가 결합되어 하나의 고정 판(340)을 형성할 수 있다.

이러한 고정 판(340)은 보호 용기(310)의 내면 예컨대 내측 측면으로부터 돌출될 수 있고, 압력 용기(320)의 외면 예컨대 외측 측면 및 외측 상면과 접촉할 수 있다. 압력 용기(320)는 상부가 상측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 이에, 압력 용기(320)의 외측 상면은 상방으로 볼록하게 형성될 수 있다. 고정 판(340)은 복수개로 구비될 수 있고, 그중 적어도 하나의 고정판 예컨대 제1 고정판(341)은 압력 용기(310)의 상부의 볼록한 부분 즉, 압력 용기(320)의 외측 상면에 접촉할 수 있고, 이에, 압력 용기(320)의 상하 방향의 움직임을 구속할 수 있다. 여기서, 제1 고정판(341)은 상술한 바와 같이 두 개의 분할형 부재로 형성되어, 하나가 제1보호 몸체(311)에 지지되고, 다른 하나가 제2보호 몸체(312)에 지지될 수 있다.

한편, 복수개의 고정 판(340) 중 제1 고정판(341)을 제외한 나머지를 제2 고정판(342)이라고 한다. 제2 고정판(342)의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 제2 고정판(342)은 제1 고정판(341)의 하측으로 이격되고, 압력 용기(320)의 내측 측면과 접촉하고, 압력 용기(320)의 수평 방향의 움직임을 구속할 수 있다. 이때, 제2 고정판(342)도 두 개의 분할형 부재로 형성되고, 그중 하나가 제1보호 몸체(311)에 지지되고, 나머지가 제2보호 몸체(312)에 지지될 수 있다.

상술한 고정 판(340)에 의하여 보호 용기(310)와 압력 용기(320) 사이에 이격된 공간이 형성 및 유지될 수 있고, 보호 용기(310) 내에서 압력 용기(320)가 안정적으로 고정될 수 있다.

예컨대 용기부(100)는 슬래그 배재 시에 직립된 상태로부터 90° 내지 180°까지 경동될 수 있다. 이때, 고정 판(340)이 보호 용기(310)의 내부에서 압력 용기(320)가 좌우 방향 및 상하 방향으로 이동하는 것을 방지시킬 수 있다. 이에, 압력 용기(320)가 보호 용기(310)와 충돌하여 손상되는 것을 원천 방지할 수 있다.

저장부(300)는 배관 설치구(350) 및 송풍구(360)를 포함할 수 있다. 배관 설치구(350)는 제1보호 몸체(311)의 상부 혹은 하부를 관통하도록 형성될 수 있다. 이러한 배관 설치구(350)를 관통하도록 공급부(400)의 배관(410)이 배치될 수 있다.

송풍구(360)는 제1보호 몸체(311)의 하부 혹은 상부를 관통하도록 형성될 수 있다. 이러한 송풍구(360)을 통하여 보호 용기(310)의 외부로부터 내부로 에어(air)가 유입될 수 있다. 송풍구(360)의 개수는 하나 이상일 수 있다. 한편, 송풍구(360) 부근에는 에어의 강제 유입을 위한 송풍기(미도시)가 구비될 수도 있다. 송풍기는 보호 용기(310)에 지지될 수 있다.

보호 용기(310)는 내면에 열 차단 부재(미도시) 및 냉각 유로(미도시) 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다. 이때, 상술한 보호 용기(310)와 압력 용기(320) 사이에 형성되는 이격 공간이 열 차단 부재의 설치 공간 및 냉각 유로의 설치 공간 중 적어도 하나의 설치 공간으로 활용될 수 있다.

열 차단 부재는 약 1000℃ 이상의 온도에서도 열 차폐 기능을 원활하게 수행할 수 있는 내화 단열재 재질을 포함할 수 있다. 열 차단 부재는 실리카 및 알루미나 등을 포함하는 내화재를 용융 및 섬유화시킨 후, 원하는 형상으로 성형 혹은 직조하여 제조할 수 있다. 예컨대 이러한 열 차단 부재를 세라크울(Cerakwool)이라고 지칭할 수 있다. 열 차단 부재는 보호 용기(310)의 내면 및 압력 용기(320)의 외면 중 적어도 어느 하나를 감싸 형성될 수 있다. 이에, 용기부(100) 내부의 용융물(M)로부터 보호 용기(310)로 전달된 복사열이 압력 용기(320)로 전달되는 것을 지연시키거나, 이러한 열 전달을 차단할 수 있다. 열 차단 부재에 의하여 압력 용기(320)의 온도 증가가 억제 혹은 방지될 수 있고, 이에, 압력 용기(320)의 내압이 증가하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

냉각 유로는 보호 용기(310)와 압력 용기(320) 사이에 설치될 수 있고, 적어도 일부가 압력 용기(320)에 접촉 혹은 노출될 수 있다. 냉각 유로는 송풍구(360)와 연결되거나, 냉매 공급용 유틸리티 라인(미도시)와 연결될 수 있다. 한편, 보호 용기(310)와 압력 용기(320) 사이의 이격 공간이 그대로 냉각 유로로 활용될 수도 있다. 냉각 유로로 공급되는 에어 혹은 냉매에 의해 압력 용기(320)의 온도가 상승하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에, 압력 용기(320)의 내압이 증가하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

상술한 저장부(300)는 용기 본체(110)의 후방에 복수개 구비될 수 있다. 예컨대 저장부(300)는 두 개로 구비될 수 있고, 좌우 방향으로 상호 이격되며, 걸림 부재(130)의 후방에서 돌출 부재(120)에 지지되거나, 돌출 부재(120) 사이에서 용기 본체(110)의 측벽에 지지될 수 있다. 물론, 저장부(300)의 개수는 다양할 수 있다. 저장부(300)가 복수개로 구비됨에 의해, 분사부(200)에 가스를 장시간 공급할 수 있고, 분사부(200)의 건전성을 장시간 유지할 수 있다. 이때, 건전성은 분사부(200)로의 용융물(M) 침투 정도에 따라 정해질 수 있다. 즉, 분사부(200)로 용융물(M)이 침투하지 않았거나, 분사부(200)가 자신의 기능을 원활하게 수행할 수 있을 정도로 분사부(200)로 미량의 용융물(M)이 침투한 상태일 때, 분사부(200)가 건전성을 유지하는 것으로 본다.

이처럼 저장부(300)가 복수개 구비됨에 따라, 예컨대 용기부(100)가 슬래그 배제 이후 장시간 대기하는 중에도 분사부(200)의 건전성이 유지될 수 있다. 한편, 저장부(300)는 용기 본체(100)의 후방에 하나 구비될 수도 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 공급부(400)는 용기부(100)의 외면을 따라 연장되고, 일단이 분사부(200)와 연결되고 타단이 저장부(300)와 연결되는 배관(410), 배관(410)의 타단에 장착되는 안전 밸브(420), 안전 밸브(420)와 분사부(200) 사이에 위치하도록 배관(410)에 장착되는 압력 조절기(430), 및 압력 조절기(430)와 분사부(200)의 사이에 위치하도록 배관(410)에 장착되는 유량 조절기(440)를 포함할 수 있다. 이때, 배관(410)은 일부가 복수개의 분관(410a)으로 분기될 수 있고, 각각의 분관(410a)이 각각의 저장부(300)에 연결될 수 있다. 구체적으로 배관(410)의 타단은 복수의 분관(410a)으로 분기될 수 있다. 또한, 복수의 분관(410a)이 복수의 저장부(300)와 각각 일대일로 연결될 수 있다.

배관(410)은 분사부(200)와 저장부(300)를 연결시킬 수 있도록, 일단이 용기 본체(110)의 바닥판의 하면을 따라 연장되고, 분사부(200)의 하부에 연결될 수 있다. 배관(410)의 타단에 형성된 각 분관(410a)은 보호 용기(310)를 관통하도록 설치되고, 압력 용기(320)와 연결될 수 있다.

한편, 저장부(300)가 하나 구비되는 경우 배관(310)의 타단은 분기되지 않을 수 있다. 즉, 배관(310)의 타단이 보호 용기(310)를 관통하도록 설치되고, 압력 용기(320)와 직접 연결될 수 있다.

배관(410)의 일단과 타단을 연결하는 연결관은 용기 본체(110)의 측벽을 따라서 연장될 수 있다. 이 연결관에 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440)가 장착될 수 있다.

안전 밸브(420)는 배관(410)에 장착될 수 있다. 구체적으로 안전 밸브(420)는 보호 용기(310)의 외부에서 분관(410a)에 장착될 수 있다. 안전 밸브(420)는 압력 용기(320)가 견딜 수 있는 내부 압력 예컨대 허용 압력보다 작은 소정의 압력까지 압력 용기(320)의 내부 압력이 상승하면, 자동으로 개방될 수 있고, 외부로 가스를 배출시킬 수 있다. 소정의 시간이 지나고, 소정량의 가스가 배출된 이후 안전 밸브(420)가 차단될 수 있다. 저장부(300)가 하나인 경우에는 안전 밸브(320)는 보호 용기(310)의 외부에서 배관(410)의 타단에 장착될 수 있다.

압력 조절기(430)는 압력 용기(320)로부터 분사부(200)로의 가스 흐름을 기준으로 유량 조절기(440)보다 상류에 위치할 수 있다. 유량 조절기(440)는 상술한 가스 흐름을 기준으로 압력 조절기(430)보다 하류에 위치할 수 있다. 여기서, 상류는 가스가 상대적으로 먼저 통과하는 부분을 의미하고, 하류는 가스가 상대적으로 나중에 통과하는 부분을 의미한다.

압력 조절기(430)는 예컨대 감압 밸브를 포함할 수 있다. 압력 조절기(430)는 입력 압력보다 작은 소정의 압력으로 출력 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 입력 압력은 압력 용기(320)로부터 배관(410)으로 공급되어 압력 조절기(430)에 입력되는 압력을 의미한다. 또한, 출력 압력은 입력 조절기(430)를 통과하여 배관(410)의 내부로 출력되는 가스의 압력을 의미한다. 이때, 출력 압력이 압력 용기(320)로부터 분사부(200)로의 가스의 공급 압력일 수 있다.

압력 조절기(430)는 압력 용기(310)의 가스 충전 용량이 감소하여 압력이 감소하는 경우에도, 출력 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 예컨대 입력 압력은 3bar 초과 120bar 이하의 압력일 수 있고, 출력 압력은 3bar일 수 있다. 여기서, 출력 압력은 용융물 예컨대 용강의 높이에 의해 결정될 수 있다. 이러한 압력 조절기(430)에 의해 분사부(200)에 일정한 양의 가스를 안정적으로 공급할 수 있다.

한편, 압력 조절기(430)에서 압력을 조절할 때, 가스의 유량이 급격하게 변하고, 압력이 조절된 가스의 공급 압력을 유지하며 그대로 분사부(200)에 공급하면서 가스의 공급 유량을 제어하는 것이 어렵다. 이에, 압력 조절기(430)의 하류에 유량 조절기(440)를 장착하고, 압력이 조절된 가스의 유량을 원하는 공급 유량으로 조절할 수 있다. 즉, 유량 조절기(440)가 분사부(200)로 공급되는 가스의 공급 유량을 조절할 수 있고, 저장부(300)에 저장된 가스의 내부 압력이 줄어드는 경우에도, 분사부(200)에 공급되는 가스의 유량을 안정적으로 유지할 수 있다.

유량 조절기(440)는 압력 조절기(430)를 통과하며 압력이 조절된 가스를 입력받아서 원하는 공급 유량으로 조절하여 배관(410)의 내부로 출력할 수 있다. 이에, 분사부(200)가 일정한 공급 압력 및 공급 유량으로 가스를 공급받을 수 있다.

압력 용기(320)의 내부 압력이 낮아지는 동안, 유량 조절기(440)를 통과하며 압력의 조절된 가스가 불규칙한 유량으로 유량 조절기(440)에 공급되어도, 유량 조절기(440)를 통과하며 소정의 공급 유량 예컨대 약 20ℓ/min의 공급 유량으로 유량이 조절될 수 있다. 따라서, 유량 조절기(440)로부터 분사부(200)로 3bar의 압력의 가스가 20ℓ/min의 유량으로 공급될 수 있다. 한편, 유량 조절기(440)는 가스의 압력을 등압으로 일정하게 유지하면서 유량을 자동으로 조절할 수 있는 다양한 방식의 유량계를 포함할 수 있다.

상술한 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440)는 제어부(미도시)에 의하여 제어될 수 있고, 제어부의 제어에 의해 기계적으로 작동하며 가스의 공급 압력과 공급 유량을 순차적으로 조절할 수 있다. 또한, 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440)는 제어부의 제어에 의하여 설정된 공급 압력의 크기와 설정된 공급 유량의 크기를 조절할 수도 있다. 즉, 필요에 따라 공급 압력의 크기를 줄이고 싶으면, 제어부로 압력 조절기(430)를 제어하여 압력 조절기(430)의 출구 압력을 줄여줄 수 있다. 또한, 필요에 따라 공급 유량의 크기를 줄이고 싶으면, 제어부로 유량 조절기(440)를 제어하여 유량 조절기(440)의 출구 유량을 줄여줄 수 있다.

예컨대 용융물(M)의 높이가 낮아지면, 용융물(M)의 압력 예컨대 철정압이 낮아지므로, 용융물(M)이 분사부(200)로 가하는 압력이 작아지고, 이때에 공급 압력의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 용융물(M)의 온도가 달라지는 경우, 용융물(M)의 유동성 및 점성 등이 변하게 되고, 이에 맞춰서 공급 유량의 크기를 다르게 할 수도 있다.

상술한 공급부(400)는 제강 공정 및 연속 주조 공정의 유틸리티 라인과 연결되지 않을 수 있다. 즉, 용기부(100)가 사용되는 전체 공정에서, 저장부(300)에 충전된 가스만으로 분사부(200)의 막힘을 방지하도록 분사부(200)에 가스를 공급해줄 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 정면도이다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치는 무게 조정부(500)를 더 포함할 수 있다. 무게 조정부(500)는 용기부(100)를 사이에 두고 저장부(300)와 전후 방향으로 대향하는 위치에서 용기부(100)의 외면에 장착될 수 있다. 무게 조정부(500)는 저장부(300)에 의한 용기부(100)의 무게 중심의 편심을 방지할 수 있다. 무게 조정부(500)는, 상하 방향으로 연장될 수 있고, 돌출 부재(120)에 지지되는 고정 바(510), 용기 몸체(110)의 외주면의 형상을 따라 만곡하게 형성되고, 돌출 부재(120)의 상면에 안착될 수 있고, 고정 바(510)에 끼움 결합될 수 있는 무게 추(520)를 포함할 수 있다. 무게 조정부(500)는 용기 몸체(110)의 전방에 위치할 수 있다. 무게 조정부(500)는 무게 추(520)의 개수를 조절하여, 용기 몸체(110)의 무게 중심의 위치를 한 쌍의 걸림 부재(130) 사이에 위치시킬 수 있다. 이에, 저장부(300)의 크기가 크고, 저장부(300)에 다량의 가스를 충전하더라도, 용기부(100)가 저장부(300)측으로 무게 중심이 편심되지 않을 수 있다.

고정 바(510)는 복수개 구비될 수 있다. 복수개의 고정 바(510)는 좌우 방향 및 상하 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 상호 이격되고, 각각의 상단과 하단이 상하 방향으로 나열된 돌출 부재(120)의 서로 마주보는 면에 각각 끼움 결합될 수 있다.

무게 추(520)는 활꼴 형상의 부재일 수 있고, 돌출 부재(120)의 상면에 안착될 수 있는 면적을 가지며, 복수개 구비되어 상하로 상호 적층될 수 있다. 이때, 무게 추(520)의 상면과 하면에는 요철 및 점착 부재가 구비될 수 있다. 이에, 복수의 무게 추(520)가 상하로 상호 적층되었을 때, 서로 결합되어 움직임이 방지될 수 있다. 무게 추(520)는 그 측면에 끼움 홈(h)이 형성될 수 있다. 끼움 홈(h)에 고정 바(510)가 끼움 결합될 수 있다. 이때, 끼움 홈(h)은 무게 추(520)의 전방 측면에 형성될 수 있다. 이에, 무게 추(520)는 용기 몸체(110)와 고정 바(510)의 사이에서 안정적으로 보호될 수 있다. 여기서, 전방 측면은 용기 몸체(110)의 전방을 향하는 측면을 의미한다. 후방 측면은 용기 몸체(110)를 마주보는 측면일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 압력 용기(320)에 충전된 가스의 압력 예컨대 압력 용기(320)의 내부 압력이 변동되어도, 분사부(200)에 장시간 안정적으로 일정한 공급 압력과 일정한 공급 유량의 가스를 공급할 수 있다. 또한, 용융물(M)로부터의 복사열에 압력 용기(320)가 노출되는 것을 최소화시킬 수 있다. 이에, 분사부(200)에 용융물(M)이 침투하는 것을 장시간 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 공급부의 개념도이다. 구체적으로 도 6은 저장부가 복수개 예컨대 두 개일 때 본 발명의 제1 변형 예에 따른 공급부의 연결 구조를 도시한 개념도이다. 또한, 도 7은 저장부가 하나일 때 본 발명의 제1 변형 예에 따른 공급부의 연결 구조를 도시한 개념도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 변형 예에 따르면, 공급부(400)는, 안전 밸브(420)와 압력 조절기(430) 사이에 위치하도록 배관(410)에 장착되는 제1차단 밸브(450), 제1차단 밸브(450)와 안전 밸브(420) 사이에 위치하도록 배관(410)에 장착되는 배출 밸브(460), 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440) 사이에 위치하도록 배관(410)에 장착되는 제2차단 밸브(470)를 포함할 수 있다.

제1차단 밸브(450)는 수동 니들 밸브를 포함할 수 있다. 제1차단 밸브(450)는 용기부(100)가 운용되지 않는 시점에, 저장부(300)로부터 공급부(400)로의 가스 공급을 수동으로 차단할 수 있다. 배출 밸브(460)는 수동 볼 밸브를 포함할 수 있다. 배출 밸브(460)는 용기부(100)의 운용이 재개되는 시점에, 제1차단 밸브(450)와 저장부(300) 사이에서 배관(410)에 고여 있는 고압의 가스를 배출시켜, 제1차단 밸브(450)와 저장부(300) 사이의 압력을 감소시킬 수 있다. 따라서, 용기부(100)의 운용이 재개되는 시점에, 압력 조절기(430)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 배출 밸브(460)는 벤틸레이션 라인(ventilation line, L)으로 고압의 가스를 배출할 수 있다. 제2차단 밸브(470)는 수동 니들 밸브를 포함할 수 있고, 필요에 따라서 압력 조절기(430)와 유량 조절기(440) 사이의 가스 흐름을 차단할 때 사용될 수 있다.

또한, 공급부(400)는 유량 조절기(440)의 하류 측에서 배관(410)에 장착되는 압력계(490) 및 압력계(490)와 분사부(200)의 사이에서 배관(410)에 장착되는 전환 밸브(480)를 더 포함할 수 있다.

압력계(490)는 유량 제어기(440)로부터 출력되는 가스의 압력을 실제로 측정할 수 있다. 압력계(490)의 측정 결과는 제어부로 전달되고, 압력계(490)에서 측정되는 실제 압력과 압력 조절기(430)에 설정된 출력 압력이 다를 경우, 제어부가 이를 신속하게 사용자에게 알려줄 수 있다.

전환 밸브(480)는 예컨대 3 방향 밸브(three way valve)일 수 있다. 전환 밸브(480)는 유틸리티 라인(U)에 선택적으로 탈착될 수 있다. 전환 밸브(480)가 유틸리티 라인(U)에 장착되면, 전환 밸브(480)는 유량 조절부(440)로부터 분사부(200)로의 가스 흐름을 차단하고, 유틸리티 라인(U)으로부터 분사부(200)로의 가스 흐름을 개방할 수 있다. 그리고 전환 밸브(480)가 유틸리티 라인(U)으로부터 분리되면, 전환 밸브(480)는 유량 조절부(440)로부터 분사부(200)로의 가스 흐름을 개방할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 무게 조정부의 개략도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 무게 조정부(500)는, 저장부(300)의 가스 소모량에 따른 무게 변화에 따라, 용기부(100)의 무게 중심을 조절할 수 있도록 적어도 일부가 용기부(100)의 외면을 따라서 수평 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위한 무게 조정부(500)는 고정 바(510), 무게 추(520), 엑추에이터(530) 및 가이드 레일(540)을 포함할 수 있다.

고정 바(510)는 용기 몸체(110)의 전방에서 상하 방향으로 연장되고, 복수개 구비되고, 좌우 방향으로 이격되며, 돌출 부재(120) 사이에 배치될 수 있다. 무게 추(520)는 복수개 구비되고, 좌우 방향으로 나열될 수 있고, 상하 방향으로 적층될 수 있다. 좌측의 무게 추(520) 그룹과 우측의 무게 추(520) 그룹은 서로 다른 고정 바(510)에 끼움 결합될 수 있다.

엑추에이터(530)는 좌우 방향으로 길이가 조절될 수 있고, 용기 몸체(110)의 외면에 지지될 수 있고, 고정 바(510)에 일대일 연결될 수 있다. 가이드 레일(540)은 상하 방향으로 나열된 돌출 부재(120)의 서로 마주보는 면에 각기 형성될 수 있고, 돌출 부재(120)를 따라 용기 몸체(110)의 둘레 방향으로 연장될 수 있고, 고정 바(510)의 상단과 하단이 장착될 수 있다.

엑추에이터(530)는 제어부에 의해 제어될 수 있고, 저장부(300)의 가스 충전량이 상대적으로 많을 때에는 고정 바(510)를 용기 몸체(110)의 전방을 항해 이동시키며 모아줄 수 있다. 또한, 엑추에이터(530)는 저장부(300)의 가스 충전량이 상대적으로 적을 때에는 고정 바(510)를 걸림 부재(130)쪽으로 당기며, 고정 바(510)들을 좌우 방향으로 벌려줄 수 있다. 이러한 고정 바(510)의 움직임을 따라서 무게 추(520)의 전후 방향의 위치가 조절되며, 이에, 무게 중심이 조절될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 방법은 가스가 충전된 저장부(300)와 함께 이동 가능한 용기부(100)를 마련하는 과정, 용융물(M)이 수용된 용기부(100)를 제1 위치에서 제2 위치로 이송하는 과정, 용기부(100) 내부의 용융물(M) 내에 가스를 분사할 수 있도록 용기부(100)의 하부에 장착된 분사부(200)로 가스를 공급하는 과정, 분사부(200)로 공급되는 가스의 공급 압력을 조절하는 과정, 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 과정을 포함한다.

우선, 가스가 충전된 저장부(300) 및 이와 함께 이동 가능한 용기부(100)를 마련한다. 저장부(300)는 가스가 약 110bar 내지 120bar의 충전 압력으로 충전된 상태일 수 있다. 물론, 충전 압력은 상술한 압력보다 더 높거나 더 낮은 소정의 압력 범위일 수도 있다. 이때, 용기부(100)에는 용융물(M)이 수용된 상태일 수 있다. 용융물(M)은 용강 및 슬래그 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

이후, 용융물(M)이 수용된 상술한 용기부(100)를 제1 위치에서 제2 위치로 이송한다. 여기서, 제1 위치는 현재 용기부(100)가 위치하는 장소이고, 제2 위치는 용기부(100)를 이동시키고자 하는 소정의 장소일 수 있다. 즉, 용기부(100)가 전로 출강이 완료된 용강을 후속 공정으로 운반하는 경우, 전로 공정 설비의 위치가 제1 위치일 수 있고, 후속 공정 예컨대 버블링 공정, 2차 정련 공정 또는 연속 주조 공정이 수행되는 설비의 위치가 제2 위치일 수 있다.

상술한 과정 동안, 용기부(100) 내부의 용융물(M) 내에 가스를 분사할 수 있도록 분사부(200)로 가스를 공급한다. 구체적으로 저장부(300)에 충전된 가스를 공급부(400)를 이용하여 분사부(200)에 공급할 수 있다. 여기서, 저장부(300)에 충전된 가스의 충전량이 줄어들면, 분사부(200)에 공급되는 가스의 유량과 유압이 불규칙하게 변할 수 있고, 용융물(M)의 탕면이 불안정해짐으로써, 품질이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상술한 과정 동안, 분사부(200)로 공급되는 가스의 공급 압력을 조절하고, 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절한다.

여기서, 가스의 공급 압력을 먼저 조절하는 이유는, 가스의 압력 조절 이후에는 통상적으로 가스의 유량 변동이 심하기 때문에, 안정적인 유량의 가스를 분사부(200)로 공급하기 위하여, 압력 조절부(430)에서 가스의 압력을 조절한 이후, 유량 조절부(430)에서 가스의 유량을 조절하고, 분사부(200)로 공급한다.

여기서, 압력을 조절하는 과정은, 저장부(300)의 충전 압력보다 낮고, 용융물(M)의 압력보다 높은 기준 압력으로, 공급 압력을 감압하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 압력을 조절하는 과정은, 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 어느 한 위치의 유틸리티 라인의 내부 압력보다 낮고, 용융물의 압력보다 높은 기준 압력으로, 공급 압력을 감압하는 과정을 포함할 수 있다. 용융물의 압력은 용융물 최하단부의 압력일 수 있다. 즉, 용융물이 용기부(100)의 바닥판 상면에 가하는 압력일 수 있다.

이때, 용융물(M)의 압력은 용융물(M)이 분사부(200)에 가하는 압력일 수 있고, 예컨대 철정압일 수 있다. 또한, 기준 압력은 용융물(M)이 분사부(200)로 유입되는 것을 방지하면서, 가스가 분사부(200)를 통해 용융물(M)에 분사될 수 있는 소정의 압력일 수 있다. 또한, 기준 압력은 용융물(M)이 용강 및 슬래그를 포함할 때, 용강의 탕면에 나탕면이 형성되지 않도록 하는 소정의 압력일 수 있다.

이처럼 상술한 기준 압력으로 공급 압력을 감압하여 분사부(200)로 공급하기 때문에, 적은 양의 가스를 사용하면서, 용융물(M)이 분사부(200)로 유입되는 것을 방지하고, 용융물(M)의 탕면에 나탕이 발생하는 것도 방지할 수 있다. 이러한 기준 압력은 약 3bar의 압력일 수 있다. 예컨대 이러한 기준 압력은 상술한 유틸리티 라인의 공급 압력보다 6배 낮은 압력일 수 있다.

한편, 용융물(m)의 높이가 높아지면 용융물(M)의 압력 예컨대 철정압이 커지기 때문에, 그 비율만큼 공급 압력의 크기를 증가시켜야 한다. 예컨대 용융물의 밀도가 7020 kg/m³이면, 용융물(m)의 높이가 약 1m 높아질 때, 공급 압력을 약 0.68 bar 증가시켜야 한다. 이에, 용융물(m)의 높이가 변하더라도 적절한 압력의 가스를 분사부(200)로 공급할 수 있다. 이처럼 기준 압력은 용기부(100) 내부의 용융물(M) 높이에 따라 정해질 수 있다.

이후, 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절한다. 구체적으로 가스가 공급 압력의 크기를 유지하면서, 미리 설정된 기준 유량을 추종하도록 공급 유량을 증감시킬 수 있다. 따라서, 압력 조절부(430)에서 가스의 유량이 불규칙하게 변하더라도, 유량 조절부(440)로 가스의 유량을 조절하여, 일정한 공급 유량으로 분사부(200)에 가스를 공급할 수 있다. 이때, 기준 유량은 용융물(M)의 탕면에 나탕이 발생하지 않을 수 있는 가스의 유량 혹은 용융물(M)의 급격한 교반을 방지할 수 있는 가스의 유량일 수 있다. 물론, 기준 유량은 다양한 방식으로 정의될 수 있다.

한편, 상술한 과정들을 수행하는 동안, 보호 용기(310)와 비산방지 판(330)을 이용하여 용기부(100)로부터 저장부(300)의 압력 용기(320)로 고온의 온도가 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용융물(M)로부터 기인하는 비산물이 압력 용기(320)를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 과정들을 수행하는 동안, 저장부(300)의 온도 상승으로 인하여 저장부(300)의 내부 압력이 급격하게 높아져서 특정 압력보다 높아지면, 압력 용기(320)로부터 압력 조절기(430)로의 가스의 공급 압력이 급격하게 높아지게 된다. 이때, 공급부(400)의 안전 밸브(420)를 이용하여, 가스가 흐르는 배관(410)의 일부 예컨대 분기관(410a)를 개방시킴으로써, 압력 조절기(430)로 공급되는 가스의 압력을 낮춰줄 수 있다. 이에, 압력 조절기(430)의 손상을 방지할 수 있고, 공급 압력의 변동을 방지할 수 있다. 한편, 상술한 특정 압력은 예컨대 저장부(300)의 충전 압력보다 높고, 저장부(300)의 압력 용기(320)가 파손되지 않고 견딜 수 있는 내부의 압력인 허용 압력보다 낮은 소정의 압력 범위 내에서 선택되는 소정 압력일 수 있다.

가스의 공급 압력과 공급 유량을 조절하여 분사부(200)로 공급하는 동안, 압력 용기(320)로의 온도 전달을 방지하는 과정과 압력 용기(320)의 오염을 방지하는 과정과 공급 압력의 변동을 방지하는 과정은 선택적으로 수행될 수 있다. 즉, 가스의 공급 압력과 공급 유량을 조절하여 분사부(200)로 공급하는 동안, 이들 과정 중 적어도 어느 한 과정이 수행될 수 있다.

또한, 상술한 과정들을 수행하는 동안, 용기부(100)를 중심으로 저장부(300)의 반대측에서, 무게 조정부(500)를 이용하여 용기부(100)에 무게를 가하는 방식으로, 용기부(100)의 무게 중심이 편중되는 것을 방지할 수 있고, 이때, 저장부(300)에서 가스가 소모되는 소모량에 따라 무게 조정부(500)가 무게를 가하는 작용점을 저장부(300)측으로 이동시키며, 무게 중심을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

상술한 바에 따르면, 저장부(300)의 압력 용기(320)의 내부 압력이 변동되더라도 장시간 일정한 유량과 유압의 가스를 분사부(200)로 공급함으로써, 분사부(200)로 용융물(M)이 침투하는 것을 방지할 수 있고, 분사부(200)의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예 및 그 변형 예들에 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.

100: 용기부
200: 분사부
300: 저장부
320: 압력 용기
400: 공급부
430: 압력 조절기
440: 유량 조절기

Claims (19)

1. 용융물이 수용될 수 있도록 내부에 공간을 구비하는 용기부;
   상기 용기부 내부의 용융물 내에 가스를 분사할 수 있도록 상기 용기부의 하부에 장착되는 분사부;
   상기 용기부에 장착되고, 내부에 가스가 충전될 수 있는 저장부;
   상기 분사부와 상기 저장부를 연결시키도록 상기 용기부에 설치되고, 가스의 공급 압력을 조절하는 압력 조절기 및 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비하는 공급부; 및
   상기 용기부를 사이에 두고 상기 저장부와 수평 방향으로 대향하는 위치에서 상기 용기부의 외면에 장착되는 무게 조정부;를 포함하는 용융물 처리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공급부는,
   상기 용기부의 외면을 따라 연장되고, 상기 분사부와 상기 저장부를 연결시키는 배관;
   상기 배관에 장착되는 안전 밸브;를 포함하고,
   상기 안전 밸브와 상기 분사부 사이에 위치하도록 상기 배관에 상기 압력 조절기가 장착되고, 상기 압력 조절기와 상기 분사부 사이에 위치하도록 상기 배관에 상기 유량 조절기가 장착되는 용융물 처리 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 공급부는,
   상기 안전 밸브와 상기 압력 조절기 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 제1차단 밸브;
   상기 제1차단 밸브와 상기 안전 밸브 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 배출 밸브;
   상기 압력 조절기와 상기 유량 조절기 사이에 위치하도록 상기 배관에 장착되는 제2차단 밸브;를 포함하는 용융물 처리 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 저장부는 복수개 구비되고,
   상기 배관은 일부가 복수개의 분관으로 분기되고,
   각각의 분관이 각각의 저장부에 연결되는 용융물 처리 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 저장부는,
   상기 배관과 연결되고, 내부에 가스가 충전되며, 교체 가능한 압력 용기;
   상기 압력 용기가 수용되고, 상기 용기부의 외면에 장착되며, 일부가 개폐될 수 있는 보호 용기;
   상기 보호 용기의 상면을 커버하도록 형성되는 비산방지 판;
   상기 보호 용기의 내면으로부터 돌출되고, 상기 압력 용기와 접촉할 수 있는 고정 판;을 포함하는 용융물 처리 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 압력 용기는 상부가 상측으로 볼록하게 형성되고,
   상기 고정 판은 복수개 구비되고, 적어도 하나의 고정판이 상기 압력 용기의 상부의 볼록한 부분에 접촉하여 상기 압력 용기의 상하 방향의 움직임을 구속할 수 있는 용융물 처리 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 고정 판의 나머지는 상기 압력 용기의 측면에 접촉하여 상기 압력 용기의 수평 방향의 움직임을 구속할 수 있는 용융물 처리 장치.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 보호 용기의 내면에는 열 차단 부재 및 냉각 유로 중 적어도 어느 하나가 구비되는 용융물 처리 장치.
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 무게 조정부는 무게 중심을 조절할 수 있도록 적어도 일부가 상기 용기부의 외면을 따라 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되는 용융물 처리 장치.
11. 가스가 충전된 저장부와 함께 이동 가능한 용기부를 마련하는 과정;
    용융물이 수용된 상기 용기부를 제1 위치에서 제2 위치로 이송하는 과정;
    상기 용기부 내부의 용융물 내에 가스를 분사할 수 있도록 상기 용기부의 하부에 장착된 분사부로 가스를 공급하는 과정;
    상기 분사부로 공급되는 가스의 공급 압력을 조절하는 과정;
    상기 공급 압력이 조절된 가스의 공급 유량을 조절하는 과정; 및
    상기 용기부를 중심으로 상기 저장부의 반대측에 무게를 가하여 상기 용기부의 무게 중심이 편중되는 것을 방지하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 과정은,
    상기 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 어느 한 위치의 유틸리티 라인의 내부 압력보다 낮고, 용융물 압력보다 높은 기준 압력으로, 상기 공급 압력을 감압하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 과정은,
    상기 저장부의 충전 압력보다 낮고, 용융물 압력보다 높은 기준 압력으로, 상기 공급 압력을 감압하는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 기준 압력은 상기 용기부 내부의 용융물 높이에 따라 정해지는 용융물 처리 방법.
15. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 유량을 조절하는 과정은,
    상기 가스가 상기 공급 압력을 유지하면서, 미리 설정된 기준 유량을 추종하도록 상기 공급 유량을 증감시키는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
16. 청구항 11에 있어서,
    상기 용기부로부터 상기 저장부로 온도가 전달되는 것을 방지하는 과정;
    상기 용융물로부터 기인하는 비산물이 상기 저장부를 오염시키는 것을 방지하는 과정; 및
    상기 저장부의 내부 압력이 급격하게 높아지면 가스가 흐르는 배관의 일부를 개방하여 상기 공급 압력의 변동을 방지하는 과정; 중 적어도 어느 한 과정을 포함하는 용융물 처리 방법.
17. 삭제
18. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스의 소모량에 따라 상기 무게의 작용점을 상기 저장부측으로 이동시키는 과정;을 포함하는 용융물 처리 방법.
19. 청구항 11에 있어서,
    상기 용융물은 용강 및 슬래그 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용융물 처리 방법.

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