KR19990028062U - 제강공정용 용제 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제강공정용 용제 주입장치에 관한 것으로서, 제강공정에서 고압가스를 생성하는 제1압축기(100)에 제1콘트롤밸브(220)를 개재한 제1관로(200)로 연결함과 동시에 외경에 내화막(520)을 구비하여 주변기기의 유기적 관계에 의해 편심된 상태로 수강래들(400)에 수용되도록 장착하여 고압가스를 수강래들(400)로 유도하는 외관(500)을 포함한 고압가스공급수단; 고압가스 유도수단의 제1압축기(100)에 대해 낮은 압력의 고압가스를 생성하는 제2압축기(700)에 제2콘트롤밸브(820) 및 용제의 공급원인 용제조장조(300)를 개재한 제2관로(800)를 통해 연결되어 외관(500)에 대해 낮은 압력의 고압가스에 실린 용제를 수강래들(400)로 유도하도록 외관(500)의 내측에 설치된 내관(900)을 포함한 용제공급수단; 내관(900)을 수용한 상태에서 외관(500)의 하단에 구비하여 내관(900)에서 분출되는 용제를 외관(500)에서 분출되는 가스 압력으로 외관(500)을 중심으로 수강래들(400)의 편심공간(42)에 대해 수강래들(400)의 중심공간(440)으로 유도하여 용탕과의 반응성을 향상시키는 노즐(600)을 특징적 구성으로 하여, 상기 제1압축기와 제2압축기에서 생성된 압력차에 의해 내관을 통해 공급되는 용제가 외관에서 공급되는 고압가스에 의해 노즐을 통해 용탕이 수용된 수강래들에 반응영역에 따라 균형있게 분배됨으로써, 용제의 소비량이 감소된 상태에서 반응효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

제강공정용 용제 주입장치(flux pouring device for steel working)

본 고안은 제강공정에서 용선을 용강으로 정련하기 위하여 투입되는 용제의 양이 반응영역에 대해 적절한 분배가 이루어지는 제강공정용 용제 주입장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정은 철광석을 석회석과 함께 투입하여 소결하는 소결공정과, 소결단계를 거친 철광석을 전로에서 용선상태로 용융하는 용융공정과, 용융단계에서 용융된 용선을 수강래들로 배출하는 단계에서 금속의 기계적 성질에 악영향을 끼치는 비금속물질 및 금속산화물의 찌거기(slag)를 분리 제거하는 불순물제거공정과, 불순물제거공정에서 슬래그가 분리된 상태의 용선을 수강래들에서 용강으로 제련하는 제강공정과, 제강공정을 거친후 연속주조기 및 압연기를 거쳐 사용 목적에 따른 제품으로 생산한다.

상기 공정단계에서 제강공정은 수강래들에 수용된 용선내에 용제(flux)를 투입하여 산화물을 환원 및 유독가스의 제거를 촉진하는 탈류작용에 의해 이루어 진다.

이러한 용제는 분체상으로 낮은 밀도를 유지하고, 수강래들에 진입하는 단계에서 용제가 용선(이하 용탕이라 함)과 직접 충돌하여 반응계면적을 보다 넓게 확보하기 위한 수단으로서, 용제를 일정 압력하의 고압가스에 실린상태로 수강래들에 진입하도록 함과 동시에 가스에 실린 상태로 배출되는 용제의 최종 배츨경로를 수강래들에 소정범위 수용한 상태로 구비한다.

즉, 도1에서와 같이 압축기(10)에서 발생한 고압가스가 콘트롤밸브(22)에 의해 제어되는 관로(20)상으로 흐름경로를 이루는 과정에서, 상기 고압가스가 관로(20)상에 구비한 용제조장조(30)를 경유하면서 용제가 혼입된 상태로 수강래들(40)에 소정범위 수용되며 외경에 내화막(52)을 구비한 주입관(50)을 통해 유도된후, 주입관(50)의 하단에 인접한 위치에 구비한 노즐(60)을 통해 수강래들(40)에 수용된 용탕에 직접 접촉하면서 분출되도록 구성한다.

그러나 상기한 종래의 제강공정용 용제 주입장치는 유기적 결합관계를 갖는 주변기기의 설치 사양에 따라 주입관이 수강래들(40)에 편심되도록 설치된 유형으로서, 주입관(50)을 중심으로 편심공간(42)의 반응영역이 중심공간(44)의 반응영역에 대해 적은 영역, 즉 편심공간(42)이 중심공간(44)에 대해 소량의 용탕을 보유하게 된다.

이에 편심공간(42)으로 분출되는 용제량은 중심공간(44)에 대해 소량이 필요하고 상대적으로 중심공간(44)은 다량의 용제를 필요로 하나, 단일 경로인 주입관(50)을 통해 고압가스와 같이 분출되는 용제는 주입관(50)을 중심으로 인접면에 동일 비율로 배출된다.

따라서 편심공간(42)으로 공급되는 용제량은 용탕량에 대해 과다 하고, 중심공간(44)으로 공급되는 용제량은 용탕량에 대해 부족하여, 용제의 소비량이 증가함은 물론 용제의 공급량에 대해 반응성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 용제를 강제적으로 공급하는 관로의 편심장착에 의해 반응영역을 달리하는 용탕이 수용된 수강래들에 반응영역에 따라 균형있는 용제의 공급이 이루어지는 제강공정용 용제 주입장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래 기술에 의한 제강공정용 용제 주입장치의 구성을 나타낸 요부 사시도,

도2는 본 고안에 의한 제강공정용 용제 주입장치의 구성을 나타낸 요부 사시도,

도3은 본 고안의 주입장치에 적용한 주입관로의 구성을 나타낸 단면도,

도4는 도3에 적용한 주입관로의 세부 구성을 나타낸 A - A선 단면도,

도5는 도3에 적용한 주입관로의 세부 구성을 나타낸 B - B선 단면도,

도6는 본 고안의 제강공정용 용제 주입장치에 실험기기를 장착한 상태의 구성을 나타낸 단면도,

도7은 본 고안에 의한 제강공정용 용제 주입장치의 진보성 판단을 위하여 도6의 실험기를 통해 측정된 용제량에 대한 탈류상태를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제1압축기 200 : 제1관로 220 : 제1콘트롤밸브

300 : 용제저장조 400 : 수강래들 420 : 내화막

500 : 외관 600 : 노즐 700 : 제2압축기

800 : 제2관로 820 : 제2콘트롤밸브 900 : 내관

상기 목적을 실현하기 위한 본 고안의 실시예를 첨부한 도면 도2 내지 도7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 수강래들(400)에 수용된 용탕에 일정 압력하의 고압가스에 실린상태로 용제를 투입하여 정련하는 제강공정에서 구비된다.

상기 제강공정에서 고압가스를 생성하는 제1압축기(100)에 제1콘트롤밸브(220)를 개재한 제1관로(200)로 연결함과 동시에 외경에 내화막(520)을 구비하여 주변기기의 유기적 관계에 의해 편심된 상태로 수강래들(400)에 수용되도록 장착하여 고압가스를 수강래들(400)로 유도하는 외관(500)을 포함하여 이루어진 고압가스공급수단; 고압가스 공급수단의 제1압축기(100)에 대해 낮은 압력의 고압가스를 생성하는 제2압축기(700)에 제2콘트롤밸브(820) 및 용제의 공급원인 용제조장조(300)를 개재한 제2관로(800)를 통해 연결되어 외관(500)에 대해 낮은 압력의 고압가스에 실린 용제를 수강래들(400)로 유도하도록 외관(500)의 내측에 설치된 내관(900)을 포함하여 이루어진 용제공급수단; 내관(900)을 수용한 상태에서 외관(500)의 하단에 구비하여 내관(900)에서 분출되는 용제를 외관(500)에서 분출되는 가스 압력으로 외관(500)을 중심으로 수강래들(400)의 편심공간(420)에 대해 수강래들(400)의 중심공간(440)으로 유도하여 용탕과의 반응성을 향상시키는 노즐(600)을 특징적 구성으로 한다.

상기 내관(900)은 외관(500) 내부에서 수용래들의 중심공간(440)으로 편심된 상태로 내관(900)의 일측 외경이 외관(500)의 일측 내경에 면접촉된 상태로 설치된다.

그리고 노즐(600)은 내관(900)의 하단과 외관(500)의 하단을 수용한 상태로서, 내관(900)을 통해 일정압력으로 공급되는 고압가스를 외관(500)에 대해 수강래들(400)의 편심공간(420)으로 분출되도록 유도하는 외관(500)과 연통된 유도구(620)를 구비한다.

또한 내관(900)과 외관(500)의 압력차는 1.2 ~ 2.0을 유지함이 바람직하다. 이 기준치는 자사 실험결과, 상기 기준치 이하로 외관(500)의 압력이 낮을 경우 내관(900)에서 분출되는 용제가 외관(500)으로 유입되는 역류가 이루어지며, 기준치 이상으로 외관(500)의 압력이 높을 경우 용제의 분출이 어려웠다.

상기 구성에 의한 본 고안의 작용을 본 고안의 작용을 자사의 실험기기를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 자사의 실험기기는 도 6에서와 같이 본 고안의 구성인 제1,제2압축기(100)(200),용제조장조(300),내관(900),외관(500),이를 연결하는 제1,제2관로(200)(800) 및 고압가스와 용제의 최종 배출구인 노즐(600)과 용탕이 수용되는 수강래들(400)의 구성을 가지며, 노즐(600)에 대해 일정 범위 상승된 위치에 수강래들(400)의 내부를 차단하는 틀(70)을 구비하고, 틀(70) 내부에는 단위 면적당 100mesh정도의 망(72)을 부착하며, 실험용용제는 수강래들(400)에 수용된 실험용 용탕인 물속에서 부상됨과 동시에 부상되는 과정에서 틀(70)에 걸러지도록 밀도가 0.4g/㎤로 입자가 0.5 mm인 아크릴재를 사용하였다.

이러한 실험기기에 있어서, 용제조장조(300)에 충진된 10kg 분량의 실험용용제가 제2압축기(700)에서 발생된 고압가스에 실려 내관(900)을 통해 노즐(600)로 공급되고, 공급된 실험용용제는 제1압축기(100)에서 발생한 고압가스가 외관(500)을 통해 노즐(600)로 공급되는 과정에서 실험용용제를 강제적으로 수강래들(400)에 수용된 물에 분출하며, 이때 실험용용제는 부상되는 과정에서 틀(70) 내부에 구비한 망(72)에 걸러진다.

이때 걸러진 실험용용제는 수강래들(400)의 중심에 대해 편심공간(420)에 인접한 편심공간망(74)과 중심공간(440)에 인접한 중심공간망(76)에 걸러진 실험용용제의 비율에 따라 내관(900)과 외관(500)의 압력비 즉, 제1압축기(100)와 제2압축기(700)의 설정비를 각각 구하였다.

즉, 수강래들(400)의 편심공간(420)에 대해 중심공간(440)이 실험용용제의 집진량이 많아지는,즉 편심공간(420)과 중심공간(440)에 공급되는 실험용용제의 공급이 각각 과대 및 과소하지 않은 상태에서 적정하게 반응할 수 있는 범위로 압력비를 설정하였다.

외관압력/내관압력(외관압＞내관압)	용제총량(kg)	편심공간망걸름량	중심공간망걸름량
2.5	10	0.5	9.4
2.0	10	1.2	8.7
1.8	10	2.6	7.4
1.5	10	3.2	6.8
1.2	10	4.2	5.9
1.1	10	4.8	5.1

이에 표1에서와 같이 외관(500)이 내관(900)에 대해 단위압력(kgf/㎠)이 높은 상태에서의 압력비를 1.1~2.5범위 내에서 압력차를 두고 실험한 결과, 압력비가 1.1인 경우에는 편심공간망(74)에 걸러져 집진된 실험용용제가 10kg의 총분량에 대해 0.5kg이고 중심공간망(76)에 걸러진 실험용용제는 9.5kg으로서, 이는 편심공간(420)에 반응하기 위한 실험용용제량이 부족하고 상대적으로 중심공간(440)에 반응하기 위한 실험용용제량이 과다한 결과를 얻었다.

또한 압력비가 2.5인 경우는 상기의 경우와 반대인 결과를 얻었다.

이에 1.2~2.0의 압력비 상태에서 실험용용제가 편심공간(420)과 중심공간(440)에 반응하는 적정량이 얻어지는 기준치를 얻었다.

이러한 압력비를 갖는 본 고안에 의한 제1압축와 제2압축기(700)를 작동하면, 제1콘트롤밸브(220)와 제2콘트롤밸브(820)가 개로됨과 동시에 압력비가 1.2~2.0인 고압가스가 제1관로(200) 및 제2관로(800)를 통해 공급된다. 제1관로(200)를 통해 공급된 고압가스는 외관(500)을 통해 유도된후 노즐(600)로 수용되는 과정에서 유도구(620)에 의해 노즐(600)의 편심공간(420)으로 진입한다.

한편 제2관로(800)를 통해 공급된 고압가스는 용제조장조(300)를 경유하는 과정에서 용제가 혼입된 상태로 내관(900)을 통한 유도에 의해 노즐(600)로 수용되는 과정에서 외관(500)을 통해 배출되는 고압가스,즉 내관(900)에 대해 1.2~2.0의 높은 압력비를 갖는 고압가스에 의해 용제가 수강래들(400)의 편심공간(420)에 대해 중심공간(440)으로 유도된다.

이에 실험결과에 나타낸 바와같이 편심공간(420)과 중심공간(440)으로 분출되는 용제량은 반응성을 확보하기 위한 최적의 량으로 분리되면서 분출된다.

이러한 분출량은 도 7에 나타낸 바와 같이 용탕 중량%당 함유된 황(w/%S)이 0.03의 초기 시점에서 용제가 분출되어 용제의 전체에 걸쳐 확산된 상태에서 이루어지는 탈류후 중량%당 함유된 황이 0.005시점을 기준으로 용제의 소비량이 점선으로 나타낸 바와 같이 종래의 주입장치에 의한 경우 2kg이 필요로 하며, 실선으로 나타낸 바와 같이 본 고안에 의한 경우 1.2kg을 필요로 하는 즉, 종래에 대비 반응효율이 166% 향상되었다.

본 고안은 수강래들에 수용된 용탕에 분출하여 정련하는 용제의 공급이 반응영역에 따라 균형있게 분배됨으로써, 용제의 소비량이 감소된 상태에서 반응효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 수강래들에 수용된 용탕에 일정 압력하의 고압가스에 실린상태로 용제를 투입하여 정련하는 제강공정에 있어서,

   상기 제강공정에서 고압가스를 생성하는 제1압축기(100)에 제1콘트롤밸브(220)를 개재한 제1관로(200)로 연결함과 동시에 외경에 내화막(520)을 구비하여 주변기기의 유기적 관계에 의해 편심된 상태로 수강래들(400)에 수용되도록 장착하여 고압가스를 수강래들(400)로 유도하는 외관(500)을 포함하여 이루어진 고압가스공급수단;

   고압가스 공급수단의 제1압축기(100)에 대해 낮은 압력의 고압가스를 생성하는 제2압축기(700)에 제2콘트롤밸브(820) 및 용제의 공급원인 용제조장조(300)를 개재한 제2관로(800)를 통해 연결되어 외관(500)에 대해 낮은 압력의 고압가스에 실린 용제를 수강래들(400)로 유도하도록 외관(500)의 내측에 설치된 내관(900)을 포함하여 이루어진 용제공급수단;

   내관(900)을 수용한 상태에서 외관(500)의 하단에 구비하여 내관(900)에서 분출되는 용제를 외관(500)에서 분출되는 가스 압력으로 외관(500)을 중심으로 수강래들(400)의 편심공간(420)에 대해 수강래들(400)의 중심공간(440)으로 유도하여 용탕과의 반응성을 향상시키는 노즐(600)로 구성한 것을 특징으로 하는 제강공정용 용제의 주입장치.