KR20000040401A - 회전축열체를 이용한 턴디쉬 무산화 보열방법 및 그 장칫 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철공정의 연속주조 공정에 있어서, 용강을 전로로부터 받아 연속주조기에 주입하는 설비인 턴디쉬를 보열하기 위한 것으로, 1개의 회전식 축열체 케이스(33)에 3개의 축열체(40)를 삽입하고, 이를 단속적으로 회전시키며, 1개의 연소통(34)과 4개의 고정쳄버(35)를 이용하여 연소가스에 의한 축열체(40)의 가열작용, 가열된 축열체(40)에 의한 저온질소의 가열작용, 그리고 회수질소(39)에 의한 축열체(40)의 예열작용이 연속적으로 이루어 지도록 하여 턴디쉬(10)를 보열하도록 하여서 됨을 요지로 한다.

Description

회전축열체를 이용한 턴디쉬 무산화 보열방법 및 그 장치

본 발명은 제철공정의 연속주조 공정에 있어서, 용강을 전로로부터 받아 연속주조기에 주입하는 설비인 턴디쉬를 보열하기 위한 것으로, 특히 주조를 완료하고 용강주입을 대기하고 있는 턴디쉬의 온도저하를 방지하고, 턴디쉬 내부에 잔존하는 용강의 산화를 방지하여 주조품질을 향상시킬 수 있는 턴디쉬 무산화 보열방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 턴디쉬(10)는 내부에 내화물이 부착되어 있으며 외부는 철피로 이루어져 있고, 용강이 연속 주조기내에 완전히 유입될 때 까지 용강의 온도저하를 방지하며, 산화철을 비롯한 불순물이 주조기 내부로 유입되지 않도록 설계되어야 한다.

한편 1회의 주입을 완료한 턴디쉬(10)는 수십차례에 걸쳐 반복적으로 사용하게 되는 데, 주조완료 후 다시 용강을 받을 때 까지의 기간 동안 내화물의 온도가 외부공기와의 열전달에 의하여 저하되며, 이를 방지하기 위하여 여러 가지 방법을 사용하여 보열을 행하게 된다.

상기 턴디쉬(10)의 내화물 온도가 저하되면 용강의 온도가 저하되므로 턴디쉬 (10)내에서의 용강 유동성이 저하되고, 이로 인하여 용강에 포함된 불순물의 제거 성능이 저하되는 등의 여러 가지 품질상의 문제가 야기할 뿐만 아니라 초기주입시 용강과 내화물의 온도차로 인하여 내화물의 수명을 단축시키게 된다.

따라서 주조 대기중에 있는 턴디쉬(10)의 온도저하를 방지하기 위한 턴디쉬 보열방법은 제품의 품질 뿐만 아니라 제조단가와도 직결이 되기 때문에 중요한 기술의 하나로 인식이 되고 있다.

도 1은 턴디쉬(10)의 보열을 위한 종래의 기술을 설명하기 위한 구성도로서, 축열식 버너의 원리를 이용하여 1500℃이상으로 질소를 가열하여 턴디쉬(10)에 주입함으로서 내화물의 온도저하를 방지함과 동시에 공기와 같은 산화성 기체의 유입을 차단하여 턴디쉬(10)내부에 남아 있는 잔류용강의 산화를 방지하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와같은 종래의 턴디쉬 보열 기술은 동일한 구성을 갖으며 상호 마주보도록 설치된 연소실(11)과 축열체(12)로 구성된 2대의 연소실/축열체 세트를 턴디쉬 커버(14)위에 탑재하여 두고, 그중 1대의 연소실/축열체 세트에 대하여 연소실(11)에 연료 가스관(16)과 연소용 공기관(17)을 통하여 연료가스와 연소용공기를 공급하여 연소 시킨다.

상기와 같이하여 연소실(11)에서 발생된 고온의 연소 가스는 축열체(12)를 통과하여 배기가스(20)가 방출이 된다. 이때 축열체(12)는 고온 연소가스의 열을 흡수하여 저장하는 역할을 하게 되어 배기가스(20)의 온도는 약 200℃수준까지 저하된다.

턴디쉬 커버(14)에 탑재된 2대의 연소실/축열체 세트중 1대가 상기와 같은 자용을 하는 동안 다른 1대에는 상온의 공급질소(19)가 축엘체(12)를 통과하여 1500℃까지 가열이 된 다음 연소실(11)을 통하여 턴디쉬(10)내부로 주입이 되도록 한다.

상기 1500℃의 질소는 턴디쉬(10)를 가열한 다음 다시 연소중에 있는 연소실/축열체 세트의 하부를 통하여 연소실(11)에 흡입된 다음 축열체(12)에 보유열을 전달하고 배기가스(20)에 혼합되어 대기중으로 방출된다.

상기와 같은 작용을 2대의 연소실/축열체 세트에 대하여 교대적으로 행함으로서 축열체(12)는 연소화염으로부터의 흡열작용과 상온의 공급질소(19)에 대한 방열작용을 반복하게 되는 것이며, 절환밸브(13)와 각각의 전동 차단변(15)의 적정한 조정에 의하여 배기가스(20)와 공급질소(19) 그리고 연료가스 및 연소용 공기가 상기와 같은 작용이 이루어 지도록 전기적인 방법으로 조정이 된다.

이러한 종래의 기술은 불활성가스인 질소를 고온으로 가열하여 턴디쉬 내에 주입함으로서 턴디쉬(10)내의 잔류용강의 산화를 방지함과 동시에 턴디쉬(10)의 온도저하를 방지할 수 있기 때문에 유용한 기술로 평가되어 왔다.

그러나 상기의 설명으로부터 알수 있듯이 공급질소(19)의 가열을 위해서는 2대의 연소실/축열체 세트가 설치되어야 하기 때문에 설비가 장대하게 되며, 이들이 서로 교대적으로 작동을 하므로 작동이 반복되는 과정에 있어서 턴디쉬(10)내의 압력 변동으로 인하여 미량의 산소가 침입할 가능성이 존재하게 되는 단점이 있어 왔다.

더욱이 상온의 공급질소(19)를 연속적으로 공급하여야 하며 1회 가열한 질소는 열량만을 회수할 뿐 재사용이 되지 않고 배기가스(20)에 혼합되어 배출되기 때문에 고가의 질소사용에 따른 비용이 소요된다는 중대한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발멸한 것으로, 턴디쉬를 가열하기 위한 질소가열장치를 단순화 하며 1회 가열하고난 질소를 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로서 질소의 소모량을 대폭적으로 저감시킴과 동시에 고온질소에 의한 턴디쉬의 가열이 연속적으로 이루어 지도록 하여 턴디쉬내부에 외부공기의 침입이 없도록 함으로서 연속주조 공정의 효율화와 제품품질 향상에 기여할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 교대연소식 축열버너를 이용한 턴디쉬 보열장치의 구성도

도 2는 본 발명의 회전축열체를 이용한 턴디쉬 무산화 보열장치의 구성도

도면의 주요 부호에 대한 설명

10 : 턴디쉬 11 : 연소실

12 : 축열체 13 : 절환밸브

14 : 턴디쉬 커버 15 : 차단변

16 : 연료가스관 17 : 연소용공기관

18 : 고온질소 19 : 공급질소

20 : 배가가스 30 : 장치본체

31 : 보조질소 32 : 연소화염

33 : 회전식 축열체 케이스 34 : 연소통

35 : 고정챔버 36 : 질소순환용 송풍기

37 : 질소공급노즐 38 : 질소회수노즐

39 : 회수질소 23 : 축열제

본 발명은 도 2에서 도시된 바와같이 일정한 속도로 시계방향으로 회전하는 회전식 축열체 케이스(33)에는 3개의 원통형 축열체(40)를 삽입하여 설치하고, 그 좌.우측에는 1개의 연소통(34)과 4개의 원통형 고정쳄버(35)를 설치하여 공급질소(19)의 가열이 연속적으로 이루어 지게 함과 동시에 1회 사용된 질소를 재사용할 수 있도록 하였다.

한편 상기 연소통(34)에서 연료가스와 연소용 공기가 혼합되어 연소된 후 생성된 고온의 연소가스는 회전식 축열체 케이스(33)에 삽입된 3개의 축열체(40)중 1개를 가열한 후 약 200℃까지 온도가 저하되어 대기중으로 방출된다.

연소가스로부터 열을 흡수하여 고온상태로 된 축열체(40)는 회전식 축열체 케이스(33)의 회전에 의하여 질소순환용 송풍기(36)로부터 토출되어 나오는 저온의 회수질소(39)용 고정챔버(35)의 위치에서 정지하게 되며 저온의 회수질소(39)를 약 1500℃까지 가열하게 된다.

상기 1500℃ 까지 가열된 고온질소(18)는 질소공급노즐(37)을 통하여 턴디쉬(10)내부에 분사되어 진다.

이와같이 하여 턴디쉬(10)내부를 가열한 질소는 질소회수노즐(38)을 통하여 흡입이 되며, 이 때의 온도는 약 1300℃수준이 된다. 질소회수노즐(38)을 통과하고 난 1300℃의 질소는 다시 고정쳄버(35)를 통하여 냉각된 축열체(40)를 가열한 후 250℃까지 온도가 저하되어 질소순환용 송풍기(36)의 흡입측으로 유입되며, 이러한 작용이 연속적으로 이루어 지게 된다.

즉, 질소는 고온 축열체(40)로부터 열을 공급받아 1500℃까지 승온된 상태로 턴디쉬(10)내부로 주입이 되며 턴디쉬를 가열하고 난후 1300℃까지 온도가 저하된 상태에서 저온상태의 축열체(40)를 가열함으로서 250℃까지 저하되고 질소순환용 송풍기(36)에 의하여 이러한 순환작용이 연속적으로 이루어 지게 된다.

3개의 원통형 축열체(40)가 삽입된 회전식 축열체 케이스(33)는 단속적으로 회전하며 연소통(34)과 4개의 고정쳄버(35)와 위치가 일치한 상태에서 일정기간 정지하여 열교환이 이루어 지도록 하는 역할을 한다.

축열체(23)는 먼저 연소가스로부터 열을 흡수하여 고온으로 된 상태에서 120。회전하게 되며, 이 위치에서 질소순환용 송풍기 출구의 저온 질소를 1500℃까지 가열하고, 저온상태로 된다.

일정 시간이 경과하면 다시 120。시계방향으로 회전하여 턴디쉬(10)를 가열하고 난 1300℃의 질소로부터 열을 회수하여 예열이 된 다음 다시 120。회전하여 원래의 위치로 오게 되는 것이다.

이러한 과정에 있어서 턴디쉬(10)내부에 외부의 공기가 유입되지 않도록 하기 위해서는 1300℃의 질소가 흡입되는 고정쳄버(35)부분을 대기압보다 높게 유지하는 것이 중요하기 때문에 보조질소(31)를 공급하여 질소의 압력을 유지하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 질소가 연속적으로 순환되기 때문에 종래의 기술에서 나타나는 유로의 주기적 변경에 의한 턴디쉬내부 압력 변화가 없고, 따라서 외부의 공기가 칩입할 가능성을 줄일 수 가 있게 되며, 질소공급노즐의 위치에 대한 제약이 없기 때문에 최적의 위치에 질소공급노즐을 배치할 수 있어 보열성능을 극대화 할 수 있게 된다.

또한 턴디쉬를 가열하고 난 질소를 대부분 회수할 수 있으므로 장치의 운용을 위한 비용이 대폭적으로 감소가 될 수 있다는 유리한 점이 있고, 장치의 구성면에서는 종래의 기술에서는 1개의 절환밸브와 4개의 전동차단변이 필요한 반면 본 발명에서는 밸브장치가 필요치 않아 장치가 간단해지며 장기간 사용할 때 주요 고장의 원인이 근본적으로 없어지게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1개의 회전식 축열체 케이스(33)에 3개의 축열체(40)를 삽입하고, 이를 단속적으로 회전시키며, 1개의 연소통(34)과 4개의 고정쳄버(35)를 이용하여 연소가스에 의한 축열체(40)의 가열작용, 가열된 축열체(40)에 의한 저온질소의 가열작용, 그리고 회수질소(39)에 의한 축열체(40)의 예열작용이 연속적으로 이루어 지도록 하여 턴디쉬(10)를 보열하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 회전축열체를 이용한 턴디쉬 무산화 보열방법.

일정한 속도로 시계방향으로 회전하는 회전식 축열체 케이스(33)에는 일정한 간격을 유지하도록 3개의 원통형 축열체(40)를 삽입하여 설치하고, 그 축열체(40)의 좌.우측에는 1개의 연소통(34)과 4개의 원통형 고정쳄버(35)를 설치하여 공급질소(19)의 가열이 연속적으로 이루어 지게함과 동시에 1회 사용된 질소를 재사용할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 회전축열체를 이용한 턴디쉬 무산화 보열장치.