KR20010061582A - 전기로 슬래그 유출 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강 상부에 존재하는 전기로 슬래그를 사전에 차단함으로써, 와류 형성과 관계없이 슬래그 혼입을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 전기로의 출강구 직상부 앞쪽의 용강의 유입되는 통로에 슬래그에 수직방향으로 유입통로와 크기가 동일하며 출하강이 가능하도록 설치된 위어(weir)와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어 제어장치와로 이루어진 전기로 슬래그 유출 방지장치 및 전기로 출강구 상부에 설치된 위어와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어제어장치를 이용하여 슬래그를 출강구 이전에 차단하고 위어 하부로만 용강이 이동하도록 제어하므로서 출강구 선단에서 슬래그 유입을 방지하는 전기로 슬래그 유출 방지방법을 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 전기로 출강시 와류에 의해 혼입되는 슬래그를 완전히 차단함으로써, 출강량 증대, 생석회 및 알루미늄 원단위저감에 효과가 있을 것이다.

Description

전기로 슬래그 유출 방지 장치 및 그 방법{an apparatur for preventing the carry-over slag in electric arc furnace and the method for preventing the same}

본 발명은 제강공정중 전기로에서 취련종료후 수강 레이들로 출강하는 과정에서 용강과 함께 유출되는 슬래그의 혼입을 방지하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 특히 전기로 출강구 직전에 위어(weir)를 설치하여 출강구로 유입되는 슬래그를 사전에 차단하게 함으로써 전기로 출강시 슬래그 혼입을 방지하는 장치 미츠 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 슬래그 유출과 관련된 문제는 강판을 생산하는 일관제철소공정중 전로 설비에서 많이 다루어져 왔다. 출강시 전로 슬래그의 유출은 첫째, 출강을 위해 전로를 경동시킬 때, 둘째 출강 중기에 와류 형성에 의해, 셋째 출강이 끝난후 전로를 직립시킬 때 발생되며, 전체 슬래그중 각 각이 차지하는 분율은 15%, 60%, 25%로, 와류에 의한 혼입이 가장 많게 된다. 전기로의 경우에는 편심노저출강(Eccentric Bottom Tapping)방식으로 인하여, 출강구에 모래와 같이 충진재가 사용되고 있으므로 첫째와 같은 초기 슬래그 유출은 발생되고 있지 않으나, 출강 중기이후 와류 및 전기로 직립시 많은 슬래그가 유출되고 있다.

그러나 둘째의 경우는 출강구를 통하여 용강이 유출될 때 용강 탕면에 소용돌이 현상이 발생하고 그 중앙이 깔데기 모양으로 형성되기 때문에, 용강 상부에 존재하는 슬래그가 용강과 함께 혼입된다. 이와같은 소용돌이 현상은 출강구에서의 용강높이, 회전운동, 유출속도 등의 상호결합된 복잡한 유체운동으로써, 소용돌이의 회전방향은 액체가 장시간 정지되어 있거나 외부에 강제적인 힘이 제거된 경우 지구자전에 의해 발생되는 코리올리 힘(Corilois force)에 의해 좌우되어, 북반구의 경우 반시계방향으로, 남반구의 경우 시계방향으로 회전된다. 그러나, 출강중용강은 정지상태가 아니라 유동하는 상태로서 수평회전방향으로 이동하는데 이는 코리올리 힘보다 크므로, 이러한 힘을 상쇄시켜 용강 와류를 차단하기는 현실적으로 불가능하다. 종래 발명중 출강과정에서 슬래그 혼입을 억제하는 방법으로는 도 1과 같은 슬래그 체크볼(slag chechball)을 이용하는 방법과, 도 2에서와 같이 슬래그 스톱퍼를 이용하는 방법과, 도 3과 같은 압축공기 슬래그 스토퍼(pneumatic slag stopper)를 이용하는 방법과, 출강구 상부에서 가스를 분사시켜 슬래그 혼입을 방지하는 방법이 공개되고 있다.

도 1과 도 2에서 사용하는 방법은 슬래그 체크볼이나 스토퍼를 출강구 직상부에 정확히 위치시켜야 하는 어려움이 있으며, 이를 정확하게 위치시킨다고 하더라도 와류를 완전히 상쇄시키는 것은 불가능하므로, 슬래그 혼입은 사전에 억제시키는 데에는 한계가 있다. 도 3과 같은 압축 공기식 슬래그 스토퍼를 사용하는 경우, 이는 와류 형성에 의한 슬래그 유출을 방지하기 보다는 출강 말기에 고압의 압축 가스를 분사하여 출강구를 차단하는 것으로 설비가 복잡하여 압축공기로 출강구 마모가 발생하는 단점을 가지고 있다. 출강구 상부에 가스를 분사시키는 방법은 출강구 상부에 슬래그를 밀어내어 용강만 존재하게 함으로써, 슬래그 유입을 사전방지할 수 있으나, 전기로 출강구는 노벽에 존재하기 때문에, 가스 분사량을 최소화할 수 밖에 없으며, 이의 결과로 슬래그 혼입을 억제할 수가 없다.

셋째의 경우에 의한 슬래그 유출을 방지하기 위해서는 슬래그 스토퍼(slag stopper)로 경동속도를 신속하게 복귀시키거나 로내 잔탕량을 적정하게 관리함으로써 슬래그 유출을 최소화시키고 있다. 셋째의 경우, 이외에는 대안이 없으므로 슬래그 유출은 불가피한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고 이를 근거로 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 전기로 출강구 직상부 앞쪽에 용강 유입구와 동일한 크기를 갖는 위어(weir)를 설치하여, 전기로 출강각도에 따라 유동적으로 침적 깊이를 변화시켜, 용강 상부에 존재하는 전기로 슬래그를 사전에 차단함으로써, 와류 형성과 관계없이 슬래그 혼입을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 전기로의 출강구 직상부 앞쪽의 용강의 유입되는 통로에 슬래그에 수직방향으로 유입통로와 크기가 동일하며 출하강이 가능하도록 설치된 위어(weir)와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어 제어장치와로 이루어진 전기로 슬래그 유출 방지장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전기로 출강구 상부에 설치된 위어와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어제어장치를 이용하여 슬래그를 출강구 이전에 차단하고 위어 하부로만 용강이 이동하도록 제어하므로서 출강구 선단에서 슬래그 유입을 방지하는 전기로 슬래그 유출 방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 있어서 슬래그 체크볼에 의한 슬래그 유입 방지법을 설명하는 도면.

도 2는 종래기술에 있어서 슬래그 스토퍼에 의한 슬래그 유입 방지법을 설명하는 도면.

도 3은 종래기술에 있어서 압축공기 슬래그 스토퍼에 의한 슬래그 유입 방지법을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 슬래그 혼입 방지 수단을 나타내는 개략도.

도 5는 경동각도에 따른 출강량의 변화를 도시하는 그래프도.

도 6은 경동각도에 따른 용강 높이 및 용강/슬래그 계면에서 위어팁까지 거리를 도시하는 그래프도.

도 7은 시간에 따른 유출된 슬래그 두께 변화 비교도.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 먼저, 전기로의 출강구 직상부 앞쪽의 용강의 유입되는 통로에 슬래그에 수직방향으로 유입통로와 크기가 동일하며 출하강이 가능하도록 설치된 위어(weir)와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어 제어장치와로 이루어진다. 여기서 위어 제어장치는 구동부와 구동속도를 제어하기 위한 논리연산제어기로 구성된 다.

또한, 본 발명은 전기로 출강시 슬래그 혼입을 억제하는 방법에 있어서, 전기로 출강구 직상부 앞쪽에 용강이 유입되는 통로에, 슬래그(5)에 수직방향으로 유입 통로와 크기가 동일한 위어(weir)를 설치하여, 슬래그를 출강구 이전에 차단하고, 위어 밑으로만 용강(4)이 이동하게 제어함으로써, 와류 형성과 관계없이 전기로 슬래그 혼입을 방지할 수 있는 방법을 제공한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 전기로를 경동시켜 출강을 준비하는 단계에서 출강구(1) 상부에 출하강이 가능한 위어(2), 위어를 제어하는 장치(3)로 구성되어 있다. 위어 제어 장치는 위어의 하강속도를 제어하기 위하여, 모터 및 모터속도를 제어하기 위한 논리연산제어기(Programmed Logic Controller)가 설치되어 있다. 논리 연산 제어기는 전기로내 장입량, 수강레이들의 출강량, 노체 경동각도의 정보를 이용하여 용강과 슬래그의 계면의 높이를 계산하며, 이를 기준을 하강길이를 이 계산값보다 200mm 더 하강시켜 슬래그 유입을 차단시키게 된다. 그리고 출강 말기에는 전기로내 용강량이 급격히 줄어들므로, 출강구 직상의 용강 높이도 계속하강시켜야 하나, 위어가 용강을 차단함으로써 파생되는 출강량의 감소를 방지하기 위하여 전기로 바닥과 위어 선단부간 이격거리를 300mm로 만족하도록 하였다. 여기서 위어의 하강길이는 도 5와 도 6으로부터 추정할 수가 있다. 도 5는 1/4규모의 아크릴로 제작된 전기로 용기에서 경동각도에 따른 출강량의 변화를 나타낸 것으로, 여기서 출강량은 강의 비중을 입방 센치미터당 7.0킬로그램으로 가정하여 환산한 값이다. 출강량은 노경동각도를 점차 하향화시켜 증가시킴을 알 수 있다. 그리고 도 6은 경동각도에 따른 출강구 용강 높이를 나타내었다. 이에 따른 위어의 하강길이는 도면에서와 같이 용강 높이와 비례하게 점차 상승시킨 후 종점에서 최대 하강길이까지 하강시켜 슬래그 유입을 최소화한다.

이하 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

(실시예}

본 실시예에서는 실 전기로 크기의 1/4 크기의 아크릴로 제작된 전기로 용기에서 수모델을 행하였는데, 이 때 용강 대용으로 물을, 슬래그 대용으로 물보다 가벼운 오일을 사용하였다. 용기는 전기로에서 출강구에 상응하는 밸브를 열면 면이 하강하면서 일정시간이 경과하면 와류가 형성되고 물위에 뜬 오일이 물과 함께 빨려들어가 혼입된다.

이와 같은 용기에서 자연상태의 배수와 도 4에 나타낸 본 발명의 배수 상태에 따라, 수발 용기의 오일 두께의 변화를 비교하였다. 본 발명에서는 배수시 노의 경도각도는 초당 1도로 자연배수 조건과 동일하였으나, 배수가 시작과 함께 욕면 상부에 위어를 하강시켜 오일과 물의 경계면에서 50mm 더 하강시켰다.

도 7에 나타난 바와 같이 본 발명이 비교재에 비하여 오일 유출두께(량)가 적음을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명이 슬래그 유출 저감에 효율적임을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기로 출강시 와류에 의해 혼입되는 슬래그를 완전히 차단함으로써, 출강량 증대, 생석회 및 알루미늄 원단위저감에 효과가 있을 것이다.

Claims (5)

1. 전기로의 출강구 직상부 앞쪽의 용강의 유입되는 통로에 슬래그에 수직방향으로 유입통로와 크기가 동일하며 출하강이 가능하도록 설치된 위어(weir)와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어 제어장치와로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 유출 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 위어 제어장치는 구동부와 구동속도를 제어하기 위한 논리연산제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 유출 방지장치.
3. 전기로 출강구 상부에 설치된 위어와 상기 위어의 하강속도를 제어하는 위어제어장치를 이용하여 슬래그를 출강구 이전에 차단하고 위어 하부로만 용강이 이동하도록 제어하므로서 출강구 선단에서 슬래그 유입을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 유출 방지방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 위어 제어장치에서는 논리연상제어기를 이용하여 전기로내 장입량, 수강레이들의 출강량, 노체 경동각도의 정보를 이용하여 용강과 슬래그의 계면의 높이를 계산하여 하강길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 유출 방지방법.
5. 제4항에 있어서, 출강말기에 출강량 감소를 방지하기 위하여 전기로 바닥과 위어 선단부간 이격거리를 300mm로 조절하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 유출 방지방법.