KR20010093053A - 야금식 용융 용기로부터 금속 용융체를 슬래그 없이배출하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

배출에 의하여 야금식 용융 용기(1)로부터 금속 용융체(5)를 배출시킬 때는 금속 용융체(5)를 덮고 있는 슬래그 용융체(6)가 함께 배출될 위험성이 있다. 상기와 같은 바람직하지 않은 슬래그 동반 유출을 방지하기 위하여 본 발명에 따른 특징에 따라서 용융 용기(1)의 외부에 취입용 랜스(20)를 설치하고, 유체를 야금식 용융 용기(1)의 배출구(4)를 통하여 배스 표면(7)에 취입시켜서, 슬래그 용융체(6)가 배출구(4)로부터 밀려들어가게 되고 배출되지 않게 된다.

Description

야금식 용융 용기로부터 금속 용융체를 슬래그 없이 배출하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SLAG-FREE FILLING OF MOLTEN BATHS FROM METALLURGICAL FUSION CONTAINERS}

본 발명은 컨버터와 같은 야금식 용융 용기로부터 슬래그가 함유되지 않은 금속 용용체를 배출하기 위한 방법과 장치에 관한 것으로서, 배출 시점에 금속 용융 용기의 배출 부위에서 금속 용융체와 층을 이루고 있는 슬래그 용융체를 불어서 떨어져 나가게 되는 것을 특징으로 한다.

금속 용융 용기에 있는 금속 또는 합금을 열적 야금 공정으로 처리할 때 상기 공정의 종료 후에 금속 용융체는 슬래그 용융체와 층을 이룬 형태로 존재하게 된다.

금속 용융 용기로부터 금속 용융체를 배출시킬 때 금속 용융체와 슬래그 용융체 사이를 분리하는 것은 소용돌이에 의하여 어렵게 되고 슬래그 용융체는 금속 용융체와 함께 배출된다.

상기 방법에 의하여 금속 용융체와 함께 배출되는 산화물 슬래그는 산소를 동반하게 되고, 예를 들면 탈산에 필요한 알루미늄, 산화물 흡수를 위한 합성 슬래그를 비롯하여 산화 영향을 보완하기 위한 칼슘이 더 많이 필요하게 된다는 단점이 있다. 생성된 산화물(Al₂O₃)은 주조 특성을 악화시키고 슬래그 속의 산화철(FeO)에서 나온 산소는 탈황과 탈가스를 어렵게 만든다.

상기와 반대로 2차 야금에서 용융강의 "클린 스틸"과 같은 금속 용융체에서 슬래그 함량을 저하시키는 것은 평판 제품용 "초저함량 탄소강"을 제조하는데 아주 중요한 역할을 하게 된다.

금속 용융체의 배출 시에 상기와 같은 슬래그 배출을 감소시키기 위한 다양한 방법과 장치가 공지되어 있다. 특허 DE 298 08 318 U1에는 용기 바닥에 설치된 배출구에 통기성 원추형 구멍 형태의 내화물을 설치하여서, 금속 용융체 흐름의 반대방향으로 가스를 금속 용융체에 불어넣는 방법이 공지되어 있다. 상기 방법으로는 배출구의 상부에 소용돌이를 형성시켜야 한다.

특허 WO 94/19498에는 용융체의 방출 시에 슬래그 동반 유출을 방지하기 위하여, 용융 용기의 덮개를 통하여 상부에서 유입되도록 하는 취입용 랜스가 달린 배출구를 용기 바닥에 설치하여서, 바닥 구멍 부위에 있는 바닥면의 슬래그 용융체를 제거하게 된다.

또 다른 실시 예에서는 상기 취입용 랜스를 금속 용융 용기의 측면 유입구로 도입시켜서 바닥 구멍의 근처까지 도달하게 한다. 상기에서 취입용 랜스는 이것의 전방 말단부에서 하부로 꺾이도록 하여서, 여기에서도 취입 강이 상부에서 바닥면에 부닥치도록 한다.

기존의 방법과 장치의 단점으로는 용융 용기에서 금속 용융체를 배출시킬 때 바닥 구멍을 통하여 슬래그의 동반 유출을 방지하기 위해서는 고가의 투자 및 가동 비용(취입용 랜스와 내화물의 마모, 다량의 가스 소비)이 필요하게 된다는 것이다.

또한 상부에서 바닥면으로 불어 낼 때 소용돌이 발생의 위험이 있고, 상기에서 원래 존재하던 슬래그 용융체와 금속 용융체 사이의 경계를 없애고 또한 금속 용융체에 가스를 유입시키게 되는 단점이 있다. 상기와 같은 가스 유입이외에도 가스를 불어넣을 때 "자유 방사 효과"에 의하여 주변 공기도 용융체에 들어 갈 수 있게 되며, 이로 인하여 원하지 않는 질화 처리를 비롯하여 산소 유입 등의 현상이 발생하게 된다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 바닥 구멍을 통하여 금속 용융체를 배출시키는 상기의 기존 기술에 비하여 주조용 용융 금속을 방출시킬 때도 금속 용융체의 소용돌이 발생을 방지하여서 슬래그 동반 유입없이 금속 용융체를 방출시키는 것을 가능하게 하고 저렴한 시설비용과 가동비용으로 실시할 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 용융 용기의 수직 단면을 도시한 도면.

◎ 도면 내 주요부분의 참조 부호 ◎

1 : 용융 용기 2 : 용융 공간

3 : 내화물 4 : 배출구

5 : 금속 용융체 6 : 슬래그 용융체

9 : 배출강 10 : 가장자리

20 : 취입용 랜스 21 :고정대

25 : 취입 유체 26 : 말단부

27 : 조정대

상기의 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징을 통하여 성취될 수 있으며, 금속 용융체를 배출할 때 배출 공정의 이전과 진행 동안에 용융 용기의 외부에 금속 용융체 배출구 가장자리 쪽으로 경사와 거리를 변경시킬 수 있는 취입용 랜스가 설치되고, 취입용 랜스는 용융 용기의 배출구를 통하여 취입 유체가 강한 역학적 임펄스 에너지로 배스 바닥 쪽으로 가능한 한 평행하게 취입되도록 하고, 슬래그 용융체는 배출 부위에 있는 금속 용융체의 표면에서 밀려서 용융 용기로부터 배출되는 것이 방지된다.

본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 장치는 청구항 제6항의 특징을 가지며, 야금식 용융 용기의 배출구 반대편의 용융 용기 외부에 설치되어 있는 취입용 랜스에 조정기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

용융 용기의 외부에 설치된 취입용 랜스에서 용융체는 용융 용기의 외부에서 배스 바닥 쪽으로 약간 평행하게 강한 역학적 임펄스 에너지로 슬래그 용융층의 측면으로 향하도록 하는 본 발명에 따른 조치를 통하여 배출구가 밀리게되고 배출구에서 방해를 받게된다. 금속 용융체의 표면으로부터 슬래그 용융체층의 밀림은 금속 용융체의 표면 쪽으로 용융체의 평행 도입에 의한 금속 용융체의 소용돌이가생기지 않게 된다. 상부에서 배스 표면으로 용융체를 공급하는 기존 취입 방법에서는 슬래그 용융체가 금속 용융체 속으로 눌려 들어갈 수 있다는 단점이 있으나, 본 발명에 따른 방법을 사용함으로서 더 이상 발생하지 않게 할 수 있다.

배출 공정 동안에 취입용 랜스를 이용하여 원하는 방법으로 배출 부위에 있는 슬래그 용융체를 밀어내기 위해서는 취입용 랜스는 용융 용기의 배출 공정 동안에 연속적으로 금속 용융체 배출 가장자리 쪽으로 방향에 따라서 경사와 거리를 유지하도록 한다. 배출 공정 동안에 용융 용기의 기울임 위치에 따라서 금속 용융체 배출 가장자리에 대한 취입용 랜스의 출구 노즐의 간격은 0.1∼3m, 특히 0.2∼2m이고, 수평 및 배스 표면에 대한 취입용 랜스의 각도는 -15°∼ +60°, 특히 -10°∼ +60°이다.

슬릿을 거쳐서 고정대가 달린 취입용 랜스에는 조정기를 통하여 취입용 랜스를 추가 설치하는 것이 가능하다. 취입용 랜스는 용융 용기의 배출 공정에 대한 측정 데이터가 연속적으로 입력되는 측정 및 제어 시스템을 통하여 조정기로 제어하게 된다.

본 발명에 따라서 용융 용기에서 취입되는 유체는 중성 가스, 예를 들면 질소 또는 아르곤, 혹은 적당한 액체를 사용하게 된다.

취입용 랜스의 전방 말단부에 설치된 유체 출구 노즐의 횡단면은 직각에서 슬릿 형태로 형성하고 배스 표면에 대하여 수평 및 평행하게 놓이도록 한다. 슬래그 용융체가 닿지 않는 배출면의 크기와 사용 유체에 따라서 배출 노즐의 횡단면 형태를 적절하게 맞추게 하고, 여기에서 배출 가스 부피의 넓고 평탄한 형태는 유지되어야 하며, 이로 인하여 전체 슬래그 층이 용기 가장자리 부위로 몰리게 되고 슬래그의 가장자리 유동은 금속 배출 가장자리 쪽 방향으로 저지되어진다.

본 발명에 따른 특징에 의한 취입용 랜스는 야금용 용융 용기의 전체 외부 쪽으로 설치할 수 있고, 이것은 또한 전체 배출 공정 동안에 용융 용기의 외부에 둘 수 있어서, 예를 들면 화염에 의한 취입용 랜스의 마모가 실제로 발생하지 않게 되고 또한 추가적인 단열 처리가 더 이상 필요 없게 된다는 장점이 있다. 상기의 장점은 시설비용과 가동 비용의 정감에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명에 따른 또 다른 장점, 특징과 특성은 아래의 도면을 사용하여 나타낸 실시 예를 통하여 더욱 자세하게 설명하였다.

(실시예)

도 1은 용융 용기(1)의 수직 단면을 도시한 것이다. 내화물(3)로 구성된 용융 공간(2)의 바닥에는 금속 용융체(5)를 비롯하여 슬래그 용융체(6)가 있다.

도시한 실시 예에서는 배출 공정 동안의 용융 용기(1)를 도시한 것이다. 화살표(8) 방향으로 기울일 수 있는 용융 용기(1)는 상기에서 배출구(4)쪽의 약간 왼쪽으로 기울일 수 있어서, 금속 용융체(5)는 용융 용기(1)의 배출구(4)로부터 금속 용융체 배출 가장자리(10)를 거쳐서 배출강(9)으로 흘러 나온다.

금속 용융체 배출 가장자리(10)의 반대편 용융 용기(1)의 외부에는 취입용 랜스(20)가 설치되어 있다. 여기에서 주로 직각으로 슬릿 형태로 형성된 배출 노즐(도시하지 않음)이 설치된 전방 말단부(26)가 금속 용융체 배출구 가장자리(10)의 바로 근처에 위치하고, 배출 노즐로부터 배출되는 취입 유체(25)는가능한 한 바닥면(7)에 평행하게 향하고 넓게 작용을 하도록 취입용 랜스(20)가 설치되도록 한다. 상기 방법에 의하여 슬래그 용융체(6)가 금속 용융체(5)의 표면에서 금속 용융체 배출 가장자리(10)의 부위에서 뒤로 밀리게 되어서, 주조 용융체(9)가 거의 모두 금속 용융체(5)로 이루어지게 된다. 취입 유체(25)가 배스 표면(7)에 평행하게 향하므로 금속 용융체(5)의 표면에 평행하게 진행되어서 슬래그 용융체(6)에 의한 소용돌이를 방지할 수 있게 된다.

전방 방향으로의 배출 과정 동안에 용융 용기(1)의 위치 변화가 일어나고 용융 용기(1)가 전진 기울임 운동을 할 때 취입용 랜스(20)의 원하는 방향을 유지하기 위하여, 고정대(21)가 달린 취입용 랜스(20)는 조정대(27)에 설치된다. 고정대(21)의 특별한 형태는 화살표 방향(23)으로 취입용 랜스(20)의 기울임이 가능해지고, 슬릿(22)과 고정대(21)를 거쳐서 조정대(27)와 연결되고, 화살표 방향(24)으로 수평 이동하게 된다.

용융 용기(1)의 배출 운동의 취입용 랜스(20)는 연속적으로 이루어지도록 조정대(27)에 의한 수평 운동과 기울임 운동(23, 24)이 제어되어야 하므로, 취입용 랜스(20) 방향을 용융 용기(1)의 실제 위치에 연속적으로 적합하게 맞추어야 한다. 상기 목적을 위하여 용융 용기(1)의 운동 데이터는 배출 공정 동안에 연속적으로 기록되고 라인(16)을 거쳐서 측정 시스템과 제어 시스템(17)에 저장된다. 적당하게 변형함으로서 상기 측정 시스템과 제어 시스템(17)에서는 조정기(27)의 제어를 위하여 필요한 제어 신호가 발생하고 연속으로 라인(18)을 통하여 조정기(27)에 제공된다.

상기에서 설명한 실시 예는 본 발명에서 가능한 응용 예만 나타낸 것이 아니다. 가능한 용융 용기와 국부적 상태의 형성에 따라서 배출구의 배출 가장자리로부터 슬래그 용융체를 밀어내도록 하는 본 발명의 특징을 가진 다른 많은 실시 예를 생각할 수 있다.

본 발명에 의하면 바닥 구멍을 통하여 금속 용융체를 배출시키는 종래기술에 비하여 주조용 용융 금속을 방출시킬 때도 금속 용융체의 소용돌이 발생을 방지하여서 슬래그 동반 유입없이 금속 용융체를 방출시키는 것을 가능하게 하고 저렴한 시설비용과 가동비용으로 실시할 수 있다.

Claims (8)

1. 배출 시점에 금속 용융 용기(1)의 배출 부위에서 금속 용융체(5)와 층을 이루고 있는 슬래그 용융체(6)를 불어서 떨어져 나가게 하는, 컨버터와 같은 야금식 용융 용기(1)로부터 슬래그가 함유되지 않은 금속 용융체를 배출하기 위한 방법에 있어서, 금속 용융체(5)를 배출할 때 배출 공정의 이전과 진행 동안에 용융 용기(1)의 외부에 금속 용융체 배출구 가장자리(10) 쪽으로 경사와 거리를 변경시킬 수 있는 취입용 랜스(20)가 설치되고, 취입용 랜스는 용융 용기(1)의 배출구(4)를 통하여 취입 유체(25)가 강한 역학적 임펄스 에너지로 배스 바닥(7) 쪽으로 가능한 한 평행하게 취입되도록 하고, 슬래그 용융체(6)는 배출 부위에 있는 금속 용융체(5)의 표면에서 밀려서 용융 용기(1)로부터 배출되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 취입용 랜스(20)의 방향은 금속 용융체 배출 가장자리(10) 쪽으로의 경사와 거리는 용융 용기(1)의 배출 움직임이 측정 및 제어 시스템(17)을 거치게 되는 조정기(27)를 사용하여 연속적으로 맞추어 가도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 취입용 랜스(20)의 방향은 조정기(27)에 의하여 설정이 되며, 금속 용융체 배출 가장자리(10)에 대한 출구 노즐의 간격은 0.1∼3m, 특히 0.2∼2m이고, 수평 및 배스 표면(7)에 대한 취입용 랜스(20)의 각도는 -15°∼ +60°, 특히 -10°∼ +45°인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 취입용 취입 유체(25)로 중성 가스, 예를 들면 질소 또는 아르곤이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 취입 유체(25)로 액체가 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 배출 시점에 금속 용융 용기(1)의 배출 부위에서 금속 용융체(5)와 층을 이루고 있는 슬래그 용융체(6)를 불어서 떨어져 나가게 하고, 상기 청구항 중의 하나 또는 다수의 청구항에 따른 방법을 실시하기 위한, 컨버터와 같은 야금식 용융 용기(1)로부터 슬래그가 함유되지 않은 금속 용융체를 배출하기 위한 장치에 있어서, 야금식 용융 용기(1)의 배출구(4) 반대편의 용융 용기(1)의 외부에 있는 조정기(27)에 취입용 랜스(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 조정기(27)가 라인(18)을 거쳐서 측정 및 제어 시스템(17)과 연결되고, 야금식 용융 용기(1)의 움직임 데이터는 라인(16)을 거쳐서 입력되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 취입용 랜스(20)의 출구 노즐은 직각에서 슬릿 형태로 형성되고 배스 표면(7)에 대하여 수평 및 평행하게 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 장치.