KR20020041059A

KR20020041059A - 전기로의 경사형 출강구 구조

Info

Publication number: KR20020041059A
Application number: KR1020000070803A
Authority: KR
Inventors: 이창석; 전재욱
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-01

Abstract

본 발명은 출강구를 형성하고 있는 연와의 각도를 출강을 위한 초기 경동시 용강과 수직형태를 취할 수 있게 구성하여 주어, 출강시 연와와 이 내측에 삽입되어 있는 샌드와의 마찰저항을 최소화 할 수 있게 함과 동시에 용강 철정압을 효과적으로 전달받을 수 있게 하여, 출강구의 자연개공률 오차를 최소화하여 미개공으로 인한 작업부하 감소와 출강시간 단축을 이룰 수 있도록 하고, 또한 출강구의 수명을 연장시켜 래들로 슬래그가 유출되는 것을 최소화함으로써 용강의 품질을 향상시킬 수 있도록 하며, 더욱이 래들로 산화물의 유입을 최소화할 수 있도록 하여 산화물 내에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해 취하는 고가의 알루미늄(Al) 투입량을 최소화할 수 있도록 한 전기로의 경사형 출강구구조에 관한 것으로,

특히, 전기로의 일측 하단에 구비되어 래들로 용강의 출강을 이루도록 하는 출강구에 있어서, 상기 출강구(2)를 형성하고 있는 연와(4)를 전기로(1) 정립상태에서 약 85°~ 86°의 기울기를 취하도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

전기로의 경사형 출강구 구조{INCLINED TYPE TAP HOLE STRUCTURAL OF ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 전기로의 경사형 출강구구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출강구를 형성하고 있는 연와의 각도를 출강을 위한 초기 경동시 용강과 수직형태를 취할 수 있게 구성하여 주어, 출강시 연와와 이 내측에 삽입되어 있는 샌드와의 마찰저항을 최소화 할 수 있게 함과 동시에 용강 철정압을 효과적으로 전달받을 수 있게 하여, 출강구의 자연개공률 오차를 최소화하여 미개공으로 인한 작업부하 감소와 출강시간 단축을 이룰 수 있도록 하고, 또한 출강구의 수명을 연장시켜 래들로 슬래그가 유출되는 것을 최소화함으로써 용강의 품질을 향상시킬 수 있도록 하며, 더욱이 래들로 산화물의 유입을 최소화할 수 있도록 하여 산화물 내에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해 취하는 고가의 알루미늄(Al) 투입량을 최소화할 수 있도록 한 전기로의 경사형 출강구구조에 관한 것이다.

일반적으로 전기로는 도 7에 도시된 바와 같이 노체 상부에 위치한 지붕(8)의 중앙으로 전기 양도체인 1개 내지 3개의 상부 전극(10)을 구비하여 전기로(1) 내부로 원료를 투입 후 상부 전극(10)에 아크를 발생시켜 이에 의한 열로 원료를 약 1,600∼1,630℃정도 취하게 용해하여 래들(6)에 출강을 이루는 설비이다.

이와 같은 전기로(1)는 통상적으로 도 8에 도시된 바와 같이 고철을 로내에 투입하는 장입과정과, 노내에 투입된 고철을 녹이는 용해작업, 그리고 용해된 고철을 목표 온도까지 올리는 승온작업, 및 용강을 래들로 따르는 출강작업과, 같은 조업을 행한다.

이러한, 조업을 행하는 전기로(1)는 출강작업을 가능토록 하기 위해서 하부에 출강구(2)를 구비하고 있는데, 이 출강구(2)를 어느 부위에 형성시켜 출강을 이루냐에 따라 크게 두가지 방법으로 나뉘게 된다.

즉, 전기로(1) 하부 중심에 구멍을 형성시켜 출강을 이룰 경우에는 중심노저출강(CBT, Centric Bottom Tapping)방법이라 하고, 하부 중심으로부터 바깥쪽에 구멍을 형성시켜 출강을 이룰 경우에는 편심노저출강(EBT, Eccentric Bottom Tapping)방법이라 한다.

그러나, 일반적으로는 편심노저출강 방법이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 전기로의 출강구 구성상태를 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 5는 종래 전기로의 출강구 부위를 발췌 도시한 단면도이고, 도 6은 종래 전기로의 출강구 상부에 소결층이 형성된 상태를 도시한 단면도이다.

내주연에는 전기로(1) 정립상태(수평상태)에서 약 90°의 수직 상태를 취하는 일정두께의 연와(4)가 설치 형성되어 있고, 상기 연와(4) 내부에는 용강(12)이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 MgO나 SiO2계열의 샌드(14)가 채워져 있으며. 하부에는 샌드(14)가 하부로 흘러내리는 것을 막기 위한 개폐장치(16)가 구비되어 있는 출강구(2)가 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 출강구(2)는 출강을 위한 경동 동작 완료시 출강구(2) 하단의 개폐장치(16)를 열어 샌드(14)의 미소결층(18)을 하부로 자연 낙하시킨 후 로내에 위치되어 있는 용강(12) 자체의 철정압으로 소결층(20)을 파쇄하여 래들(6)로 출강을 이룰 수 있게 된다.

그러나, 이와 같이 구성되어 작동을 이루는 종래의 출강구는 출강시 여러가지의 문제들을 발생시켰다.

이는 출강 직전에 전기로가 취하는 경동 동작에 의해 용강의 출정압을 직접적으로 전달받게 되는 출강구의 구조를 고려하지 않은데서 발생되는 문제라고 집약할 수 있다.

즉, 출강구 상에 작용하는 용강의 철정압(수직압력)은 출강구가 수직(90°)상태를 취할때 가장 효과적인 힘을 전달시키게 되는데, 경동 완료시 출강구의 각도는 약 85∼86°(또는 95∼96°)로 변하기 때문에 각도 감소에 의해 출강구 내에 위치하고 있는 샌드의 소결층 및 미소결층과 연와간에 마찰력 및 저항력 증가하기 때문이다.

이와 같은 이유로 인해 발생되는 문제를 순서에 의해 구체적으로 나열하면 다음과 같다.

첫째, 개폐장치를 열었는데도 불구하고 출강구 내에 위치한 샌드의 미소결층이 연와와의 마찰 저항으로 인해 자연낙하하지 않고 소결층을 떠받치고 있어 개공되지 않는 현상이 빈번히 발생하여 조업자가 출강구 하부에서 산소파이프를 이용(산소 Blowing 작업)하여 출강구를 강제로 개공시켜야 하는 문제를 빈번히 발생시켰고,

둘째, 산소를 이용한 강제 개공 작업을 취할시 출강구 내에 위치한 연와의 침식량을 증가시켜 출강구의 사용수명을 감축시키는 문제와, 출강구의 내경을 점차 확장시켜 용강 상부의 유해한 슬래그를 래들로 다량 유출시켜 용강의 품질을 저하시키는 문제를 발생시켰으며,

셋째, 래들 내로 유입된 슬래그에 함유된 다량의 산화물(FeO,SiO2,CaO,P2O5등)과 산화물 중에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해서 고가의 알루미늄(Al)을 다량 사용해야 하는 등의 문제들을 발생시켰다.

본 발명은 상기한 종래의 전기로 출강구 구조에 의해 발생되는 여러가지의 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 그 목적은

첫째, 출강구를 형성하고 있는 연와를 출강을 위한 초기 경동시 용강과 수직형태를 취할 수 있게 구성하여 주어, 출강시 연와와 이 내측에 삽입되어 있는 샌드와의 마찰저항을 최소화 할 수 있게 함과 동시에 용강 철정압을 효과적으로 전달받을 수 있게 하여, 출강구의 자연개공률 오차를 최소화하여 미개공으로 인한 작업부하 감소와 출강시간 단축을 이룰 수 있는 전기로의 출강구구조를 제공하는데 있고,

둘째, 산소를 이용한 강제 개공 작업에 의해 출강구 내에 위치한 연와의 침식량을 증가시키는 문제와 출강구의 내경을 점차 확장시키는 문제를 근본적으로 근절할 수 있도록 하여 출강구의 사용수명을 연장시켜 줄 수 있도록 하고, 용강 상부의 유해한 슬래그가 래들로 유출되는 것을 최소화시켜 용강의 품질을 향상시킬 수 있는 전기로의 출강구구조를 제공하는데 있으며,

셋째, 래들로 산화물의 유입을 최소화할 수 있도록 하여 산화물(FeO,SiO2,CaO,P2O5등) 내에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해 취하는 고가의 알루미늄(Al) 투입량을 최소화할 수 있는 전기로의 경사형 출강구구조를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은, 전기로의 일측 하단에 구비되어 래들로 용강의 출강을 이루도록 하는 출강구에 있어서,

상기 출강구를 형성하고 있는 연와를 전기로 정립상태에서 약 85°~ 86°의 기울기를 취하도록 구성하여 주어 달성될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 출강구의 구성 상태를 발췌 도시한 단면도,

도 2a,도 2b는 본 발명에 따른 출강구의 작동 상태를 발췌 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 출강구의 설명을 위해 도시한 마찰각과 마찰력 관계 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 출강구의 각도를 개선함으로써 얻어지는 조업결과를 도시한 비교표,

도 5는 종래 전기로의 출강구 부위를 발췌도시한 단면도,

도 6은 종래 전기로의 출강구 상부에 소결층이 형성된 상태를 도시한 단면도,

도 7은 일반적인 전기로의 구성 상태를 도시한 개략도,

도 8은 일반적인 전기로의 조업 과정을 개략적으로 도시한 개략도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 :전기로 2 :출강구

4 :연와 6 :래들

8 :지붕 10 :전극봉

12 :용강(Molten Steel) 14 :샌드(Sand)

16 :개폐장치 18 :미소결층

20 :소결층

이하, 첨부도면을 참조하여 본발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 출강구의 구성 상태를 발췌 도시한 단면도이다.

도시된 바와같이 내주연에는 전기로(1) 정립상태(수평상태)에서 약 85°~ 86°의 기울기를 취하는 일정두께의 연와(4)가 설치 형성되어 있고, 상기 연와(4) 내부에는 용강(12)이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 MgO나 SiO2계열의 샌드(14)가 채워져 있으며. 하부에는 샌드(14)가 하부로 흘러내리는 것을 막기 위한 개폐장치(16)가 구비되어 있는 출강구(2)가 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명은 출강을 위한 경동을 취할 시 다음과 같은 작용을 하게 된다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 출강구의 작동 상태를 발췌 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 출강구의 설명을 위해 도시한 마찰각과 마찰력 관계를 도시한 설명도이며, 도 4는 본 발명에 따른 출강구의 각도를 개선함으로써 얻어지는 조업결과를 도시한 비교표이다.

먼저, 용강의 온도를 약 1,600∼1,630℃정도 취하게 용해하는 경동전 상태에서는 도 2a에 도시된 바와 같이 기존의 출강구(2)와 동일한 작용을 이루게 된다.

즉, 출강구(2) 내부에 위치해 있는 샌드(14)를 용강과 접하도록 하여 경계면에 약 5∼10mm정도의 얇은 소결(녹아 굳어있는 상태)층을 형성시키게 된다. 이때, 출강구(2)와 용강(12) 면의 각도는 약 85°~ 86°(또는 95°~ 96°)의 기울기를 취하게 된다.

그러나, 출강을 이루기 위한 경동 동작 완료시 즉, 전기로(1)를 약 5°~ 6°로 기울릴 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이 출강구(2)와 용강(12) 면의 각도는 약 90°의 직각 기울기를 취하게 된다. 그러므로 출강구(2) 상부에 형성되게 되는 소결층(20) 상에는 용강(12) 철정압이 효과적으로 전달되게 됨은 물론이고, 출강구(2) 내에 위치한 샌드(14)의 미소결층(18)과 소결층(20)이 연와(4)와의 마찰 저항이 최소로 이루어지는 수직 형태를 취하게 되므로 미소결층(18)은 신속 용이하게 자연 낙하하게 되고, 소결층(20)은 철정압에 의해 신속 용이하게 파쇄되게 되어 출강을 용이하게 이룰 수 있게 된다.

이에 따라 실조업시 자연개공률의 오차를 최소화하여 미개공시의 작업부하감소와 출강시간 단축을 이룰 수 있는 작용을 이룰 수 있게 됨은 물론이고, 산소를 이용한 강제 개공 작업에 의해 출강구(2) 내에 위치한 연와(4)의 침식량을 증가시키는 문제와 출강구(2)의 내경을 점차 확장시키는 문제를 근본적으로 근절할 수 있도록 하여 출강구(2)의 사용수명을 연장시켜 줄 수 있도록 하고, 용강(12) 상부의 유해한 슬래그가 래들로 유입되는 것을 최소화시켜 용강의 품질을 향상시킬 수 있는 작용을 한다.

또한, 래들 내로 유입된 산화물(FeO,SiO2,CaO,P2O5등)과 산화물 중에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해 고가의 알루미늄(Al) 사용량을 최소화할 수 있도록 하는 작용을 한다.

참고적으로 본 발명을 설명하기 위해 도시하고 설명한 전기로의 경사형 출강구구조는 단지 예로 들기 위한 기본 형태를 나타낸 것이므로, 본 발명은 유사한 형태와 목적을 가지고 있는 다른 형태의 전기로의 경사형 출강구구조를 근본적으로 포함한다 할 수 있다.

이는 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있기 때문이다 .

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 출강구를 형성하고 있는 연와의 각도를 출강을 위한 초기 경동시 용강과 수직형태를 취할 수 있게 구성하여 주어, 출강시 연와와 이 내측에 삽입되어 있는 샌드와의 마찰저항을 최소화 할 수 있게 함과동시에 용강 철정압을 효과적으로 전달받을 수 있게 하여, 출강구의 자연개공률 오차를 최소화하여 미개공으로 인한 작업부하 감소와 출강시간 단축을 이룰 수 있도록 하고, 또한 출강구의 수명을 연장시켜 래들로 슬래그가 유출되는 것을 최소화함으로써 용강의 품질을 향상시킬 수 있도록 하며, 더욱이 래들로 산화물의 유입을 최소화할 수 있도록 하여 산화물 내에 포함되어 있는 산소를 제거하기 위해 취하는 고가의 알루미늄(Al) 투입량을 최소화할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

전기로의 일측 하단에 구비되어 래들로 용강의 출강을 이루도록 하는 출강구에 있어서,

상기 출강구(2)를 형성하고 있는 연와(4)를 전기로(1) 정립상태에서 약 85°~ 86°의 기울기를 취하도록 구성함을 특징으로 하는 전기로의 경사형 출강구구조.