KR200272310Y1 - 래들용 슬래그 유출방지 스토퍼 - Google Patents

Abstract

본 고안은 래들용 슬래그 유출방지 스토퍼에 관한 것으로, 본 고안에 따른 래들용 슬래그 유출방지 스토퍼는 래들 내부에 용강과 함께 부유하며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 좁아지도록 된 몸체와 몸체의 하면에 마련되어 몸체의 무게중심이 하측에 위치하도록 하며 몸체를 래들의 출강구 측으로 안내하는 안내봉과, 몸체의 외주면에 마련되어 몸체가 출강구에 진입한 후에 래들에 남은 잔탕의 배출을 안내하는 안내수단을 구비한 것으로, 이러한 본 고안에 따른 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼는 2차 정련이 끝난 용강에 부유하며 턴디쉬로 출강된 후의 출강구를 신속하게 차단하도록 하여 슬래그가 턴디쉬로 용강과 함께 배출되는 것을 차단하고, 더욱이 래들에 남아 있는 잔여용강이 턴디쉬로 배출되도록 하여 그 출강 효율을 보다 향상시키도록 하는 효과가 있고, 또한 비중조절을 위한 칩과 폭열 방지재를 사용하여 그 사용안정성을 향상시킨 효과가 있다.

Description

래들용 슬래그 유출방지 스토퍼{Stoper to prevent slag outflow from ladle}

본 고안은 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용선을 운반하는 래들에서 슬래그를 분리하여 청정한 용강만을 배출할 수 있도록 한 슬래그 유출 방지를 위한 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼에 관한 것이다.

일반적으로 전로에서의 공정은 고로에서 철광석의 환원작업이 완료된 용선을 용강으로 정련하는 작업이 이루어지는 곳으로 전로에 용선과 고철 등을 장입하고 여기에 산소 등의 가스를 브로잉(blowing)하여 과량의 탄소(carbon)는 CO₂가스로, 산소(oxygen)의 경우에는 알루미늄(aluminum) 등을 첨가하여 알루미늄과 용강 중의 산소가 반응하여 산화알루미늄(aluminum oxide)이 되게 함으로서 청정한 용강을 얻는 작업이 이루어지는 곳이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 전로(10)에서의 공정을 살펴보면 용강(20) 중의 불순물과 투입 가스 및 원소와의 반응에 의해 전로(10) 내부에 슬래그(30)가 형성되며, 이러한 슬래그(30)는 비중이 낮기 때문에 용강(20)의 상부에 부상하게 된다. 그리고 전로(10) 작업 후 용해된 용강(20)은 래들(ladle: 40)로 이송되게 되는데, 이때 슬래그(30)가 래들(40)에 혼입되면 강의 품질에 악 영향을 미치게 된다.

따라서 슬래그(30)의 혼입을 방지하기 위하여 종래에는 체크볼이라는 구형의 내화물 또는 다트(dart)라는 제품이 사용되고 있지만, 이들은 전로(10) 내부에 투입되어 사용되는 제품이다. 그런데 2차 정련 후에는 용강(20)에 유입되는 슬래그(30) 양을 최소로 줄여야 하는데 내화물 자체의 비중만으로 출강구(50)를 봉쇄하기는 불안정하다. 그 이유는 출강 중 발생하는 볼텍스(vortex) 현상으로 슬래그(30) 유입 가능성이 높기 때문이다.

즉 종래의 내화물 또는 다트의 경우는 용강(20) 와류에 의한 볼텍스 현상을 완전히 억제하지 못하며 출강구(50)를 폐쇄하는 시점에서 조기에 출강구(50)를 폐쇄하여 래들(40) 내의 잔탕량이 많은 경우 그 경제적 손실이 과다하게 되고, 반대로 늦게 출강구(50)를 폐쇄하게 되면 2차 정련을 마친 청정한 용강(20)에 슬래그(30)가 혼입되어 제품에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 용강 출강시 그 유동에 의하여 생기는 볼텍스 현상을 억제하여 턴디쉬(tundish)로의 슬래그 유출을 차단하고, 동시에 출강말기 내화물 자체의 비중에 의해 출강구의 사전 막힘 현상을 억제하여 출강 실수율을 향상시키도록 한 슬래그 유입 방지용 스토퍼를 제공하기 위한 것이다.

전술한 목적과 관련된 본 고안의 다른 목적은 용강 출강후 슬래그가 유출되지 못하도록 출강구를 완전히 봉쇄하여 용강 잔탕만 유출되도록 하여 보다 청정한 고품질의 용강을 생산할 수 있도록 한 슬래그 유입 방지용 스토퍼를 제공하기 위한것이다.

도 1은 종래의 전로에서 티밍 래들로 출강하는 공정을 도시한 도면이다.

도 2는 본 고안에 따른 스토퍼를 사용하여 티밍 래들에서 2차 정련후 턴디쉬로 출강하는 것을 나타낸 도면이다.

도 3a는 본 고안에 따른 스토퍼의 첫 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 3b는 본 고안에 따른 스토퍼의 두 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 3c는 본 고안에 따른 스토퍼의 세 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 3d는 본 고안에 따른 스토퍼의 네 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 3e는 본 고안에 따른 스토퍼의 다섯 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 3f는 본 고안에 따른 스토퍼의 여섯 번째 실시예를 도시한 도면이다.

도 4a, b 그리고 c는 본 고안에 따른 스토퍼의 작용상태를 나타낸 도면이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100...래들

110...턴디쉬

120...용강

200...스토퍼

230...하측 안내봉

전술한 목적들을 달성하기 위한 본 고안에 따른 래들 내부에 용강과 함께 부유하며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 좁아지도록 된 몸체; 상기 몸체의 하면에 마련되어 상기 몸체의 무게중심이 하측에 위치하도록 하며 상기 몸체를 상기 래들의 출강구 측으로 안내하는 안내봉; 상기 몸체의 외주면에 마련되어 상기 몸체가 상기 출강구에 진입한 후에 상기 래들에 남은 잔탕의 배출을 안내하는 안내수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게 상기 몸체는 다각형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게 상기 안내수단은 상기 몸체의 외주면에 상측에서 하측으로 연장 형성된 적어도 하나이상의 안내홈인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 스토퍼(200)는 래들(100) 내부에 설치되어 래들(100)에서 2차 정련을 마치고 턴디쉬(110)로 용강(120)을 출강할 때 사용되는 것으로 출강시 슬래그(130)가 턴디쉬(110)로 용강(120)과 함께 배출되는 것을 방지하도록 한다.

이를 위한 본 고안에 따른 스토퍼(200)는 도 3a에 도시된 바와 같이 역삼각형 형태의 원뿔 형상으로 된 몸체(210)와 이 몸체(210)의 상단면에 설치된 상측 안내봉(220) 그리고 몸체(210)의 하단면에 설치되어 몸체(210)의 무게중심이 하측에위치하도록 하는 하측 안내봉(230)을 구비하고 있다.

그리고 몸체(210)의 성분은 내열성이 우수한 마그네시아 및 산화크롬, 산화알루미늄, 산화규소 등을 주원료로 하여 제품의 내화도가 우수한 내화물로 구성되어 있으며 제품 전체의 비중을 고려하여 비중 조절용 재료인 칩(chip)이라는 성분이 함유되어 있다.

또한 본 고안에 따른 스토퍼(200)는 그 사용을 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 래들(100)로 투입될 때 래들(100) 내부의 온도가 1600℃에 가깝기 때문에 상온에서 고온으로의 갑작스런 온도상승에 따르는 폭열이 발생하여 내화물의 내구성에 영향을 미치지 않도록 폭열 방지재가 첨가되어 있다.

더욱이 2차 정련 후부터 래들(100)의 출강구(140)를 통하여 용강(120)이 배출되는 시간은 약 80 - 100분 가량 소요되므로 장시간 래들(100)에 부유하면서도 자체의 형상이 고열의 용강(120)에 의해 파손을 입지 않도록 고내화성 바인더를 사용한다.

한편, 스토퍼(200) 몸체(210)의 형상은 원뿔대 혹은 8각뿔대 모양으로 제조되어 출강구(140)까지의 안내역할을 하는 하측 안내봉(230)이 결합되어 있으므로 스토퍼(200)를 투입할 때에는 면이 좁은 방향이 아래로 향하도록 하여 래들(100)에 투입하여야 한다.

여기서 하측 안내봉(230)을 설치한 이유는 위에서 언급한 바와 같이 제품 전체의 무게중심이 아래 방향으로 향하게 하여 부력에 의해 스토퍼(200)가 용강(120)의 수면위로 부상하려는 힘을 억제하는 역할을 하며 제품 제조시 용강(120)과 슬래그(130)의 비중을 고려하여 용강(120)과 슬래그(130)의 경계면에 스토퍼(200)가 부유하면서 이러한 층을 구별하도록 한다.

이와 같이 스토퍼(200)의 무게중심을 하측에 두도록 한 이유는 도 4a에 도시된 바와 같이 래들(100)의 용강(120) 출강시 용강(120)이 출강구(140)를 통해 배출되는 과정에서 소용돌이 현상이 발생하게 된다.

그런데 이 소용돌이 현상에 의한 에너지가 절정에 이르게 되면 볼텍스 현상을 유발하여 출강말기 출강구(140) 주변의 용강(120) 표면에 부유하는 슬래그(130)가 용강(120)보다 비중이 적음에도 불구하고 용강(120)과 함께 배출되어 턴디쉬(110) 내의 2차 정련공정을 마친 청정한 용강(120)에 혼입되어 용강(120) 품질을 저하시킨다.

따라서 스토퍼(200)의 무게중심이 부력점보다 아래쪽에 존재하게 되면 이러한 부력에 의한 영향력을 이겨낼 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 제품 기본 크기(가장 큰 면의 직경)에 대한 제품의 높이비가 약 0.5 - 1배 이내의 범위에 존재해야 이 같은 효과를 얻을 수 있으며, 그 비율이 0.7 이내 일 때 최적의 효과를 발휘한다.

한편 전술한 첫 번째 실시예의 스토퍼(200)는 용강(120)의 출강이 완료될 시점에 비중차에 의해 출강구(140)를 봉쇄하게 되며 출강구(140)의 봉쇄로 인하여 래들(100) 내에는 상당한 용강(120)이 잔류하게 된다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 이하의 후술하는 본 고안의 스토퍼(200)에 대한 다른 실시예들은 몸체(210)의 옆면에 안내홈(240)을 형성하여 스토퍼(200)가출강구(140)를 완전히 봉쇄하더라도 이들 안내홈(240)에 통하여 잔류 용강(120)이 외부로 배출될 수 있도록 하고 있다. 이하 설명하는 다른 실시예들은 첫 번째 실시예의 스토퍼와 동일 부호로써 설명한다.

이들 실시예들을 설명하면 도 3b에 도시된 바와 같이 두 번째 실시예에 따른 스토퍼(200)는 몸체(210) 높이가 대략 125mm이며 단면의 크기는 직경 210mm, 재질은 전술한 바와 같이 고내화성의 복합적 성분을 사용하였으며 양쪽 방향에 직경 40mm 가량의 안내홈(240)이 2군데 형성되어 잔류 용강(120)이 배출되도록 하고 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이 세 번째 실시예에 따른 스토퍼(200)는 원형으로 제조된 몸체(210)의 형태를 보완할 수 있도록 한 것이며, 두 번째 실시예에서와 같은 스토퍼(200)의 안내홈(240)을 통하여 나오는 용강(120)의 양이 적을 경우 전체적으로 시간이 많이 소요되는 경향이 있기 때문에 원형에 가까운 8각 형상으로 제조하여 둥근 모양의 출강구(140)를 8각 몸체가 봉쇄하도록 8부분의 작은 틈이 생성되어서 용강(120) 출강속도 및 양을 증대하여 작업시간의 단축을 도모하게 된다.

그리고 전체적인 치수는 전술한 두 번째 실시예와 유사하며 8면중 4면에 안내홈(240)이 각각 1개씩 형성된 점에 차이가 있다.

도 3d에 도시된 바와 같이 네 번째 실시예에 따른 스토퍼(200)는 전체적으로 두 번째 실시예와 몸체의 형상이 유사하며 원을 3등분 한 곳에서부터 안쪽으로 30mm 지점에서 직각방향과 만나게 되는 원주까지 안내홈(240)을 파낸 형태이다.

이러한 형상은 마치 옆면에 3개의 날개를 가진 바람개비와 같은 모양으로서그 작용은 용강(120) 출강용 안내홈(240)으로 사용되지만 스토퍼(200)가 출강구(140)를 완전히 봉쇄하기 전 슬래그(130)가 혼입되는 경우 날개 형상의 안내홈(240)이 볼텍스 현상으로 회전되면서 출강구(140)를 조기에 봉쇄하여 슬래그(130)의 유입을 사전에 방지하기 위함이다.

도 3e에 도시된 바와 같은 다섯 번째 실시예는 두 번째 실시예와 유사한 형태로서 단지 몸체(210)의 상하 길이의 1/2지점에서 단면의 직경이 100mm 로 줄어들도록 단차부(250)를 형성하여 그 사이로 잔류하는 용강(120)이 배출되도록 한 것이다.

마지막으로 도 3f에 도시된 바와 같이 여섯 번째 실시예는 몸체(210)를 4군데의 반원을 가진 클로버 형상으로 형성한 것으로, 이 모양 역시 출강구(140)를 봉쇄하였을 때 4군데의 안내홈(240)을 통하여 잔탕을 배출하기 위한 고안이며 이 안내홈(240)이 도 3d와 같이 날개 역할까지 겸할 수 있는 형태이다.

한편, 하측 안내봉(230)은 도 4b에 도시된 바와 같이 용강(120) 및 슬래그(130)의 양에 따라 다르게 형성되는 볼텍스의 영향력 및 그 외의 기타조건(투입위치, 스토퍼의 체류시간, 용강온도, 출강구 크기 등)에 의하여 출강구(140)를 정확히 봉쇄하지 못해 출강구(140) 주변을 배회하지 않도록 출강구(140) 안내역할을 하여 출강 및 봉쇄 효율을 높이게 한다.

이러한 하측 안내봉(230)은 세라믹 재질로 된 것으로 스토퍼(200) 몸체(210)의 중앙에 30 - 40mm의 홀을 관통시켜 그 곳에 직경 30 - 40mm, 길이 300mm 정도 크기로 형성하여 설치한다.

전술한 바와 같은 본 고안에 따른 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼는 용강 배출후 신속하게 출강구를 차단할 수 있도록 하기 위하여 기본적으로 역삼각형 형태의 몸체와 이 몸체의 하단에 설치된 안내봉 그리고 잔여 용강의 출강을 위한 안내홈을 형성한 것으로, 이들 구성요소 중 일부를 변형하더라도 전술한 기본 구성요소들을 포함한 다른 모든 실시예는 모두 본 고안의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같이 본 고안에 따른 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼는 2차 정련이 끝난 용강에 부유하며 턴디쉬로 출강된 후의 출강구를 신속하게 차단하도록 하여 슬래그가 턴디쉬로 용강과 함께 배출되는 것을 차단하고, 더욱이 래들에 남아 있는 잔여용강이 턴디쉬로 배출되도록 하여 그 출강 효율을 보다 향상시키도록 하는 효과가 있고, 또한 비중조절을 위한 칩과 폭열 방지재를 사용하여 그 사용안정성을 향상시킨 효과가 있다.

Claims (3)

1. 래들 내부에 용강과 함께 부유하며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 좁아지도록 된 몸체;

   상기 몸체의 하면에 마련되어 상기 몸체의 무게중심이 하측에 위치하도록 하며 상기 몸체를 상기 래들의 출강구 측으로 안내하는 안내봉;

   상기 몸체의 외주면에 마련되어 상기 몸체가 상기 출강구에 진입한 후에 상기 래들에 남은 잔탕의 배출을 안내하는 안내수단을 구비한 것을 특징으로 하는 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼.
2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체는 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 안내수단은 상기 몸체의 외주면에 상측에서 하측으로 연장 형성된 적어도 하나이상의 안내홈인 것을 특징으로 하는 래들용 슬래그 유출 방지 스토퍼.