KR200283347Y1 - 래들용 버블링 플러그 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제강(製鋼)조업에 사용되는 래들(Ladle)등의 바닥에 설치되어 용강의 정련작업시 래들내에 가스를 취입하기 위한 용도로 사용되는 버블링 플러그 (Bubbling Plug)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부가 캐스타블(Castable)등의 치밀질 내화물로 채워져 있는 버블링 플러그의 슬릿(Slit)형상을 개선하여 플러그의 성능 및 사용수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 플러그 본체에 형성되는 슬릿이 본체의 하단에서 상단으로 관통된 주 슬릿과 상기 주 슬릿으로 부터 연통된 다수의 비노출형 부 슬릿으로 구성된 래들용 버블링 플러그이다.

Description

래들용 버블링 플러그{bubbling plug fo ladle}

본 고안은 제강(製鋼)조업에 사용되는 래들(Ladle)등의 바닥에 설치되어 용강의 정련작업시 래들내에 가스를 취입하기 위한 용도로 사용되는 버블링 플러그 (Bubbling Plug)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부가 캐스타블(Castable)등의 치밀질 내화물로 채워져 있는 버블링 플러그의 슬릿(Slit)형상을 개선하여 플러그의 성능 및 사용수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 제강, 정련기술 분야에서 래들의 바닥에 버블링 장치를 설치하고 이 버블링 장치를 통해 아르곤 또는 질소 등의 불활성 가스를 용융금속에 불어넣어 용융금속을 교반시키거나 용융금속내에 불순물로 존재하는 비금속 개재물을 부상시켜 고품질의 청정강을 생산하고 있다.

상기와 같은 버블링 장치에서 가장 중요한 부품인 버블링 플러그는 내화믈의 종류에 따라 크게 두가지 형태로 구분되며, 그 하나는 가스가 통과되는 부분이 다공성이면서 내침식성이 우수한 내화물로 만들어지는 타입의 버블링 플러그이고 다른 하나는 치밀질의 캐스타블이나 압축성형된 내화물에 아주 얇은층의 슬릿을 형성시켜 가스통로를 형성하는 타입의 버블링 플러그이다.

본 고안은 상기와 같은 두가지 형태의 버블링 플러그 중에서 캐스타블 내부에 슬릿을 형성시키는 타입의 버블링 플러그에 관한 것으로, 이러한 타입의 버블링 플러그에서는 가스 통로가 되는 슬릿을 형성하기 위해 보통 0.1 - 0.5mm 두께의 가연성 필름을 일정한 형상으로 고정시키고 캐스타블 등의 내화재료를 주입하여 성형한 후 가연성 필름이 용융되는 온도 이상으로 가열하여 슬릿을 형성한다.

즉, 내화재료 내부에 필름이 매립되어 있는 상태에서 가열을 하면 고온의 열에 의해 필름이 용융되고 필름이 있던 자리에는 공간부인 슬릿이 형성되는 것이다.

도 1은 상기와 같은 버블링 플러그가 래들의 웰 블럭(Well Block)(3)에 설치된 상태를 나타낸 단면도로서, 플러그 본체(1)에 슬릿(2)이 형성되어 그 상단부가 웰 블럭의 외부로 노출되어 있고 상기 슬릿(2)의 하단에는 가스 주입용 파이프장치(4)가 연결되어 가스 주입구로 가스를 주입하면 주입된 가스가 파이프 장치(4)를 통해 슬릿(2)으로 유입된 후 본체(1)의 상방으로 분출된다.

또한 종래의 버블링 플러그에서는 도 2와 같은 원통형이나 도 3과 같은 나선형 또는 도 4와 같은 방사형의 슬릿을 형성하여 사용하였다.

도 5는 플러그 본체(1)에 나선형 슬릿을 형성하기 위한 나선형 가연성 필름의 사시도로서, 플러그 본체(1)의 성형시 상기와 같은 필름(5)을 본체(1)내에 고정시킨 상태로 성형한 후 가열하면 필름(5)이 용융되므로 필름(5)의 형상과 똑같은 형상의 슬릿(2)이 형성된다.

그러나 상기와 같은 종래의 버블링 플러그는 모두 슬릿(2)이 본체(1)의 하단으로 부터 상단을 향해 직선적, 연속적으로 관통되는 형상이어서 슬릿 사이로 용강등 불순물의 침투가 용이한 단점이 있다.

특히 용융금속의 점도가 낮은 강종인 경우 슬릿 사이로 침투되는 경향이 크고 이로인해 용융금속이 유출되는 사고가 유발될 가능성이 높다.

도 6 내지 도 9는 버블링 프러그가 손상되는 과정을 나타낸 개략도로서, 도 6은 버블링 플러그가 정상으로 작동하는 상태도이다.

도 6과 같은 상태에서 사용회수가 증가하고 래들의 이동 등으로 버블링 작업을 실시하지 않을 경우 용강에 직접 접촉된 본체(1)의 상부 내화물에 지금 및 불순물이 침윤되고 슬릿(2)에도 지금 등이 침투되어 도 7과 같은 상태가 되며, 래들내의 용융금속을 턴디쉬(Tundish)등으로 주조한 후에는 본체(1)가 냉각됨과 동시에 슬릿(2)에 침투된 용융금속도 응고되고 이때 도 8과 같이 침윤된 부위는 원질층과의 열팽창 계수의 차이에 의해 구조적인 스폴링(Spalling)이 발생하여 1차적으로 탈락된다.

그리고 용융금속의 버블링 작업시 슬릿(2) 사이에서 응고된 지금 등의 영향으로 버블링 플러그의 개공(開孔)압력이 높아지게 되면 플러그내의 고압에 의해 내화물 내부에 형성된 크랙부가 이완되고 2차 탈락이 진행되면서 버블링 작업이 이루어지게 된다.

상기와 같이 버블링 플러그의 최대 손상 원인은 용강이 슬릿 사이로 침투되어 야기되는 것임을 알 수 있으며, 따라서 버블링 플러그의 손상을 억제하기 위해서는 슬릿을 통한 용융금속의 침투를 최소화하여야 한다.

본 고안의 목적은 버블링 플러그에 형성되는 슬릿의 형상을 개선하여 버블링성능을 향상시키고 플러그의 손상을 억제할 수 있는 구조의 버블링 플러그를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따라 플러그 본체에 형성되는 슬릿이 본체의 하단에서 상단으로 관통된 주 슬릿과 상기 주 슬릿으로 부터 연통된 다수의 비노출형 부 슬릿으로 구성된 래들용 버블링 플러그가 제공된다.

도 1은 버블링 플러그가 래들의 웰 블럭에 설치된 상태의 예시도

도2 내지 도 4는 종래 버블링 플러그를 나타낸 평면도로서

도 2는 슬릿을 원통형으로 형성한 예시도

도 3은 슬릿을 나선형으로 형성한 예시도

도 4는 슬릿을 방사형으로 형성한 예시도

도 5는 버블링 플러그에서 슬릿을 형성하기 위한 나선형 필름의 예시도

도 6 내지 도9는 종래 버블링 플러그가 손상되는 상태를 나타낸 개략도로서

도 6은 버블링 플러그가 정상으로 작동하는 상태도

도 7은 플러그 상부가 침윤된 상태도

도 8은 플러그 상부가 1차 탈락되는 상태도

도 9는 플러그 상부가 2차 탈락되는 상태도

도 10은 본 고안에 따른 버블링 플러그의 일예를 나타낸 단면도

도 11은 본 고안에 따라 형성된 슬릿의 일부 확대도

도 12는 본 고안의 버블링 플러그에서 슬릿을 형성하기 위한 원통형 필름의 예시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 본체 12a : 주 슬릿

12b : 부 슬릿

본 고안은 원통형이나 나선형 또는 방사형으로 된 주 슬릿에 비노출 슬릿인 가지모양의 부 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 비노출 형태의 부 슬릿은 치밀질 내화물이 용융금속에 의해 침식 또는 탈락이 진행되기 전까지는 용융금속에 직접 노출되어 있지 않다가 용강에 직접적으로 노출된 주 슬릿이 막혀 개공 성능이 저하될 때 용강에 노출되어 개공 성능을 향상시켜 준다.

본 고안의 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 설명한다.

도 10은 본 고안에 따른 버블링 플러그의 일실시예를 나타낸 단면도로서, 플러그 본체(11)의 하단부로 부터 상단부로 관통된 주 슬릿(12a)에 다수개의 부 슬릿(12b)이 주 슬릿(12a)과 연통되게 형성되어 있고 상기 부 슬릿(12b)은 본체(11)의 상단으로 노출되지 않는 비노출 형태로 되어 있다.

상기 비노출 부 슬릿(12b)은 도 10 및 도 11과 같이 소정의 폭과 높이를 가지며, 주 슬릿(12a)으로 부터 소정의 각도만큼 기울어진 형상으로 되어 있고 부 슬릿(12b)의 형상은 사각형이나 원형 또는 임의의 다각형 형태로 형성될 수 있다.

도 12는 본 고안의 버블링 플러그에서 슬릿을 형성하기 위한 필름의 예시도로서, 상기와 같은 형태의 가연성 필름(13)을 버블링 플러그 성형틀에 고정시킨 상태에서 내화재료를 주입 성형한 후 가열하면 필름이 용융되면서 상기 필름과 동일한 형태의 주 슬릿과 부 슬릿이 있는 구조의 슬릿이 형성된다.

상기 부 슬릿(12b)은 가능한 범위내에서 많이 만들어 주는 것이 좋으며, 플러그 사용장소의 특성을 고려하여 폭과 높이 및 단수를 설정한다.

상기 부 슬릿(12b)의 폭, 높이, 벌어진 각도, 개수 등은 플러그가 사용되는 현장의 조건이나 통기량 등을 감안하여 설계하는데, 플러그의 손상요인이 내화재료의 침식과 마모인 경우에는 부 슬릿(12b)의 높이를 20mm 이하로 설계하는 것이 좋고 플러그의 손상요인이 균열발생에 의한 탈락인 경우에는 부 슬릿(12b)의 높이를 20mm 이상으로 설계하는 것이 좋다.

그리고 내화재료의 침식, 마모와 박리, 탈락이 공존할 때에는 높이가 높고 낮은 형태의 부 슬릿을 혼합 형성한 형태의 슬릿 구조를 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 된 본 고안의 버블링 플러그는 초기 사용시 주 슬릿(12a)이 용융금속에 직접 노출되어 있는 반면 부 슬릿(12b)은 용융금속에 노출되어 있지 않게 되고 용융금속에 노출된 내화물 부분이 침식, 탈락되면 비로서 부 슬릿(12b)이 노출되는데, 이때 노출되는 부 슬릿(12b)은 용융금속 등이 침투되지 않은 상태이기 때문에 부 슬릿(12b)을 통해 가스가 분사되어 버블링 성능이 발휘되는 것이다.

즉, 정상적인 버블링 작업 중에는 주 슬릿(12a)에 의해 버블링 기능이 수행되며, 반복적인 작업에 의해 주 슬릿(12a)에 지금이나 비금속 개재물이 끼어들어가면서 응고되어 개공 성능이 저하되었을 때에는 비노출 슬릿인 부 슬릿(12b)이 용강에 노출되어 버블링 기능을 수행하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 주 슬릿에 연통되는 비노출형 부 슬릿을 형성하고 내화물이 침식 또는 탈락되었을 때 새로운 부 슬릿이 노출되어 버블링 기능을 수행하도록 되어 있기 때문에 주 슬릿만 형성되어 있는 종래의 버블링 플러그에 비해 버블링 성능을 월등히 향상시킬 수 있게 된다.

또한 버블링 성능의 향상에 따라 내화물의 수명을 연장시킬 수 있고 용강의 유출로 인한 안전사고도 방지할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 플러그 본체에 형성되는 슬릿이 본체의 하단에서 상단으로 관통된 주 슬릿과 상기 주 슬릿으로 부터 연통된 다수의 비노출형 부 슬릿으로 구성된 것을 특징으로 하는 래들용 버블링 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부 슬릿이 원형 또는다각형 형태로 형성된 래들용 버블링 플러그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 부 슬릿을 높이가 높고 낮은 혼합형으로 구성한 래들용 버블링 플러그.