KR200286325Y1 - 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용융금속을 로에서 래들로 옮겨담는 과정에서 볼텍스가 형성되어 슬라그가 래들내로 유입되는 것을 인지하는 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치에 관한 것으로 출탕구(11) 외측벽을 관통하며 출탕구(11)에 삽입되는 가스노즐(41)과, 상기 가스 노즐(41)과 가스공급해드(50)를 연결하며 가스압을 측정하는 압력계(42)가 구비된 플렉시블 관(40)으로 구성되어 일정량의 가스를 노즐을 통하여 출탕구(11)에 취입시켜 취입된 가스가 볼텍스(31)에 접하는 순간 취입된 가스의 배출이 어려워 가스압의 증가하는 것을 관찰함으로 볼텍스(31)의 형성을 정확히 인지할수 있는 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치에 관한 것이다.

Description

용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치(Checking device of the voltex in melting metal at the tapping stage)

본 고안은 용융금속 출탕시 볼텍스를 인지하는 장치에 관한 것으로 상세하게 설명하면 용융된 금속을 용해로에서 레들로 옮겨담는 과정인 출탕 과정에서 볼텍스(voltex)가 형성되는 것을 인지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소 또는 제련소의 전로, 정련로 혹은 전기로에서 용융된 금 속의 정련을 완료하면 출탕작업을 하여 용융금속을 레이들로 받아 후속 공정인 연속주조 공정으로 이송하고 주조공정을 거쳐 스라브나 빌렛트를 형성시켜 압연, 압출공정 등을 통해 강판이니 봉, 파이프 등을 생산하게 된다.

상술한 작업중 정련이 완료된 용융금속을 레이들로 옮겨담는 과정에서 용융금속은 로에 구비된 출탕구를 통하여 배출되게 된다. 일반적으로 출탕과정에서 용융금속은 비중차이에 의해 스래그와 구분되며 스래그는 용융금 속의 상층부에 떠있는 상태로 존재하게 되어 용융금속이 먼저 배출된후 로 내부에 스래그가 남아있는 형태를 이루게 된다.

그러나 용융금속이 출선구의 좁은홀로 배출되는 과정에서 로내의 용융금속에 볼텍스가 형성되게 되며 볼텍스의 형성에 의해 용융금속 상층부에 형성된 스라그는 용융금속에 혼재되어 출선구를 통하여 래들로 혼입되는 문제가 있었다.

래들로 혼입된 스래그는 용융금속에 인, 황 등의 불순원소를 제공하는 원인으로 작용하며 이러한 불순원소는 금속을 취약하게 하거나 금 속의 기계적 성질을 저하시키는 원인이 되게 된다.

따라서 정련과정에서 이러한 불순원소의 관리가 이루어 지고 있으나 출탕과정에서의 혼입은 출탕된 용융금 속의 저급화를 초래하게 된다.

이와 같은 이유로 종래에는 작업자가 용탕내를 육안으로 관찰하여 볼텍스(31)의 형성이 관찰되면 볼텍스 제거제인 스래그 첵크볼(특허제 9869호, 제 18670호)을 투입하여 볼텍스(31)의 형성을 방지하는 방법이 사용되었다.

그러나 종래의 육안에 의한 볼텍스(31) 관찰 방법은 용탕내에서 볼텍스 형성시 표면의 스래그(32)가 볼텍스를 덮고 있는 상태로 육안관찰에 의해 확인이 어려우며 또한 용탕의 온도 1500∼1700℃로 고온인 까닭에 작업자의 접근이 용이하지 않아 정확한 관찰이 어려울뿐 아니라 작업자에 따라 관찰도가 차이나는 관계로 볼텍스(31)의 형성을 정확히 관찰하는데에 문제가 있었다.

이러한 볼텍스(31)의 형성을 정확히 관찰하지 못하는 경우에는 볼텍스(31)의 제거가 불가하며 이로 인해 출탕시 불순원소의 혼입에 따란 고급의 강 제조가 불가한 문제가 발생되게 된다.

따라서 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해소할수 있도록 용탕내의 볼텍스 형성을 정확히 인지하여 적시에 볼텍스를 제거시킬수 있는 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 출탕을 도시한 개략도

도 2는 본 고안이 구비된 출탕구를 도시한 개략도

도 3은 도 2의 A-A 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 로 11 : 출탕구

20 : 래들 30 : 용융금속

30 : 용융금속 31 : 볼텍스

32 : 스래그 40 : 가스공급관로

41 : 노즐 42 : 압력계

50 : 가스공급헤드

상술한 기술적 과제를 성취시키기 위한 구성은 출탕구가 구비된 로에 있어서,

상기 출탕구 외측벽을 관통하며 출탕구내에 삽입되는 가스 노즐과, 상기 가스노즐과 가스 공급헤드를 관로로 연결하며 가스압을 측정하는 압력계가 구비되어 있는 플렉시블 관으로 구성된다.

이하 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

출탕구(11)가 구비된 로(10)에 있어서,

상기 출탕구를 관통하며 출탕구의 원주 방향에 삽입되는 다수개의 가스취입노즐(41)과, 상기 노즐에 일단이 결합되어 있고 하단은 가스공급헤드(50)에 결합되며 노즐(41)과 가스공급헤드(50)간에는 가스압력계(42)가 구비되어 있는 플랙시블한 가스 관로(40)로 구성된다.

본 고안은 출탕시 출탕구에 가스를 취입하여 가스의 압력을 측정함으로서 취입된 가스가 볼텍스(31)에 닿는 경우 가스압력의 증가를 인지하여 볼텍스(31)의 형성을 인지하는 것으로 본 고안에 사용되는 노즐(41)은 강재질로 이루어지며 이는 고온의 용탕과의 접촉에도 손상되는 것을 방지하게 된다.

또한 노즐(41)과 가스공급헤드(50)간을 연결하는 가스관로(40)는 로(10)의 경동 회전시 내성을 부여하기 위한 수단으로 플랙시블관이 사용된다.

가스공급관로(40) 상에 장착되는 압력계는 취입가스의 압력을 측정하며 가스가 볼텍스(31)에 접촉되는 순간 가스가 원활히 통과되지 못하여 가스압이 증가되는 것을 관측하기 위한 것이다.

가스취입노즐(41)의 직경은 출탕구 직경의 내 의 직경이 적정하며 노즐(41)사이의 간격은 등간격을 이루도록 하는 것이 적절하다.

노즐 직경이 작은 경우 출탕구를 반복사용함에 따라 출탕구(11)로 용융금속 혹은 스래그가 침투하며 노즐이 막히게 되며 노즐직경이 큰 경우에는 가스 취입압력이 상대적으로 낮아져 분당 13ℓ의 유량을 취입하려는 경우 취입압력이 0.001kg/㎠ 정도로 하여야 하나 실제 작업에서 낮은 압력의 제어에 어려움이 있으며 기체 취입압력을 높게 제어하는 경우에는 가스의 취입량이 많아져 출탕시간이 길어지는 문제가 있게된다.

또한 노즐(41)을 다수개로 하는 경우 노즐사이가 등간격을 이루도록 하는 것을 노즐간격이 좁은 부위에서 출탕구(11)내화물 침식이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.

또한 노즐(41)당 취입되는 가스의 양을 1∼3NL로 선정하는 것이 바람직하며 그 이유는 1표준 Litter이하로 하는 경우 노즐이 용융금속이나 스래그의 침투에 의해 막힘이 우려되고 3NL 이상으로 가스가 취입되는 경우 많은 가스에 의해 용융금 속의 출탕이 저지되어 출탕시간이 길어지는 것을 방지하기 위함이다. 물론 가스의 양은 취입노즐의 크기에 의해 영향을 받게되며 상술한 가스의 양을 적정량으로 하는 것을 노즐의 사이즈가 출탕구 직경의 ∼ 인 경우를 기준으로 한다.

작용에 관하여 서술하면 다음과 같다.

본 고안이 구비된 볼텍스 인지 장치를 작동한 상태에서 출탕을 행하는 경우,

가스공급해드(50)에서 각각의 노즐(41)로 설정된 유량의 가스를 취입하고 이 가스는 가스공급관로(40)에 구비된 압력계(42)에 가스의 압이 표시되게 된다. 이때 압력계(42)는 가스의 취입압력이 일정하게 나타나며 출탕이 진행됨에 따라 볼텍스가 형성되어 출탕구를 통과하는 시점에는 압력계의 압력이 순간적으로 증가하게 된다.

따라서 압력계(42)의 압력이 순간적으로 증가되는 시기에 볼텍스(31)의 형성을 정확하게 인지할수 있으며 볼텍스의 형성방지를 위한 수단으로 첵크볼을 용탕에 투입하거나 로체를 경동시켜 출탕중 슬래그가 래들로 혼입되는 것을 방지하여 슬래그에 포함된 불순물의 혼입을 방지하여 양질의 금속을 제조할수 있는 것이다.

상술한 내용을 실시예에 의해 설명하면 다음과 같다.

<실시예>

300㎖ 전로의 축소모형을 길이비율 1:5로 하여 아크릴로 제작하고 모형로에서 출탕구의 직경을 30㎜ 가스취입노즐은 직경3㎜로 하여 도3과 같은 형상으로 형성하였으며 각각의 노즐 후단에는 플렉시블 호수를 가스 공급통과 연결하였다.

상기 플렉시블 호수에는 압력계를 설치하였으며 압력계에는 압력 레코드를 연결하여 시간에 따른 호수의 질소 압력이 연속적으로 기록되도록 설치하였다.

용융금속과 슬래그를 모사하기 위하여는 물 350ℓ와 피마자유 35ℓ를 모형로에 채우고 모형로를 경동시켜 출탕구를 통해 물이 유출되도록 하였다.

상기 실시예에서는 노즐당 질소가 20Nml(노르말밀리리더) 취입되도록 조절하고 볼텍스 형성과 압력변화를 관찰하여 아래와 같은 도표를 얻었다.

볼텍스 형성과 가스압력의 관계도

상기 도표에서 가로측은 출탕시간(ℓ), 세로측은 압력(P)을 표시한다.

도표에 도시된 바와 같이 최초의 압력 변화가 없는 구간은 용융금속에서 볼텍스가 형성되지 않은 구간의 압력(B')이 표시된것이며 갑자기 압력이 상승한 부분(B)는 출탕구에 볼텍스가 형성된 구간이며 갑자기 압력이 상승후 점차적으로 압력상승된 구간(B")는 볼텍스가 연속적으로 형성되어 슬래그가 연속해서 유출되는 구간임을 알수 있다.

상술한 시험을 수회에 걸쳐 실시한 결과 동일한 결과를 얻었으며 시험시 압력의 급작스런 상승시 피마자유가 유출되는 것을 확인할수 있었다.

따라서 본고안이 구비된 출탕구를 이용하여 출탕을 행하는 경우 압력변화를 관찰함으로 정확하게 볼텍스 형성시점을 인지할수 있었다.

본 고안의 효과로는 용탕내의 볼텍스 형성을 정확히 인지하여 적시에 슬래그 첵크볼을 용탕에 주입하거나 로를 경동시켜 슬래그가 출탕구를 통해 레들로 배출되는 것을 방지함으로 고품위의 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 출탕구가 구비된 로에 있어서,

   출탕구(11) 외측벽을 관통하며 출탕구(11)내에 삽입되는 가스노즐(41)과,

   상기 가스노즐(41)과 가스공급헤드(50)를 관로로 연결하며 가스압을 측정하는 압력계(42)가 구비되어 있는 플렉시블 관(40)으로 구성된 것을 특징으로하는 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치.
2. 제1항에 있어서 가스노즐(41)의 직경은 출탕구 직경의 내지 로 구성되어 출탕구에 대칭으로 장착되고 각각의 노즐(41)에 공급되는 가스는 1내지 3표준리터 인 것을 특징으로 하는 용융금속 출탕시 볼텍스 인지장치.