KR20030021393A - 슬래그 유출 방지용 다트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강(4)이 출탕될 때 다트(12)가 안전하게 출탕구(6)로 유도되면서 직립자세로 출구를 폐쇄하는 기능을 항상 유지할 수 있도록 하여, 다트(12)의 신뢰성 향상과 함께 다량의 탈산재 및 합금철의 사용량을 억제할 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 중공형 파이프(14)와, 상기 파이프(14) 외주에 결합되는 부구(20)와, 상기 파이프(14) 상단부에 결합되는 상부캡(26)과, 상기 파이프(14) 하단부에 결합되는 하부캡(28)으로 구성되는 슬래그 유출 방지용 다트에 관한 것이다.

Description

슬래그 유출 방지용 다트{Dart for preventing carry-over slag}

본 발명은 슬래그 유출 방지용 다트에 관한 것으로서, 특히 용강이 출탕될 때 다트가 안전하게 출탕구로 유도되면서 직립자세로 출구를 폐쇄하는 기능을 항상 유지할 수 있게 하여, 다트의 신뢰성 향상과 함께 다량의 탈산재 및 합금철의 사용량을 억제할 수 있게 한 슬래그 유출 방지용 다트에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정은 용선예비정련-전로정련-2차정련공정으로 구성되며, 이 과정을 통해 얻어진 용강은 연속주조공정을 거쳐 수요자가 원하는 주편을 제조한다.

상기의 제강공정에서 전로 및 레이들내 용강 상부에는 반드시 슬래그 층이 있다.

한편, 상기와 같은 정련과정을 거친 용강은 최종품질의 규격을 만족하고자 2차 정련과정을 거치게 되는데 이때 전로에서 2차 정련을 실시하기 위해 운반 및 정련용기인 수강레이들에 용강이 출탕된다.

출탕하는 과정에서는 지구의 자전에 의해 생기는 볼텍스(Vortex) 현상 때문에 용강과 슬래그에 와류현상이 발생되며, 이러한 와류현상에 의해 상대적으로 비중이 작은 용탕상부의 슬래그가 용탕하부에 존재하는 출탕구를 통하여 수강레이들로 유출된다.

이러한 현상은 제강공정에서 단지 수강레이들에서뿐만 아니라, 각종 비철제조 및 전기로 조업시에도 마찬가지로 출탕을 포함하는 모든 공정에서 발생하는 현상이다.

상기의 일련의 출탕과정에서 불가피하게 발생되는 와류에 따른 슬래그 혹은 저비중의 상부물질의 혼입과정을 억제하기 위하여 다양한 방법이 시도되고 있다.

상기 제강공정 중 전로에서는 출강중기에 용강과 슬래그의 중간 정도 비중(3.0-5.5)을 가지면서 내부는 내화성이 강한 산화물과 비중 조정용 철분으로 구성된 구형의 슬래그 볼이 있다.

이외에도 깔대기 모양의 내부에 철심을 삽입하고 여기에 비중 조정용으로써 고 비중의 크롬산화물과 철산화물을 적정비율로 배합하여 노내에 투입시 슬래그와 용강의 사이에서 부유하고 있다가 적정 시점에서 출탕구를 폐쇄하는 것이 다트이다.

상기한 다트(일명 슬래그 컷팅기구)들은 배재-장입-취련-출탕으로 이루어지는 일련의 제강공정을 한주기로 하여 매주기마다 출탕말기에 슬래그 다트를 투입하여 슬래그 유출을 방지하고 있다.

한편, 전로 정련작업이 끝난 전로내 용탕을 레이들로 출탕하기 위해서는 우선, 전로를 경동하여 수평방향으로 기울이면서 시작되며 총 출탕시간은 통상 4-7분이 소요된다.

이때 총 출탕시간의 60%-70% 시점에서 전로 출탕구의 상부로부터 다트를 삽입하기 위해 구동장치를 작동하여 다트 철강재 파이트 상단부와 체결 고정한 다음 전로 출탕구 상부로 이동시켜 낙하 삽입할 위치에서 일단 멈춘후 출탕구에 다트의 철강재 파이프 하단부가 들어가도록 한다.

이러한 일련의 출탕과정중 용탕 상부의 슬래그는 출탕구 상부에서 발생되는 볼텍스 현상에 의해 출탕중에도 혼입된다는 것이 문제이다.

일반적으로 슬래그 혼입을 방지하기 위해 투입되는 다트의 기본성질은 다음의 조건을 만족하여야 한다.

1) 비중이 용강(약7.0)보다 작고, 슬래그(2.5-3.0)보다 커야 한다.

2) 고온의 용강 및 슬래그가 존재하는 조건에서 용융되지 않고 견뎌 야 하므로 내화재의 융점이 높아야 한다.(1700℃이상)

3) 운반이나 취급이 용이하도록 강도가 높고 상온상태에서 순식간에 고온영역으로 투입되어야 하므로 열충격이 강해야 한다.

4) 고온의 슬래그와 접촉하고 있으므로 내화재 자체가 내침식성이 우수하여야 한다.

한편, 종래의 실시예를 도 5 에서 살펴보면 다음과 같다.

먼저 다트(102)는 중앙에 위치하면서 가이드역할을 하는 지주봉(104)이 구성되는데, 상기 지주봉(104) 상부측 외주에는 용강(106)상에서 부상할 수 있도록 부력을 제공하는 부구(106)가 결합되고, 상기 지주봉(104)에는 부구(106) 하부에서부터 지주봉(104) 하단부까지 내화재로 이루어진 슬리브(108)가 결합된다.

그리고 상기 부구(106) 외측단부와 지주봉(104) 사이에는 세로 방향으로 관통된 홀(110)이 다수개 형성된다.

미설명 부호는 107:슬래그, 109:출탕구, 112:투입장치

상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 전로 내부에 투입하여 사용할 때의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저 별도로 설치된 투입장치(112)를 이용하여 도 6a 에 도시된 바와 같이 다트(102)를 전로 내부에 투입하면, 상기 다트(102)는 부구(106)로부터 제공되는 부력에 의해 용강(106)상에서 부상한 상태로 있게 되고, 상기 지주봉(104)은 직립자세로 있게 되는데, 이때 상기 부구(106)의 홀(110)에 용강(106)과 슬래그(107) 일부가 유입되어 지주봉(104)이 직립자세로 있게 하는 것을 돕는다.

상기와 같은 상태에서 용강(106)이 출탕구를 통하여 외부로 유출되면, 상기 다트(102)는 용강(106)이 빠져나가는 출탕구 위치로 이동하여 도 6b 에 도시된 바와 같이 직립 자세로 위치하여 있게 된다.

따라서 상기 부구(106)는 출탕구 입구상에 위치하여 있게 되고, 지주봉(104)은 출탕구 내부에 위치하여 있게 된다.

계속하여 용강(106)이 유출되면서 슬래그(107)의 수위가 점차적으로 낮아지면, 도 6c 에 도시된 바와 같이 부구(106)는 슬래그(107) 수위에 비례하여 출탕구 출구측에 근접하여 위치하게 되고, 지주봉(104)은 출탕구를 따라 직립자세로 하강한다.

계속하여 상기 용강(106)이 유출되면 슬래그(107) 수위는 전로 벽면에 근접하게 되는데, 이때 상기 부구(106)의 하부 외주면이 도 6d 에 도시된 바와 같이 출탕구(109) 출구에 밀착하여 용강(106)이 더 이상 외부로 유출되는 것을 차단하게 된다.

따라서 상기 전로 내부에는 유출되지 않은 용강(106) 잔량과 슬래그(107)가머물러 있게 된다.

한편 상기와는 달리 다트(102)를 전로 내부에 투입했을 때 지주봉(104)이 출탕구(109)로 투입되지 않는 실패의 경우를 도 7 에서 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 7a 에 도시된 바와 같이 투입장치(112)를 사용하여 다트(102)를 전로 내부에 투입하면, 도 7b 에 도시된 바와 같이 용강(106)상에 부구(106)가 부상하면서 직립자세로 위치하게 된다.

상기와 같은 상태에서 용강(106)이 출탕구(109)를 통하여 외부로 유출되면, 상기 다트(102)는 전로 내부에서 용강(106)이 흐르는 방향으로 이동하게 되는데, 이때 지주봉(104)이 출탕구(109) 근처에 신속히 이동하여 위치하지 않게 되면, 부구(106)는 용강(106) 수위보다 높은 위치에 있게 된다.

따라서 도 7c 에 도시된 바와 같이 다트(102)는 지주봉(104) 하단부를 지지점으로 하여 용강(106)이 흐르는 방향으로 기울어지면서 도 7d 에 도시된 바와 같이 쓰러지게 된다.

이로 인하여 상기 부구(106)가 출탕구(109) 출구를 폐쇄하지 못하는 상태가 되어, 상기 슬래그(107)는 용강(106)과 함께 출탕구(109)를 빠져 나가게 된다.

한편 종래의 다른 실시예로 구성되는 다트(114)의 구조를 도 8 에서 살펴보면 다음과 같다.

먼저 가이드 역할을 하는 지주봉(116)이 구성되고, 상기 지주봉(116) 상부에는 부력을 제공하는 부구(118)가 결합되며, 상기 부구(118) 하부에는 내화재로 이루어진 슬리브(120)가 지주봉(116) 외주에 결합된다.

그리고 상기한 부구(118) 양측단부에는 오목한 홈(122)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 다른 실시예에 대한 작용은 전술한 바와 동일하다.

상기한 종래의 실시예와 다른 실시예는 다트에 설치되는 지주봉의 길이가 보통 1.0-1.3m로 이루어진다.

이러한 다트는 출탕되는 전로내의 용강 깊이가 0.5-1.0m 되는 시점에서 투입되는데, 이때 지주봉의 길이와 용강의 깊이가 상호 유사하게 일치하는 시점에서 투입되므로, 상기 지주봉이 출탕구에 정확하게 위치하지 않으면 기울어지면서 수평으로 놓이게 되어 다트의 기능을 상실하게 됨에 따라, 출탕되는 용강내에 다량의 슬래그가 포함되므로써 탈산재 및 합금철의 사용량이 증가되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 용강이 출탕될 때 다트가 안전하게 출탕구로 유도되면서 직립자세로 출구를 폐쇄하는 기능을 항상 유지할 수 있도록 하여, 다트의 신뢰성 향상과 함께 다량의 탈산재 및 합금철의 사용량을 억제할 수 있도록 하는데에 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 중공형 파이프와, 상기 파이프 외주에 결합되는 부구와, 상기 파이프 상단부에 결합되는 상부캡과, 상기 파이프 하단부에 결합되는 하부캡으로 구성된다.

도 1 은 본 발명을 구성하는 다트가 전로에 설치되어 사용되는 상태도.

도 2 는 본 발명인 다트의 단면도.

도 3 은 도 2 의 A - A 선 단면도.

도 4 는 본 발명이 전로에 설치되어 출탕구를 폐쇄하는 과정을 나타낸 상태도.

도 5 는 종래의 실시예를 나타낸 단면도.

도 6 은 종래의 실시예가 출탕구를 폐쇄하는 과정을 나타낸 상태도.

도 7 은 종래의 실시예가 출탕구를 폐쇄하지 못하는 과정을 나타낸 상태도.

도 8 은 종래의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2:전로 4:용강 6:출탕구

8:수강레이들 10:슬래그 12:다트

14:파이프 16:숫나사부 18,24:코팅부

20:부구 22:암나사부 26:상부캡

28:하부캡 30:투입장치

본 발명을 설치하여 사용하는 전로(2)는 도 1 에 도시된 바와 같이 상부 일측에 제강공정을 거쳐 만들어진 용강(4)이 외부로 유출될 수 있도록 안내하는 출탕구(6)를 형성하며 구성되고, 상기 전로(2) 외부에는 출탕구(6)를 통하여 유출되는 용강(4)을 수거하는 수강레이들(8)이 구성된다.

상기와 같이 전로(2)에 형성되는 출탕구(6)의 출구를 폐쇄시키므로써 용강(4) 상부에 위치한 슬래그(10)가 외부로 유출되는 것을 차단하는 다트(12)가 구성되는데, 그 구조를 도 2, 3 에서 살펴보면 다음과 같다.

먼저 상기 다트(12)(도2참조)는 중공형으로 이루어진 파이프(14)가 구성되고, 상기 파이프(14) 중간부 내지는 상부측 위치에 숫나사부(16)가 형성되며, 상기 숫나사부(16) 상, 하부 외측으로는 내화재로 이루어진 코팅부(18)가 전면에 걸쳐 형성된다.

그리고 상기 파이프(14) 외주에는 부력을 제공하는 부구(20)가 결합을 이루되, 상기 숫나사부(16)에 나사 결합할 수 있도록 중간부에 암나사부(22)가 형성되고, 상기 부구(20) 표면에는 내화재로 이루어진 코팅부(24)가 형성된다.

이때 상기 부구(20)는 원뿔형, 사각뿔형, 삼각뿔형 모양중 어느 하나를 필요에 따라서 선택하여 형성시킬 수 있다.

한편 상기 파이프(14) 상단부와 하단부에는 전로(2)(도1참조)내에 다트(12)가 투입될 때 슬래그(10) 내지는 용강(4)이 유입되는 것을 일시적으로 차단하는 상부캡(26)(도2참조)과 하부캡(28)이 각각 결합된다.

상기와 같이 설치되는 하부캡(28)은 다트(12)가 직립자세를 유지할 수 있도록 비중이 큰 납(용융점 : 327℃, 비중 : 11.34)을 사용하여 무게중심을 이룰 수있게 하고, 상부캡(26)은 직립자세가 유지될 수 있도록 비중이 작은 알루미늄(용융점 : 660℃, 비중 : 2.70)을 사용한다.

또한 상기 하부캡(28)은 저융점의 또 다른 금속이나 종이, 천 중 어느 하나를 사용하여도 무방하나 단지 다트(12)가 용강(4)층에 투입되었다가 다시 부상하는 동안 손상되지 않는 두께와 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상, 하부캡(26, 28)이 높은 온도에 의해 빨리 용융된다 할지라도, 상, 하부캡(26, 28) 외부에 코팅을 하여 빨리 용융되는 것을 방지하는 방법도 포함할 수 있다.

상기와 같이 설치되는 상, 하부캡(26, 28)은 파이프(14) 양단부에 각각 나사로 결합하는 방법과 용접을 하여 고정하는 방법 중 어느 하나를 필요에 따라서 선택할 수 있다.

미설명 부호는 30:투입장치

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 제강공정을 거치게 되면 전로(2)(도1참조) 내부에는 용강층(4)과 슬래그(10)층이 형성되는데, 상기 용강(4)층을 수거하기 위해 전로(2)를 기울이면 출탕구(6)를 통하여 용강(4)이 유출되면서 수강레이들(8)로 낙하한다.

상기와 같은 출강작업을 지속하면 전로(2) 내부에 있는 용강(4) 수위가 낮아지면서 1.0m에 도달하게 되는데, 이와 같이 1.0m에 도달하였다고 판단되면 작업자는 도 4a 에 도시된 바와 같이 별도로 설치된 투입장치(30)를 이용하여 전로 내부에 다트를 투입한다.

이때 상기 다트(12)는 부구(20)로부터 제공되는 부력으로 인하여 용강(4)의 수면상에 부상한 상태로 있게 되고, 동시에 상기 파이프(14)는 하단부에 결합된 하부캡(28)으로부터 제공되는 무게가 상부에 설치된 상부캡(26) 보다는 무게가 크므로, 상기 하부캡(28)이 무게중심점이 되어 파이프(14)는 직립자세를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 상태에서 용강(4)이 지속적으로 출탕구(6)를 통하여 외부로 유출되면, 유속으로 인하여 상기 다트(12)는 용강(4) 흐름방향으로 도 4b 에 도시된 바와 같이 이동하게 되는데, 이때 상기 파이프(14) 상, 하단부에 각각 설치된 상, 하부캡(26, 28)은 용융점이 낮은 재질로 되어 있는 관계로 일정 온도에서 용융되면서 상기 파이프(14) 상, 하단부로부터 분리되어 용강(4)에 혼합된다.

따라서 상기 파이프(14) 상, 하단부는 개방되어 연통되는 상태가 된다.

계속하여 상기 다트(12)는 도 4c,d 와 같이 용강(4)의 흐름을 따라 이동하여 출탕구(6)에 도달하면, 상기 파이프(14) 상단부와 출탕구(6) 사이와의 기압차로 인하여 도 4e 에 도시된 바와 같이 상기 파이프(14) 상단부를 통하여 외부로부터 공기가 유입된다.

상기와 같이 파이프(14) 상단부로부터 유입되는 공기는 출탕구(6)를 따라 유출되는 용강(4)에 내포되면서 수강레이들(8)(도1참조)로 함께 이동한다.

이로 인하여 상기 파이프(14) 하단부는 출강구(6)측으로 향하면서 이동하게 됨에 따라, 상기 다트(12)(도4e참조)는 기울어진 상태로 급속히 출탕구(6)측으로 이동하게 된다.

따라서 도 4f 에 도시된 바와 같이 부구(20)는 신속히 이동하여 출탕구(6) 출구측상에 위치하게 되고, 파이프(14) 하부는 출탕구(6) 내부에 위치하게 되므로써, 전체적으로 상기 다트(12)가 직립상태를 유지하게 된다.

계속하여 상기 용강(4)이 유출되므로써 수위가 점차적으로 낮아지게 되면, 다트(12)가 출탕구(6) 내부에서 하강하게 되어 상기 부구(20)의 외주면이 출탕구(6) 내주면에 밀착하므로써 도 4g 에 도시된 바와 같이 출구를 폐쇄시키는 상태가 된다.

이때 상기 전로(2) 내부에는 미처 유출되지 못한 미량의 용강(4)과 슬래그(10)가 머물러 있게 된다. 따라서 수강레이들(8)(도1참조)에는 정련된 순수한 용강만이 수거된다.

상기 작업이 종료되면 전로(2) 내부에 있는 다트(12)는 투입장치(30)를 이용하여 수거하고, 전술한 작업을 반복하여 실시한다.

한편 상기와 같이 다트(12)(도2참조)가 직립자세를 유지할 수 있는 것은, 다트(12)를 구성하는 부구(20)로부터 제공되는 부력과 파이프(14)를 통하여 이동하는 공기의 흐름에 의해 직립상태를 유지할 수 있게 된다.

본 발명은 용강이 출탕될 때 다트가 안전하게 출탕구로 이동하면서 직립자세로 출구를 폐쇄하는 기능을 항상 유지하므로, 다트에 대한 신뢰성 향상과 함께 다량의 탈산재 및 합금철의 사용량을 억제할 수 있어 생산성이 보다 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 중공형 파이프(14)와,

   상기 파이프(14) 외주에 결합되는 부구(20)와,

   상기 파이프(14) 상단부에 결합되는 상부캡(26)과,

   상기 파이프(14) 하단부에 결합되는 하부캡(28)으로 구성됨을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파이프(14) 외주에 숫나사부(16)가 형성되고, 상기 파이프(14)에 결합되는 부구(20) 중앙에 상기 숫나사부(16)에 체결되는 암나사부(22)가 형성됨을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 부구(20)는 원뿔형, 삼각뿔형, 사각뿔형 모양중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,

   상기 부구(20) 표면에 코팅부(24)가 형성됨을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 파이프(14) 외주에 코팅부(18)가 형성됨을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 코팅부(24)는 내화재로 이루어짐을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 코팅부(18)는 내화재로 이루어짐을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부캡(28)은 상부캡(26)에 비하여 비중이 큰 재질로 이루어짐을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
9. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 상부캡(26)은 알루미늄, 종이, 천 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
10. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,

    상기 하부캡(28)은 납으로 구성됨을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 다트(12)가 전로(2)의 출탕구(6) 주변에 도달하면 상, 하부캡(26, 28)이 탈거되면서 외부공기가 파이프(14) 상단부에서 하단부를 통과하여 출탕구(6)로 이동할 수 있게 하므로써, 상기 다트(12)가 자연적으로 출탕구(6)로 유도될 수 있게 함을 특징으로 한 슬래그 유출 방지용 다트.