KR200465841Y1

KR200465841Y1 - 슬래그 다트

Info

Publication number: KR200465841Y1
Application number: KR2020110002765U
Authority: KR
Inventors: 채성우
Original assignee: 채성우
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2013-03-12
Also published as: KR20120007008U

Abstract

본 고안은 전로에서의 용강과 슬래그의 분리를 위해 상기 용강의 출강 공정이 종료되는 시점에서 전로의 출강구를 폐색하기 위한 슬래그 다트에 관한 것이다. 본 고안의 일 실시예에 따른 슬래그 다트는, 저부에 홈부를 포함하는 내화물 헤드; 상기 내화물 헤드에 매립되고, 상기 홈부에 노출된 관통 체결공을 갖는 금속 중량 부재; 상기 관통 체결공을 경과하는 일 단부를 포함하는 강철 심재, 및 상기 강철 심재의 상기 일 단부를 노출시키면서 상기 강철 심재를 둘러싸는 내화물 슬리브를 갖는 스틱 바; 및 상기 강철 심재의 상기 일 단부와 상기 관통 체결공 사이에 배치되는 어댑터를 포함한다. 상기 관통 체결공의 적어도 일부는 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 상기 관통 체결공의 폭이 점차 감소되도록 하는 표면을 포함하고, 상기 어댑터의 외부 표면은 상기 관통 체결공의 상기 표면에 접촉하여 상기 어댑터가 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 이동할수록, 상기 어댑터의 내부 표면이 상기 강철 심재의 상기 일 단부에 더 압착되어, 상기 내화물 헤드와 상기 스틱 바가 체결된다.

Description

슬래그 다트{Slag dart}

본 고안은 전로의 슬래그 차단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전로에서의 용강과 슬래그의 분리를 위해 상기 용강의 출강 공정이 종료되는 시점에서 전로의 출강구를 폐색하기 위한 슬래그 다트에 관한 것이다.

용광로에서 제조된 용강 또는 고철의 탈인 및 탈탄 처리와 같은 취련 공정 또는 합금화 공정은 전로(inverter)에서 수행된다. 상기 전로 내에서 용선 및 고철의 처리가 완료되면, 전로를 경동시켜, 상기 전로의 측벽에 설치된 출강구를 통하여 처리된 용강을 레이들(ladle)로 옮기는 공정이 수행된다. 레이들로 옮겨진 용강은 연속 주조 공정과 같은 후속 공정을 거치면서 최종적으로 제품화된다.

일반적으로 전로 내에는 상기 용강과 함께 그 위에 부유하는 슬래그(slag)가 존재한다. 상기 슬래그는 Al₂O₃, FeO, CaO, SiO₂, P₂O₅ 및 MgO와 같은 산화물을 함유하고 있으며, 이들이 용강에 혼입되면 이들은 후속 공정에서 반응하여 불량이 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 전로에서, 처리된 용강과 함께 상기 슬래그가 출강구를 통하여 레이들로 유입되면 주조된 제품의 압연시 결함이 발생할 수 있으며, 제품 원료에 대한 제품 순비율이 저하되어 양질의 제품을 얻을 수 없다. 따라서, 용강과 슬래그를 분리하는 정련 공정이 요구된다. 이러한 정련 공정을 위하여, 전로에서 용강의 출강시, 슬래그를 차단하기 위한 장치로서 슬래그 다트가 사용된다.

전로의 출강 단계에서 전로 내의 용강이 어느 정도 감소되면, 상기 슬래그 다트가 전로 내로 장입되고, 상기 출강구에 직상으로 투하된다. 상기 전로 내의 용강의 양이 점점 줄어들면서 상기 슬래그 다트가 점차 가라앉고, 부유하는 슬래그는 출강구를 통하여 유입되지 않도록 가라 앉은 슬래그 다트에 의해 차단되고, 상기 출강구는 슬래그 다트에 의해 최종적으로 폐색된다.

상기 출강 단계에서, 상기 슬래그 다트는 고온의 용강과 접촉하기 때문에 용손될 수 있으며, 출강구를 통한 용강의 흐름에 의해 외력을 받는다. 특히, 상기 슬래그 다트에 용손, 편마모 또는 스틱 바의 절단과 같은 결함이 발생하면, 상기 슬래그 다트는 용강 상에서 부유하거나 이탈하게 되어, 출강구를 효과적으로 폐색하지 못하게 된다. 그 결과, 용강과 함께 슬래그가 상기 레이들로 혼입될 수 있다. 따라서, 슬래그 다트는 기계적으로 열적으로 강한 내구성을 가져야 한다.

또한, 상기 슬래그 다트는 정련 공정을 위한 높은 신뢰성과 내구성을 가져야 함과 동시에, 정련 공정 동안 1회적으로 사용되기 때문에 제조가 용이하여 경제적으로 제조될 수 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 고안이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전로 내 용강과의 접촉시 충분한 내고온성과 높은 강도를 유지할 수 있으며, 출강구를 정확히 폐색하는 본래의 기능을 완전하게 수행하여 높은 신뢰성을 가질 뿐만 아니라, 용이하고 경제적으로 제조될 수 있는 슬래그 다트를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 일 실시예에 따른 슬래그 다트는, 저부에 홈부를 포함하는 내화물 헤드; 상기 내화물 헤드에 매립되고, 상기 홈부에 노출된 관통 체결공을 갖는 금속 중량 부재; 상기 관통 체결공을 경과하는 일 단부를 포함하는 강철 심재, 및 상기 강철 심재의 상기 일 단부를 노출시키면서 상기 강철 심재를 둘러싸는 내화물 슬리브를 갖는 스틱 바; 및 상기 강철 심재의 상기 일 단부와 상기 관통 체결공 사이에 배치되는 어댑터를 포함한다. 상기 관통 체결공의 적어도 일부는 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 상기 관통 체결공의 폭이 점차 감소되도록 하는 표면을 포함하고, 상기 어댑터의 외부 표면는 상기 관통 체결공의 상기 표면에 접촉하여 상기 어댑터가 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 이동할수록, 상기 어댑터의 내부 표면이 상기 강철 심재의 상기 일 단부에 더 압착되어, 상기 내화물 헤드와 상기 스틱 바가 체결되는 슬래그 다트.

상기 관통 체결공의 상기 표면은 경사면, 곡면 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 어댑터의 내경은 축방향으로 일정하고, 상기 외경은 상기 관통 체결공의 상기 표면에 대응하여 축방향을 따라 변화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 어댑터는 체결 이전에 상기 강철 심재의 상기 단부에 끼워져 상기 관통 체결공 쪽으로 용이하게 안내되도록 상기 강철 심재의 직경보다 더 큰 내경을 갖고, 체결시에는 상기 강철 심재의 직경과 동일한 내경을 갖도록 상기 내경이 조절 가능한 관형 부재일 수 있다. 이 경우, 상기 관형 부재는, 상기 내경이 조절 가능하도록 상기 어댑터의 체결 이전과 체결 이후의 상기 내경의 변화량과 동등하거나 그보다 더 큰 유격을 갖도록 축방향으로 절개된 측부를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 어댑터는 일체형 또는 복수 개의 편들로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 어댑터는 상기 내화물 헤드의 내부로 완전히 매립되고, 상기 어댑터의 상부 표면은 내화물 재료에 의해 마감될 수 있다. 상기 금속 중량 부재는 일체형일 수 있다.

본 고안의 실시예에 따르면, 어댑터에 의해 내화물 헤드와 스틱 바를 결합함으로써, 종래에 체결 구조인 나사선을 이용한 회전 결합 및 용접 방식에 비하여 체결 공정이 간단하여 경제적인 제조가 가능할 뿐만 아니라, 어댑터의 열 팽창에 의해 고온에서도 기계적인 강도를 유지할 수 있는 체결 구조이다. 특히, 나사선을 이용한 종래의 회전 결합의 경우, 내화물 헤드 내부의 고정 부재와 스틱 바의 강철 심재 사이에 스크류 체결시 오차가 생겨 종종 스틱 바가 내화물 헤드에 비대칭적으로 결합되어 편심되는 일이 빈번하다. 그러나, 본 고안에 따르면, 금속 중량 부재에 의해 슬래그 다트의 정확한 무게 중심을 확보할 수 있고, 실질적으로 강체인 금속 중량 부재와 어댑터와의 결합에 의해 정확한 체결 구조를 얻을 수 있어, 정련 공전 중에 슬래그 다트가 중심을 잃고 쓰러지는 경우가 감소 또는 억제되어 신뢰성있는 정련 공정이 제공될 수 있다.

도 1은 전로 내에 투입된 본 고안의 일 실시예에 따른 슬래그 다트를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 슬래그 다트의 체결 방법을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 고안의 일 실시예에 따른 어댑터를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 선 ⅢB-ⅢB'를 따라 절취한 어댑터의 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 ⅢC로부터 바라본 어댑터의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 어댑터들을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 고안을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 고안의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 고안을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 고안의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

도 1은 전로(I) 내에 투입된 본 고안의 일 실시예에 따른 슬래그 다트(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 2a 내지 도 2c는 슬래그 다트(100)의 체결 방법을 도시하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 슬래그 다트(100)는 기울어진 전로(I)의 출강구(IH)를 폐색하기 위한 내화물 헤드(10), 및 내화물 헤드(10)로부터 연장되어 내화물 헤드(10)를 출강구(IH)로 안내하는 스틱 바(20)를 포함한다. 스틱 바(20)는 직선형 강철 심재(30)와 강철 심재(30)를 둘러싸는 내화물 슬리브(40)를 포함한다. 강철 심재(30)는 매끈한 표면을 갖는 탄소 강이나, 표면에 주름 패턴을 갖는 이형 철근일 수 있다.

내화물 슬리브(40)는 강철 심재(30)의 일 단부(30a)를 노출시키면서 강철 심재(30)의 다른 부분들을 둘러쌀 수 있다. 내화물 슬리브(40)에 의해 전로(I) 내의 고온 환경으로부터 강철 심재(30)가 보호될 수 있다. 일 실시예에서, 내화물 슬리브(40)는 강철 심재(30)의 타 단부(30b)로부터 일 단부(30a)를 제외한 부분까지를 일체로 둘러쌀 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 내화물 슬리브(40)는 복수의 편들로 나누어진 내화물 부재들로 이루어질 수도 있다.

내화물 슬리브(40)를 제조하기 위하여, 내화물 슬리브 형태의 캐비티를 갖는 몰드를 준비하고, 상기 몰드의 캐비티 내에 강철 심재(30)를 몰드 내부 표면으로부터, 일정한 간격만큼 이격시켜 고정한다. 몰드 내부 표면과 강철 심재 사이의 공간에, 예를 들면, 캐스터블 내화물(castable refractory) 재료를 충전한다. 일부 실시예에서는, 상기 캐스터블 내화물의 충전시 진동 또는 가압을 할 수 있다. 이후, 충분한 강도를 얻기 위하여 수화 반응과 같은 적합한 반응을 유도하고, 건조한 후 상기 몰드로부터 내화물 슬리브(40)를 분리시키면 스틱 바(20)가 완성될 수 있다.

도시된 실시예와 같이, 내화물 슬리브(40)가 강철 심재(30)의 하단부(30b)로부터 상단부(30a) 쪽으로 일체로 연장되어 이를 둘러싸는 구조를 갖는 경우, 내화물 슬리브(40)는 실재 사용시 발생하는 강철 심재(30)의 열 팽창률을 흡수할 수 있어야 한다. 특히, 내화물 슬리브(40)와 강철 심재(30) 사이에 유격이 없기 때문에, 열 팽창률의 고려는 필수적이다. 그러나, 종래에 본 기술 분야에서는 이러한 문제에 대한 고민이 없었다. 종래에는, 내화물 슬리브(40)의 재료로서 일반적으로, 점토, MgO 또는 CrO가 사용되었다. 이러한 재료는 급 열챙창 안정성을 갖지 못하기 때문에, 이를 적용한 스틱 바의 경우, 강철 심재의 외부 표면를 구성하는 내화물 슬리브가 크랙되거나, 강철 심재로부터 탈락되는 문제가 빈번히 발생한다.

본 고안자는 이의 해결을 위해, 강철 심재(30)의 열 팽창률을 흡수할 수 있는 재료로서, 고내화성 샤모트 내화물 광물인 멀라이트(mullite), 실리카, 및 알파 Al₂O_3,마그네시아, 소결된 알루미나 또는 이들의 혼합 조성물이 내화물 슬리브(40)를 위한 급 열팽창 안정 재료로서 적합함을 확인하였다. 따라서, 내화물 슬리브(40)의 제조를 위하여, 상기 고내화성 샤모트 내화물 광물인 멀라이트(mullite), 실리카, 및 알파 Al₂O_3,마그네시아, 소결된 알루미나 또는 이들의 혼합 조성물로서 소정 입도를 갖는 파우더; 알루미나 시멘트, 황산염, 규산나트륨, 또는 분산된 실리카와 같은 결합제; 그리고 수분을 적절히 배합하여 몰드 내에 주입하고 양생 또는 경화 과정을 거치고, 필요에 따라 열처리를 함으로써, 정련 공정 중에도 강철 심재(30)에 안정하게 붙어 있는 내화물 슬리브(40)를 완성할 수 있다. 실제, 전술한 멀라이트(mullite), 알파-Al₂O₃ 및 이들의 혼합 조성물로 제조된 슬래그 다트는 출강 온도 영역인 약 1677 ℃에서 충분한 내화성을 보유하고 있을 뿐만 아니라, 강철 심재(30)로부터 탈락되거나 쪼개지는 현상이 발생하지 않아, 출강 공정의 신뢰성이 향상될 수 있다.

일부 실시예에서는, 강철 심재(30)와 내화물 슬리브(40)의 기계적 고정력을 향상시키기 위하여, 강철 심재(30)의 표면에 돌출 부재(30c)를 추가 형성할 수 있다. 돌출 부재(30c)는 강철 심재(30)에 용접된 임의의 형상을 갖는 철편일 수 있다.

내화물 헤드(10)는 저부(10b)에 홈부(도 2a의 10R 참조)를 포함할 수 있으며, 저부(10b)로부터 상부(10a)로 갈수록 외경이 증가될 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 내화물 헤드(10)는 경사형 측면을 갖거나 반구형 형상을 가질 수 있으며, 본 고안이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 내화물 헤드(10)는 타원체 형상 또는 콘(cone) 형상을 가질 수도 있다.

내화물 헤드(10)의 외경의 최대 크기는 출강구(IH)의 폭보다 클 수 있다. 내화물 헤드(10)의 최대 직경은, 예를 들면, 300 내지 500 mm일 수 있으며, 최대 두께는, 예를 들면, 120 mm 내지 300 mm일 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 내화물 헤드(10)의 크기와 형상은 출강구(IH)의 크기 및 사용 형태를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 내화물 헤드(10)의 표면 상에는 슬래그 다트(100)의 직립 방향으로 2 이상의 홈이 형성될 수 있다. 이러한 홈은 출강 최종 단계에서 와류를 억제하여 용강(MF)의 흐름을 원활하게 하고 슬래그(MS)의 누출을 방지함으로써 강철의 수율을 증가시킬 수 있다.

내화물 헤드(10)는 전로(I) 내의 용강(MF)의 비중보다는 작고, 용강(MF) 상에 부유하는 슬래그(MS)의 비중과 동일하거나 더 큰 비중을 갖도록 설계된다. 일반적으로 슬래그(MS)의 비중은 2.2 내지 2.8 g/cm³ 이고, 용강(MF)은 7.0 g/cm³ 이다. 내화물 헤드(10)는, 예를 들면, 캐스터블 내화물(castable refractory)인 MgO, SiO₂, Cr₂O₃, Fe₂O₃, 멀라이트(mullite) 및 알파 Al₂O₃ 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 조성물로 형성될 수 있다. 이들 재료는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 세라믹 재료만으로는 용강(MF)의 비중과 슬래그(MS)의 비중 사이의 비중을 얻을 수 없다. 따라서, 종래에는, 충분한 비중을 얻기 위하여 내화물 헤드(10)의 제조시, 전술한 내화물의 분말 재료들과 함께 고철편들과 같은 금속편들을 추가 혼합하여 이를 가압 성형하여 내화물 헤드를 얻어 왔다. 이러한 금속편들을 내포한 종래의 내화물 헤드에서는, 내화물 헤드(10)의 표면으로 금속편들이 노출되지 않도록 하기 위하여 제조시 부가적인 공정이 요구된다. 예를 들면, 내화물 헤드의 표면이 될 일정 두께를 갖는 부분을 내화물 분말로 먼저 형성하고, 그 내부에 내화물 분말 재료와 금속편들이 혼합된 재료를 충전하여 가압 성형하는 2 단계의 제조 방법이 요구된다. 이러한 종래의 제조 방법에 따르면, 공정에 시간과 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 내화물 헤드 전체의 비중 제어가 용이하지 않거나 제조된 슬래그 다트들마다 비중이 서로 달라 비중 산포가 큰 문제점이 있다.

또한, 비중 제어를 위하여 금속편들을 사용하는 종래의 슬래그 다트에서는, 금속편들이 내화물 헤드 내에 실질적으로 균일하게 분포시키는 것이 어렵기 때문에 슬래그 다트가 편심될 가능성이 크다. 실제로, 금속편들을 사용하는 종래의 슬래그 다트는 정련 공정 중에 빈번히 쓰러지거나 용강 상에서 부유하여, 슬래그가 완전히 차단되지 못하고 용강과 함께 레이들로 혼입되어 수율을 감소시키는 심각한 원인이 되고 있다.

본 실시예에서는, 전술한 금속편들 대신에, 정확한 치수를 갖도록 설계 및 제조된 금속 중량 부재(WE)가 이용된다. 금속 중량 부재(WE)는 내화물 헤드(10)의 홈부(10R)에 체결공(20R)을 노출시키도록, 내화물 헤드(10) 내부에 매립된다. 금속 중량 부재(WE)의 폭은 내화물 헤드(10)의 홈부(10R)의 직경보다 커 내화물 헤드(10) 내부에 안정적으로 고정될 수 있다. 금속 중량 부재(WE)의 관통 체결공(TH)은 내화물 헤드(10)의 중심에 위치할 수 있다. 금속 중량 부재(WE)를 사용하면, 정련 공정 동안 전로 내에 장입된 슬래그 다트(100)의 직립 상태가 강하게 유지되어 수율이 향상될 수 있다.

금속 중량 부재(WE)는, 예를 들면, 강철을 기계적으로 가공하여 제조될 수 있다. 금속 중량 부재(WE)는 도시된 바와 같이 직사각형 측단면을 갖는 실린더형일 수 있다. 실리더형 금속 중량 부재(WE)는 상용화된 금소 환봉을 소정 두께만큼 절단하여 얻을 수 있다. 그러나, 상기 실린더형 금속 중량 부재(WE)는 예시적이며, 금속 중량 부재(WE)의 형상은 사각 또는 오각형과 같은 다른 상부 단면을 갖는 실린더형, 또는 직사각형 측단면이 아닌 테이퍼형과 같은 다른 측단면을 가진다.

금속 중량 부재(WE)의 크기는 전체 슬래그 다크(100)의 비중을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 금속 중량 부재(WE)는 전체 슬래그 다트(100)의 100 중량%에 대하여, 10 중량% 내지 40 중량% 범위 내일 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 중량 부재(WE)는 도시된 바와 같이 일체형일 수 있다. 필요에 따라, 금속 중량 부재(WE)의 주위로 금속편들이 더 매립될 수 있다.

도 1과 함께 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 금속 중량 부재(WE)는 금속 중량 부재(WE)에 제공된 관통 체결공(TH)을 경과하고, 금속 중량 부재(WE)와 강철 심재(30)의 일 단부(30a) 사이에는 어댑터(50)가 배치된다.

일 실시예에서, 관통 체결공(TH)의 적어도 일부는 내화물 헤드(10)의 홈부(10R)의 반대쪽, 예를 들면, 내화물 헤드(10)의 상부 표면(10a)으로부터 홈부(10R) 쪽 방향으로 관통 체결공(TH)의 폭이 점차 감소되는 표면(S)을 포함한다. 표면(S)은 경사면일 수 있다. 도시된 실시예에서 표면(S)은 관통 체결공(TH)의 일부에 걸쳐 제공되었지만, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 표면(S)는 관통 체경공(TH) 전체에 걸쳐 제공될 수도 있다.

어댑터(50)의 외부 표면(50a)은 금속 중량 부재(WE)의 표면(S)에 접촉한다. 그 결과, 어댑터(50)가 내화물 헤드(10)의 홈부(10R)의 반대쪽, 예를 들면 내화물 헤드(10)의 상부 표면(10a) 쪽으로부터 홈부(10R) 쪽 방향으로 이동할수록, 어댑터(50)의 내부 표면(50b)이 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 더 압착된다. 이러한 특징은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 체결 방법으로부터 더욱 구체적으로 이해될 수 있을 것이다.

도 2a를 참조하면, 화살표(A1) 방향으로 스틱 바(20)를 내화물 헤드(10) 쪽으로 전진시킨다. 점차로 강철 심재(30)의 일 단부(30a)가 관통 체결공(TH)를 경과하면서 표면(S)을 지나칠 것이며, 내화물 슬리브(40)가 홈부(10R)에 삽입되어 내화물 슬리브(40)가 금속 중량 부재(WE)와 접촉하면 더 이상 스틱 바(20)는 전진되지 않을 것이다. 내화물 슬리브(40)의 단부에 모르타르와 같은 접착 부재(21)를 적용하면, 접착 부재(21)에 의해 내화물 슬리브(40)와 금속 중량 부재(WE)가 소정의 접착력을 가질 수 있다. 여분의 접착 부재(21)는 내화물 슬리브(40)와 홈부(10R) 사이에 퍼져, 내화물 슬리브(40)와 홈부(10R) 사이에 존재할 수 있는 유격을 제거하여 침투 가능성이 있는 용철로부터 강철 심재(30)와 금속 중량 부재(WE)를 보호하게 된다.

도 2b를 참조하면, 내화물 슬리브(40)와 금속 중량 부재(WE)를 밀착한 상태에서, 관통 체결공(TH)의 표면(S)과 강철 심재(30)의 일 단부(30a) 사이에, 어댑터(50)를 적용한다. 도 2b의 어댑터(50)는 내부 표면(50b)에 의해 정의되는 내경(D)이 일정한 강철 파이프 또는 링일 수 있다. 이 경우, 상기 강철 파이프 또는 링은 화살표(A2) 방향으로 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 끼워질 수 있다. 어댑터(50)의 내경(D)은 강철 심재(30)의 직경보다 조금 더 클 수 있다. 그에 따라, 상기 강철 파이프는 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 쉽게 끼워질 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 슬래그 다트(100)를 기립시킨 상태에서, 어댑터(50)를 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 삽입시키고 그대로 해제하면, 상기 강철 파이프는 중력에 의해 자동적으로 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 의해 안내되어 금속 중량 부재(WE)의 관통 체결공(TH) 쪽으로 미끄러지면서 내려갈 것이다.

도 2c를 참조하면, 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 어댑터(50)가 끼워진다. 끼워진 어댑터(50)의 외부 표면(50a)은 관통 체결공(TH)의 표면(S)에 접촉하고, 어댑터(50)의 내부 표면(50b)는 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 접촉된다. 그러나, 이 상태에서 강철 심재(30)와 강철 중량 부재(WE) 사이에 완전한 체결이 이루어진 것은 아니다.

강철 심재(30)의 일 단부(30a)와 관통 체결공(TH)의 표면 사이에 느슨하게 위치하는 어댑터(50)에 대하여 화살표(A3)로 나타낸 방향으로 힘을 인가하면 어댑터(50)는 자연스럽게 변형되면서 관통 체결공(TH)에 깊히 박히게 될 것이다. 이와 동시에, 어댑터(50)의 내부 표면(50b)가 강철 심재(30)의 일 단부(30b)에 완전히 압착된다. 상기 힘은 연속적으로 인가되거나, 단속적이면서 반복적으로 인가될 수있다. 어댑터(50)에 인가되는 이러한 힘은, 간단한 도구, 예를 들면, 강철 심재(30)의 직경 보다 약간 더 큰 내경을 가지면서 어댑터(50)의 상측 두께보다 작은 두께를 갖는 강철 파이프(SP)를 이용하여 전달될 수 있다. 예를 들면, 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 끼워진 강철 파이프(SP)를 반복적으로 수회 상하 왕복시킴으로써, 강철 파이프(SP)의 끝단을 어댑터(50)에 충돌시킬 수 있고, 이에 의해 상기 힘이 어댑터(50)에 제공될 수 있으며, 힘이 인가될수록 어댑터(50)는 쇄기와 같이 관통 체결공(TH)에 박히게 될 것이다.

슬래그 다트(100)가 기립된 상태를 고려하면, 강철 심재(30)가 중력에 의해 또는 다른 외력에 의해 아래로 이동하려고 할수록 이에 압착된 어댑터(50)는 강철 심재(30)를 따라 아래 방향으로 응력을 받게 된다. 이러한 아래 방향의 응력은 표면(S)에 의해 아래 방향에 수직한 수평 방향으로 응력을 발생시키게 되고, 그에 따라, 어댑터(50)의 내부 표면(50b)이 강철 심재(30)의 일 단부(30a)에 더 강하게 압착된다. 이러한 어댑터(50)의 압착에 의해 아래 방향으로의 힘이 강할수록, 강철 심재(30)가 아래 방향으로 이동하는 것(즉, 강철 심재가 내화물 헤드로부터 분리되는 것)이 실질적으로 제한된다. 이러한 상태가, 어댑터(50)에 의해 강철 심재(30)와 금속 중량 부재(WE) 사이에 완전한 체결이 달성된 상태이다.

일부 실시예에서는, 체결이 달성된 상태에서, 내화물 헤드(10)의 상측(10a)으로 노출된 금속 중량 부재(WE) 및 어댑터(50)가 정련 공정 중에 용강에 의해 용손되는 것을 방지하기 위해, 모르타르 또는 다른 캐스터블 재료와 같은 내화물 재료(도 1의 60 참조)를 이용하여 내화물 헤드(10)의 틈새(ES)를 마감할 수 있다.

도 3a는 본 고안의 일 실시예에 따른 어댑터(50)를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 선 ⅢB-ⅢB'를 따라 절취한 어댑터(50)의 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 ⅢC로부터 바라본 어댑터(50)의 평면도이다.

이들 도면들을 참조하면, 어댑터(50)는 일정한 높이를 갖는 관형 부재일 수 있다. 상기 관형 부재는 상측에서 최대 외경(D1)을 갖고 하측에서 최소 외경(D2)를 가지며, 내경(D)은 축방향에 걸쳐 일정하다. 그에 따라 상기 관형 부재는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 즉, 어댑터(50)의 외부 표면(50a)은 연속적인 경사면을 그러나, 내경(D)은 체결 공정이 진행되면서 어댑터(50)와 금속 중량 부재(WE)이 사이의 응력에 의해 일정하게 감소될 것이다.

상기 관형 부재는, 도 3b에서 도시한 바와 같이 어댑터(50)의 내경(D)이 쉽게 조절 가능하도록, 상기 관형 부재의 축방향으로 절개된 측부(d)를 가질 수 있다. 절개된 측부(d)의 유격(S)은 체결 과정 동안 어댑터(50)의 변형을 용이하게 한다.

유격(S)은 점차 체결이 진행되면서 점차적으로 감소된다. 어댑터(50)가 완전히 체결되면, 유격(S)은 실질적으로 없어질 수도 있다. 이러한 어댑터(50)의 유격(S)은 어댑터(50)의 체결 전과 체결 이후 사이의 내경(D)의 변화량과 동등하거나 그보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 유격(S)이 내경(D)의 변화량보다 더 큰 경우에는, 체결이 달성되어도, 감소된 크기로 존재할 것이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 어댑터들(50', 50")을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도 4a를 참조하면, 금속 중량 부재(WE)의 표면(S')은 도 2a를 참조하여 전술한 연속적인 경사면인 표면(S)과 달리 연속적 곡면이다. 이러한 금속 중량 부재(WE)이 곡면에 접촉하게 될 어댑터(50')의 외부 표면(50a)도 금속 중량 부재(WE)의 표면(S')에 대응하여 곡면 처리될 수 있다. 그러나, 어댑터(50')의 내부 표면(50b)은 일정한 내부 직경을 갖도록 직선 단면을 가질 것이다.

전술한 곡면은 도시된 실시예에서는 오목하지만, 다른 실시예로서 볼록할 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 표면들(S', 50a)은 상기 곡면은 불연속적이거나 경사면과 곡면이 조합된 형태일 수도 있다. 예를 들면, 일정 구간은 곡면이고 인접한 다른 구간은 경사면일 수 있다. 이러한 표면의 형태는 중력 방향으로 인가되는 어댑터에 대한 응력으로부터 상기 중력 방향의 수직 방향의 응력을 생성할 수 있는 임의의 형상을 가지면 되는 것으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 따라서, 이러한 표면의 형상은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 4b를 참조하면, 어댑터(50")와 강철 심재(30)의 더욱 강한 체결을 위해, 어댑터(50")의 내부 표면(50b")에 인덴테이션부(indentation; 50IS)를 제공하고, 강철 심재(30)의 표면에도 인덴테이션부(50IS)에 대응하는 돌출부(30t)를 제공할 수도 있다. 이러한 표면들의 변형은 예시적이며, 도 4b에 예시된 형상과 반대로, 즉, 어댑터(50")의 내부 표면(50b")에 돌출부가 제공되고 강철 심재(30)의 표면에 인덴테이션부가 제공될 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 양쪽에 모두 세밀한 요철 처리를 하여 이들 표면들이 접촉시 마찰력을 증가시킬 수도 있다.

어댑터(50")의 외부 표면(50a")은 연속적 경사면으로 도시하였지만, 불연속적이거나 곡면을 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 전술한 바와 같다. 또한, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 개시된 특징들은 모순되지 않는 한, 전술한 어댑터(50)의 특징들을 대체하거나 조합하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 외부 표면(50a)이 곡면인 어댑터(50)도 내부 표면(50b)이 요철을 갖거나 돌출부 또는 인덴테이션부를 가질 수도 있다.

또한, 어댑터들은 일체형으로 제작되었으나, 본 개시 사항으로부터 당업자라면 동일한 효과를 갖도록 복수의 편들로 이를 구성할 수도 있다. 이러한 변형 실시예도 본 발명의 범위에 포함되는 것을 이해하여야 한다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 명백할 것이다.

10: 내화물 헤드 20: 스틱 바
30: 강철 심재 40: 내화물 슬리브
50, 50', 50": 어댑터 WE: 금속 중량 부재
100: 슬래그 다트

Claims

저부에 홈부를 포함하는 내화물 헤드;
상기 내화물 헤드에 매립되고, 상기 홈부에 노출된 관통 체결공을 갖는 금속 중량 부재;
상기 관통 체결공을 경과하는 일 단부를 포함하는 강철 심재, 및 상기 강철 심재의 상기 일 단부를 노출시키면서 상기 강철 심재를 둘러싸는 내화물 슬리브를 갖는 스틱 바; 및
상기 강철 심재의 상기 일 단부와 상기 관통 체결공 사이에 배치되는 어댑터를 포함하며,
상기 관통 체결공의 적어도 일부는 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 상기 관통 체결공의 폭이 점차 감소되도록 하는 표면을 포함하고,
상기 어댑터의 외부 표면은 상기 관통 체결공의 상기 표면에 접촉하여 상기 어댑터가 상기 내화물 헤드의 상기 홈부의 반대쪽으로부터 상기 홈부 쪽 방향으로 이동할수록, 상기 어댑터의 내부 표면이 상기 강철 심재의 상기 일 단부에 더 압착되어, 상기 내화물 헤드와 상기 스틱 바가 체결되는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 관통 체결공의 상기 표면은 경사면, 곡면 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 어댑터의 내경은 축방향으로 일정하고, 상기 어댑터의 외경은 상기 관통 체결공의 상기 표면에 대응하여 축방향을 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 어댑터는 체결 이전에 상기 강철 심재의 상기 단부에 끼워져 상기 관통 체결공 쪽으로 용이하게 안내되도록 상기 강철 심재의 직경보다 더 큰 내경을 갖고 체결시에는 상기 강철 심재의 직경과 동일한 내경을 갖도록 상기 내경이 조절 가능한 관형 부재인 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 4 항에 있어서,
상기 관형 부재는, 상기 내경이 조절 가능하도록 상기 어댑터의 체결 이전과 체결 이후의 상기 내경의 변화량과 동등하거나 그보다 더 큰 유격을 갖도록 축방향으로 절개된 측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 어댑터는 일체형 또는 복수 개의 편들로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 어댑터는 상기 내화물 헤드의 내부로 완전히 매립되고, 상기 어댑터의 상부 표면은 내화물 재료에 의해 마감되는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 중량 부재는 일체형인 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.