KR20050009786A - 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공장의 용강 래들(Casting Ladle)에서 용강 미세 성분 처리시 사용되는 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치에 관한 것으로, 원뿔 형상의 플레이트형 포러스 내부에 기공성 내화물(13)과, 스테인레스 링(26) 및 카본이 포함된 내화물(25)을 형성하고 기공성 내화물(13)에 단일 슬리트 방사형 기공(40)을 사용하며 플러그의 잔존 여부를 확인하는데 아르곤 및 질소 가스를 공급관(10)에 투입하였을 때 측정용 가스 검출관(2, 3)에서 질소가 감지되면 플레이트형 포러스가 용손되지 않은 상태이므로 사용 가능 상태로 판정하여 재사용하며, 질소가 검출되지 않는 경우에는 포러스가 용손되어 가스 검출관이 차단된 상태이므로 수리 및 교환 판정하여 포러스의 마모도를 정확히 판정할 수 있어 래들 관리를 효율적으로 운영할 수 있는 효과가 있다.

Description

싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치{Single plate-type porous and remaining gas detecting device}

본 발명은 제강공장의 용강 래들(Casting Ladle)에서 용강 미세 성분 처리시 사용되는 플레이트(Plate)형 포러스(Porous)의 용손 감지 장치에 관한 것으로, 상세하게는 래들(Ladle)의 저면에 기체만이 통하는 기공성 플레이트형 포러스를 설치한 후 아르곤 가스를 공급함으로써 플레이트형 포러스의 개공 시간을 단축하여 용강 내부에 포함된 불순물을 제거하기 위한 버텀 버블링(Bottom Bubbling)을 실시하고, 플레이트형 포러스를 사용함으로써 플레이트형 포러스가 조기 용손되면 래들수리와 관계없이 수시로 플레이트형 포러스를 교환 사용하여 작업성을 도모하므로 래들의 수명을 향상 시킬 수 있으며, 플레이트형 포러스의 잔존을 정확히 측정하여 플레이트형 포러스의 용손에 의한 용강 유출을 방지 할 수 있는 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치에 관한 것이다.

종래의 래들의 저면에 축조되어 있는 포러스 플러그(Porous Plug) 장치에 대하여 도1A를 참조하여 설명하면, 전기로에서 제조한 용강을 래들(1)에 출강하여 정련처리하는 과정에서 용강의 성분 및 온도 조정을 위하여 용강 래들에 합금철을 투입한 후 포러스 플러그(105)를 통하여 아르곤 가스가 공급되면서 원활한 버블링(Bubbling)이 이루어져 와류에 의한 용강을 교반 시킴으로써 비철금속에 포함된 불순물을 산화, 환원 및 탈 가스 작용을 통하여 제거하고 용융성을 균일화하여 청정강으로 제조하는데 중요한 역할을 한다.

종래의 통상적인 포러스 플러그(105)의 관리방법은 연연주가 끝난 래들을 다음 수강을 하기 위하여 래들을 수리장으로 이송하여 수리 및 래들 준비작업을 거쳐 재사용하는 과정을 반복적으로 거치게 되는데 포러스 플러그(105)는 일정횟수 이상 사용하여야만 산소로 세척을 하여 도1B에 도시된 바와 같이, 포러스 플러그 내부의 저층에 위치한 인디 게이터(Indicater) (101)의 돌출 여부로 포러스 플러그(105)의 잔존 상태 및 재사용 여부를 판정 한다.

그러나 오직 작업자의 목측으로 인한 측정에 의지하기 때문에 오판이 발생할 경우 용강 유출등의 대형 사고가 발생할 수 있으며, 산소세척 기준을 17회 이상 사용 한 래들에 만 산소 세척을 실시하여 확인을 하기 때문에 포러스 플러그(105)가 조기 마모될 경우 조업 중 용강 유출이 발생되어 대형 사고의 위험이 있다. 그렇다고 매 횟수 마다 산소 세척을 실시하면 고압의 산소에 의하여 포러스 플러그가 산화 또는 조기 마모 되어 래들의 수명을 저하시킬 수 있으며, 포러스 플러그가 마모될 경우 바닥 연와를 취외한 후 포러스 플러그를 다시 삽입하는데 이 때 연와와 연와 사이에 틈이 발생하여 연와 사이로 용강이 침투할 수 있다.

특히 산소세척 전에는 포러스 플러그의 잔존을 확인할 수 있는 장치가 별도로 설치되어 있지 않아 산소 세척 전에는 포러스 플러그의 잔존 상태 확인이 불가능 하며, 다공성 포러스 내의 저층에 위치하여 포러스 플러그의 재사용 여부를 판정하는데 기준이 되고 있는 사각 형상의 인디 게이터(101)는 산소세척을 하여 확인시 인디 게이터(101)가 과 마모 되어 있을 경우에는 잔존량 확인이 곤란하여 재사용으로 인한 용강유출 위험이 있다.

포러스 플러그(105)의 구성물에 있어서는 도1C에 도시한 바와 같이, 아르곤 가스 통기 중에 이중 슬리트 링(102) 형태로 분산되므로 마모도가 심하고 다공성이 약한 부분은 크랙(Crack)으로 탈락되어 한 순간에 급속히 마모되는 현상이 발생됨으로써 포러스 플러그의 수명이 저하되어 사용 횟수가 감소하고 있다.

포러스 플러그의 수명이 다되어 교체작업을 할 경우에는 래들 수리 작업을 하기 위해 냉각시킨 후 래들내에 연와를 축조하고 바닥 축조와 포러스 플러그(105) 삽입 작업을 하여 일정시간 건조한 후 래들 버너에서 예열과정을 거쳐야 래들을 정상적으로 사용 가능하기 때문에 래들을 재사용하기 까지는 상당한 시간을 요하는 등의 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 원뿔 형상의 플레이트형 포러스 내부에 기공성 내화물과, 스테인레스 링 및 카본이 포함된 내화물을 형성하여 버텀 버블링을 최대화 하고, 기공성 내화물의 외부를 스테인레스 링으로 감싸 외부로 가스가 누츨 되지 않고 기공성 내화물을 외부에서 카본이 함유된 내화물이 보호하고 있으므로 플레이트형 포러스의 수명을 향상시켜 주며, 기공성 내화물에 단일 슬리트 방사형 기공을 사용하여 가스흐름이 분산됨으로 기공성 내화물의 마모도를 감소시키고 기공성 내화물의 크랙으로 인한 급격한 마모를 최소화 하며, 플레이트형 포러스 취부시 플레이트형 포러스 외주면의 카본이 함유된 내화물과 래들 저면에 축조되어 있는 바닥 연와의 틈을 줄이기 위해 접착용 몰타르를 사용하게 구성된 싱글 플레이트형 포러스를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 포러스 플러그의 잔존 여부를 확인하는 방법에 있어서 아르곤 및 질소 가스를 공급관에 투입하였을 때 측정용 가스 검출관에서 질소가 감지되면 플레이트형 포러스가 용손되지 않은 상태이므로 사용 가능 상태로 판정하여 재사용하며, 질소가 검지되지 않는 경우에는 포러스가 용손되어 가스 검출관이 차단된 상태이므로 수리 및 교환 판정하며 플레이트의 저면에는 가스 공급관 적열 여부 확인용 홀이 있어 적열 여부를 육안으로 확인 후 하 플레이트에 돌출되어 형성된 밀폐용 볼로 밀폐하여 관리하므로 래들 사용을 최대로 증대 시킬 수 있는 싱글 플레이트형 포러스의 잔존 측정용 가스 검출 장치를 제공하고자 하는것이다.

도1A는 종래의 기술에 따른 포러스 플러그 장치와 용강 래들을 함께 도시하는 단면도이고,

도1B는 종래의 포러스 플러그 장치를 나타내는 부분 단면도이며,

도1C는 종래의 이중 슬리트 링(slit ring)을 나타내는 단면도

도2A는 본 발명의 싱글 플레이트형 포러스와 잔존 측정용 가스 검출 장치를 도시하는 사시도이고,

도2B는 본 발명의 접착용 몰타르를 도시하는 도면이며,

도2C는 본 발명의 단일 슬리트 방사형 기공을 나타내는 도면

도3A는 본 발명의 포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치를 나타내는 사시도이고,

도3B는 본 발명의 콘부의 용강 역류 방지 볼을 나타내는 부분도이며,

도3C는 본 발명의 콘부의 용강 역류 방지 볼을 나타내는 단면도

도4는 본 발명의 싱글 플레이트형 포러스와 잔존 측정용 가스 검출 장치가 용강 래들에 설치된 상태를 도시하는 도면

도5A는 본 발명의 고정용 베이스를 도시하는 사시도이고,

도5B는 본 발명의 상 플레이트를 나타내는 도면이며,

도5C는 본 발명의 하 플레이트를 나타내는 도면

도6A는 본 발명의 잔존 측정용 가스 검출 장치를 도시하는데 플레이트형 포러스의 제 1 검출관의 용손상태를 나타내는 도면이고,

도6B도는 플레이트형 포러스의 제 2 검출관의 용손상태를 나타내는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 아르곤, 질소 공급관 13: 기공성 내화물

15: 원형 반침 플레이트 18: 볼 하우징

19: 밴딩형 가스 공급관 20: 접착용 몰타르

23: 용강 역류 차단 볼 25: 카본이 함유된 내화물

26: 스테인레스 링 34: 가스 공급관 적열 여부 확인용 홀

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2A에는 본 발명의 싱글 플레이트형 포러스와 잔존 측정용 가스 검출 장치가 사시도로서 도시되고, 도2B에는 본 발명의 접착용 몰타르가 도시되며, 도2C에는 본 발명의 단일 슬리트 방사형 기공이 도시된다.

본 발명의 원뿔형상의 플레이트형 포러스는 내부에 기공성 내화물(13)이 채워지며 기공성 내화물(13)에는 도2C에 도시된 바와 같은 슬리트 방사형 기공(40)이 형성된다.

본 발명의 슬리트 방사형 기공(40)은 가스 흐름을 분산시켜 기공성 내화물의 마모도를 감소시켜 기공성 내화물(13)이 크랙으로 인해 급격히 마모되는 것을 최소화한다.

기공성 내화물(13)의 외부에는 스테인레스 링(26)이 삽입되며 스테인레스 링(26)의 외부에는 카본이 함유된 내화물(25)이 감싸진다.

스테인레스 링(26)은 외부로 가스가 누출되지 않고 기공성 내화물(13)을 통과하게 하고 기공성 내화물의 용손을 최소화한다. 또한 카본이 함유된 내화물(25)은 기공성 내화물을 외부에서 보호하고 있으므로 플레이트형 포러스의 수명을 향상시켜 준다.

상기의 기공성 내화물(13)은 중앙의 원통형 부분의 내화물과 그 외측의 내화물이 다른 성분으로 구성된다.

상기에 설명한 플레이트형 포러스는 상 플레이트(31)를 형성한다. 한편, 플레이트형 포러스를 래들에 취부할 때는 플레이트형 포러스의 외주면의 카본이 함유된 내화물(25)과 래들 저면에 축조되어 있는 바닥 연와와의 틈을 줄이기 위해 도2B에 도시된 접착용 몰타르(20)를 사용한다.

본 발명의 플레이트형 포러스의 상 플레이트(31)에는 포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치가 설치된다.

포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치는 플레이트형 포러스의 내화물(25)의 하부에 설치되며, 원판 형상의 스틸 링(45)의 하부에는 콘 부(24)가 연결되고 콘 부(24)에는 가스 공급관(10)이 연결된다.

또한 기공성 내화물(13)의 하단부에는 마주보는 2개소에서 측정용 검출관(2, 3)이 상 플레이트(31)를 통하여 가스 공급관(10)과 나란히 설치된다. 검출관(2)의 입구가 기공성 내화물의 하부 위치에 있고, 검출관(3)의 입구는 이 보다 낮은 곳에 있다.

래들 준비 작업시 가스 공급관(10)에 질소 가스를 공급하면 공급 라인을 통해서 공급된 질소가스는 압력에 의해 도3B에 도시된 용강 역류 차단 볼(23)을 오픈하게 하고 그 공간을 통해서 가스는 밴딩형 가스 유도관(19)을 통해 상부로 부상하게 된다.

부상된 가스는 기공성 내화물(13)을 통해 일부는 상부로 부상하고 일부 가스는 기공성 내화물에 장착된 잔존 측정용 가스 검출관(2, 3)을 통하게 되어 각각의 검출관(2, 3)에 부착된 확인용 밸브(41, 41a)를 개방하면 외부에서 가스가 검출되는지 확인할 수 있다.

도3A에는 본 발명의 포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치가 사시도로서 도시되고, 도3B에는 본 발명의 콘부의 용강 역류 방지 볼이 부분도로서 도시되며, 도3C에는 본 발명의 콘부의 용강 역류 방지 볼이 단면도로서 도시된다.

콘 부(24)의 상면으로는 기공성 내화물로 가스가 통기하는 파이프 형상의 밴딩형 파이프(19)가 다수개 형성되며, 각각의 밴딩형 파이프(19)의 상부에는 콘 부(24)를 보호해 줄 수 있는 원형 받침 플레이트(15)가 형성되고, 받침 플레이트(15)의 외주에는 가스 흐름을 차단할 수 있도록 설치된 원판 형상의 스틸 링(45)이 형성된다.

상기 받침 플레이트(15)의 상면 중앙에는 원뿔형의 카본이 함유된 내화물이 형성된다. 또한 받침형 플레이트(15)는 원형 바깥에 스테인레스 링이 부착되어 기공성 내화물과 접촉성을 높여 내화물을 보호한다.

포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치는 가스 공급관(10)의 상부에 위치한 플랙시블(17)에 가스를 공급하며 압력 게이지(16)를 통하여 일정 압력이 통하게 되면 콘 부(24)에 가스가 일정량 보관하게 됨으로써 콘 부(24)의 내부를 냉각하고 저온 상태를 유지할 수 있다.

도3B와C에는 콘 부의 내부에 설치된 용강 역류 방지 볼이 도시되는데, 가스를 공급하면 아르곤 압력에 의해 용강 역류 차단 볼(23)이 볼 하우징(18)내에서 개방되므로 가스가 공급 되고, 가스 공급이 차단될 경우 용강 역류 차단 볼(23)이 무게에 의해 하강하여 공급관을 차단해 용강 역류를 예방할 수 있다. 콘부(24) 내부에 일정량 보관된 가스는 밴딩형 파이프(19)를 통하여 상부로 부상하게 되는데 부상된 가스는 단일 슬리트 방사형 기공을 통하여 가스흐름이 분산됨으로 기공성 내화물의 마모를 최소화 할 수 있다.

도4에는 본 발명의 싱글 플레이트형 포러스와 잔존 측정용 가스 검출 장치가 용강 래들에 설치되어 도시된다.

래들(1)내의 저면에 본 발명의 플레이트형 포러스가 삽입될 수 있도록 삽입공을 형성하여 케스타블 내화물(2)을 축조하고 래들 하단부의 철피(3)에 고정용 케이스(30)와 카세트(29, 27)를 부착한다.

도5A에는 본 발명의 고정용 베이스가 사시도로서 도시되고, 도5B에는 본 발명의 상 플레이트가 도시되며, 도5C에는 본 발명의 하 플레이트가 도시된다.

본 발명의 고정용 베이스(30)는 중앙에 삽입공을 구비한 사각 형상을 가지며, 고정용 베이스(30)에는 상 카세트(29)가 볼트부재(36)로 고정되고 하 카세트(27)가 볼트부재(38)로 고정되어 도5B와C에 도시된 상 플레이트(31)와 하 플레이트(32)가 고정용 베이스(30)에 고정된다.

상 플레이트(31)의 하부 중앙에는 가스 공급관 적열 확인용 홀(34)이 형성되고, 하 플레이트(32)의 상부 중앙에는 밀폐용 볼(33)이 형성되어 있다.

상 카세트(29)의 요부에는 플레이트형 포러스가 취부되고 세팅 볼트(39)로 포러스를 조여 고정시키며, 하 카세트(27)의 요부에는 하 플레이트(32)를 취부하여 세팅 볼트(39)로 고정시킨 후 하 카세트(27)를 닫고 면압 볼트(38)를 조여 플레이트형 포러스의 취부를 완료한다.

도6A에는 본 발명의 잔존 측정용 가스 검출 장치가 도시되는데, 도6A는 플레이트형 포러스의 제 1 검출관의 용손상태를 나타내는 도면이고, 도6B도는 플레이트형 포러스의 제 2 검출관의 용손상태를 나타내는 도면이다.

플레이트형 포러스의 잔존 가스 측정 방법을 설명한다.

먼저 도6A에 도시된 바에 의하면 작업자가 2개의 잔존 측정용 검출관 밸브(41,41a)를 개방하면 상기 플레이트형 포러스의 다공성 내화물로 공급된 가스는 외부로 추출된다.

제1의 잔존 측정용 검출관 밸브(41)에서 가스가 검출되지 않을 경우에는 이미 용강에 의해서 용손 마모되어 플레이트형 포러스의 크기가 어느 정도 감소되었음을 알 수 있다.

도6B에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2의 잔존 측정용 검출관 밸브(41,41a)에서 가스가 검출되지 않을 경우에는 이미 용강에 의해서 용손 마모되어 플레이트형 포러스의 크기가 하한선까지 마모되어 교환 시점임을 감지할 수 있다. 여기서 하나의 가스 공급관이 용강에 의해 용손 되면 적열이 되므로 플레이트형 포러스의 저면에 형성되어 있는 가스 공급관 적열 여부 확인용 홀(34)을 통하여 적열 여부를 육안으로 2차 확인 후 하 플레이트(32)에 돌출되어 형성된 밀폐용 볼(33)로 밀폐하여 관리함으로 플레이트형 포러스의 잔존 상태를 용이하게 확인할 수 있다.

상기와 같이 플레이트형 포러스의 마모 상태를 정확하게 작업자가 판단할 수 있어 교환 주기를 예측할 수 있으므로 래들 관리를 효율적으로 운영할 수 있으며, 특히 플레이트형 포러스는 래들을 사용 중에도 취부가 가능함으로 래들 수명을 증대 시킬 수 있고 래들을 최소의 대수로 운영함으로써 공래들 시간을 최소화 하여 원가 절감과 생산성을 높일 수 있다.

본 발명의 포러스 잔존 측정용 가스 검출 장치는 콘 부(24)의 내부에 형성된 공간에서는 용강 역류 차단 볼(23)을 설치하여 버텀 버블링(Bottom Bubbling)이 중단되면 용강 역류 차단 볼(23)의 중량과 중력에 의하여 유로를 차단함으로써 용강 역류를 방지하고, 래들을 사용중에도 플레이트형 포러스의 교체가 가능하다.

본 발명의 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치에 의하면, 플레이트형 포러스는 아르곤을 래들 하부에서 투입하여 상부로 부상하게 하는 버텀 버블링(Bottom Bubbling)을 함으로써 비철금속을 강한 교반 동력을 얻게 되고 불순물을 산화 환원 및 탈가스 작용을 통하여 제거하여 용융 성분을 균일화 시킬 수 있으며, 잔존 측정 가스 검출관이 설치되어 포러스의 마모도를 정확히 판정할 수 있어 래들 관리를 효율적으로 운영할 수 있는 효과가 있다.

또한, 버텀 버블링 작업중 순간적으로 마모도가 심하여 플레이트형 포러스측으로 용강이 유출되어도 용강 역류 방지 볼에 의하여 용강 유출을 차단할 수 있으며 플레이트형 포러스는 래들 사용중에도 취부가 가능함으로 래들 사용 횟수를 증가 시킬 수 있어 원가절감 및 생산성 향상에 기여하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 플레이트형 포러스는 내부에 기공성 내화물(13)이 채워지며 기공성 내화물(13)에는 단일 슬리트 방사형 기공(40)이 형성되고 기공성 내화물(13)의 외부에는 스테인레스 링(26)이 삽입되며 스테인레스 링(26)의 외부에는 카본이 함유된 내화물(25)이 감싸지며 플레이트형 포러스는 상 플레이트(31)를 형성하며,

   상기 플레이트형 포러스의 내화물(25)의 하부에 설치되며, 콘 부(24)의 상면으로는 기공성 내화물(25)로 가스가 통기하는 파이프 형상의 밴딩형 파이프(19)가 다수개 형성되며, 각각의 밴딩형 파이프(19)의 상부에는 콘 부(24)를 보호해 줄 수 있는 원형 받침 플레이트(15)가 형성되고, 받침 플레이트(15)의 외주에는 가스 흐름을 차단할 수 있도록 설치된 원판 형상의 스틸 링(45)이 형성되며 콘 부(24)에는 가스 공급관(10)이 연결되며 기공성 내화물(13)의 하단부에는 마주보는 2개소에서 측정용 검출관(2, 3)이 상 플레이트(31)를 통하여 가스 공급관(10)과 나란히 설치되고 가스 검출관(2, 3)에는 확인용 밸브(41, 41a)가 부착되게 구성된 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포러스의 외주면인 카본이 함유된 내화물(25)과 래들 저면에 축조되어 있는 바닥 연와와의 틈을 줄이기 위해 접착용 몰타르(20)를 사용하는 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상 플레이트(31)의 하부 중앙에는 가스 공급관 적열 확인용 홀(34)이 형성되는 싱글 플레이트형 포러스 및 잔존 측정용 가스 검출 장치.