KR20070047507A

KR20070047507A - 살수식 전로 냉각장치

Info

Publication number: KR20070047507A
Application number: KR1020050104328A
Authority: KR
Inventors: 김종석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-07
Also published as: KR101115833B1

Abstract

전로 및 슬래그 커버에 냉각수를 분사함으로써 전로 내부의 슬래그 및 화염이 전로 외부로 인출되는 현상을 방지하고, 전로 외부로 인출된 용융물에 의한 분진 및 유해가스 발생을 억제할 수 있는 살수식 전로 냉각장치가 제공된다.

본 발명에 의한 전로 냉각장치는, 냉각물질이 유동이 가능한 유로가 형성되어 전로의 개구부측에 위치되는 분사파이프; 전로의 개구부와 대응되는 편의 분사파이프 일측에 마련되어 개구부 내측 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐; 및, 전로의 개구부와 대응되는 편의 분사파이프 일측에 마련되어 슬래그 커버를 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제2 분사노즐;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 전로 냉각장치를 이용하면, 보다 빠르게 전로 내부의 용융물을 냉각시키고 전로 내부의 물질이 전로 외부로 인출되지 못하도록 압력을 가할 수 있으므로 전로 내부의 용융물과 화염 등의 토출 현상이 효과적으로 방지되고, 슬래그 커버에 고온의 용융물이 안착되더라도 상기 용융물을 빠르게 냉각시킬 수 있으므로 분진 및 기타 유해가스의 발생이 즉각적으로 억제된다는 장점이 있다.

전로, 용융물, 냉각, 분사, 슬래그 커버, 화재, 분진

Description

살수식 전로 냉각장치{Spray type cooling device for converter}

도 1은 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치에 적용되는 냉각파이프의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치에 적용되는 냉각파이프의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 .... 전로 102 .... 개구부

110 .... 철피 120 .... 내화연와

130 .... 슬래그 커버 200 .... 살수식 전로 냉각장치

210 .... 분사파이프 212 .... 전로 분사노즐

214 .... 커버분사노즐 216 .... 유로

220 .... 냉각수탱크 222 .... 냉각수 공급파이프

224 .... 냉각수량 조절밸브 226 .... 냉각수 차단밸브

230 .... 가스탱크 232 .... 가스 공급파이프

234 .... 가스량 조절밸브 236 .... 가스 차단밸브

본 발명은 취련 중 전로에서 슬래그나 화염 및 분진이 발생되는 현상을 방지하기 위한 냉각장치로서, 더 상세하게는 전로의 입구 상단에 마련되어 전로 및 슬래그 커버에 냉각수를 분사함으로써 슬래그의 인출 및 화염과 분진 발생을 방지할 수 있도록 구성되는 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 전로에서 용강을 생산하기 위하여 취련 작업을 하게 되면 용강에 녹아있는 슬래그 즉, 용융물이 부산물로 발생되는데, 전로가 고온으로 가열됨에 따라 이와 같은 용융물은 전로 외부로 토출되는 현상이 발생된다.

이와 같이 전로 외부로 용융물이 토출되면, 작업자의 화상을 포함한 각종 안전사고가 유발될 우려가 있고, 기계 및 장비의 손상이나 화재의 우려가 있다는 문제점이 있다.

또한, 전로 외부로 토출된 용융물을 제거하기 위해서는, 용융물을 슬래그 포트에 담은 후 천정 기중기로 권상하여 슬래그 배재구간에 넓게 배재하는 배재공정, 슬래그 야드 천정 및 기둥에 장착된 분사노즐을 통해 용융물의 상부로 냉각수를 분사하여 소정시간(약 8시간) 냉각시키는 냉각공정, 각종 중장비를 사용하여 냉각된 용융물을 슬래그 분쇄장으로 반출하는 반출공정을 거쳐야하는데, 각 공정을 반복적 으로 수행하기 위해서는 넓은 면적과 많은 인력 및 중장비가 필요하고 다량의 냉각수가 필요함으로 폐수 처리비용이 많이 들어 제품 원가상승은 물론 수질이 오염되는 등의 문제점이 있다.

특히 수분을 많이 함유한 슬래그나 배재구간의 바닥에 배재되어 냉각된 용융물 속으로 인접한 냉각구간의 냉각수가 스며들 경우 배재 시 대형 폭발 사례가 빈번하게 발생되어 안전사고가 발생되고 있다. 또한 용융물 냉각시 다량으로 발생된 수증기는 더스트 등이 많이 함유되어 있으므로 슬래그 야드장의 인접한 건축 구조물 및 각종 장치 등에 흡착되어 내구 수명을 단축하고 수증기와 함께 비산된 더스트는 대기 오염을 가중시키는 환경공해의 원인이 되는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 용융물이 전로 외부로 토출되는 현상을 막아야 하는데, 용융물의 토출을 막기 위한 종래의 기술로는 열원에 투입되는 산소량을 조절하거나 전로 내에 진정제를 투입하여 용융물의 과열을 방지하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 이와 같은 방법은 용융물이 토출되기 이전에 미리 실행되어야하는 것으로, 이미 용융물의 토출이 시작된 이후에는 큰 효과가 없다는 단점이 있다.

또한, 융융물이 슬래그 커버나 전로의 외측면에 접촉되는 경우 극심한 환경오염의 원인이 되는 분진이 순간적으로 다량 발생되는데, 이와 같이 순간적으로 다량의 분진이 발생되는 경우에는 집진기를 가동시키거나 집진후드를 조정하더라도 분진을 효과적으로 제거할 수 없다는 문제점이 있다. 현재 작업 현장에서는 전로 외부로 토출된 용융물에 의해 발생되는 분진의 량을 최대한 억제하기 위하여 전로 외부로 토출된 용융물에 냉각수를 직접 분사하는 방법이 실시되고 있지만, 이 역시 용융물이 토출되어 분진 발생이 시작된 이후에 이루어지는 사후 대책이므로, 분진 발생 방지를 위한 근본적인 방법이 아니라는데 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전로 외부로의 용융물 토출을 근본적으로 방지함으로써 작업자의 화상 및 화재 등의 각종 안전사고와 분진 발생을 예방할 수 있으며, 용융물의 토출이 시작된 이후에도 각종 안전사고 및 분진 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 전로 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치는,

냉각물질의 유동이 가능한 유로가 형성되어, 전로의 개구부측에 위치되는 분사파이프; 및,

상기 전로의 개구부와 대응되는 편의 상기 분사파이프 일측에 결합되어, 상기 유로 내부의 냉각물질을 개구부측을 향해 분사하는 하나 이상의 분사노즐;

을 포함하여 구성된다.

상기 분사파이프는, 전로의 개구부 외측 끝단을 따라 길이를 갖도록 형성된다.

이때 분사파이프는, 폐곡선 또는 폐다각형 형상으로 형성됨이 바람직하다.

또한 상기 분사노즐은, 개구부 내측 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐과, 개구부 외측을 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제2 분사노즐을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치는, 전로 내부의 용융물 온도가 1300℃ 이하가 되도록 제1 분사노즐을 통해 분사되는 냉각물질의 분사량 조절이 가능한 구조로 구성된다.

상기 제2 분사노즐은 전로의 개구부 외측면에 마련되는 슬래그 커버를 향해 냉각물질을 분사하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 제1 분사노즐과 제2 분사노즐은 분사파이프의 길이방향을 따라 등간격을 이루도록 배열됨이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치의 구성을 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치에 적용되는 냉각파이프의 사시도이다.

전로(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 용강을 담을 수 있도록 내부공간이 마련되고 상측에 개구부(102)가 형성되는 철피(110)와, 고온에도 견딜 수 있도록 세라믹 재질로 제작되며 철피(110)의 내측면을 덮도록 적조되는 내화연와(120)를 포함하도록 구성되어 있다. 이때 전로(100) 내부의 용융물이 고온으로 가열되면 전로(100) 외부로 토출되는데, 이와 같이 고온의 용융물이 전로(100) 외부 로 토출되면 화재의 우려가 있을 뿐만 아니라 작업자가 상해를 입을 수 있다는 우려가 있다.

본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치(200)는 상기와 같은 화재 및 작업자의 상해를 방지하기 위하여, 전로(100)의 개구부(102)로부터 상측으로 일정 간격 이격되도록 위치되어 전로(100)의 개구부(102) 내측 즉, 전로(100) 내부를 향해 냉각수를 분사하도록 구성되어 있다. 이와 같이 전로(100) 내부에 냉각수가 직접 분사되면 전로(100) 내부의 용융물 온도가 빠르게 낮아지므로, 전로(100) 내부의 용융물이 전로(100) 외부로 토출되는 현상이 현저히 감소된다.

또한 전로(100) 내부의 용융물이 전로(100) 외부로 토출되더라도 대부분 바닥면이나 전로(100) 외측면에 접촉되지 아니하도록, 전로(100)의 개구부(102) 외주면에는 바깥쪽으로 갈수록 하향 경사지는 판 형상의 슬래그 커버(130)가 마련된다. 이와 같이 전로(100)에 슬래그 커버(130)가 마련되면 전로(100) 외부로 토출되는 용융물이 슬래그 커버(130)의 상면에 안착되므로, 용융물에 의한 작업자의 상해나 화재 우려는 감소되지만, 고온의 용융물이 슬래그 커버(130)에 접촉될 때 화학적 반응이 일어남으로 인하여 분진 및 기타 유해가스가 발생된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 분진 및 기타 유해가스 발생을 방지하기 위하여 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치(200)는, 슬래그 커버(130)의 상면을 향해서도 냉각수를 분사하도록 구성되어 있다. 따라서 전로(100) 외부로 토출되는 고온의 용융물은 슬래그 커버(130) 상면에 안착되더라도 슬래그 커버(130)를 향해 분사되는 냉각수에 의해 즉시 냉각되므로, 상기와 같은 분진 및 기타 유해가스의 발생이 즉각적으로 억제된 다.

상기와 같은 동작이 가능하도록 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치(200)는, 내부로 냉각수가 흐를 수 있도록 내부에 유로(216)가 형성되며 전로(100)의 개구부(102) 상측에 위치되는 분사파이프(210)와, 개구부(102)와 대응되는 분사파이프(210) 일측에 결합되어 분사파이프(210) 내부의 냉각수를 개구부(102) 내측을 향해 분사하는 다수의 제1 분사노즐(212) 및 분사파이프(210) 내부의 냉각수를 개구부(102) 외측을 향해 분사하는 다수의 제2 분사노즐(214)과, 냉각수 공급파이프(222)를 통하여 냉각수를 분사파이프(210)로 공급하는 냉각수탱크(220) 및, 분사파이프(210) 내부의 냉각수가 각 분사노즐(212, 214)을 통해 원활하게 분사될 수 있도록 즉, 냉각수에 압력이 인가될 수 있도록 공기 공급파이프(232)를 통하여 고압의 공기를 분사파이프(210)로 공급하는 공기탱크(230)를 포함하여 구성된다.

개구부(102)의 주변을 따라 고르게 냉각수가 분사될 수 있도록, 상기 분사파이프(210)는 개구부(102) 끝단의 형상을 따라 길게 형성되고, 상기 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)은 분사파이프(210)의 길이방향을 따라 등간격을 이루도록 배열된다.

본 실시예에서는 개구부(102)의 끝단이 원형을 이루도록 형성되어 있으므로 분사파이프(210) 역시 도 2에 도시된 바와 같이 개구부(102)의 끝단과 동일하거나 유사한 크기의 지름을 갖는 링 형상으로 형성되어 있으나, 분사파이프(210)의 형상 은 이에 한정되지 아니하고 개구부(102) 끝단의 형상에 따라 변경될 수 있다. 즉, 개구부(102)의 끝단이 사각형으로 형성되는 경우 분사파이프(210) 역시 사각형으로 형성되며, 개구부(102)의 끝단이 타원형으로 형성되는 경우 분사파이프(210) 역시 타원형으로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제1 분사노즐(212)은 개구부(102) 내측을 향해 냉각수를 고압으로 분사하도록 구성되어, 전로(100) 내부의 용융물의 온도를 낮추는 역할 뿐만 아니라 전로(100) 내부의 화염이나 용강이 개구부(102)를 통해 전로(100) 외부로 인출되지 못하도록 물리적인 힘을 가하는 역할도 함께 한다. 따라서 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치(200)를 사용하면, 용융물의 토출을 막을 수 있을 뿐만 아니라 용강 및 화염의 토출까지 막을 수 있으며, 용융물의 토출이 시작되기 이전뿐만 아니라 용융물의 토출이 시작된 이후에도 전로(100) 내부의 용융물, 용강, 화염 등을 전로(100) 내부로 다시 밀어 넣을 수 있다는 장점이 있다.

제1 분사노즐(212)의 냉각수 분사가 이루어짐에도 불구하고 일부 용융물은 전로(100) 외부로 토출될 수 있는데, 이와 같이 전로(100) 외부로 토출되는 용융물은 제2 분사노즐(214)에서 분사되는 냉각수에 의해 즉시 냉각되므로 분진이 발생되거나 화재가 일어나지 아니하게 된다. 또한, 상기 제2 분사노즐(214) 역시 냉각수를 고압으로 분사하도록 구성되어 있으므로, 전로(100) 외부로 토출되는 용융물은 멀리 날아가지 못하고 슬래그 커버(130) 상면에 안착된다. 따라서 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치(200)를 사용하면, 전로(100) 외부로 토출되는 용융물에 의해 작업자나 기타 기계 및 장비가 손상될 우려가 없게 된다.

상기 냉각수 공급파이프(222)에는 냉각수탱크(220) 내부의 냉각수 인출을 차단 및 해제하는 냉각수 차단밸브(226)와, 분사파이프(210)로 공급되는 냉각수의 양을 조절하기 위한 냉각수량 조절밸브(224)가 결합되어 있다. 분사파이프(210)를 통해 분사되는 냉각수의 양은, 전로(100)의 크기나 용융물의 온도 및 양 등 여러 조건에 따라 조절되어야 하므로, 사용자는 냉각수량 조절밸브(224)를 조절하여 각 조건에 맞춰 냉각수의 양을 조절하여야 한다. 특히, 용융물 온도가 1300℃ 이상인 경우 분진 발생이 활발해 지므로, 사용자는 냉각수량 조절밸브(224)를 조작하여 용융물의 온도가 1300℃ 미만을 유지하도록 냉각수의 양을 조절함이 바람직하다.

공기 공급파이프(232)에는 공기탱크(230) 내부의 공기 인출을 차단 및 해제하는 공기 차단밸브(236)와, 분사파이프(210)로 공급되는 냉각수의 양을 조절하기 위한 공기량 조절밸브(234)가 결합되어 있다. 분사파이프(210)로 공급되는 공기의 양은, 냉각수의 종류나 양, 요구되는 분사압력 등의 조건에 따라 변경되어야 하므로, 사용자는 각 조간에 맞춰 공기의 양을 조절함이 바람직하다. 상기와 같이 냉각수와 공기를 공급하는 장치는 이미 여러 분야에서 상용화되어 있는 장치이므로, 동작 원리 및 세부적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 실시예에서는 용융물의 냉각을 위한 냉각물질로 냉각수를 사용하고 있으나, 본 발명에 적용되는 냉각물질은 냉각수에 한정되지 아니하고 용융물을 냉각시킬 수 있는 물질이라면 어떠한 물질로도 변경이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 냉각수를 가압하기 위한 물질로 고압의 공기를 사용하고 있지만, 냉각수에 압력을 인가하기 위한 물질은 이에 한정되지 아니하고 기타 여러 종류의 유체로 변경 될 수 있다. 이때, 냉각수에 압력을 인가하기 위한 물질은 고온에서도 안정상태를 유지할 수 있는 불연성 물질로 적용됨이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 냉각파이프는, 내부에 유로(216)가 형성된 파이프 구조로 이루어지며, 전로(100)의 개구부(102)와 대응되는 부위 즉, 하단부에 제1 분사노즐(212) 및 제2 분사노즐(214)이 마련되어 있다.

상기 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)은 각각 개구부(102) 내측과 외측으로 냉각수를 분사하여야 하므로, 서로 다른 방향으로 냉각수를 분사할 수 있도록 구성된다. 이때 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)의 냉각수 분사방향은 전로(100)의 개구부(102) 크기 및 분사파이프(210)의 장착위치 등의 여러 조건에 따라 변경될 수 있으며, 분사파이프(210)에 마련되는 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)의 개수 역시 여러 가지 외부조건에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)이 분사파이프(210)의 동일 횡단면 상에 위치되고 있으나, 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)의 배열 형태는 이에 한정되지 아니하고 상호 엇갈리는 형태로 배열될 수도 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발 명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치는, 전로 내부로 냉각수를 직접 분사하므로 전로 내부의 용융물과 화염 등이 전로 외부로 토출되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있고, 전로 내부의 물질이 전로 외부로 인출되지 못하도록 압력을 인가하므로 전로 내부의 용융물과 화염 등이 전로 외부로 토출되는 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치는 슬래그 커버로도 냉각수를 직접 분사하도록 구성되어 있으므로, 슬래그 커버에 고온의 용융물이 안착되더라도 상기 용융물을 빠르게 냉각시켜 분진 및 기타 유해가스의 발생을 즉각적으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에 의한 살수식 전로 냉각장치를 사용하면, 전로 내부의 용융물 토출이 개시되기 이전에 용융물 토출을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 용융물 토출이 개시된 이후에도 용융물 토출을 효과적으로 억제할 수 있으며, 용융물이 슬래그 커버에 안착된 이후에도 분진 및 기타 유해가스 발생을 효과적으로 감소시키는 효과가 있다.

Claims

냉각물질의 유동이 가능한 유로(216)가 형성되어, 전로(100)의 개구부(102)측에 위치되는 분사파이프(210); 및,

상기 전로(100)의 개구부(102)와 대응되는 편의 상기 분사파이프(210) 일측에 결합되어, 상기 유로(216) 내부의 냉각물질을 개구부(102)측을 향해 분사하는 하나 이상의 분사노즐;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제1항에 있어서,

상기 분사파이프(210)는 상기 전로(100)의 개구부(102) 외측 끝단을 따라 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제2항에 있어서,

이때 분사파이프(210)는, 폐곡선 또는 폐다각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분사노즐은,

상기 개구부(102) 내측 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐 (212); 및,

상기 개구부(102) 외측을 향해 냉각물질을 분사하는 하나 이상의 제2 분사노즐(214);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제4항에 있어서,

상기 전로(100) 내부의 용융물 온도가 1300℃ 이하가 되도록, 상기 제1 분사노즐(212)을 통해 분사되는 냉각물질의 분사량 조절이 가능한 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제4항에 있어서,

상기 제2 분사노즐(214)은 상기 전로(100)의 개구부(102) 외측면에 마련되는 슬래그 커버(130)를 향해 냉각물질을 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 분사노즐(212)과 제2 분사노즐(214)은, 상기 분사파이프(210)의 길이방향을 따라 등간격을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전로 냉각장치.