KR20090104154A - Twin sampler for the use of molten stainless steel in order to quantitative analysis of expensive metals - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제강공정에서 사용되는 샘플러에 관한 것으로, 특히 스테인리스강을 생산하는 제강공정에서 용융금속의 정확한 성분을 분석할 수 있도록 하여 주는 시료 채취용 샘플러로서 유가금속 정량화를 위한 용융 스테인리스강용 트윈 샘플러에 관한 것이다.The present invention relates to a sampler used in the steelmaking process, in particular to a sampler for sampling to enable the analysis of the exact components of the molten metal in the steelmaking process for producing stainless steel to a twin sampler for molten stainless steel for quantifying valuable metals It is about.
잘 알려져 있는 바와 같이, 스테인리스강의 제강공정중 전기로에서 실시하는 리멜팅 공정은 고크롬, 니켈, 몰리브덴 등을 함유한 스크랩을 용융시키는 공정이다.As is well known, the remelting process performed in an electric furnace during the steelmaking process of stainless steel is a process of melting scrap containing high chromium, nickel, molybdenum and the like.
이러한 리멜팅 공정에서 용융금속의 정보를 신속하고 정확하게 분석하는 것은 원자재의 품질과 원가를 정확히 산출하여 그것을 바탕으로 스크랩 업자에게 정당한 스크랩 가격을 정해주고, 생산자에게는 유가금속의 낭비를 줄여 원가절감의 효과와 원활한 제강조업이 이루어지게 함으로써 생산성 향상을 기대할 수 있도록 하기 위함이다.In this remelting process, the analysis of molten metal information quickly and accurately calculates the quality and cost of raw materials and sets the right scrap price for scrap companies based on it, and reduces the waste of valuable metals for producers, thereby reducing costs. This is to ensure the productivity improvement by making the steelmaking industry smooth and smooth.
이와 같은 리멜팅 공정에서 시료의 성분을 분석하기 위한 종래 샘플링 작업은 공정중 2명의 작업자가 2인 1조를 이루어 노를 경동한 후 스푼 등을 사용하여 직접 시료 채취 작업을 수행하였다.Conventional sampling for analyzing the components of the sample in such a remelting process was performed by two workers in the process of a pair of two people during the process of stirring the furnace and using a spoon or the like to perform a direct sampling operation.
이로 인해, 공정 시간 증가에 따른 생산성 저하, 내화물 용손 증가, 온도 저하 등이 유발되었고, 특히 용탕의 비산 위험과 루프 지금 낙하 등에 의한 상해의 위험이 상존하고 있어 작업기피 현상도 두드러졌다.This caused a decrease in productivity, an increase in refractory loss, and a decrease in temperature due to an increase in process time. In particular, there is a risk of scattering of the melt and an injury due to the fall of the roof.
이의 개선을 위해, 도 1과 같은 샘플러(10)를 통한 시료 채취작업이 진행되었으나 지관(20)에 내장된 시료채취구(30)가 하나여서 시료 채취시간이 길어짐으로써 정해진 시간내에 리멜팅 공정에서 요구하는 시료의 수만큼 채취하기에는 역부족이었다.In order to improve this, the sampling operation was carried out through the
뿐만 아니라, 시료의 빠른 응고성과, 건전성이 떨어지고, 성분 편석이 발생되어 리멜팅 공정에서의 원자재 품질과 원가 산출을 위한 기초자료인 성분 분석이 제대로 수행되지 못하는 폐단이 여전히 존재하고 있었다.In addition, due to the rapid solidification of the sample, poor soundness, and segregation of components, there were still some defects in which component analysis, which is a basic data for raw material quality and cost calculation in the remelting process, was not performed properly.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결 하고자 창출한 것으로, 상실에 유입되는 소량의 슬래그가 하실로 혼입되는 것을 방지할 수 있도록 상실 내부에 필터를 사용하여 슬래그를 흡착하고 철정압에 의해 불가피한 난류의 흐름을 층류의 흐름으로 바꾸어 순차 충진되면서 하실로 유입 되도록 하고, 하실로 유입된 시료는 충분한 응고가 진행될 수 있도록 주형의 두께 및 크기를 조절하여 응고가 빠르게 이루어지도록 하며, 상실에서는 온도강하가 적게 이루어지도록 하여 시료 건전성 확보 및 방향성 응고에 따른 성분 편석을 방지할 수 있도록 한 유가금속 정량화를 위한 용융 스테인리스강용 트윈 샘플러를 제공함에 그 해결 과제가 있다.The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art as described above, and created to solve this problem, so that a small amount of slag flowing into the chamber can be adsorbed into the chamber to adsorb the slag by using a filter inside the chamber. The inevitable turbulent flow is transformed into laminar flow by iron positive pressure, so that the sample flows into the cellar as it is sequentially filled, and the sample flowing into the cellar adjusts the thickness and size of the mold so that the coagulation can proceed quickly. In the loss, the problem is to provide a twin sampler for molten stainless steel for quantifying valuable metals to ensure the integrity of the sample and to prevent component segregation due to directional coagulation.
또한, 리멜팅 공정에서 필요로 하는 시료 수를 감안하여 1회 측정으로 두 개의 시료를 취할 수 있도록 하여 신속성을 기할 수 있도록 함으로써 리멜팅 공정에서 원자재의 품질과 원가를 정확히 산출하고, 생산성 향상 및 작업 안전성을 확보 할 수 있도록 한 유가금속 정량화를 위한 용융 스테인리스강용 트윈 샘플러를 제공함에도 그 해결 과제가 있다.In addition, by taking two samples in one measurement in consideration of the number of samples required in the remelting process, it is possible to achieve rapidity, thereby accurately calculating the quality and cost of raw materials in the remelting process, improving productivity and working. Another challenge is to provide a twin sampler for molten stainless steel to quantify valuable metals to ensure safety.
본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 시료채취구와, 상기 시료채취구를 둘러싸는 지관으로 이루어진 샘플러에 있어서; 상기 시료채취구는 일측면에 탕구를 갖는 상실주형과, 상기 상실주형의 하단면과 연통되며 상실주형 속으로 인입된 용탕을 응고시켜 시료를 형성하는 하실주형으로 이루어지며, 샘플러의 길이방향을 따라 간격을 두고 적어도 2개 이상 설치되고, 상기 탕구의 상하폭 중앙을 기준으로 상기 상실주형의 하측인 주형하부에는 필터가 내장된 것을 특징으로 하는 유가금속 정량화를 위한 용융 스테인리스강용 트윈 샘플러를 제공한다.The present invention as a means for achieving the above object, in the sampler consisting of a sample collection port and the branch pipe surrounding the sample collection port; The sample collection port is composed of a loss mold having a spout on one side, and a base mold communicating with the bottom surface of the loss mold and solidifying a molten metal drawn into the loss mold to form a sample, and spaced along the length of the sampler. At least two or more are installed, and the mold lower portion of the lower side of the loss mold relative to the center of the upper and lower width of the molten iron provides a twin sampler for molten stainless steel for quantifying valuable metals, characterized in that the filter is built.
이때, 상기 탕구간 이격 거리는 150~200mm로 유지되는 것에도 그 특징이 있다.At this time, the distance between the hot water interval is characterized in that it is maintained at 150 ~ 200mm.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained.
첫째, 트윈 샘플러를 사용함으로써 작업자의 안전 및 노동 생산성이 향상된다.First, the use of twin samplers improves worker safety and labor productivity.
둘째, 건전한 시료 채취로 유가금속의 정확한 성분 분석을 할 수 있어 제강 조업 원자재의 품질과 원가를 정확히 산출하고, 작업 효율성이 증대된다.Second, accurate sampling of valuable metals can be analyzed by sound sampling, which accurately calculates the quality and cost of raw materials for steelmaking operations and increases work efficiency.
셋째, 용융금속 시료를 1회 측정으로 두 개의 시료를 동시 채취하여 성분을 정확하게 분석하고 평가할 수 있어 공정 처리 시간이 단축된다.Third, two samples can be taken simultaneously by measuring the molten metal sample to accurately analyze and evaluate the components, thereby shortening the processing time.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 트윈 샘플러의 예시적인 단면도이고, 도 3은 본 발명 트윈 샘플러에 설치되는 시료채취구의 구조를 보인 예시적인 단면도이다.Figure 2 is an exemplary cross-sectional view of the twin sampler according to the present invention, Figure 3 is an exemplary cross-sectional view showing the structure of the sampling port installed in the twin sampler of the present invention.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 트윈 샘플러는 그 외관을 구성하는 지관(100)의 길이방향으로 일정간격을 두고 적어도 2개 이상, 바람직하기로는 제1,2시료채취구(200,200') 한쌍을 포함한다.As shown in Figures 2 and 3, the twin sampler according to the present invention is at least two or more, preferably at least two, preferably first and second sample collection spaces in the longitudinal direction of the
이때, 상기 제1,2시료채취구(200,200') 사이의 간격(D)은 후술될 상실주형(210), 하실주형(220)의 길이를 고려하여 최소 150mm가 필요하며 최대 200mm까지 유지될 수 있다.At this time, the spacing (D) between the first and second sample collection ports (200, 200 ') is required to be at least 150mm in consideration of the length of the
그리고, 본 발명에 따른 제1,2시료채취구(200,200')는 도 3에 도시된 바와 같은 형상으로 동일하게 형성된다.The first and second
예컨대, 상기 제1,2시료채취구(200,200')는 일측면에 탕구(230)가 형성되고 내부가 원통 형상 또는 일부 육면체 형상을 갖는 상실주형(210)과, 상기 상실주형(210)의 하단면과 연통되면서 채취 대상 용탕이 충전되는 하실주형(220)으로 분리 형성된다.For example, the first and second
아울러, 상기 상실주형(210)이 이루는 공간을 상실(212), 상기 하실주형(220)이 이루는 공간을 하실(222)이라고 칭하며, 나아가 상기 상실주형(210)은 주형상부(214)와 주형하부(216)로 분리 될 수 있다.In addition, the space formed by the
또한, 상기 주형하부(216)에는 원통형 또는 육면체 형상의 필터(300)가 장착 된다.In addition, the
여기에서, 상기 필터(300)는 상실(212)로 유입되는 소량의 슬래그가 하실(222)로 혼입되는 것을 방지할 수 있도록 상실(212) 내부에 구비되는 것으로, 슬래그를 흡착하고 철정압에 의한 불가피한 난류의 흐름을 층류의 흐름으로 바꾸어 용탕이 순차 충진되면서 하실(222)로 유입되도록 하여 주는 역할을 담당하게 된다.Here, the
그리고, 이러한 필터(300)는 주로 Zr(지르코늄) 혹은 SiC(실리콘카바이드) 재질로 형성됨이 바람직하다.In addition, the
이때, 상기 주형상부(214)와 주형하부(216)는 상기 탕구(230)의 상하폭 중앙을 중심선으로 하여 상하로 구획되며, 주형상부(214)는 그 내부를 원통형으로 하여 용탕의 유입과 흐름을 원활히 유도하도록 하고, 주형하부(216)는 그 내부가 원통형으로 형성되어 장착되는 필터의 표면적을 최대로 하여 슬래그의 포집 능력과 가스 배출 능력을 향상시키고 용강의 과열도를 낮게 하여 냉금 효과를 주게 한다.At this time, the
뿐만 아니라, 상기 주형하부(216)는 상기와 같은 원통형상에 국한되는 것이 아니라 그 내부가 육면체 형상으로도 형성될 수 있으며, 이 경우에는 그 형상에 맞게 상기 필터(300)의 경우도 육면체 형상을 가져야 할 것이다.In addition, the
그리고, 상기 하실주형(220)의 내부, 즉 하실(222)은 상부에서 하부로 갈수록 일정한 비율로 내경이 작아지도록, 즉 내벽의 두께(t)가 점점 커지도록 경사지게 형성함으로써 채취될 시료의 방향성 응고를 유도하여 시료 건전성을 향상시키도록 함이 바람직하며, 동시에 이러한 구조를 통해 시료 채취시 시료가 하실주형(220) 안에서 잘 빠져 나올 수 있게 된다.In addition, the interior of the
또한, 상기 하실주형(220)의 열용량은 주형 재료의 비열과 주형의 무게에 따라 변화되며, 하실주형(220)의 열용량을 최대로 하기 위해 분석이 가능한 범위 내에서 시료의 크기를 작게 하고, 하실주형(220) 하면의 두께(d)를 늘리고 측면의 두께를 최대로 하여 상실(212)에서 유입된 용탕의 냉각속도를 빠르게 함으로써 응고시간을 단축시켜 샘플러가 용탕 내에 있을 때 응고를 완료되게 하여 분석면의 건전성을 충분히 확보 할 수 있도록 함이 바람직하다.In addition, the heat capacity of the
이를 위한, 상기 하실주형(220) 하면의 두께(d)는 18~30mm의 범위가 바람직하다.For this purpose, the thickness (d) of the lower surface of the
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 트윈 샘플러는 다음과 같이 활용되게 된다.The twin sampler according to the present invention having such a configuration is utilized as follows.
먼저, 리멜팅 공정에서 1차 용해된 후 래들로 태핑된 스테인리스강 용탕 속에 본 발명 샘플러를 자동측정장치를 이용하여 용탕면에서 약 500mm 아래로 3초 동 안 침지시켜 샘플러 내부에 장착된 제1,2시료채취구(200,200')의 각 하실(222)에 용강이 유입되도록 유도한다.First, in the remelting process, the sampler of the present invention was immersed in a stainless steel molten metal, which was first melted in a ladle, for about 3 seconds below about 500 mm from the molten surface by using an automatic measuring device. 2 guides the molten steel to flow into each
따라서, 유입된 용강은 시료로 형성되고, 샘플러를 회수하여 채취된 시료를 분리 및 인출한 후 캐리어에 넣고 기송관을 통해 분석실로 반송하게 되면, 리멜팅 공정의 용탕 성분을 분석할 수 있게 된다.Therefore, the introduced molten steel is formed as a sample, and when the sampler is collected and separated and taken out, the sample is collected and put into a carrier and returned to the analysis chamber through a pneumatic tube, so that the melt component of the remelting process can be analyzed.
아울러, 이송된 시료는 분석실에서 시료의 하단으로부터 17~20mm 지점이 절단기를 통해 절단되게 되며, 절단면의 공동 결함 발생 유무가 확인되면 분석기기를 통해 시료의 성분이 분석되게 된다.In addition, the transported sample is cut through the cutter 17 to 20mm from the bottom of the sample in the analysis chamber, and if the presence of the joint defects of the cutting surface is confirmed the components of the sample through the analyzer.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an Example is described.
[실시예 1]Example 1
본 발명에 따른 샘플러를 이용하여 리멜팅 공정에서 가장 중요한 요인인 스테인리스강 스크랩의 정확한 성분 분석을 시도하였다.The sampler according to the present invention attempted an accurate component analysis of stainless steel scrap, which is the most important factor in the remelting process.
이때, 시료의 건전성과 성분 편차를 확인하기 위해 기존 수동 시료 채취 방식과 본 발명 샘플러를 병행하여 시료를 채취하였으며, 그후 성분 분석을 통해 시료의 성분 편차를 확인하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.At this time, in order to confirm the integrity and component deviation of the sample, the sample was taken in parallel with the conventional manual sampling method and the sampler of the present invention, and then the component deviation of the sample was confirmed through component analysis, and the results are shown in Table 1. .
(통계 분석 : Paired-T, N=12), 여기에서 Paired-T는 T-쌍체검정을 말하며, N은 표본의 수를 말한다)(Statistical analysis: Paired-T, N = 12), where Paired-T refers to the T-paired test, where N is the number of samples
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 시료채취 방법 차이에 따른 통계적 검증 결과, 수동 시료 채취 방식과 본 발명에 따른 트윈 샘플러의 시료 성분편차는 발생하지 않았다.As shown in Table 1, as a result of statistical verification according to the sampling method difference, the sample component deviation of the manual sampling method and the twin sampler according to the present invention did not occur.
이에, 기존 스푼 방식과, 기존 샘플러(시료채취구가 1개인 것)의 사용시 성분 편차가 발생하는지를 확인하기 위해 상기와 동일한 방식으로 시료 채취를 시도하였고, 그 분석결과를 표 2에 나타내었다.Thus, in order to check whether the variation of the component occurs when using the existing spoon method and the existing sampler (one sample collection port) was tried in the same manner as described above, the analysis results are shown in Table 2.
(통계 분석 : Paired-T, N = 12))(Statistical analysis: Paired-T, N = 12))
상기 표 2에서와 같이, 기존 스푼과 기존 샘플러에 의한 시료 채취의 경우 통계적으로 유의(有意)(P-value < 0.05)한 결과가 있어 편차값에 차이가 발생함을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, in the case of sampling by the existing spoon and the existing sampler, there was a statistically significant (P-value <0.05) result, it was confirmed that the difference occurs in the deviation value.
즉, 분석한 결과값(P-value)는 5%(0.05)를 기준으로 귀무가설을 기각할지 채택할지를 결정하게 되는데, 표 2의 경우 Ni의 Spoon vs. Sampler의 P-valve 값이 0.05 보다 작은 0.045를 가진 것으로 나타나 있는 바, 이는 통계적으로 유의한 결과를 갖는 것으로 스푼의 Ni 분석값과 기존 샘플러의 Ni 분석값은 다르다는 것을 의미한다.In other words, the analyzed P-value determines whether to reject or adopt the null hypothesis based on 5% (0.05). In Table 2, Spoon vs. Ni. The P-valve value of the sampler is shown to have a 0.045 less than 0.05, which means that the Ni analysis value of the spoon and the Ni analysis value of the existing sampler are different.
이어, 본 발명에 따른 트윈 샘플러의 경우에도 탕구간 거리에 따른 시료의 성분 편차가 발생하는지를 확인하기 위해 하기한 표 3과 같이 탕구간 거리를 150~250mm 사이에서 20~30mm의 간격으로 이격시킨 후 시료 채취를 시도하였으며, 그에 따른 성분 분석 결과를 표 3에 나타내었다.Subsequently, even in the case of the twin sampler according to the present invention, to determine whether a component deviation of the sample according to the distance between the melting zones is spaced at an interval of 20 to 30 mm between the intervals of 150 to 250 mm, as shown in Table 3 below. Sampling was attempted and the results of component analysis are shown in Table 3.
(Paired-T, N= 각각 12)(Paired-T, N = 12 each)
상기 표 3에서와 같이, 본 발명 트윈 샘플러의 경우도 탕구의 위치간 거리에 따라 통계적으로 유의(P-value < 0.05)한 결과는 없으나, 시험재 1~3에 비해 시험재 4~5의 경우 편차값에 차이가 발생함을 확인할 수 있었다.As shown in Table 3, in the case of the twin sampler of the present invention, there is no statistically significant result (P-value <0.05) according to the distance between the taps, but in the case of Test Samples 4 to 5 compared to Test Samples 1 to 3 It was confirmed that a difference occurs in the deviation value.
이로써, 본 발명에 따른 트윈 샘플러는 기존 스푼 방식과 같이 성분 편차를 일으키지 않지만 기존 방식에 비해 매우 효율적임을 확인하였고, 또한 종래 하나의 시료채취구를 갖는 샘플러에 비해서는 현저한 시료의 건전성을 확보하고 있음도 확인하였으며, 나아가 본 발명의 실시예인 경우에도 탕구간 거리가 150~200mm 사이일 경우만 성분 편차없이 보다 건전하 시료 채취가 가능함을 확인하였다.As a result, the twin sampler according to the present invention does not cause component variation like the conventional spoon method, but it is confirmed to be very efficient compared to the existing method, and also secures remarkable sample health as compared to the sampler having a conventional sampling port. In addition, even in the case of the embodiment of the present invention, it was confirmed that the sampling of the charge can be carried out more healthy without component deviation only when the distance between 150 ~ 200mm.
도 1은 종래 기술에 따른 샘플러의 예시적인 단면도,1 is an exemplary cross-sectional view of a sampler according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 트윈 샘플러의 예시적인 단면도,2 is an exemplary cross-sectional view of a twin sampler in accordance with the present invention;
도 3은 본 발명 트윈 샘플러에 설치되는 시료채취구의 구조를 보인 예시적인 단면도.Figure 3 is an exemplary cross-sectional view showing the structure of the sampling port installed in the twin sampler of the present invention.
♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of the symbols for the main parts of the drawing ♧
100....지관 200....제1시료채취구100 ....
200'....제2시료채취구 210....상실주형200 '....
212....상실 214....주형상부212 ....
216....주형하부 220....하실주형216 ....
222....하실 230....탕구222 .... you're 230 .... tanggu
300....필터300 .... Filter
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