KR20100127329A - 버블링플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래들 바닥에 설치되는 버블링플러그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용 중 퍼징블럭이 용손되면서 가스통로가 차단되거나 협소화될 경우 용손부위가 자동으로 탈락되도록 하여 버블링플러그의 교체없이 장기간 사용이 가능하고 항상 정상 개공율을 확보할 수 있도록 한 버블링플러그에 관한 것이다.

본 발명은 다공내화물로 이루어진 퍼징블럭들과, 퍼징블럭의 외주면에 축조된 시팅블럭들을 구비하여 래들의 바닥에 탈착이 가능하도록 설치되는 버블링플러그에 있어서,

상기 퍼징블럭들은 상협하광의 원추형상으로서 상하로 다단 적층되고,

각 퍼징블럭들의 경계부는 상부 퍼징블럭의 용손이 진행됨에 따라 증가하는 내부압력이 특정압력 이상일 때 횡적균열이 진행되면서 절단되도록 구성된다.

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Description

버블링플러그{Bubbing plug}

본 발명은 래들 바닥에 설치되는 버블링플러그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용 중 퍼징블럭이 용손되면서 가스통로가 차단되거나 협소화될 경우 용손부위가 자동으로 탈락되도록 하여 버블링플러그의 교체없이 장기간 사용이 가능하고 항상 정상 개공율을 확보할 수 있도록 한 버블링플러그에 관한 것이다.

일반적으로 제강의 정련 기술분야에서 래들(ladle)의 바닥에는 버블링(bubbling) 장치가 설치되어 불활성 가스인 아르곤(Ar)또는 질소(N)등을 용융금속에 불어넣음으로써 교반, 성분을 균일화시키거나 용융금속 내에 불순물로 존재하는 비금속개재물을 부상시켜 고품질 청정강을 생산할 수 있도록 되어 있다.

이러한 저면버블링(bottom bubbling) 장치의 가장 중요 부분인 버블링플러그(plug)를 구성하는 내화물의 종류면에서 볼 때 버블링플러그에 가스가 통과하는 부분이 퍼징블럭(purging block)이 다공성이며 내침식성이 우수한 내화물로 되어진 포러스타입(porous type)과, 캐스타블이나 압축성형된 내화물에 아주 얇은층의 스리트(slit)또는 스로트(slot)을 형성시켜 가스 통로를 만든 스리트타입(slit type)으로 크게 구분할 수 있고, 래들 바닥에 장착하는 방법에 따라 내삽식과 외삽식으 로 구분할 수 있다.

상기 내삽식 버블링플러그는 퍼징블럭이 시팅블럭에 조립(setting)된 상태로 래들 내부에서 바닥에 안착시켜 축조된 형태이고, 외삽식은 시팅블럭만 일단 축조하고 퍼징블럭은 래들 바깥에서 장착, 탈착이 가능하도록 설계된 형식을 말한다. 결국, 내삽식은 래들 사용중간에는 퍼징블럭을 교체하는 것이 불가능하고, 외삽식은 퍼징블럭을 수시로 교체할 수 있도록 되어 있다.

도 1은 종래의 외삽식 버블링플러그를 나타낸 것이으로서, 퍼징블럭(1)의 용손은 래들벽체나 시팅블럭(2)에 비해 휠씬 큰 경향을 나타낸다. 이는, 사용과정에서 용강과 접촉되는 퍼징블럭(1)의 상부층이 용손되면서 기공이 막히거나 좁아지게 되는데, 기공이 막히거나 좁아진 상부층을 통해서 가스가 원활히 배출되지 못하면서 퍼징블럭의 상부층은 내부압력이 높아지게 된다. 결국 도 2에 도시된 바와 같이, 퍼징블럭(1)의 상부층(1a)은 내부압력을 견디지 못하고 탈락하게 된다. 퍼징블럭(1)은 이와 같은 탈락을 반복하면서 길이가 점차로 짧아지게 되므로 적절한 시점에서 도 3과 같이 새것으로 교체되어야 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 버블링플러그는 퍼징블럭(1)의 상부층에서 일단 용손이 시작되면, 용손부위가 탈락이 된다 하더라도 퍼징블럭(1)의 탈락면에는 여전히 상당량의 용손부위(1b)가 잔존하게 되므로 사용초기를 제외하고는 사용기간 내내 정상 개공율을 확보하지 못하는 문제를 가진다.

정상 개공율이 확보되지 못하면, 큰 압력과 유량이 요구될 뿐만 아니라 최대의 개재물 부상 효과를 얻을 수 없게 되어 고품질의 청정강을 생산할 수 없게 된다. 따라서, 퍼징블럭(1)은 용손되지 않은 정상부분이 상당량 남은 상태임에도 조기에 교체되어야 하는 실정이므로 유효사용율도 크게 낮은 실정이다.

본 발명은 정상적인 개공율이 지속적으로 유지되고 유효사용율이 크게 향상되는 버블링플러그를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 버블링 플러그는 다공내화물로 이루어진 퍼징블럭들과 퍼징블럭의 외주면에 축조된 시팅블럭들을 구비하여 래들의 바닥에 탈착이 가능하도록 설치되는 버블링플러그에 있어서, 상기 퍼징블럭들이 상협하광의 원추형상으로서 상하로 다단 적층되고, 각 퍼징블럭들의 경계부가 상부 퍼징블럭의 용손이 진행됨에 따라 증가하는 내부압력이 특정압력 이상일 때 횡적균열이 진행되면서 절단되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정압력은 용손부위가 탈락될 때의 압력이다.

상기 특정압력은 19bar 이상이고 20bar 이하가 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 상기 퍼징블럭들은 상협하광의 원추형상으로서 상하로 다단 적층되고 각 퍼징블럭들의 경계부의 내부압력이 특정압력 이상일 때 절단되도록 함으로써, 용손의 진행이 각 퍼징블럭 마다 불연속적으로 이루어지게 되므로 정상 개공율의 확보가 용이해지고 작은 압력과 적은 유량을 통해 최대의 개재물 부상 효과를 얻을 수 있어서 고품질의 청정강을 생산할 수 있다.

또한, 정상적인 개공율을 확보할 수 있는 경계부까지 용손이 진행된 이후에야 퍼징블럭이 탈락되므로 유효사용율이 크게 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다공내화물로 이루어진 퍼징블럭(10)들과, 퍼징블럭(10)의 외주면에 축조된 시팅블럭(2)들을 구비하여 래들의 바닥에 탈착이 가능하도록 설치되는 버블링플러그에 적용된다.

상기 퍼징블럭(10)들은 상협하광의 원추형상으로 제작되어 상하로 적층된 상태로 축조된다. 상기 퍼징블럭(10)은 캐스타블이나 압축성형된 치밀질 내화물에 아주 얇은층의 스리트(slit)또는 스로트(slot)을 형성시켜 가스 통로를 만든 스리트타입(slit type)도 무방하나, 다공성이며 내침식성이 우수한 내화물로 된 포러스타입(porous type)이 적당하다. 왜냐하면 상기 포러스타입은 치밀질 내화물의 유로를 통하는 버블사이즈가 크고 포러스 타입은 반대로 기공을 통하기 때문에 버블사이즈가 현저하게 적어서 적은 유량으로도 많은 버블을 형성시킬 수 있기 때문이다. 따라서 저유량을 가지고도 많은 미세개재물을 포집할 수가 있는 장점이 있다.

한편, 본 실시예에서는 퍼징블럭(10)들을 4단으로 적층하여 축조된 상태를 예를 들어 도시하였으나, 적층수량은 이에 국한될 필요는 없다.

상기와 같이, 퍼징블럭(10)이 상협하광의 형상을 따르면서 상하로 적층된 구조에 의하여 각 퍼징블럭(10)의 경계부(20)는 상대적으로 협소한 단면적을 갖게 되며 다른 부위에 비하여 강도면에서 가장 취약하다.

이때, 상기 퍼징블럭(10)의 경계부(20) 단면적은 특정압력 이상일 때 횡적균열이 진행되면서 절단될 수 있도록 설계되어야 한다. 상기 특정압력은 용손부위가 탈락될 때의 압력이어야 한다. 따라서, 각 퍼징블럭(10)의 경계부(20)는 용손이 진행되는 시점에서 절단되며, 그 결과 용손된 상부의 퍼징블럭(10)은 탈락되고 아래에 위치된 새로운 퍼징블럭(10)을 통해 버블링이 일어나게 된다.

본 발명은 퍼징블럭(10)의 용손부위에 특정압력 이상이 작용하게 되면 용손부위가 자연스럽게 탈락되는 현상에 착안한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에 적층된 퍼징블럭(10a)의 용손이 상단부(11)에서부터 아래로 진행되다가 도 5에 도시된 바와 같이, 경계부(20)까지 도달하면 경계부(20)가 내부압력을 견디지 못하고 절단되도록 한 것이다. 즉, 퍼징블럭(10)의 내부압력은 기공이 막혀있거나 협소한 용손부위에서 최대가 되는데, 용손부위가 경계부에 근접함에 따라 경계부(20)의 내부압력도 비례하여 증가하게 된다. 결국 용손부위가 경계부(20)에 인접되게 진행되면 경계부(20)의 내부압력은 최대가 되고 이 내부압력을 견디지 못한 경계부(20)는 절단되는 것이다.

그 결과 용손된 상부의 퍼징블럭(10a)은 탈락되고 아래에 위치된 신규한 퍼 징블럭(10b)이 버블링을 수행하게 되는데, 이 신규한 퍼징블럭(10b)에는 용손이 전혀 발생되지 않은 상태이므로 버블링 플러그의 설치 초기와 같은 정상 개공율을 확보할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상부의 퍼징블럭(10a)의 상단부(11)이 용손에 의해 탈락되면 시팅블럭(2)의 내측면(2a)이 용강에 노출되므로 시팅블럭(2)의 내측면에도 용손이 진행되고 그 결과 시팅블럭(2)의 내주면(2a) 직경은 퍼징블럭(10)의 용손 진행과 비례하여 커지게 된다. 따라서, 상부의 퍼징블럭(10a)이 탈락할 수 있는 개구가 자연스럽게 확보된다.

한편, 상기 특정압력은 19bar 이상이고 21bar 이하인 것이 적당하다. 만일 특정압력이 19bar 미만이면 용손부위의 압력보다 지나치게 낮기 때문에 용손되지 않은 정상부분이 상당량 남은 상태임에도 불구하고 경계부(20)가 절단되어 버리므로 퍼징블럭(10)의 유효사용율이 낮아지기 때문이고, 21bar를 초과한 경우에는 경계부(20)에 용손이 진행됨에도 불구하고 경계부(20)가 절단되지 않아 용손부위가 아래의 퍼징블럭(10b)으로 번지게 되기 때문이다.

따라서, 본 발명은 용손의 진행이 각 퍼징블럭(10) 마다 불연속적으로 이루어지도록 함으로써, 정상 개공율의 확보 기간이 종래보다 증가되므로 작은 압력과 적은 유량을 통해 최대의 개재물 부상 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

도 1은 종래의 버블링플러그의 단면도

도 2는 종래의 버블링플러그의 용손부위가 탈락되는 상태를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 대한 버블링플러그의 교체 후 단면도.

도 4는 본 발명의 버블링플러그의 단면도.

도 5는 본 발명의 버블링 플러그가 용손되어 단계적으로 탈락되는 상태를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 10...퍼징블럭 2...시팅블럭

2a...내주면 10a...상부 퍼징블럭

10b...하부퍼징블럭 11...상단부

20...경계부

Claims (3)

1. 다공내화물로 이루어진 퍼징블럭들과, 퍼징블럭의 외주면에 축조된 시팅블럭들을 구비하여 래들의 바닥에 탈착이 가능하도록 설치되는 버블링플러그에 있어서,

   상기 퍼징블럭들은 상협하광의 원추형상으로서 상하로 다단 적층되고,

   각 퍼징블럭들의 경계부는 상부 퍼징블럭의 용손이 진행됨에 따라 증가하는 내부압력이 특정압력 이상일 때 횡적균열이 진행되면서 절단되도록 한 것을 특징으로 하는 버블링플러그.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 특정압력은 용손부위가 탈락될 때의 압력인 것을 특징으로 하는 버블링플러그.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 특정압력은 19bar 이상이고 20bar 이하인 것을 특징으로 하는 버블링플러그.

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