KR20120097063A - 출강부의 내화물 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 턴디쉬 등에서 용강이 출강되는 부위에 형성된 내화물의 해체시 해체성을 양호하게 하고 폐기물의 배출량을 최소화할 수 있는 출강부의 내화물 구조에 관한 것으로, 턴디쉬 내부의 용강 출강구 측에 원통 형상으로 형성되는 노즐 연와, 및 상기 노즐 연와의 외주면 둘레에 원형으로 배치되며, 상기 노즐 연와 측으로 경사면을 갖는 래밍재를 제공한다.

Description

출강부의 내화물 구조{STRUCTURE OF REFRACTORIES IN DISCHARGING PART OF MOLTEN STEEL}
본 발명은 턴디쉬 등에서 용강이 출강되는 부위에 형성된 래밍재 등의 내화물의 구조에 관한 것이다.
일반적으로 제철공정에서는 전로, 래들, 턴디쉬, RH설비 등과 같은 용강을 수용하는 용기들이 설치된다. 이들 용기들에는 뜨거운 용강으로부터 용기를 보호하기 위하여 내화재들이 내장된다.
내화재로는, 통상 마그네시아-탄소(MgO-C)계 연와, 알루미나(Al203)-스피넬질 유입재, 알루미나-실리카(SiO2)질 유입재, 마그네시아계 연와, 마그네시아-산화크롬(MgO-Cr2O3)계 연와 및 마그네시아계 래밍재 등 각종 내화물이 사용되고 있다.
본 발명의 목적은 턴디쉬 등에서 용강이 출강되는 부위에 형성된 내화물의 해체시 해체성을 양호하게 하고 폐기물의 배출량을 최소화할 수 있는 출강부의 내화물 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 출강부의 내화물 구조는, 턴디쉬 내부의 용강 출강구 측에 원통 형상으로 형성되는 노즐 연와; 및 상기 노즐 연와의 외주면 둘레에 원형으로 배치되며, 상기 노즐 연와 측으로 경사면을 갖는 래밍재;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 래밍재의 외측 가장자리의 높이가 내측보다 더 높게 형성되고, 상기 래밍재의 최소 두께는 노즐 연와의 외경 대비 20% 내지 50% 범위에서 형성될 수 있으며, 상기 래밍재는 마그네시아(MgO)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유할 수 있다.
또한, 상기 래밍재의 외측 둘레에 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유하는 유입재가 배치될 수 있으며, 상기 유입재의 높이가 래밍재의 외측 가장자리 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 래밍재를 노즐 연와와 동일한 형상인 원통형으로 형성함으로써, 래밍재의 열팽창에 따른 압축력이 노즐 연와의 전면적에 균일하게 가해져서 노즐 연와의 고정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 래밍재를 노즐 연와와 동일한 최소의 크기의 원통형으로 형성함에 따라 노즐 연와의 교체시 해체가 용이하고 폐기물의 배출을 최소로 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 래들 및 턴디쉬를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 턴디쉬를 도시한 평면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 출강부의 내화물 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 출강부를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 래들 및 턴디쉬를 나타낸 도면으로서, 턴디쉬(100)의 하부에는 적어도 하나 이상의 노즐(101, 105)이 설치된다.
본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(100)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(100)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화ㅇ질화되지 않도록 턴디쉬(100) 내의 용강에 잠기도록 연장한다.
턴디쉬(100) 내의 용강(M)은 몰드(50) 내로 연장하는 침지노즐(101; Submerged Entry Nozzle) 또는 오픈노즐(105; Open Nozzle)에 의해 몰드(50) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(101)은 몰드(50)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(101)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(101)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(101)에 대응하여 턴디쉬(100)에 설치되는 스톱퍼(103; Stopper)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(103)는 침지노즐(101)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(101)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(101)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼(103) 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(100) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(101)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.
여기서, 침지노즐(101)은 용강의 유동시 용강이 대기 중에 노출되는 것을 최소화하는 노즐이고, 오픈노즐(105)은 용강(M)의 유동시 용강이 대기 중에 노출되는 노즐이다. 즉, 침지노즐(101)은 고급강의 제조시에 사용되는 고가의 제품이고, 오픈노즐(105)은 일반강의 제조시에 사용되는 저가의 제품이다.
도 2를 참조하면, 턴디쉬(100)는 래들(10)에서 출강되는 용강(M)을 수용하기 위하여 상부가 개구된 몸체(110)를 가진다. 몸체(110)는 외측에 배치되는 철피와, 상기 철피의 내측에 배치되는 내화물층을 포함할 수 있다.
몸체(110)의 형태는 다양한 형태, 예를 들어 일자형 등이 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 'T'자 형인 몸체(110)를 예시하고 있다.
몸체(110)의 일부분에는 주탕부(120)가 형성된다. 주탕부(120)는 래들(10)의 슈라우드노즐(15)을 통해 유동하는 용강(M)이 낙하되는 부분이다. 주탕부(120)는 그 보다 넓은 면적을 가지는 출탕부(130)에 연통될 수 있다.
출탕부(130)는 주탕부(120)를 통해 수강한 용강(M)을 적어도 하나 이상의 출강부(140)를 통해 몰드(50)로 안내하는 부분이다. 각 출강부(140)에는 침지노즐(101) 또는 오픈노즐(105)이 연결되고, 이 침지노즐(101)과 오픈노즐(105)은 턴디쉬(100)의 용강(M)이 몰드(50)로 출강되도록 안내한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 출강부의 내화물 구조를 나타낸 단면도로서, 출강부(140)의 내화물은 노즐 연와(141), 래밍재(143) 및 유입재(145)를 포함하여 이루어져 있다. 본 발명에 의한 내화물 구조는 예컨대, 턴디쉬에 배치된 오픈노즐의 출강부에 적용될 수 있다.
노즐 연와(141)는 턴디쉬(100) 내부의 용강 출강구(150) 측에 원통 형상으로 형성된다. 원통 형상의 노즐 연와(141)는 그 내부가 깔때기(funnel) 형상의 출강구(150)로 형성되어 있으며, 알루미나(Al2O3)와 카본(Carbon)을 주성분으로 구성될 수 있다.
래밍재(143; Ramming Material)는 노즐 연와(141)의 외주면 둘레에 원형으로 배치되며, 상단 표면이 노즐 연와(141) 측으로 경사지게 형성된 경사면(143-1)을 갖는다. 래밍재(143)는 무수분의 부정형 내화물로 용적 안정성, 내식성 및 내마모성이 우수하다. 래밍재(143)는 예를 들어, 턴디쉬(100)의 노즐 연와(141)와 유입재(145) 사이의 공간에 충진되는 충진용 내화물이다. 이와 같은 래밍재(143)는 노즐 연와(141)와 유입재(145) 사이 공간에 충진되어 램머와 같은 수단으로 타격되어 시공될 수 있다.
유입재(145)는 래밍재(143)의 외측 둘레에 사각 형상으로 배치되며, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유한다. 상기 유입재(145)의 외측에 유입재(145)와 동일한 성분의 영구장 유입재(147)가 더 형성될 수 있다.
상기 노즐 연와(141)의 하단 가장자리와 래밍재(143) 및 유입재(145)는 금속(steel) 재질의 베이스 플레이트(151) 상단에 설치될 수 있고, 상기 노즐 연와(141)의 중앙부 하단에는 노즐 연와(141)의 출강구(150)와 연통되는 중공을 갖는 내화 노즐(161, 165)이 다단으로 배치될 수 있다. 여기서, 하단의 내화 노즐(165)은 수명이 경과될 경우 ONQC(155; Open Nozzle Quick Changer)에 의해서 노즐(165)이 교체되어 장연주화가 가능하도록 구성되어 있다. 상기 ONQC(155)는 내화 노즐(165)을 신속히 교체하기 위한 수단이다.
일반적으로, 내화물은 고온에 견디는 물질로, 적어도 1,000℃ 이상 고온에서 연화(軟化)되지 않고 그 강도를 충분히 유지하며, 화학적 작용 등에도 견딜 수 있는 재료이다. 내화물은 요구되는 특성에 따라 다양한 성분을 주성분으로 하여 이루어질 수 있다.
전기로나 래들, 턴디쉬 등에 사용되는 내화물은 영구장과 소모장으로 구분된다. 소모장은 내장내화물(Working lining)이라고도 하며, 용강과 직접 접촉되는 위치에 형성된다. 영구장(Permanent lining)은 용강과 직접 접촉되거나 또는 접촉되지 않는 위치에 형성된다. 영구장은 소모장에 비해 장시간동안 사용될 수 있다.
전기로나 래들 및 턴디쉬에 사용되는 래밍재(143)는 건식(무수분) 래밍재로서 주로 마그네시아(MgO)를 주성분으로 하고 있다. 마그네시아는 고온에서의 내침식성이 우수하고 열팽창력이 커서 내측의 노즐 연와(141)를 단단하게 고정시키는 데에 유리하다.
이와 같은, 래밍재(143)는 마그네시아(MgO)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유하며, 도 4와 같이 노즐 연와(141)의 외측에 노즐 연와(141)와 동일한 원통 형상으로 배치 및 형성될 수 있다. 래밍재(143)는 노즐 연와(141)의 해체 용이성과 노즐 연와(141)의 고정 및 노즐 연와(141)의 위치 미세 조정을 위해 필요하다.
도 3에서와 같이 래밍재(143)와 노즐 연와(141)는 위치에 따라 그 두께가 달라질 수 있으며, 래밍재(143)의 최소 두께는 노즐 연와(141)의 최대 두께와 동일 내지 유사하게 형성될 수 있다. 예컨대, 래밍재(143)의 최소 두께는 노즐 연와(141)의 외경 대비 20% 내지 50% 범위에서 형성될 수 있다. 일례로, 노즐 연와(141)의 외경은 대략 180mm 정도가 될 수 있고, 래밍재(143)의 최소 두께는 대략 40mm 내지 80mm 범위에서 형성될 수 있다. 여기서, 래밍재(143)가 너무 두꺼우면 래밍재의 소모가 늘어나고, 래밍재(143)가 너무 얇으면 노즐 연와(141)를 고정시키는 고정력이 떨어져 바람직하지 않다.
또한, 래밍재(143)의 외측 가장자리의 높이가 내측보다 더 높게 형성되어 노즐 연와(141) 측으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 래밍재(143)의 외측 가장자리의 높이는 유입재(145)의 높이와 동일한 높이인 대략 195mm 정도로 형성될 수 있고, 래밍재(143)의 내측은 195mm보다 낮은 높이로 형성될 수 있다.
이와 같이 래밍재(143)는 노즐 연와(141)와 동일한 형상으로 형성됨과 아울러 최소의 크기로 형성됨에 따라 노즐 연와(141)의 교체시 해체가 용이하고 폐기물의 배출을 최소로 할 수 있다. 래밍재(143)의 경우 내화재료 중에서는 고가(현재 kg당 850원 정도)이므로 원가절감 측면에서도 적은 사용이 필요하다.
노즐 연와(141)는 소모장이기 때문에 일정시간 사용하면 해체가 불가피하다. 노즐 연와(141)의 해체시에 래밍재(143)도 함께 해체되며, 전기로 또는 턴디쉬를 뒤집은 상태에서 노즐 연와(141)의 하단을 타격하여 노즐 연와(141)와 래밍재(143)를 유입재(145)와 분리 및 해체하게 된다.
또한, 래밍재(143)를 노즐 연와(141)와 동일한 형상인 원통형으로 시공함에 따라 래밍재(143)의 열팽창에 따른 압축력이 노즐 연와(141)의 전면적에 균일하게 가해져서 노즐 연와(141)의 고정성을 향상시키게 된다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 래들 15: 슈라우드노즐
50: 몰드 100: 턴디쉬
101: 침지노즐 105: 오픈노즐
120: 주탕부 130: 출탕부
140: 출강부 141: 노즐 연와
143: 래밍재 145: 유입재
147: 영구장 유입재 150: 출강구

Claims (6)

  1. 턴디쉬 내부의 용강 출강구 측에 원통 형상으로 형성되는 노즐 연와; 및
    상기 노즐 연와의 외주면 둘레에 원형으로 배치되며, 상기 노즐 연와 측으로 경사면을 갖는 래밍재;를 포함하는 출강부의 내화물 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 래밍재의 외측 가장자리의 높이가 내측보다 더 높게 형성되는 출강부의 내화물 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 래밍재의 최소 두께는 노즐 연와의 외경 대비 20% 내지 50% 범위에서 형성되는 출강부의 내화물 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 래밍재는 마그네시아(MgO)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유하는 출강부의 내화물 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 래밍재의 외측 둘레에 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)를 주성분으로 함유하는 유입재가 배치되는 출강부의 내화물 구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유입재의 높이가 래밍재의 외측 가장자리 높이와 동일하게 형성되는 출강부의 내화물 구조.
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