KR20130024195A - 탈황제 분산용 임펠러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용선예비처리 시 기계적 교반법인 KR 탈황 작업에 사용되는 탈황제 분산용 임펠러에 관한 것으로, 용선 내에 침지되며 일측이 외부와 연결되어 회전가능한 몸체와, 상기 몸체의 하단부에 형성되며, 상기 몸체의 외주연을 따라 방사형으로 돌출 형성되는 복수 개의 날개와, 상기 날개에 형성되며, 상기 날개의 일측면에서 타측면으로 사선 형태로 관통되는 분산공을 포함하는 탈황제 분산용 임펠러를 제공한다.

Description

탈황제 분산용 임펠러{IMPELLER FOR DISPERSION OF DISULFURIZER}
본 발명은 탈황제 분산용 임펠러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용선예비처리 시 기계적 교반법인 KR 탈황 작업에 사용되는 탈황제 분산용 임펠러에 관한 것이다.
철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 공정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린 등의 예비처리 공정을 수행하여 용강을 제조한다. 용강은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정을 거친 후 용강 내 성분을 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거치게 되고, 2차 정련이 완료되면 용강 내 성분 조정이 완료된다. 2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동하게 되고, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 반제품이 성형된다. 이와 같이 성형된 반제품은 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 압연 코일, 후판 등 목표하는 최종 제품으로 제조된다.
용선은 1차 정련 즉 탈탄과 탈산 처리 전에 예비처리 과정을 거치게 되는데 용선 예비처리는 필요에 따라 용선의 황이나 인 성분을 제거하는 탈황, 탈린 공정을 일컫는다. 용선 예비처리는 기계식 교반법에 의해 이루어질 수도 있으며, 극저린강의 제조 시 탈린 전로에서 탈린 공정을 수행하기도 한다. 예비처리가 완료된 용선은 후속 공정인 1차정련을 위해 탈탄 및 탈산 공정으로 옮겨지게 된다.
기계식 교반법은 용선을 소정의 형상의 임펠러로 교반하여 주면서 탈황제를 투입하여 용선 내의 황 성분을 제거하기 위하여 사용되는 것이다. 이때 사용되는 임펠러는 상부에서 하강하여 장입 래들내 용선 중으로 침적되어 회전한다. 탈황제는 기계식교반기 상부에서 용선 내로 투입되어 임펠러의 회전에 의해 용선 내로 분산된다.
관련된 선행기술로는 한국공개특허 제2001-0038258호(공개일; 2001.05.15)가 있다.
본 발명은 탈황제가 용선 내로 분산되는 속도를 향상시키고, 탈황제의 정체 없이 용선 내로 분산될 수 있도록 하는 탈황제 분산용 임펠러를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 탈황제 분산용 임펠러는, 용선 내에 침지되며 일측이 외부와 연결되어 회전가능한 몸체와, 상기 몸체의 하단부에 형성되며, 상기 몸체의 외주연을 따라 방사형으로 돌출 형성되는 복수 개의 날개와, 상기 날개에 형성되며, 상기 날개의 일측면에서 타측면으로 사선 형태로 관통되는 분산공을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 분산공은 상기 날개 하단 끝단을 기준으로 높이 1/2 이상의 지점에 입구가 형성되어 하방향을 따라 사선으로 관통되는 형태일 수 있다.
상기 분산공의 입구 및 출구의 넓이는 상기 날개의 측면 면적 대비 5%이상 30% 이하일 수 있다.
상기 분산공은 상기 날개에 1개 내지 5개가 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 용선에 탈황제를 투입하여 기계적으로 교반할 때 탈황제가 정체되지 않고 고르게 용선 내로 분산될 수 있도록 할 뿐 아니라, 탈황제가 용선 내로 분산되는 속도를 향상시킴으로써 용선 내 탈황제 분산을 용이하게 하여 탈황 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 용선 탈황 중 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탈황제 분산용 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 임펠라 중저속 회전 시 탈황제의 거동을 실험한 수(水)모델 사진이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탈황제 분산용 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이다.
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 용선 탈황 중 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 개념도이다. 도면을 참조하면, 용선의 탈황 공정은 철광석이 용해된 형태의 용선(M)을 받아 수용하여 탈황을 수행하여 출탕하는 순서로 이루어진다. 출탕된 탈황 용선(M)은 탈탄 전로로 이동하여 본 취련에 들어가게 된다.
용선의 탈황 공정은 주로 기계식 교반법인 KR(Kanvara Reactor) 방식과 분체 취입 방식을 사용한다. 기계식 교반법은 도 1과 같이, 탈황을 하고자 하는 용선을 장입 래들에 장입하고, 래들 상부에서 호퍼(1)를 통해 주로 괴상의 탈황제(2)를 용선으로 투입하고 표면에 내화물을 입힌 임펠러(3)를 용선에 침지하여 회전시키면서 용선을 교반하며, 이때 발생하는 교반력에 의해 용선의 유황과 탈황제가 반응하도록 한 방법이다. 또한, 분체 취입 방식(도면에 도시하지 않음)은 장입 래들의 상부에 별도로 설치된 호퍼에서 탈황제를 가스와 함께 랜스를 통해 용선 내부로 취입하게 된다. 즉, 장입 래들의 상부에서 랜스를 통해 가스를 용선의 내부에 불어넣어 용선을 교반하여 탈황 반응을 촉진하는 것일 수 있다. 이와 같이 탈황제를 투입하여 용선을 교반하면, 탈황된 용선(M) 상부에 슬래그가 형성된다. 탈황이 완료된 후 크레인에 의해 장입 래들이 후속 공정을 위해 옮겨지게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탈황제 분산용 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 탈황제 분산용 임펠러(100)는 몸체(110)와, 날개(120)와, 분산공(130)으로 이루어진다.
몸체(110)는 본 발명의 탈황제 분산용 임펠러를 지지하는 역할을 하며 회전축의 역할을 하는 것이다. 몸체(110)는 용선 내에 침지되며 일측이 외부와 연결된다. 구체적으로, 몸체(110)의 상부는 외부와 연결되어 외부에 마련된 소정의 모터 등의 장치에 의해 회전력을 인가받아 회전한다. 몸체(110)는 수직 방향으로 긴 원기둥 형태로 내화물 재질, 세라믹 재질 등으로 제작하여 1000℃이상의 용선 내에서 견딜 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
날개(120)는 본체의 하단부에 형성되는 것으로, 몸체(110)의 하단 끝단에 고정되어 몸체(110)의 회전에 의하여 회전하도록 하는 것이 바람직하다. 날개(120)는 몸체(110)의 외주연을 따라 방사형으로 돌출 형성된다. 날개(120)는 복수 개가 몸체(110) 외주연을 따라 일정한 각도를 가지고 배치되는 것이다. 날개(120)는 몸체(110) 외주연을 따라 2개 내지 4개가 형성되는 것이 바람직하다. 2개 미만의 날개(120)는 교반에 있어 효과가 없을 수 있으며, 4개를 초과하면 몸체(110) 하단에 가해지는 날개(120)의 중량이 과다하여 회전 시 가해야하는 힘이 많이 소모되며, 회전에 의한 교반력 또한 약해 교반의 효과가 떨어질 수 있다. 날개(120)는 상하로 곧은 형태인 것도 가능하고, 복수 개의 날개(120)가 일정한 방향으로 휘어진 형태인 것 또한 가능하다.
분산공(130)은 날개(120)에 형성되는 구멍이다. 분산공(130)은 날개(120)의 일측면에서 시작하여 타측면에서 종료되는 구멍으로서, 사선으로 뚫리는 것이다. 구체적으로, 도 3과 같이, 분산공(130)은 날개(120)의 상단에서 하단으로 가로지르며 사선으로 뚫리는 중공이다. 분산공(130)은 날개(120)의 상하 방향 높이의 1/2 지점 이상에서 시작되는 입구가 형성되는 것이 바람직하다. 일반적으로 KR(기계식 교반기)를 이용하여 용선의 탈황 조업을 실시할 때 임펠러를 용선 내로 침지하여 최초 교반을 시작할 때에는 본격적으로 탈황을 위한 교반력을 얻을 때와 비교하여 상대적으로 저속으로 임펠라가 회전하게 된다. 혹은 외부에서 작용한 어떠한 이유에 의해서 임펠러가 최고 교반력을 얻을 때와 비교하여 중저속으로 가동되게 되는 경우 용선 내로 투입된 탈황제가 용선 내로 제대로 분산되지 못하고 임펠러의 주변에 정체되는 경우가 발생한다. 도 4는 이와 같이 일반적으로 사용되는 임펠러로 중저속(약70RPM) 교반을 하면서 탈황제를 투입하였을 때 탈황제의 거동을 실험한 수(水)모델 실험을 촬영한 사진이다. 도 4와 같이, 일반적인 임펠러를 사용하였을 경우 임펠러가 중저속으로 회전하면 임펠러의 회전에 의해 발생한 볼텍스가 임펠러 중간쯤에 걸리게 된다. 이러한 볼텍스에 의해 탈황제가 투입되었을 때 임펠러 외부로 분산되어 빠져나오지 못하고 볼텍스 내부에 갇혀 정체되는 현상이 발생한다. 그러므로 KR을 이용한 용선예비처리 단계에서 탈황제를 투입하고 교반을 처음 시작하는 초기 단계에서는 탈황제가 볼텍스에 의해 임펠러 주변에 정체되고 분산되지 못해 탈황효율이 떨어지게 된다. 이때 탈황제가 정체되는 영역은 날개(120) 하단 끝단을 기준으로 높이의 1/2 지점 근처가 되는데 이 지점에 모여 정체되어 있는 탈황제를 용선 내로 분산시키기 위해서 분산공(130)을 형성시키는 것이 바람직하다. 분산공(130)이 날개(120) 하단 끝단을 기준으로 높이 1/2 미만의 위치에 형성되게 되면 탈황제의 정체 영역보다 아래 지점에 위치하게 되므로 탈황제가 분산공(130)으로 빠져나가는 것이 어려워질 수 있다. 분산공(130)이 다수개의 경우에는 가장 상부에 위치하는 분산공(130)이 날개(120) 하단 끝단을 기준으로 높이 1/2 지점 이상에 위치하는 것이 바람직하며, 일부 분산공(130)은 날개(120) 하단 끝단을 기준으로 높이 1/2 지점 이하에 형성될 수도 있다.
또한, 분산공(130)의 입구 및 출구의 넓이는 날개(120)의 측면 면적 대비 5%이상 30%이하인 것이 바람직하다. 분산공(130)의 입구 및 출구의 넓이가 날개(120)의 측면 면적 대비 5%미만인 경우는 탈황제가 분산공(130)을 통과하여 빠져나가는 데 어려움이 있어 탈황제 분산 효율 향상에 도움이 되지 못할 수 있다. 만일 분산공(130)의 넓이가 날개(120)의 측면 면적 대비 30%를 초과하는 경우는 날개(120)가 회전할 때 분산공(130)으로 통과되는 용선의 양이 과다하기 때문에 날개(120)가 용선에 가하는 회전력이 약해져서 교반력이 약해질 수 있다. 그러므로 교반에 의한 탈황제 분산 효과가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
분산공(130)은 도 5와 같이, 날개(120) 하나에 1개 내지 5개가 형성될 수 있다. 이는 분산공(130)의 입구 및 출구의 넓이에 따라 가변적일 수 있다. 그러나 분산공(130)이 날개(120) 하나에 하나 미만인 경우 본 발명의 의미 자체가 없어진다. 또한, 날개(120) 하나에 5개를 초과하는 경우는 임펠러의 가공 작업이 복잡해 질 수 있으며 가공 비용이 많이 소모될 수 있으며, 날개(120) 하나에 5개를 초과하는 분산공(130)이 형성되는 경우 분산공(130)을 통해 나가는 용선의 양이 과도하게 많아지면서 용선에 가해지는 날개(120)의 회전력이 약해져서 탈황제 분산 효율일 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 탈황제 분산용 임펠러를 KR 교반기를 이용한 용선이 탈황 조업에 사용하면, 임펠러가 중저속으로 회전할 때 탈황제가 임펠러의 중간부분에 정체되지 않고 고르게 용선 내로 분산될 수 있도록 할 뿐 아니라, 탈황제가 용선 내로 분산되는 속도를 향상시킴으로써 용선 내 탈황제 분산을 용이하게 하여 탈황 효율을 향상시키는 효과가 있다.
상기와 같은 탈황제 분산용 임펠러는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
1: 호퍼 2: 탈황제
3: 임펠러 100 : 탈황제 분산용 임펠러
110: 몸체 120: 날개
130: 분산공

Claims (4)

  1. 용선 내에 침지되며 일측이 외부와 연결되어 회전가능한 몸체;
    상기 몸체의 하단부에 형성되며, 상기 몸체의 외주연을 따라 방사형으로 돌출 형성되는 복수 개의 날개; 및
    상기 날개에 형성되며, 상기 날개의 일측면에서 타측면으로 사선 형태로 관통되는 분산공;을 포함하는 탈황제 분산용 임펠러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산공은 상기 날개 하단 끝단을 기준으로 높이 1/2 이상의 지점에 입구가 형성되어 하방향을 따라 사선으로 관통되는 형태인 탈황제 분산용 임펠러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산공의 입구 및 출구의 넓이는 상기 날개의 측면 면적 대비 5%이상 30% 이하인 탈황제 분산용 임펠러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산공은 상기 날개에 1개 내지 5개가 형성되는 탈황제 분산용 임펠러.


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