KR20130119252A - 용융금속 정련장치 및 이를 이용한 정련 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융금속 정련장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙하하는 용융금속을 내화물 패드에 충돌시켜 용융금속을 액적화 시키고, 이후 액적화된 용융금속의 자유낙하 과정 및 슬래그층 통과과정에서 신속한 정련반응을 유도할 수 있는 용융금속 정련장치 및 이을 이용한 정련방법에 관한 것이다.
본 발명은 철강 또는 금속의 연속주조를 위해, 레이들에서 공급되는 용융금속을 공급받아 주형으로 공급하는 분위기 조절이 가능한 용기 본체; 상기 레이들의 용융금속을 상기 용기 본체로 유입하기 위한 노즐; 상기 노즐로부터 유입되는 융 금속을 액적화 또는 필름화 시키기 위한 폴과 패드; 액적화 또는 필름화된 용강의 개재물을 제거하기 위한 슬래그층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치를 제공한다.

Description

용융금속 정련장치 및 이를 이용한 정련 방법{THE MOLTEN METAL REFINING DEVICE AND METHOD OF REFINING USING THE SAME}

본 발명은 용융금속 정련장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙하하는 용융금속을 내화물 패드에 충돌시켜 용융금속을 액적화 시키고, 이후 액적화된 용융금속의 자유낙하 과정 및 슬래그층 통과과정에서 신속한 정련반응을 유도할 수 있는 용융금속 정련장치 및 이을 이용한 정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속주조법은 1960년대 이후 전 세계적으로 널리 보급된 기술로서, 이전의 조괴법에 비하여 많은 장점이 있기 때문에 한국을 비롯한 주요 철강 제조국에서는 철강제품의 90% 이상을 연속주조법을 이용하여 제조하고 있다. 강의 연속주조 설비는 레이들(Ladle)과 턴디쉬(Tundish), 주형(Mold) 및 스트랜드(Strand) 순서로 배치되어 있으며 레이들과 턴디쉬 및 턴디쉬와 주형 간에는 침적형의 노즐을 이용하여 용강을 이동시킨다.

연속주조 공정에서 턴디쉬의 주된 역할은 레이들에 담긴 용강을 주형으로 원활히 공급하기 위한 버퍼(buffer)이며, 턴디쉬의 정련 기능은 용강 내에 존재하는 비금속개재물의 부상분리를 촉진하는 정도에 머무르고 있다. 도 1은 종래의 턴디쉬의 형태를 나타낸 것으로서, 분리부상 효과를 극대화하기 위하여 위어(Weir)와 댐(dam)을 이용하여 용강의 이동궤적을 적극적으로 제어함을 알 수 있다. 대체적으로, 턴디쉬가 대형화 될수록 비금속개재물의 부상분리가 쉬워지나 턴디쉬 제작 및 가동에 비용이 많이 드는 문제점이 생겨나므로 턴디쉬의 용량은 용강 기준 100톤 이하로 제한된다. 턴디쉬 내 용강유동을 성공적으로 제어하여도 용강 내 비금속 개재물의 상당한 분량은 용강유동을 따라서 주형 내로 침투하게 되며, 용강 중의 불순물 성분원소를 별도로 턴디쉬에서 저감하는 방안은 존재하지 않는다.

이에 따라, 통상적인 철강 제조 공정에서는 연속주조 이전의 제강 (steelmaking) 공정에서 용강을 정련(refining)하여 탄소(C), 질소(N), 수소(H), 산소(O), 황(S), 인(P)과 같은 불순물을 적정한 수준으로 낮춘 다음 레이들(Ladle)에 담아서 연속주조 공정으로 가져온다. 제강공정은 일반적으로 예비처리, 전로 및 2차정련의 3가지 단계로 나누어 진행된다. 특히 2차정련은 최종적인 강의 성분을 결정하는 가장 중요한 정련단계(refining process)이다.

2차정련은 용강을 레이들에 담아서 수행하는데, 정련방법에 따라 진공처리와 슬래그처리, 가스 블로잉(Gas blowing)의 3가지 방식으로 구분 되며, 강종 별로 이 중 일부 혹은 전부를 적용하여 정련작업을 수행한다. 진공처리는 레이들 전체를 진공용기에 집어넣거나 레이들 상부에 진공용기를 올려놓은 다음 노즐을 침적하여 용강을 선회(circulation)시키는 방식으로 용강을 진공분위기에 노출시켜서 용강 내 불순물을 제거하는 방법이다. 슬래그처리는 레이들 내 용강 탕면 혹은 용강 내부에 불순물 흡수능이 뛰어난 조성의 합성 슬래그를 넣어서 용강 중의 불순물을 슬래그 중으로 흡수하는 방법이다. 가스 블로잉은 주로 레이들 바닥에 여러 개의 다공질의 내화물 플러그를 설치하여 주로 아르곤(Ar)과 같은 불활성의 가스 기포를 불어 넣어 부상하는 기포에 용강 내의 개재물이 부착되도록 하여 제거하는 방법이다.

발명인 들은 이상과 같은 종래의 제강 정련 프로세스의 효율성을 면밀히 고찰한 결과, 반응계면 측면에서 다음과 같은 문제점이 있음을 발견하였다. 첫째, 용강 정련이 일어나는 장소인 계면(interface) 면적이 제한되어 있다. 둘째, 제한된 계면을 황(S)이나 산소(O)와 같은 계면활성원소가 차지하기 쉬우므로 여타 불순물들이 제거되기가 쉽지 않다. 셋째, 계면이 안정한 상태로 유지되기 쉬우므로 계면 부근에서의 물질이동이 지연되어 반응속도를 떨어뜨리기 쉽다. 예를 들어 대표적인 진공처리 방식의 2차 정련 반응기인 RH를 이용한 정련조업을 실시하여도 기대한 만큼의 질소(N)의 제거가 거의 일어나지 않으며, 대표적인 슬래그처리 방식의 정련 반응기인 레이들 퍼니스(ladle furnace)에서 이론적으로 필요한 양보다 훨씬 많은 슬래그를 투입하여도 용강 중의 황 (S)제거량은 기대에 미치지 못한다.

종래 용강 정련반응이 화학평형에 훨씬 못 미치는 이유는 위와 같이 반응계면이 제한되고 안정되기 때문이다. 따라서 반응계면적을 대폭적으로 늘리고, 반응계면을 활성화 시킬 경우 짧은 시간 내에 화학평형에 가까운 수준으로 정련반응이 일어나게 되므로 용강 정련 프로세스의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 철강 또는 금속의 연속주조를 위해, 레이들에서 공급되는 용융금속을 공급받아 주형으로 공급하는 분위기 및 진공도 조절이 가능한 용기 본체와, 레이들의 용융금속을 용기 본체로 유입하기 위한 노즐과, 노즐로부터 유입되는 용융금속을 액적화 또는 필름화 시키기 위한 폴과 패드와, 액적화 또는 필름화된 용융금속의 비금속개재물을 제거하기 위한 슬래그층을 포함하는 용융금속 정련장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 용융금속 정련장치를 이용하여, 용융금속을 상기 노즐을 통해서 용융금속의 공급량을 조절하는 단계; 상기 노즐에서 공급되는 용융금속이 상기 패드에 떨어지도록 하여 충돌에너지로 인해 용융금속이 액적화 또는 필름화 되도록 하는 단계; 액적화 또는 필름화된 용융금속이 비산하면서 용존 기체를 제거하는 단계; 상기 액적화 또는 필름화된 용융금속이 상기 슬래그층을 통과하면서 상기 액적화 또는 필름화된 용융금속의 표면으로 노출된 비금속개재물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치를 이용한 정련방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 방법을 통해서 신속하고 효율이 높으면서도 경제적인 용융금속 정련이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 철강 또는 금속의 연속주조를 위해, 레이들에서 공급되는 용융금속을 공급받아 주형으로 공급하는 분위기 조절이 가능한 용기 본체; 상기 레이들의 용융금속을 상기 용기 본체로 유입하기 위한 노즐; 상기 노즐로부터 유입되는 용융금속을 액적화 또는 필름화 시키기 위한 폴과 패드;및 액적화 또는 필름화된 용융금속의 비금속개재물을 제거하기 위한 슬래그층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치를 제공하는 것이다.

또한, 상기 용기 본체의 상부에 덮개부를 포함하고, 상기 덮개부의 일측에 내부 분위기를 진공상태로 만들 수 있도록 하는 펌프부 및 덮개부를 냉각시키는 냉각 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐에서 떨어지는 용융금속의 양을 조절하기 위해서 노즐의 직경을 변경할 수 있도록 하는 노즐변경장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴과 패드의 재질이 용융금속에 의한 물리적 또는 화학적 손상을 억제하기 위해 내화물 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패드의 형상이 수평한 형태, 용융금속이 닿는 표면이 아래로 볼록한 형태 또는 위로 볼록한 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용기 본체는 상기 노즐로부터 떨어지는 용융금속의 위치에너지 조절을 위해 상하로 이동할 수 있도록 하는 지지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 용융금속 정련장치를 이용한 정련방법에 있어서, 상기 노즐을 통해서 용융금속의 공급량을 조절하는 단계; 상기 노즐에서 공급되는 용융금속이 상기 패드에 떨어지도록 하여 충돌에너지로 인해 용융금속이 액적화 또는 필름화 되도록 하는 단계; 액적화 또는 필름화된 용융금속이 비산하면서 용존 기체를 제거하는 단계; 상기 액적화 또는 필름화된 용융금속이 상기 슬래그층을 통과하면서 상기 액적화 또는 필름화된 용융금속의 표면으로 노출된 비금속개재물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치를 이용한 정련방법을 제공하는 것이다.

극히 간단한 방법으로 용융금속을 액적화 할 수 있으며, 기존 공정에 사용되는 턴디쉬에 내화물 폴 및 패드의 추가만으로 손쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 액적의 크기와 분포는 패드의 형상 및 패드와 충돌하는 시점의 용강 낙하 속도, 노즐의 직경을 조절함으로써 손쉽게 제어할 수 있다. 충돌 후 용융금속의 운동에너지의 일부는 액적 내에 잔류하여 액적 내 용융금속을 격렬하게 유동시키며, 이후 자유낙하 과정에서 용융금속 액적은 끊임없이 움직이며 수축, 팽창, 분리된다. 이에 따라 액적과 분위기 가스 또는 액적과 슬래그 간의 계면은 종래 프로세스와는 비교할 수 없을 정도로 넓어지고 활성화된다.

또한, 액적화된 용융금속이 진공 혹은 불활성 분위기 상에서 자유낙하하면서 비산될 때, 용존기체(N, H, O 등) 성분이 신속하게 제거되는 장점이 있다. 이는 종래의 정련 반응기에 비교할 때 용강과 분위기와의 계면이 획기적으로 증가하는 것 뿐 아니라, 액적이 비산하고 낙하하는 과정에서 계면이 활발하게 움직이므로 불순물 성분이 쉽게 계면으로 노출되고 제거될 수 있기 때문이다.

또한, 용융금속이 액적화되어 낙하하는 과정에서 비금속개재물이 액적 표면으로 쉽게 노출된다는 장점이 있다. 종래 프로세스에서는 내부의 개재물이 분리 부상하여 계면으로 노출되기 위해서는 상대적으로 긴 거리를 이동해야만 하므로 만약 개재물이 미소하거나, 용강과의 겉보기 밀도차이가 크지 않거나, 계면과의 반대방향으로 용강유동이 활성화되는 경우 개재물이 계면에 도달하기가 어려워지거나 도달한다 하더라도 긴 시간을 필요로 한다. 반면 본 발명에서와 같이 용융금속이 액적화되어 낙하하는 경우 종래 프로세스와 비교할 수 없을 정도로 표면과 개재물간의 거리가 가까워지고 또한 계면이 활발하게 움직이므로, 용융금속과 개재물간의 계면에너지를 줄이기 위하여 개재물은 신속하게 표면으로 노출된다.

또한, 액적화된 용융금속이 슬래그층 통과시 신속한 계면반응으로 아직 용융금속 중에 남아 있는 황(S)을 비롯한 불순원소와 표면에 노출된 비금속개재물을 제거 할 수 있는 장점이 있다. 이는 앞서 용융금속과 분위기 가스간의 정련반응과 유사하게, 용융금속과 슬래그 간의 계면 면적이 종래 프로세스 대비 획기적으로 늘어날 뿐 아니라 계면에서의 물질이동이 획기적으로 촉진되기 때문이다. 비금속개재물은 상기 액적화 및 낙화과정에서 표면으로 노출되게 되므로 용융금속/비금속개재물/슬래그는 복합적인 계면을 이루게 된다. 이에 따라 슬래그 층을 통과하는 동안 비금속개재물은 화학평형을 이루기 위하여 슬래그 층으로 신속하게 용해되거나, 계면에너지를 줄이기 위하여 슬래그 층으로 옮아가게 되므로 용이하게 용융금속 중의 비금속 개재물을 제거할 수 있게 된다.

또한, 종래 조업에서의 턴디쉬 내에는 비금속개재물을 부상제거 시키기 위하여 턴디쉬 내 용융금속 유동을 강제적으로 상향시키기 위하여 댐 이나 위어 등을 설치하였으나, 본 발명을 적용할 경우 액적 상태에서 용융금속의 정련반응이 완료되므로 이후 포집된 용융금속은 신속하게 주형으로 이동시켜도 무방하므로 턴디쉬의 구조가 단순해 지며, 용융금속의 이동경로가 짧아져서 온도 손실도 줄어들게 된다.

도 1은 종래의 턴디쉬의 형태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 용융금속 정련장치를 나타낸 것이다.
도 3은 액적화된 용융금속이 슬래그층을 통과하면서 비금속개재물이 제거되는 것을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 용융금속 정련장치의 폴과 패드의 형상을 나타낸 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 용융금속 정련장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 용융금속 정련장치의 주요 구성부위를 나타낸 것이고, 도 3은 액적화된 용융금속이 슬래그층을 통과하면서 비금속개재물이 제거되는 것이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 용융금속 정련장치의 폴과 패드의 형상을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 종래의 턴디쉬에서는 비금속개재물의 부상분리를 위하여 용융금속이 턴디쉬에서 머무르는 체류시간을 극대화 시키는 설계로 위어(Weir)와 댐(dam)을 이용함을 알 수 있다. 레이들의 노즐을 통과한 용융금속이 턴디쉬 내에서 체류하면서 비금속개재물이 부상하는 메카니즘을 통해서 비금속개재물을 제거하는 방식이다. 이러한 방식의 기술 구현을 위하여 제작 및 유지비용이 많이 드는 대형 턴디쉬를 사용하더라도 개재물의 제거 효율은 본 발명에 비하여 극히 낮은데, 이는 개재물이 부상하지 않고 용융금속의 유동을 따라서 주형으로 흘러 들어갈 가능성이 여전히 높기 때문이다.

본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이들(200)에서 공급되는 용융금속(1)을 주형으로 공급하는 분위기 조절이 가능한 용기 본체(10)와, 레이들(200)의 용융금속(1)을 용기 본체(10)로 유입하기 위한 노즐(20)과, 노즐(20)로부터 유입되는 용융금속(1)을 액적화 또는 필름화 시키기 위한 폴(30)과 패드(40)가 구비되고, 액적화 또는 필름화된 용융금속의 비금속개재물(3)을 제거하기 위한 슬래그층(50)이 구비되는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치(100)를 제공한다.

노즐(20)을 통하여 분출된 용융금속(1)은 특정 속도로 패드(40)에 부딪히게 되는데, 이 속도는 노즐(20) 출구에서의 속도 (베르누이 정리로 계산)와 자유 낙하 중 가속이 고려될 수 있다.

레이들(200)의 용융금속(1)이 노즐(20)을 통해 유입되고, 유입된 용융금속(1)이 패드(40)와 충돌하면서 용융금속(1)이 필름형태의 용융금속 또는 액적화된 용융금속(2)으로 변하게 된다. 용융금속(1)이 패드(40)에 충돌한 후 패드(40)의 표면을 벗어나면 용융금속은 필름형상 또는 액적형상을 나타내게 되는데, 패드(40)에서 멀어지면서 점차 필름형상에서 액적형상으로 전이하게 된다. 그리고, 필름형상의 용융금속은 대부분이 슬래그층(50)과 충돌시 액적화된 용융금속(2) 형상으로 전이하게 된다. 액적화된 용융금속(2)의 형태와 분포는 패드(40)의 모양에 따라서 제어할 수 있으며, 노즐(20)에서 유입되는 용융금속(1)의 양 및 용융금속(1)의 위치에너지에 의해서 제어 할 수 있다. 또한, 패드(40)에 충돌한 후의 용융금속(1)의 형상은 용융금속(1)의 물성(밀도, 계면장력, 점도 등)과 조업조건(패드와 충돌할 때의 용융금속의 운동에너지 등)에 따라 정해진다.

용융금속(1)의 위치에너지 제어를 위해서 용융금속 정련장치(100)의 하부에는 상하로 이동할 수 있도록 하는 지지장치(90)를 구비하고 있으며, 상기 지지장치(90)를 상하로 이동하여 노즐(20)에서 유입되는 용융금속(1)의 위치에너지 조절이 가능하게 된다.

또한, 레이들(200)의 하단에 부착되어 있는 노즐변경장치(80)를 통해서 노즐(20)에서 유입되는 용융금속(1)의 양을 조절하여 액적화된 용융금속(2)의 형태와 분포를 제어할 수 있다.

본 발명에서는 노즐(20)에서 떨어지는 시점에서의 용융금속(1)의 유속, 노즐(20)과 패드(40) 사이의 거리 등을 조절함으로써 충돌 후 용융금속(1)의 형상을 용이하게 제어할 수 있는 기술을 제공한다.

패드(40)와 충돌한 후 액적화된 용융금속(2)은 자유낙하하면서 비산되는데, 도 2의 하단부에 액적화된 용융금속(2)의 확대상태를 나타내고 있다. 비산되는 도중에 내부에 존재하는 비금속개재물(3) 또는 용존기체 등이 계면외부로 노출되는 상태를 보여주고 있으며, 이때 용존기체(N, H, O 등) 등의 제거가 가능하다. 용융금속(1) 중에는 N, H, O 등과 같은 여러가지 기체 성분들이 불순물로 녹아있다. 이 성분들의 평형농도(용해도)는 압력과 온도에 의하여 정해지는데 조업 온도는 함부로 바꿀 수 없으므로, 압력을 바꾸어서 농도를 조절할 수 있다. N, H, O 등과 같은 2원자 분자 기체들의 용해도는 일정 온도에서 해당 기체의 분압(partial pressure)의 제곱근에 비례하게 된다. 따라서 분위기를 불활성(Ar 등)이나 진공으로 바꾸면 이론적으로는 기체성분을 용융금속에서 대부분 제거할 수 있게 된다.

용융금속 정련장치(100)는 분위기 조절이 가능한 것을 특징으로 하는데, 용기 본체(10)의 상부에 덮개부(60)가 구비되어 있으며, 상기 덮개부(60)에는 용기 본체의 분위기를 진공상태로 만들 수 있도록 하는 펌프부(70)가 구비되어 있고, 덮개부(60)를 냉각시켜주는 냉각장치가 더 구비될 수도 있다. 이와 같은 진동분위기로 인해서, 상기 설명한 용존 기체 제거가 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

필름화 또는 액적화된 용융금속(2) 모두 종래의 정련방식과 비교할 때 계면면적 증가 효과 및 반응 계면 활성화 효과가 뛰어나므로 용융금속(1) 중의 불순물 및 비금속개재물(3)을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

도 3은 액적화된 용융금속(2)이 슬래그층(50)을 통과하면서 비금속개재물(3)이 제거되는 것을 나타낸 것으로, 슬래그층(50)과 용융금속(1) 계면에서의 비금속개재물(3)이 제거되는 메카니즘을 설명해 주고 있다.

슬래그층(50)은 충분한 정련능을 가지도록 성분을 제어하며, 당업자에게 널리 알려진 조성이 이용될 수도 있다.

낙하하는 액적화된 용융금속(2)은 슬래그층(50)을 통과하게 되는데, 낙하하는 도중에 액적화된 용융금속(2) 내의 비금속개재물(3)은 바깥 쪽(가스/용강계면)으로 노출되며, 액적화된 용융금속(2)이 슬래그층(50)을 통과하는 사이에 비금속개재물(3)이 슬래그층(50)으로 옮아가게 된다. 이는 계(System)의 자유에너지(free energy)를 줄이는 방향이기 때문이다. 즉, 비금속개재물(3)이 액적화된 용융금속(2)에서 용강과의 계면만을 형성하는 것보다는 표면에 노출되거나 슬래그로 옮아가서 가스나 슬래그와의 계면을 형성하는 편이 에너지를 훨씬 낮추게 되며, 슬래그층(50)에서 녹아버리게 되면 더더욱 에너지를 낮추게 되기 때문이다. 슬래그층(50)을 통과할 때에는 비금속개재물(3) 뿐만 아니라 황(S)등의 불순물도 같이 제거될 수 있다.

도 4 내지 도 6은 액적화된 용융금속(2)의 형태와 분포를 결정하는 폴(40)과 패드(40)의 형상을 나타낸 것이다. 도 4는 수평한 형태의 패드(40) 형상을 도시하고 있으며, 도 5는 용융금속(2)과 닿는 표면이 아래로 볼록한 형상을 도시하고 있으며, 도 6은 용융금속(2)과 닿은 표면이 위로 볼록한 형상을 도시하고 있다. 패드(40)의 형상은 여러 가지 형상을 나타낼 수 있으며, 수평한 형태와 상기 볼록한 형상을 복합적으로 도입한 형상 등 다양한 형상이 될 수 있다. 상기 폴(30)과 패드(40)는 용융금속(1)에 의한 물리적(열충격, erosion)/ 화학적(reaction, wetting)손상을 억제하기 위해 내화물 재질로 이루어져 있다.

첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 용융금속 정련장치(100)의 작용을 설명한다.

레이들(200)의 노즐(20)을 통해서 용융금속(1)이 공급된다. 공급되는 용융금속(1)은 노즐변경장치(80)에 의해서 그 양이 조절될 수 있다. 노즐(20)에서 공급되는 용융금속(1)이 패드(40)에 떨어지도록 하여 충돌에너지에 의해 용융금속(1)이 액적화 또는 필름화 되도록 유도한다. 패드(40)와 충돌한 후 액적화 또는 필름화된 용융금속이 비산하면서 용존 기체가 제거 되는데, 이때, 용기 본체(10)의 분위기가 진공상태이면 그 효과가 증대된다. 용존 기체가 제거된 액적화 또는 필름화된 용강은 다시 슬래그층(50)을 통과하면서 용강의 표면으로 노출된 비금속개재물(3) 또는 기타 불순물을 제거하는 과정을 거치게 된다. 비금속개재물(3)이 제거된 용융금속(1)은 출구노즐(21)을 통해서 주형으로 공급된다.

상기와 같은 과정을 거치게 되면 용존 기체, 비금속개재물 및 기타 불순물을 제거한 순수한 용융금속을 주형으로 공급할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 예를 들어 본 발명은 용강의 정련 뿐 아니라 다양한 비철금속의 정련에도 손쉽게 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 용융금속 2: 액적화된 용융금속
3: 비금속개재물 10: 용기 본체
20: 노즐 30: 폴
40: 패드 50: 슬래그층
60: 덮개부 70: 펌프부
80: 노즐변경장치 90: 지지장치
100: 용융금속 정련장치 200: 레이들

Claims (7)

1. 불순물 및 비금속개재물이 포함된 용융상태의 금속을 공급받는 분위기 조절이 가능한 용기 본체;
   상기 용융상태의 금속을 상기 용기 본체로 유입하기 위한 노즐;
   상기 노즐로부터 유입되는 용융금속을 액적화 또는 필름화 시키기 위한 폴과 패드;및
   액적화 또는 필름화된 용융금속 중의 불순물 및 비금속개재물을 제거하기 위한 슬래그층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기 본체의 상부에 덮개부를 포함하고, 상기 덮개부의 일측에 내부 분위기를 진공상태로 만들 수 있도록 하는 펌프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐에서 떨어지는 용융금속의 양을 조절하기 위해서 노즐의 직경을 변경할 수 있도록 하는 노즐변경장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴과 패드의 재질이 용융금속에 의한 물리적 또는 화학적 손상을 억제하기 위해 내화물 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 패드의 형상이 수평한 형태, 용융금속이 닿는 표면이 아래로 볼록한 형태 또는 위로 볼록한 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기 본체는 상기 노즐로부터 떨어지는 용융금속의 위치에너지 조절을 위해 상하로 이동할 수 있도록 하는 지지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 따른 용융금속 정련장치를 이용한 정련방법에 있어서,
   상기 노즐을 통해서 용융금속의 공급량을 조절하는 단계;
   상기 노즐에서 공급되는 용융금속이 상기 패드에 떨어지도록 하여 충돌에너지로 인해 용융금속이 액적화 또는 필름화 되도록 하는 단계;
   액적화 또는 필름화된 용융금속이 비산하면서 용존 기체를 제거하는 단계;
   상기 액적화 또는 필름화된 용융금속이 상기 슬래그층을 통과하면서 상기 액적화 또는 필름화된 용융금속의 표면으로 노출된 비금속개재물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 정련장치를 이용한 정련방법.

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