KR20140013216A - 고로의 대탕도 - Google Patents

Abstract

대탕도에서의 용융물의 체류시간을 늘려 용선과 슬래그의 분리가 보다 확실하게 이루어질 수 있고, 슬래그에 혼합된 용선을 재 분리시킴으로써, 슬래그에 용선이 혼입되는 것을 방지할 수 있도록, 출선구에서 배출되는 용융물이 흘러나가는 탕도와, 탕도에 연결되어 슬래그가 배출되는 배재구를 포함하고, 상기 배재구는 슬래그 외에 저부에 용선이 유입되어 머무는 공간을 구비하여 탕도의 용융물 체류시간을 증가시키는 구조의 고로의 대탕도를 제공한다.

Description

고로의 대탕도{RUNNER OF FURNACE}

본 발명은 고로의 대탕도에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 슬래그와 용선을 보다 효과적으로 분리하여 슬래그 중 용선의 혼입을 방지할 수 있도록 된 고로의 대탕도에 관한 것이다.

일반적으로, 고로 작업은 용광로의 상부로부터 철광석과 코크스를 장입한 후 열풍로 설비에서 보내온 고온의 열풍을 하부로부터 불어넣어 그 열로서 철광석을 용융, 환원시켜 용선을 생산하게 된다.

고로 내에 생성된 용융물은 용선과 슬래그가 혼재된 상태로 고로의 측면에 형성되는 출선구를 통해 배출된다. 출선구에서 배출되는 용융물은 고로의 주상에 설치된 대탕도를 지나게 된다. 상기 대탕도는 용선과 슬래그를 분리하는 곳으로, 용선과 슬래그는 대탕도를 지나면서 비중차에 의해 분리된다. 이에, 슬래그는 상측에 용선은 하측에 모이는 상태로 대탕도를 흐르게 된다.

용선과 슬래그는 대탕도의 스키머를 통과하면서 분리되어 용선은 스키머 하부를 통과하여 혼선차에 투입된다. 그리고 비중이 적은 슬래그는 스키머의 전면에서 배재구를 통해 배출되어 슬래그탕도로 유입된다. 슬래그는 슬래그탕도를 따라 흘러 후 공정에서 괴재 및 수재 처리된다.

그런데, 종래의 대탕도는 용선과 분리되어 배출되는 슬래그에 용선이 혼입되는 현상이 자주 발생함에 따라 설비사고는 물론 안전사고의 위험이 높았다.

상기 배재구로 유출되는 슬래그 중에 용선이 혼입되면 수재제품의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 고온의 슬래그 냉각을 위해 물을 분사시킬 때 슬래그에 혼입된 용선이 폭발하는 설비사고가 발생된다. 따라서, 대탕도에서 용선과 슬래그를 분리하는 과정에서 슬래그에 용선이 혼입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 필요가 있다.

이에, 대탕도에서의 용융물의 체류시간을 늘려 용선과 슬래그의 분리가 보다 확실하게 이루어질 수 있도록 된 고로의 대탕도를 제공한다.

또한, 슬래그에 혼합된 용선을 재 분리시킴으로써, 슬래그에 용선이 혼입되는 것을 방지할 수 있도록 된 고로의 대탕도를 제공한다.

이를 위해 본 대탕도는 출선구에서 배출되는 용융물이 흘러나가는 탕도와, 탕도에 연결되고 슬래그가 배출되는 배재구를 포함하고, 상기 배재구는 슬래그 외에 저부에 용선이 유입되어 머무는 공간을 구비하여 탕도의 용융물 체류시간을 증가시키는 구조일 수 있다.

상기 배재구는 바닥면과 바닥면의 양 측면에 형성되는 측벽을 포함하며, 상기 바닥면은 슬래그로와 연결되는 외측 선단에서 탕도를 향하여 점차적으로 하향 경사진 구조일 수 있다.

상기 배재구는 슬래그로와 연결되는 외측 선단쪽의 바닥면에 용선의 배출을 차단하는 단턱이 돌출 형성될 수 있다.

상기 단턱은 슬래그로의 바닥과 대응되는 높이로 형성될 수 있다.

상기 배재구는 슬래그로와 연결되는 외측 선단에서 탕도를 향하여 상기 양 측벽 사이의 간격이 점차적으로 넓어지는 구조일 수 있다.

상기 배재구는 대탕도 외측으로 길게 연장된 구조일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 실시예에 의하면, 대탕도를 지나는 용융물이 종래의 배재구와 비교하여 면적이 확장된 배재구에 머물면서 용융물의 유속이 저하되고 대탕도에서의 체류시간이 늘어나 용선과 슬래그의 분리 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 배재구로 유입된 슬래그가 배재구 내에서 머물면서 슬래그에 혼입된 용선을 재 분리시킴으로써, 슬래그에 용선이 혼압되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 슬래그의 용선 혼입을 방지함으로써 슬래그 후 처리 공정시 폭발 등의 설비사고 발생을 방지하고 안전사고 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 슬래그 재처리를 통한 수재 품질 향상과 안정적인 생산으로 부산물 처리가 보다 용이해진다.

도 1은 본 실시예에 따른 고로의 대탕도를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 대탕도의 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 대탕도의 구조를 도시한 도 1의 A-A 선 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 대탕도를 도시하고 있고, 도 2와 도 3은 본 실시예에 따른 대탕도의 구조를 도시한 단면도이다.

상기 도면을 참조하여 대탕도(10)를 지나는 용융물에서 슬래그가 분리 배출되는 구조를 설명한다.

고로에서는 코크스와 미분탄이 연소되면서 환원가스가 생성되어 철광석과 반응함으로써, 용선과 슬래그로 이루어진 용융물이 생산된다. 생산된 용융물은 고로의 출선구(100)를 통해 대탕도(10)로 배출된다. 용융물은 대탕도(10)를 지나면서 비중차에 의해 용선과 슬래그로 분리되어, 용선은 혼선차로 보내지고 슬래그는 드라이피트(dry pit)로 보내져 처리된다.

상기 대탕도(10)는 출선구(100)에서 토출되는 용융물이 흘러나가는 탕도(12)를 포함한다. 여기서 상기 대탕도(10)는 용융물 중 상층을 이루는 슬래그가 용선과 같이 탕도(12) 선단으로 빠져나가는 것을 방지하고 용선만을 배출하기 위해 스키머(15)를 구비한다.

상기 스키머(15)는 상기 탕도(12) 상단에서 바닥면으로 돌출되고 하단은 용선이 빠져나갈 수 있도록 탕도(12) 바닥면과 틈새를 이루어 개방된 구조로 되어 있다. 이에, 슬래그 보다 비중이 커 용융물의 하층을 이루는 용선은 스키머(15) 하단의 개방된 틈새를 통과하여 탕도(12) 선단으로 이동되고, 슬래그는 탕도(12) 상층을 막고 있는 스키머(15)에 막혀 탕도(12) 선단으로의 이동이 차단된다.

상기 탕도(12) 일측 상단에는 비중차에 의해 분리되어 상층을 이루는 슬래그를 탕도(12)로부터 배출하기 위한 배재구(20)가 형성된다. 상기 탕도(12) 외측면에는 상기 배재구(20)와 연결되어 배재구(20)를 통해 배출된 슬래그가 흘러나가는 슬래그로(30)가 설치된다. 이에 대탕도(10)로 배출된 용융물은 대탕도(10)의 탕도(12)를 따라 흐르면서 비중차에 의해 분리되어 하층을 이루는 용선은 탕도(12) 선단을 통해 혼선차로 유입되고, 상층을 이루는 슬래그는 배재구(20)를 통해 슬래그로(30)로 배출된다.

상기 배재구(20)는 바닥면(22)과 바닥면(22)의 양 측면에 형성되는 측벽(24)을 포함하여 통로 형태를 이룬다. 상기 배재구(20)의 바닥면(22)은 대탕도 상단보다 아래 위치에서 탕도(12)와 연결된다.

여기서 상기 대탕도(10)는 용선과 분리된 슬래그가 배재구(20)를 통해 배출되는 과정에서 용선이 슬래그와 함께 배재구(20)로 빠져나가는 것을 최소화하게 된다.

이를 위해, 본 실시예에서 상기 대탕도(10)는 슬래그가 배출되는 배재구(20)가 슬래그와 함께 용선이 유입되어 바닥면(22)에 머물 수 있도록 확장된 공간(28)을 형성한 구조로 되어 있다. 상기 공간(28)은 도 3에서 점선으로 표시된 영역으로 배재구(20)에서 슬래그와 용선을 포함한 용융물이 유입되어 머무는 영역으로 이해할 수 있다.

상기 배재구(20)는 슬래그로(30)와 연결되는 외측 선단쪽의 바닥면(22)에 용선의 배출을 차단하는 단턱(26)이 돌출 형성된다. 이에, 배재구(20)의 공간(28)내에 머무는 용선은 단턱(26)에 막혀 슬래그로(30)로 배출되지 않으며, 용선 위에 부유하는 슬래그만이 단턱(26)을 넘어 슬래그로(30)로 배출된다. 상기 단턱(26)은 슬래그로(30)의 바닥과 대응되는 높이로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 공간(28)은 배재구(20)의 바닥면(22)을 보다 깊게 하여 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배재구(20)는 바닥면(22)이 슬래그로(30)와 연결되는 외측 선단에서 탕도(12)를 향하여 점차적으로 하향 경사진 구조로 되어 있다. 상기 배재구(20) 바닥면(22)의 경사각도는 배재구(20)의 길이 등에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

이와 같이, 상기 대탕도(10)는 종래 배재구의 바닥면이 수평인 구조와 비교하여, 바닥면(22)이 경사져 깍여져 있어서 그만큼 탕도(12) 외에 용융물이 머물 수 있는 영역을 형성하게 된다. 이에, 탕도(12)를 지나는 용융물은 배재구(20)의 저부에 형성된 공간(28)으로 슬래그만 빠져나가는 것이 아니라 용선도 유입되어 머물게 됨으로써, 대탕도(10) 내에서 용융물은 탕도(12) 뿐 아니라 배재구(20)의 저부에 형성된 공간(28)에도 체류할 수 있게 된다. 따라서 상기 대탕도(10) 내의 용융물 수용량이 늘어나고, 용융물의 체류시간을 늘릴 수 있게 된다.

알려진 바와 같이 대탕도(10)에서 용선과 슬래그의 분리는 대탕도(10)의 길이와 폭 그리고 용선의 배출량에 크게 영향을 받게 된다. 대탕도(10)에서의 용선과 슬래그의 분리는 비중차이를 이용하기 때문에 대탕도(10) 내에서 용융물의 체류시간을 늘리게 되면 용선과 슬래그의 분리 효율을 높일 수 있다.

이 점에 비춰볼 때, 본 실시예의 대탕도(10)는 상기와 같이 용융물이 탕도(12)를 따라 빠르게 빠져나가지 않고 중간에 배재구(20)에 형성된 공간(28)에 체류하여 머물도록 함으로써, 탕도(12)로 배출된 용융물은 종래와 비교하여 보다 오랜 시간 체류할 수 있게 된다. 따라서, 용선과 슬래그의 분리가 보다 효율적으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 배재구(20)의 공간(28) 내에서는 슬래그와 용선의 재 분리가 이루어진다.

상기 배재구(20)는 슬래그를 슬래그로(30)로 배출시키게 되는 데, 배재구(20)의 공간(28) 내에서 슬래그와 용선이 체류하면서 슬래그와 용선의 분리가 다시 한번 이루어진다. 이에 슬래그에서 용선을 보다 확실하게 분리시킬 수 있게 된다. 용선과 분리된 슬래그는 배재구(20)의 단턱(26)을 넘어 슬래그로(30)로 배출된다.

상기한 구조 외에, 상기 배재구(20)는 상기 공간(28)을 보다 확대하여 용융물의 체류면적을 보다 크게 할 수 있도록, 외측 선단에서 탕도(12)를 향하여 상기 양 측벽(24) 사이의 간격이 점차적으로 넓어지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 배재구(20)는 대탕도(10) 외측으로 길게 연장되어 상기 공간(28)을 확대하는 구조일 수 있다. 즉, 본 실시예의 배재구(20)는 종래 구조와 비교하여 상대적으로 길이가 확장되어 바닥면(22)의 길이가 커져 보다 넓은 공간(28)을 갖게 된다.

이와 같이, 배재구(20)가 폭방향 또는 길이방향으로 그 크기가 커짐에 따라 배재구(20)에 형성되는 공간(28)을 보다 크게 형성할 수 있다. 이에 공간(28)내에 용융물을 보다 많이 체류시켜 대탕도(10)를 흐르는 전체적인 용융물의 체류시간을 최대한 길게 할 수 있게 된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 고로용 대탕도(10)의 슬래그 배출 과정을 살펴보면 다음과 같다.

출선구(100)를 통해 배출되는 용융물은 탕도(12)에 저류되며 스키머(15)에 의해 슬래그는 차단되고 용선만이 스키머(15) 하단의 틈새를 지나 배출된다. 슬래그는 배재구(20)로 흘러나가 배재구(20)와 연결된 슬래그로(30)로 배출된다.

이 과정에서 용융물은 배재구(20)의 공간(28)으로 슬래그 뿐만 아니라 용선도 같이 유입되어 체류한 후 탕도(12)를 따라 계속 흘러나가게 된다. 이에, 탕도(12)를 따라 흐르는 용융물의 흐름이 느려져 용융물은 좀더 오랜 시간 탕도(12) 내에서 체류하게 된다. 용융물의 체류시간이 길어짐에 따라 용선과 슬래그는 보다 효과적으로 분리된다.

그리고, 상기 배재구(20)의 공간(28)에서는 슬래그와 용선이 체류하면서 재 분리과정이 일어난다. 이에 용선과 완전히 분리된 슬래그만이 배재구(20)의 단턱(26)을 넘어 슬래그로(30)로 배출된다. 이와 같이, 본 실시예의 대탕도는 상기와 같은 재 분리 과정을 통해 슬래그에 용선이 혼입되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 대탕도 12 : 탕도
15 : 스키머 20 : 배재구
22 : 바닥면 24 : 측벽
26 : 단턱 28 : 공간
30 : 슬래그로

Claims (5)

1. 출선구에서 배출되는 용융물이 흘러나가는 탕도와, 상기 탕도에 연결되어 슬래그가 배출되는 배재구를 포함하고,
   상기 배재구는 슬래그 외에 저부에 용선이 유입되어 머무는 공간을 구비하여 탕도의 용융물 체류시간을 증가시키는 구조의 고로의 대탕도.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배재구는 바닥면과 바닥면의 양 측면에 형성되는 측벽을 포함하며, 상기 바닥면은 외측 선단에서 탕도를 향하여 점차적으로 하향 경사진 구조의 고로의 대탕도.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 배재구는 외측 선단 쪽의 바닥면에 용선의 배출을 차단하는 단턱이 돌출 형성된 고로의 대탕도.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 배재구는 외측 선단에서 탕도를 향하여 상기 양 측벽 사이의 간격이 점차적으로 넓어지는 구조의 고로의 대탕도.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 배재구는 대탕도 외측으로 길게 연장된 구조의 고로의 대탕도.
   

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