KR20140085189A - 정련 장치 및 정련 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 정련 장치는, 용탕이 채워진 전로; 그리고 상기 전로의 내부에 삽입되어 상기 용탕의 상부에 배치된 하단을 통해 가스 및 원료를 상기 용탕에 공급하는 랜스를 포함하되, 상기 랜스는 상기 원료가 통과하는 원료 공급구 및 상기 가스가 통과하는 가스 공급구를 가진다. 상기 랜스는, 길이방향을 따라 상기 원료 공급구가 중앙에 형성되며, 상기 가스 공급구는 상기 원료 공급구의 둘레에 형성될 수 있다.

Description

정련 장치 및 정련 방법{APPARATUS FOR REFINING AND METHOD FOR REFINING}

본 발명은 정련장치 및 정련방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료를 공급할 수 있는 정련장치 및 정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 제선 공정을 거쳐 나온 선철은 탄소 함유량이 많고 상당량의 인(P), 유황(S), 규소(Si)와 같은 불순물이 함유되어 있어 경도가 높고 취약한 성질이 있다. 이러한 선철을 잘 늘어나면서 강인한 강으로 만들려면 다시 정련하여 탄소(C)의 양을 줄이고 유해한 불순물을 제거하지 않으면 안된다.

도 1은 종래의 정련장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 위와 같은 유해한 불순물을 제거하기 위하여 전로 본체(6) 상부에 위치하며 수냉식 파이프로 된 산소 랜스(1)를 전로 본체(6) 내부로 수직 하강하여 고순도, 고압 대유량의 산소를 일정 시간 취입하는데 통상 용선 1톤당 40~50Nm³의 산소를 취입하게 된다.

이때, 산소와 직접 접촉하는 부근의 용탕(4)의 온도는 1600℃ 내외로 상승하여 선철 중의 탄소를 비롯한 불순물이 급격히 산화되며 산화물은 생석회(CaO)와 화합하여 슬래그(Slag : 5)가 되어 용탕(4)의 상부로 부유한다.

산소 랜스(1)는 고온 분위기에서 견디기 위하여 통상 3중 구조의 강관(Steel Pipe)으로 구성되어, 중앙의 산소통로로 산소 가스가 공급되고 그 외곽의 냉각수통로에는 냉각수가 흐르게 되어 있다.

한편, 위와 같은 정련 과정에서, Ti 또는 Ca-Si 등의 원료가 와이어 형태로 용탕(4)에 투입되며, 이를 통해 성분을 조정하거나 탈산이 이루어진다. 그러나, 원료는 앞서 설명한 슬래그(5)로 인해 용탕(4)에 투입되지 못하며, 이는 실수율 저하 및 품질저하의 원인이 된다. 특히, 와이어 형태의 원료는 용탕(4)에 투입되지 못한 상태에서 슬래그(5)의 상부에서 서로 엉키는 경우가 빈번하게 발생한다. 이를 해결하기 위해 질소 또는 아르곤과 같은 불활성기체를 이용하여 슬래그(5)를 일부 제거한 상태에서 원료를 용탕(4)을 투입하고 있으나, 이로 인해 정련시간이 증가할 뿐만 아니라, 품질을 개선할 수 없는 한계가 있다.

한국공개실용신안공보 1998-0017537호 1998.07.06.

본 발명의 목적은 원료를 원활하게 공급할 수 있는 정련장치 및 정련방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 정련 장치는, 용탕이 채워진 전로; 그리고 상기 전로의 내부에 삽입되어 상기 용탕의 상부에 배치된 하단을 통해 가스 및 원료를 상기 용탕에 공급하는 랜스를 포함하되, 상기 랜스는 상기 원료가 통과하는 원료 공급구 및 상기 가스가 통과하는 가스 공급구를 가진다.

상기 랜스는, 길이방향을 따라 상기 원료 공급구가 중앙에 형성되며, 상기 가스 공급구는 상기 원료 공급구의 둘레에 형성될 수 있다.

상기 랜스는 상기 가스공급구의 둘레에 형성되는 냉매 공급구 및 냉매 배출구를 가지며, 상기 냉매 배출구는 상기 냉매 공급구의 외측에 형성되어 상기 냉매 공급구와 연통될 수 있다.

상기 원료는 와이어 형태이며, 상기 정련 장치는 상기 와이어를 상기 랜스에 공급하는 핀치롤을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 정련방법은, 전로의 내부에 채워진 용탕에 랜스를 통해 산소를 공급하는 단계; 그리고 상기 랜스를 통해 가스를 분사하여 상기 용탕의 상부에 형성된 슬래그를 제거한 상태에서 상기 랜스에 형성된 원료 공급구를 통해 원료를 공급하는 단계를 포함하되, 상기 가스는 산소 또는 불활성가스일 수 있다.

본 발명에 의하면 원료를 원활하게 공급할 수 있다. 특히, 와이어 형태의 원료를 슬래그층의 방해 없이 원활하게 공급할 수 있다.

도 1은 종래의 정련장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정련장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 랜스를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 랜스의 저면을 나타내는 도면
도 5는 도 2에 도시한 랜스의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 2 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정련장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 용탕(4)은 전로(6)의 내부에 채워지며, 랜스(1)의 하단은 전로(6)의 내부에 설치된다. 랜스(1)의 하단은 용탕(4)의 상부에 위치하며, 용탕(4)에 산소가스를 공급한다. 이로 인해, 용탕은 산소와 접촉하여 산화물을 형성하고, 산화물은 생석회(CaO)와 화합하여 슬래그(5)를 형성한다. 슬래그(5)는 용탕(4)의 상부로 부유하며, 후술하는 원료(15)가 용탕(4)에 투입되는 데 장애가 된다.

도 3은 도 2에 도시한 랜스를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시한 랜스의 저면을 나타내는 도면이다. 랜스(1)는 중앙에 형성된 원료 공급구(22a), 원료 공급구(22a)의 둘레에 형성된 가스 공급구(24a), 가스 공급구(24a)의 둘레에 형성된 냉매 공급구(26a), 그리고 냉매 공급구(26a)의 둘레에 형성된 냉매 배출구(28a)를 가진다.

원료 공급관(22)은 원료 공급구(22a)를 가지며, 중앙에 배치된다. 원료 공급관(22)은 랜스(1)에 연결된 원료 공급 포트(11)와 연결되며, 원료(15)는 원료 공급 포트(11)를 통해 원료 공급관(22)의 내부로 공급된다. 원료(15)는 와이어 형상일 수 있으며, 핀치롤(10)은 회전에 의해 원료(15)를 원료 공급 포트(11)에 공급한다.

가스 공급관(24)은 원료 공급관(22)의 외측에 배치되며, 가스 공급구(24a)를 가진다. 원료 공급관(22)은 선단에 형성된 가스 배출구(23)를 가지며, 가스 배출구(23)는 가스 공급구(24a)와 연통된다. 가스 공급관(24)은 랜스(1)에 연결된 가스 공급 포트(12)에 연결되며, 가스는 가스 공급 포트(12)를 통해 가스 공급관(24)의 내부로 공급된다. 가스는 산소(O₂)일 수 있다. 가스 공급구(24a)는 원료 공급관(22)의 둘레에 형성된 링 형상의 단면을 가질 수 있다.

냉매 공급관(26)은 가스 공급관(24)의 외측에 배치되며, 냉매 배출관(28)은 냉매 공급관(26)의 외측에 배치된다. 냉매 공급구(26a)는 가스 공급관(24)의 외측에 형성되며, 냉매 배출구(28a)는 냉매 공급관(26)의 외측에 배치된다. 냉매 공급구(26a) 및 냉매 배출구(28a)는 하단을 통해 연결된다. 냉매 공급관(26)은 랜스(1)에 연결된 냉매 공급 포트(13)에 연결되며, 냉매는 냉매 공급 포트(13)를 통해 냉매 공급관(26)의 내부로 공급된다. 냉매 배출관(28)은 랜스(1)에 연결된 냉매 배출 포트(14)에 연결되며, 냉매 배출관(28)의 내부를 흐르는 냉매는 냉매 배출 포트(14)를 통해 배출된다. 냉매는 냉각수일 수 있으며, 냉매 공급구(26a) 및 냉매 배출구(28a)를 따라 흘러 랜스(1)가 과열되는 것을 방지한다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참고하여 원료를 투입하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 앞서 설명한 바와 같이, 용탕(4)의 상부에 형성된 슬래그(5)는 원료(15)의 투입에 장애가 되므로, 원료(15)가 용탕(4)에 투입되기 위해서는 슬래그(5)의 일부를 제거할 필요가 있다.

먼저, 랜스(1)의 가스 공급구(24a)를 통해 용탕(4)의 상부에 산소 가스를 고압으로 취입하며, 슬래그(5)는 산소 가스와 충돌하여 비산한다. 이로 인해, 도 2에 도시한 바와 같이, 용탕(4)이 노출되며, 이후 랜스(1)의 원료 공급구(22a)를 통해 원료(15)를 용탕(4)에 투입한다.

위와 같은 방법을 통해 원료(15)를 용탕(4)에 투입할 경우, 슬래그(5)가 원료(15)의 투입에 장애가 되지 않으며, 원료(15)를 원활하게 투입할 수 있다. 특히, 랜스(1)는 냉매 공급구(26a) 및 냉매 배출구(28a)를 흐르는 냉매를 통해 과열이 방지되므로, 원료(15)도 마찬가지로 냉매를 통해 보호될 수 있으며, 과열이 방지된다. 또한, 랜스(1)의 변경된 구조를 통해 원료(15)를 공급함으로써, 원료(15)의 공급구조를 단순화할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 실시예에서는 산소 가스를 공급한 이후에 원료(15)를 공급하는 것으로 설명하였으나, 원료(15)는 산소 가스와 함께 공급될 수 있다. 또한, 산소 가스는 질소(N₂) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스로 대체될 수 있으며, 불활성 가스와 함께 또는 불활성 가스를 통해 슬래그(5)를 제거한 이후에 원료(15)가 투입될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시한 랜스의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 보조 공급관(15a)이 원료 공급구(22a)의 내부에 설치될 수 있으며, 원료(15)는 보조 공급관(15a)의 내부를 통해 용탕(4)에 투입될 수 있다. 보조 공급관(15a)은 랜스(1)의 하부로 돌출될 수 있으며, 보조공급관(15a)은 승강을 통해 용탕(4)의 액면에 근접하게 배치될 수 있다. 보조공급관(15a)은 원료(15)가 용탕(4)에 투입되기 이전에 반응하는 것을 방지할 수 있으며, 원료(15)는 보조공급관(15a)의 외부로 노출되는 즉시 용탕(4)에 투입될 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

1 : 랜스 4 : 용탕
5 : 슬래그 6 : 전로
11 : 원료 공급 포트 12 : 가스 공급 포트
13 : 냉매 공급 포트 14 : 냉매 회수 포트
15 : 원료 22 : 원료 공급관
24 : 가스 공급관 26 : 냉매 공급관
28 : 냉매 회수관

Claims (6)

1. 용탕이 채워진 전로; 및
   상기 전로의 내부에 삽입되어 상기 용탕의 상부에 배치된 하단을 통해 가스 및 원료를 상기 용탕에 공급하는 랜스를 포함하되,
   상기 랜스는 상기 원료가 통과하는 원료 공급구 및 상기 가스가 통과하는 가스 공급구를 가지는 것을 특징으로 하는 정련 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원료는 와이어 형태이며,
   상기 정련 장치는 상기 와이어를 상기 랜스에 공급하는 핀치롤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정련 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 랜스는 상기 가스공급구의 둘레에 형성되는 냉매 공급구 및 냉매 배출구를 가지며,
   상기 냉매 배출구는 상기 냉매 공급구의 외측에 형성되어 상기 냉매 공급구와 연통되는 것을 특징으로 하는 정련 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 랜스는,
   길이방향을 따라 상기 원료 공급구가 중앙에 형성되며, 상기 가스 공급구는 상기 원료 공급구의 둘레에 형성되는 것을 특징으로 하는 정련 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 원료는 Ti 또는 Ca-Si 인 것을 특징으로 하는 정련 장치.
6. 전로의 내부에 채워진 용탕에 랜스를 통해 산소를 공급하는 단계; 및
   상기 랜스를 통해 가스를 분사하여 상기 용탕의 상부에 형성된 슬래그를 제거한 상태에서 상기 랜스에 형성된 원료 공급구를 통해 원료를 공급하는 단계를 포함하되,
   상기 가스는 산소 또는 불활성가스인 것을 특징으로 하는 정련 방법.

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