KR20150080419A

KR20150080419A - Gas Shooting Lance having Rotatable Injecting Nozzle and Slag out-flow Prevention Apparatus having the Same

Info

Publication number: KR20150080419A
Application number: KR1020140192214A
Authority: KR
Inventors: 유계현; 박진철
Original assignee: 주식회사 우진
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2015-07-09
Also published as: WO2015102190A1; KR101669138B1

Abstract

The present invention relates to a gas shooting lance having a rotatable injecting nozzle and a slag outflow prevention apparatus having the same to allow the rotation shooting of high pressure inert gas during a refining process in order to prevent the scattering of the slag and to effectively push out the slag. According to the present invention, the gas shooting lance for preventing slag outflow includes: a pipe structure of which one end is connected to an inert gas supply tube and the other end has an opening for discharging inert gas, wherein an inert gas flow passage is formed inside; and a nozzle module fastened to the opening of the pipe structure, wherein a spiral flow passage is formed inside to allow inert gas to be discharged in a spiral manner.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a gas injection lance having a rotary injection nozzle and a slag leakage prevention device having the same. [0001] The present invention relates to a gas injection lance having a rotary injection nozzle,

본 발명은 슬래그 유출 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정련 과정에서 고압의 불활성 가스가 회전하면서 분사되도록 함으로써, 슬래그의 비산을 방지하고, 슬래그를 효율적으로 밀어낼 수 있는 가스 분사 랜스 및 이를 구비하는 슬래그 유출 방지 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a slag leakage preventing device, and more particularly, to a gas spraying lance capable of preventing scattering of slag and efficiently pushing out slag by allowing high-pressure inert gas to be sprayed while rotating in refining process To the slag leakage preventing device.

일반적으로 전로에서 용강의 정련 작업을 완료한 후에는 용강을 수강래들로 출강시킬 때에 각 단계에 따라 용강 상층부의 슬래그(Slag)가 용강과 함께 유출된다. 그 첫번째 단계는 출강 초기 전로를 기울여 출강을 개시할때 용강과 슬래그의 비중차에 의하여 용강의 상층부에 위치한 슬래그가 전로의 출강구에 먼저 도달하면서 발생되고, 두번째 단계는 출강 중기에 용강의 와류에 의하여 용강과 함께 슬래그가 유출되며, 마지막으로 용강의 출강 완료시점에서 슬래그가 출강구를 통하여 유출된다.Generally, after completing the refining operation of molten steel in a converter, slag in the upper part of the molten steel flows along with the molten steel according to each step when molten steel is introduced into the ladle. The first stage occurs when slag located in the upper part of the molten steel first reaches the ladder of the converter due to the specific gravity difference between the molten steel and the slag at the start of the ladle by tilting the initial ladle. And the slag flows out together with the molten steel. Finally, the slag flows out through the ladle at the time when the molten steel is completely drained.

이와 같은 슬래그의 유출은 결국 슬래그에 포함된 불순물이 용강에 녹아들어 가면서 용강의 품질을 저하시키기 때문에, 슬래그의 유출을 방지하기 위하여 많은 연구가 있어 왔다. 슬래그의 유출을 방지하기 위한 방식으로 용강의 출강이 완료되는 시점에서 전로의 출강구를 강제로 막아버리는 기구를 이용하여 슬래그를 커팅하는 방식과 용강의 출강시 불활성 가스를 분사하여 슬래그를 커팅하는 방식이 있다. The leakage of such slag eventually deteriorates the quality of the molten steel as the impurities contained in the slag melt in the molten steel, so that much research has been conducted to prevent the slag from leaking out. A method of cutting slag by using a mechanism for forcibly closing the ladle of a converter at the time when the molten steel is completely drained, and a method of cutting the slag by injecting an inert gas when the molten steel is introduced .

기구를 이용한 슬래그 커팅 방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 체크볼(Check Ball)이나 다트(Dart)를 사용하여 용강이 일정 이상 출강되는 용강 출강의 완료시점에서 전로(1)의 출강구(1a)를 막아버리도록 체크볼이나 다트를 용강에 투입시키는 방식이다. 이러한 기구적인 슬래그 커팅 방식은, 바(bar) 형상의 투하기(2)를 이용하여 다트(3)를 투하하는 방식으로, 전로 출강구(1a)의 정확한 위치에 대한 투하 적중률이 낮은 문제점이 있다. 또한, 다트(3)가 정확한 위치에 투하되더라도 슬래그(S) 유출을 완전히 방지하지 못하는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, a slag cutting method using a mechanism is performed by using a check ball or a dart, and at the time of completion of molten steel leaching, ) And putting the check ball or dart into the molten steel. Such a mechanical slag cutting method has a problem in that the drop hit rate with respect to the precise position of the transfer lane opening 1a is low in a manner in which the darts 3 are dropped using a bar-shaped transfer 2 . Further, even if the darts 3 are dropped at the correct position, there is a problem that the outflow of the slag S can not be completely prevented.

가스분사를 이용한 슬래그 커팅 방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 전로(1)의 용강 출강시 전로(1) 출강구(1a)의 수직 방향으로 용강 상층부에 불활성 가스인 아르곤 가스를 분사시키면, 전로 출강구 직하층의 슬래그(S)가 분사가스에 의하여 출강구에서 부터 밀려나게 되어 슬래그(S)의 유출을 차단하는 방식이다. 이러한 가스분사를 이용한 슬래그 커팅 방식은 랜스(2)를 이용하여 슬래그 상층부에서 하측의 수직 방향으로 고압의 불활성 가스를 분사하는데, 불활성 가스가 슬래그(S)와 충돌하면서 슬래그(S)를 밀어내게 된다. 이를 위하여 랜스(2)의 선단부에는 불활성 가스의 분사 속도를 증가시키기 위한 분사 노즐(4)이 별도로 체결된다. As shown in FIG. 2, when the molten steel in the converter 1 is injected with argon gas, which is an inert gas, in the vertical direction of the furnace 1, the slag cutting method using the gas injection, The slag S immediately below the ladder is pushed out of the ladle by the injection gas, thereby blocking the slag S from flowing out. In the slag cutting method using gas injection, a high pressure inert gas is injected in the vertical direction of the lower side of the slag upper layer portion by using the lance 2, and the inert gas pushes the slag S while colliding with the slag S . For this purpose, the injection nozzle 4 for increasing the injection speed of the inert gas is separately fastened to the tip of the lance 2.

분사 노즐(4)은 도 3에 도시된 바와 같이, 중공의 외부 몸체(4a)와 외부 몸체(4a) 내부에 체결되는 중공의 내부 몸체(4b)로 이루어지며, 가스 토출구는 벤츄리관 구조를 이룬다. 이러한 구조의 노즐(4)에서 분사되는 불활성 가스(Ar)는 직선형으로 분사된다.3, the injection nozzle 4 comprises a hollow outer body 4a and a hollow inner body 4b which is fastened inside the outer body 4a, and the gas discharge port has a venturi tube structure . The inert gas Ar injected from the nozzle 4 having such a structure is injected in a straight line.

이에 따라 분사되는 불활성 가스(Ar)와 슬래그(S) 또는 용강(M)의 표면은 직선으로 정면 충돌하는데, 정면 충돌에 의한 반발 작용으로 슬래그(S) 또는 용강(M)의 일부(스플래시, splash)가 수직 상측으로 튀어 오르면서 랜스(4)의 선단부(노즐)에 들러붙어 도 2의 (b)와 같이 응고되면서 지금(S')을 형성하게 된다. 이와 같이 랜스의 선단부에 형성되는 지금(S')은 랜스(2) 선단부의 노즐(4)을 막아 불활성 가스의 분사량이나 속도 제어를 어렵게 하는 문제점이 있다.The surface of the inert gas Ar injected and the surface of the slag S or the molten steel M collides head-on in a straight line, and a part of the slag S or the molten steel M (splash, splash, (Nozzle) of the lance 4 while sticking up to the vertical upper side as shown in FIG. 2 (b). The present S 'formed at the tip of the lance thus blocks the nozzle 4 at the tip of the lance 2, which makes it difficult to control the injection amount and speed of the inert gas.

또한, 종래의 분사 노즐(4)은 동일한 양의 불활성 가스가 동일한 방향으로만 일관되게 분사되어 점성을 서로 달리하는 다양한 종류의 용강에 대하여 적절한 강도의 불활성 가스를 분사하지 못하는 문제점이 있다. 분사 노즐(4)은 상대적으로 점성이 약한 용강에 대해서는 불활성 가스를 넓은 범위에서 약하게 분사시키고, 상대적으로 점성이 강한 용강에 대해서는 불활성 가스를 좁은 범위에서 강하게 분사시키는 것이 바람직하다. 즉, 분사 노즐(4)은 용강의 점성에 따라 분사되는 불활성 가스를 확산시키거나 집중시킬 필요가 있다.In addition, the conventional injection nozzle 4 has a problem in that the same amount of inert gas is consistently injected only in the same direction, and inert gas of appropriate strength can not be injected to various kinds of molten steel having different viscosities. It is preferable that the injection nozzle 4 injects inert gas in a wide range in a relatively small range for molten steel having relatively low viscosity and strongly injects inert gas in a narrow range for molten steel having relatively high viscosity. That is, the injection nozzle 4 needs to diffuse or concentrate the inert gas injected in accordance with the viscosity of the molten steel.

또한, 가스분사를 이용한 슬래그 커팅 방식은, 길이 방향으로 신장 가능한 빔 랜스(2)를 전로(1) 내부에 인입시켜 불활성 가스를 분사한다. 이때, 전로(2) 내부에는 용강(M)에서 발생하는 열에 의하여 고온 상태가 유지되는데, 소정의 길이를 갖는 랜스(2)는 장시간 고온 상태에 노출되어 중력에 의하여 하측으로 미세하게 휘어질 수 있다. 전로 내부에서는 랜스(2)를 지지하기 위한 별도의 지지 수단을 설치하지 못하므로, 이를 방지하기 위하여 일정 시간 간격으로 랜스(2)를 전로 외부로 꺼내었다가 다시 인입시켜 작업을 진행한다. 따라서 용강의 출강 작업이 신속히 수행되지 못하고, 작업이 번거롭게 이루어지는 문제점이 있다.
Further, in the slag cutting method using gas injection, a beam lance 2 capable of extending in the longitudinal direction is drawn into the interior of the converter 1 to inject an inert gas. At this time, the high temperature state is maintained in the inside of the converter 2 by the heat generated from the molten steel M, and the lance 2 having a predetermined length is exposed to the high temperature state for a long time and can be bent downward by gravity . In order to prevent the lance 2 from being held in the interior of the converter, the lance 2 is taken out to the outside of the converter at a predetermined time interval, and then the operation is performed again. Therefore, the lubrication operation of the molten steel can not be performed quickly, and the work is troublesome.

국내공개특허 제10-2002-0051964호Korean Patent Publication No. 10-2002-0051964 국내공개특허 제10-2004-0006155호Korean Patent Publication No. 10-2004-0006155

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 랜스의 선단부에 체결되는 노즐의 구조를 변경하여 고압의 불활성 가스가 회전하면서 분사되도록 하여 불활성 가스와의 충돌에 의한 슬래그 또는 용강의 비산을 방지하여 지금 형성을 방지함과 동시에 슬래그를 효율적으로 밀어낼 수 있도록 하는 가스 분사 랜스 및 이를 구비하는 슬래그 유출 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a lance which is capable of changing the structure of a nozzle fastened to a tip end of a lance, And preventing the slag from being formed at the same time, and at the same time, it is possible to push out the slag efficiently, and a slag leakage prevention device having the gas injection lance.

본 발명의 다른 목적은 용강의 점성에 따라 분사되는 불활성 가스를 적절히 확산시키거나 집중시킬 수 있는 구조의 분사 랜스 및 이를 구비하는 슬래그 유출 방지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a spray lance having a structure capable of appropriately diffusing or concentrating an inert gas sprayed in accordance with the viscosity of molten steel and a slag leakage prevention device having the same.

본 발명의 또 다른 목적은 랜스를 길이 방향을 축으로 소정의 각도와 주기로 좌우 회전하도록 함으로써, 전로 내부의 고열에 의한 랜스의 쳐짐 현상을 방지할 수 있는 슬래그 유출 방지 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a slag leakage prevention device capable of preventing the lance from being stuck due to high temperature inside the converter by rotating the lance in the longitudinal direction about the axis in a predetermined angle and period.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬래그 유출 방지용 가스 분사 랜스는, 일 측 단부는 불활성 가스 공급 튜브와 연결되고, 내부에는 불활성 가스가 이동하는 통로가 마련되며, 타 측 단부는 불활성 가스를 배출하는 개구부를 갖는 파이프 구조체; 및 상기 파이프 구조체의 타 측 개구부에 체결되며, 내부 공간에는 나선형의 유로를 형성하여 불활성 가스가 회전하면서 토출되도록 하는 노즐 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas injection lance for preventing slag leakage, the gas injection lance having one end connected to an inert gas supply tube, a passageway through which an inert gas moves, A pipe structure having an opening for discharging; And a nozzle module fastened to the other opening of the pipe structure and forming a helical flow passage in the inner space to discharge the inert gas while rotating.

여기서, 상기 노즐 모듈은 내부에 공간부를 형성하는 외부 몸체, 외주면을 따라 다수의 돌기가 나선형으로 형성되어 상기 외부 몸체의 내벽 사이에서 나선형 유로를 형성하는 내부 몸체 및 상기 외부 몸체의 공간부에서 상기 내부 몸체를 상기 외부 몸체에 체결하는 체결 수단;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The nozzle module includes an outer body forming a space portion therein, an inner body formed in a spiral shape along the outer circumferential surface to form a helical flow path between the inner walls of the outer body, And a fastening means for fastening the body to the external body.

또한, 상기 나선형 유로는 토출구를 향할수록 폭이 증가하거나 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The helical flow passage is formed to increase or decrease in width toward the discharge port.

또한, 상기 체결 수단은 상기 내부 몸체의 중심 축에서 상하측으로 돌출되는 체결 돌기와, 불활성 가스가 관통하는 홀이 형성되고, 중심부는 상기 체결 돌기에 연결되고, 가장자리는 상기 외부 몸체의 내벽에 형성되는 홈에 끼워지면서 체결되는 원형의 체결 리브로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fastening means includes a fastening protrusion projecting upward and downward from a central axis of the inner body, a hole penetrating the inert gas, a central portion connected to the fastening protrusion, and an edge formed in the inner wall of the outer body, And a circular engagement rib which is engaged with and clamped by the circular engagement rib.

또한, 상기 내부 몸체는 불활성 가스의 흐름에 따라 상기 체결 돌기를 축으로 회전 가능하도록 상기 외부 몸체에 체결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner body is fastened to the outer body so as to be rotatable about the fastening protrusion in accordance with the flow of the inert gas.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 유출 방지 장치는 상기와 같은 구성의 가스 분사 랜스; 상기 분사 랜스로 불활성 가스를 제공하는 가스 공급부; 상기 분사 랜스의 상하 경사각을 조절하는 랜스 경사각 조절부; 지지대로부터 상기 분사 랜스를 전후방으로 이동시키는 랜스 전후진 구동부; 상기 분사 랜스를 길이 방향을 축으로 회전시키는 랜스 회전부; 및 상기 가스 공급부, 상기 랜스 경사각 조정부, 상기 랜스 전후진 구동부 및 상기 랜스 회전부를 제어하는 제어부;를 포함한다.The apparatus for preventing slag leakage according to an embodiment of the present invention includes the gas injection lance having the above-described configuration; A gas supply unit for supplying an inert gas to the injection lance; A lance inclination angle adjuster for adjusting a vertical inclination angle of the injection lance; A lance advance / retreat driving unit for moving the injection lances from the support to the front and rear; A lance rotation unit for rotating the injection lance about the longitudinal direction; And a control unit for controlling the gas supply unit, the lance inclination angle adjusting unit, the lance forward / backward driving unit, and the lance rotation unit.

여기서, 상기 랜스 회전부는 상기 분사 랜스를 좌우 방향으로 15° 내지 30°의 회전각으로 왕복 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the lance rotation unit is configured to reciprocally rotate the injection lance at a rotation angle of 15 to 30 degrees in the lateral direction.

상기와 같은 구성의 본 발명은 랜스의 선단부의 노즐을 통하여 고압의 가수가 회전하면서 분사됨으로써, 슬래그를 효율적으로 밀어낼 수 있으며, 분사 가스와 슬래그 또는 용강의 충돌에 따른 비산을 방지하여 랜스 선단부에 지금이 형성되는 것을 최소로 할 수 있다.According to the present invention having such a constitution as described above, the high-pressure syringe is injected through the nozzle at the tip of the lance while being rotated, so that the slag can be efficiently pushed out and prevented from scattering due to collision between the injection gas and the slag or molten steel, The present formation can be minimized.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 서로 다른 점성을 갖는 용강의 종류에 따라 확산형, 일반형 또는 집중형의 분사 노즐을 적절히 선택할 수 있도록 구성됨으로써, 슬래그 유출을 효율적으로 방지할 수 있다. In addition, according to the present invention having the above-described structure, it is possible to appropriately select a spray nozzle of a diffusion type, a general type or a concentrated type according to the kind of molten steel having different viscosities, thereby effectively preventing the slag outflow.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 랜스가 일정 각도와 주기로 좌우 방향으로 회전함으로써, 전로 내에서 고열에 의한 랜스의 처짐 현상을 방지할 수 있다.
In addition, according to the present invention, the lance is rotated in the left and right directions at a predetermined angle and period, thereby preventing the lance from being sagged by the high temperature in the converter.

도 1은 종래의 기술에 따른 다트를 이용한 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 개략도,
도 2는 종래의 기술에 따른 불활성 가스를 이용한 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 개략도,
도 3은 도 2의 주요부인 랜스 선단부의 노즐 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 측면도,
도 6은 도 5의 랜스 회전 구조를 나타낸 정면도,
도 7은 도 4의 주요부인 랜스 선단부의 노즐 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 8는 도 7의 노즐에 의한 불활성 가스의 분사 경로를 나타낸 개념도, 및
도 9 내지 11은 본 발명의 실시예에 따른 분사 노즐의 다양한 변형예와 그에 따른 슬래그 방지 구조를 나타낸 도면이다. 1 is a schematic view showing an apparatus for preventing slag leakage using darts according to the prior art,
FIG. 2 is a schematic view showing an apparatus for preventing slag leakage using an inert gas according to a conventional technique,
Fig. 3 is a cross-sectional view schematically showing the nozzle structure of the distal end portion of the lance, which is a main part of Fig. 2,
4 is a schematic view showing a slag leakage preventing device according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a side view of a slag leakage prevention device according to an embodiment of the present invention,
Fig. 6 is a front view showing the lance rotation structure of Fig. 5,
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the nozzle structure of the lance tip portion, which is the main part of FIG. 4;
8 is a conceptual view showing an injection path of the inert gas by the nozzle of Fig. 7, and Fig.
9 to 11 are views showing various modified examples of the injection nozzle according to the embodiment of the present invention and the slag prevention structure thereof.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 개략도이다. 도시된 바와 같이, 발명의 슬래그 유출 방지 장치(10)는 전로(20)가 설치된 작업장의 전로 주변에 설치되는 것으로, 작업장 천장에 고정되는 고정 지지대(100)에는 H-빔(110)과 호이스트 와이어(120)에 의하여 랜스 지지대(200)가 체결되고, 랜스 지지대(200)의 하측에서 분사 랜스(300)가 랜스 캐리어(220)에 의하여 랜스 지지대(200)에 체결된다. 또한, 분사 랜스(300)의 후방에는 고압의 불활성 가스를 제공하기 위한 가스 공급 튜브(310)가 연결되고(이하, 전로 방향을 전방으로 정의한다), 랜스 지지대(200)의 후방에는 분사 랜스(300)를 전후방으로 이동시키는 구동 모터(210)가 구비된다.4 is a schematic view showing an apparatus for preventing slag leakage according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the slag leakage preventing apparatus 10 of the present invention is installed around a converter of a workplace where a converter 20 is installed. In the fixed support 100 fixed to a work ceiling, an H- The lance support 200 is fastened to the lance support 200 by the lance carrier 220 and the injection lance 300 is fastened to the lance support 200 by the lance carrier 220 from below the lance support 200. A gas supply tube 310 for providing a high pressure inert gas is connected to the rear of the injection lance 300 (hereinafter, the forward direction is defined as forward), and a lance support 200 300 are moved forward and backward.

여기서, H-빔(110)과 호이스트 와이어(120)는 분사 랜스(300)의 수직 방향 각도를 조절하는 랜스 경사각 조절부를 이룬다. 즉, 랜스 지지대(200)의 후단은 고정 지지대(100)의 하방으로 수직 연장되는 H-빔(110)에 상하로 회동 가능하도록 힌지 결합되고, 랜스 지지대의 선단은 고정 지지대(100)에 설치되는 호이스트 모터(130)에 감기거나 풀리는 호이스트 와이어(120)에 의하여 승강되어, 분사 랜스(300)의 수직 방향 경사각이 조절된다. 이와 같이 랜스 경사각을 조절하는 구성은 호이스트 모터(130)와 호이스트 와이어(120) 외에도, 유압 혹은 공압 실린더의 피스톤을 왕복 운동시키는 전기 모터와 그 부속 기구 등으로도 구현될 수 있으며, 필요에 따라서는 경사각을 감지하는 센서가 추가로 구비될 수 있을 것이다.Here, the H-beam 110 and the hoist wire 120 constitute a lance tilt angle adjuster for adjusting the vertical angle of the injection lance 300. That is, the rear end of the lance support 200 is hinged to be vertically rotatable on the H-beam 110 vertically extending below the fixed support 100, and the distal end of the lance support is installed on the fixed support 100 Is lifted and lowered by the hoist wire 120 wound or unwound from the hoist motor 130 to adjust the vertical inclination angle of the injection lance 300. In addition to the hoist motor 130 and the hoist wire 120, the configuration for adjusting the lance inclination angle may be realized by an electric motor for reciprocating a piston of a hydraulic or pneumatic cylinder and its associated mechanism, A sensor for detecting the inclination angle may be additionally provided.

가스 공급 튜브(310)는 도시되지 않은 압축 펌프(모터와 솔레노이드 밸브로 구성)에 연결되어, 불활성 가스를 분사 랜스(300) 내부로 제공하는 가스 공급부를 구성한다. 압축 펌프에는 고압의 불활성 가스가 충진되어 소정의 압력으로 가스를 제공하며, 불활성 가스로는 아르곤(Ar)이나 질소(N) 가스가 이용될 수 있다. 또한, 가스 공급 튜브(310)는 분사 랜스(300)와 함께 전후진 가능하도록 분사 랜스(300)에 연결된다.The gas supply tube 310 is connected to a compression pump (composed of a motor and a solenoid valve), not shown, and constitutes a gas supply unit for supplying an inert gas into the injection lance 300. The compression pump is filled with a high-pressure inert gas to provide a gas at a predetermined pressure. As the inert gas, argon (Ar) or nitrogen (N) gas may be used. The gas supply tube 310 is connected to the injection lance 300 so as to be movable forward and backward together with the injection lance 300.

랜스 캐리어(220)와 랜스 구동 모터(210)는 랜스 지지대(200)를 축으로 분사 랜스(300)를 전후방으로 이동시키는 랜스 전후진 구동부를 구성한다. 즉, 랜스 캐리어(220)가 분사 랜스(300)를 랜스 지지대(200)에 체결한 상태에서 구동 모터(210)의 구동으로 랜스 지지대(200)의 레일을 따라 전후진 이동하게 된다. 이와 같이 분사 랜스(300)를 전후진시키기 위한 구성으로 랜스 캐리어(220)나 구동 모터(210)외에도, 유압이나 공압을 압축하는 압축 펌프(모터)와 솔레노이드 밸브 또는 리니어 모터 등으로 구현될 수 있으며, 전진 또는 후진 위치나 거리를 감지하는 센서가 추가로 구비될 수도 있을 것이다.
The lance carrier 220 and the lance driving motor 210 constitute a lance forward / backward driving unit for moving the lance 300 in the forward and backward directions about the lance support 200. That is, the lance carrier 220 moves forward and backward along the rails of the lance support 200 by driving the drive motor 210 while the injection lance 300 is fastened to the lance support 200. In addition to the lance carrier 220 and the drive motor 210, the injection lance 300 may be configured as a compression pump (motor), a solenoid valve, or a linear motor for compressing oil pressure or air pressure, , A sensor for detecting the forward or backward position or distance may be additionally provided.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 유출 방지 장치를 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 5의 랜스 회전 구조를 나타낸 정면도이다. 본 발명에서는 랜스 경사각 조절부 및 랜스 전후진 구동부와 함께 분사 랜스를 길이 방향을 축으로 좌우측으로 회전시키는 랜스 회전부를 구비한다.FIG. 5 is a side view showing a slag leakage preventing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a front view showing a lance rotating structure of FIG. In the present invention, the lance rotation unit is provided with the lance inclination angle adjusting unit and the lance forward and backward driving unit and rotates the injection lance in the longitudinal direction to the left and right.

도 5를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 랜스 캐리어(220)의 하측에는 회전 모터(400)가 체결되고, 회전 모터(400)는 체인 기어(410)에 의하여 분사 랜스(300) 후단부에 연결된다. 이때, 도시되지는 않았지만, 회전 모터(400)에는 모터의 회전 방향과 회전 각을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브와 센서가 함께 구비된다. 랜스 회전부가 랜스 캐리어(220)에 체결됨으로써, 분사 랜스(300)가 전후진 이동하는 경우 랜스 회전부도 함께 이동한다.5, the rotary motor 400 is coupled to the lower side of the lance carrier 220 and the rotary motor 400 is connected to the rear end of the injection lance 300 by the chain gear 410. At this time, though not shown, the rotation motor 400 is provided with a solenoid valve and a sensor for controlling the rotation direction and the rotation angle of the motor. When the lance rotation part is fastened to the lance carrier 220, when the injection lance 300 moves back and forth, the lance rotation part also moves together.

이러한 구성의 랜스 회전부에 의하여 회전 모터(400)가 소정의 각도로 구동되는 경우 회전 모터(400)에 연결된 체인 기어(410)에 의하여 분사 랜스(300)도 회전하게 된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 랜스 회전부에 의하여 분사 랜스(300)는 길이 방향을 축으로 좌우측으로 소정의 경사각으로 회전한다. 분사 랜스(300)는 소정의 길이를 갖는 중공의 파이프 구조체로 이루어지는데, 이러한 파이프 구조체가 전로 내부에 진입되어 장시간 머무르는 경우 용강의 고열에 의하여 하측으로 쳐지는 현상이 발생한다. 따라서, 본 발명에서와 같이 분사 랜스(300)를 일정 주기로 회전시키는 경우 하중이 미치는 방향이 변경됨으로써, 분사 랜스(300)가 하측으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다. When the rotary motor 400 is driven at a predetermined angle by the lance rotation unit having such a configuration, the injection lance 300 is also rotated by the chain gear 410 connected to the rotary motor 400. That is, as shown in FIG. 6, the lance rotation unit rotates the injection lance 300 at right angles to the left and right at a predetermined inclination angle with respect to the longitudinal direction. The injection lance 300 is formed of a hollow pipe structure having a predetermined length. When such a pipe structure enters the inside of the converter and stays for a long time, the molten steel strikes downward due to the high temperature of the molten steel. Therefore, when the injection lance 300 is rotated at a constant cycle as in the present invention, the direction of the load is changed, thereby preventing the injection lance 300 from falling down.

이때, 회전 주기는 분사 랜스(300)의 재질이나 전로 내부의 온도 등에 따라 미리 정해질 수 있으며, 회전 각도는 좌측 또는 우측 방향으로 15° 내지 30°의 각으로 회전하도록 설정되는 것이 바람직하다. 15°미만의 각도로 회전하는 경우 좁은 회전 각도에 의하여 쳐짐 현상이 방지되지 않을 우려가 있으며, 30°초과의 각도로 회전하는 경우 노즐 방향이 동시에 회전되므로, 자칫 수직 하방에서의 슬래그를 밀어내지 못할 우려가 있다.In this case, the rotation period may be predetermined according to the material of the injection lance 300 or the temperature inside the converter, and the rotation angle is preferably set to rotate at an angle of 15 to 30 degrees in the left or right direction. When rotating at an angle of less than 15 degrees, there is a fear that the narrowing angle may not be prevented, and when the nozzle is rotated at an angle exceeding 30 degrees, the direction of the nozzle is simultaneously rotated. Therefore, There is a concern.

한편, 도시되지는 않았지만, 가스 공급부, 랜스 경사각 조정부, 랜스 전후진 구동부 및 랜스 회전부는 별도의 제어부에서 제어되면서 슬래그 유출 방지 장치가 구동된다.
Meanwhile, although not shown, the gas supply unit, the lance inclination angle adjusting unit, the lance forward / backward driving unit, and the lance rotating unit are controlled by separate control units, and the slag leakage preventing device is driven.

도 7은 본 발명에 따른 분사 랜스 선단부의 노즐 구조를 나타낸 단면도로, 도 4의 노즐에 대한 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8는 도 7의 노즐에 의한 불활성 가스의 분사 경로를 나타낸 개념도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view showing the nozzle structure of the tip end of the injection lance according to the present invention, schematically illustrating the internal structure of the nozzle of FIG. 4, and FIG. 8 is a conceptual view showing the injection path of the inert gas by the nozzle of FIG. to be.

분사 랜스(300) 선단부에 체결되는 노즐(500)에 의하여 최종적으로 토출되는 불활성 가스의 압력, 속도 및 분사 범위 등이 제어되며, 특히, 본 발명에서는 불활성 가스의 분사 방향(즉, 회전)이 제어된다. 본 발명에서의 노즐(500)은 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 공간부(510a)를 형성하는 외부 몸체(510), 외부 몸체(510)의 내부 공간부에 체결되는 내부 몸체(520) 및 내부 몸체(520)를 외부 몸체(510)에 체결시키는 체결 수단(530)이 모듈을 구성한다.The pressure, speed and injection range of the finally discharged inert gas by the nozzle 500 fastened to the tip of the injection lance 300 are controlled. Particularly, in the present invention, the injection direction of the inert gas (i.e., rotation) do. 7, the nozzle 500 of the present invention includes an outer body 510 that forms a space 510a therein, an inner body 520 that is coupled to an inner space of the outer body 510, And fastening means 530 for fastening the inner body 520 to the outer body 510 constitute a module.

구체적으로 살펴보면, 외부 몸체(510)는 중공의 원통 형상으로 내부에 불활성 가스가 이동하는 공간부(510a)를 형성한다. 특히, 외부 몸체(510)의 공간부(510a)는 내부 몸체(520)와의 체결로 나선형의 유로(522)를 형성하게 된다. 내부 몸체(520)는 상기 외부 몸체(510)의 공간부(510a) 내부에 삽입될 수 있는 크기를 가지며, 외부 몸체(510)의 내벽면과 내부 몸체(520)의 외벽면 사이의 공간부에서 유로가 형성된다. 특히, 나선형의 유로(522)를 형성하기 위하여 내부 몸체(520)의 외주면에는 불활성 가스가 이동하는 방향을 따라 다수의 돌기(521)가 나선형으로 형성된다.Specifically, the outer body 510 has a hollow cylindrical shape and defines a space 510a through which inert gas moves. Particularly, the space portion 510a of the outer body 510 is coupled with the inner body 520 to form a spiral flow path 522. The inner body 520 has a size such that it can be inserted into the space 510a of the outer body 510 and is spaced apart from the inner wall surface of the outer body 510 and the outer wall surface of the inner body 520 A flow path is formed. In particular, a plurality of projections 521 are spirally formed on the outer circumferential surface of the inner body 520 along the direction in which the inert gas moves to form the spiral flow path 522.

또한, 체결 수단(530)은 내부 몸체(520)의 중심 축에서 상하측으로 돌출되는 체결 돌기(531)와, 중심부가 체결 돌기(531)의 단부에 연결되면서 가장자리는 외부 몸체(510)의 내벽에 체결되는 원형의 체결 리브(532)로 구성된다. 즉, 체결 돌기(531)는 내부 몸체(520)의 상하측에서 연결되고, 각 체결 돌기(531)에 연결되는 한 쌍의 체결 리브(532)는 외부 몸체(510)의 내벽에 형성되는 홈에 끼워지면서 체결되어, 내부 몸체(520)를 외부 몸체(510)의 공간부(510a)에 위치시킨다. 또한, 원형의 체결 리브(532)는 불활성 가스가 관통하는 홀(532a)이 형성된다.The fastening means 530 includes a fastening protrusion 531 projecting upward and downward from the central axis of the inner body 520 and a fastening protrusion 531 fastened to the inner wall of the outer body 510 while the center thereof is connected to the end of the fastening protrusion 531, And a circular coupling rib 532 to be fastened. That is, the fastening protrusions 531 are connected to the upper and lower sides of the inner body 520, and a pair of fastening ribs 532 connected to the fastening protrusions 531 are formed in the grooves formed in the inner wall of the outer body 510 So that the inner body 520 is positioned in the space 510a of the outer body 510. Further, the circular fastening ribs 532 are formed with holes 532a through which the inert gas passes.

상기와 같은 구성의 노즐(500)에 의하여 외부 몸체(510)와 내부 몸체(520) 사이의 공간부(510a)를 통과하는 불활성 가스는 나선형으로 회전하면서 토출된다. 이와 같이 나선형으로 토출되는 불활성 가스는 노즐(500) 외부로 토출된 후에도 회전하게 되고, 슬래그 또는 용강 표면에 경사를 이루면서 충돌한다. 이에 따라 도 8 에 도시된 바와 같이 불활성 가스(Ar)는 슬래그(S) 또는 용강(M) 표면에 부딪히면서 진행 방향이 방사상 방향으로 변하여 슬래그를 효율적으로 밀어냄과 동시에 반발력이 작용하지 않아 슬래그나 용강이 비산되지 않는다.The inert gas passing through the space 510a between the outer body 510 and the inner body 520 is discharged while being spirally rotated by the nozzle 500 having the above-described structure. The inert gas discharged in a helical manner rotates even after being discharged to the outside of the nozzle 500, and collides with the slag or molten steel while inclining the surface. 8, the inert gas Ar strikes the surface of the slag S or the molten steel M, thereby changing the direction of advance in the radial direction, effectively pushing out the slag, and at the same time, the repulsive force does not act, Is not scattered.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 노즐 내부에 형성되는 나선형의 유로(522)는 내부 몸체의 외주면에 형성되는 나선형 돌기에 의하여 형성되는 구성을 예시하였으나 이에 한정되지 않고, 외부 몸체의 공간부 내벽면에 형성되는 나선형 돌기에 의하여 형성되는 구성으로도 가능하다. 즉, 나선형 유로를 형성하는 다양한 구조의 가이드 부재가 외부 몸체의 공간부에 설치될 수 있다. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the spiral flow path 522 formed in the nozzle is formed by spiral protrusions formed on the outer circumferential surface of the inner body. However, the present invention is not limited to this, But may be formed by spiral protrusions formed on the wall surface. That is, guide members having various structures for forming the helical flow path can be installed in the space portion of the outer body.

또한, 내부 몸체(520)는 불활성 가스의 흐름에 따라 상기 체결 돌기(531)를 축으로 회전 가능하도록 상기 외부 몸체(510)에 체결된다. 즉, 내부 몸체(520)와 체결 돌기(531)의 연결부 또는 외부 몸체(510)의 홈부와 체결 리브(532)의 가장자리 사이에는 구름 베어링과 같은 회전 수단이 개입될 수 있다. 이에 따라 불활성 가스가 통과하는 경우 내부 몸체(520)의 돌기(521)가 나선형으로 형성됨에 따라 내부 몸체(520)가 회전할 수 있다. 이러한 내부 몸체의 회전은 각 나선형 유로를 따라 토출되는 불활성 가스의 토출 위치를 변경시키게 되어, 외부로는 더욱 균일한 밀도의 불활성 가스가 토출될 수 있다.
Also, the inner body 520 is fastened to the outer body 510 so as to be rotatable about the fastening protrusion 531 in accordance with the flow of the inert gas. That is, rotating means such as a rolling bearing may be interposed between the connecting portion of the inner body 520 and the fastening protrusion 531, or between the groove of the outer body 510 and the edge of the fastening rib 532. Accordingly, when the inert gas passes, the protrusion 521 of the inner body 520 is spirally formed, so that the inner body 520 can be rotated. Such rotation of the inner body changes the discharging position of the inert gas discharged along each helical flow path, so that an inert gas of a more uniform density can be discharged to the outside.

도 9 내지 11은 본 발명의 실시예에 따른 분사 노즐의 다양한 변형예와 슬래그 방지 구조를 나타낸 도면으로서, 각각 확산형 노즐, 일반형 노즐 및 집중형 노즐과 그에 따른 슬래그 방지 구조를 나타낸 도면이다.9 to 11 are views showing various modified examples of the injection nozzle and the slag prevention structure according to the embodiment of the present invention, respectively, showing the diffusion type nozzle, the general type nozzle, the concentrated type nozzle and the slag prevention structure.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 분사 노즐(500)은, 도 9와 같이 토출구를 향할수록 나선형 돌기의 직경(즉, 나선형 유로의 폭)이 점차 증가하도록 형성되거나, 도 10과 같이 나선형 돌기(521)의 직경이 동일하게 형성되거나, 도 11과 같이 토출구를 향할수록 나선형 돌기(521)의 직경이 점차 감소하도록 형성될 수 있다.As shown in these drawings, the injection nozzle 500 according to the embodiment of the present invention is formed such that the diameter of the helical projections (that is, the width of the helical flow passage) gradually increases toward the discharge port as shown in FIG. 9, The diameter of the helical projections 521 may be formed to be the same or the diameter of the helical projections 521 may gradually decrease toward the discharge port as shown in FIG.

구체적으로 살펴보면, 도 9의 (a)와 같이 토출구를 향하여 돌기(521)의 직경이 증가하는 경우 나선형 유로(522)의 깊이가 깊어지게 된다. 이러한 구조의 노즐(500)은 (b)와 같이 불활성 가스가 약한 분사력으로 슬래그를 밀어내지만 상대적으로 넓은 영역으로 분사되는 특징을 나타낸다. 따라서, 나선형 돌기(521)의 직경이 증가하는 구조의 분사 노즐(500)은 상대적으로 약한 점성을 나타내는 용강에 적용되는 것이 바람직하다.Specifically, when the diameter of the protrusion 521 increases toward the discharge port as shown in FIG. 9A, the depth of the spiral flow path 522 becomes deep. The nozzle 500 having such a structure is characterized in that the inert gas is injected into a relatively large area while pushing the slag with a weak spraying force as shown in (b). Therefore, it is preferable that the injection nozzle 500 having a structure in which the diameter of the spiral protrusion 521 is increased is applied to molten steel exhibiting a relatively weak viscosity.

또한, 도 10의 (a)와 같이 돌기(521)의 직경이 동일하게 형성되는 경우 나선형 유로의 깊이도 동일하게 되며, (b)와 같이 불활성 가스는 일반적인 분사력을 가지면서 기본적인 영역에 분사된다. 따라서, 나선형 돌기(521)의 직경이 동일한 구조의 분사 노즐(500)은 일반적인 점성을 갖는 용강에 적용될 수 있다.10A, when the protrusions 521 are formed to have the same diameter, the depth of the spiral flow path becomes the same. As shown in FIG. 10B, the inert gas is injected into the basic region with a normal spraying force. Therefore, the injection nozzle 500 having a structure in which the diameter of the helical projections 521 is the same can be applied to molten steel having general viscosity.

또한, 도 11의 (a)와 같이 토출구를 향하여 돌기(521)의 직경이 증가하는 경우 나선형 유로(522)의 깊이가 얕아지게 된다. 이러한 구조의 노즐(500)은 (b)와 같이 불활성 가스가 좁은 영역으로 분사되지만 상대적으로 강한 분사력으로 슬래그를 밀어내는 특징을 나타낸다. 따라서, 나선형 돌기(521)의 직경이 감소하는 구조의 분사 노즐(500)은 상대적으로 강한 점성을 나타내는 용강에 적용되는 것이 바람직하다.
In addition, when the diameter of the projection 521 increases toward the discharge port as shown in Fig. 11A, the depth of the spiral flow path 522 becomes shallow. The nozzle 500 having such a structure is characterized in that the inert gas is injected into a narrow region as shown in (b), but the slag is pushed out with a relatively strong spraying force. Therefore, it is preferable that the injection nozzle 500 having a structure in which the diameter of the helical projections 521 is reduced is applied to molten steel exhibiting a relatively strong viscosity.

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100 : 고정 지지대 200 : 랜스 지지대
210 : 랜스 구동 모터 220 : 랜스 캐리어
300 : 분사 랜스 310 : 가스 공급 튜브
400 : 회전 모터 410 : 체인 기어
500 : 노즐 510 : 외부 몸체
520 : 내부 몸체 530 : 체결 수단100: fixed support 200: lance support
210: lance drive motor 220: lance carrier
300: injection lance 310: gas supply tube
400: rotation motor 410: chain gear
500: nozzle 510: outer body
520: inner body 530: fastening means

Claims

A pipe structure having one side end connected to the inert gas supply tube, a passage for moving the inert gas therein, and an opening for discharging the inert gas on the other end side; And
And a nozzle module coupled to the other opening of the pipe structure and configured to form a helical flow passage in the inner space to discharge the inert gas while rotating the gas injection lance.

The nozzle module according to claim 1,
A plurality of projections formed along the outer circumferential surface in a spiral shape to form a spiral flow path between the inner walls of the outer body and a plurality of protrusions formed on the outer body in the space portion of the outer body, And a fastening means for tightening the fastening nozzle.

The spiral flow path as set forth in claim 2,
Wherein the width of the gas injection lance is set so that the width increases or decreases toward the discharge port.

3. The apparatus according to claim 2,
A protrusion protruding upward and downward from a center axis of the inner body; a hole penetrating the inert gas; a center portion connected to the fastening protrusion; and an edge inserted into a groove formed in an inner wall of the outer body, Wherein the gas injection lance is formed of a fastening rib of a slit.

[5] The apparatus of claim 4,
Wherein the fastening protrusion is fastened to the outer body so as to be rotatable about the fastening protrusion in accordance with the flow of the inert gas.

A gas injection lance according to any one of claims 1 to 4;
A gas supply unit for supplying an inert gas to the injection lance;
A lance inclination angle adjuster for adjusting a vertical inclination angle of the injection lance;
A lance advance / retreat driving unit for moving the injection lances from the support to the front and rear;
A lance rotation unit for rotating the injection lance about the longitudinal direction; And
And a controller for controlling the gas supply unit, the lance inclination angle adjusting unit, the lance forward / backward driving unit, and the lance rotation unit.

7. The apparatus according to claim 6,
And the injection lance is reciprocally rotated in the left-right direction at a rotation angle of 15 to 30 degrees.