KR20160029950A

KR20160029950A - 래들 내 분진 발생 방지방법

Info

Publication number: KR20160029950A
Application number: KR1020140118989A
Authority: KR
Inventors: 강영주
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-03-16
Also published as: KR101641774B1

Abstract

래들 내 분진 발생 및 비산을 방지할 수 있는 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치가 소개된다.
본 발명의 래들 내 분진 발생 방지방법은 래들 내 폼(foam)을 형성하여 상기 래들 내 잔탕으로부터 발생되는 분진의 비산을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING GENERATION OF DUST IN LADLE}

본 발명은 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 폼(foam)을 활용하여 래들 내에서의 분진 발생을 방지함과 동시에 분진의 비산을 방지하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

고로에서 생산된 용선을 전로로 이송하고 장입하는 과정에서 래들에는 잔탕이 남게 되는데, 이러한 잔탕이 공기와 접촉하게 되면 분진이 발생하게 된다.

용선은 이송 시 슬래그에 덮여 산소와의 접촉이 차단되므로 분진 발생이 억제되지만, 전로 장입 후에는 슬래그도 전로로 장입되기 때문에 잔탕이 대기와 접촉, 분진이 발생하게 되는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 잔탕이 산화되면서 발생하는 다량의 분진은 비산되어 공장 내 작업 환경을 악화시키는 것은 물론, 공장 외부 대기를 오염시키게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 잔탕(3)이 산화되면서 발생하는 분진을 억제하기 위하여 래들(1) 내부로 물(W)을 분사하는 방법이 사용되었다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 물 분사에 의하여 노재가 급냉됨으로써 노재 수명이 저하되고, 물 분사에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

종래 분진 발생을 억제하기 위해 미스트를 활용하는 방안도 모색되었으나, 분진이 미스트와 함께 낙하하지 못 하고 비산되어 여전히 환경오염 문제를 해결하지 못 하는 문제가 있었다.

한국공개특허 제2003-0046946호(2003.06.18)에는 "제강용 레이들에서 분진 발생 억제 방법"이 개시되어 있다.

이는 전로에 용선을 장입하고 난 다음 또는 연속주조가 끝난 래들에서 분진 발생을 억제하기 위한 것으로, 빈 래들에 파이프 또는 다수 개의 가지가 달린 파이프 형상의 랜스를 이용하여 물을 액적 상태(water mist) 또는 공기, 질소, 아르곤 등의 가스와 혼합하여 분사시켜 래들에서의 분진 발생을 억제하는 것이다.

한국공개특허 제2000-003277호(2000.06.05)에는 "빈 레이들의 분진발생 억제방법"이 개시되어 있다.

이는 빈 래들 내에 액화된 아르곤 가스나 액화된 질소가스를 분사시켜 래들 내부를 급격하게 질소 분위기 또는 아르곤 분위기로 변화시켜, 래들 내를 냉각시킴으로써 잔탕이 산소화 반응 시 반응속도를 감소시키는 기술이다.

한국공개특허 1998-0061106(1998.11.05)에는 "토피도레이들카의 산화분진발생방지 장치"가 개시되어 있는데, 이 역시 질소 가스 등 퍼지기체를 래들 내로 분사하여 잔탕의 산소 반응속도를 저감한 기술이다.

이와 같이, 래들 내 잔탕이 산소와 반응하여 발생하는 분진을 최소화하기 위한 다양한 선행기술들이 개시되어 있지만, 이러한 선행기술들에 의하더라도 여전히 상술한 문제점을 해결할 수 없는바, 본 발명자는 선행기술들의 문제점을 인지하고 이러한 문제점을 해결하는 과정에서 본원발명을 도출하기에 이르렀다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

한국공개특허 제2003-0046946호(2003.06.18) 한국공개특허 제2000-003277호(2000.06.05) 한국공개특허 1998-0061106(1998.11.05)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 거품을 이용하여 분진의 비산 및 발생을 방지한 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 래들 내 분진 발생 방지방법은, 래들 내 폼(foam)을 형성하여 상기 래들 내 잔탕으로부터 발생되는 분진의 비산을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기는 계면활성제가 혼합된 물에 1 ~ 35Kgf/㎠ 압력으로 주입되는 것을 특징으로 한다.

상기 폼은, 중량 %로 0.001 ~ 10중량%의 계면활성제와 나머지는 물 및 불가피한 불순물을 포함하는 혼합용액에 상기 공기를 주입하여 형성되며, 상기 공기와 혼합용액 부피비는 3~20 : 1인 것을 특징으로 한다.

상기 계면활성제는, 카본, 수소, 황, 나트륨, 질소, 산소 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 래들 내 분진 발생 방지장치는, 물과 계면활성제를 혼합하는 챔버; 일단이 상기 챔버와 연결되어 상기 계면활성제가 혼합된 물을 이송하는 이송 파이프; 및 상기 이송 파이프 타단에 결합되어, 계면활성제가 혼합된 물에 공기가 주입될 수 있도록 공기를 유입함과 동시에 래들로 폼을 분사하는 분사부를 포함한다.

상기 분사부는, 상기 이송 파이프 타단에 결합된 분사노즐과, 상기 분사노즐의 외주면에 결합되어 상기 분사노즐 내부로 공기를 유입하는 공기흡입노즐을 포함한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 래들 내 분진 발생 방지장치는, 물과 계면활성제를 혼합하는 챔버; 일단이 상기 챔버와 연결되어 상기 계면활성제가 혼합된 물을 이송하는 이송 파이프; 상기 이송 파이프 일측에 연결되어 이송 파이프 내에서 이송 중인 계면활성제가 혼합된 물에 1 ~ 35Kgf/㎠의 압력으로 공기를 분사하는 압축펌프; 및 상기 이송 파이프의 타단에 결합되어 래들로 폼을 분사하는 분사부를 포함하는, 래들 내 분진 발생 방지장치.

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 전로에 용선 장입 후 래들 잔탕에서 발생하는 분진을 효과적으로 억제하여 환경오염을 방지하고, 노재 수명을 연장하여 원가를 절감할 수 있는 것은 물론, 분진 억제를 위한 작업 시간을 단축하여 탭 투 탭(tap to tap) 타임이 저감, 생산성이 개선되는 이점이 있다.

도 1은 래들 잔탕에서 발생하는 분진을 나타낸 도면,
도 2는 종래 래들 내 분진 발생 방지방법을 나타낸 도면,
도 3은 급냉으로 인해 노재가 손상된 상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명이 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예를 활용하여 용선을 장입하는 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 래들 내 분진 발생 방지방법은 래들(1) 내 폼(F)(foam)을 형성하여 래들(1) 내 잔탕(3)이 산화하면서 발생하는 분진을 방지하는 것을 특징으로 한다.

폼(F)은 공기, 물, 계면활성제가 혼합되어 형성되는데, 공기는 계면활성제가 혼합된 물에 1 ~ 35Kgf/㎠ 압력으로 주입(이하에서는 "압축공기"라 한다)될 수도 있고, 그 이하의 압력(이하에서는 "일반공기"라 한다)으로 주입될 수도 있다.

폼(F)은, 중량 %로 0.001 ~ 10중량%의 계면활성제와 나머지는 물 및 불가피한 불순물을 포함하는 혼합용액에 상기 공기를 주입하여 형성되며, 공기와 혼합용액 부피비는 3~20 : 1인 것이 바람직하다.

계면활성제는, 글리세롤, 에탄올, 카본, 수소, 황, 나트륨, 질소, 산소 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

이하에서는 압축공기를 이용하여 폼을 형성하는 방식과, 일반공기를 이용하여 폼을 형성하는 방식에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

이는 압축공기를 활용하여 폼(F)을 형성하기 위한 것으로, 챔버(30), 이송 파이프(20), 압축펌프(40), 분사부(50)를 포함한다.

물 공급을 위해 워터펌프(10)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

압축공기는 일반공기를 압축한 것으로, 대략 1 ~ 35Kgf/㎠ 범위에서 압축, 이송 파이프(20)로 분사된다. 압축공기는 공기 배율이 개선된 것으로 일반공기를 사용하는 경우보다 물을 절약할 수 있는 것은 물론, 폼(F)의 성상이 우수하여 분진 포집 효율이 우수하다.

또한 압축공기를 사용하는 경우 폼(F)의 잔류 시간이 길고, 폼(F)의 크기가 작으며 접착성이 있어서 분사 거리가 증가되는 이점이 있다.

워터펌프(10)에서 물이 챔버(30) 내부로 공급되면 챔버(30)에서는 계면활성제와 물을 일정한 비율로 혼합한다. 혼합은 물 대비 계면활성제의 비율이 중량%로 0.001% ~ 10% 정도로 조절한다. 계면활성제의 비율이 0.001% 미만이면 계면활성제 기능 실현이 어렵고, 10% 를 초과하여 첨가하면 경제성이 저하되는 것은 물론, 분사시 폼(F)의 이송거리 및 낙하속도에 악영향을 끼치게 되므로, 상술한 범위로 조절한다.

계면활성제는 0.1% ~ 5% 사이로 조절하는 것이 더욱 바람직한바, 계면활성제의 비율을 이 범위로 조절하는 경우 상술한 계면활성제의 기능도 실현되고, 적절한 성상의 폼(F)이 형성되므로 이송거리 및 낙하속도에 미치는 영향도 양호하다.

계면활성제는 합성계면 활성제계, 수지비누계, 단백질계를 사용할 수 있으며, 계면활성제 성분은 C, O, Na, S, N, H 중 어느 하나의 성분을 포함하는바, 에탄올 또는 글리세롤 등 중에서 어느 하나를 선택할 수도 있다.

챔버(30)에서 물과 계면활성제가 혼합이 완성되면 이 혼합물은 이송 파이프(20)를 통하여 분사부(50)로 이송되는데, 이송 과정 중 이송 파이프(20) 일측에 연결된 압축펌프(40)에서 소정 압력으로 압축공기를 분사하는 공기 주입 과정이 진행된다.

공기가 주입된 상태에서 분사부(50)를 통하여 혼합용액이 분사되면 폼(F)이 형성되고, 폼(F)은 래들(1) 내부로 낙하하면서 잔탕으로부터 발생되는 분진의 비산을 방지하게 된다.

한편, 용액 대비 공기의 주입양은 부피 기준으로 용액의 1 ~ 300배까지 자유롭게 결정될 수 있다. 공기가 너무 적게 주입되는 경우에는 폼(F) 형성이 제대로 이루어지지 않고, 공기가 많이 주입되는 경우에는 공기 주입 효과가 더 이상 개선되지 않으므로 그 이상을 주입할 필요는 없다.

용액 대비 공기 주입양을 부피 기준으로 약 3 ~ 20배 범위 내에서 주입하는 경우 폼(F)의 성상, 낙하거리, 이송거리, 경제성 측면에서 가장 효율적이다.

이와 같이, 압축공기가 주입된 혼합용액은 분사부(50)를 통해 래들(1) 내부로 분사된다. 이 과정에서 폼(F)이 래들(1) 내부로 낙하하면서 비산되는 분진과 융합하여 중량이 증가하게 되고, 폼(F)은 잔탕(3) 위에 폼층을 형성함과 동시에 잔탕(3)을 냉각시켜 분진 발생을 억제한다.

물보다 열용량이 작은 폼(F)을 활용하는 경우 래들(1) 내화물의 수명이 개선되는 것은 물론, 분진 포집 효율도 개선되는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 래들 내 분진 발생 방지방법 및 그 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이는 일반공기를 활용하여 폼(F)을 형성하기 위한 것으로, 챔버(30), 이송 파이프(20), 분사부(50)를 포함하고, 분사부(50)는 이송 파이프(20) 타단에 결합된 분사노즐(52)과, 이러한 분사노즐(52)의 외주면에 결합되어 분사노즐(52) 내부로 공기를 유입하는 공기흡입노즐(54)을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 실시예는 일 실시예와 마찬가지로 물 공급을 위해 워터펌프(10)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

일반공기를 활용하여 폼(F)을 형성하는 방법은 압축펌프(40)를 필요로 하지 않는 대신에 공기흡입노즐(54)을 활용함으로써 공기가 자연스럽게 물과 혼합되도록 한다.

용액 대비 공기의 주입양은 부피 기준으로 용액의 1 ~ 300배까지 자유롭게 결정될 수 있다. 공기가 너무 적게 주입되는 경우에는 폼(F) 형성이 제대로 이루어지지 않고, 공기가 많이 주입되는 경우에는 공기 주입 효과가 더 이상 개선되지 않으므로 그 이상을 주입할 필요는 없다.

공기흡입노즐(54)은 유체의 이송 방향으로 직경이 감소하는 벤츄리 타입을 적용할 수 있다.

이와 같이, 분사노즐(52)에서 공기가 주입된 혼합용액이 분사되면 폼(F)이 형성되고, 이러한 폼(F)은 비산되는 분진을 포집함과 동시에, 거품층을 형성하여 공기와 잔탕(3)의 접촉을 차단, 분진 발생을 억제하게 된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예는 전로를 개방하여 용선을 장입한 후, 잔탕이 존재하는 래들 내로 폼을 분사하고, 분진억제가 확인되면 전로를 폐쇄하는 과정 중에서 활용된다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 워터펌프 20 : 이송 파이프
30 : 챔버 40 : 압축펌프
50 : 분사부 52 : 분사노즐
54 : 공기흡입노즐

Claims

래들 내 폼(foam)을 형성하여 상기 래들 내 잔탕으로부터 발생되는 분진의 비산을 방지하는 것을 특징으로 하는, 래들 내 분진 발생 방지방법.
청구항 1에 있어서,
상기 폼은 공기와, 물과, 계면활성제가 혼합되어 형성된 것을 특징으로 하는, 래들 내 분진 발생 방지방법.
청구항 2에 있어서,
상기 공기는 계면활성제가 혼합된 물에 1 ~ 35Kgf/㎠ 압력으로 주입되는 것을 특징으로 하는, 래들 내 분진 발생 방지방법.
청구항 3에 있어서,
상기 폼은, 중량 %로 0.001 ~ 10중량%의 계면활성제와 나머지는 물 및 불가피한 불순물을 포함하는 혼합용액에 상기 공기를 주입하여 형성되며,
상기 공기와 혼합용액 부피비는 3~20 : 1인 것을 특징으로 하는, 래들 내 분진 발생 방지방법.
청구항 4에 있어서,
상기 계면활성제는, 카본, 수소, 황, 나트륨, 질소, 산소 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 래들 내 분진 발생 방지방법.
물과 계면활성제를 혼합하는 챔버;
일단이 상기 챔버와 연결되어 상기 계면활성제가 혼합된 물을 이송하는 이송 파이프; 및
상기 이송 파이프 타단에 결합되어, 계면활성제가 혼합된 물에 공기가 주입될 수 있도록 공기를 유입함과 동시에 래들로 폼을 분사하는 분사부를 포함하는, 래들 내 분진 발생 방지장치.
물과 계면활성제를 혼합하는 챔버;
일단이 상기 챔버와 연결되어 상기 계면활성제가 혼합된 물을 이송하는 이송 파이프;
상기 이송 파이프 일측에 연결되어 이송 파이프 내에서 이송 중인 계면활성제가 혼합된 물에 1 ~ 35Kgf/㎠의 압력으로 공기를 분사하는 압축펌프; 및
상기 이송 파이프의 타단에 결합되어 래들로 폼을 분사하는 분사부를 포함하는, 래들 내 분진 발생 방지장치.
청구항 6에 있어서,
상기 분사부는, 상기 이송 파이프 타단에 결합된 분사노즐과, 상기 분사노즐의 외주면에 결합되어 상기 분사노즐 내부로 공기를 유입하는 공기흡입노즐을 포함하는, 래들 내 분진 발생 방지장치.