KR20160136590A - 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침적관의 냉각구조를 개선하여 플랜지 부위의 변형없이 냉각수를 공급하여 냉각할 수 있고 냉각수의 와류 혼입을 예방할 수 있으며, 플랜지 부위의 볼트 조립이 용이하도록 구조가 개선되고 내부 철피의 보강성을 향상시키도록 그 구조가 개선된 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체는, 내측과 외측에 내화물이 각각 마련되고 상부에 플랜지부가 외측으로 연장되며 하측에 원통형의 몸체부가 마련되는 내부 철피와, 상기 플랜지부의 외측에 마련되어 냉각수의 유입과 유출을 위한 유입구 및 유출구와, 상기 플랜지부의 내부 둘레를 따라 형성되고 상기 유입구를 통해 유입된 냉각수가 순환되어 상기 유출구측으로 유출되도록 연결된 냉각수 유로를 구비한 것이다.

Description

진공 탈가스 설비용 침적관 구조체{IMMERSION VESSEL STRUCTURE OF VACUUM DEGASSING SYSTEM}

본 발명은 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체에 관한 것으로, 특히 침적관의 냉각구조를 개선하여 플랜지 부위의 변형없이 냉각수를 공급하여 냉각할 수 있고 냉각수의 와류 혼입을 예방할 수 있으며, 플랜지 부위의 볼트 조립이 용이하도록 구조가 개선되고 내부 철피의 보강성을 향상시키도록 그 구조가 개선된 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 전로에서 출강되어 수강래들에 담겨진 용강은 탈가스 공정에서 용강중에 내재된 가스와 개재물의 분리부상을 위한 탈가스 처리를 해야 하는데, 이러한 탈가스 처리과정에서 사용되는 상,하부 진공조와 상승, 하강 침적관의 내부는 내화벽돌로 구성되며, 상기 내화벽돌은 고온의 용융물에 의해 마모가 된다.

수강래들내의 용강을 정련하는 탈가스 설비는 수증기의 물리적인 현상을 이용해 하부진공조를 진공상태로 하여, 용강에 잠긴 상승 침적관으로 수강래들의 용강을 흡입하고, 하강 침적관으로 용강을 토출하는 용강흐름을 이루는 환류 과정을 통하여 상부진공조에 연결된 배가스 덕트부로 탈가스를 시켜줌을 주요 목적으로 하는 주요 설비이다.

부가적으로 탈가스 공정을 수행하는 과정에서 수강래들에 담겨진 용강의 성분과 온도를 조정하기 위해서, 상기 상부진공조에 연결된 원료 투입라인으로 부터 원료를 투입하고, 취입라인을 통하여 산소와 불활성 가스를 상기 진공조내로 취입시키게 되며, 이러한 일련의 탈가스 처리공정을 거쳐 보다 양질의 용강 제품을 생산할 수 있는 것이다.

즉, 제강공정에서의 탈가스 처리 공정은 용강의 품질도를 결정하는 최후의 공정이며, 성분의 미세조정과 온도등의 세밀한 조정을 목적으로 하는 중요공정이다.

이러한 탈가스 공정을 보다 상세히 설명하면, 먼저 수강래들 운반 대차 상에 놓여있는 수강래들을 상기 대차상에 제공되는 래들 리프팅용 실린더에 의해, 수강래들을 위치고정된 진공조에 대하여 직상부로 일정높이 상승시키면, 상기 수강래들에 채워진 용강내에 하부진공조의 침적관이 담겨지게 된다.

이러한 상태에서 상기 하부진공조 내 진공압을 조정하여, 상승 침적관 내부로는 용강을 흡입하도록 하고, 하강 침적관으로는 반대로 용강이 토출되도록 하여 상기 수강래들의 용강을 일정한 방향성을 갖는 용강흐름으로 환류하면서 탈가스를 처리공정을 수행하였다.

그러나, 이러한 탈가스 처리공정중 상기 하부 진공조의 하부인 상승, 하강침적관 사이를 통과하는 용강흐름과 슬래그에 직접적으로 접촉하는 침적관의 외부면이 국부적으로 용손되어 마모되는 마모부위가 발생되어 내화벽돌을 손상시키면서 상기 침적관의 사용수명을 저하시켰다.

이에 따라, 종래 탈가스 공정중 손상된 내화물을 보강하기 위하여 보강재를 침적관의 외부면에 스프레이하는 보수작업을 수행하였으나, 이에 따른 작업시간의 증가로 인하여 작업생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 탈가스 처리 공정중 상기 침적관이 펑크되는 경우, 진공도의 저하를 초래하여 탈가스의 처리효율을 저하시키고, 용강 정련작업의 불안정을 초래하는 한편, 국부적으로 용손된 침적관 내측을 보강하기 위한 별도의 스프레이(spray) 보수작업이 매우 까다로워 용손된 침적관을 보강하는데 한계가 따르며, 이로 인해 보강하는 작업시간이 장시간화 되는 문제점이 있었다.

따라서, 탈가스 처리 공정중 침적관이 국부적으로 마모되어 상기 침적관 사용수명을 저하시키는 것은 상기 침적관을 구성하는 내화물의 사용원단위를 상승시켜 비용상승의 문제점을 초래할 뿐 아니라, 상기 침적관의 교환이라는 제 2차적인 작업성을 파생시켜 결과적으로 생산성의 저하는 물론 제조원가를 상승시키는 등의 제반 작업공정에 막대한 지장을 초래하였다.

상기한 문제를 해결하기 위한 종래 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-0825553호 "탈가스 진공조의 침적관 내화물 보호장치" (등록일자 : 2008.04.21)에 개시된 바와 같이, 상승,하강침적관 사이를 가로지르는 방향으로 배치되는 안내봉에 수평이동가능하게 조립된 댐블록을 서로 마주하는 상기 침적관 사이에 고정배치하여 상기 상승, 하강침적관 사이에서의 용강흐름을 차단하는 댐부; 상기 댐블록을 상기 상승,하강침적관 사이에서 수평이동시키는 동력원을 제공하는 작동부를 포함하고, 상기 댐블록은 상기 안내봉에 수평이동가능하게 조립되는 중공형 안내부재의 연결고리가 끼워지는 연결구를 착탈가능하게 조립한 직육면체의 댐부재와, 상기 침적관과 대응하는 상기 댐부재의 좌우양측 외부면에 피복되는 내화성 표피내화물로 구성된 것이다.

종래 침적관에 관련된 다른 선행기술로는 한국 등록특허공보 제 10-0916065호 "진공개시시 슬래그 흡입이 차단되는 침적관" (등록일자 : 2009.08.31)에 개시된 바와 같이, 진공조의 하측으로 연결되는 연결부 하측의 철피:와, 상기 철피의 내,외측에 제공되는 내화부재; 및, 상기 철피 연결부에 연계되고 용강 상측의 슬래그의 두께에 대응하면서 진공개시시 슬래그의 진공조 흡입을 차단토록 제공되는 내화벽돌을 구비하는 격판수단을 포함하여 구성된 것이다.

그런데, 기존 침적관은 플랜지 부분에 냉각수를 공급하기 위해 플랜지 구조를 변형할 경우 외부 공기가 유입되어 진공처리가 불가능하게 될 뿐만 아니라, 냉각수 흐름 과정에서 와류가 발생하게 되어 냉각 효율이 저하되는 단점이 있다.

또한, 기존 침적관은 분해 조립시 볼트와 너트의 분해 조립이 어려워 작업시간이 오래 소모될 뿐만 아니라, 볼트의 조립과정에서 너트를 정해진 위치에 고정시킨 상태에서 볼트를 체결해야 하므로 체결작업이 어렵고, 볼트와 너트가 풀릴 경우 조립시간이 지연되는 단점이 있다.

그리고 종래 침적관 구조는 내부 철피와 내부 철피의 내,외측에 마련되는 내화물로 구성되어 있으므로, 내부 철피에 열에 의해 쉽게 변형이 발생하게 되는 데, 이에 따라 내부철피의 변형을 방지하기 위한 보강구조가 요구되고 있는 실정이다.

한국 등록특허공보 제10-0825553호 "탈가스 진공조의 침적관 내화물 보호장치" (등록일자 : 2008.04.21) 한국 등록특허공보 제 10-0916065호 "진공개시시 슬래그 흡입이 차단되는 침적관" (등록일자 : 2009.08.31)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 침적관의 냉각구조를 개선하여 플랜지 부위의 변형없이 냉각수를 공급하여 냉각할 수 있고 냉각수의 와류 혼입을 예방할 수 있으며, 플랜지 부위의 볼트 조립이 용이하도록 구조가 개선되고 내부 철피의 보강성을 향상시키도록 그 구조가 개선된 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내,외측에 내화물이 마련되고 상부에 플랜지부가 외측으로 연장되며 하측에 원통형의 몸체부가 마련되는 내부 철피와, 상기 플랜지부의 외측에 마련되어 냉각수의 유입과 유출을 위한 유입구 및 유출구와, 상기 플랜지부의 내부 둘레를 따라 형성되고 상기 유입구를 통해 유입된 냉각수가 순환되어 상기 유출구측으로 유출되도록 연결된 냉각수 유로를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 냉각수 유로 내에 냉각수의 흐름을 제어하기 위해 설치되고 냉각수가 통과되도록 통공이 형성된 격판을 더 구비한다.

상기 플랜지부의 테두리 부위에 원주방향으로 볼트부재의 외측 진입이 가능하도록 외측으로 개구되도록 형성된 결합홈부와, 상기 볼트부재가 체결되는 너트부재의 풀림 방지를 위해 상기 결합홈부의 하측 좌,우로 이격된 위치에 서로 마주하도록 마련되는 고정가이드를 구비한다.

상기 내부 철피는 상기 몸체부의 외주 둘레를 따라 환형의 보강리브가 형성된 것이다.

상기 플랜지부는 상측면에 오목한 홈 형태로 형성되는 둘레홈과, 상기 둘레홈에 끼워져 결합되는 씰링재를 더 구비한다.

본 발명은 진공 탈가스 설비에서 용강이 환류되는 침적관 구조를 개선하여 침적관의 플랜지부 내에 냉각수의 순환이 이루어지는 냉각수 유로를 마련하고, 냉각수 유입구와 유출구 사이에 통공을 갖는 격판을 설치하여 냉각수의 와류 발생을 차단할 수 있도록 함으로써, 플랜지부에 냉각 기능을 부여하여 과열로 인한 내부 철피의 변형을 예방할 수 있으며, 플랜지부의 테두리 부위에 결합되는 볼트부재와 너트부재의 조립성을 향상시킬 수 있으면서 너트부재의 풀림을 예방할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 몸체부의 외주 둘레를 따라 돌출된 환봉 형태의 보강리브가 용접됨에 따라 용강의 환류과정에서 발생되는 열에 의해 변형되는 것을 억제시킬 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 도 2의 "A"부위를 확대하여 나타낸 도면.
도 5는 도 3의 "B"부위를 확대하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명 결합홈부와 고정가이드를 나타낸 평면도.
도 7은 도 6의 정면도.
도 8a와 도 8b는 본 발명 볼트부재와 너트부재의 결합상태를 나타낸 저면 사시도 및 결합상태도.

본 발명에 따른 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 내측과 외측에 내화물이 각각 마련되고 상부에 플랜지부(110)가 외측으로 연장되며 하측에 원통형의 몸체부(120)가 마련되는 내부 철피(100)와, 상기 플랜지부(110)의 외측에 마련되어 냉각수의 유입과 유출을 위한 유입구(210) 및 유출구(220)와, 상기 플랜지부(110)의 내부 둘레를 따라 형성되고 상기 유입구(210)를 통해 유입된 냉각수가 순환되어 상기 유출구(220)측으로 유출되도록 연결된 냉각수 유로(250)를 구비한 것이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 내부 철피(100)는 상,하로 연통되는 중공을 갖는 원통형의 몸체부(120)와, 몸체부(120)의 상측단에 원주 방향의 외측으로 연장되는 플랜지부(110)로 구분된다.

몸체부(120)는 외주 둘레를 따라 돌출되도록 형성되고, 서로 다른 높이에 복수개 형성되는 보강리브(125)를 더 구비함으로써, 열에 의한 변형을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

보강리브(125)는 몸체부(120)의 외주연에 용접 등의 방식으로 일체로 고정되도록 결합될 수 있다.

또한, 몸체부(120)는 내부의 용강에 탈가스작업을 위한 불활성 가스인 아르곤 가스를 유입시키기 위해 외주 둘레를 따라 복수의 유입홀(122)이 형성되어 있다.

플랜지부(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(120)의 상측단 둘레를 따라 일체로 외측으로 연장되도록 형성된 구조로서, 내부에 냉각수가 외주 둘레를 따라 순환되는 냉각수 유로(250)가 내장되어 있다.

또한, 플랜지부(110)는 외측에 외부의 냉각수 공급관과 연결되어 냉각수가 유입되는 유입구(210)와, 냉각수 유로(250)를 따라 순환된 냉각수가 외부로 유출되는 유출구(220)가 서로 이격되게 마련되어 있다.

상기한 유입구(210)는 냉각수 유로(250)의 일단부에 연통되도록 연결되고, 유출구(220)는 냉각수 유로(250)의 타단부와 연통되도록 연결된다.

냉각수 유로(250)는 원반 형태의 플랜지부(110) 둘레를 따라 평면에서 볼 때 원형으로 형성된 구조를 가지며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유입구(210)와 유출구(220)에 연결된 부위 사이에 냉각수의 와류를 예방하기 위해 냉각수의 흐름과 직교하는 방향으로 격판(255)이 마련되어 있다.

격판(255)은 냉각수의 흐름을 방지하지 않도록 통공(255a)이 형성되어 있다.

그리고 플랜지부(110)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 테두리 부위에 진공조의 하부와 결합을 위한 볼트부재(510)가 외측에서 진입이 용이하도록 외측으로 개구된 형태의 결합홈부(310)가 형성되고, 상기 볼트부재(510)가 체결되는 너트부재(520)의 풀림 방지를 위해 상기 결합홈부(310)의 하측 좌,우로 이격된 위치에 서로 마주하도록 마련되는 고정가이드(320)가 구비된다.

이때, 고정가이드(320)는 결합홈부(310)의 하측면 좌,우측에 서로 마주보는 한쌍의 가이드 플레이트(320a,320b)로 구성되고, 용접으로 결합홈부(310)의 하측면에 일체로 고정될 수 있다.

또한 고정가이드(320)는 서로 마주보는 면의 간격이 너트부재(520)의 외경과 대응되는 간격으로 형성되어 볼트부재(510)가 체결된 너트부재(520)의 회전을 방지하여 너트부재(520)와 볼트부재(510)의 풀림을 방지할 수 있는 기능을 수행하게 됨과 아울러, 너트부재(520)를 가이드하여 정위치에 위치시킴으로써 볼트부재(510)와의 정위치 조립을 가이드하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 플랜지부(110)는 상측면에 진공조의 하부와 결합시 기밀성을 유지할 수 있도록 오목한 홈 형태의 둘레홈(112)과, 둘레홈(112)에 수용되도록 끼워져 결합되는 씰링재(410)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

씰링재(410)는 외부 공기가 중공 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 "O"링을 채용할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 내화물인 내화벽돌이 내부 철피(100)의 내측과 외측에 부착되며, 진공조의 하부에 볼트부재(510)로 체결되어 결합되는 조립과정을 갖는다.

상기한 조립과정이 완료된 후에, 수강래들의 용강이 상승 침적관을 통해 상측의 진공조 내부를 통과한 후에 하강 침적관을 통해 다시 수강래들 측으로 순환되는 과정에서 용강흐름을 이루는 환류 과정을 통하여 상부진공조에 연결된 배가스 덕트부로 탈가스시키게 된다.

상기한 플랜지부(110)의 냉각을 위해 유입구(210)를 통해 외부의 냉각수를 냉각수 유로(250) 내부로 유입시키면, 냉각수가 플랜지부(110) 둘레를 따라 형성된 냉각수 유로(250)를 따라 순환된다.

이때, 냉각수가 유입되는 유입구(210)와 냉각수가 외부로 유출되는 유출구(220) 사이의 냉각수 유로(250)에는 격판(255)이 형성되고 그 격판(255)에 냉각수의 흐름이 가능하도록 통공(255a)이 형성되어 있으므로, 냉각수의 유입과 유출 흐름에 의해 와류가 발생하는 것을 차단할 수 있는 이점을 갖는다.

이로 인해 냉각수는 냉각수 유로(250)를 순환한 후에 외부로 유출되는 과정에서 열교환되면서 플랜지부(110)를 냉각시키는 냉각기능을 수행하게 된다.

한편, 진공조와의 조립을 위한 볼트부재(510)와 너트부재(520)의 조립과정은, 도 8a에서와 같이, 결합홈부(310)의 하측에 고정된 고정가이드(320)내에 너트부재(520)를 진입시키고, 외측으로 개구된 결합홈부(310) 내에 볼트부재(510)를 진입시킨 후에, 고정가이드(320)에 의해 지지된 너트부재(520)에 볼트부재(510)를 체결시킨다.

이후에, 고정가이드(320)는 도 8b에서와 같이, 서로 마주보는 양 내측면이 볼트부재(510)가 체결된 너트부재(520)의 헤드 외주에 면 접촉되어 너트부재(520)와 볼트부재(510)의 풀림을 방지할 뿐만 아니라, 앞서 설명한 바와 같이 볼트부재(510)와 체결되는 너트부재(520)를 구속시켜 정위치에서 체결작업이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 기존과 달리, 본 발명의 볼트부재(510)는 외측으로 개구된 결합홈부(310) 내에서 진입이 용이하므로, 너트부재(520)와의 조립이 용이하게 되어 조립 시간이 단축되는 등의 조립 효율이 향상되는 이점을 갖는다.

그리고, 보강리브(125)는 몸체의 하부에 적어도 하나 이상 마련되어 몸체부(120)의 열 변형을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 플랜지부(110) 내에 냉각수의 순환이 이루어지는 냉각수 유로(250)를 마련하고, 냉각수 유입구(210)와 유출구(220) 사이에 통공(255a)을 갖는 격판(255)을 설치하여 냉각수의 와류 발생을 차단할 수 있도록 함으로써, 플랜지부(110)에 냉각 기능을 부여하여 과열로 인한 내부 철피(100)의 변형을 예방할 수 있으며, 플랜지부(110)의 테두리 부위에 결합되는 볼트부재(510)와 너트부재(520)의 조립성을 향상시킬 수 있으면서 너트부재(520)의 풀림을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 몸체부(120)의 외주 둘레를 따라 돌출된 환봉 형태의 보강리브(125)가 용접됨에 따라 용강의 환류과정에서 발생되는 열에 의해 변형되는 것을 억제시킬 수 있는 이점을 갖는다.

100 : 내부 철피 110 : 플랜지부
112 : 둘레홈 120 : 몸체부
122 : 유입홀 125 : 보강리브
210 : 유입구 220 : 유출구
250 : 냉각수 유로 255 : 격판
255a : 통공 310 : 결합홈부
320 : 고정가이드 320a,320b : 가이드플레이트
410 : 씰링재 510 : 볼트부재
520 : 너트부재

Claims (5)

1. 내,외측에 내화물이 마련되고 상부에 플랜지부(110)가 외측으로 연장되며 하측에 원통형의 몸체부(120)가 마련되는 내부 철피(100)와,
   상기 플랜지부(110)의 외측에 마련되어 냉각수의 유입과 유출을 위한 유입구(210) 및 유출구(220)와,
   상기 플랜지부(110)의 내부 둘레를 따라 형성되고 상기 유입구(210)를 통해 유입된 냉각수가 순환되어 상기 유출구(220)측으로 유출되도록 연결된 냉각수 유로(250)를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각수 유로(250) 내에 냉각수의 흐름을 제어하기 위해 설치되고 냉각수가 통과되도록 통공(255a)이 형성된 격판(255)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 플랜지부(110)의 테두리 부위에 원주방향으로 볼트부재(510)의 외측 진입이 가능하도록 외측으로 개구되도록 형성된 결합홈부(310)와,
   상기 볼트부재(510)가 체결되는 너트부재(520)의 풀림 방지를 위해 상기 결합홈부(310)의 하측 좌,우로 이격된 위치에 서로 마주하도록 마련되는 고정가이드(320)를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 내부 철피(100)는 상기 몸체부(120)의 외주 둘레를 따라 환형의 보강리브(125)가 형성된 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 플랜지부(110)는 상측면에 오목한 홈 형태로 형성되는 둘레홈(112)과,
   상기 둘레홈(112)에 끼워져 결합되는 씰링재(410)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 설비용 침적관 구조체.

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