KR20190007992A

KR20190007992A - 용융물 처리 장치

Info

Publication number: KR20190007992A
Application number: KR1020170089782A
Authority: KR
Inventors: 조현진; 최주한; 한상우; 정태인; 김장훈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-23
Also published as: JP6888166B2; WO2019013568A1; CN110891710A; EP3653317B1; EP3653317A4; US20200222974A1; CN110891710B; US11203059B2; EP3653317A1; JP2020527106A; KR101949698B1

Abstract

본 발명은 상부에 용융물 주입부가 배치되고, 바닥부에 홀이 형성되는 용기, 용융물 주입부과 홀 사이에서 바닥부에 장착되는 기체 주입부, 기체 주입부를 마주보도록 용기의 상부에 형성되고, 내부가 하측으로 개방되는 챔버부, 챔버부와 바닥부 사이에 형성되는 회전류 영역의 복수 위치를 가로지르도록 각각 배치되는 복수개의 수직부재를 포함하는 용융물 처리 장치로서, 회전류 영역내의 복수 구간에 서로 다른 회전류를 생성하여 일부 중첩시키는 방식으로 탕면을 안정적으로 유지하면서 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있는 용융물 처리 장치가 제시된다.

Description

용융물 처리 장치{Apparatus for treatment molten material}

본 발명은 용융물 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전류 영역내의 복수 구간에 서로 다른 회전류를 생성하여 일부 중첩시키는 방식으로 탕면을 안정적으로 유지하면서 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있는 용융물 처리 장치에 관한 것이다.

통상적인 연속주조 설비는, 용강(molten steel)을 운반하는 래들(Ladle), 래들에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(Tundish), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(Slab)으로 1차 응고시키는 주형(Mold), 주형으로부터 지속적으로 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대로 구성된다.

용강은 턴디시에서 개재물이 부상 분리되고, 슬래그가 안정화되고, 재산화가 방지된다. 이후, 용강은 주형에서 주편 형상으로 초기 응고층을 형성하는데, 이때, 주편의 표면 품질이 결정된다. 주편의 표면 품질이 결정될 때, 개재물에 대한 용강의 청정도가 큰 영향을 준다. 개재물에 대한 용강의 청정도가 좋지 않으면 개재물로 인한 주형내의 용강의 이상 흐름에 의하여 주편의 표면 품질이 저하된다. 또한, 개재물은 그 자체로도 주편의 표면 결함의 원인이 된다.

개재물에 대한 용강의 청정도는 턴디시에서 결정된다. 예컨대 턴디시에 용강이 체류하는 동안 용강과 개재물의 비중 차이에 의해 용강내의 개재물이 용강 탕면으로 부상되어 용강으로부터 분리되는데, 용강이 턴디시에 체류하면서 개재물을 부상 분리시키는 정도에 따라 개재물에 대한 용강의 청정도가 크게 달라진다. 즉, 용강이 턴디시 내부에 체류하는 시간이 길어질수록 용강 중의 개재물이 더 잘 부상 분리되고, 개재물에 대한 용강의 청정도가 크게 향상된다.

따라서, 종래에는 턴디시에 댐과 위어를 설치하고, 이를 이용하여 용강의 흐름을 지연시켜 용강이 턴디시내에서 체류하는 시간을 늘렸다. 하지만, 크기가 30㎛ 이하인 미세 개재물의 경우, 용강이 댐과 위어를 범람한 후 턴디시를 빠져나가는데 걸리는 시간보다 턴디시내에서 미세 개재물을 부상 분리시키기 위해 필요한 용강의 체류 시간이 더 길다. 이러한 이유로 종래에는 턴디시내의 용강에서 미세 개재물을 제거하기 어려웠다.

KR

10-2000-0044839

A

본 발명은 회전류 영역내의 복수 구간에 서로 다른 회전류를 생성하여 일부 중첩시킬 수 있는 용융물 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 장치는, 상부에 용융물 주입부가 배치되고, 바닥부에 홀이 형성되는 용기; 상기 용융물 주입부와 홀 사이에서 상기 바닥부에 장착되는 기체 주입부; 상기 기체 주입부를 마주보도록 상기 용기의 상부에 형성되고, 내부가 하측으로 개방되는 챔버부; 및 상기 챔버부와 바닥부 사이에 형성되는 회전류 영역의 복수 위치를 가로지르도록 각각 배치되는 복수개의 수직부재;를 포함한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 장치는, 상부에 용융물 주입부가 배치되고, 바닥부에 홀이 형성되는 용기; 상기 용융물 주입부와 홀 사이에서 상기 바닥부에 장착되는 기체 주입부; 상기 기체 주입부를 마주보도록 상기 용기의 상부에 형성되고, 상기 바닥부와의 사이에 회전류 영역을 형성하도록 내부가 하측으로 개방되는 챔버부; 상기 회전류 영역내의 복수 구간에 서로 다른 회전류를 생성할 수 있도록 상기 회전류 영역의 복수 위치를 가로질러 각각 배치되는 복수개의 수직부재;를 포함한다.

상기 기체 주입부는 적어도 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치하도록 상기 바닥부에 장착될 수 있다.

상기 기체 주입부는 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치할 수 있다.

각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고, 상기 기체 주입부는 서로 인접한 어느 세 개의 수직부재 중 가운데 수직부재를 마주보도록 위치할 수 있다.

상기 기체 주입부는 복수개 구비되어 서로 이격되고, 각각의 기체 주입부는 상기 복수개의 수직부재 중 적어도 어느 두 개의 수직부재를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다.

각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고, 복수개의 기체 주입부 중 적어도 어느 하나는 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치할 수 있다.

각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고, 복수개의 기체 주입부 중 적어도 어느 하나는 상기 복수개의 수직부재 중 어느 하나의 수직부재를 마주보도록 위치할 수 있다.

상기 복수개의 수직부재는 상기 용융물 주입부에서 홀을 향하는 방향으로 서로 이격된 복수 위치를 상기 용융물 주입부에서 홀을 향하는 방향에 교차하는 방향으로 각각 가로지를 수 있다.

상기 복수개의 수직부재는 각각의 하단이 상기 바닥부에서 이격되고, 각각의 상단이 상기 용기의 내부에 주입되는 용융물에 침지될 수 있는 높이로 설치될 수 있다.

상기 챔버부는 상기 기체 주입부를 사이에 두고 양측으로 각각 이격된 복수개의 벽체부를 포함하고, 상기 회전류 영역은 상기 복수개의 벽체부에서 하측으로 연장되어 상기 바닥부에 각각 연결되는 영역선들에 의하여 정의될 수 있다.

상기 챔버부는, 상기 기체 주입부를 마주보도록 상기 용기의 상부에 형성되는 리드부재; 상기 리드부재의 용융물 주입부측 단부에서 하향 연장되는 제1 벽체; 상기 리드부재의 홀측 단부에서 하향 연장되는 제2 벽체;를 포함할 수 있다.

상기 제1 벽체는 상기 용융물 주입부와 상기 기체 주입부 사이에 위치하고, 상기 제2 벽체는 상기 기체 주입부와 상기 홀 사이에 위치하며, 상기 제1 벽체와 제2 벽체 사이에 상기 복수개의 수직부재가 위치할 수 있다.

상기 제1 벽체와 제2 벽체는 각각의 하단이 상기 용기의 내부에 주입되는 용융물에 침지될 수 있는 높이로 연장될 수 있다.

상기 기체 주입부와 홀 사이에서 상기 회전류 영역의 경계를 따라 상기 용기의 하부를 가로지르도록 형성되는 댐부재;를 포함할 수 있다.

상기 댐부재는 하단이 상기 바닥부에 접촉되고, 상단이 상기 챔버부의 하측으로 이격될 수 있는 높이로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 용융물을 처리하는 용기내의 회전류 영역에 서로 다른 복수의 회전류를 생성 및 중첩시킬 수 있고, 기체 취입량을 유지하거나 증대하는 경우 모두 탕면을 안정적으로 유지하며 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 기체 취입량의 증대 없이 탕면을 안정적으로 유지하면서 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있고, 또한, 기체 취입량을 증대하여도 탕면을 안정적으로 유지하면서 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 기체 주입부를 용기의 바닥부에 설치하고 챔버부를 용기의 상부에 기체 주입부를 마주보도록 설치하여 용기내에 회전류 영역을 마련하고, 수직부재를 이용하여 회전류 영역내의 복수 구간별로 서로 다른 회전류를 생성한 후 각 구간의 경계에서 서로 인접하는 회전류끼리 중첩시킬 수 있다. 이에 의하면, 기체 취입량의 증대 없이 동일한 기체 취입량을 유지하면서 복수의 회전류를 생성할 수 있고, 이에, 탕면을 안정적으로 유지하면서 용융물의 회전량을 증대시켜 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 기체 취입량을 증대하여 복수의 회전류를 생성할 수 있는데, 이때, 용융물의 탕면상에 부유하는 슬래그에 강한 전단 응력이 가해지면서 슬래그의 일부가 용융물내로 혼입되더라도, 예컨대 둘 이상의 회전류의 경로 중첩을 통하여, 용융물내에 혼입된 슬래그를 회전류 중첩 위치로 모아주거나 부상시킬 수 있으므로, 기체 취입량이 증가하더라도 탕면상에 슬래그를 안정적으로 유지시키며 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제4 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 용융물을 처리하는 용기내에 국부적으로 회전류를 생성할 수 있으면서 복수개의 서로 다른 회전류를 집중적으로 생성할 수 있어 개재물의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 용융물 처리 장치에 관한 것이다. 제철소의 연속주조 공정을 기준으로 실시 예를 설명한다. 물론, 본 발명은 여러 산업 분아에서 각종 용융물을 처리하는 설비 및 공정에도 다양하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 중심을 폭방향으로 절단하여 일부분을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치의 중심을 길이방향으로 절단하여 일부분을 도시한 모식도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 모식도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 장치를 상세하게 설명한다. 용융물 처리 장치는, 상부에 용융물 주입부(1)가 배치되고, 바닥부(13)에 홀(14)이 형성되는 용기(10), 용융물 주입부(1)와 홀(14) 사이에서 바닥부(13)에 장착되는 기체 주입부(20), 기체 주입부(20)를 마주보도록 용기(10)의 상부에 형성되고, 내부가 하측으로 개방되는 챔버부(30), 챔버부(30)와 바닥부(13) 사이에 형성되는 회전류 영역(50)의 복수 위치를 가로지르도록 각각 배치되는 복수개의 수직부재(40)를 포함한다.

용융물(M)은 제강 설비에서 정련이 완료된 용강을 포함할 수 있다. 물론, 용융물은 다양할 수 있다. 용용물(M)은 운반용기 예컨대 래들(미도시)에 담겨 마련될 수 있다. 운반용기는 용기(10)의 상측으로 운반되고, 용융물 주입부(1)상에 위치할 수 있다. 제강 설비에서 정련 공정을 수행할 때, 용융물(M)의 탈산 등에 사용된 알루미늄이나 실리콘 등의 첨가제는 용융물(M)내의 산소에 반응하여 대부분 개재물로 제거되지만, 매우 작은 크기의 개재물(미세 개재물)은 용융물(M) 중에 그대로 남아서 용융물(M)과 함께 용기(10)내에 혼입될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 기체 주입부(20)와 챔버부(30)를 이용하여 용융물(M)내에 회전류 영역을 형성하고, 복수개의 수직부재(40)를 이용하여 회전류 영역내에 복수의 서로 다른 회전류를 집중 생성하여 일부 중첩시키고, 이를 이용하여 미세 개재물을 효과적으로 제거할 수 있다.

용융물 주입부(1)는 용융물(M)이 통과 가능한 중공의 내화물 노즐로서, 슈라우드 노즐(shroud nozzle)을 포함할 수 있다. 용융물 주입부(1)는 예컨대 머니퓰레이터(manipulator)에 장착되어 지지되며, 머니퓰레이터(미도시)의 상승에 의해 운반용기의 콜렉터 노즐(collector nozzle)에 결합되어 연통할 수 있다.

한편, 아래에서 길이방향(X), 폭방향(Y) 및 높이방향(Z)을 사용하여 실시 예를 설명한다. 길이방향(X)은 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향이고, 폭방향(Y)은 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향에 교차하는 방향일 수 있다. 높이방향(Z)은 상하방향 또는 연직방향일 수 있다. 상술한 방향들은 실시 예의 이해를 돕기 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다.

용융물 주입부(1)는 용기(10)의 바닥부(13)에서 이격되어 바닥부(13)의 중심에 높이방향(Z)으로 정렬될 수 있다. 용융물 주입부(1)는 용기(10)내에 용융물(M)을 주입할 수 있다. 용융물(M)을 주입하는 중에 용융물(M)의 레벨이 상승하면서 용융물 주입부(1)의 하부가 용융물(M)에 침지될 수 있다.

용기(10)는, 길이방향(X)과 폭방향(Y)으로 연장되는 바닥부(13), 바닥부(13)의 폭방향 양단부에서 상향 돌출되는 한 쌍의 폭방향 측벽부(11), 바닥부(13)의 길이방향 양단부에서 상향 돌출되는 한 쌍의 길이방향 측벽부(12)를 포함할 수 있다. 바닥부(13)와 폭방향 측벽부(11)와 길이방향 측벽부(12)에 의해 용기(10)의 내부에 상측으로 개방된 소정 형상의 공간이 형성될 수 있다.

폭방향 측벽부(11)는 폭방향(Y)으로 연장되고, 길이방향(X)으로 이격되어 대향 배치되며, 길이방향 측벽부(12)는 길이방향(X)으로 연장되고, 폭방향(Y)으로 이격되어 대향 배치될 수 있다.

용기(10)는 외부면이 철피로 형성되고, 내부면에 내화물이 구축될 수 있다. 용기(10)는 예컨대 연속주조 설비의 턴디시를 포함할 수 있다.

용기(10)는 길이방향(X)과 폭방향(Y)의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 장방형의 형상이며, 길이방향(X)의 너비가 폭방향(Y)의 너비보다 클 수 있다. 용기(10)는 상부에 용융물 주입부(1)가 배치되는데, 용융물 주입부(1)는 용기(10)는 길이방향(X)과 폭방향(Y)의 중심상에 높이방향(Z)으로 정렬되도록 배치된다.

용융물 주입부(1)를 사이에 두고 길이방향(X)으로 서로 이격된 바닥부(13)의 소정 위치에 각각 홀(14)이 형성될 수 있다. 홀(14)은 폭방향 측벽부(11)의 근방에서 바닥부(13)를 높이방향(Z)으로 관통하여, 바닥부(13)의 길이방향 양단부 부근에 각각 형성될 수 있다. 홀(14)은 길이방향(X)과 폭방향(Y)의 중심을 기준으로 좌우 대칭할 수 있다. 홀(14)을 통해 용기(10)내의 용융물(M)이 배출될 수 있다. 홀(14)에는 게이트(80)가 장착될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서, 용융물 처리 장치는 좌우 대칭하는 구조이고,도 1과 도 3은 용융물 처리 장치의 우측에 해당하는 도면이다. 이하에서 용융물 처리 장치의 좌측과 우측을 특별히 구분하지 않으면 용융물 처리 장치의 우측을 기준으로 실시 예를 설명하는 것이고, 이때, 설명되는 기술적인 특징은 용융물 처리 장치의 좌측에도 동일하게 적용될 수 있다.

기체 주입부(20)는 용융물 주입부(1)과 홀(14) 사이에서 바닥부(13)에 장착될 수 있다. 기체 주입부(20)는, 폭방향(Y)으로 연장되고, 용융물 주입부(1)측에서 홀(14)측으로 이격되어 바닥부(13)에 설치되는 기체 주입부 본체(21), 기체 주입부 본체(21)의 상면에 오목하게 형성되는 기체 주입구(22), 기체 주입구(22)의 상부를 커버하여 장착되고, 상면이 용기(10)내에 노출되는 포러스부(23), 기체 주입구(22)에 연통하도록 바닥부(13)와 기체 주입부 본체(21)를 관통하여 장착되는 기체 주입관(24)을 포함할 수 있다.

기체 주입부 본체(21)는 장방형의 블록 형상일 수 있고, 치밀질의 내화물 재질을 포함할 수 있다. 기체 주입구(22)는 기체 주입부 본체(21)의 상면을 따라 폭방향(Y)으로 연장되어 오목하게 형성될 수 있다. 기체 주입구(22)의 상부를 커버하도록 포러스부(23)가 장착되며, 포러스부(23)는 다공질의 내화물 재질을 포함할 수 있다. 기체는 불활성 기체를 포함할 수 있고, 불활성 기체는 예컨대 아르곤 기체를 포함할 수 있다. 기체는 기체 주입관(24)을 통해 기체 주입구(22)의 하부로 유입되고, 포러스부(23)를 통과하여 용기(10)내의 용융물(M)중에 미세한 기포 상태로 분사될 수 있다.

기체 주입부(20)가 용융물(M)에 주입하는 기체에 의해 기체 주입부(20)의 상측으로 용융물(M)의 상승류가 형성된다. 상승류는 용융물(M)의 상부면 예컨대 탕면 부근에서 분기되어 용융물 주입부(1)측을 향하는 길이방향 흐름과 홀(14)측을 향하는 길이방향 흐름으로 각각 전환되고, 챔버부(30)의 후술하는 벽체부(31)에 접촉되면서 바닥부(13)를 향하는 하강류를 형성한다.

하강류는 기체 주입부(20) 부근에 형성된 벤츄리 효과(Venturi effect)에 의해 바닥부(13) 부근에서 기체 주입부(20)를 향하는 방향으로 각각 회수되어 상승류에 합류될 수 있다. 이에 따라, 기체 주입부(20)와 챔버부(30)의 사이에 서로 다른 복수의 회전류(C1, C2)가 형성될 수 있다. 이하, 서로 다른 복수의 회전류(C1, C2)를 특별히 구분해서 설명할 필요가 없을 때는, 서로 다른 복수의 회전류(C1, C2)를 회전류라고 통칭한다. 한편, 회전류를 '상하 회전류'라 할 수도 있다.

회전류에 의해 미세 개재물이 부상 분리되기에 충분한 소정의 시간동안 용융물(M)이 용기(10)내의 회전류 영역(50)에서 복수회차 회전할 수 있고, 용융물(M)의 반복적인 회전에 의해 미세 개재물이 탕면까지 부상하여 탕면상의 슬래그(S)에 포집되어 제거되거나, 기포 상태의 기체에 포집되어 제거될 수 있다.

챔버부(30)는 기체 주입부(20)를 상하로 마주보도록 용기(10)의 상부에 형성되고, 바닥부(13)와의 사이에 회전류 영역(50)을 형성하도록 내부가 하측으로 개방될 수 있다. 챔버부(30)는 용기(10)내에 복수의 서로 다른 회전류(C1, C2)가 집중 형성되는 회전류 영역(50)을 형성하는 역할을 한다.

이를 위하여 챔버부(30)는 기체 주입부(20)를 사이에 두고 양측으로 각각 이격되고, 각각의 하부가 용융물(M) 중에 침지되는 복수개의 벽체부(31)를 포함할 수 있다. 또한, 회전류 영역(50)은 복수개의 벽체부(31)에서 하측으로 연장되어 바닥부(13)에 각각 연결되는 영역선들에 의하여, 바닥부(13)와 챔버부(30) 사이에서 용기(10)내에 소정 형상과 크기의 공간으로 정의될 수 있다.

챔버부(30)는, 기체 주입부(20)를 마주보도록 용기(10)의 상부에 형성되고, 길이방향(X)과 폭방향(Y)으로 연장되는 리드부재(32), 리드부재(32)의 폭방향 양단부에서 각각 하향 연장되는 복수개의 벽체부(31)를 포함할 수 있다. 복수개의 벽체부(31)는 리드부재(32)의 폭방향 양단부 중 용융물 주입부측 단부에서 하향 연장되는 제1 벽체(31a), 리드부재(32)의 폭방향 양단부 중 홀측 단부에서 하향 연장되는 제2 벽체(31b)를 포함할 수 있다. 여기서, 폭방향 단부는 폭방향(Y)으로 연장된 단부를 의미한다. 길이방향(X)으로 연장된 단부는 길이방향 단부라 한다. 챔버부(30)는 리드부재(32)의 길이방향 양단부에서 하향 돌출되고, 제1 벽체(31a)와 제2 벽체(31b) 사이를 길이방향(X)으로 각각 연결하는 한 쌍의 플랜지(미도시)를 포함할 수도 있다. 한 쌍의 플랜지는 하부에 상측으로 오목한 홈이 형성될 수 있고, 홈에 복수개의 수직부재(40)가 배치되어 한 쌍의 플랜지와의 충돌이 방지될 수 있다.

챔버부(30)는 용기(10)의 길이방향 벽체(12)의 서로 마주보는 면을 연결하여 설치되거나, 용기(10)의 길이방향 벽체(12)의 서로 마주보는 면에서 이격되도록 설치될 수 있다.

리드부재(32)는 판 형상의 부재로서, 챔버부(30)의 상면을 이루도록 소정 면적으로 형성될 수 있다. 리드부재(32)는 복수개의 수직부재(40)의 상측으로 이격될 수 있는 높이에 설치되며, 이때, 용기(10)내의 용융물(M)에서 이격될 수 있는 높이로 설치될 수도 있다. 물론, 용융물(M)의 상부면 레벨에 따라서 리드부재(32)가 용융물(M)에 침지될 수도 있다. 리드부재(32)가 탕면에서 이격될 때, 소정 공간이 생기는데, 이 공간은 리드부재(32)와 벽체부(31)와 한 쌍의 플랜지에 의해 보호될 수 있고, 진공 분위기로 제어되거나 용융물(M)의 상부면을 탈출한 기체에 의하여 불활성 분위기로 제어될 수 있다. 따라서, 챔버부(30)내에 나탕면이 형성되더라도 나탕면이 대기와의 접촉으로부터 차단될 수 있다.

제1 벽체(31a)는 용융물 주입부(1)와 기체 주입부(20) 사이에 위치할 수 있다. 제1 벽체(31a)는 폭방향(Y)과 높이방향(Z)으로 연장되며, 리드부재(32)의 용융물 주입부측 단부에서 하향 돌출될 수 있다. 이때, 용융물 주입부측 단부는 용융물 주입부(1)를 향한 단부를 의미한다. 제2 벽체(31b)는 기체 주입부(20)와 홀(14) 사이에 위치할 수 있다. 제2 벽체(31b)는 폭방향(Y)과 높이방향(Z)으로 연장되며, 리드부재(32)의 홀측 단부에서 하향 돌출될 수 있다. 이때, 홀측 단부는 홀(14)을 향한 단부를 의미한다. 한편, 제2 벽체(31b)는 후술하는 댐부재(60)를 상하로 마주보도록 설치될 수 있다.

제1 벽체(31a)와 제2 벽체(31b)는 각각의 하단이 용기(10)의 내부에 주입되는 용융물에 침지될 수 있으면서 바닥부(13)에서 이격되는 높이로 연장될 수 있다. 이때, 제2 벽체(31b)는 댐부재(60)에서 이격될 수 있는 높이로 연장될 수 있다.

제1 벽체(31a)와 제2 벽체(31b)는 탕면 부근에서 용융물 주입부(1)측을 향하는 길이방향 흐름과 홀(14)측을 향하는 길이방향 흐름을 각각 바닥부(13)를 향하는 하강류로 유도할 수 있다. 하강류는 바닥부(13) 부근에서 벤츄리 효과에 의해 기체 주입부(20)를 향하는 방향으로 각각 회수되어 상승류에 편입될 수 있고, 이에 회전류가 형성될 수 있다. 즉, 벽체부(31)는 회전류 형성에 주요한 역할을 한다.

한편, 제2 벽체(31b)는 댐부재(60)를 마주보며 상측으로 이격되고, 이들 간의 이격 거리에 따라서, 회전류의 유량과 후술하는 홀측 유동(P2)의 유량이 상대적으로 정해질 수 있다. 이때, 제2 벽체(31b)와 댐부재(60)의 이격 거리는 회전류의 유량에 반비례한다. 예컨대 제2 벽체(31b)가 댐부재(60)에 가까울수록 홀측 유동(P2)의 유량이 작아지며 회전류의 유량이 커지고, 반대로, 제2 벽체(31b)가 댐부재(60)에서 멀수록 홀측 유동(P2)의 유량이 커지며 회전류의 유량이 작아질 수 있다. 각 유동은 유량이 커질수록 회전수가 증가하는 관계를 가진다.

복수개의 수직부재(40)는 제1 벽체(31a)와 제2 벽체(31b)와 리드부재(32)와 바닥부(13)에 둘러싸인 회전류 영역(50)내에 위치할 수 있다. 이때, 복수개의 수직부재(40)는, 회전류 영역(50)내의 복수 구간에 서로 다른 회전류를 생성할 수 있도록, 길이방향(X)으로 서로 이격된 회전류 영역(50)내의 복수 위치를 폭방향(Y)으로 가로질러 한 쌍의 길이방향 측벽부(12) 사이를 각각 연결하도록 배치될 수 있다.

또한, 복수개의 수직부재(40)는, 높이방향(Z)으로 각각 연장되고, 각각의 하단이 바닥부(13)에서 이격되고, 각각의 상단이 용기(10)의 내부에 주입되는 용융물(M)에 침지될 수 있는 높이로 설치될 수 있다. 이때, 복수개의 수직부재(40)는 각각 내화물로 구축될 수 있으며, 위어를 포함할 수 있다.

용기(10)내에 용융물(M)이 수용되어 원하는 탕면 레벨을 형성하면, 복수개의 수직부재(40)가 용융물(M) 중에 잠긴 상태에서 용융물(M)의 유동을 제어할 수 있으며, 특히, 각 회전류의 중심으로 작용하며 회전류를 안정적으로 유지할 수 있다.

예컨대 복수개의 수직부재(40)는 용융물 주입부(1)를 통해 용기(10)내로 주입된 용융물(M)의 주입부측 유동(P1)이 기체 주입부(20)상에서 용기(10)의 상부로 유도되며 회전류를 형성할 때 이를 안내하는 역할을 하고, 기체 주입부(20)와의 사이에 벤츄리 효과를 부여하여 회전류를 생성 및 유지시키는 역할을 한다.

즉, 챔버부(30)가 기체 주입부(20)상에 회전류 영역(50)을 형성하면, 복수개의 수직부재(40)는 회전류 영역(50)내에 복수의 서로 다른 회전류를 형성하도록 각 회전류의 코어 역할을 한다. 이때, 수직부재(40)의 개수와 기체 주입부(20)의 개수와 이들의 배치 관계에 따라 회전류 영역(50)내의 회전류의 개수와 각 회전류의 회전 방향 등의 회전류 상태가 다양하게 정해지는데, 그중 기체 주입부(20)의 개수를 기준으로 회전류 영역(50)내의 회전류 상태를 크게 구분할 수 있고, 다음으로 수직부재(40)의 개수와 기체 주입부(20)의 위치를 기준으로 회전류 영역(50)내의 회전류 상태를 더 세밀히 나누어 볼 수 있다.

우선, 기체 주입부(20)의 개수가 하나이고, 복수개의 수직부재(40)의 개수가 둘이면, 각각의 수직부재는 회전류 영역(50)의 두 위치를 각각 가로질러 배치되고, 기체 주입부(20)는 서로 인접한 두 개의 수직부재 사이에 위치할 수 있다.

또한, 기체 주입부(20)의 개수가 하나이고, 복수개의 수직부재(40)의 개수가 셋 이상이면, 각각의 수직부재는 회전류 영역(50)의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고, 기체 주입부(20)는 적어도 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치하도록 바닥부(13)에 장착될 수 있다. 이때, 기체 주입부(20)는 서로 인접한 두 개의 수직부재 사이에 위치하거나, 서로 인접한 어느 세 개의 수직부재 중 가운데 수직부재를 마주보도록 위치할 수 있다.

이들 경우는, 모두 하나의 기체 주입부(20)를 이용하여 복수개 예컨대 두 개의 회전류를 형성할 수 있는 구조이다. 즉, 기체 취입량의 증대 없이 회전류 영역(50)내에 복수 예컨대 두 구간 내지 세 구간을 마련하고, 각 구간에 서로 다른 회전류를 생성하는 구조이므로, 개재물 제거 효과를 높일 수 있다.

이때, 기체 주입부(20)를 서로 인접한 두 개의 수직부재(40) 사이에 위치시키면 복수의 회전류를 서로 인접하게 생성하여 중첩시킬 수 있고, 이에, 기체 취입량의 증대 없이 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

이를테면 회전류 영역(50)내의 복수 위치에서 용융물(M)이 여러 방향으로 다르게 회전류를 형성하며 서로 중첩할 수 있으므로, 기체의 취입량을 증량하여 용융물(M)을 집중적으로 강하게 회전시키지 않아도, 용융물(M)의 회전량을 극대화할 수 있다. 이에, 용융물(M)이 회전류 영역(50)을 빠져나가기 전에 용융물(M)을 충분한 시간 동안 회전시킬 수 있어 개재물 제거능을 현저히 향상시킬 수 있다.

한편, 기체 주입부(20)를 서로 인접한 어느 세 개의 수직부재 중 가운데 수직부재를 마주보도록 위치시키면 기체 취입량을 두 배로 증가시키더라도 가운데 수직부재에서 기체가 양측으로 분기되어 각각의 회전류에는 기체 취입량의 절반이 할당될 수 있고, 따라서, 회전류의 강도가 불필요하게 증가되는 것을 막아 탕면에 나탕이 생기는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

이를테면 기체 취입량을 늘리더라도 각 회전류로 할달할 수 있으므로 회전류 강도가 지나치게 증가하는 것을 막아 탕면을 안정적으로 유지할 수 있다. 물론, 이 경우에도 용융물(M)이 회전류 영역(50)을 빠져나가기 전에 용융물(M)을 충분한 시간 동안 회전시킬 수 있어 개재물 제거능을 현저히 향상시킬 수 있고, 즉, 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 기체 주입부(20)의 개수와 복수개의 수직부재(40)의 개수가 각각 둘이면, 각각의 기체 주입부(20)는 두 개의 수직부재(40)를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다.

또한, 기체 주입부(20)가 복수개 예컨대 두 개 이상 구비되어 서로 이격되고, 복수개의 수직부재(40)가 예컨대 세 개 이상 구비되어 서로 이격되면, 각각의 수직부재는 회전류 영역(50)의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고, 각각의 기체 주입부(20)는 복수개의 수직부재(40) 중 적어도 어느 두 개의 수직부재를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 이때, 복수개의 기체 주입부(20) 중 적어도 어느 하나는 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치할 수 있다. 또는, 복수개의 기체 주입부(20) 중 적어도 어느 하나는 복수개의 수직부재(40) 중 어느 하나의 수직부재를 마주보도록 위치할 수 있다.

이들 경우는, 복수개의 기체 주입부(20)를 이용해서 복수개 예컨대 두 개 이상의 서로 다른 회전류를 생성 및 중첩할 수 있는 구조이다. 이때, 용융물(M) 중에 주입되는 기체의 총량이 증가하지만, 기체 취입량 또는 기체 취입량의 증가분은 서로 다른 복수의 회전류에 각각 고르게 분배되기 때문에 회전류 강도의 불필요한 증가는 막아 탕면을 보다 안정적으로 유지할 수 있으면서 용융물(M)의 회전량을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서, 용융물(M)이 회전류 영역(50)을 빠져나가기 전에 용융물(M)을 충분한 시간 동안 회전시킬 수 있어 개재물 제거능을 현저히 향상시킬 수 있다.

또한, 회전류 강도가 증가하여 슬래그에 가해지는 전단 응력이 증가됨에 따라 슬래그가 밀려 용융물(M)에 혼입되더라도, 용융물(M)에 혼입되는 슬래그를 복수의 회전류가 중첩되는 곳으로 모아주며 회전류 영역(50)내에 체류시켜 슬래그의 부상 분리의 가능성을 높일 수 있다. 즉, 용융물(M)에 혼입된 슬래그가 회전류 영역(50)을 빠져나가기 전에 회전류 영역(50)내의 회전류가 중첩되는 곳으로 유도한 후 탕면으로 부상시킬 수 있으므로 슬래그 혼입 문제를 억제 또는 방지할 수가 있고, 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

실시 예에서는 기체 주입부(20)의 개수가 하나이고, 수직부재(40)의 개수가 두 개이며, 두 개의 수직부재(40)가 기체 주입부(20)를 사이에 두고 길이방향(X)으로 이격되는 경우를 기준으로 하여 본 발명을 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수개의 수직부재(40)는 제1 수직부재(41) 및 제2 수직부재(42)를 포함할 수 있다. 이때, 용융물 주입부(1)에 가까운 수직부재가 제1 수직부재(41)이고 나머지가 제2 수직부재(42)이다. 제1 수직부재(41)와 제2 수직부재(42) 사이에 하나의 기체 주입부(20)가 위치할 수 있다. 이 구조에 의해, 회전류 영역(50)은 제1 회전류 구간(51)과 제2 회전류 구간(52)으로 분할될 수 있다.

제1 수직부재(41)와 제2 수직부재(42)의 사이에 생성되는 상승류는 탕면에서 길이방향(X)의 양측으로 분할되고, 제1 수직부재(41)와 제1 벽체(31a)의 사이에 생성되는 하강류와 제2 수직부재(42)와 제2 벽체(31b) 사이에 생성되는 하강류가 제1 수직부재(41)와 제2 수직부재(42)의 사이로 회수되면서 제1 회전류(C1)와 제2 회전류(C2)가 생성될 수 있다. 용용물(M)은 각 회전류를 따라 흐르는데, 제1 회전류 구간(51)과 제2 회전류 구간(52)의 경계에서 각 회전류에 자유롭게 편입된다. 예컨대 회전류 영역(50)내의 용융물(M) 중 일부가 홀(14)측을 향하는 방향으로 이동하더라도 제2 회전류(C2)에 의해 회전할 수 있고, 이에, 용융물(M)의 체류 시간과 기체와의 접촉 시간을 증대시킬 수 있다.

댐부재(60)는 기체 주입부(1)와 홀(14) 사이에서, 회전류 영역(50)의 경계를 따라 용기(10)의 하부를 가로질러 폭방향(Y)으로 형성될 수 있다. 댐부재(60)는 제2 벽체(31b)를 마주보도록 바닥부(13)상에 설치되어 하단이 바닥부에 접촉되고, 상단이 제2 벽체(31b)의 하측으로 이격되는 높이로 형성되며, 한 쌍의 길이방향 측벽부(12) 사이를 연결하여 설치될 수 있다. 댐부재(60)의 하부에는 잔탕홀(미도시)이 구비될 수도 있다.

댐부재(60)는 챔버부(30)의 제2 벽체(31b)를 따라 바닥부(13)로 향하는 하강류를 본류와 지류로 나누어 유도할 수 있다. 우선, 하강류의 지류는 제2 벽체(31b)를 따라 바닥부(13)로 향하다가 홀(14)측을 향하도록 분기되는 흐름이다. 하강류의 지류는 제2 벽체(31b)와 댐부재(60) 사이의 이격 공간을 통하여 회전류 영역(50)을 빠져나간 후, 홀(14)측을 향하는 유동인 홀측 유동(P2)을 형성할 수 있다. 하강류의 본류는 댐부재(60) 부근에서 홀(14)측을 향하여 분기되지 않고 하강류를 유지하면서 회전류 영역(50)내에서 계속 하강하는 흐름이다. 하강류의 본류는 바닥부(13) 부근에서 벤츄리 효과에 의해 기체 주입부(20)를 향하는 방향으로 회수되어 상승류에 편입될 수 있고, 이에 회전류가 형성될 수 있다.

한편, 댐부재(60)가 없더라도 하강류가 바닥부(13) 부근에서 홀(14)을 향하는 방향과 기체 주입부(20)를 향하는 방향으로 나눠진 후, 홀측 유동(P2)과 회전류를 각각 형성할 수 있다. 즉, 댐부재(60) 없이 기체 주입부(20)와 챔버부(30)와 복수개의 수직부재(40)를 이용하여 회전류를 생성할 수 있다. 물론, 댐부재(60)를 이용하면 회전류를 더욱 원활하게 생성할 수가 있다.

게이트(80)는 홀(14)을 개폐 가능하도록 용기(10)의 하면에 장착될 수 있다. 게이트(80)는 슬라이드 게이트를 포함할 수 있다. 게이트(80)에 노즐(70)이 장착된다. 노즐(70)은 게이트(80)의 개폐에 의하여 홀(14)에 연통할 수 있다. 노즐(70)은 침지 노즐(Submerged Entry Nozzle)을 포함할 수 있다.

용융물(M)은 회전류 영역(50)에서 충분한 시간 동안 회전하면서 미세 개재물을 제거한 후, 홀(14)을 통하여 토출되어 게이트(80)를 통과하고, 노즐(70)의 내부로 유입되어 노즐(70)의 하부에 마련된 주형(미도시)에 공급될 수 있다.

주형(Mold)은 장방형 또는 정방향의 중공형 블록일 수 있고, 내부가 상측 및 하측으로 수직하게 개방될 수 있다. 주형에 공급된 용융물(M)은 주편(Slab)의 형상으로 1차 응고될 수 있고, 주형의 하측에 마련된 냉각대(미도시)를 통과하며 2차 냉각되어 반제품인 주편으로 연속 주조될 수 있다.

이하, 회전류 영역(50)내에 다양한 회전류 상태를 부여하는 기체 주입부(20)의 개수 및 위치와 수직부재(40)의 개수를 본 발명의 실시 예에 따른 다양한 변형 예들을 통하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이고, 도 6은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이며, 도 7은 본 발명의 제4 변형 예에 따른 용융물 처리 장치의 개략도이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 변형 예에서는 복수개의 수직부재(40A)가 제1 수직부재(41A), 제2 수직부재(42A), 제3 수직부재(43A)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 수직부재(41A), 제2 수직부재(42A) 및 제3 수직부재(43A)는 회전류 영역(50A)의 세 위치를 각각 가로질러 배치되며, 용융물 주입부(1)에 가장 가까운 위치에 제1 수직부재(41A)가 위치하고, 그 다음 위치에 제2 수직부재(42A)와 제3 수직부재(43A)가 순서대로 위치할 수 있다. 이 구조에서 회전류 영역(50A)은 제1 회전류 구간(51A)과 연결 구간(52A)과 제2 회전류 구간(53A)으로 분할될 수 있다.

기체 주입부(20A)는 서로 인접한 세 개의 수직부재 중 가운데 수직부재인 제2 수직부재(42A)를 마주보도록 위치할 수 있다. 기체는 제2 수직부재(42A)를 중심으로 하여 길이방향(X)의 양측으로 분할되어 두 개의 상승류가 각각 생성되며, 제1 수직부재(41A)와 제1 벽체(31a)의 사이에 생성되는 하강류와 제3 수직부재(43A)와 제2 벽체(31b) 사이에 생성되는 하강류가 제2 수직부재(42A)와 기체 주입부(20A)의 사이로 회수되면서 제1 회전류(C1)와 제2 회전류(C2)가 생성될 수 있다.

용용물(M)은 각 회전류를 따라 흐르며, 연결 구간(52A)의 하부에서 각 회전류에 자유롭게 편입된다. 회전류 영역(50A)내의 용융물(M)의 일부가 홀(14)측을 향하는 방향으로 이동하여도 제2 회전류(C2)에 의해 회전할 수 있고, 용융물(M)의 체류 시간과 기체와의 접촉 시간을 증대시킬 수 있다.

또한, 제2 수직부재(42A)가 기체를 분기시키기 때문에 기체 주입량을 두배로 증대하여도 탕면에 나탕이 생기는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따르면, 복수개의 수직부재(40B)는 제1 수직부재(41B)와 제2 수직부재(42B)를 포함할 수 있고, 각각은 회전류 영역(50B)의 두 위치를 가로질러 배치될 수 있고, 용융물 주입부(1)에 가깝도록 제1 수직부재(41A)가 위치할 수 있다. 여기서, 회전류 영역(50B)은 제1 회전류 구간(51B)과 제2 회전류 구간(52B)으로 분할될 수 있다.

기체 주입부(20B)는 제1 기체 주입부(21B)와 제2 기체 주입부(22B)를 포함할 수 있다. 기체 주입부(20B)는 제1 수직부재(41B)와 제2 수직부재(42B)를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 이때, 제1 기체 주입부(21B)는 제1 벽체(31a)와 제1 수직부재(41B)의 사이에 위치할 수 있고, 제2 기체 주입부(22B)는 제2 수직부재(42B)와 제2 벽체(31b)의 사이에 위치할 수 있다.

제1 벽체(31a)와 제1 수직부재(41B)의 사이에 생성되는 상승류, 제2 수직부재(42B)와 제2 벽체(31b) 사이에 생성되는 상승류, 및 제1 수직부재(41B)와 제2 수직부재(42B) 사이에서 복수개의 기체 주입부(20B)에 의해 생성되는 하강류가 서로 연계됨에 따라, 제1 회전류(C3)와 제2 회전류(C4)가 강하게 생성되면서 제1 회전류 구간(51B)과 제2 회전류 구간(53B)의 경계에서 중첩될 수 있다.

용용물(M)은 각 회전류를 따라 흐르며, 회전류 영역(50B)내의 용융물(M) 중 일부가 홀(14)측을 향하는 방향으로 이동하여도 제2 회전류(C4)에 의해 회전할 수 있고, 이에, 용융물(M)의 체류 시간과 기체와의 접촉 시간을 증대시킬 수 있다.

또한, 탕면의 슬래그가 용유물(M)에 혼입되더라도, 그 위치가 제1 수직부재(41B)와 제2 수직부재(42B) 사이로 한정되므로 홀(14)측을 향하는 방향으로 유동되는 것이 방지되고, 회전류 영역(50B)내에서 체류하면서 부상 분리될 수가 있다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 변형 예에 따르면, 복수개의 수직부재(40C)는 제1 수직부재(41C), 제2 수직부재(42C), 제3 수직부재(43C)를 포함할 수 있고, 각각은 회전류 영역(50C)의 세 위치를 가로질러 배치될 수 있고, 용융물 주입부(1)에 가장 가까운 위치에 제1 수직부재(41C)가 위치하고, 다음 위치에 제2 수직부재(42C)와 제3 수직부재(43C)가 순서대로 위치할 수 있다.

기체 주입부(20C)는 제1 기체 주입부(21C) 및 제2 기체 주입부(22C)를 포함할 수 있다. 제1 기체 주입부(21C)는 제1 벽체(31a)와 제1 수직부재(41C)의 사이에 위치할 수 있고, 제2 기체 주입부(22C)는 제2 수직부재(42C)와 제3 수직부재(43C)의 사이에 위치할 수 있다. 회전류 영역(50C)은 제1 회전류 구간(51C), 제2 회전류 구간(52C), 및 제3 회전류 구간(53C)으로 분할될 수 있다.

제1 벽체(31a)와 제1 수직부재(41C)의 사이에 생성되는 상승류는 각 기체 주입부(20C)에 의하여 제1 수직부재(41C)와 제2 수직부재(42C) 사이에 생성되는 하강류에 의하여 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향으로 제1 수직부재(41C)의 상부를 범람하고, 제1 수직부재(41C)와 제2 수직부재(42C) 사이에 생성되는 하강류의 일부가 제1 기체 주입부(21C)측으로 회수됨에 따라 제1 회전류(C5)가 생성된다.

제2 수직부재(42C)와 제3 수직부재(43C)의 사이에 생성되는 상승류는 탕면에서 길이방향(X)의 양측으로 분할되고, 제1 수직부재(41C)와 제2 수직부재(42C) 사이에 생성되는 하강류와 제3 수직부재(43C)와 제2 벽체(31b) 사이에 생성되는 하강류가 제2 수직부재(42C)와 제3 수직부재(43C)의 사이로 회수되면서 제2 회전류(C6)와 제3 회전류(C7)가 생성될 수 있다.

이렇게 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향으로, 순차적으로 생성되며 그 순서대로 번갈아 회전방향이 달라지는 서로 다른 세 개의 회전류를 생성하여 세 회전류를 모두 각 구간의 경계에서 중첩시킬 수 있다. 즉, 기체 주입의 위치를 하나 더 늘리는 것으로 세 개의 회전류를 생성할 수 있으므로, 회전류 형성을 극대화할 수 있다. 따라서, 회전류 영역(50C)내의 용융물(M) 중 일부가 홀(14)측을 향하는 방향으로 이동하더라도 제2 회전류(C6)와 제3 회전류(C7)에 의해 회전할 수 있고, 이에, 용융물(M)의 체류 시간과 기체와의 접촉 시간을 증대시킬 수 있다.

도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 변형 예에 따르면, 복수개의 수직부재(40D)는 제1 수직부재(41D), 제2 수직부재(42D), 제3 수직부재(43D)를 포함할 수 있고, 각각은 회전류 영역(50D)의 세 위치를 가로질러 배치될 수 있고, 용융물 주입부(1)에 가장 가까운 위치에 제1 수직부재(41D)가 위치하고, 다음 위치에 제2 수직부재(42D)와 제3 수직부재(43D)가 순서대로 위치할 수 있다.

기체 주입부(20D)는 제1 기체 주입부(21D) 및 제2 기체 주입부(22D)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 기체 주입부(21D)는 제1 수직부재(41D)를 마주보도록 제1 수직부재(41D)의 하측에 위치하고, 제2 기체 주입부(22D)는 제3 수직부재(43D)와 제2 벽체(31b) 사이에 위치할 수 있다. 회전류 영역(50D)은 제1 회전류 구간(51D), 제2 회전류 구간(52D), 제3 회전류 구간(53D)으로 분할될 수 있다.

제1 기체 주입부(21D)에서 취입되는 기체는 제1 수직부재(41C)의 양측으로 분기되어 각각 상승류를 형성하고, 그중 제1 벽체(31a)와 제1 수직부재(41C) 사이에 생성되는 상승류는 용융물 주입부(1)에서 홀(14)을 향하는 방향으로 제1 수직부재(41D)의 상부를 범람하여 제1 수직부재(41D)와 제2 수직부재(42D) 사이에 생성되는 상승류에 편입되어 제1회전류 지류(C8)을 형성하고, 복수개의 기체 주입부(20D)에 의해 제2 수직부재(42D)와 제3 수직부재(43D)의 사이에 생성되는 하강류 일부가 바닥부(13) 부근에서 제1 기체 주입부(21D)쪽으로 회수되어 제1 회전류 본류(C9)를 생성한다.

제1 벽체(31a)와 제3 수직부재(43D)의 사이에 생성되는 상승류와 제2 수직부재(42D)와 제3 수직부재(43D) 사이에서 복수개의 기체 주입부(20D)에 의해 생성되는 하강류가 서로 연계되어 제2 회전류(C10)가 생성되고, 제2 회전류 구간(52D)과 제3 회전류 구간(53D)의 경계에서 중첩될 수 있다.

이렇게 서로 다른 세 개의 회전류를 생성하여 세 회전류를 각 구간의 경계에서 서로 다른 방식으로 중첩시킬 수 있다. 즉, 기체 주입의 위치를 하나 더 늘리는 것으로 세 개의 회전류를 생성할 수 있으므로, 회전류 형성을 극대화할 수 있다. 따라서, 회전류 영역(50D)내의 용융물(M) 중 일부가 홀(14)측을 향하는 방향으로 이동하더라도 제1 회전류 본류(C8)와 제2 회전류(C10)에 의해 회전할 수 있고, 이에, 용융물(M)의 체류 시간과 기체와의 접촉 시간을 증대시킬 수 있다

상기와 같이 형성되는 본 발명의 실시 예 및 그 변형 예들에 따른 용융물 처리 장치가 연속주조 설비의 턴디시에 적용되면, 연속주조 공정을 수행하는 중에 턴디시의 내부에 국부적으로 서로 다른 복수의 회전류를 집중 생성하여 그중 일부를 중첩시킬 수 있다. 따라서, 용강을 턴디시내에서 복수 회 반복하여 회전시키면서 장시간 체류시킬 수 있고, 용강을 기포 상태의 아르곤 기체에 수차례 반복 접촉시킬 수 있다. 이에, 용강내의 개재물을 효과적으로 제거할 수 있는데, 특히, 30㎛ 이하의 크기를 가지는 미세 개재물을 매우 효과적으로 제거할 수 있다.

이때, 기체 주입량의 증대 없이 턴디시내에 서로 다른 복수의 회전류를 생성하여 탕면상의 슬래그를 안정적으로 유지할 수 있고, 기체 주입량을 증대하여 턴디시내에 복수의 회전류를 생성하더라도, 회전류의 중첩을 이용하여 용강내로 혼입되는 슬래그를 회전류가 중첩되는 위치로 모아주거나 부상시켜 탕면상의 슬래그를 안정적으로 유지할 수 있다.

즉, 턴디시 바닥부에 기체 주입부(20)를 설치하고 기체 주입부(20)를 상하로 마주보도록 턴디시 상부에 챔버부(30)를 설치하여 회전류 영역을 마련하고, 회전류 영역내에 복수개의 수직부재(40)를 설치한다. 이후, 턴디시에 용강을 수강하여 연속주조 공정을 수행하는 중에 기체 주입부(20)로 아르곤 기체를 주입하여 회전류를 생성할 수 있다. 이때, 서로 다른 구간에서 각각의 수직부재(40)를 중심으로 하는 서로 다른 복수의 회전류를 생성하면서, 서로 인접한 구간들 사이의 경계에서 서로 인접한 회전류끼리 중첩시킬 수 있다.

이때, 복수개의 수직부재(40) 중 어느 하나를 마주보도록 기체 주입부(20)를 설치하거나 복수개의 수직부재(40) 사이에 기체 주입부(20)를 설치하여, 기체 취입량의 증대 없이 동일한 기체 취입량을 유지하며 복수의 회전류를 생성할 수 있고, 이에, 탕면을 안정적으로 유지하며 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수개의 수직부재(40) 중 적어도 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재를 사이에 두고 복수개의 기체 주입부(20)를 이격 설치하고, 기체 취입량을 증대하여 복수의 회전류를 생성할 수 있는데, 이때, 서로 이웃하는 회전류끼리 중첩되므로, 슬래그 일부가 용강내에 혼입되더라도 이를 회전류가 중첩되는 위치로 모아주어 부상시킬 수 있고, 탕면상에 슬래그를 안정적으로 유지시키며 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시 형태에 따르면, 용기(10)내에 서로 다른 복수의 회전류를 집중적으로 형성하여 개재물 제거 효율을 극대화할 수 있다.

예컨대 기체 주입부(20)를 통하여 용융물(M)에 취입되는 기체의 취입량을 단순히 늘리는 방식으로 회전류 강도를 증가시켜 개재물 제거 효율을 높일 수는 있으나, 이 방식에서는 기체가 한 지점에 집중적으로 취입되며 한 방향으로 강한 회전류를 생성하기 때문에, 탕면 유동이 불안정하여 슬래그가 용융물(M) 중에 혼입되는 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 개제물 제거 효율을 높이기 위해 단순히 기체의 취입량을 늘리는 것에는 한계가 있다.

반면, 본 발명의 실시 예에서는 복수의 구간내에 서로 다른 회전류 각각 생성하고 인접하는 회전류끼리 중첩시켜 개재물 제거 효율을 극대화하는 방식이므로, 기체 취입량을 늘리지 않고 개재물 제거 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 기체 취입량을 늘리더라도 기체 취입량의 증가분을 서로 다른 복수의 회전류로 분산하여 회전류 각각의 강도가 증가하는 것을 억제할 수 있어, 탕면을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 용기 11: 폭방향 측벽부
12: 길이방향 측벽부 13: 바닥부
14: 홀 20: 기체 주입부
21: 기체 주입부 본체 22: 기체 주입구
23: 포러스부 24: 기체 주입관
30: 챔버부 31: 벽체부
31a: 제1 벽체 31b: 제2 벽체
32: 리드부재 40: 수직부재
50: 회전류 영역 60: 댐부재
70: 노즐 80: 게이트

Claims

상부에 용융물 주입부가 배치되고, 바닥부에 홀이 형성되는 용기;
상기 용융물 주입부와 홀 사이에서 상기 바닥부에 장착되는 기체 주입부;
상기 기체 주입부를 마주보도록 상기 용기의 상부에 형성되고, 내부가 하측으로 개방되는 챔버부; 및
상기 챔버부와 바닥부 사이에 형성되는 회전류 영역의 복수 위치를 가로지르도록 각각 배치되는 복수개의 수직부재;를 포함하는 용융물 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기체 주입부는 적어도 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치하도록 상기 바닥부에 장착되는 용융물 처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 기체 주입부는 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치하는 용융물 처리 장치.
청구항 2에 있어서,
각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고,
상기 기체 주입부는 서로 인접한 어느 세 개의 수직부재 중 가운데 수직부재를 마주보도록 위치하는 용융물 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기체 주입부는 복수개 구비되어 서로 이격되고,
각각의 기체 주입부는 상기 복수개의 수직부재 중 적어도 어느 두 개의 수직부재를 사이에 두고 서로 이격되는 용융물 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고,
복수개의 기체 주입부 중 적어도 어느 하나는 서로 인접한 어느 두 개의 수직부재 사이에 위치하는 용융물 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
각각의 수직부재는 상기 회전류 영역의 셋 이상의 위치를 각각 가로질러 배치되고,
복수개의 기체 주입부 중 적어도 어느 하나는 상기 복수개의 수직부재 중 어느 하나의 수직부재를 마주보도록 위치하는 용융물 처리 장치.