KR20190069088A - 용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법 - Google Patents

용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융금속을 처리하는 장치로서, 용융금속이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기; 및 상기 내부공간에서 상기 장입구에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사하도록, 적어도 일부분이 상기 출구를 통해 상기 내부공간으로 출입 가능하게 설치되는 분사기;를 포함하고, 용기 내 용융금속에 생성된 슬래그를 효과적으로 배재할 수 있다.

Description

용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법{Apparatus for treating molten metal And Method for slag skimming}
본 발명은 용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기 내 용융금속에 생성된 슬래그를 효과적으로 배재할 수 있는 용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법에 관한 것이다.
일반적으로 제강공정은 용선 예비처리, 전로 정련, 2차 정련, 및 연속 주조 순으로 진행된다. 전로 정련에서는 순산소를 상취, 저취하여 불순물을 산화 정련하고, 2차 정련에서는 전로 정련시의 산소 취입에 따른 산소 및 산소 산화물을 제거하고 있다.
전로 정련 중에 저취 정련에서는 전로에 용선을 장입한 후 전로 바닥에 설치된 저취 노즐을 통해서만 가스를 공급하여 용선을 정련한다. 상취 정련에서는 저로의 상부로 가스를 공급하여 용선을 정련한다. 복합취련 정련에서는 용선의 상부 및 하부를 통해서 가스를 공급하여 용선의 정련이 수행된다.
종래의 상취 전로나 복합취련 전로에서 용선을 정련할 때, 슬래그의 발생량이 많다. 이에, 용선의 취련 및 슬래그 배재를 2회에 걸쳐 실시하였다. 즉, 용선을 전로에 장입하여 1차 취련하고, 전로를 경동시켜 슬래그를 일부 배재한 후, 다시 2차 취련하고 슬래그를 배재하였다.
그러나 1차 취련 후 슬래그를 배재할 때 전체 슬래그 중 약 50%만 배재된다. 이에, 2차 취련시 슬래그 내 함유된 인(P) 성분을 제거하기 위해 다량의 냉각재나 매용재 등이 투입하고, 염기도를 높이기 위해 다량의 생석회 등이 사용된다. 따라서, 냉각재 등의 투입량 증가로 용강의 품질이 저하되고, 생석회 등이 과잉 투입되면서 제품의 생산원가가 상승하는 문제가 있다.
KR 2007-0059747 A KR 2004-0060055 A
본 발명은 슬래그는 용기의 장입구 측으로 밀어낼 수 있는 용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법을 제공한다.
본 발명은 용기 내 용융금속에 생성된 슬래그를 효과적으로 배재할 수 있는 용융금속 처리장치 및 슬래그 배재방법을 제공한다.
본 발명은 용융금속을 처리하는 장치로서, 용융금속이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기; 및 상기 내부공간에서 상기 장입구에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사하도록, 적어도 일부분이 상기 출구를 통해 상기 내부공간으로 출입 가능하게 설치되는 분사기;를 포함한다.
상기 분사기는, 상기 장입구에 대향되는 영역과 상기 장입구 사이에서, 상기 장입구에 대향되는 영역만을 향해서, 수직면과 교차하는 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있고,
상기 분사기는, 상기 장입구에 대향되는 영역과 마주볼 수 있는 부분에만 배치되는 분사홀을 구비한다.
상기 분사기는 수평선에 대해 40 내지 60도의 각도로 가스를 분사할 수 있다.
상기 분사기는, 상하방향으로 연장되고, 내부에 가스가 이동하는 경로를 형성하는 몸체를 포함하고, 상기 분사홀은 상기 몸체의 측면에 형성된다.
상기 몸체는 기울기 조절이 가능하게 설치된다.
상기 분사홀은 수평선에 대해 교차하는 방향으로 연장형성된다.
상기 분사홀은 복수개가 구비되고, 상기 몸체의 둘레를 따라 배치된다.
상기 분사기는, 상하방향으로 연장되는 제1 몸체; 상기 제1 몸체의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 제1 몸체의 하단부에 연결되는 제2 몸체; 및 상기 제2 몸체의 측면에 형성되는 분사홀;을 포함한다.
상기 제2 몸체는 기울기의 조절이 가능하게 상기 제1 몸체에 연결된다.
본 발명은 용융금속에 생성된 슬래그를 배재하는 슬래그 배재방법으로서, 용융금속이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기를 마련하는 과정; 상기 출구가 상측을 향하고, 상기 슬래그가 상기 장입구를 통해 배출되도록 상기 용기를 경동시키는 과정; 및 상기 내부공간에서 상기 장입구에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사하는 과정;을 포함한다.
상기 가스를 분사하는 과정은, 상기 출구로 가스를 분사할 수 있는 분사기를 삽입하는 과정; 및 상기 분사기로, 상기 장입구에 대향되는 영역에서 상기 슬래그와 접촉하는 부분을 향해서 가스를 분사하는 과정;을 포함한다.
상기 가스를 분사하면서, 상기 장입구로 상기 용기 내부의 용융금속이 배출되는지 모니터링하는 과정; 및 상기 장입구로 용융금속이 배출되면 가스의 분사를 중지하는 과정;을 더 포함한다.
상기 용기는 전로를 포함하고, 상기 가스는 불활성 가스를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 용기 내부에 수용된 슬래그를 용기의 장입구로 배재할 때, 불활성 가스로 슬래그를 밀어낼 수 있다. 이에, 용융금속 상부의 슬래그가 불활성 가스에 의해 용기의 장입구 측으로 원활하게 이동할 수 있다. 따라서, 용기의 장입구를 통해 배출되는 슬래그의 양이 증가하여, 용융금속에 생성된 슬래그를 효과적으로 배재할 수 있다.
예를 들어, 1차 취련 후 전로를 경동시켜, 인을 함유하는 슬래그를 배재하는 작업을 수행할 수 있다. 이때, 불활성 가스로 슬래그를 밀어내면, 전로 내 전체 슬래그 중 70~100%가 배재될 수 있다. 따라서, 2차 취련시 인(P)을 제거하기 위해 사용하는 냉각재나 생석회 등의 투입량을 감소시켜, 용강의 품질을 향상시키고, 제품의 생산원가를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치에서 용융금속을 처리하는 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치에서 슬래그를 배재하는 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그 배재방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그를 배재하는 과정을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치에서 용융금속을 처리하는 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치에서 슬래그를 배재하는 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용융금속 처리장치(100)는, 용융금속(M)을 처리하는 장치로서, 용기(110), 및 분사기(130)를 포함한다. 또한, 용융금속 처리장치(100)는, 용기(110)의 내부공간으로 공정가스를 분사할 수 있는 메인랜스(120), 및 용기(110)에서 배재되는 슬래그(S)를 수거하는 포트(140)를 더 구비할 수 있다. 이때, 용기(110)는 전로일 수 있다.
용기(110)는 용융금속(M)이 저장되는 내부공간을 가진다. 예를 들어, 바닥부와 측벽부가 구비되어 내부공간을 형성할 수 있다. 바닥부와 측벽부는 외형을 형성하는 철피와, 철피 내측에 축조되는 내화물로 이루어질 수 있다.
측벽부에는 내부공간에 저장된 용융금속(M)을 배출할 수 있는 출구(112)가 형성된다. 즉, 출구(112)는 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 영역과 장입구(111) 사이에 위치한다. 이에, 용기(110) 내에서 용융금속(M)을 처리한 후, 출구(112)가 하측을 향하도록 용기(110)를 경동시키면, 출구(112)를 통해 내부공간에 수용된 용융금속(M)이 외부로 배출될 수 있다.
바닥부에는 공정가스를 공급할 수 있는 저취노즐(113)이 구비될 수 있다. 공정가스로 산소 가스가 사용될 수 있다. 따라서, 용기(110)의 바닥으로 공급되는 공정가스에 의해 용기(110) 내 용융금속(M)을 정련할 수 있다.
또한, 용기(110)의 상부는 적어도 일부분이 개방되어 장입구(111)가 형성될 수 있다. 바닥부에 대향하는 부분에 장입구(111)가 위치할 수 있다. 즉, 장입구(111)의 대향하는 영역은 용기(110)의 바닥일 수 있다. 장입구(111)를 통해 용기(110)의 내부로 장입물이 장입될 수 있다. 장입물은 용선일 수 있다. 용선은 용기(110)의 내부공간에서 정련되고, 불순물이 제거되어 용강이 될 수 있다.
이때, 용기(110)는 기울기가 조절될 수 있다. 즉, 용기(110)는 경동될 수 있게 지지된다. 따라서, 용기(110)의 장입구(111)와 출구(112) 위치가 변경될 수 있다. 장입구(111)가 상측을 향하도록 용기(110)가 경동되면, 용기(110) 내부로 장입물을 장입시키거나 내부에서 용융금속(M)을 처리하는 공정을 수행할 수 있다. 출구(112)가 하측을 향하도록 용기(110)가 경동되면, 용기(110) 내부의 용융금속(M)이 출구(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 장입구(111)가 측면을 향하고 출구(112)가 상측을 향하도록 용기(110)가 경동되면, 용기(110) 내부에서 용융금속(M) 상부에 부유한 슬래그(S)가 장입구(111)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
포트(140)는 내부공간을 가지고 상부가 개방되는 그릇 모양으로 형성될 수 있다. 포트(140)는 용기(110)의 외측에 배치될 수 있다. 포트(140)는 용기(110)의 장입구(111)보다 하측에 위치할 수 있다. 이에, 용기(110)를 경동시켜 장입구(111)로 슬래그(S)를 배재할 때, 장입구(111)에서 배출되는 슬래그(S)가 포트(140)로 수거될 수 있다.
메인랜스(120)는 용기(110)의 상측에 배치될 수 있다. 메인랜스(120)는 상하방향으로 이동할 수 있다. 이에, 메인랜스(120)를 하측으로 이동시키면, 메인랜스(120)의 하부가 용기(110)의 장입구(111)를 통해 용기(110) 내에 위치할 수 있다. 메인랜스(120)를 상측으로 이동시키면, 메인랜스(120)는 용기(110)의 외측에 위치할 수 있다.
또한, 메인랜스(120)는 상하방향으로 연장되고, 내부에 공정가스가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 메인랜스(120)의 하부에는 복수개의 분사구가 형성될 수 있다. 이에, 메인랜스(120)의 내부로 공급된 공정가스가 분사구를 통해 외부로 분사될 수 있다. 메인랜스(120)에서 분사되는 공정가스는 고순도의 산소일 수 있다. 따라서, 용융금속(M) 중 불순물이 산소와 반응하여 슬래그(S)가 생성될 수 있다.
예를 들어, 용융금속(M)인 용선으로 산소를 취입하여 용융금속(M)을 1차로 취련하는 경우, 용융금속(M)의 탕면 상에는 용융금속(M) 내 산화물화 성분과 산소가 반응하여 슬래그(S)가 생성된다. 즉, 용융금속(M) 내 Si가 산소(O2)와 반응하여 SiO2로 바뀌어, 융융금속의 탕면으로 떠오르게 된다. 취련 시간이 증가함에 따라, 용융금속(M) 내 탄소(C)도 CO가스로 산화되면서 슬래그(S) 중의 가스량이 증가한다. 이에, 슬래그(S)가 점차적으로 부풀어오르게 되고, 슬래그(S)는 용선의 탕면과의 분리가 용이해질 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 용융금속(M)의 탕면 상으로 쌓여가면서 부풀어오르는 슬래그(S)는, 용기(110)의 장입구(111)보다 높은 위치까지 부풀 수 있다. 이때, 슬래그(S) 중 일부는 장입구(111) 위치까지 범람하여 배출되나, 다른 일부는 장입구(111)의 위치까지 쌓이지 않아 용기(110) 내에 남아있게 된다.
이러한 슬래그(S)는 P2O5계 슬래그로 인(P) 성분이 0.06~0.08% 함유되어 있다. 따라서, 2차 취련시 용융금속(M)의 인(P) 성분의 함량을 감소시킬 필요가 있다. 이에, 1차 취련 후 슬래그(S)를 배재할 때, 분사기(130)를 이용해 배재되는 슬래그(S)의 양을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 분사기에 대해 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 분사기(130)는 용기(110)의 내부공간에서 장입구(111)에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사할 수 있다. 예를 들어, 분사기(130)는 랜스 형태로 형성될 수 있다. 분사기(130)는 용기(110)의 상측에서 상하로 이동 가능하게 설치된다. 분사기(130)는 적어도 일부분이 용기(110)에 형성된 출구(112)를 통해 용기(110)의 내부공간으로 출입할 수 있다. 이때, 가스로 불활성 가스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 아르곤(Ar) 가스를 사용할 수 있다. 그러나 사용되는 가스의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
용기(110)의 장입구(111)가 전방을 향하고 출구(112)가 상측을 향하도록 용기(110)를 경동시킨 상태에서, 용융금속(M)의 상측 이격된 분사기(130)가 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 영역(또는, 용기(110)의 바닥부)만을 향해서 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있다. 즉, 분사기(130)는 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 영역과 장입구(111) 사이에서, 수직면과 교차하는 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있다. 이때, 분사기(130)에서 장입구(111)에 대향되는 영역과 마주볼 수 있는 부분에만 분사홀(132)이 배치될 수 있다.
특히, 분사기(130)는 용기(110)의 바닥부와 슬래그(S)가 접촉하는 영역을 향해서 불활성 가스를 분사할 수 있다. 이에, 불활성 가스가 용기(110)의 바닥부와 슬래그(S) 사이를 갈라놓을 수 있고, 슬래그(S)가 불활성 가스에 밀려 용기(110)의 장입구(111)로 원활하게 배출될 수 있다.
또한, 분사기(130)는, 몸체(131), 및 분사홀(132)을 포함할 수 있다. 이때, 분사기(130)가 불활성 가스를 분사하기 때문에, 용융금속(M)과 반응을 일으키지 않으면서, 슬래그(S)를 용기(110)의 장입구(111) 측으로 밀어낼 수 있다.
몸체(131)는 상하방향으로 연장되고, 내부에 불활성 가스가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 즉, 몸체(131)는 내부공간을 가지는 원형의 배관 형태로 형성될 수 있다. 몸체(131)의 상부는 가스 저장부(미도시)와 연결될 수 있고, 하부는 막힐(또는, 폐쇄될) 수 있다. 이에, 가스 공급부에 저장된 불활성 가스가 몸체(131) 내부로 공급될 수 있다.
또한, 몸체(131)의 외경은 용기(110)에 형성된 출구(112)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 몸체(131)가 출구(112)를 통해 용기(110)의 내부공간을 출입할 수 있다. 그러나 몸체(131)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 몸체(131)는 기울기 조절이 가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 몸체(131)를 출구(112) 내로 진입시킬 때, 출구(112)의 기울어진 각도에 맞춰 몸체(131)의 기울기를 조절하여 출구(112) 내로 진입시킬 수 있다. 즉, 분사기(130)가 기울기가 조절될 수 있게 지지되어, 적어도 일부분이 출구(131)를 안정적으로 통과할 수 있다.
분사홀(132)은 용기(110) 내에서 용융금속(M) 및 슬래그(S)의 상측에 이격되어 위치할 수 있고, 불활성 가스가 통과하는 구멍 형태로 형성될 수 있다. 몸체(131)의 측면에 형성될 수 있다. 상세하게는 몸체(131)의 출구(112)로 삽입될 수 있는 부분 중, 용기(110)에서 장입구(111)와 대향되는 부분과 마주보는 부분에 분사홀(132)이 형성될 수 있다. 이에, 몸체(131) 내부로 공급된 불활성 가스가 분사홀(132)을 통해 용기(110)에서 장입구(111)와 대향되는 부분으로 분사될 수 있다.
이때, 몸체(131)의 기울기가 조절될 수 있기 때문에, 몸체(131)를 출구(112)에 삽입한 상태에서 기울기를 조절하면 분사홀(132)에서 불활성 가스가 분사되는 각도를 조절할 수 있다. 따라서, 몸체(131)의 기울기를 조절하여 원하는 각도로 원하는 영역을 향해서 불활성 가스를 분사시킬 수 있다.
또한, 분사홀(132)이 수평선과 교차하는 방향으로 하측을 향해 몸체(131)에 연장형성될 수도 있다. 이에, 몸체(131)의 각도를 기울이지 않아도, 분사홀(132)이 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있다. 따라서, 분사홀(132)이 몸체(131)에 수평선과 교차하는 방향으로 연장형성시키면서, 몸체(131)의 기울어진 각도를 조절하면, 용기(110)의 바닥부와 슬래그(S)가 접촉하는 영역으로 더 용이하게 불활성 가스를 분사할 수 있다.
이때, 분사기(130)는 수평선에 대해 40도 이상 60도 이하의 각도(α)로 불활성 가스를 분사할 수 있다. 분사기(130)에서 분사되는 불활성 가스의 수평선에 대한 각도(α)가 40도 미만이면, 불활성 가스가 슬래그(S)의 외곽부가 아닌 중심부로 분사될 수 있다. 이에, 불활성 가스에 의해 슬래그(S)의 중심부를 기준으로 일부는 장입구(111) 측으로 밀려나지만, 다른 일부는 장입구(111)에 대향되는 부분(또는, 용기(110)의 바닥부) 측으로 밀려나게 된다. 따라서, 다른 일부의 슬래그(S)가 용기(110) 외부로 배출되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
분사기(130)에서 분사되는 불활성 가스의 수평선에 대한 각도(α)가 60도를 초과하면, 불활성 가스가 슬래그(S)와 접촉하지 못할 수 있다. 즉, 불활성 가스가 슬래그(S)가 없는 영역으로 분사되어 슬래그(S)를 장입구(111) 측으로 밀어내지 못할 수 있다. 이에, 슬래그(S) 전체를 장입구(111) 측으로 밀어내기 위해 분사기(130)는 수평선에 대해 40도 내지 60도의 각도(α)에서 불활성 가스를 분사할 수 있다. 따라서, 몸체(131)의 기울어진 각도 및 분사홀(132)의 형상 중 적어도 어느 하나를 조절하여, 분사기(131)에서 불활성 가스가 분사되는 각도를 조절할 수 있다.
또한, 도 3의 (a)와 같이 분사홀(132)은 하나가 구비될 수 있다. 분사홀(132)은 원형으로 형성될 수 있다. 분사홀(132)이 적게 구비되는 경우, 분사기(130)를 제작하기 용이해질 수 있다.
한편, 분사홀(132)은 복수개가 구비될 수도 있다. 예를 들어, 상하방향으로 복수개가 구비될 수 있다. 이에, 분사홀(132)들에서 용기(110)의 장입구(111)와 대향하는 면으로 불활성 가스가 분사되는 면적이, 상하방향 면적이 증가할 수 있다. 따라서, 분사기(130)가 용기(110)의 장입구(111)와 대향되는 부분에서 슬래그(S)가 접촉하는 영역으로, 불활성 가스를 분사하는 것이 용이해질 수 있다.
또는, 도 3의 (b)와 같이 복수개의 분사홀(132)이 몸체(131)의 둘레를 따라(또는, 좌우방향으로) 배치될 수도 있다. 이에, 분사홀(132)들에서 용기(110)의 장입구(111)와 대향하는 면으로 불활성 가스가 분사되는 영역의 면적이, 좌우방향으로 증가할 수 있다. 따라서, 불활성 가스와 슬래그(S)가 접촉하는 영역 또는 면적이 증가하여, 불활성 가스에 의해 슬래그(S)가 더 효과적으로 밀릴 수 있다.
또는, 복수개의 분사홀(132)이 상하방향 및 좌우방향 각각을 따라 복수개가 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 3의 (c)와 같이 분사홀(132)들이 2×2 배열 형태로 배치될 수 있다. 이에, 분사홀(132)들에서 용기(110)의 장입구(111)와 대향하는 면으로 불활성 가스가 분사되는 영역의 면적이, 상하방향 및 좌우방향으로 증가할 수 있다. 따라서, 분사기(130)가 용기(110)의 장입구(111)와 대향되는 부분에서 슬래그(S)가 접촉하는 영역으로 불활성 가스를 분사하는 것이 용이해지면서, 불활성 가스와 슬래그(S)가 접촉하는 영역 또는 면적이 증가할 수 있다. 그러나 분사홀(132)의 구조와 형상 및 구비되는 개수는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사기에 대해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사기(130)는, 제1 몸체(131a), 제2 몸체(131b), 및 분사홀(132)을 포함할 수 있다.
제1 몸체(131a)는 상하방향으로 연장되고, 내부에 불활성 가스가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제1 몸체(131a)는 내부공간을 가지는 원형의 배관 형태로 형성될 수 있다. 제1 몸체(131a)의 상부는 가스 저장부(미도시)와 연결될 수 있고, 하부는 개방될 수 있다. 이에, 가스 공급부에 저장된 불활성 가스가 제1 몸체(131a) 내부로 공급될 수 있다.
또한, 제1 몸체(131a)의 외경은 용기(110)에 형성된 출구(112)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 제1 몸체(131a)가 출구(112)를 통해 용기(110)의 내부공간을 출입할 수 있다. 그러나 제1 몸체(131a)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 제1 몸체(131a)는 기울기 조절이 가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 제1 몸체(131a)를 출구(112) 내로 진입시킬 때, 출구(112)의 기울어진 각도에 맞춰 제1 몸체(131a)의 기울기를 조절하여 출구(112) 내로 진입시킬 수 있다.
제2 몸체(131b)는 제1 몸체(131a)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 내부에 불활성 가스가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제2 몸체(131b)는 내부공간을 가지는 원형의 배관 형태로 형성될 수 있다. 제2 몸체(131b)의 상부는 제1 몸체(131a)의 하단부와 연결될 수 있다. 제1 몸체(131a)의 내부공간과 제2 몸체(131b)의 내부공간이 서로 연통될 수 있다. 이에, 제1 몸체(131a)로 공급된 불활성 가스가 제2 몸체(131b)의 내부로 이동할 수 있다.
또한, 제2 몸체(131b)의 외경은 용기(110)에 형성된 출구(112)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 제2 몸체(131b)가 출구(112)를 통해 용기(110)의 내부공간을 출입할 수 있다. 제2 몸체(131b)는 용기(110)의 내부공간에서 용융금속(M)이나 슬래그(S)의 상측에 이격될 수 있다.
이때, 제2 몸체(131b)는 기울기의 조절이 가능하게 제1 몸체(131a)에 연결될 수 있다. 따라서, 분사기(130)로 불활성 가스를 분사할 때, 제2 몸체(131b)의 기울기를 조절하여 불활성 가스가 분사되는 각도를 조절할 수 있다. 이에, 분사기(130)가 용기(110)의 장입구(111)와 대향되는 부분에서 슬래그(S)가 접촉하는 영역을 향해서 불활성 가스가 분사하도록, 제2 몸체(131b)의 기울기를 조절할 수 있다.
분사기(130)가 용융금속(M)의 상측에서 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있도록, 제2 몸체(131b)의 기울기를 하향 경사진 방향으로 조절할 수 있다. 즉, 제2 몸체(131b)의 하부면이 용기(110)의 장입구(111)를 향하도록 제2 몸체(131b)의 상하방향 기울기가 조절될 수 있다.
또한, 제2 몸체(131b)의 내경이 제1 몸체(131a)의 외경보다 크게 형성되어, 제1 몸체(131a)의 하단부 일부가 제2 몸체(131b) 내부로 삽입될 수 있다. 제1 몸체(131a)와 제2 몸체(131b)가 중첩되는 부분을 회전축으로 결합시키면, 회전축을 중심으로 제2 몸체(131b)의 기울기가 조절될 수 있다.
이때, 별도의 구동기(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기는 회전축 또는 제2 몸체(131b)와 연결될 수 있고, 제2 몸체(131b)의 기울어진 정도를 조절할 수 있다. 따라서, 구동기의 작동을 제어하여 제2 몸체(131b)를 원하는 기울기로 경동시킬 수 있다. 그러나 제2 몸체(131b)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
분사홀(132)은 불활성 가스가 통과하는 구멍 형태로 형성될 수 있다. 분사홀(132)은 제2 몸체(131b)의 측면에 형성될 수 있다. 즉, 분사홀(132)은 제2 몸체(131b)의 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 영역을 향할 수 있는 부분에 구비될 수 있다. 제2 몸체(131b)의 하부는 막힐 수 있다. 이에, 제2 몸체(131b)로 공급된 불활성 가스가 분사홀(132)을 통해 분사되어, 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 부분을 향하여 이동할 수 있다.
또한, 분사홀(132)이 수평선과 교차하는 방향으로 제2 몸체(131b)에 연장형성될 수도 있다. 이에, 몸체(131)의 각도를 기울이지 않아도, 분사홀(132)이 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있다.
이때, 제1 몸체(131a)와 제2 몸체(131b)의 기울기가 조절될 수 있기 때문에, 제1 몸체(131a)를 출구(112)에 삽입한 상태에서 제1 몸체(131a)와 제2 몸체(131b) 중 적어도 어느 하나의 기울기를 조절하면 분사홀(132)에서 불활성 가스가 분사되는 각도를 조절할 수 있다. 따라서, 몸체(131)의 기울기를 조절하여 원하는 각도로 원하는 영역을 향해서 불활성 가스를 분사시킬 수 있다. 이에, 분사홀(132)을 수평선과 교차하는 방향으로 연장형성시키면서, 제1 몸체(131a) 및 제2 몸체(131b) 중 적어도 어느 하나의 기울어진 각도를 조절하면, 불활성 가스가 분사되는 각도범위가 증가하고, 용기(110) 내부에서 불활성 가스가 분사되는 영역을 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 분사홀(132)은 하나 또는 복수개가 구비될 수 있다. 이에, 불활성 가스가 분사되는 영역의 면적을 조절할 수 있다. 그러나 분사홀(132)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 이때, 실시 예들 간에 다양한 조합이 가능하다.
이처럼 용기(110) 내부에 수용된 슬래그(S)를 용기(110)의 장입구(111)로 배재할 때, 불활성 가스로 슬래그(S)를 밀어낼 수 있다. 이에, 용융금속(M) 상부의 슬래그(S)가 불활성 가스에 의해 용기(110)의 장입구(111) 측으로 원활하게 이동할 수 있다. 따라서, 용기(110)의 장입구(111)를 통해 배출되는 슬래그(S)의 양이 증가하여, 용융금속(M)에 생성된 슬래그(S)를 효과적으로 배재할 수 있다.
예를 들어, 1차 취련 후 전로를 경동시켜, 인(P)을 함유하는 슬래그(S)를 배재하는 작업을 수행할 수 있다. 이때, 불활성 가스로 슬래그(S)를 밀어내면, 전로 내 전체 슬래그(S) 중 70~100%가 배재될 수 있다. 따라서, 2차 취련시 인(P)을 제거하기 위해 사용하는 냉각재나 생석회 등의 투입량을 감소시켜, 용강의 품질을 향상시키고, 제품의 생산원가를 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그 배재방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그를 배재하는 과정을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그 배재방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그 배재방법은, 용융금속에 생성된 슬래그를 배재하는 슬래그 배재방법으로서, 용기를 마련하는 과정, 용기를 경동시키는 과정, 용기의 장입구에 대향하는 영역으로 가스를 분사하는 과정을 포함한다. 이때, 용기는 전로일 수 있고, 가스는 불활성 가스일 수 있다.
용기(110)에서 용선을 정련할 때, 다량의 슬래그가 발생할 수 있다. 이에, 용융금속의 취련 및 슬래그 배재를 2회에 걸쳐 실시할 수 있다. 즉, 용융금속을 용기(110)에 장입하여 1차 취련하고, 용기(110)를 경동시켜 슬래그를 일부 배재한 후, 다시 2차 취련하고 슬래그를 배재할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 슬래그(S) 배재방법은, 용융금속을 1차로 취련하는 공정과, 용융금속(M)을 2차로 취련하는 공정 사이 수행되는 슬래그 배재공정일 수 있다.
1차 정련 후 용융금속(M) 상부로 떠오르는 슬래그(S)는 P2O5계 슬래그일 수 있고, 인(P) 성분이 다량으로 함유되어 있다. 따라서, 2차 취련시 용융금속(M)의 인(P) 성분의 함량을 감소시킬 필요가 있다. 이에, 1차 취련 후 슬래그(S)를 배재할 때, 본 발명의 실시 예에 따라 슬래그(S)를 배재하여 배재되는 슬래그(S)의 양을 증가시킬 수 있다.
우선, 용융금속(M)이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속(M)이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기(110)를 마련(S110)한다. 장입구(111)가 상측을 향한 상태에서 장입구(111)를 통해 메인랜스를 용기(110)의 내부공간에 위치시킬 수 있다. 이때, 용기(110)의 장입구(111)에 대향되는 영역은, 용기(110)의 바닥부일 수 있다.
메인랜스에서는 산소 가스를 분사할 수 있다. 산소는 용기(110) 내부에 수용된 용융금속(M) 중 불순물과 반응하고, 이러한 슬래그(S)가 생성되어 용융금속(M)의 상부로 부상할 수 있다. 산소 가스의 취입이 종료되면, 메인랜스(120)를 용기(110)의 외측으로 이동시킬 수 있다.
그 다음, 출구(112)가 상측을 향하고, 슬래그(S)가 장입구(111)를 통해 배출되도록 용기(110)를 경동(S120)시킬 수 있다. 장입구(111)는 상측에서 일측(또는, 전방)을 향할 수 있다. 이에, 용기(110)의 장입구(111)가 포트에 근접해질 수 있고, 장입구(111)에서 배출되는 슬래그(S)는 포트(140) 내로 수거될 수 있다.
그 다음, 용기(110) 내부의 슬래그(S)가 장입구(111)로 원활하게 이동하도록, 용기(110)의 내부공간에서 장입구(111)에 대향되는 영역을 향하여 불활성 가스를 분사(S130)할 수 있다. 불활성 가스를 분사하기 위해, 불활성 가스를 분사하는 분사기(130)를 용기(110)의 상측을 향하는 출구(112)로 삽입할 수 있다. 이때, 분사기(130)의 분사홀(132)이 용기(110)의 내부공간에 위치할 수 있다.
그 다음, 장입구(111)의 대향되는 부분에서 슬래그(S)와 접촉하는 영역을 향해서 분사기(130)로 불활성 가스를 분사할 수 있다. 불활성 가스는 장입구(111)에 대향되는 영역(또는, 용기(110)의 바닥부)과, 슬래그(S) 사이를 파고들 수 있다. 이에, 슬래그(S)의 장입구(111)에 대향되는 영역과 접촉하는 부분이 불활성 가스에 의해 장입구(111) 측으로 밀릴 수 있다. 따라서, 슬래그(S) 전체가 장입구(111) 측으로 밀리면서 이동할 수 있고, 용기(110) 외측의 포트(140)로 배출될 수 있다.
이때, 용기(110) 내부로 불활성 가스를 분사하면서, 용기(110)의 장입구(111)로 용기(110) 내부의 용융금속(M)이 배출되는지 모니터링할 수 있다. 즉, 장입구(111)를 통해 용융금속(M)이 배출되는지 모니터링할 수 있다. 용기(110) 내부의 슬래그(S)가 모두 배재되면, 불활성 가스가 용융금속(M)을 장입구(111) 측으로 밀어내어 배출시킬 수 있다. 이에, 장입구(111)로 용융금속(M)이 배출되기 시작하면, 용기(110) 내부의 슬래그(S)가 모두 배출되었다고 판단할 수 있다. 따라서, 장입구(111)로 용융금속(M)이 배출되기 시작하면 불활성 가스의 분사를 중지할 수 있다.
그 다음, 분사기(130)를 용기(110)의 외측으로 이동시키고, 용기(110)의 장입구(111)가 상측을 향하도록 용기(110)를 다시 경동시킬 수 있다. 그 후, 용기(110) 내에 수용된 용융금속에 대해 2차 취련을 수행할 수 있다.
이처럼 용기(110) 내부에 수용된 슬래그(S)를 용기(110)의 장입구(111)로 배재할 때, 불활성 가스로 슬래그(S)를 밀어낼 수 있다. 이에, 용융금속(M) 상부의 슬래그(S)가 불활성 가스에 의해 용기(110)의 장입구(111) 측으로 원활하게 이동할 수 있다. 따라서, 용기(110)의 장입구(111)를 통해 배출되는 슬래그(S)의 양이 증가하여, 용융금속(M)에 생성된 슬래그(S)를 효과적으로 배재할 수 있다.
특히, 1차 취련 후 전로를 경동시켜 슬래그(S)를 배재하는 작업을 수행할 때, 불활성 가스로 슬래그(S)를 밀어내면, 전로 내 전체 슬래그(S) 중 70~100%가 배재될 수 있다. 따라서, 2차 취련시 인(P)을 제거하기 위해 사용하는 냉각재나 생석회 등의 투입량을 감소시켜, 용강의 품질을 향상시키고, 제품의 생산원가를 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 용융금속 처리장치 110: 용기
111: 장입구 112: 출구
120: 메인랜스 130: 분사기
131: 몸체 132: 분사홀
140: 포트 M: 용융금속
S: 슬래그

Claims (13)

  1. 용융금속을 처리하는 장치로서,
    용융금속이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기; 및
    상기 내부공간에서 상기 장입구에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사하도록, 적어도 일부분이 상기 출구를 통해 상기 내부공간으로 출입 가능하게 설치되는 분사기;를 포함하는 용융금속 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사기는, 상기 장입구에 대향되는 영역과 상기 장입구 사이에서, 상기 장입구에 대향되는 영역만을 향해서, 수직면과 교차하는 하향 경사진 방향으로 불활성 가스를 분사할 수 있고,
    상기 분사기는, 상기 장입구에 대향되는 영역과 마주볼 수 있는 부분에만 배치되는 분사홀을 구비하는 용융금속 처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사기는 수평선에 대해 40 내지 60도의 각도로 가스를 분사할 수 있는 용융금속 처리장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사기는, 상하방향으로 연장되고, 내부에 가스가 이동하는 경로를 형성하는 몸체를 포함하고,
    상기 분사홀은 상기 몸체의 측면에 형성되는 용융금속 처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체는 기울기 조절이 가능하게 설치되는 용융금속 처리장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 분사홀은 수평선에 대해 교차하는 방향으로 연장형성되는 용융금속 처리장치.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 분사홀은 복수개가 구비되고, 상기 몸체의 둘레를 따라 배치되는 용융금속 처리장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사기는,
    상하방향으로 연장되는 제1 몸체;
    상기 제1 몸체의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 제1 몸체의 하단부에 연결되는 제2 몸체; 및
    상기 제2 몸체의 측면에 형성되는 분사홀;을 포함하는 용융금속 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 몸체는 기울기의 조절이 가능하게 상기 제1 몸체에 연결되는 용융금속 처리장치.
  10. 용융금속에 생성된 슬래그를 배재하는 슬래그 배재방법으로서,
    용융금속이 저장되는 내부공간, 장입물이 장입될 수 있는 장입구, 용융금속이 배출될 수 있는 출구를 구비하고, 기울기가 조절될 수 있는 용기를 마련하는 과정;
    상기 출구가 상측을 향하고, 상기 슬래그가 상기 장입구를 통해 배출되도록 상기 용기를 경동시키는 과정; 및
    상기 내부공간에서 상기 장입구에 대향되는 영역을 향하여 가스를 분사하는 과정;을 포함하는 슬래그 배재방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스를 분사하는 과정은,
    상기 출구로 가스를 분사할 수 있는 분사기를 삽입하는 과정; 및
    상기 분사기로, 상기 장입구에 대향되는 영역에서 상기 슬래그와 접촉하는 부분을 향해서 가스를 분사하는 과정;을 포함하는 슬래그 배재방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스를 분사하면서, 상기 장입구로 상기 용기 내부의 용융금속이 배출되는지 모니터링하는 과정; 및
    상기 장입구로 용융금속이 배출되면 가스의 분사를 중지하는 과정;을 더 포함하는 슬래그 배재방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는 전로를 포함하고, 상기 가스는 불활성 가스를 포함하는 슬래그 배재방법.
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