KR20230140143A - 출강장치 및 출강방법 - Google Patents

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KR20230140143A
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Abstract

본 발명의 실시예는 용강이 수용될 수 있는 용기의 출강 통로부에 설치될 수 있는 출강장치로서, 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며, 단부가 출강 통로부의 외부로 돌출될 수 있도록 출강 통로부의 내부로 삽입되게 설치될 수 있고, 상기 단부에 경사면이 마련된 제1출강부를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 출강되는 용강이 용기에 마련된 출강 통로부의 일단을 타고 흐르거나 상기 출강 통로부의 단부로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 출강 통로부의 단부에 용강의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

출강장치 및 출강방법{APPARATUS FOR DISCHARGING MOLTEN STEEL AND METHOD FOR DISCHARGING MOLTEN STEEL}
본 발명은 출강장치 및 출강방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지금 형성을 억제 또는 방지할 수 있는 출강장치 및 출강방법에 관한 것이다.
전로의 측벽에 마련된 출강구에는 용강이 통과할 수 있는 출강장치가 설치된다. 이러한 출강장치는 내화물로 이루어지며 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 슬리브(sleeve) 및 슬리브 내부로 삽입되게 설치되며 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 지지부를 포함한다.
전로 정련이 종료되면, 전로를 경동시켜 용강을 출강시킨다. 이때, 전로 내부의 용강이 출강장치의 지지부를 통과하여 외부로 배출된다. 이후, 용강의 출강이 종료되면, 다시 전로를 직립시킨다. 이와 같은 방법으로 용강의 출강이 2 내지 5회 실시되고 나면, 슬리브로부터 지지부를 제거하고, 이후 출강 조업부터는 슬리브만이 출강구에 삽입되어 있는 상태로 출강을 실시한다.
그런데, 지지부가 제거되고 나면, 외부로 노출된 슬리브의 선단과 출강구의 선단이 동일 선 상에 있게 된다. 이를 전로가 직립되어 있는 상태를 기준으로 설명하면, 슬리브의 선단과 출강구의 선단의 수평방향 위치가 동일하다. 이에, 슬리브 밖으로 출강되는 용강이 상기 슬리브의 선단 뿐만 아니라 출강구의 선단을 따라 흐르거나 상기 출강구의 선단으로 쉽게 비산된다. 이러한 용강이 출강구의 선단에 고착되면 지금이 형성된다.
한편, 전로의 용강을 래들로 출강시킬 때, 용강이 래들로 낙하되는 출강류를 촬영하여 슬래그 배출 여부를 감지하고, 이를 이용하여 출강 종료 시점 또는 전로의 직립 시점을 판단한다. 그런데, 출강구의 선단에 지금이 형성되면 출강류에서 슬래그를 감지하는데 오류가 발생된다. 따라서 전로의 직립 시점을 정확하게 판단할 수 없는 문제가 있다.
또한, 출강구의 선단에 형성된 지금은 용강 출강류의 퍼짐을 유발한다. 그리고 출강류가 퍼지면, 출강류의 적어도 일부가 래들의 상단으로 떨어지거나 비산될 수 있고, 이에 따라 래들의 상단에 지금이 형성되는 문제가 있다.
한국등록특허 10-1632443
본 발명은 출강 시에 용강에 의한 지금 형성을 억제 또는 방지할 수 있는 출강장치 및 출강방법을 제공한다.
본 발명은 출강류의 퍼짐을 억제 또는 방지할 수 있는 출강장치 및 출강방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 용강이 수용될 수 있는 용기의 출강 통로부에 설치될 수 있는 출강장치로서, 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며, 단부가 상기 출강 통로부의 외부로 돌출될 수 있도록 상기 출강 통로부의 내부로 삽입되게 설치될 수 있고, 상기 단부에 경사면이 마련된 제1출강부를 포함할 수 있다.
상기 제1출강부의 단부는 외측 끝단으로 갈수록 내경이 증가하는 형상일 수 있다.
상기 제1출강부의 단부에 있어서, 상기 내부공간과 접하는 내측면과 상기 내측면과 대향하는 외측면을 연결하는 끝단면이 경사면을 포함하고, 상기 끝단면 전체에 경사면이 마련될 수 있다.
상기 제1출강부의 단부에 있어서, 상기 내부공간과 접하는 내측면과 상기 내측면과 대향하는 외측면을 연결하는 끝단면이 경사면을 포함하고, 상기 끝단면 중 일부에 경사면이 마련되며, 상기 내측면과 인접한 끝단면 영역에 경사면이 마련될 수 있다.
상기 경사면은 볼록면일 수 있다.
상기 경사면은 볼록한 곡면 또는 곡률이 없는 평탄면으로 마련되고, 상기 끝단면 중 상기 경사면 외의 나머지 영역은 상기 내측면 또는 외측면과 직각을 이루는 수직면으로 마련될 수 있다.
상기 제1출강부는, 상기 출강 통로부로 삽입되게 설치될 수 있는 삽입부재; 및 상기 출강 통로부의 일단 밖으로 돌출될 수 있도록, 상기 삽입부재에 연결된 돌출부재;를 포함하고, 상기 돌출부재의 길이가 30mm 내지 70mm일 수 있다.
일부가 상기 제1출강부의 내부공간으로 삽입되게 설치될 수 있는 제2출강부를 포함하고, 상기 제2출강부는, 상기 제1출강부의 내부공간으로 삽입되게 설치되며, 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 제1지지부재; 및 상기 제1지지부재의 일단에 연결되며, 상기 제1지지부재를 향하는 내측에 상기 돌출부재가 수용될 수 있는 수용공간이 마련된 제2지지부재;를 포함할 수 있다.
상기 제2지지부재는, 상기 제1지지부재의 직경 방향 외측에 배치된 제1지지체; 및 상기 수용공간을 형성하도록, 상기 제1지지체로부터 상기 제1지지부재와 반대쪽으로 돌출되게 형성된 제2지지체;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 출강방법은, 용기의 용강을 출강 통로부로 이동시키는 과정; 상기 출강 통로부 내부의 용강을, 상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 제1거리만큼 이격된 지점에서 낙하시켜 출강시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 출강시키는 과정은, 상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 제1거리까지 연장되는 돌출부재를 따라 용강을 출강시키며, 상기 용강을 돌출부재의 끝단과 접촉시키기 않고 낙하시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제1거리를 30mm 내지 70mm로 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 용강을 낙하시켜 출강시키는 과정은, 상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 불활성 가스를 분사하는 과정을 포함하고, 상기 불활성 가스를 분사하는 과정은, 상기 불활성 가스를 상기 출강 통로부 단부의 둘레 방향으로 회전시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 용기는 전로를 포함하고, 상기 용강을 상기 출강 통로부로 이동시키는 과정은, 상기 전로를 경동시키는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 출강되는 용강이 용기에 마련된 출강 통로부의 일단을 타고 흐르거나 상기 출강 통로부의 단부로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 출강 통로부의 단부에 용강의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이렇게, 출강 통로부에 지금의 형성이 억제 또는 방지됨에 따라, 용강 출강시에 출강류를 촬영하여 슬래그를 감지하는데 있어서, 지금에 의해 슬래그 감지 오류가 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 지금에 의해 출강류가 퍼지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 출강류의 적어도 일부가 수강 용기의 상단부를 향하는 것을 억제 또는 방지할 수 있어, 용강에 의해 수강 용기의 상단부에 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이에, 출강된 용강이 수용된 수강 용기를 후속 공정을 위해 이동시킬 때, 지금의 간섭으로 인한 문제 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 그리고, 수강 용기의 이동 중에 지금이 낙하하는 것을 방지할 있어, 작업자의 안전을 확보할 수 있다. 또한, 수강 용기에 형성되는 지금을 제거하는데 있어서, 그 주기를 연장시킬 수 있다. 이에 지금 제거로 인해 공정 시간이 증가되거나, 연속 주조가 중단되는 연주 단락이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 출강장치가 설치된 전로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 출강장치를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 다른 출강장치가 설치된 전로를 경동시켜 용강을 래들로 출강시키고 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 제1출강부의 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 용강 출강시에, 내화물을 포함하는 재료로 이루어진 제1출강부의 돌출 길이에 따른 상기 제1출강부의 온도를 파악하기 위해 마련된 시험체이다.
도 7은 시험체 내부로 용강을 통과시켜 출강할 때, 시험체의 위치별 온도를 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는 전로의 출강 통로부에 불활성 가스를 분사하는 분사홀이 마련된 상태를 도시한 단면도이고, 도 8의 (b)는 출강 통로부의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 출강장치가 설치된 전로를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 출강장치(300)를 설명하기에 앞서, 출강장치(300)가 설치되는 용기에 대해 설명한다.
출강장치(300)가 설치되는 용기는 예를 들어 전로(100)일 수 있다. 전로(100)는 내부로 장입된 용선으로 산소를 취입하여 상기 용선에 포함된 인(P) 및 탄소(C) 등과 같은 불순물을 제거하는 정련이 실시되는 용기이다. 전로(100)에서 정련이 종료된 용선을 용강(M)이라고 하며, 정련이 종료되면 전로(100) 내부의 용강(M)을 외부로 배출 즉, 출강한다.
전로(100)는 내부공간을 가지는 본체부(110) 및 본체부(110) 내부의 용강(M)을 외부로 출강시킬 수 있도록 본체부(110)의 측벽으로부터 외측으로 돌출되게 마련된 출강 통로부(130)를 포함한다.
본체부(110)는 전로(100)의 외벽 또는 외관을 이루는 철피 및 철피의 내벽면을 따라 형성되며 내화물을 포함하는 재료로 형성된 내벽체를 포함할 수 있다. 여기서 내벽체는 예를 들어 내화물인 산화마그네슘(MgO)과 흑연(C)를 포함하는 재료로 마련될 수 있다.
본체부(110)는 내부공간을 가지며 상측이 개구된 형상이며, 상측에 마련된 개구가 노구(120)이다. 여기서, 노구(120)는 용선, 스크랩 및 합금철 등을 본체부(110)의 내부로 투입시키는 통로이다. 또한, 노구(120)를 통해 산소를 취입 또는 취련하는 수단인 랜스(Lance)(미도시)가 투입될 수 있다.
그리고, 본체부(110)의 측벽에는 용강이 통과할 수 있는 개구(110a)가 마련되고, 상기 개구(110a)에는 출강 통로부(130)가 연결된다. 출강 통로부(130)는 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지고, 그 연장방향의 양 끝단인 일단 및 타단이 개구된 튜브(tube) 형상일 수 있다. 그리고, 출강 통로부(130)는 도 1과 같이 본체부(110)의 측벽으로부터 외부로 연장되게 또는 돌출되게 설치된다. 여기서, 출강 통로부(130)의 양 끝단 중 본체부(110)와 반대쪽을 일단, 본체부(110)쪽을 타단이라고 할 때, 출강 통로부(130)의 타단은 본체부(110)의 측벽에 연결되고 일단은 본체부(110)의 측벽 외부로 돌출된다.
출강 통로부(130)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 출강 통로부(130)는 본체부(110)와 연결된 제1통로부재(131) 및 제1통로부재(131)에 연결된 제2통로부재(132)를 포함할 수 있다. 또한, 출강 통로부(130)는 제2통로부재(132)에 형성되어 외부로 가스를 분사하는 분사홀(133)을 포함할 수 있다(도 8 참조).
제1통로부재(131)는 본체부(110)의 내부공간과 연통되도록 상기 본체부(110)의 측벽에 연결된다. 즉, 제1통로부재(131)는 그 내부공간이 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a)와 연통될 수 있도록, 제1통로부재(131)의 타단이 본체부(110)의 측벽에 연결된다. 이러한 제1통로부재(131)는 철피 및 철피의 내벽면을 따라 형성되며 내화물을 포함하는 재료로 형성된 내벽체를 포함할 수 있다.
제2통로부재(132)는 중심부에 용강이 통과할 수 있는 개구가 마련된 중공형일 수 있다. 이러한 제2통로부재(132)는 그 개구가 제1통로부재(131)의 내부공간과 연통될 수 있도록 상기 제1통로부재(131)의 일단에 연결된다. 즉, 제2통로부재(132)의 양 끝단에 있어서 제1통로부재(131)와 반대쪽 끝단을 일단, 상기 제1통로부재(131)쪽을 타단이라고 할 때, 상기 제2통로부재(132)의 타단이 상기 제1통로부재(131)의 일단에 연결된다. 그리고 제2통로부재(132)의 일단은 출강 통로부(130)의 가장 외측에 위치된 끝단으로서, 전로(100)의 용강(M)이 최종 배출 또는 토출되는 끝단일 수 있다. 이에 제2통로부재(132)의 일단은 출강 통로부(130)의 일단인 것으로 설명될 수 있다.
제2통로부재(132)는 금속 또는 합금으로 마련될 수 있고, 이에 제2통로부재(132)는 해당 기술분야에서 '본체 금물'이라고 불리우는 수단일 수 있다. 제2통로부재(132)는 그 외경이 제1통로부재(131)의 외경에 비해 크게 마련될 수 있다. 또한, 제2통로부재(132)를 제1통로부재(131)의 일단에 연결하는데 있어서, 제2통로부재(132)의 직경방향 중심이 제1통로부재(131)의 직경방향 중심에 위치하도록 연결될 수 있다. 이에, 제2통로부재(132)는 그 폭방향 끝단이 제1통로부재(131)의 외측으로 돌출되게 상기 제1통로부재(131)에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 출강 통로부(130)는 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지고, 출강 통로부(130)는 그 내부공간이 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a)와 연통되게 설치된다. 이에, 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a) 및 출강 통로부(130)의 내부공간(130a)을 포함하는 공간을 전로(100)의 '출강구(140)'로 명명할 수 있다. 즉, 이후 설명되는 '전로의 출강구(140)'는 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a) 및 출강 통로부(130)의 내부공간(130a)을 포함하는 공간을 의미할 수 있다.
상기에서는 설명의 편의를 위하여 전로(100)가 본체부(110)와 출강 통로부(130)로 구성되는 것을 설명하였다. 그러나 본체부(110)와 출강 통로부(130)는 일체형으로 마련될 수 있다. 물론, 본체부(110)와 출강 통로부(130)는 분리 및 체결 가능하도록 마련될 수도 있다.
출강 통로부(130)의 제2통로부재(132)에는 불활성 가스 예컨대 Ar 가스를 외부로 분사하는 복수의 분사홀(133)이 마련된다. 이 분사홀(133)에 대해서는 출강장치(300)를 설명한 이후에 다시 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 출강장치를 도시한 단면도이다.
출강장치(300)는 고온의 용강(M)에 의해 전로(100) 즉, 출강구(140)의 내벽면이 용손되는 것을 억제 또는 방지하기 위해, 출강구(140)의 내부로 삽입되는 장치이다. 즉, 출강장치(300)는 전로(100)의 출강 통로부(130) 및 본체부(110)의 내부로 삽입되는 장치이다.
도 2를 참조하면 출강장치(300)는 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며 내화물을 포함하는 재료로 마련된 제1출강부(310) 및 제1출강부(310)를 전로(100) 또는 출강구(140)에 지지 또는 고정시킬 수 있도록 일부가 제1출강부(310)의 내부공간으로 삽입되게 설치될 수 있고, 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 제2출강부(320)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2출강부(310, 320)에 대한 구체적인 설명에 앞서서, 전로(100) 내 용강(M)을 출강시키는 방법에 대해 설명한다. 이때, 전로(100)의 출강구(140)에 사용하지 않은 또는 사용전 출강장치(300)가 설치되어 있는 상태를 예를 들어 설명한다. 즉, 전로(100)의 출강구(140)에는 제1 및 제2출강부(310, 320)를 구비하며, 아직 출강에 사용되지 않은 출강장치(300)가 삽입되어 설치되어 있는 상태를 예를 들어 설명한다.
전로(100)로 용선을 장입하고, 용선으로 산소를 취련하여 인(P) 및 탄소(C) 등과 같은 성분을 제거하여 전로 정련을 실시한다. 전로 정련이 종료되면, 전로(100)를 경동시켜 용강(M)을 출강시킨다. 즉, 전로(100) 밖에 위치된 다른 용기 예컨대 래들(200)로 용강(M)을 출강시킨다. 이때, 전로(100)의 본체부(110) 내부의 용강(M)이 출강구(140)에 삽입된 출강장치(300)의 내부를 통과하여 외부로 배출된다. 보다 구체적으로 설명하면, 용강(M)이 출강장치(300)의 제2출강부(320)의 내부를 통과하여 외부로 배출된다. 전로(100) 내 용강의 출강이 종료되면, 다시 전로(100)를 직립시킨다.
이와 같은 방법으로 용강(M)의 출강이 2 내지 5회 실시되고 나면, 전로(100)의 출강구(140)로부터 제2출강부(320)를 제거한다. 즉, 출강구(140)에 삽입되어 있는 제1출강부(310)로부터 제2출강부(320)를 반출시켜 제거한다. 그리고 이후부터는 제1출강부(310)만이 출강구(140)에 삽입되어 있는 상태로 출강을 실시한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1출강부(310)는 그 외측면이 출강구(140)의 내주면 즉, 출강 통로부(130)의 내벽면과 본체부(110)에 마련된 개구(110a)의 내벽면에 밀착되게 삽입되어야 한다. 그리고 출강시에 용강(M)의 열에 의해 제1출강부(310)가 팽창되며, 이 팽창에 의해 제1출강부(310)의 외측면이 출강구(140)의 내벽면과 가까워지면서 밀착될 수 있다. 그런데, 새로운 출강장치(300)를 출강구(140)에 설치할 때, 제1출강부(310)만을 삽입시키는 경우, 용강(M)의 열 만으로는 제1출강부(310)를 출강구(140)의 내벽면에 밀착시키기 어렵다.
따라서, 전로(100)의 출강구(140)에 새로운 출강장치(300)를 교체하여 설치하는 경우, 제1출강부(310)를 지지 또는 고정시킬 수 있는 제2출강부(320)를 함께 설치한다. 즉, 출강구(140)의 내부로 제1출강부(310)를 삽입시키고, 상기 제1출강구(140)의 내부로 제2출강부(320)를 삽입한다. 다음으로 전로(100)의 밖에서 제2출강부(320)를 출강 통로부(130)에 결합시킨다. 이에, 제1출강부(310)는 그 내부에 삽입되어 있고 출강 통로부(130)와 결합되어 있는 제2출강부(320)에 의해 안정적으로 지지 고정된다.
이후, 전로(100)의 용강(M)을 외부로 출강시키는 출강 조업이 2 내지 5회 실시되는 동안, 제1출강부(310)가 팽창한다. 이에 제1출강부(310)의 외측면이 출강구(140)의 내벽면에 밀착되어 고정될 수 있다.
한편, 제2출강부(320)는 금속 또는 합금으로 마련되기 때문에, 용강(M)의 열에 의해 제2출강부(320)가 용융될 수 있다. 이때, 출강구(140) 밖에 위치된 제2출강부(320)의 끝단이 용융되는 경우, 이는 출강구(140)에 지금을 형성 또는 성장시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 출강 조업이 2 내지 5회 실시되어 제1출강부(310)의 외측면이 출강 통로부(130)의 내벽면에 밀착 고정되면 제2출강부(320)를 상기 제1출강부(310) 또는 출강구(140) 밖으로 반출시킨다. 이에, 이후의 출강 조업부터는 전로(100)의 본체부(110) 내 용강이 제1출강부(310)의 내부를 통과하여 외부로 배출된다.
한편, 제1출강부(310)로부터 제2출강부(320)가 분리되면, 상기 제1출강부(310)의 일단이 외부로 노출된다. 그런데, 이때 종래에는 제1출강부(310)의 일단이 전로(100)의 출강구(140)의 일단과 동일 평면상에 있도록 마련되어 있다. 즉, 제1출강부(310)는 그 일단이 출강 통로부(130)를 구성하는 제2통로부재(132)의 일단과 동일 평면상에 있도록 마련되어 있다. 이를 전로(100)가 직립되어 있는 상태를 예를 들어 설명하면, 제1출강부(310)의 일단과 출강 통로부(130)의 일단의 수평방향 위치가 동일하다.
이에, 제2출강부(320)가 분리된 상태에서 전로(100)를 경동시켜 용강(M)을 출강시킬 때, 제1출강부(310)를 통과하여 배출되는 용강이 상기 제1출강부(310)의 일단 뿐만 아니라 출강 통로부(130)의 일단을 따라 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 비산되기 쉽다. 이러한 용강(M)이 출강 통로부(130)의 일단에 고착되면 지금이 형성된다.
그리고, 출강 통로부(130)의 일단에 형성된 지금은 출강장치(300)의 외부로 배출되는 용강(M)의 출강류(FM)의 퍼짐을 유발한다. 즉, 출강장치(300)의 외부로 배출되어 래들(200)로 낙하되는 용강(M)의 출강류(FM)의 폭에 있어서, 출강 통로부(130)의 일단에 지금이 형성되지 않았을 때에 비해 지금이 형성되어 있을 경우 출강류(FM)의 폭(WFM)이 넓다. 다른 말로 설명하면, 출강류(FM)가 퍼지게 된다. 또한, 출강 통로부(130)에 일단에 형성된 지금의 크기가 클수록 출강류(FM)의 폭(WFM)이 증가한다. 이렇게 출강류(FM)의 폭(WFM)이 증가하는 것은, 용강(M)이 제1출강부(310)의 외부로 배출되어 낙하될 때 상기 용강(M)이 제1출강부(310)의 일단과 동일 평면 상에 있는 출강 통로부(130)의 일단에 형성된 지금을 따라 흐르기 때문이다.
그리고, 출강류(FM)의 폭(WFM)이 증가하면, 용강(M)을 래들(200) 내부로 안정적으로 장입시킬 수 없다. 즉, 출강류(FM)의 폭(WFM)이 넓어질 수록, 출강류(FM)의 적어도 일부가 래들(200)의 상단으로 떨어지거나 비산되기 쉽다. 또한, 래들(200)의 상단으로 떨어지거나 비산된 용강이 응고되면, 상기 래들(200)의 상단에 지금이 형성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 전로(100)의 출강 통로부(130) 일단에 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 출강장치(300)를 제공한다. 즉, 제2출강부(320)를 분리시키더라도 출강 통로부(130)의 일단에 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 출강장치를 제공한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 출강장치의 제1 및 제2출강부에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 다른 출강장치가 설치된 전로를 경동시켜 용강을 래들로 출강시키고 있는 상태를 도시한 도면이다. 여기서 도 3은 전로의 출강구에 제1 및 제2출강부가 모두 삽입되어 있는 상태이고, 도 4는 출강구에 제1출강부가 삽입되어 있고 제2출강부는 분리되어 있는 상태를 도시한 것이다.
제1출강부(310)는 용강(M)의 열에 대한 내열성을 가지도록 내화물을 포함하는 재료로 마련된다. 보다 구체적으로 제1출강부(310)는 산화마그네슘(MgO)과 흑연(C)를 포함하는 재료로 마련될 수 있다.
그리고, 제1출강부(310)는 내부공간을 가지는 튜브(tube) 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1출강부(310)는 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며, 그 연장방향의 양 끝단인 일단 및 타단이 개구된 튜브(tube) 형상일 수 있다. 또한, 제1출강부(310)는 전로(100)의 출강구(140)와 대응하는 또는 부합하는 형상으로 마련될 수 있다. 예컨대, 전로(100)의 본체부(110)에 마련된 개구(110a) 및 출강 통로부(130)가 원통형의 형상인 경우, 제1출강부(310)는 원통형의 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
제1출강부(310)는 상술한 바와 같이 전로(100)의 출강구(140) 내부에 삽입되게 설치된다. 이때 제1출강부(310)는 본체부(110)의 내부공간과 반대쪽 끝단인 일단이 도 2 내지 도 4 도시된 바와 같이 출강 통로부(130) 밖으로 돌출되게 설치된다. 즉, 제1출강부(310)는 그 일단이 출강 통로부(130) 일단의 외부로 돌출되게 설치된다. 여기서 출강 통로부(130)의 일단은 보다 구체적으로 제2통로부재(132)의 일단을 의미할 수 있다. 그리고 제1출강부(310)는 그 타단이 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a)로 삽입되게 설치될 수 있다. 즉 제1출강부(310)는, 전로(100)의 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(110a)에서부터 출강 통로부(130) 일단의 외측까지 연장되며, 그 일단이 출강 통로부(130)의 일단 외측으로 돌출되게 설치된다.
일단이 출강 통로부(130) 밖으로 돌출되게 제1출강부(310)를 설치하는데 있어서, 제1출강부(310)가 출강 통로부(130) 밖으로 돌출된 길이(Lp)가 30mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm가 되도록 설치한다. 이를 다른 말로 설명하면, 제1출강부(310)는 그 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 30mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm 전방에 위치될 수 있도록 설치된다.
또 다른 말로 설명하기 위해 출강 통로부(130)를 기준으로 그 외측 방향을 전방, 본체부(110) 방향을 후방으로 정의한다. 이를 반영하여 다시 설명하면, 제1출강부(310)는 그 일단이 출강 통로부(130) 일단의 전방으로 돌출되게 설치되는데, 상기 제1출강부(310)는 그 일단과 출강 통로부(130)의 일단 사이의 거리(Lp)가 30mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm가 되도록 설치된다.
이를 또 다른 말로 설명하면, 출강 통로부(130)의 일단으로부터 외측으로 제1거리(Lp)만큼 이격된 위치에 제1출강부(310)의 일단이 위치되며, 상기 제1거리(Lp)가 0mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm인 것으로 설명될 수 있다.
이를 위해, 제1출강부(310)는 그 일단이 출강 통로부(130)의 외부 또는 전방으로 돌출될 수 있는 길이로 마련된다. 즉, 제1출강부(310)가 출강구(140)로 삽입되었을 때, 상기 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단으로부터 외부로 돌출될 수 있는 길이로 마련된다. 보다 구체적으로는, 제1출강부(310)가 출강구(140)로 삽입되었을 때, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단으로부터 30mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm 돌출될 수 있는 길이로 마련된다.
이러한 제1출강부(310)를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1출강부(310)는 전로(100)의 출강구(140) 내부로 삽입되게 설치될 수 있는 삽입부재(311) 및 출강구(140)의 일단 밖으로 돌출될 수 있도록 상기 삽입부재(311)에 연결된 돌출부재(312)를 포함할 수 있다. 여기서, 삽입부재(311)의 연장길이는 예를 들어 출강구(140)의 연장길이와 동일할 수 있다. 그리고 돌출부재(312)의 길이(Lp)는 30mm 내지 70mm, 바람직하게는 50mm 내지 60mm 일 수 있다.
이와 같이, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단의 외부로 돌출되게 마련함으로써, 출강시에 출강 통로부(130)의 일단을 따라 용강이 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 용강(M)이 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 도 4와 같이 제1출강부(310)로부터 제2출강부(320)를 분리시킨 후 출강을 실시할 때, 상기 제1출강부(310)로부터 배출된 용강(M)이 출강 통로부(130)의 일단을 따라 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이는, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단에 비해 전방으로 돌출됨에 따라, 용강의 배출단인 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130)의 일단과 멀어지기 때문이다. 그리고 이에 따라 용강(M)은 출강 통로부(130) 일단으로부터 전방으로 제1거리(Lp) 만큼 이격된 위치에서 배출된다. 즉, 용강(M)은 출강 통로부(130) 일단로부터 전방으로 제1거리(Lp) 즉, 30mm 내지 70mm 이격된 위치에서 낙하되어 배출된다. 이로 인해, 제1출강부(310)로부터 배출된 용강(M)이 출강 통로부(130)의 일단을 타고 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 출강 통로부(130)의 일단에 용강(M)의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단에 비해 전방으로 돌출됨에 따라, 용강(M)의 출강류(FM)가 출강 통로부(130)의 일단이 있는 측방향으로 휘어지거나 구부러지는 것을 억제할 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단과 동일 위치에 있을 때에 비해, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단에 비해 전방으로 돌출되는 경우 용강(M) 출강류(FM)의 직진성이 향상될 수 있다. 그리고 이에 따라 제1출강부(310)로부터 배출된 용강(M)이 출강 통로부(130)의 일단을 타고 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 출강 통로부(130)의 일단에 용강(M)의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 출강 통로부(130)의 일단에 지금 형성이 억제 또는 방지됨에 따라, 지금에 의해 출강류(FM)가 퍼지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 출강류(FM)의 적어도 일부가 래들(200)의 상단부를 향하는 것을 억제 또는 방지할 수 있어, 래들(200) 상단부에 용강(M)에 의한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
제1출강부(310)는 출강 통로부(130)의 외부로 돌출된 일단이 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위하여, 제1출강부(310)에 있어서 내부공간과 접하는 면을 내측면, 상기 내측면과 대향하는 면을 외측면, 상기 내측면과 외측면을 연결하는 면을 일단면(312a)이라 정의한다(도 4의 확대도 참조). 그리고 일단면(312a)은 끝단면으로 명명될 수도 있다.
이를 반영하여 다시 설명하면, 제1출강부(310)의 일단면(312a)은 경사면을 포함할 수 있다. 이때, 적어도 내측면과 인접한 일단면 영역에 경사면이 마련되거나, 일단면 전체에 경사면이 마련될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 일단면(312a) 전체에 경사면이 마련될 있고, 경사면은 곡률을 가지는 곡면 또는 볼록면으로 마련될 수 있다. 이를 다른 말로 설명하면, 돌출부재(312)의 일단면(312a)은 내측면쪽에서 외측면쪽으로 갈수록 출강 통로부(130)의 일단과 멀어지는 경사면을 포함하는데, 상기 경사면의 기울기가 일정하지 않고 변하는 형상일 수 있다.
물론, 일단면(312a) 전체에 경사면이 형성되는데 있어서 상기 경사면이 곡률을 가지는 곡면 또는 볼록면으로 형성되지 않고, 곡률이 없는 평탄면으로 형성될 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 제1출강부의 변형예를 도시한 도면이다.
상기에서는 도 4와 같이 제1출강부(310)의 일단면(312a) 전체에 경사면이 형성되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도 5와 같이 제1출강부(310)의 일단면(312a) 중 일부에 경사면이 마련될 수 있다. 이때 외측면에 비해 내측면과 인접한 일단면(312a) 영역에 경사면이 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기에서는 제1출강부(310)에 있어서 일단면(312a)의 경사면이 곡면 또는 볼록면인 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 돌출부재(312)의 일단면(312a)은 도 5에 도시된 바와 같이, 곡률이 없는 경사면을 포함하도록 마련될 수 있다. 즉, 돌출부재(312)의 일단면(312a)이, 내측면쪽에서 외측면쪽으로 갈수록 출강 통로부(130)의 일단과 멀어지는데, 그 멀어지는 기울기가 일정할 수 있다. 이에, 돌출부재(312) 일단면(312a)은 곡률이 없는 경사면을 포함하도록 마련될 수 있다. 또한, 일단면(312a) 중 일부에 경사면이 마련되는데 있어서, 상기 일단면(312a) 중 경사면 외의 나머지 영역은 도 5와 같이 내측면 또는 외측면과 직각을 이루는 수직면으로 마련될 수 있다.
이와 같이 돌출부재(312)의 일단면(312a)에 경사면을 가지도록 마련됨에 따라, 출강류(FM)의 직진성을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1출강부(310)로부터 배출되어 낙하되는 용강의 출강류(FM)에 있어서, 제1출강부(310)의 일단면에 경사가 없는 평면일 때에 비해 경사를 가지는 경우, 출강류(FM)가 출강 통로부(130)의 일단이 있는 측방향으로 휘어지거나 구부러지는 것을 억제할 수 있다. 이는, 제1출강부(310)로부터 용강(M)이 배출되어 출강류(FM)가 형성될 때, 경사면 또는 일단면(312a)과 소정의 틈(G)을 가지도록 출강류(FM)가 형성되기 때문이다. 이를 다른 말로 설명하면, 용강(M)은 출강 통로부(130)의 일단 외측으로 돌출된 돌출부재(312)를 따라 출강되는데, 이때 용강(M)은 돌출부재(312)의 끝단 즉, 일단면(312a)과 접촉되지 않고 낙하된다. 즉, 용강(M)은 돌출부재(312)의 일단면(312a)에 형성된 경사면에 접촉하지 않고 낙하된다. 이에, 돌출부재(312)의 외측으로 낙하되는 용강의 출강류(FM)는 상기 경사면이 형성된 돌출부재(312)의 일단면(312a)과 소정의 틈(G)을 가지게 된다.따라서, 제1출강구(140)로부터 배출된 용강(M)의 출강류(FM)가 출강 통로부(130)의 일단을 향하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 출강 통로부(130)의 일단에 용강(M)의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4로 돌아가 제2출강부(320)에 대해 설명한다.
제2출강부(320)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일부가 제1출강부(310)의 내부로 삽입되게 설치되며, 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 제1지지부재(321) 및 제1출강부(310)의 일단과 마주볼 수 있도록 제1지지부재(321)의 일단에 연결된 제2지지부재(322)를 포함한다. 이러한 제2출강부(320) 즉, 제1지지부재(321) 및 제2지지부재(322)는 금속 또는 합금으로 마련될 수 있다.
제1지지부재(321)는 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며, 그 연장방향의 양 끝단인 일단 및 타단이 개구된 튜브(tube) 형상일 수 있다. 그리고 제1지지부재(321)는 제1출강부(310)와 대응하는 또는 부합하는 형상으로 마련될 수 있다. 예컨대, 제1출강부(310)가 원통형의 형상인 경우, 제1지지부재(321)는 원통형의 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
제1지지부재(321)는 도 2 및 도 3과 같이 제1출강부(310)의 내부로 삽입되게 설치될 수 있다. 이때, 제1지지부재(321)는 그 일단이 제1출강부(310)의 일단과 동일 선상에 위치하도록 삽입될 수 있다. 즉, 전로(100)가 직립되어 있는 상태를 기준으로 설명하면, 제1지지부재(321)의 일단과 제1출강부(310)의 일단 또는 일단면의 수평방향 위치가 동일하게 삽입된다. 또한, 제1지지부재(321)는 그 타단이 제1출강부(310)의 타단 밖으로 돌출되게 삽입된다. 이에, 제1출강부(310)의 내부에 제2출강부(320)가 삽입되었을 때, 제1지지부재(321)의 타단은 본체부(110)의 내부공간으로 돌출되어 용강(M)과 접촉될 수 있다. 이를 위해, 제1지지부재(321)는 그 연장길이가 제1출강부(310)의 연장길이에 비해 길도록 마련될 수 있다.
제2지지부재(322)는 중심영역에 제1지지부재(321)의 내부공간과 연통되는 홀(322d)이 마련된 판(plate) 형상일 수 있다. 즉, 제2지지부재(322)는 제1지지부재(321)의 일단을 중심으로 하여 외측방향으로 연장된 중공형의 판 형상일 수 있다. 이때, 제2지지부재(322)는 그 폭 방향(직경 방향) 끝단이 적어도 출강 통로부(130)의 제2통로부재(132) 상에 위치할 수 있도록 연장되게 마련된다. 이에, 홀(322d)과 반대쪽에 위치된 제2지지부재(322)의 폭 방향 끝단은 제1지지부재(321)의 일단 및 제1출강부(310) 일단의 외측에서 제2통로부재(132) 상에 위치된다. 따라서, 제2지지부재(322)의 홀(322d)은 제1지지부재(321)의 내부공간과 연통되고, 제1지지부재(321)의 일단 및 제1출강부(310)의 일단은 제2지지부재(322)에 의해 커버된다.
보다 구체적으로 제2지지부재(322)에 대해 설명하면, 상기 제2지지부재(322)는 제1지지부재(321)의 폭 방향(직경 방향) 외측에 배치된 제1지지체(322a) 및 제1지지체(322a)와 제1지지부재(321)의 일단을 연결하는 제2지지체(322b)를 포함할 수 있다.
제2지지체(322b)에는 제1지지부재(321)의 내부공간과 연통될 수 있는 홀(322d)이 마련된다. 그리고, 제2지지체(322b)는 제1지지체(322a)로부터 전방으로 돌출된 형상으로 마련될 수 있다. 이에, 제1지지체(322a)로부터 전방으로 돌출된 길이만큼 제2지지체(322b)의 내측에 소정의 공간이 마련된다. 이 공간은 제2출강부(320)의 제1출강부(310)의 내부로 삽입되게 설치되었을 때, 제1출강부(310)의 돌출부재(312)가 수용되는 공간(이하, 수용공간(322c))이다.
출강장치(300)는 상술한 바와 같이 전로(100)의 출강구(140)에 삽입되게 설치된다. 이때, 별도의 결합기(400)를 이용하여 설치할 수 있다. 결합기(400)는 예를 들어 제2출강부(320)의 제2지지부재(322) 및 출강 통로부(130)의 일부 예를 들어 제2통로부재(132)과 체결될 수 있는 체결부재(410), 체결부재(410)가 제2지지부재(322) 및 제2통로부재(132)에 밀착되어 고정될 수 있도록 상기 체결부재(410)를 관통하여 고정될 수 있는 고정부재(420)를 포함할 수 있다. 여기서, 체결부재(410)는 예를 들어 클램프(clamp)일 수 있고, 고정부재(420)는 볼트를 포함하는 수단일 수 있다.
이하, 상술한 바와 같은 결합기(400)를 이용하여 출강장치(300)를 전로(100)의 출강구(140)에 삽입시킨 후 결합시키는 방법을 간략히 설명한다.
먼저, 제1출강부(310)를 전로(100)의 출강구(140) 즉, 출강 통로부(130)의 내부 및 본체부(110)의 개구(110a)로 삽입시킨다. 그리고 제2출강부(320)를 제1출강부(310)로 삽입시킨다. 즉, 제2출강부(320)의 제1지지부재(321)가 제1출강부(310)의 내부로 삽입되고, 제2지지부재(322)는 제1출강부(310)의 외부에 위치하도록 상기 제1출강부(310)에 제2출강부(320)를 삽입시킨다.
다음으로, 결합기(400)를 이용하여 제2출강부(320)를 출강 통로부(130)에 결합시킨다. 이를 위해 먼저 제2출강부(320)의 제2지지부재(322)에 체결부재(410)를 체결한다. 보다 더 구체적으로 설명하면, 제2지지부재(322)의 제1지지체(322a) 및 출강 통로부(130)의 제2통로부재(132)에 체결부재(410)를 체결한다. 그리고, 고정부재(420)를 체결부재(410)의 두께방향으로 관통시켜, 체결부재(410)를 제1지지체(322a) 및 제2통로부재(132)에 밀착 고정시킨다. 이에, 출강장치(300)가 전로(100)의 출강 통로부(130)에 설치 또는 결합된다.
이렇게 출강구(140) 내부에 출강장치(300)가 삽입되면, 상기 출강구(140)와 출강장치(300) 사이에 내화물을 포함하는 재료로 마련된 결합제(B)를 분사한다. 즉, 출강구(140) 내벽면과 제1출강부(310)의 외측면 사이에 결합제(B)를 분사한다. 이러한 결합제(B)의 분사에 의해 제1출강부(310)의 외측면이 출강구(140)의 내벽면에 보다 용이하게 밀착 결합될 수 있다.
결합기(400)는 상술한 예에 한정되지 않고, 출강장치(300)를 출강 통로부(130)에 결합시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
도 6은 용강 출강시에, 내화물을 포함하는 재료로 이루어진 제1출강부의 돌출 길이에 따른 상기 제1출강부의 온도를 파악하기 위해 마련된 시험체이다. 도 7은 시험체 내부로 용강을 통과시켜 출강할 때, 시험체의 위치별 온도를 나타낸 도면이다.
시험체(500)는 내화물을 포함하는 재료 이루어지며 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 내화물 부재(510), 내화물 부재(510)를 둘러싸도록 설치되며 금속으로 이루진 철피부재(520)를 포함한다.
내화물 부재(510)는 그 연장방향의 양 끝단인 일단 및 타단이 개구되어 있으며, 상기 타단으로 용강(M)이 유입되고, 일단으로 용강(M)이 배출되게 마련하였다. 이러한 내화물 부재(510)는 실시예에 따른 제1출강부(310)와 동일한 재료로 마련되었다. 이에, 시험체(500)의 내화물 부재(510)는 출강장치(300)의 제1출강부(310)와 대응하는 구성인 것으로 설명될 수 있다.
철피부재(520)는 내화물 부재(510)를 둘러싸도록 설치된 바디부재(521) 및 바디부재(521)의 외측면에 형성된 플랜지 부재(522)를 포함한다.
바디부재(521)는 일단 및 타단이 개구되어 있는 튜브(tube) 형상일 수 있고, 내화물 부재(510)의 외측면을 둘러싸도록 설치된다. 플랜지 부재(522)는 바디부재(521)가 통과할 수 있는 중공형의 형상으로 마련된다. 그리고 플랜지 부재(522)의 중심 개구로 바디부재(521)가 관통되도록 상기 플랜지 부재(522)를 바디부재(521) 외측면에 설치하였다. 이때, 플랜지 부재(522)는 내화물 부재(510)의 일단으로부터 타단쪽으로 100mm 이격된 위치에 설치하였다.
상술한 바와 같은 철피부재(520) 및 플랜지 부재(522)는 전로(100) 본체부(110)의 철피 및 출강 통로부(130)의 제2통로부재(132)과 동일한 재료로 마련되었다. 이에, 시험체(500)의 철피부재(520)는 전로(100) 본체부(110)의 철피와 대응되는 구성이고, 플랜지 부재(522)는 전로(100) 출강 통로부(130)의 일단 즉, 제2통로부재(132)와 대응하는 구성인 것으로 설명될 수 있다.
이와 같은 시험체(500)를 마련한 후, 상기 시험체(500)의 내화물 부재(510) 내부로 용강을 공급하였다. 그리고 내화물 부재(510)의 온도를 측정하였다. 이때, 내화물 부재(510)와 철피부재(520) 간의 경계에서의 온도를 측정하였으며, 내화물 부재(510)가 연장된 방향으로 위치별 경계 온도를 측정하였다.
도 7을 참조하면, 내화물 부재(510)와 철피부재(520)의 경계의 온도에 있어서, 내화물 부재(510)의 타단으로부터 일단으로 갈수록 그 온도가 감소한다. 즉, 용강(M)이 유입되는 타단으로부터 용강(M)이 출강 또는 배출되는 일단으로 갈수록 내화물 부재(510)와 철피부재(520) 간의 경계 온도가 감소한다.
또한, 플랜지 부재(522)의 전방으로 돌출된 영역에서 내화물 부재(510)와 철피부재(520) 경계의 위치별 온도를 보면, 플랜지 부재(522)로부터 70mm 이격된 지점까지는 그 온도가 1000℃ 이상이지만, 70mm를 초과한 지점부터는 그 온도가 1000℃ 미만이다. 보다 구체적으로, 플랜지 부재(522)로부터 70mm 이격된 지점까지 내화물 부재(510)와 철피부재(520) 경계의 온도는 1100℃ 내지 1000℃ 이다. 그러나, 플랜지 부재(522)로부터 70mm를 초과하는 지점부터는 내화물 부재(510)와 철피부재(520) 경계의 온도가 1000℃ 미만으로 떨어지며, 플랜지 부재(522)로부터 멀어질수록 800℃ 미만까지 떨어진다. 이로부터, 내화물 부재(510) 중 플랜지 부재(522)로부터 전방으로 돌출된 일단부에 있어서, 상기 플랜지 부재(522)와의 이격거리가 멀어질수록 내화물 부재(510)의 온도가 감소함을 알 수 있다.
한편, 내화물을 포함하는 재료로 이루어진 제1출강부(310)에 있어서, 그 위치별 온도 차이가 크게 발생하는 경우 응력 차이에 의한 화학적 침식 또는 파손이 발생될 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 시험체(500)의 내화물 부재(510)의 온도를 보면, 플랜지 부재(522)로부터 전방으로 70mm 이격된 지점을 기준으로 온도가 크게 하락한다. 즉, 플랜지 부재(522)로부터 70mm 이격된 지점까지는 그 온도 감소 기울기에 비해, 70mm를 초과한 지점부터 일단까지의 온도 감소 기울기가 급격하다.
이로부터, 내화물 부재(510)에 있어서 플랜지 부재(522)의 전방 영역과 후방 영역 간의 온도 차이에 있어서, 플랜지 부재(522)와 멀어질수록 상기 플랜지 부재(522)의 전방 영역과의 온도 차이가 증가하는데, 이때 플랜지 부재(522)로부터 70mm를 초과하는 지점부터 그 온도 차이가 급격하게 증가함을 알 수 있다.
이러한 도 7의 결과를 제1출강부(310)에 적용시키면, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130)의 일단 밖으로 돌출되도록 마련하는데 있어서, 제1출강부(310)의 일단과 출강 통로부(130)의 일단 간의 거리가 70mm를 초과하는 경우, 제1출강부(310)의 일단과 출강 통로부(130)의 후방 영역 간의 온도 차이가 크게 발생됨을 알 수 있다. 즉, 출강 통로부(130) 일단의 후방에 위치된 제1출강부(310) 영역의 온도와 상기 출강 통로부(130) 일단의 전방으로 돌출된 제1출강부(310) 일단 간의 온도 차이에 있어서, 제1출강부(310) 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 멀어질수록 그 온도 차이가 증가한다. 그런데, 제1출강부(310) 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 이격된 거리가 70mm를 초과하는 경우, 제1출강부(310)의 일단의 온도와 출강 통로부 일단의 후방에 위치된 제1출강부 영역의 온도 차이가 급격하게 커지게 된다. 이러한 온도 차이에 의해 제1출강부(310)에 응력이 발생될 수 있고, 이에 따라 제1출강부(310)가 파손되거나 화학적 침식이 발생될 수 있다.
따라서, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130)의 일단 즉, 제2통로부재(132)로부터 돌출된 길이(Lp)를 70mm 이하로 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
표 1은 실험예들에 따른 출강장치를 이용하여 출강을 실시하였을 때, 전로의 출강 통로부에 지금 형성 정도를 정리하여 나타낸 표이다.
실험을 위하여 길이가 서로 다른 제1출강부(310)가 구비된 제1 내지 제10실험예에 따른 출강장치(300)를 마련하였다. 즉, 제1출강부(310)가 출강 통로부(130)에 삽입되었을 때, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 돌출된 길이(Lp)가 다른 제1 내지 제10실험예에 따른 출강장치(300)를 마련하였다.
그리고, 제1 내지 제10실험예들에 따른 출강장치(300) 각각을 서로 다른 전로(100)에 설치하였다. 즉, 제1출강부(310)를 전로(100)의 출강구(140)로 삽입시키고, 제1출강부(310) 내부로 제2출강부(320)를 삽입시킨 후, 제2출강부(320)를 전로(100)의 출강 통로부(130)에 결합시켰다.
다음으로 전로(100)에 용선을 장입하여 전로 정련을 실시하고, 용강(M)을 출강하는 조업을 5회 실시하였다. 5회의 전로 정련 및 출강이 종료된 후에 제2출강부(320)를 제1출강부(310)로부터 분리시켰다. 즉, 제2출강부(320)를 제1출강부(310)로부터 반출시켜 전로(100)의 출강 통로부(130)와 분리시켰다. 이에, 전로(100)의 출강구(140)에는 제1출강부(310)만이 설치되어 있는 상태가 된다.
이 상태에서 전로(100)에 용선을 장입하여 전로 정련을 실시하고, 용강(M)을 출강하는 조업을 20회 실시하였다. 이에, 전로(100) 내부의 용강(M)은 제1출강부(310)의 내부공간을 통과하여 외부로 배출된다.
이렇게 제2출강부(320)가 분리되고, 제1출강부(310)만이 전로(100)의 출강구(140)에 설치되어 있는 상태에서 20회의 출강 조업이 종료된 후, 전로(100)의 출강 통로부(130) 일단에 지금 형성 정도를 파악하였다. 이때, 출강 통로부(130)의 일단에 형성된 지금의 크기에 따라 불량, 양호, 매우 양호로 구분하여 평가하였다. 즉, 지금의 크기가 클 수록 불량, 지금의 크기가 작을 수록 매우 양호로 평가하였다.
제1출강부 돌출 길이(mm) 지금 형성 정도
제1실험예 10 불량
제2실험예 20 불량
제3실험예 30 양호
제4실험예 40 양호
제5실험예 50 매우 양호
제6실험예 60 매우 양호
제7실험예 70 양호
제8실험예 80 불량
제9실험예 90 불량
제10실험예 100 불량
표 1을 참조하면, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단으로부터 돌출된 길이(Lp)가 30mm 미만인 제1 및 제2실험예와, 70mm를 초과하는 제8 내지 제10실험예의 전로(100)의 출강 통로부(130)에 지금이 크게 형성되어 지금 형성 정도가 '불량'으로 평가되었다.
제1 및 제2실험예에서 전로(100)의 출강 통로부(130)에 지금이 크게 형성된 것은, 제1출강부(310)의 돌출 길이(Lp)가 30mm 미만으로 짧아 상기 제1출강부(310)의 외부로 배출되는 용강(M) 출강류(FM)의 직진성이 좋지 않기 때문이다. 즉, 제1 및 제2실험예의 경우 용강(M) 출강류(FM)가 측방향으로 휘어지거나 구부러지는 정도가 심하다. 이에 용강(M) 출강류(FM)의 일부가 출강 통로부(130) 일단을 타고 흐르거나 비산되어 출강 통로부(130) 일단에 용강(M) 응고에 의한 지금이 지속적으로 형성되었다.
그리고, 제8 내지 제10실험예에서 전로(100)의 출강 통로부(130)에 지금이 크게 형성된 것은, 제1출강부(310)의 돌출 길이(Lp)가 70mm를 초과함에 따라, 용강(M) 출강류(FM)의 온도가 크게 하락하기 때문이다. 보다 구체적으로 설명하면, 전로(100) 본체부(110) 내부의 용강(M) 온도와 제1출강부(310)의 외부로 배출되는 용강(M)의 온도 차이를 '온도 하락 크기'로 할 때, 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 돌출된 길이(Lp)가 증가할 수록, 출강중에 용강(M)의 온도 하락 정도가 크다. 그리고 출강중에 용강(M)의 온도 하락이 클 수록, 용강(M) 응고에 의한 지금 형성이 용이하다. 그런데, 제1출강부(310)의 돌출 길이(Lp)가 70mm를 초과하는 경우 출강 중 용강(M)의 온도 하락 정도가 크다. 이에, 제1출강부(310)의 돌출 길이(Lp)가 70mm를 초과하는 제8 내지 제10실험예의 경우, 출강 중 용강(M) 온도가 크게 하락함에 따라 전로(100) 출강 통로부(130)의 일단에 지금이 지속적으로 형성되었고 그 크기가 크다.
반면, 제1출강부(310)의 돌출 길이(Lp)가 30mm 내지 70mm인 제3 내지 제7실험예의 경우, 출강 통로부(130)의 일단에 형성된 지금의 크기가 제1 및 제2실험예와, 제8 내지 제10실험예에 비해 작다. 즉, 제3 내지 제7실험예의 경우, 출강 통로부(130) 일단에 지금이 형성되지 않거나 아주 작게 형성되어 지금 형성 정도가 '양호' 또는 '매우 양호'로 평가되었다.
이는, 제3 내지 제10실험예에 따른 제1출강부(310)로부터 배출되는 용강(M) 출강류(FM)의 직진성이 제1 및 제2실험예에 비해 좋고, 출강시 온도 하락 정도가 제8 내지 제10실험예에 비해 작기 때문이다. 즉, 용강(M) 출강류(FM)가 측방향으로 휘어지거나 구부러지는 정도에 있어서, 제1 및 제2실험예에 비해 제3 내지 제10실험예가 작다. 또한, 출강시 온도 하락에 있어서, 제8 및 제10실험예에 비해 제3 내지 제10실험예의 경우 온도 하락 크기가 작다. 이로부터, 제1출강부(310)를 마련하는데 있어서, 그 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 돌출된 길이(Lp)가 30mm 내지 70mm가 되도록 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
그리고, 제3 내지 제7실험예들을 비교하면, 제1출강부(310)의 돌출길이(Lp)가 50mm 미만인 제3 및 제4실험예와, 제1출강부(310)의 돌출길이(Lp)가 60mm를 초과하는 제7실험예에 비해 제1출강부(310)의 돌출길이(Lp)가 제5 및 제6실험예의 경우 지금 형성 크기가 작아 매우 양호로 평가되었다. 이에, 제1출강부(310)를 마련하는데 있어서, 그 일단이 출강 통로부(130)의 일단으로부터 돌출된 길이(Lp)가 50mm 내지 60mm가 되도록 하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.
도 8의 (a)는 전로의 출강 통로부에 불활성 가스를 분사하는 분사홀이 마련된 상태를 도시한 단면도이고, 도 8의 (b)는 출강 통로부의 평면도이다.
전로의 출강 통로부(130)에는 불활성 가스를 분사할 수 있는 분사홀(133)이 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 출강 통로부(130)의 제2통로부재(132)에는 복수의 분사홀(133)이 마련될 수 있다. 이때 분사홀(133)은 제2통로부재(132)를 두께방향으로 관통하도록 마련될 수 있다.
또한, 분사홀은 도 8의 (a)와 같이 경사지게 마련될 수 있다. 즉, 제2통로부재(132)에 마련된 분사홀(133)에 있어서, 도 8의 (a)와 같이 제1통로부재(131)를 향하며 가스가 유입되는 개구인 타단에서부터 상기 타단의 반대 끝단이며 가스가 배출되는 일단으로 갈수록 출강구(140) 또는 제1출강부(310)와 가까워지도록 경사지게 마련될 수 있다. 이러한 분사홀(133)은 복수개로 마련되며, 도 8의 (b)와 같이 출강구(140) 또는 제2통로부재(132)의 둘레 방향으로 나열되게 배치된다.
그리고, 분사홀(133)의 타단에는 불활성 가스 예컨대 Ar 가스를 공급하는 공급관(10)이 연결된다. 이에, 공급관(10)으로부터 이송된 불활성 가스는 분사홀(133)의 타단으로 유입된 후 일단을 통해 외부로 분사된다.
이때 분사홀(133)이 상술한 바와 같이 경사지게 마련됨에 따라, 분사홀(133)의 일단으로부터 토출된 가스는 외부로 노출된 제2통로부재(132)의 외주면 또는 전면(前面)으로 분사될 수 있다. 그리고 제2통로부재(132)의 전면(前面)으로 분사된 불활성 가스는 상기 제2통로부재(132) 전면(前面)의 둘레 방향으로 흐를 수 있다. 이에, 복수의 분사홀(133) 각각으로부터 토출된 불활성 가스에 의해 도 8의 (b)와 같이 출강구(140) 주위로 불활성 가스가 회전하는 흐름이 발생될 수 있다.
이와 같이 제2통로부재(132)의 전면(前面)으로 분사되는 불활성 가스는 상기 제2통로부재(132)의 전면(前面)의 즉, 출강 통로부(130)의 일단에 용강이 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 출강 통로부(130)의 일단에 용강 응고에 의한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 출강장치(300)를 이용하여 용강을 출강시키는 방법을 설명한다. 이때, 전로(100)의 출강구(140)에 사용하지 않은 또는 사용전 출강장치(300)를 교체하여 설치하고, 상기 출강장치를 이용하여 용강을 출강시키는 순서로 설명한다.
먼저, 전로(100)의 출강구(140)에 실시예에 따른 출강장치(300)를 설치한다. 즉, 제1출강부(310)를 전로(100)의 출강 통로부(130)의 내부 및 본체부(110)의 개구(110a)로 삽입시킨다. 이후, 제2출강부(320)를 제1출강부(310)로 삽입시킨다. 이때, 제1지지부재(321)가 제1출강부(310)의 내부로 삽입되고 제2지지부재(322)가 제1출강부(310)의 외부에 위치하도록 상기 제1출강부(310)에 제2출강부(320)를 삽입시킨다. 다음으로, 결합기(400)를 이용하여 제2출강부(320)를 출강 통로부에 결합시킨다. 그리고, 출강구(140)의 내벽면과 제1출강부(310)의 외측면 사이에 결합제(B)를 분사한다.
이와 같이 출강장치(300)가 설치되면 전로(100)로 용선을 장입하여 전로 정련을 실시한다. 즉, 전로(100)로 장입된 용선으로 산소를 취련하여 인(P) 및 탄소(C) 등과 같은 성분을 제거하여 전로 정련을 실시한다. 그리고 전로 정련이 종료되면, 전로(100)를 경동시켜 용강(M)을 래들(200)로 용강(M)을 출강시킨다. 이때, 전로(100)의 본체부(110) 내부의 용강(M)은 출강구(140)에 삽입된 제2출강부(320)의 내부를 통과하여 외부로 배출된다. 전로(100) 내 용강의 출강이 종료되면, 다시 전로(100)를 직립시킨다.
이와 같은 방법으로 전로 정련 및 용강(M)의 출강을 2 내지 5회 실시한다. 이러한 출강이 실시되는 동안 출강구(140)에 삽입되어 있는 제1출강부(310)는 용강의 열에 의해 팽창된다. 이에 용강(M)의 출강이 2 내지 5회 실시되는 동안, 제1출강부(310)가 점차 팽창하여 그 외측면이 출강구(140)의 내벽면에 밀착 고정된다. 따라서, 용강(M)의 출강이 2 내지 5회 실시되고 나면, 제2출강부(320)를 제1출강부(310) 밖으로 반출시켜 전로(100)로부터 분리시킨다.
다음으로, 상술한 바와 같은 동일한 방법으로 전로 정련 및 용강 출강을 복수회 실시한다. 이때 용강(M)은 제1출강부(310)의 내부공간으로 유입된 후 상기 제1출강부(310)의 일단 밖으로 출강된다.
제1출강부(310)의 일단은 출강구(140)의 일단 즉, 출강 통로부(130)의 일단으로부터 30mm 내지 70mm 돌출되어 있다. 즉, 제1출강부(310)의 일단은 출강 통로부(130)의 일단으로부터 전방으로 30mm 내지 70mm 이격된 지점에 위치한다. 이에, 용강(M)은 출강 통로부(130) 일단으로부터 전방으로 소정거리 이격된 위치에서 낙하되어 배출된다. 또한, 제1출강부(310)의 일단면은 내측면쪽에서 외측면쪽으로 갈수록 출강 통로부(130)의 일단과 멀어지는 경사면을 가진다. 이에, 제1출강부(310)로부터 용강(M)이 배출되어 출강류(FM)가 형성될 때, 경사면 또는 일단면(312a)과 소정의 틈(G)을 가지도록 출강류(FM)가 형성된다.
이와 같이 제1출강부(310)의 일단이 출강 통로부(130) 일단의 전방으로 30mm 내지 70mm 돌출되고, 제1출강부(310)의 일단면이 경사면으로 마련됨에 따라, 제1출강부(310)로부터 배출된 용강(M)이 출강 통로부(130)의 일단을 타고 흐르거나 상기 출강 통로부(130)의 일단으로 비산되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 출강 통로부(130)의 일단에 용강(M)의 응고로 인한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 상술 바와 같이 용강(M)을 출강시킬 때, 출강 통로부(130)의 제2통로부재(132)에 마련된 복수의 분사홀(133)을 통해 불활성 가스 예컨대 Ar 가스를 분사한다. 이때 복수의 분사홀(133)이 경사지게 마련됨에 따라, 분사홀(133)의 일단으로부터 토출된 가스는 외부로 노출된 제2통로부재(132)의 외주면 또는 전면(前面)으로 분사된다. 또한, 복수의 분사홀(133) 각각으로부터 토출된 불활성 가스에 의해 도 8의 (b)와 같이 출강구(140) 주위로 불활성 가스가 회전한다. 이와 같이 제2통로부재(132)의 전면(前面)으로 분사되는 불활성 가스는 상기 제2통로부재(132)의 전면 즉, 출강 통로부(130)의 일단에 용강이 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 출강 통로부(130)의 일단에 용강 응고에 의한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이와 같이 전로(100) 출강 통로부(130)의 일단에 지금의 형성이 억제 또는 방지됨에 따라, 전로(100)로부터 슬래그(S)의 유출 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 즉, 용강(M) 출강시에 출강류를 촬영하여 슬래그를 감지하는데 있어서, 출강 통로부(130) 일단에 형성된 지금에 의해 슬래그 감지 오류가 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 출강 통로부(130)의 일단에 지금 형성이 억제 또는 방지됨에 따라, 지금에 의해 출강류(FM)가 퍼지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 출강류(FM)의 적어도 일부가 래들(200)의 상단부를 향하는 것을 억제 또는 방지할 수 있어, 래들(200) 상단부에 용강(M)에 의한 지금이 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고 래들(200)의 상단에 지금 형성이 억제 또는 방지됨에 따라, 상기 래들(200)을 후속 공정을 위해 2차 정련 설비인 RH(Rheinstahl Huttenwerke) 및 승온 설비인 LF(Ladle Furnace)로 이동시킬 때, 지금의 간섭으로 인한 문제 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 래들(200)의 이동 중에 지금이 낙하하는 것을 방지할 있어, 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
또한, 래들(200)에 형성되는 지금을 제거하는데 있어서, 그 주기를 연장시킬 수 있다. 이에 지금 제거로 인해 공정 시간이 증가되거나, 연주 단락이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
100: 전로 110: 본체부
130: 출강 통로부 300: 출강장치
310: 제1출강부 311: 삽입부재
312: 돌출부재 320: 제2출강부
321: 제1지지부재 322: 제2지지부재

Claims (14)

  1. 용강이 수용될 수 있는 용기의 출강 통로부에 설치될 수 있는 출강장치로서,
    용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지며, 단부가 상기 출강 통로부의 외부로 돌출될 수 있도록 상기 출강 통로부의 내부로 삽입되게 설치될 수 있고, 상기 단부에 경사면이 마련된 제1출강부를 포함하는 출강장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1출강부의 단부는 외측 끝단으로 갈수록 내경이 증가하는 형상인 출강장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1출강부의 단부에 있어서, 상기 내부공간과 접하는 내측면과 상기 내측면과 대향하는 외측면을 연결하는 끝단면이 경사면을 포함하고,
    상기 끝단면 전체에 경사면이 마련된 출강장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1출강부의 단부에 있어서, 상기 내부공간과 접하는 내측면과 상기 내측면과 대향하는 외측면을 연결하는 끝단면이 경사면을 포함하고,
    상기 끝단면 중 일부에 경사면이 마련되며, 상기 내측면과 인접한 끝단면 영역에 경사면이 마련된 출강장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 경사면은 볼록면인 출강장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 경사면은 볼록한 곡면 또는 곡률이 없는 평탄면으로 마련되고,
    상기 끝단면 중 상기 경사면 외의 나머지 영역은 상기 내측면 또는 외측면과 직각을 이루는 수직면으로 마련된 출강장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1출강부는,
    상기 출강 통로부로 삽입되게 설치될 수 있는 삽입부재; 및
    상기 출강 통로부의 일단 밖으로 돌출될 수 있도록, 상기 삽입부재에 연결된 돌출부재;를 포함하고,
    상기 돌출부재의 길이가 30mm 내지 70mm인 출강장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    일부가 상기 제1출강부의 내부공간으로 삽입되게 설치될 수 있는 제2출강부를 포함하고,
    상기 제2출강부는,
    상기 제1출강부의 내부공간으로 삽입되게 설치되며, 용강이 통과할 수 있는 내부공간을 가지는 제1지지부재; 및
    상기 제1지지부재의 일단에 연결되며, 상기 제1지지부재를 향하는 내측에 상기 돌출부재가 수용될 수 있는 수용공간이 마련된 제2지지부재;를 포함하는 출강장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2지지부재는,
    상기 제1지지부재의 직경 방향 외측에 배치된 제1지지체; 및
    상기 수용공간을 형성하도록, 상기 제1지지체로부터 상기 제1지지부재와 반대쪽으로 돌출되게 형성된 제2지지체;를 포함하는 출강장치.
  10. 용기의 용강을 출강 통로부로 이동시키는 과정;
    상기 출강 통로부 내부의 용강을, 상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 제1거리만큼 이격된 지점에서 낙하시켜 출강시키는 과정;을 포함하는 출강방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 출강시키는 과정은,
    상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 제1거리까지 연장되는 돌출부재를 따라 용강을 출강시키며, 상기 용강을 돌출부재의 끝단과 접촉시키기 않고 낙하시키는 과정을 포함하는 출강방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1거리를 30mm 내지 70mm로 조절하는 과정을 포함하는 출강방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 용강을 낙하시켜 출강시키는 과정은,
    상기 출강 통로부의 단부로부터 외측으로 불활성 가스를 분사하는 과정을 포함하고,
    상기 불활성 가스를 분사하는 과정은, 상기 불활성 가스를 상기 출강 통로부 단부의 둘레 방향으로 회전시키는 과정을 포함하는 출강방법.
  14. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는 전로를 포함하고,
    상기 용강을 상기 출강 통로부로 이동시키는 과정은, 상기 전로를 경동시키는 과정을 포함하는 출강방법.
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