KR20240025922A - 다트 장치, 다트 장치의 제조 방법 및 출강 방법 - Google Patents

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KR20240025922A
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Abstract

본 발명의 실시예는 용강을 배출시키는 용기로 투입될 수 있는 다트 장치로서, 용기의 배출구를 폐쇄할 수 있도록 마련된 헤드, 배출구가 연장된 방향으로 연장 형성되며 헤드에 연결된 지지부재 및 열분해에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 재료로 형성되며, 지지부재의 외면에 설치된 가스 발생 부재를 포함한다.
따라서 본 발명의 실시예들에 의하면, 가스 발생 부재를 간단하고 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 종래에 비해 다트 장치의 부피를 줄일 수 있다. 이에 다트 장치를 용기로 투입시킬 때 이동 및 위치 조절이 용이하며, 보관을 위한 공간을 줄일 수 있다.

Description

다트 장치, 다트 장치의 제조 방법 및 출강 방법{DART APPARATUS, METHOD FOR DART APPARATUS AND TAPPING METHOD OF MOLTEN STEEL}
본 발명은 다트 장치, 다트 장치의 제조 방법 및 출강 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용강 출강시에 슬래그의 유출을 억제 또는 방지할 수 있는 다트 장치, 다트 장치의 제조 방법 및 출강 방법에 관한 것이다.
전로 정련이 종료되면 전로를 경동시켜 용강을 래들로 출강시킨다. 이때, 용강은 전로의 측벽에 마련된 출강구를 통해 외부로 배출되어 래들로 수강된다.
한편, 용강이 배출될 때 출강구 주변에서 와류가 발생된다. 이 와류는 용강 탕면에 부유하고 있는 슬래그를 출강구로 유입시키며, 이에 슬래그가 출강구를 통해 래들로 배출된다. 또한, 전로 내부에 있는 용강의 대부분이 외부로 배출되면, 용강 상에 부유하고 있는 슬래그가 출강구로 통해 래들로 배출될 수 있다. 이에, 전로 내부에 용강이 소량 남아있는 상태에서 슬래그가 배출되기 시작하면 출강구를 폐쇄해야 한다.
따라서, 출강구 주변에서 와류가 형성되는 것을 억제하고, 출강구를 폐쇄하기 위하여 전로의 내부로 다트 장치를 투입한다. 다트 장치는 전로의 출강구를 폐쇄할 수 있는 헤드 및 헤드에 연결된 지지부재를 포함한다.
전로를 경동시켜 용강을 출강시키는 중에 상술한 다트 장치를 전로 내부로 투입하여 출강구의 상측에 배치시킨다. 이때 출강구 상측에 위치된 헤드에 의해 출강구 주변에서 와류가 형성되는 것이 억제된다. 또한, 출강이 진행될 수록 전로 내부에 있는 용강의 수위가 점차 낮아지게 된다. 이에 출강 말기가 되면 다트 장치가 하강하여 헤드가 출강구로 삽입된다. 이에 출강구가 폐쇄된다.
한편, 다트의 헤드만으로는 와류 발생을 충분히 억제할 수 없어, 다량의 슬래그가 배출되어 래들로 유입된다. 따라서, 종래에는 헤드에 가스 발생 부재를 설치하였다. 가스 발생 부재는 용강의 열과 반응하여 가스를 발생시키고, 발생된 가스에 의해 와류 형성이 억제되는 효과가 있다.
그러나, 종래에는 가스 발생 부재가 헤드에 결합되게 설치되며, 헤드로부터 외측으로 연장되게 마련된 파이프(pipe) 형상이다. 이에, 다트 장치의 부피가 크다. 따라서 다트 장치의 보관시에 다른 다트 장치들과 충돌이 발생되어 손상되기 쉽고, 전로 내부로의 투입이 어려운 문제가 있다. 그리고, 가스 발생 부재와 헤드 간의 연결 부위가 취약하여 작은 충격에 의해 가스 발생 부재가 헤드로부터 떨어져 나가 헤드가 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 종래의 가스 발생 부재는 내화물로 이루어진 튜브의 내부에 가스를 발생시키는 재료를 충진시켜 제조한다. 이때 내화물로 이루어진 튜브가 고온의 열에 의해 쉽게 침식되어 균열이 발생되는 문제가 있다.
한국등록특허 10-0973907
본 발명은 용강 출강시에 슬래그의 유출을 억제 또는 방지할 수 있는 다트 장치, 다트 장치의 제조 방법 및 출강 방법을 제공한다.
본 발명은 제조가 쉽고 구조가 간단하며 부피가 작은 다트 장치 및 다트 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 용강을 배출시키는 용기로 투입될 수 있는 다트 장치로서, 상기 용기의 배출구를 폐쇄할 수 있도록 마련된 헤드; 상기 배출구가 연장된 방향으로 연장 형성되며, 상기 헤드에 연결된 지지부재; 및 열분해에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 재료로 형성되며, 상기 지지부재의 외면에 설치된 가스 발생 부재;를 포함할 수 있다.
상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재를 둘러싸도록 설치될 수 있다. 상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재가 연장된 방향으로 연장 형성되며, 상기 지지부재가 관통될 수 있는 내부공간을 가지는 튜브 형상일 수 있다.
상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재의 연장방향으로 연장 형성된 복수의 판재를 포함하고, 상기 복수의 판재는 상기 지지부재의 둘레방향으로 나열되어 상호 연결되게 상기 지지부재의 외면에 설치될 수 있다.
상기 가스 발생 부재의 연장길이는 상기 지지부재에 비해 짧게 마련될 수 있다.
상기 헤드는 그 폭이 상기 지지부재와 가까워질수록 감소하는 형상이고, 상하방향을 기준으로 상기 가스 발생 부재의 폭은 일정하며, 상기 가스 발생 부재의 폭은 상기 헤드가 가지는 최대폭에 비해 작게 마련될 수 있다.
상기 가스 발생 부재는 목재(木材)를 포함하는 재료로 형성될 수 있다.
상기 가스 발생 부재의 표면에 형성된 내화 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 지지부재는 제1폭을 가지는 제1지지대 및 상기 제1폭에 비해 작은 제2폭을 가지며 상기 제1지지대와 헤드 사이에 위치된 제2지지대를 포함하고, 상기 제1지지대와 제2지지대 사이에 단턱이 마련되며, 상기 가스 발생 부재는 상기 단턱 상에 안착되게 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예는 용강이 수용될 수 있는 용기에 마련된 배출구로 투입되는 다트 장치의 제조 방법으로서, 벌크 상태의 재료를 가공하여 일 방향으로 연장된 가스 발생 부재를 마련하는 과정; 지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정; 및 상기 가스 발생 부재의 상측에 위치하도록 상기 지지부재의 상부에 헤드를 장착하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정은, 벌크 상태의 재료를 가공하여 내부공간을 가지는 튜브 형상으로 상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정을 포함하고, 상기 지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정은, 상기 가스 발생 부재의 내부공간으로 상기 지지부재의 일부를 삽입시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정은, 벌크 상태의 재료를 가공하여 복수의 판재를 마련하는 과정을 포함하고, 상기 지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정은, 상기 복수의 판재를 상기 지지부재의 외측에서 상기 지지부재의 둘레방향으로 나열시켜 상호 연결하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 벌크 상태의 재료로 목재(木材)를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
상기 가스 발생 부재의 표면에 내화 도료를 코팅하여 내화 코팅층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 출강 방법은 전로를 경동시켜 상기 전로에 마련된 출강구를 통해 용강을 외부로 배출시키는 과정; 상기 출강구를 폐쇄할 수 있는 헤드를 구비하는 다트 장치를 마련하는 과정; 상기 헤드가 출강구의 상측에서 용강 상에 부상되고, 상기 헤드의 하측에 배치된 가스 발생 부재가 용강에 침지되도록, 출강중인 전로의 내부로 상기 다트 장치를 투입시키는 과정; 용강에 침지된 상기 가스 발생 부재를 열분해하여 가스를 발생시켜, 상기 출강구 주변의 용강을 버블링시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가스를 발생시키는데 있어서, 상기 출강구와 헤드 사이 영역 및 상기 출강구 중 적어도 하나에서 가스를 발생시킬 수 있다.
상기 출강구 주변의 용강을 버블링시켜 용강이 상측으로 상승하는 유동을 발생시키는 과정; 상기 용강의 상승 유동을 이용하여, 용강의 탕면 중 상기 출강구와 마주보게 부유하고 있는 슬래그를 상기 출강구의 외측으로 밀어내어 나탕을 발생시키는 과정;을 포함할 수 있다.
출강 중인 용강의 탕면 높이 하락에 따라 상기 다트 장치를 출강구쪽으로 하강시키는 과정; 상기 다트 장치의 헤드를 출강구로 삽입시켜 상기 출강구를 폐쇄시키는 과정; 및 상기 전로를 직립시키는 과정;을 포함하고, 상기 가스를 발생시키는 과정은, 상기 가스 발생 부재가 용강에 침지된 시점부터 상기 전로를 직립시키기 시작하는 시점 사이의 시간 동안 유지될 수 있다.
상기 가스를 발생시키는 시간을 2분 내지 3분으로 조절할 수 있다.
상기 전로를 직립시키기 시작하는 시점에 상기 가스 발생 부재의 무게는, 상기 다트 장치를 전로로 투입하기 전의 무게의 8% 이상일 수 있다.
상기 다트 장치를 전로의 내부로 투입시키는 과정과 상기 가스 발생 부재를 용강에 침지시키는 과정 전에 실시되며, 상기 전로 내부의 열이 상기 가스 발생 부재로 전달되는 것을 차폐시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가스를 발생시키는데 있어서, 목재(木材)를 포함하는 재료로 마련된 상기 가스 발생 부재를 이용하여 가스를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 소정의 길이 및 두께를 가지는 벌크 상태의 목재를 가공하여 가스 발생 부재를 마련한다. 그리고 지지부재의 외면에 가스 발생 부재를 장착하여 다트 장치를 제조한다.
이처럼, 실시예에서는 목재를 가공하여 가스 발생 부재를 간단하고 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 종래에 비해 다트 장치의 부피를 줄일 수 있다. 이에 다트 장치를 용기로 투입시킬 때 이동 및 위치 조절이 용이하며, 보관을 위한 공간을 줄일 수 있다.
도 1은 출강중인 전로의 내부로 다트 장치가 투입된 상태를 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 도 1 (a)의 'A'를 확대하여 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 도 1 (b)의 'B'를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다트 장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 다트 장치의 구성을 분해하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 가스 발생 부재의 재료로 사용하는 목재를 가열하여 실험한 온도에 따른 무게 잔량 비율에 대한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 발생 부재의 재료로 사용되는 목재로 마련된 튜브를 가열하여 실험한 온도에 따른 무게 감소 비율에 대한 그래프이다.
도 7은 전로 모사 장치의 내부로 다트 모사 장치를 투입한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 전로 모사 장치 및 다트 모사 장치를 이용하여 실험을 실시하였을 때, 수조로 배출된 파라핀 오일의 양을 측정한 실험 결과이다.
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 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 출강중인 전로의 내부로 다트 장치가 투입된 상태를 도시한 도면이다. 여기서, 도 1의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 다트 장치의 헤드가 전로의 출강구를 폐쇄하기 전 상태이고, 도 1의 (b)는 헤드가 출강구를 폐쇄하고 있는 상태이다.
도 2의 (a)는 도 1 (a)의 'A'를 확대하여 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 도 1 (b)의 'B'를 확대하여 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 다트 장치(300)를 설명하기에 앞서, 다트 장치(300)가 투입되는 용기에 대해 설명한다.
다트 장치(300)가 투입되는 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 출강부(120)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 일측이 개구된 형상이며, 일측에 마련된 개구가 노구(111)이다. 전로(100)가 도 1의 (a) 및 (b)와 같이 경동되지 않고 직립된 상태를 기준으로 설명하면, 본체부(110)는 그 상측이 개구되어 있으며, 상측에 마련된 개구가 노구(111)이다. 여기서, 노구(111)는 용선, 스크랩 및 합금철 등을 본체부(110)의 내부로 투입시키는 통로이다. 또한, 노구(111)를 통해 산소를 취입 또는 취련하는 수단인 랜스(Lance)(미도시)가 투입될 수 있다.
본체부(110)에 있어서 노구(111)에 비해 낮은 위치에 개구(112)가 마련되고, 상기 개구(112)에 출강부(120)가 연결된다. 전로(100)가 도 1의 (a) 및 (b)와 같이 경동되지 않고 직립된 상태를 기준으로 설명하면, 본체부(110)의 측벽에 용강(M)이 통과할 수 있는 개구(112)가 마련되고, 상기 개구(112)와 연통되도록 본체부(110)의 측벽에 출강부(120)가 연결된다.
출강부(120)는 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(112)와 연통되며 용강(M)이 통과할 수 있는 내부공간을 가지고, 그 연장방향의 양 끝단인 일단 및 타단이 개구된 튜브(tube) 형상일 수 있다. 그리고, 출강부(120)는 도 1과 같이 본체부(110)의 측벽으로부터 외부로 연장되게 또는 돌출되게 설치된다. 다시 말해 출강부(120)는 본체부(110)의 측벽으로부터 외측으로 소정의 길이를 가지도록 돌출된 형상으로 마련된다. 여기서, 출강부(120)의 양 끝단 중 본체부(110)와 반대쪽을 일단, 본체부(110)쪽을 타단이라고 할 때, 출강부(120)의 타단은 본체부(110)의 측벽에 연결되고 일단은 본체부(110)의 측벽 외부로 돌출된다.
출강부(120)의 내부공간(121)은 상술한 바와 같이 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(112)와 연통되게 마련된다. 그리고 본체부(110) 내부의 용강(M)은 그 측벽에 마련된 개구(112)와 출강부(120)의 내부공간(121)을 통과한 후 외부로 배출 즉, 출강된다. 이에, 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(112) 및 출강부(120)의 내부공간(121)을 포함하는 공간을 전로(100)의 '출강구(140)'로 명명할 수 있다. 따라서, 이후 설명되는 '전로(100)의 출강구(140)'는 본체부(110)의 측벽에 마련된 개구(112) 및 출강부(120)의 내부공간(121)을 포함하는 공간을 의미할 수 있다.
여기서 전로(100)의 출강구(140)는 용강(M)이 외부로 배출되는 통로이므로 '배출구'로 명명될 수도 있다.
상기에서는 설명의 편의를 위하여 전로(100)가 본체부(110)와 출강부(120)로 나누어 구성되는 것을 설명하였다. 그러나 본체부(110)와 출강부(120)는 일체형으로 마련될 수 있다. 물론, 본체부(110)와 출강부(120)는 분리 및 체결 가능하도록 마련될 수도 있다.
다트 장치(300)는 전로(100)에 있는 용강(M)을 래들(200)로 출강시키는 출강 조업 중에 슬래그(S)의 유출을 억제 또는 방지하고, 출강 말기에 출강구(140)를 자동으로 폐쇄시키기 위해 투입되는 장치이다.
이하, 전로(100)의 경동 및 직립에 대해 설명한다. 이를 위하여, 전로(100) 하부의 바닥면과 노구(111)를 연결한 가상의 선을 '연장선'이라 명명한다.
전로(100)가 경동되었다는 것은, 전로(100)가 설치되어 있는 조업장 바닥 또는 지면과 상술한 연장선이 수직을 이루지 않고 소정의 각도를 이루고 있는 상태를 의미할 있다. 즉, 전로(100)가 설치되어 있는 조업장 바닥 또는 지면과 상기 연장선이 이루는 각도가 예컨대 예각 또는 둔각을 이루는 상태를 전로(100)의 경동 상태로 정의할 수 있다. 또한, 출강을 실시하기 전에 전로(100)는 경동되지 않고 직립된 상태를 유지할 수 있다. 이때 전로(100)의 직립 상태란, 전로(100)가 설치되어 있는 조업장 바닥 또는 지면과 상기 연장선이 수직을 이루고 있는 상태를 의미할 수 있다.
다트 장치(300)는 출강이 개시된 후에 전로(100)의 내부로 투입되는 것으로, 도 1의 (a) 및 (b)와 같이 전로(100)가 경동된 상태에서 투입될 수 있다. 즉, 전로(100)를 경동시켜 용강(M)을 출강시키는 중에 다트 장치(300)를 전로(100)의 내부로 투입시킨다. 이때, 다트 장치(300)를 투입시키는 시점은 예를 들어 출강 중기일 수 있다. 출강 중기란, 출강을 개시하기 전에 전로(100)의 내부에 있는 용강량(100%)을 기준으로, 출강이 개시된 후 전로(100)의 내부에 있는 용강량(용강 잔량)이 50% 내지 60%가 되는 시점일 수 있다.
다트 장치(300)를 전로(100)의 내부로 투입시키는데 있어서, 출강부(120) 또는 출강구(140)와 대향하도록 또는 마주보도록 투입시킨다. 전로(100)가 경동되어 있는 상태에서 다트 장치(300)를 투입시키므로, 이를 기준으로 다트 장치(300)의 투입 위치에 대해 다시 설명하면 아래와 같다. 출강 중기에 전로(100)의 내부로 다트 장치(300)를 투입시키는데 있어서, 도 1의 (a) 및 도 2의 (a)와 같이 상기 다트 장치(300)를 구성하는 헤드(320)가 출강구(140) 또는 출강부(120)의 상측으로 마주볼 수 있도록 투입시킨다.
한편, 용강(M)이 출강구(140)를 통해 출강될 때 용강(M)의 출강류에 의해 출강구(140)의 주변에서 와류가 형성된다. 즉, 본체부(110)의 내부공간 중 적어도 출강구(140)의 주변 영역에서 와류가 형성된다. 이 와류는 용강(M)의 탕면 상에 부유하고 있는 슬래그(S)가 출강구(140)로 빨려들어가게 하는 힘으로 작용한다. 즉, 용강(M)의 출강류로 인해 형성된 와류에 의해 슬래그(S)가 출강구(140)로 빨려들어갈 수 있고, 이에 슬래그(S)가 출강구(140) 밖으로 배출 즉 출강되어 래들(200)로 수강될 수 있다. 이때, 래들(200)로 수강된 슬래그(S)는 주조 조업에서 주편의 품질을 저하시키는 요인이 된다.
따라서, 출강 중에 전로(100)로 다트 장치(300)를 투입시켜, 와류 형성을 억제 또는 방지한다. 특히, 다트 장치(300)가 출강구(140)를 폐쇄하기 전에 와류 형성을 억제 또는 방지한다. 와류 형성이 억제 또는 방지되면, 와류에 의해 용강(M) 상부에 부유하고 있는 슬래그(S)가 출강구(140)를 통해 외부로 배출되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 다트 장치(300)에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다트 장치를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 다트 장치의 구성을 분해하여 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 다트 장치(300)는 적어도 일부가 출강구(140)로 삽입될 수 있도록 일 방향으로 연장 형성된 지지부재(310), 출강구(140)를 폐쇄할 수 있도록 지지부재(310)의 일단에 연결된 헤드(320) 및 열에 의해 반응하여 가스를 발생시키는 원료를 포함하는 재료로 마련되며 헤드(320)의 외측에서 지지부재(310)을 둘러싸도록 설치된 가스 발생 부재(330)를 포함할 수 있다. 또한, 헤드(320)를 고정시키도록 지지부재(310)의 상부에 설치된 고정부재(340) 및 고정부재를 헤드(320)에 고정 또는 체결시키는 체결부재(미도시)를 포함할 수 있다.
지지부재(310)는 헤드(320) 및 가스 발생 부재(330)를 지지할 수 있도록, 도 3 및 도 4와 같이 일 방향으로 연장된 형상일 수 있다. 다시 말해, 지지부재(310)는 도 2의 (a) 및 (b)와 같이 출강구(140)의 연장방향으로 연장된 바(bar) 형상일 수 있다.
그리고 지지부재(310)는 그 폭 또는 직경이 출강구(140)의 내경에 비해 작도록 마련된다. 이에, 지지부재(310)가 출강구(140)로 삽입되었을 때, 지지부재(310)의 외측에 용강(M)이 통과할 수 있는 공간이 마련될 수 있다.
지지부재(310)는 도 4와 같이 단턱(311)을 가지도록 마련될 수 있다. 이를 위해 지지부재(310)는 제1폭을 가지는 제1지지대(310a) 및 제1폭에 비해 작은 제2폭을 가지며 제1지지대(310a)의 일단에 연결된 제2지지대(310b)를 포함하도록 마련될 수 있다. 여기서, 제1지지대(310a)와 제2지지대(310b)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상하방향으로 배치된다. 이에, 제1지지대(310a)의 일단은 상단을 의미할 수 있다. 또한, 제2지지대(310b)가 제1지지대(310a)의 상단에 연결되며, 제2지지대(310b)가 제1지지대(310b)의 상측에 위치되는 것으로 설명될 수 있다.
그리고, 제1지지대(310a)와 제2지지대(310b)는 그 폭의 중심이 일치하도록 배치되어 연결될 수 있다. 이에, 제1지지대(310a)와 제2지지대(310b) 간의 연결 부위에 단턱(311) 또는 단차가 마련된다. 이 단턱(311)은 이후 설명되는 가스 발생 부재(330)가 안정적으로 지지부재(310)에 지지 또는 체결될 수 있도록 하는 역할을 한다.
지지부재(310)는 용강(M)의 열에 의한 손상이 억제 또는 방지될 수 있도록 내화물을 포함하는 재료로 마련될 수 있다. 또한, 지지부재(310)는 전로(100)의 내벽체와 동일한 내화물 재료로 마련될 수 있으며, 예를 들어 지지부재(310)는 내화물인 산화마그네슘(MgO)과 흑연(C)를 포함하는 재료로 마련될 수 있다. 물론, 지지부재(310)는 내화물 외에도 용강의 열에 의해 손상이 억제 또는 방지될 수 있는 다양한 재료로 마련될 수 있다.
헤드(320)는 출강 말기에 전로(100)의 출강구(140)를 폐쇄하기 위한 수단으로서, 지지부재(310)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 지지부재(310)의 상부가 헤드(320)로 삽입되게 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 지지부재(310)의 구성인 제2지지대(310b)의 상부가 헤드(320)로 삽입되게 설치될 수 있다. 이를 위해, 헤드(320)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이 지지부재(310)의 상부 또는 제2지지대(310b)의 상부가 삽입될 수 있는 제1삽입홈(321)이 마련된다.
헤드(320)는 출강구(140)를 폐쇄할 수 있는 형상 및 크기로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 헤드(320)는 예를 들어 지지부재(310)가 위치된 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 헤드(320)는 하부로 갈수록 폭이 감소하는 형상으로 마련될 수 있다. 이를 다른 말로 설명하면, 헤드(320)는 지지부재(310)와 반대쪽으로 갈수록 또는 상부로 갈수록 그 폭이 증가하는 형상으로 마련될 수 있다. 더 구체적인 예로, 헤드(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 반구(半球) 형상으로 마련될 수 있다.
헤드(320)에 있어서 지지부재(310)와 연결되는 끝단부는 그 폭이 출강구(140)의 폭에 비해 작게 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 헤드(320)에 있어서 지지부재(310)와 반대쪽에 위치된 끝단부는 그 폭이 출강구(140)에 비해 크게 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 헤드(320)의 하단부는 그 폭이 출강구(140)에 비해 작고, 헤드(320)의 상단부는 그 폭이 출강구에 비해 크도록 마련되는 것이 바람직하다. 이때 헤드(320)가 예를 들어 반구 형상인 경우, 상술한 헤드(320)의 폭은 직경인 것으로 설명될 수 있다.
상술한 바와 같은 폭을 가지도록 헤드(320)를 마련하는 것은, 출강 말기에 헤드(320)가 출강구(140)를 원활하게 폐쇄하면서 헤드(320)가 출강구(140) 밖으로 빠져나가는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 출강 말기에 용강(M)의 수위가 하락하면 상기 용강(M) 상부에 부유하고 있는 헤드(320)가 함께 하강하는데, 이때 도 2의 (b)와 같이 헤드(320)의 하부가 출강구(140)로 삽입되고 나머지가 출강구(140)의 상측으로 돌출되게 할 수 있다. 이에 따라 헤드는 출강구(140)로부터 이탈 또는 분리되지 않고 출강구를 폐쇄시킬 수 있다.
여기서 출강 말기는 예를 들어 출강 개시 전 용강량(100%)의 20% 내지 30%가 되는 시점일 수 있다.
헤드(320)의 외주면에는 용강(M)이 배출되는 통로 역할을 하는 홈(이하, 배출홈(323))이 마련된다. 배출홈(323)은 도 2의 (b)에 도시된 확대도와 같이 헤드(320)의 외주면에서부터 내측으로 함몰된 형상일 수 있고, 헤드(320)의 상부에서부터 하부까지 연장되게 마련될 수 있다. 그리고 배출홈(323)은 복수개로 마련될 수 있고, 복수의 배출홈(323)은 헤드(320)의 둘레 방향으로 나열되게 마련될 수 있다.
이 배출홈(323)은 출강 말기에 헤드(320)의 하부가 출강구(140)로 삽입되어 상기 출강구(140)가 헤드(320)에 의해 폐쇄되었을 때, 전로(100)에 잔류하고 있는 소량의 용강을 배출시키기 위해 마련된 것이다. 즉, 출강 말기에 헤드(320)의 하부가 출강구(140)로 삽입되었을 때 전로(100)를 바로 직립시켜 출강 조업을 종료시키지 않는다. 그리고 헤드(320)가 출강구(140)를 폐쇄하고 있는 상태에서 전로(100)가 경동된 상태를 유지한다. 이에, 전로(100)의 내부에 잔류하고 있는 소량의 용강(M)은 배출홈(323)을 통해 이동하여 외부로 배출된다. 그리고, 전로(100)의 내부에 있는 용강의 대부분이 배출되면 또는 용강(M)이 아닌 슬래그(S)가 배출되기 시작하면, 전로(100)를 직립시켜 출강을 종료한다.
헤드(320)는 출강 중인 전로(100)의 내부에 삽입되었을 때, 도 1의 (a) 및 도 2의 (a)와 같이 용강(M)의 상부에 부유할 수 있도록 마련된다. 즉, 다트 장치(300)는 출강중에 전로(100)로 투입되는데 이때 헤드(320)에 의해 출강구(140)가 폐쇄되면 안되며 개방된 상태를 유지해야 한다. 즉, 출강중에 다트 장치(300)가 전로(100)로 투입되었을 때, 헤드(320)가 출강구(140)로 삽입되게 하강하지 않고 용강(M) 상에 부유할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해, 헤드(320)는 용강(M) 비중과 슬래그(S) 비중 사이의 비중을 가지도록 마련된다. 보다 구체적으로 설명하면, 용강(M)의 비중이 7.6 내지 7.8이고, 슬래그(S)의 비중이 2.5 내지 2.8일 수 있으며, 이때 헤드(320)는 상기 용강(M)의 비중과 슬래그(S)의 비중 사이의 비중을 가지도록 마련될 수 있다. 예를 들어 헤드(320)는 3.2 내지 3.6의 비중을 가지도록 마련될 수 있다. 이에, 출강 중에 다트 장치(300)를 투입시켰을 때, 헤드(320)가 용강(M) 상에 부유하게 배치됨으로써 출강구(140)를 폐쇄하지 않을 수 있다.
헤드(320)는 용강(M)의 열에 의한 손상이 억제 또는 방지될 수 있도록 내화물을 포함하는 재료로 마련될 수 있다. 이때, 헤드(320)는 전로(100)의 내벽체 또는 지지부재(310)와 동일한 내화물 재료로 마련될 수 있으며, 예를 들어 내화물인 산화마그네슘(MgO)과 흑연(C)를 포함하는 재료로 마련될 수 있다. 물론, 헤드(320)는 내화물 외에도 용강(M)의 열에 의해 손상이 억제 또는 방지될 수 있으며, 그 비중이 용강과 슬래그 사이값을 가질 수 있는 다양한 재료로 마련될 수 있다.
고정부재(340)는 헤드(320)가 지지부재(310)의 상부에 고정될 수 있도록 하는 수단일 수 있다. 이러한 고정부재(340)는 도 2 및 도 3과 같이 지지부재(310)의 연장방향 또는 헤드와 지지부재(310)가 나열된 방향으로 연장된 바(bar) 형상일 수 있다. 그리고 고정부재(340)는 예를 들어 지지부재(310)에 비해 작은 폭을 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 고정부재(340)는 제2지지대(310b)에 비해 작은 폭을 가지도록 마련될 수 있다. 또한, 고정부재(340)는 금속을 포함하는 재료로 마련될 수 있다.
고정부재(340)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 지지부재(310)의 상부 즉, 제2지지대(310b)의 일단에 연결된다. 여기서, 제2지지대(310b)와 고정부재(340)는 도 2의 (a) 및 (b)와 도 3에 도시된 바와 같이 상하방향으로 배치된다. 이에, 제2지지대(310b)의 일단은 상단을 의미할 수 있다. 또한, 고정부재(340)가 제2지지대(310b)의 상단에 연결되며, 고정부재(340)가 제2지지대(310b)의 상측에 위치되는 것으로 설명될 수 있다.
고정부재(340)는 헤드(320)에 삽입되게 또는 헤드(320)를 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 고정부재(340)는 그 일부가 헤드(320)의 내부로 삽입되고, 나머지가 헤드(320)의 상측으로 돌출되게 설치된다. 이를 위해 헤드(320)의 내부에는 고정부재(340)가 삽입될 수 있는 제2삽입홈(322)이 마련될 수 있다. 이때, 고정부재(340)는 그 폭이 제2지지대(310b)에 비해 작으므로, 제2삽입홈(322)은 그 폭이 제1삽입홈(321)에 비해 작게 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 고정부재(340)는 외주면에 나사산이 마련된 수단일 수 있다. 이에, 제2삽입홈(322)을 구획하는 헤드(320)의 내벽면에는 상기 고정부재(340)의 나사산과 치합될 수 있는 나사산 또는 나사홈이 마련될 수 있다.
체결부재(미도시)는 고정부재(340)를 헤드(320)에 체결시키는 수단으로서, 고정부재(340)가 관통될 수 있는 중공형의 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 체결부재는 헤드(320)의 상부에 위치하도록 고정부재(340)와 체결될 수 있다. 이때 체결부재는 그 내주면에 고정부재(340)에 마련된 나사산과 치합될 수 있는 나사산 또는 나사홈이 마련될 수 있다.
가스 발생 부재(330)는 가스를 발생시켜 용강을 버블링시킴으로써, 와류가 형성되는 것을 억제 또는 방지하는 수단이다. 이러한, 가스 발생 부재(330)는 헤드(320)의 외측에서 지지부재(310)에 체결되게 설치된다. 즉, 가스 발생 부재(330)는 도 3과 같이, 헤드(320)의 하측에서 지지부재(310)의 외주면을 둘러싸도록 설치된다. 보다 구체적으로 설명하면, 가스 발생 부재(330)는 헤드(320)의 하측에서 지지부재(310)를 구성하는 제2지지대(310b)의 외주면을 둘러싸도록 설치될 수 있다. 이를 다른 말로 설명하면, 지지부재(310)의 일부 또는 제2지지대(310b)는 적어도 그 일부가 가스 발생 부재(330)의 내부로 삽입되게 설치될 수 있다. 이를 위해, 가스 발생 부재(330)는 지지부재(310)가 삽입될 수 있는 내부공간을 가지는 튜브(tube) 형상 또는 통형상으로 마련될 수 있다. 즉, 가스 발생 부재(330)는 제2지지대(310b)의 적어도 일부가 삽입 또는 관통될 수 있는 튜브(tube) 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 가스 발생 부재(330)는 그 상하방향의 길이가 제2지지대(310b)에 비해 작게 마련될 수 있다.
상술한 바와 같이 가스 발생 부재(330)는 헤드(320)의 하측에서 제2지지대(310b)의 외주면을 둘러싸도록 설치된다. 이때, 가스 발생 부재(330)는 그 하단부가 제1지지대(310a)와 제2지지대(310b) 간의 단턱(311) 상에 지지되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이에, 가스 발생 부재(330)는 단턱(311)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
가스 발생 부재(330)는 용강(M)의 열에 의해 반응하여 가스를 발생시키는 원료를 포함하는 재료로 마련된다. 보다 구체적인 예로 용강(M)의 온도인 1600℃ 내지 1700℃의 온도에서 반응 또는 연소 또는 열분해되어 가스를 발생시키는 재료로 가스 발생 부재(330)를 마련된다.
실시예에 따른 가스 발생 부재(330)는 나무로 된 재료 즉, 목재(木材)를 포함하는 재료로 마련되거나, 목재(木材)로 마련된다. 여기서 가스 발생 부재(330)를 제조하기 위한 목재는, 나무를 절단하여 소정의 길이 및 두께를 가지도록 마련된 합판, 각재 등과 같은 벌크(bulk) 형태일 수 있다. 이때, 가스 발생 부재(330)의 원료가 되는 목재는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 소나무일 수 있다.
그리고 이러한 벌크 상태의 목재를 가공하여 중공형의 통형상 즉, 튜브 형상으로 가공하여 가스 발생 부재(330)를 마련한다. 이때, 내부에 지지부재(310) 즉, 제2지지대(310b)가 삽입 또는 관통될 수 있는 형상 및 내경을 가지도록 목재를 가공하여 튜브 형상의 가스 발생 부재(330)를 마련한다.
이때 가스 발생 부재(330)는 상하방향으로 그 폭이 일정하도록 마련될 수 있다.또한, 가스 발생 부재(330)의 폭 또는 외경은 헤드(320)의 폭 또는 외경에 비해 작게 마련되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면, 헤드(320)가 가지는 최대폭 또는 최대 외경에 비해 가스 발생 부재(330)의 폭이 작도록 마련되는 것이 바람직하다. 예를 들어 헤드(320)가 상술한 바와 같이 하부로 갈수록 그 폭이 점차 감소하는 형상인 경우, 헤드(320)는 지지부재(310)의 반대쪽인 최상단의 폭이 가장 크다. 이러한 경우 가스 발생 부재(330)는 그 폭이 헤드(320)의 최상단의 폭에 비해 작게 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 가스 발생 부재(330)의 연장길이 즉, 상하방향 길이는 지지부재(310)에 비해 짧게 마련되는 것이 바람직하다.
지지부재(310)는 가스 발생 부재(330)의 내부로 삽입된다. 즉, 지지부재(310)의 외주면을 둘러싸도록 가스 발생 부재(330)를 설치한다. 이때, 가스 발생 부재(330)의 상단(일단)이 지지부재(310)의 하단(타단)에 비해 헤드(320)의 하부와 인접하도록 설치하는 것이 바람직하다. 이를 다른 말로 설명하기 위하여, 아래와 같이 정의한다. 가스 발생 부재(330)의 연장방향의 양 끝단 중 헤드(320)를 향하는 끝단을 일단, 반대쪽 끝단을 타단이라고 하고, 지지부재(310)의 양 끝단 중 헤드(320)로 삽입된 끝단을 일단, 상기 일단의 반대쪽 끝단을 타단이라고 한다. 이를 반영하여 다시 설명하면, 가스 발생 부재(330)는 그 일단이 지지부재(310)의 타단에 비해 헤드(320)의 하부와 가깝게 위치하도록 상기 지지부재(310)에 설치되는 것이 바람직하다.
목재 즉, 나무로 된 재료는 주로 탄소(C), 산소(O) 및 수소(H)로 이루어져 있다. 그리고 목재의 경우, 대기중에서는 연소 또는 열분해되어 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 수증기(H2O) 등의 가스를 발생시킨다. 한편, 용강과 같이 산소(O)가 희박한 조건에서 목재는 자체적으로 열분해되어 일산화탄소(CO) 및 수소(H2) 등과 같은 환원성 가스를 발생시킨다.
따라서, 목재를 포함하는 재료로 마련된 가스 발생 부재(330)를 구비하는 다트 장치(300)를 출강 중인 전로(100)로 투입하면, 가스 발생 부재(330)가 용강(M)의 열에 의해 반응 또는 열분해 또는 연소되며, 이에 일산화탄소(CO) 가스 및 수소(H2) 가스가 발생된다. 그리고 이러한 가스 발생에 의해 출강구(140)의 주변에서 용강(M) 중에 기포(B)가 발생되어 용강(M)이 버블링(bubbling)된다. 이때, 버블링에 의한 용강(M)의 흐름은 와류를 방해한다. 이에, 출강구(140)의 주변에서 와류의 형성이 억제 또는 방지된다. 또한, 용강(M)의 버블링에 의한 용강(M)의 상승 유동에 의해 용강(M)의 탕면에 나탕이 발생됨에 따라 슬래그(S)의 유출을 보다 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 가스 발생 부재(330)는 열분해되어 가스를 발생시킨다. 이때, 가스를 발생시켜 용강(M)을 버블링시켜야 하기 때문에, 용강(M)으로 침지되기 전에 가스 발생 부재(330)가 열분해되는 것을 억제 또는 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 가스 발생 부재(330)의 표면에는 내화 코팅층이 형성될 수 있다. 내화 코팅층은 출강 중인 전로(100)로 다트 장치(300)를 투입할 때 가스 발생 부재(330)가 용강(M)으로 침지되기 전에 용강(M)의 열에 의해 상기 가스 발생 부재(330)가 연소되는 것을 억제 또는 방지한다. 즉, 내화 코팅층은 열차폐를 위해 형성되는 층이다. 보다 구체적으로 설명하면, 전로(100)로 투입된 가스 발생 부재(330)가 용강(M)으로 침지되기 위해 이동하는 중에, 전로(100) 내부의 열이 가스 발생 부재(330)로 전달되어 상기 가스 발생 부재(330)가 열분해되는 것을 억제 또는 방지하기 위해 내화 코팅층을 형성한다.
내화 코팅층은 용강에 비해 낮은 온도에서 열차폐 기능을 발휘하는 내화 도료를 이용하여 형성될 수 있다. 이때 내화 도료는 예를 들어 SiO2 및 바인더를 포함하는 재료일 수 있다.
이하에서는, 내화 코팅층이 코팅된 가스 발생 부재(330)를 구비하는 다트 장치(300)를 전로(100)로 투입시켜 가스를 발생시키는 과정을 설명한다.
다트 장치(300)가 전로(100)로 투입되면, 헤드(320)가 출강구(140)의 상측에 마주보게 위치되도록 다트 장치(300)의 위치를 조정한다. 이후 헤드(320)를 용강(M) 상에 부상시키면 상기 헤드(320)의 하측에 배치되어 있는 가스 발생 부재(330)가 용강(M)으로 침지된다.
헤드(320)를 용강(M) 상에 부상시키기 전에 가스 발생 부재(330)는 용강(M)으로 침지되지 않는다. 그리고 이때 가스 발생 부재(330)의 표면에 형성된 내화 코팅층은 전로(100)의 열이 상기 가스 발생 부재(330)로 전달되는 것을 억제 또는 방지한다. 이후 헤드(320)가 용강(M) 상에 부상되어 가스 발생 부재(330)가 용강(M)으로 침지되면, 내화 코팅층은 열차폐 기능을 상실한다. 이는 상술한 바와 같이 내화 코팅층이 용강(M)에 비해 낮은 온도에서 열차폐 기능을 발휘하도록 형성된 것이기 때문이다. 따라서 가스 발생 부재(330)가 용강(M)으로 침지되면, 용강(M)의 열이 가스 발생 부재(330)로 전달된다. 이에 가스 발생 부재(330)가 열분해되어 가스가 발생된다.
이하, 도 2의 (a) 및 도 2(b)를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 다트 장치를 전로의 내부로 투입시켰을 때의 작용에 대해 설명한다.
전로(100)를 경동시켜 출강이 개시된 후, 출강 중기가 되면 전로(100)의 내부로 실시예에 따른 다트 장치(300)를 투입한다. 보다 구체적으로 설명하면, 별도로 마련된 투입기로 다트 장치(300)의 고정부재(340)를 파지(把持)한 후, 상기 투입기를 동작시켜 다트 장치(300)를 노구(111)를 통해 전로(100)의 내부로 반입시킨다.
그리고, 도 2의 (a)와 같이 다트 장치(300)의 지지부재(310)가 출강구(140)로 삽입될 수 있도록, 투입기를 이용하여 그 위치를 조절한다. 이때, 지지부재(310)의 상부에 연결된 헤드(320)는 용강(M) 상에 부유하게 된다. 즉, 헤드(320)는 적어도 그 상부면이 용강(M)의 탕면 상측에 위치하도록 용강(M) 상에 부유되며, 나머지는 용강(M) 중에 침지될 수 있다. 또한, 출강 중기에 다트 장치(300)를 투입시켰으므로, 헤드(320)의 하부면은 출강구(140)의 상측에 위치되게 부상된다. 다시 말해, 헤드(320)는 그 하부면이 본체부(110)에 마련된 개구(112) 주변의 내벽면과 접촉하지 않고, 상기 내벽면의 상측으로 이격되도록 용강(M) 상에 부상된다. 즉, 전로(100)의 출강구(140)는 헤드(320)에 의해 폐쇄되지 않고, 개방된 상태를 유지한다.
이처럼, 다트 장치(300)의 지지부재(310)가 출강구(140)로 삽입되면, 헤드(320)의 하측에서 지지부재(310)에 설치된 가스 발생 부재(330)는 용강(M)에 침지된다. 이때, 상하방향을 기준으로 가스 발생 부재(330)는 일부가 출강구(140)의 상측에 위치되고, 나머지가 출강구(140)로 삽입된 상태일 수 있다. 물론, 가스 발생 부재(330)의 상하방향 길이 및 전로(100)의 내부에 있는 용강(M) 잔량 중 적어도 하나에 따라, 출강구(140)의 상측에 위치되는 가스 발생 부재(330)의 상하방향 길이는 달라질 수 있다.
이렇게 다트 장치(300)가 전로(100)로 투입되어 가스 발생 부재(330)가 용강(M)에 침지되면, 용강(M)의 열에 의해 가스 발생 부재(330)가 열분해되며, 이에 일산화탄소(CO) 및 수소(H2) 가스가 발생한다. 즉, 가스 발생 부재(330)가 위치된 출강구(140) 및 그 주변에서 가스가 발생된다. 보다 구체적으로는 전로(100)의 내부에서 적어도 출강구(140)의 상측영역 및 출강구(140)에서 가스가 발생된다.
이로 인해, 도 2의 (a)와 같이 본체부(110)의 내부에서 출강구(140)의 상측영역 및 출강구(140)에서 용강(M)이 버블링될 수 있다. 다시 말해, 출강구(140) 및 출강구(140)의 주변영역에서 용강(M)이 버블링될 수 있다. 이를 다른 말로 설명하면, 전로(100)의 내부에서 출강부(120)의 상측영역 및 출강부(120)의 내부공간에서 용강이 버블링될 수 있다.
한편, 전로(100)를 경동시키면 전로(100)의 출강구(140)를 통해 용강(M)이 배출된다. 이때, 전로(100)의 내부에 있어서 출강구(140)의 주변에 용강(M)의 출강에 의한 와류가 발생된다. 보다 구체적으로는 전로(100)를 구성하는 본체부(110)의 내부에 있어서 출강구(140)의 상측에서 와류가 발생된다.
그런데, 다트 장치(300)의 가스 발생 부재(330)가 용강(M)의 열에 의해 분해되어 의해 가스를 발생시킴에 따라, 상술한 바와 같이 전로(100) 내 출강구(140) 주변에서 용강(M)이 버블링된다. 이때, 버블링에 의한 용강(M)의 흐름은 와류를 방해한다. 이에, 출강구(140)의 주변에서 와류의 형성이 억제 또는 방지된다. 따라서, 와류에 의해 용강(M)의 상부에 부유하고 있는 슬래그(S)가 출강구(140)로 딸려들어가 전로(100)로부터 배출되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
여기서 와류의 형성이 억제된다는 것은, 와류의 크기를 줄이거나, 와류에 의한 용강의 회전력을 줄이는 것을 의미할 수 있다.
또한, 가스 발생 부재(330)로부터 발생되는 가스에 출강구(140)의 주변에 기포(B)가 발생되는데, 이때 기포(B)의 상승에 의한 용강의 상승 유동에 의해 나탕이 발생될 수 있다. 즉, 출강구(140) 주변에서 발생된 기포(B)는 탕면 상에 부유하고 있는 헤드(320) 주변으로 상승하는데, 이때 기포(B)의 상승에 의한 용강(M)의 상승 유동에 의해 헤드(320) 주변에 있는 슬래그(S)가 외측으로 밀려 나간다. 따라서, 용강(M)의 탕면에 있어서, 헤드(320)의 주변에 있는 용강(M)의 탕면 상에는 슬래그(S)가 부유하지 않게 되고, 상기 용강(M) 탕면이 노출되는 나탕이 발생된다. 이를 다른 말로 설명하면, 전로(100)의 내부에 있는 용강(M)의 탕면에 있어서 적어도 출강구(140)와 마주보는 영역 또는 출강구(140)의 직상부 영역과 그 주변 영역에는 슬래그(S)가 부유하지 않게 되고 탕면이 노출되는 나탕이 발생된다. 따라서, 출강구(140)의 주위에서 소정 크기의 와류가 발생되더라도 출강구(140)와 마주보는 용강(M) 탕면 상에 슬래그(S)가 부유하지 않고 있기 때문에, 슬래그(S)가 출강구(140)쪽으로 빨려들어가는 양을 줄이거나, 빨려들어가는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 출강 조업 중에 슬래그(S)가 출강구(140)로 딸려들어가 전로(100)로부터 배출되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
이와 같은 방법으로 출강을 계속 진행하면, 전로(100)의 내부에 있는 용강량이 감소한다. 이에, 전로(100) 내부의 출강구(140) 상측에서 용강(M)의 수위가 점차 감소한다. 따라서, 용강(M) 상에 부상하고 있는 다트 장치(300)가 점차 하강하며, 이에 따라 헤드(320)가 점차 출강구(140)와 가까워진다. 그리고, 출강 말기가 되면 헤드(320)가 출강구(140)를 폐쇄한다. 즉, 도 2의 (b)와 같이 헤드(320)의 하부가 출강구(140)로 삽입되며 이에 출강구(140)가 헤드(320)에 의해 폐쇄된다. 헤드(320)가 출강구(140)로 삽입되면, 전로(100)의 내부에 잔류하는 소량의 용강은 배출홈(323)을 통해 이동하여 외부로 배출된다. 그리고, 전로(100)의 내부에 있는 용강의 대부분이 배출되면 또는 용강(M)이 아닌 슬래그(S)가 배출되기 시작하면, 전로(100)를 직립시켜 출강을 종료한다.
실시예에 따른 가스 발생 부재(330)는 상술한 바와 같이 소정의 길이 및 두께를 가지도록 마련된 합판, 각재 등과 같은 벌크 상태의 목재를 가공하여 마련한다. 즉, 목재를 가공하여 중공형의 통형상 즉, 튜브 형상으로 가공하여 가스 발생 부재(330)를 마련한다. 그리고, 이렇게 마련된 가스 발생 부재(330)의 내부로 지지부재(310)를 삽입시킨다. 이처럼, 실시예에서는 목재를 튜브 형상으로 가공하여 가스 발생 부재(330)를 쉽게 제조할 수 있다. 또한 제조된 가스 발생 부재(330)의 내부로 지지부재(310)를 삽입시킴으로써, 상기 가스 발생 부재(330)와 지지부재(310)를 쉽게 체결할 수 있다.
따라서, 가스 발생 부재(330)를 구비하는 다트 장치(300)를 제조하는데 있어서, 그 제조 방법이 쉽고 간단한 장점이 있다. 또한, 가스 발생 부재(330)가 지지부재(310)의 연장방향으로 연장되게 마련되고, 지지부재(310)를 가스 발생 부재(330)에 삽입시킴에 따라, 다트 장치(300)의 부피를 줄일 수 있으며 구조가 간단한 장점이 있다. 이에 다트 장치(300)를 전로(100)로 투입시킬 때 이동 및 위치 조절이 용이하며, 보관을 위한 공간을 줄일 수 있다.
또한, 다트 장치(300)의 가스 발생 부재(330)는 목재를 포함하는 재료로 마련된다. 이러한 가스 발생 부재(330)를 포함하는 다트 장치(300)를 출강 중인 전로로 투입시키면, 가스 발생 부재(330)의 열분해에 의해 발생되는 가스에 의해 용강(M)을 버블링시킬 수 있다. 즉, 전로(100)의 내부에서 출강구(140) 주변의 용강(M)을 버블링시킬 수 있다. 그리고 이러한 용강 버블링에 의해 출강구(140) 주변에서 와류가 형성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 출강구(140) 주변에서 용강이 버블링됨에 따라, 용강(M) 탕면 중 출강구(140)와 마주보는 영역에 있는 슬래그(S)를 출강구(140)의 외측으로 밀어낼 수 있다. 즉, 가스 발생 부재(330)에 의한 용강 버블링에 의해, 출강구(140) 주변의 용강 탕면에 나탕을 발생시킬 수 있다.
그리고, 가스 발생 부재(330)에 의해 와류 형성이 억제 또는 방지되고 나탕이 발생됨에 따라, 슬래그(S)가 출강구(140)로 딸려들어가 배출되는 양을 줄일 수 있다. 이로 인해, 슬래그(S)로 인해 주편의 품질이 저하되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기에서는 가스 발생 부재(330)가 하나의 튜브 형상으로 마련되고 가스 발생 부재(330)의 내부로 지지부재(310)가 삽입되게 설치되는 것을 설명하였다.
하지만 이에 한정되지 않고, 가스 발생 부재(330)는 각각이 지지부재(310)의 연장방향으로 연장된 판(plate) 형상으로 마련된 복수의 판재를 포함하도록 마련될 수 있다. 그리고 복수의 판재를 지지부재(310)의 둘레방향으로 나열하여 상호 연결함으로써 가스 발생 부재(330)를 마련할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 가스 발생 부재의 재료로 사용하는 목재를 가열하여 실험한 온도에 따른 무게 잔량 비율에 대한 그래프이다.
실험을 위하여 제1 및 제2시료를 마련하였다. 이때 제1 및 제2시료는 모두 목재로 이루어진 칩(chip)이며, 동일한 무게를 가지도록 마련하였다. 또한, 제1 및 제2시료로 사용되는 목재로 밀도가 518kg/m3인 뉴질랜드산 소나무를 사용하였다.
그리고 제1 및 제2시료 각각을 열 중량 분석기(TGA; Thermogravimetric analyzer)의 내부로 투입한 후, 1000℃까지 온도를 상승시켰다. 즉, 제1 및 제2시료를 1000℃까지 열처리하였다. 이때, 제1시료를 투입한 열 중량 분석기는 그 내부로 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 상기 제1시료가 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 가열되도록 하였다. 여기서, 아르곤(Ar) 가스 분위기는 산소가 희박한 용강을 모사하기 위한 것이다. 또한, 제2시료를 투입한 열 중량 분석기는 대기와 동일한 분위기로 조성하여, 상기 제2시료가 대기 분위기에서 가열되도록 하였다.
또한, 온도의 상승에 따른 제1 및 제2시료의 무게를 측정하여 무게 잔량 비율을 계산하고, 그 결과를 도 5와 같이 나타내었다. 여기서 무게 잔량 비율은, 열처리 전 시료의 무게에 대한 열처리 후에 측정된 시료의 무게의 비율을 백분율로 계산한 것이다(수식 1 참조)
[수식 1]
(열처리 후 시료의 무게/열처리 전 시료의 무게)×100%
도 5에서 제1실험예는 제1시료를 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 가열한 것이며, 제2실험예는 제2시료를 대기 분위기에서 가열한 것이다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2실험예는 온도의 증가에 따라 무게가 감소하는 경향을 보인다. 이때, 제1 및 제2실험예 모두 300℃까지 유사한 무게 감소 비율을 보이며, 300℃를 기점으로 무게 감소 비율이 증가되었다. 즉, 300℃에서 400℃까지 온도 증가에 따라 무게가 감소하는 속도가 급속도로 증가되었다. 이렇게 온도 증가에 따라 시료의 무게가 감소하는 것은 시료의 열분해에 따른 가스 발생에 의한 것이다. 또한, 300℃에서 400℃까지 온도 증가에 따라 무게 감소 속도가 급속도로 증가하는 것은, 제1 및 제2시료가 300℃ 내지 400℃의 온도에서 열분해가 급속도로 진행되었기 때문이다.
한편, 1000℃의 온도에서 제2실험예는 남아있는 무게 잔량 비율이 5% 미만인데 반해, 제1실험예는 약 10% 정도로서 제2실험예에 비해 많다. 다시 말해, 동일한 1000℃의 온도 조건에 있어서, 산소가 충분한 대기 분위기에 실험한 제2실험예는 무게 잔량 비율이 5% 미만으로 낮으나, 용강과 유사하게 산소가 희박한 아르곤(Ar) 가스 분위기에 실험한 제1실험예는 무게 잔량 비율이 10%로 높다.
이는, 제2실험예의 경우 제2시료가 대기 중 산소와 반응하여 상대적으로 빠르게 열분해되는 반면, 제1실험예의 경우 제1시료가 산소가 희박한 아르곤(Ar) 가스 분위기에 노출되어 가열됨에 따라, 상대적으로 열분해 속도가 느리기 때문이다. 따라서, 제2실험예의 경우 1000℃에서의 무게 잔량 비율이 5% 미만인데 반해, 제1실험예의 경우 1000℃에서의 무게 잔량 비율이 10% 정도로 높다. 이로부터 목재를 산소가 희박한 용강에 침지시키는 경우, 상당 시간 동안 가스가 발생되어 용강을 버블링시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 발생 부재의 재료로 사용되는 목재로 마련된 튜브를 가열하여 실험한 온도에 따른 무게 감소 비율에 대한 그래프이다.
실험을 위하여 제3실험예에 따른 튜브를 마련하였다. 여기서 제3실험예에 따른 튜브는 나무로 이루어진 목재를 가공하여 마련한 튜브이다. 즉, 제3실험예는 소정의 두께 및 폭을 가지는 합판 또는 각판을 가공하여 내부공간을 가지는 중공형의 튜브이다. 여기서 튜브란 일 방향으로 연장된 내부공간을 가지고, 그 연장 방향의 양 끝단이 개구된 것을 말한다. 이때, 제3실험예에 따른 튜브는 직경이 30mm, 연장길이가 28mm인 원통형의 형상으로 마련되었다.
그리고, 제3실험예에 따른 튜브를 1500℃로 가열된 전기로로 투입하였다. 이때, 전기로는 대기 분위기로 조성되었으며, 실험을 실시하는 동안 전기로를 1500℃의 온도로 유지시켰다.
또한, 시간 경과에 따른 제3실험예의 무게를 측정하여 무게 감소 비율을 계산하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 여기서 무게 감소 비율은, 열처리 전 튜브의 무게에 대한 열처리 후 감소된 튜브의 무게의 비율을 백분율로 계산한 것이다(수식 2 참조).
[수식 2]
[(열처리 전 튜브의 무게 - 열처리 후 튜브의 무게)/열처리 전 튜브의 무게]×100%
여기서 열처리 전 튜브의 무게는 튜브를 전기로로 투입시키기 전의 무게이고, 열처리 후 튜브의 무게는 튜브를 전기로로 투입시킨 후의 무게이다.
도 6을 참조하면, 제3실험예에 따른 튜브를 1500℃의 온도로 가열하면, 시간 경과에 따라 무게가 감소한다. 이때, 제3실험예에 따른 튜브는 열처리가 시작된 후 2분이 되는 시점까지 무게 감소 비율이 90%이다. 즉, 열처리 개시 전 무게를 100%라고 할 때, 열처리가 개시된 후 2분이 되는 시점까지 감소된 무게의 비율은 90%이고, 나머지 10%가 잔류하고 있다. 또한, 열처리가 개시된 후 3분이 되는 시점까지 감소된 무게의 비율은 92%이고, 나머지 8%가 잔류하고 있다. 그리고, 3분이 되는 시점까지 튜브는 원통형의 형상을 유지하고 있었다.
이처럼, 튜브의 무게가 감소하는 것은 열에 의해 튜브의 재료인 나무 즉, 목재가 열분해되기 때문이며, 열분해 시에 가스가 발생된다. 이에, 목재로 이루어진 튜브를 대기 분위기에서 1500℃의 온도로 가열할 때, 적어도 3분이 되는 시점까지튜브가 원통형의 형상을 유지하면서 열분해가 일어나 가스가 발생됨을 알 수 있다.
한편, 전로(100)의 출강 소요 시간은 통상적으로 5분 내외이다. 그리고 다트 장치(300)가 투입되는 시점은 출강 중기로서, 출강이 개시되기 전 용강량의 50% 내지 60%가 남아있는 상태일 때 투입한다.
그리고, 용강(M)의 출강이 종료되는 시점은 전로(100)를 직립시키는 시점이다. 따라서, 전로(100)를 직립시키기 전까지 또는 전로(100)를 직립시키기 시작하는 시점까지 가스 발생 부재(330)가 열분해되어 가스가 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 다트 장치(300)를 전로(100)로 투입하여 가스 발생 부재(330)가 용강에 침지되면 가스가 발생되기 시작하는데, 이 가스 발생이 전로(100)를 직립시키기 전 또는 전로를 직립시키기 시작하는 시점까지 유지되는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 전로(100)의 내부로 다트 장치(300)가 투입된 후부터 통상적으로 2분 내지 3분이 경과한 시점에 전로(100)를 직립시키기 시작한다. 이에, 다트 장치(300)가 전로(100)로 투입된 후부터 2분 내지 3분 동안 가스 발생 부재(330)에서 가스가 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 가스 발생 부재(330)의 폭, 두께 및 상하방향 길이 중 적어도 하나를 조절함으로써 달성할 수 있다. 여기서 가스 발생 부재(330)의 두께란 중심에 마련된 개구를 제외한 폭을 의미할 수 있다.
그리고, 전로(100)를 직립시켜 출강을 종료시킬 때 가스 발생 부재(330)의 무게가 다트 장치(300)를 전로(100)로 투입하기 전의 무게의 8% 이상(100% 미만)이 되도록, 가스 발생 부재(330)를 마련하는 것이 바람직하다.
한편, 전로(100)를 직립시켜 출강을 종료시킬 때 가스 발생 부재(330)의 무게가 다트 장치(300)를 전로(100)로 투입하기 전의 무게의 8% 미만인 경우, 가스 발생 부재(330)의 폭, 두께 및 상하방향 길이 중 적어도 하나가 작아 전로(100)를 직립시키기 직전까지 가스 발생이 충분히 유지되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해, 전로(100)를 직립시키기 직전까지 가스 발생 부재(330)가 열분해되어 가스가 발생되어야 하는데, 전로(100)를 직립시는 시점으로부터 소정 시간 앞 시점에서 가스 발생이 중단된 것일 수 있다.
따라서, 가스 발생 부재(330)를 마련하는데 있어서, 전로(100)를 직립시켜 출강을 종료시킬 때 가스 발생 부재(330)의 무게가 투입 전의 무게의 8% 이상(100% 미만)이 되도록 하는 마련하는 것이 바람직하다. 이는, 가스 발생 부재(330)의 폭, 두께 및 상하방향 길이 중 적어도 하나를 조절함으로써 달성할 수 있다.
도 6의 실험 결과를 보면, 상술한 바와 같이 대기 분위기 및 1500℃ 온도 조건에서 목재로 이루어진 튜브는 적어도 3분이 되는 시점까지 원통형상을 유지하면서 무게가 감소하고 있었다. 이에, 도 6의 실험이 산소가 다량 함유된 대기 중에서 진행된 것을 감안하면, 목재로 이루어진 튜브를 용강과 같이 산소가 희박한 분위기에서 1500℃로 가열하는 경우, 적어도 2분 내지 3분 동안 열분해가 일어나 가스가 발생될 수 있음을 추측할 수 있다.
이로부터, 나무 즉 목재를 산소가 희박한 용강(M)에 침지시키는 경우, 적어도 2분 내지 3분 동안 열분해가 일어나 가스를 발생시키고 버블링이 발생될 수 있음을 추측할 수 있다.
다른 실험을 위해, 나무 즉, 목재를 이용하여 제4실험예에 따른 가스 발생 부재를 제조하고, 이러한 제4실험예에 따른 가스 발생 부재를 실제 용강에 침지시켰다. 그리고 제4실험예에 따른 가스 발생 부재로부터의 가스 발생 지속 시간을 확인하였다. 이때, 제4실험예에 따른 가스 발생 부재는 튜브 형상이며, 외경이 60mm, 내경이 40mm, 그 연장길이가 100mm이다.
그리고, 실제 전로 출강 중에 사용되는 다트 장치의 지지부재를 준비하고, 상기 지지부재를 제4실험예에 따른 가스 발생 부재로 삽입시켰다. 다음으로, 지지부재 및 여기에 체결된 가스 발생 부재를 유도로 내부로 장입하여 용강에 침지시켰다. 이때 유도로 내부에 있는 용강은 10톤이며 그 온도는 1650℃ 이다.
또한, 가스 발생 부재를 유도로로 장입하여 용강으로 침지시킨 시점부터 상기 가스 발생 부재 주변으로 버블링이 발생되는지 여부를 확인하였다. 확인 결과 3분 이상의 시간 동안 가스 발생 부재 주변의 용강이 버블링되고 있음을 확인하였다.
이로부터, 목재를 이용하여 제조된 가스 발생 부재를 구비하는 다트 장치를 사용하는 경우, 전로 내부로 다트 장치가 투입된 후부터 적어도 3분 동안 가스 발생 부재에서 가스가 발생되어 용강이 버블링될 수 있음을 알 수 있다.
도 7은 전로 모사 장치의 내부로 다트 모사 장치를 투입한 상태를 도시한 도면이다.
전로 모사 장치(10)는, 실제 전로(100)를 모사하여 제조한 장치이다. 전로 모사 장치(10)는 그 크기만 작을 뿐 그 형상 및 구조가 전로(100)와 동일할 수 있다.
도 7을 참조하면, 전로 모사 장치(10)는 내부공간을 가지며 일측에 개구(11-1)가 마련된 바디(11), 바디(11)의 내부로 장입된 장입물을 외부로 배출시킬 수 있도록 바디(11)의 측벽으로부터 외측으로 돌출되게 마련된 배출부재(12)를 포함할 수 있다. 바디(11) 및 배출부재(12)는 작업자가 내부 상태를 확인할 수 있도록 아크릴로 제작되었다. 그리고 배출부재(12)는 그 내경이 30mm으로 제작되었다. 여기서, 바디(11)는 전로(100)의 본체부(110)를 모사한 것이며, 바디(11)에 마련된 개구(11-1)는 전로(100)의 노구(111)를 모사한 것이다. 또한, 배출부재(12)는 전로(100)의 출강부(120)를 모사한 것이다.
다트 모사 장치(30)는 실시예에 따른 다트 장치(300)를 모사한 장치이다. 이러한 다트 모사 장치(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 나무 즉 목재를 가공하여 마련된 볼(31), 볼(31)을 관통하도록 설치된 가스 공급관(33), 볼(31)을 관통하여 끝단이 배출부재(12)에 고정된 고정줄(40)을 포함한다.
여기서 고정줄(40)로 낚시줄을 사용하였다. 그리고 고정줄(40)은 팽팽한 상태 즉, 텐션(Tension)을 유지할 수 있도록 양 끝단이 고정되게 설치될 있다. 예를 들어, 고정줄(40)의 양 끝단 중 일단은 배출부재(12)에 고정되게 연결되고 타단은 전로 모사 장치(10) 밖에 설치된 별도의 고정 수단 또는 구조물에 고정되게 연결될 수 있다. 물론, 고정줄(40)의 타단은 전로 모사 장치(10)의 바디(11) 또는 배출부재(12)에 고정되게 연결될 수 있다.
볼(31)은 다트 장치(300)의 가스 발생 부재(330)를 모사한 것으로, 상술한 바와 같이 목재를 가공하여 마련된다. 그리고, 고정줄(40)은 그 일부가 볼(31)을 관통하도록 설치된다. 이를 위해, 볼(31)에는 고정줄(40)이 통과할 수 있는 홀이 마련될 수 있다.
가스 공급관(33)은 가스 발생 부재(330)의 열분해에 의해 가스가 발생되는 것을 모사하기 위한 것으로, 내부공간을 가지고 그 상단 및 끝단이 개구된 형상일 수 있다. 가스 공급관(33)은 그 상단이 볼(31)의 상측으로 돌출되고 하단이 볼(31)의 하측으로 돌출되도록 볼(31)에 삽입되게 설치될 수 있다. 또한, 가스 공급관(33)에는 가스 공급부(50)가 연결되며, 가스 공급부(50)는 가스 공급관(33)으로 아르곤 가스를 공급한다.
실험을 위하여 상술한 바와 같은 전로 모사 장치(10)를 직립 상태로 두고, 그 내부로 90리터의 물(W)을 장입하였다. 그리고, 물(W)과 구별되는 유채색의 파라핀 오일(O)을 마련하고 21리터의 파라핀 오일(O)을 전로 모사 장치(10)의 내부로 장입하였다. 이때, 파라핀 오일(O)이 비중은 물에 비해 작으므로, 물(W)의 표면 상에 파라핀 오일(O)이 부상된다.
그리고 다트 모사 장치(30)를 전로 모사 장치(10)로 투입한다. 이때, 볼(31)이 물(W) 및 파라핀 오일(O)의 상측 즉 허공에 위치될 수 있도록 그 높이를 조절한다. 이를 위해, 고정줄(40)에 지지되어 있는 볼(31)을 상측으로 이동시키고, 고정줄(40)이 삽입되어 있는 볼(31)의 홀에 별도의 고정부재를 끼워 넣어 볼(31)의 높이를 고정한다. 즉, 볼(31)이 오일(O)의 상측으로 이격되게 위치하도록 그 높이를 상승시킨 후에, 홀에 고정부재를 끼워 넣으면 볼(31)이 이동하지 않고 그 높이를 유지할 수 있다. 이때 고정부재는 예를 들어 얇은 두께로 마련된 목재 조각일 수 있다.
다음으로 직립되어 있는 전로 모사 장치(10)를 경동시켜, 배출부재(12)를 통해 물(W)을 배출시켰다. 즉, 물(W)을 출강시킨다. 이때, 전로 모사 장치(10)의 경동 각도가 83°가 될 때까지만 경동시켰다. 즉, 전로 모사 장치(10)의 경동 각도를 점차 증가시키다가 그 각도가 83°되면 경동을 중지시킨 상태로 물(W)을 출강시켰다. 또한, 전로 모사 장치(10)의 배출부재(12)로부터 물이 배출된 시점부터 45초가 경과한 시점까지 물을 배출시키고, 이후에는 전로 모사 장치(10)를 다시 직립시켰다.
그리고 상술한 바와 같이 전로 모사 장치(10)의 경동이 시작되면, 도 7과 같이 다트 모사 장치(30)의 볼(31)이 물(W)의 상부 표면 상에 부유할 수 있도록 그 높이를 조절한다. 이를 위해, 볼(31)의 홀에 삽입되어 있던 고정부재를 반출한다. 그러면 볼(31)이 중력에 의해 고정줄(40)을 타고 아래로 하강하며, 볼이 물(W)의 상부 표면 상에 부유하게 된다.
또한, 전로 모사 장치(10)의 경동이 시작된 시점부터 직립될 때까지 가스 공급관(33)의 상단으로 아르곤(Ar) 가스를 공급하였다. 이에, 가스 공급관(33)의 상단으로 유입된 아르곤(Ar) 가스는 그 내부공간을 통과한 후 볼(31)의 하측으로 돌출된 하단으로 배출된다. 이에, 가스 공급관(33)의 하단으로부터 배출되는 가스에 의해 물(W)이 버블링된다. 즉, 배출부재(12) 주변에서 물(B)이 버블링된다.
도 8은 도 7의 전로 모사 장치 및 다트 모사 장치를 이용하여 실험을 실시하였을 때, 수조로 배출된 파라핀 오일의 양(파라핀 오일 배출량)을 측정한 실험 결과이다.
도 8에서 제5실험예는 앞에서 설명한 다트 모사 장치(30)를 사용하지 않고 전로 모사 장치(10)만을 경동시켜 물(W)을 배출시킨 경우이다. 그리고 제6실험예는 전로 모사 장치(10) 및 다트 모사 장치(30)를 이용하였으나, 다트 모사 장치(30)의 가스 공급관(33)으로 아르곤(Ar) 가스를 공급하지 않은 경우이다. 즉, 물(W)을 버블링시키지 않은 경우이다.
또한, 제7 및 제8실험예는 전로 모사 장치(10) 및 다트 모사 장치(30)를 이용하였으며, 가스 공급관(33)으로 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 물(W)을 버블링시킨 경우이다. 여기서, 제7실험예는 아르곤(Ar) 가스의 공급 유량을 1 liter/min으로 조절한 것이고, 제8실험예는 아르곤(Ar) 가스의 공급 유량을 2 liter/min으로 조절한 것이다.
그리고 제5 내지 제8실험예는 출강 시간을 모두 동일하게 3분으로 조절하였다. 즉, 제5 내지 제8실험예는 모두 전로 모사 장치(10)를 경동시켜 배출부재(12)로부터 물이 배출된 시점부터 다시 전로 모사 장치(10)를 직립시키기까지 3분이 소요되도록 하였다.
또한, 상술한 바와 같은 제5 내지 제7실험예의 조건으로 실험을 실시한 후, 수조(20)에 장입되어 있는 파라핀 오일(O)의 양을 측정하였다. 즉, 수조(20)로 배출된 파라핀 오일(O)의 배출량을 측정하였으며, 그 결과는 도 8과 같다.
도 8을 참조하면, 다트 모사 장치(30) 자체를 사용하지 않은 제5실험예 및 다트 모사 장치(30)를 사용하였으나 물(W)을 버블링 시키지 않은 제6실험예에 비해 제7 및 제8실험예에 따른 파라핀 오일의 배출량이 적다. 이는, 제7 및 제8실험예의 경우 다트 모사 장치(30)의 가스 공급관(33)으로 아르곤(Ar) 가스를 공급하여, 볼(31)의 하측 즉, 배출부재(12) 주변의 물(W)을 버블링시켰기 때문이다. 보다 구체적으로 설명하면 제7 및 제8실험예의 경우, 볼(31)의 하측으로 분사되는 아르곤(Ar) 가스에 의해 배출부재(12) 주변의 물(W)이 버블링된다. 이에, 배출부재(12) 주변에서 물의 배출에 의한 와류가 발생되는데 있어서, 상술한 바와 같은 버블링에 의해 와류 형성이 억제된다. 따라서, 물(W)의 상부 표면에 부유하고 있는 파라핀 오일(O)이 와류에 의해 배출부재(12)로 딸려들어가 외부로 배출되는 것이 억제된 것이다.
또한, 배출부재(12) 주변에서 물(W)이 버블링 됨에 따라, 물(W)의 표면 중 배출부재(12)와 마주보는 영역의 파라핀 오일(O)이 배출부재(12)의 외측으로 밀려나간다. 따라서, 배출부재(12)의 주위에서 소정 크기의 와류가 발생되더라도 배출부재(12)와 마주보는 물(W)의 표면 상에 파라핀 오일(O)이 부유하지 않고 있기 때문에, 파라핀 오일(O)이 배출부재(12)로 유입되어 배출되는 양이 감소한 것이다.
이러한 실험 결과로부터, 목재를 이용하여 제조된 가스 발생 부재(330)를 구비하는 다트 장치(300)를 사용하는 경우 와류 형성을 억제 또는 방지하고, 나탕을 발생시켜 슬래그(S)가 유출되는 것을 억제 또는 방지할 수 있음을 알 수 있다.
100: 전로 140: 출강구
300: 다트 장치 310: 지지부재
320: 헤드 330: 가스 발생 부재

Claims (22)

  1. 용강을 배출시키는 용기로 투입될 수 있는 다트 장치로서,
    상기 용기의 배출구를 폐쇄할 수 있도록 마련된 헤드;
    상기 배출구가 연장된 방향으로 연장 형성되며, 상기 헤드에 연결된 지지부재; 및
    열분해에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 재료로 형성되며, 상기 지지부재의 외면에 설치된 가스 발생 부재;를 포함하는 다트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재를 둘러싸도록 설치된 다트 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재가 연장된 방향으로 연장 형성되며, 상기 지지부재가 관통될 수 있는 내부공간을 가지는 튜브 형상인 다트 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스 발생 부재는 상기 지지부재의 연장방향으로 연장 형성된 복수의 판재를 포함하고, 상기 복수의 판재는 상기 지지부재의 둘레방향으로 나열되어 상호 연결되게 상기 지지부재의 외면에 설치된 다트 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발생 부재의 연장길이는 상기 지지부재에 비해 짧은 다트 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드는 그 폭이 상기 지지부재와 가까워질수록 감소하는 형상이고,
    상하방향을 기준으로 상기 가스 발생 부재의 폭은 일정하며,
    상기 가스 발생 부재의 폭은 상기 헤드가 가지는 최대폭에 비해 작은 다트 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발생 부재는 목재(木材)를 포함하는 재료로 형성된 다트 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발생 부재의 표면에 형성된 내화 코팅층을 포함하는 다트 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부재는 제1폭을 가지는 제1지지대 및 상기 제1폭에 비해 작은 제2폭을 가지며 상기 제1지지대와 헤드 사이에 위치된 제2지지대를 포함하고,
    상기 제1지지대와 제2지지대 사이에 단턱이 마련되며,
    상기 가스 발생 부재는 상기 단턱 상에 안착되게 설치된 다트 장치.
  10. 용강이 수용될 수 있는 용기에 마련된 배출구로 투입되는 다트 장치의 제조 방법으로서,
    벌크 상태의 재료를 가공하여 일 방향으로 연장된 가스 발생 부재를 마련하는 과정;
    지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정; 및
    상기 가스 발생 부재의 상측에 위치하도록 상기 지지부재의 상부에 헤드를 장착하는 과정;을 포함하는 다트 장치의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정은, 벌크 상태의 재료를 가공하여 내부공간을 가지는 튜브 형상으로 상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정을 포함하고,
    상기 지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정은, 상기 가스 발생 부재의 내부공간으로 상기 지지부재의 일부를 삽입시키는 과정을 포함하는 다트 장치의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 발생 부재를 마련하는 과정은, 벌크 상태의 재료를 가공하여 복수의 판재를 마련하는 과정을 포함하고,
    상기 지지부재의 외면에 상기 가스 발생 부재를 장착하는 과정은, 상기 복수의 판재를 상기 지지부재의 외측에서 상기 지지부재의 둘레방향으로 나열시켜 상호 연결하는 과정을 포함하는 다트 장치의 제조 방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벌크 상태의 재료로 목재(木材)를 포함하는 재료를 사용하는 다트 장치의 제조 방법.
  14. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 발생 부재의 표면에 내화 도료를 코팅하여 내화 코팅층을 형성하는 과정을 포함하는 다트 장치의 제조 방법.
  15. 전로를 경동시켜 상기 전로에 마련된 출강구를 통해 용강을 외부로 배출시키는 과정;
    상기 출강구를 폐쇄할 수 있는 헤드를 구비하는 다트 장치를 마련하는 과정;
    상기 헤드가 출강구의 상측에서 용강 상에 부상되고, 상기 헤드의 하측에 배치된 가스 발생 부재가 용강에 침지되도록, 출강중인 전로의 내부로 상기 다트 장치를 투입시키는 과정;
    용강에 침지된 상기 가스 발생 부재를 열분해하여 가스를 발생시켜, 상기 출강구 주변의 용강을 버블링시키는 과정;을 포함하는 출강 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스를 발생시키는데 있어서, 상기 출강구와 헤드 사이 영역 및 상기 출강구 중 적어도 하나에서 가스를 발생시키는 출강 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 출강구 주변의 용강을 버블링시켜 용강이 상측으로 상승하는 유동을 발생시키는 과정;
    상기 용강의 상승 유동을 이용하여, 용강의 탕면 중 상기 출강구와 마주보게 부유하고 있는 슬래그를 상기 출강구의 외측으로 밀어내어 나탕을 발생시키는 과정;을 포함하는 출강 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    출강 중인 용강의 탕면 높이 하락에 따라 상기 다트 장치를 출강구쪽으로 하강시키는 과정;
    상기 다트 장치의 헤드를 출강구로 삽입시켜 상기 출강구를 폐쇄시키는 과정; 및
    상기 전로를 직립시키는 과정;을 포함하고,
    상기 가스를 발생시키는 과정은, 상기 가스 발생 부재가 용강에 침지된 시점부터 상기 전로를 직립시키기 시작하는 시점 사이의 시간 동안 유지되는 출강 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 가스를 발생시키는 시간을 2분 내지 3분으로 조절하는 출강 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 전로를 직립시키기 시작하는 시점에 상기 가스 발생 부재의 무게는, 상기 다트 장치를 전로로 투입하기 전의 무게의 8% 이상인 출강 방법.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 다트 장치를 전로의 내부로 투입시키는 과정과 상기 가스 발생 부재를 용강에 침지시키는 과정 전에 실시되며, 상기 전로 내부의 열이 상기 가스 발생 부재로 전달되는 것을 차폐시키는 과정;을 포함하는 출강 방법.
  22. 청구항 15 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스를 발생시키는데 있어서, 목재(木材)를 포함하는 재료로 마련된 상기 가스 발생 부재를 이용하여 가스를 발생시키는 출강 방법.
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