KR890003014B1 - 용융금속욕 용기내로 가스를 취입하기 위한 투위어 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융금속욕 용기내로 가스를 취입하기 위한 투위어

제1도는 종래 투위어(tuyere)의 단면도.

제2도는 종래 동심상의 2중관 투위어의 사시도.

제3도는 동심상의 2중관 투위어에 의한 고유량의 취입작업에 있어서 투위어관의 내부 압력의 변화를 나타낸 그래프.

제4도는 종래의 동심상의 2중관 투위어에 의한 저유량의 취입작업에 있어서 투위어관의 내부압력의 변화를 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 단일환상 취입 투위어의 단면도.

제6도는 2중환상 취입투위어 형태의 본 발명에 관한 다른 실시예의 사시도.

제7도는 본 발명의 2중환상 또는 이중형 투위어에 의한 고유량의 취입작업에 있어서 내부압력의 변화를 나타내는 그래프.

제8도는 본 발명의 이중형 환상 투위어에 의한 저유량의 취입작업에 있어서 내부압력의 변화를 나타내는 그래프.

제9도는 간극과 투위어의 배압에 대하여 투위어 폐색의 발생 및 불발생을 나타내는 그래프.

제10도는 정련 차아지수에 대하여 단일형 환상투위어의 높이방향 침식을 나타내는 그래프.

제11도는 전련차아지수에 대하여 이중형 환상투위어의 높이방향 침식을 나타내는 그래프.

제12도는 일실시예에서 정련시간표를 나타내는 차트.

제13도는 본 발명의 단일형 환상투위어의 압력범위와 유량범위 사이의 관계를 나타내는 그래프.

제14도 및 제15도는 심체(芯體)와 외관사이의 간극(t), 심체의 직경(d), 외관의 외경(D) 및 취입조건 사이의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 머쉬루움 5 : 용융강

7 : 내관 8 : 외관

9 : 원통형 심체 13 : 환상출구

본 발명은 레이들 및 그 유사물과 같은 각종 금속정련로 또는 용융금속용기의 저벽 혹은 측벽에 사용될 가스취입투위어에 관한 것이다.

종래, 정련, 보온, 저장, 운송 또는 기타 다른 목적을 위해 용융금속을 수납하기 위한 용기에는 여러형태가 있었다.

예를들면 LD 전로에 추가해서, LF로(爐), VAD로, AOD로, ASEA-SKF로 및 RH 및 DH 진공용융기를 포함하는 각종 전로가 알려져 있다. 이들 용융로 이외의 알려져 있는 용융금속용기 가운데에는 레이들, 혼선로, 혼선차 및 그와 유사한 것들이 있다. 대부분의 이러한 용융금속용기등은 다소 그 내용물을 계속해서 또는 간헐적으로 교반할 필요가 있다. 이 기술분야에 채용되는 각종 기계적 및 가스교반 시스템중에서, 본 발명자들은, 특히 상부 취입을 위한 산소 및 저부취입을 위한 냉각가스로 둘러쌓인 산소 또는 불활성가스를 사용하는 상하 취입LD전로의 정련공정에서의 가스교반에 대해 지속적인 연구를 한 결과 어떠한 결론에 달하게 되었다.

더욱 상세히 설명하면, LD-전로에 있어 불활성 가스 또는 산소를 저부 취입하기에 적합한 투위어 구조에 대한 연구가, 광범위한 범위에 걸쳐 취입가스 유량을 설정 또는 변화할수 있게하고 또한 투위어 그자체 및 둘러싸는 내화재의 침식을 현저히 억제할 수 있게하는 투위어 구조를 결정하는 것에 성공하였다.

특히, 본 발명에 따른 투위어 구조에 대한 실험의 결과 LD전로외에도 각종 용융금속용기에 대해서도 광범위하게 사용될 수 있음을 알아냈다.

용융금속내로 순산소를 취입하도록 설계된 전로는 일반적 상부취입형 및 저부취입형으로 대별되며, 둘다 오랜 역사를 지녔으나 상부 취입형이 이 분야에서 더욱 일반화 되었었다. 그러나 저부 취입형 전로가 저부로 취입된 가스의 상승류의 독특한 교반효과를 이용하도록 요즘 점차로 더 인정을 받고 있다. 즉 순산소의 상부취입과 비교하여, 상승가스류의 용융금속 및 슬래그에 대한 적극적 교반작용의 결과로서 야금 반응이 상당히 개량된다는 것이 밝혀졌다. 따라서 상부취입형 전로를 전적으로 저부 취입형으로 교체하는 경향에 있다.

본 발명자들은, 상부취입의 장점 예컨대 정련의 융통성을 유지함과 동시에 저부취입의 이점을 살리도록 상부 및 저부취입된 가스를 병용한 새로운 정련공정을 개발하려는 시도로 상부 및 저부취입전로를 연구하였다.

상부 및 저부취입 전로를 연구함에 있어서는 제철소의 조건을 고려하여 이에 관련하여 생각될 수 있는 다음 두가지 방법중의 어느 한 방법이 채택된다.

1) 송입산소의 전체양의 수 내지 수십퍼센트가 저부를 통해 취입되는 계 ; 또는 2) 비교적 저유속(예를들면 차아지당 0.01-0.2N㎥/min)로 불활성 가스를 저부를 통하여 취입하는 동시에 송입산소의 전량이 상부취입용으로 사용되는 계.

저부취입에 의한 교반작용의 향상은 다음 효과와 같다.

가) 용융조의 조성 및 온도는 그 노의 전역에 있어서 균일하게 유지되어 취입정지시 목표조성의 성취율이 향상된다.

나) 탈탄반응에서 소비된 산소의 효율이 향상되어 취련산소의 일차소비가 낮춰진다.

다) 취입정지시 슬래그에 있어 T. Fe(전철) 성분의 퍼센테이지가 감소되어 강철의 수율이 향상된다.

라) 취입정지시 강중의 산소함량이 감소되고 망간함량이 증가된다. 따라서 조성조정용으로 첨가되는 A1과 Fe-Mn양을 감소시킬 수 있다.

마) 슬래그의 탈인능이 증가되므로, 하소석회(calcined lime) 같은 부차적인 원료의 일차소비를 절감할 수 있다.

비록, 상기 야금반응의 개선효과가, 저부로 취입된 가스의 유량에 의해 많은 영향을 받지만, 이 효과는 불활성가스의 저부취입 시스템의 경우 용융강의 톤당 대략 0.05N㎥/min의 유량까지는 현저히 증가되나 저부 취입가스 유량이 그 이상 증가해도 그 효과의 현저한 향상은 없다. 오히려, 취입정지시 탄소함량이 0.6%보다 높은 고탄소강의 경우에 있어서는, 슬래그의 T. Fe 함량은 취입정지시 현저하게 감소되어 탈인능이 저하되는 문제를 야기한다. 따라서, 본 발명자는 지속적인 실험을 반복하여, 탈인능상의 악영향을 해소한 저부 취입조건에 대한 연구를 수행하였다. 이 결과로서, 고탄소강을 정련할때 용융강의 1톤에 대해 약 0.1N㎥/min까지 저부 취입가스의 유량을 제한함에 의해, 상기 문제를 야기함이 없이 저부 취입의 이점을 얻을 수 있는 것을 발견했다.

저부 취입용 투위어 구조에 대하여 이 분야에 있어서 (Ⅰ)단 일관으로 이루어지는 투위어 및 (Ⅱ) 동심상의 2중관으로 구성되는 투위어가 알려져 있었다. 전자는 전적으로 불활성가스를 취입하는데 사용되며, 한편 후자는 내관을 통해서는 산소를 또한 외관을 통해서는 보호용 또는 냉각용가스를 취입하는데 사용된다.

그러나 이들은 불활성 가스를 취입하는데 사용될때는 다음과 같은 결점이 있다. 노의 내화재 저벽(2)안에 매설되어 있는 단관투위어(1)를 보여주는 제1도에서는, 저벽근방에 있는 용융된 강(5)이 취입된 가스의 일차냉가가작용에 의해 부분적으로 고화되어 (3)으로 표시된 것과 같은 머쉬루움(mushroom)(지금의 덩어리)을 형성한다. 취입된 기체는 머쉬루움(3)안에 형성된 좁은 가스통로(4)를 통해 용융강(5)속으로 분사되어 기포(6)의 형태로 용융강(5)을 통해 상승한다. 그러나 어떤 경우에는 가스통로(4)는 머쉬루움(3)의 저항이 증대되어 제대로 형성하지 못하며 비교적 빈번히 가스취입이 차단되어 가스를 안정상태에서 취입할 수 없게된다.

이 문제를 회피하기 위해서는 용융강의 정압에도 좌우되지만, 투위어의 배압은 단관 투위어의 경우에는 10㎏/㎠G 이상의 수준까지 상승되어야만 한다. 다른 한편, 상기한 바와같이 취입가의 유량이 용융강의 1톤에 대해 0.1N㎥/min 이하값에 유지되게 하려면 투위어 구경을 더 작게 만들 필요가 있게 된다. 넓은 범위에 걸쳐 취입가스유량의 제어를 해야하는 공정에서 이들 조건들을 만족시키기 위해서는, 더 이상의 제한 즉, 안정한 취입작업을 위해 10㎏/㎠G 이상의 범위까지 압력을 증가시키는 일과 극히 높은 압력까지 캘리브레이트된 취입설비를 이용하는 일과 같은 제한에 부딪히게 된다.

이런 문제점들을 해결하기 위해서, 본 발명자는 상기 단일과 투위어 대신에 동심 이중관(제2도)을 사용하여 광범위한 실험을 행했으며 그리하여 외관의 배압을 소정의 높은 수준에 유지함으로써 내관의 개구경을 크게 줄이지 않고도 목적으로 하는 가스유량이 비교적 안정되게 얻어질 수 있음을 알았다.

이중관 투위어는, 대량의 산소등의 분사에 추가하여 가스와 분말등을 동시에 취입하는데에 특히 효과적이다. 그러나, 동심이중관 투위어라 할지라도 내관으로부터의 가스류으 영향이 크며 어떤 경우에는 그 때문에 취입작업이 불안정하게 된다는 점에서 문제점을 안고 있다. 따라서, 예컨대 제3도 및 제4도에 표시된 실험의 결과에 의해 알 수 있듯이 특히 비교적 저유량으로 가스를 취입하는데나 가스유량을 광범위하게 제어하는데는 그것은 부적당하다.

보다 상세하게는, 제3도와 제4도의 그래프는 투위어 근방의 배관에서의 취입가스압을 검출하여 내관을 통해서 산소를 그리고 외관을 통해서 냉각 CnHm(탄화수소 즉, 메탄, 에탄, 프로판등) 가스를 취입하기 위해 전로의 저벽에 고착된 동심 이중관의 가스유량 변화를 보여준다.

제3도에서는 큰 유량변화가 관찰되지 않지만, 내관을 통한 산소유량이 약 1/2.5인 제4도의 경우에는 내관압 및 외관압(Ip 및 Op)에 극히 큰 변화를 보이면서 취입은 불안정해진다. 이상과 같이 동심이중관 투위어를 사용해도 상기 문제점은 충분히 해결되지 못함을 알 수 있다.

그외에, 종래 투위어는, 투위어 주위의 내화물벽이 용융강내로 분사된 가스제트의 작용, 특히 분사직후 형성되는 하향류의 저면 파쇄작용(백어택)(back attacks)에 상당히 마모된다는 결정적인 결함을 갖고 있다. 이런점으로 미루어보아 종래 투위어는 불활성가스나 산소를 취입하기 위한 그 구조에 있어 결함이 있다는 결론을 얻고 광범위한 연구와 실험을 행한 결과 상기한 신규구조의 투위어에 도달하게 되었던 것이다.

전로 투위어를 개시한 문헌으로서, 일본공개 실용신안 소55-142554호 및 54-110608호, 일본공개특허 소50-87908 그리고 일본특허공보 소43-29843호 및49-21002호를 여기에 참고로 인용했다.

종래 취입 투위어의 상기 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 보다 특별한 목적은, 균일하고 안정한 가스취입작업을 계속적으로 할수 있고 또한 콘버어터의 사용수명을 단축할 분사가스의 백어택에 의한 둘러싸고 있는 내화물벽의 침식을 최소로 억제할 수 있는 개량된 취입투위어를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 더불어 다음의 본 발명의 상세한 설명과 첨부 특허청구의 범위로부터 명백해질 것이다.

불활성가스를 취입하기 위한 대표적 단일형 환상투위어를 단면적으로 보여주는 제5도에 있어서, 투위어는, 내관(7)에 충전된 내화제(9)를 가진 원통상 심체(19)와, 그 사이에 적당한 크기의 간극을 만들면서 내관(7)의 외면에 동심적으로 배설된 외관(8)에 의해 구성된다. 외관(8)은 그 하단에 취입가스입구(10)를 구비한 하부확장부분(8')과 투위어를 쉘(12)에 고정하기 위한 확장부분(8')의 약간 상부위치에서 외관체로부터 일체적으로 돌출해 있는 플랜지(11)를 갖고 있다. 그래서, 가스입구(10)를 통해 시선 A의 방향으로 외관(8)에 들어오는 불활성가스는 시선 B로 표시된것처럼 확장부분(8')위로 올라와 내관과 외관(7), (8) 사이에 형성된 환상 출구(13)를 통해 투위어를 떠난다. 이 경우, 머쉬루움(3)이 마찬가지로 투위어 위에 형성되어 있으므로, 불활성가스는 가스통로(4)를 지나 용융강(5)내로 방출되어 작은 기포(6)의 형태로 상승한다.

이런 구조의 투위어에서는, 내화재 심체(9)가 제거되어 투위어가 단순한 이중관 구조로 된다면(제2도), 큰 직경의 내관(7)에서 방출된 기포는 자연히 크기가 커져 상기한 백어택의 경우에 보다 큰 기계적 영향을 미쳐 노의 내화재 벽의 침식을 가속화시킬 것이다. 반대로 내관과 외관(7 및 8) 사이에 한정된 호나상출구(13)를 통해서만 기체가 취입되도록 내관(7)의 내부공동이 내화재(9)로 차 있으면, 기포의 크기는 일반적으로 감소되어 기포는 내화재벽의 침식을 가속화할 정도로 큰 영향을 미치지 않는다. 백어택을 약화시키기 위해서는, 내관과 외관사이의 갭촉을 가급적 작게, 보다 상세히는 간극폭을 3㎜ 이하로, 바람직하게는 2㎜ 이하로 하는 것이 소망스럽다.

본 발명의 다른 실시예를 투시적으로 보여조는 제6도에서는, 최외각 즉 제2외관(18)이 그 사이에 작은 갭을 만들면서 제1외관(8)밖에 동심적으로 배설되어 있다. 그래서 이중 환상투위어가 형성되는데, 이것을 앞으로는 이중형 환상투위어라 지칭할 것이다.

이 경우에는, 정련공정에서 두 다른 가스를 각 환상투위어 구명을 통해 취입할 수 있는데, 예컨대 내부투위어 구멍을 통해서는 순산소를 또 외부투위어 구멍을 통해서는 불활성가스 또는 냉각용가스를 취입할 수 있다. 제6도에는, 내관안에 내화재가 충전된 심체를 중심에 구비하고 있는 이중형 환상투위어가 도시되어 있지만, 그 대신에 그 중심에 내화재 또는 세라믹이나 다른 충전재로 된 원형(圓形) 고체봉을 가진 투위어 구조가 사용되어도 좋을 것이다.

본 발명에 의한 취입투위어의 다른 중요한 효과는 취입가스의 유량이 종래 투위어는 비교도 되지 않을 정도로 넓은 범위에 걸쳐 조정될 수 있다는 것이다. 예컨대, 제3도와 제4도에 유사하게 이중형 환상투위어(제6도)의 실험결과를 보여주는 제7도와 제8도에서 위의 사실을 알수 있다.

더욱 상세히 말하면, 제7도와 제8도에 나타나 있는 것처럼 종래 동심 이중관투위어(제2도)에 비하여 산소가스의 유량이 약 1/2.5로 감소된 경우에도 취입가스압력은 안정하게 유지된다. 이중형 환상 투위어에 의한 저유량취입시에서의 내압(Ip)의 안정성(제8도)은 단일형 환상투위어(제5도)에 의한 저유량 취입작업에서의 취입가스압력의 안전성을 표시하는 것으로 간주된다.

어떤점에서는, 이런 현상에 대한 이유가 불분명하지만, 투위어의 분출구에서의 가스속도가 보다 높아짐에 따라 투위어 배압을 낮추지 아니하고도 비교적 낮은 유량범위에서 안정 취입조업이 가능하다. 또한 투위어로부터 분출된 가스기포의 크기의 최소화는, 종래 동심이중관 구조의 투위어를 사용했을때, 큰 기포의 생성으로 인하여 투위어의 선단부근에서 일어나는 백어택의 억제에 기여할 것으로 사료된다.

하여튼 고탄소강의 정련공정에서와 같이 불활성가스를 저부취입하기 위해 단일형 환상투위어가 사용되는 경우, 가스는 약 0.05N㎥/min·ton의 유량으로 취입된다. 한편 저탄소강의 정련을 하기 위해서, 이 방법의 개선효과를 최대한 활용하여 가스를 0.1-0.15N㎥/min·ton나 되는 높은 유량으로 취입함이 가능하다. 그러한 유량제어의 범위는 투위어의 설계에 따라 달라진다. 예컨대 각각 외경 15.5㎜의 심체내관과 내외관 사이에 간극 1.8㎜를 가진 한쌍의 단일형 환상 투위어를 사용하여 투위어의 배압으로 표시된 취입가스압력을 약 5.5-18.0㎏/㎠의 범위로 제어하는 경우에는, 0.02-0.57N㎡/min·ton 범위에서도 안정한 취입작업이 가능하다. 내관외경이 30㎜이고 간극이 1.8㎜인 투위어를 사용한 경우, 동일한 취입조건하에서 약 0.02-0.093N㎥/min·ton의 범위내에서 안정조업이 가능하다.

이와같이, 본 발명에 의한 취입투위어는 최대유량대 최소 유량의 비가 3 내지 5의 넓은 범위에서 용이하게 유량을 제어할 수 있게 해주는바, 이는 기껏해서 이 비가 1.5 내지 2.0인 종래 투위어에 비하여 획기적인 성과라 하겠다.

산소가 취입되었을때는 이 산소는 공지의 반응식에 따라 용융욕내에서 C와 반응하여 2배의 CO가스를 생성한다.

2C+O₂=2CO

즉, 취입가스이 교반력은 2배가 된다. 전술과 같이 최소유량의 2.5배까지 유량을 제어할 수 있는 투위어를 사용하면 5배의 수준까지 교반력을 제어될 수 있다고 추정된다. 이는 이중형 환상투위어는 상부 및 저부 취입전로를 위하여 지극히 유리한 특성을 지니고 있음을 의미한다.

제9도에 표시된 그래프는 바닥에 매설된 제5도의 단일형 환상투위어의 한쌍이 구비되 240톤급 전로를 사용하는 정련공정에서 투위어의 간극과 배압을 변화시킴으로써 투위어 폐색의 원인을 연구한 실험의 결과를 나타내는 것이다. 이 도면에서는 흰색 또는 속이 빈 원은 투위어 폐색이 발생치 않는 것을 나타내는 반면 검은 색 원은 투위어 폐색의 발생을 나타낸다. 또한 속이 빈 원은 수백차아지(장입)에 걸쳐 투위어 폐색에 의한 곤란없이 안정조업이 가능했던것을 나타내고 있다. 직선(B)와 (C)는 흰색과 검은색 원의 영역의 경계를 표시하는 안내선이다. 환언하면, 안전영역은 이런선들의 보다 높은 배압쪽 또는 보다 협소한 간극쪽에 있다. 더욱이, 직선 A는 용융강의 정압에 일치하므로 어떤 경우에는 투위어의 배압은 그선 가까운 수준까지 강하될 수 있다. 그러나 이경우, 배압은 소망하는 가스유량을 확보하기 위하여 가급적 빨리 증대되어야 한다. 동일한 도면에서, 곡선 D는 투위어의 분출단에서의 가스선 속도의 계산치가, 약 1200㎜의 길이의 Ar 가스취입투위어를 사용하는 취입작업에서 음속에 도달하는 조건을 나타내고, 한편 곡선 E는 곡선 D보다 2㎏/㎠ 더 낮은 수준을 표시한다.

곡선 D보다 높은 적어도 곡선 E보다 높은 압력에서의 취입작업에서 차아지 회수와 높이방향에서의 투위어의 침식(순모)은 제10도에 표시된 바와같다. 이런 관계에서 약 10.5㎜/CH의 이중관 투위어의 손모량은 제5도에 표시된 바와같은 투위어의 사용으로 약 1/2로, 즉, 약 0.46㎜/CH까지 감소시킬 수 있다는 것을 알았다. 동심이중관 투위어 및 이중형 환상투위어에 의한 취입작업에서의 내화재의 손모량은 비교를 위하여 제11도에 표시하였다. 또한 내화재의 손모는 종래 이중관 투위어 대신 환상투위어를 사용한다면 약 1/2로 감소시킬 수 있다는 것을 알수 있다.

제12도는 단일형 환상투위어를 사용하는 불활성가스취입시험에서 각 차아지를 위한 정련시간표를 나타내는 차트이다. 이 실험에서, N₂가스가 용융선철을 장입함에 앞서 전로로 취입되었으며, N₂가 정련공정중 용융강에 용해되는 것을 방지하기 위하여 취입가스는 정련을 시작하기 위하여 장입이 종료되자 즉시 Ar로 교체되었다. 취입가스는 정련이 끝나는 시점에서 다시 N₂로 교체되었다.

제13도는 단일환상투위어를 사용하는 유량제어의 실시예를 도시한다. 도시된 바와같이, 약 5.2-15.4㎏/㎠G의 넓은 범위로 취입가스 압력을 제어함으로써 취입가스의 유량은 3.0-8.0N㎥/min 범위로 안정하게 제어하는 것이 가능하다.

전술과 같이 본 발명에 의한 환상투위어는 유량제어범위를 넓히고 투위어 부근의 내화벽의 수명을 연장하는데 효과적이다. 그러나 여러 제원의 환상투위어에 관한 파이롯테스트를 포함하는 연구를 더해 본바에 의하면 취입된 가스의 역류로 인한 백어택 현상은 투위어의 설계에 따라서 어떤때에는 증가될 수 있음을 보여주었기 때문에, 요망하는 투위어의 설계를 위해서는 제원을 확정할 필요가 있다.

즉 본원 발명에 따른 환상투위어는 다음의 조건을 충족시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

0.02

t/D

0.08, 0.1

d/D

0.4, t/D

-0.11(d/D)+0.11

여기서 t는 투위어의 심체와 외관 사이의 간극, d는 심체의 직경, D는 외관의 외경이다.

상기한 구조의 환상투위어를 설계하는데는, 분출장의 압력과 등엔트로피 변화 후 음속에 도달할 수 있게하는 투위어의 제원과 취입압력등을 고려할 필요가 있다. 다시 말하면, 일반적으로 투위어를 통해서 올라가는 취입가스의 속도는 갑자기 증대되어서 투위어의 분출단에서는 음속에 도달한다. 이때에 마찰압력손실이 크면 취입가스는 과팽창류를 형성하고 박리류와 소밀파를 발생함으로써 안정성을 잃게 된다. 한편 투위어를 통한 유량계수(환원하면 교반류의 계수)는 투위어구멍의 게구각도에 따라 변한다는 사실이 공지되어 있다. 예를들어 제5도의 스트레이트 투위어의 경우 그 계수는 약 0.75이다. 그렇기 때문에 위에 언급한 투위어의 안정취입속도의 하한은 음속의 약 75%라고 생각된다.

한편, 환상투위어의 취입가스의 유량을 증가시키기 위해서는 투위어외경(D)과 간극(t)을 크게하는 것이 바람직하다. 특히 투위어 내부의 마찰손실은 간극(t)을 크게함으로써 줄일 수 있기 때문에 음속수준의 가스취입의 압력은 흐름의 특성에 비추어보아 떨어지는 것으로 생각된다.

그렇기 때문에 가스를 소정의 유량으로 취입하는 경우 투위어의 외경(D)과 간극(t), 또는 투위어의 외경(D)과 심체직경(d) 간에는 밀접한 상관관계가 있다. 이와 관련해서, 제14도는 투위어의 제원과 내화재의 용손량간의 관계를 나타내고 있다.

제14도에서 쇄선은 가스를 하나의 투위어 구멍을 통해서 매 용융강 톤당 0.08N㎥/min의 유량으로 취입하는 작업에서의 아음속선(음속의 75%)이고, 한편 실선은 가스를 하나의 투위어 구멍을 통해서 매 용융깅 톤당 0.06N㎥/min의 유량으로 취입하는 작업에서의 아음속선(음속의 75%)이다. 투위어 주위의 내화재의 침식량을 속이 빈 원(0.4㎜/차아지 이하의 감손), 반 흑점원(0.4-0.6㎜/차아지의 감손), 검은 원(0.6㎜/차아지 이상의 감손)에 의해 표시하였다. 제14도 자료에 의해서 알 수 있는 것은 아음속범위에서 취입을 확보하기 위해서, 투위어는 d/D의 비율이 높을 때에는 t/D의 비율이 적어야 하며 d/D 비율이 낮을 경우에는 t/D비율이 커야하는 것이다.

제15도는 제14도에서 주어진 자료를 근거해서 작성된 것으로서 침식이 작은 범위를 보여준다. 제15도에서 알수 있는 것처럼, d/D의 비율은 0.4 이내에 제한되어야 하며, 만약 그렇지 못할때에는 투위어의 출구에서의 가스흐름에 진공이 생겨 외부의 약간의 교란(disturbance)이 있어도 용융강은 투위어속으로 유입하는 경향이 있으므로 침식량이 증가되고 백어택형상이 증대된다. 이에 반하여, d/D 비율이 0.1 이하인 경우 상기 진공부의 역효과는 적게되지만, 공지된 제1도의 단일관 투위어와 실질적인 차이점이 없기 때문에 본 발명에서는 제외하였다. 마찬가지로, 만약 t/D 비율이 0.08보다 커지면 본 발명의 환상투위어의 고유한 특성을 읽게되어 이중관투위어와 비슷한 성능이 나타낸다. 나아가서 0.02보다 작은 t/D 비율은 투위어의 간극이 극히 작음을 나타내는 것으로서 기계공작과정에서의 난점때문에 용인될 수 없다. 따라서 t/D 비율이 0.08보다 큰 경우나 0.02보다 적은 경우 모두 본원발명의 범위에서 제외된다. 지금까지 언급한대로 t/D와 d/O가 서료 역비례 되도록 그 값을 정하는 것이 바람직하고, 침식이 늘어나는 점위인 t/D

-0.11(d/D)+0.11를 제외시키는 것이 좋다.

이와같이 제15도의 사선부분은 본원발명의 바람직한 범위로서, 이 범위 안에서는, 취입가스의 유량을 넓은 범위에 걸쳐서 제어할 수 있고 동시에 취입투위어 근방의 내화재의 용손량을 최소로 억제할 수 있다. 지금까지의 설명은 제5도의 투위어의 제원의 조건에 관련되었지만 이것은 제6도의 이중형 환상투위어에 관해서도 맨바깥에 있는 관의 제원을 제외하고는 역시 적용된다는 것을 알아야 한다.

상술한 바에서 명백한 바와같이, 본원발명은, 용융금속을 위해서 여러가지 용기내에서 교반이 필요할때에, 용기의 바닥이나 측벽에 환상취입 투위어를 설치함으로써 연속적으로 균일하고 안전한 가스취입작업을 가능케 한다. 더욱이 본 발명의 투위어는 내화재의 백어택에 의한 침식을 상당히 줄일수 있으므로, 이를 전로에 적용할때에는 상부 또는 저부 취입정련공정의 공업화를 저해하는 장해요인을 제거하는데 크게 공헌하게 된다.

Claims (4)

1. 취입투위어의 중심부에 위치된 원통형 심체(9)와 그 사이에 환상취입통로를 형성하도록 간극(t)을 두고 상기 심체(9)의 주위에 동심적으로 설치된 외관(8)으로 구성되어 있으며, 가스를 용융금속용기내로 취입하기 위하여 이 용융금속용기의 저벽 또는 측벽에 매설된 취입투위어에 있어서, 상기 심체(9)와 상기 외관(8)이 하기식을 만족하도록 배치된 것을 특징으로 하는 취입투위어. 0.02

   

   t/D

   

   0.08, 0.1

   

   d/D

   

   0.4, t/D

   

   -0.11(d/D)+0.11 (상기식에는 d는 상기 심체(9)의 직경이고, D는 상기 외관(8)의 외경임)
2. 제1항에 있어서, 상기 외관(8)은 제1외관(8)을 형성하고, 상기 간극(t)은 제1환상 취입통로를 형성하고, 상기 제2외관(18)은 그 사이에 제2환상 취입통로를 형성하도록 소정폭의 간극을 두고 상기 제1외관(8)의 주위에 동심적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 취입투위어.
3. 제2항에 있어서, 상기 투위어는 그 사이에 대응하는 수의 환상취입통로를 형성하기 위하여, 외관들 사이에 간극을 두고 상기 심체(9)의 주위에 동심적으로 배치된 복수개의 외관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 취입투위어.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙심체(9)와 상기 외관(8) 또는 상기 제1외관(8)간의 간극(t)이 3㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 취입투위어.

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