KR930003631B1

KR930003631B1 - 야금용기

Info

Publication number: KR930003631B1
Application number: KR1019880016798A
Authority: KR
Inventors: 슈트룽크 프리츠-위르겐; 볼프 요세프
Original assignee: 티센 스타알 악티엔게젤샤프트; 메이어 칼렌, 발켄홀
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1993-05-08
Also published as: JPH01196494A; GR3001782T3; DE3861718D1; DE3742861C1; ES2020324B3; JPH0792350B2; US4903948A; EP0320673A1; EP0320673B1; CA1315327C; ATE60623T1; KR890010222A

Abstract

내용 없음.

Description

야금용기

제 1 도는 교반장치(stirring device)의 제 1 실시예에서 전기아크로의 로상(爐床)의 부분단면도.

제 2 도는 제 1 도의 확대 부분단면도.

제 3 도는 제 1 도의 화살표 (P)와 방향에서 취한 교반장치의 제 1 배치를 나타내는 로상의 평면도.

제 4 도는 교반장치의 제 2 배치를 나타내는 편심저면탭(eccentric bottom tap)을 구비한 로상의 평면도.

제 5 도는 교반장치의 제 2 실시예의 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로상(爐床 hearth) 2 : 로저면판

2a,6a : 개구 3 : 영구라이닝

4 : 마모라이닝 5 : 소형관

6 : 저면벽돌 8 : 편향판

10 : 전극피치써클 11 : 전극

12 : 용융금속 13 : 교반지점

14 : 소결층 15 : 원추플러그

강(steel)의 제조시, 이차 야금처리 과정에서 교반가스(stirringgases)로 용융금속을 처리하는 것은 오랫동안 관례로 되왔다. 상기 처리가 수행되는 야금용기(Metallurgical Vessel)로는 레이들(Ladle), 로(furnace) 및 전로(converter)가 있다. 아크로로 강을 제조할 때, 로상(爐床) 또는 로저면에 배치된 노즐을 통하여 용융금속내로 불활성가스를 도입해 용융금속을 교반하여 야금반응을 촉진시키고 퍼징(purging)시키는 방법 또한 잘 알려져 있다. 예컨대, 독일공개공보 제1 583 221호에 기재된 처리방법에서는 가스투과 내화벽돌이 로상내의 전극위치 아래부분에 배치되어 있다. 그러나 가스 투과 내화벽돌은 인접한 내화로상 라이닝과 비교하여 비교적 짧은 수명을 갖는다는 단점이 있다.

공고된 유럽특허출원 제0 200 405호에 기재된 전기 아크로에서는, 로저면내의 소형관을 통하여 용융금속내로 교반가스를 도입하여 용융과정을 촉진시킬 수 있다. 유럽특허출원 제0 240 998호에는 영구라이닝과 마모라이닝 양자를 통하여 연장되는 소형관이 기재되어 있다. 그러므로, 소형관은 로내에 용해된 용융금속에 의한 마모에 직접 노출된다.

아크로에서 교반(퍼징)시에 다른 중요한 점은 용융금속의 순환 및 아크가 균일하고 안정적으로 발생하도록 조정할 필요때문에 로저면에서의 소형가스관의 기하학적 배치 및 교반지점의 형성이 중요하다. 교반지점의 구조는 가스량 및 로저면과 용융금속사이의 경계면에서 나타나는 가스 거품의 분포종류에 의존한다.

독일 정기간행물 “Stahl und Eisen” 106, 1986, No. 19, 1003 내지 1005페이지에는, 로의 일정하게 채워진 출탕구(出湯口)내에 배치된 와선형 소형관을 통해 용융금속내로 교반가스로서 아르곤을 도입하는 것이 기재되어 있다. 이는 첨가물을 통하여 느슨하게 연장되는 소형 교반가스튜브가 출탕구 첨가물을 약화시킨다는 단점을 갖는다는 것이 주장된 실험적인 장치이다. 또한 이 간행물에서는 매번 출탕구로 소형 교반가스관을 다시 도입하는 것은 힘들고 시간이 소모되는 작업이므로 교반세트(stirring set)를 사용하는 것이 바람직하다고 주장하고 있다. 그러나, 상기 간행물에서는 상기 교반세트의 구조에 관한 상세한 언급이 없다.

독일 특허 제3 318 422호에는 용융금속 저장용기의 벽에 종방향 이동용으로 소형교반가스관이 장착된 교반가스장치가 기재되어 있다. 이 장치의 주목적은 관내에서 용융금속의 응결때문에 이 장치의 사용이 불가능할 때 상기 소형 교반가스관을 들어올려 간단하고도 빠른 방법으로 교반가스장치가 원상태로 작동하는 것을 가능하게 하는데 있다. 이 장치가 내화 래밍물질(refractory ramming mass)로 된 마모라이닝이 있는 로상/저면에서 사용될 때, 소형교반가스관위로 생성되는 가스는 내화 래밍 물질로 된 로상/저면의 여러곳을 깔때기 형상으로 침식시켜 내구력을 떨어뜨린다. 이 장치의 다른 단점은 저면벽돌내의 가동 소형교반가스관을 불충분하게 밀봉하여 교반가스의 누설 및 손실을 발생시킨다는 것이다.

본 발명의 목적은 장기간 사용가능한 가스교반장치 및 로상 또는 저면의 라이닝을 구비한 야금용기, 특히 아크로를 제공하는 것이다. 더우기 용융금속내로 교반가스를 넓은 영역으로 분배하여 아크가 균일하고 안정적으로 발생되도록 하는 교반지점을 형성하는 개량된 용융 금속 교반효과를 갖는 야금용기를 제공하는 것이다.

본 발명은 용융금속내로 교반(퍼징)가스를 도입하기 위한 수단을 구비한 야금용기, 특히 아크로에 관한 것이다. 상기 용기는 외부 박판금속 재킷과 내화라이닝을 구비한다. 교반가스 도입용 수단은 내화벽돌로된 영구라이닝과 내화 래밍물질로된 마모라이닝을 갖는 로상에 배치된다.

교반가스는 용융금속내로 들어가기 전에 내화 래밍물질로된 라이닝을 통해 안내된다. 이 때문에 마모라이닝은 교반가스에 의해 냉각되어 로상의 내구성을 다소 향상시킨다.

탕(湯) 표면의 교반지점은 교반수단위의 마모라이닝내에 배치된 편향판이 교반/퍼징가스를 적절히 안내하므로 예컨대 400㎜의 직경에서 약 1200㎜의 직경으로 증가될 수 있다. 용융금속내의 개량된 교반효과에 의해 탕표면 자체는 잠잠해지고 교반지점은 넓어지고 평탄해져서 아크가 균일하고 안정적으로 발생한다. 더우기, 넓은 영역에 걸친 가스거품의 분포는 용융금속이 튀어나가는 것을 방지하여 전극소모를 방지한다.

약 90%가 마모되었을 때, 마모라이닝은 교반수단을 교환하지 않고 가열상태 또는 냉각상태로 교환될 수 있다. 이는 로 또는 용기의 마모라이닝이 교체되는 것만을 필요로 한다. 그 결과 약간의 비용의 감소요인이 된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면 야금용기는 소형가스관으로 구성된 교반수단을 구비한다. 소형가스관의 저면판내의 개구를 통해 계속 연장되도록 개구가 형성된 저면 벽돌이 영구라이닝내에 배치된다. 소형관의 내경(d)은 1㎜에서 8㎜까지의 범위가 바람직하다. 편향판의 직경(D)과 소형관의 내경(d)의 비는 40 : 1에서 100 : 1까지의 범위가 바람직하다. 저면벽돌로부터 편향판까지의 간극 (A)은 소형가스관 내경(d)의 2배 내지 3배이어야 한다.

본 발명에 따른 가스교반장치는 아크로의 로상 뿐만아니라 레이들 및 전로와 같은 야금용기의 저면이 내화벽돌로 된 영구라이닝과 내화래밍물질로된 마모라이닝으로 구성되어 있다면 령 전로와 레이들과 같은 다른 야금용기에도 유익하게 사용될 수 있다. 이 경우에 교반장치는 관련된 내화고정블록을 갖는 내화 세라믹벽돌 형태를 취하고 영구라이닝내에 배치된다. 이 실시예에서 교반장치로부터 편향판까지의 간극(A)은 5내지 50㎜이다.

본 발명의 다른 특징에 따라 환상로상을 갖는 아크로는 전극 피치써클상의 전극들 사이의 중간지점에 각기 배치된 세개의 교반장치와 로상의 중앙에 배치된 한개의 교반장치로 구성된다.

이와는 달리, 편심저면탭을 구비한 아크로의 경우에 로상의 중앙에 배치했던 교반장치는 전극피치써클 외부의 저면탭부근에 배치된다. 다소 저온지역으로 교반가스를 도입하는 것은 그곳에 존재하는 찌꺼지(scrap)의 용해를 개량시킨다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참고로 하여 설명된다.

제 1 도 및 제 2 도는 아크로의 로상(1)의 부분단면을 도시한다. 석조 내화벽돌로 된 영구라이닝(3)은 로저면판(2)상에 배치된다. 본 발명에서 사용되는 내화벽돌은 가스가 투과되지 않는 성질을 갖도록 고밀도로 제조됨으로써 내화벽돌에는 극히 미세한 구멍이 형성된다.내화 래밍물질로된 로저면 마모라이닝 (4)은 영구 라이닝 (3)위에 배치된다. 내화 래밍물질은 입자크기가 다른 여러가지 재료로 만들어짐으로써 내화 래밍물질에는 소정의 구멍이 형성되어 가스의 투과가 용이하게 이루어진다. 내화 래밍물질에는 건조 래밍물질과 물기나 습기를 함유한 래밍물질이 있다. 물기나 습기를 함유한 래밍물질은 야금용기를 사용하기전에 건조시켜야 하는 단점이 있기 때문에, 본 발명에 있어서는 건조 래밍물질을 사용한다. 예컨대 적당한 건조 래밍물질은 CaO 함량은 높고 Fe₂O₃함량은 낮고 다음의 성분(중량에 의한 %)을 갖는 소결마그네사이트이다.

76% Mgo

19% CaO

0.5% Al₂O₃

0.5% SiO

3.5% Fe₂O₃

결 합 : 세라믹

평균결정입도 : 8㎜

부피중량 : 2.3㎏/㎤

건조(200℃)후 겉보기 밀도 2.7/㎤

어닐링(1300℃)후 압축강도 ＞10 N/㎟

어닐링(1600℃)후 압축강도 ＞20 N/㎟

열전도율(1000℃) 1.3 W/m.K

이용온도한계 1750℃

개구(6a)가 형성된 내화 저면벽돌(6)은 석조 영구라이닝 (3)내로 삽입된다. 종방향 측면의 지지를 위해, 개구가 없는 6개의 저면벽돌(7)로 저면벽돌(6)을 둘러싼다(제 3 도).

저면판(2)내의 개구(2a)를 통해 소형교반가스관(5)이 아래로부터 저면벽돌(6)내의 개구(6a)로 연장된다. 씰(5a)에 의해 밀봉되고 또한 소형관(5)과 개구(6a) 사이의 갭은 모르타르로 채워진다. 평향판(8)은 저면벽돌(6)위의 마모라이닝(4)내에 배치된다. 소형교반관(5)의 내경(d)은 4.8㎜이고 편향판(8)의 직경(D)은 250㎜이고, 편향판(8)과 저변벽돌(6) 사이의간극(A)은 약 10㎜이다(제 1 도 및 제 2 도).

공급파이프(9)를 통해 소형가스관(5)으로 공급된 교반가스는 로가채워져 있을 때는 약 1.5-2.5바의 압력에서 내화 래밍물질로된 마모라이닝(4)으로 들어가고 로가 비었을 때는 1바의 압력으로 들어간다. 교반가스는 편향판(8)에 의해 균일하게 분배되고 마모라이닝(4)의 표면상의 용융금속(12)으로 들어가 그 표면상에 교반지점(13)을 형성한다.

마모라이닝(4)을 통과하면서 교반가스는 내화 래밍물질을 냉각한다. 탕의 표면에서 교반지점(13)의 반경은 먼저 편향판(8)의 크기와 배치에 의해 결정되며 다음은 마모라이닝의 소결층(14)의 밀도와 두께에 의해 결정된다. 상기 편향판은 생성되는 가스거품을 큰 추출구분으로 분배하므로 탕표면은 고요해진다. 용탕의 표면에서 용융금속의 요동이 사라진다. 탕의 표면위의 전극(11,도시안됨)은 용융금속의 요동에 의해 영향받지 않게 된다. 이러한 결과 아크는 균일하게 안정적으로 발생한다(제 2 도).

편향판(8)은 교반영역에서 조기마모를 발생시켜 래밍물질 마모라이닝의 여러곳을 깔때기 형상으로 침식하는 블로운(Blown)을 방지한다. 더우기, 넓은 영역에 걸친 가스거품의 산포는 내화 래밍물질내에서 로상의 수명을 향상시키는 강력한 냉각효과를 발생시킨다.

제 3 도에 도시한 바와 같이, 네개의 교반장치(5,6)가 아크로 로상에 배치된다. 그중 세개는 전극피치써클(10)상에 배치되고 나머지 교반장치(5,6)는 로상(1)의 중앙에 배치된다. 이 배치는 탕의 만족스러운 교반작용 및 아크로내의 야금반응을 촉진시키는 결과를 가져온다.

제 4 도는 편심저면탭(1a)을 구비한 아크로의 로상(1)을 도시한다. 제 3 도에 도시한 로상의 경우와 마찬가지로, 세개의 교반장치(5,6)는 전극피치써클(10)상의 로상에 돌출된 전극들(11)의 위치사이의 중간에 배치된다. 그러나 이 로상에서, 나머지 교반장치(5,6)는 저면탭(1a)에 인접한 로상(1)에 배치되는 것이 바람직하다. 이 지역으로 교반가스를 도입하므로서 그곳에 존재한 찌꺼기(scrap)의 용해를 촉진시킨다.

본 발명에 따른 제 2 교반장치는 제 5 도에 도시되어 있다. 제 2 도에 도시한 바와 같이, 아크로의 로상은 참조숫자 1로 표기되어 있다.

조밀석조 내화벽돌로 된 영구라이닝(3)은 저면판(2)상에 배치된다. 내화 래밍물질로된 마모라이닝(4)은 영구라이닝위에 배치된다. 교반장치는 가스공급파이프(9a)를 구비한 박판 재킷 부착 내화 세라믹 가스교반 플로그로 구성된다. 내화블록(16)내에 배치된 원추플러그(15)는 저면판(2)내의 개구(2a)를 통하여 삽입되고 저면판(2)에 고정된 플랜지(17)에 의해 지지된다. 편향판(8)은 원추플러그(15) 및 블록(16)의 상단 가장 자리로부터 30㎜의 거리에서 원추플러그(15)위의 마모라이닝(4)내에 배치된다. 제 5 도에 도시한 바와 같이, 편향판(8)의 직경은 원추플러그(15)의 소경부보다 큰것으로 선택된다. 제 2 도에 도시한 실시예와 관련해 전술한 바와 같이, 교반가스는 주공급파이프(9)를 거쳐 특정 공급파이프(9a)를 통해 플러그(15)로 공급되어 내화 래밍물질로 된 마모라이닝(4)으로 들어가 마모라이닝(4)의 내화 래밍물질을 냉각한다. 생성되는 가스 거품은 편향판에 의해 넓은 유출영역으로 살포되고 따라서 큰 직경의 교반지점(13)이 탕의 표면에 형성되고 그결과 탕의 표면은 잠잠해진다.

전술한 실시예에서, 편향판(8)은 평면원판형상으로 도시되었다. 그러나, 모자형상일 수도 있고, 구멍이 천공될 수도 있다. 이 수단에 의하여 용융금속내의 가스거품의 살포 및 교반지점의 형성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

Claims

외측 박판금속 재킷, 내화라이닝 및 로상(1) 또는 로저면판(2)에 배치된 교반장치(5,6)를 구비하고 용융금속내로 교반가스를 도입하기 위한 수단을 구비한 용융금속 처리용 야금용기로서, 상기 로상(1) 또는 로저면판(2)은 내화벽돌로된 영구라이닝(3) 및 내화 래밍물질로된 마모라이닝(4)으로 구성되고, 상기 교반 장치(5,6)는 상기 영구라이닝(3)내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 처리용 야금용기.
제1항에 있어서, 편향판(8)은 교반장치(5,6)위의 마모라이닝(4)내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 1 항에 있어서, 상기 교반장치(5,6)는 소형가스관(5)과 저면벽돌(6)로 구성되고, 상기 교반가스 도입수단은 소형가스관(5)으로 이루어지며 저면판(2)내의 개구(2a)를 통해 상기 소형가스관(5)이 연장되는 개구(6a)가 형성된 저면벽돌(6)은 영구라이닝(3)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 3 항에 있어서, 상기 소형가스관(5)의 내경(d)은 1 내지 8㎜인 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 편향판(8)의 직경(D)과 소형가스관(5)의 내경(d) 사이의 비는 40 : 1 내지 100 : 1범위인 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 저면벽돌(6)로부터 편향판(8)까지의 간극(A)은 소형가스관(5)의 내경(d)의 2배 내지 3배인 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 1 항에 있어서, 교반장치(5,6)는 관련된 내화 고정블록(16)을 구비한 내화 세라믹 가스교반 플러그(15) 형상을 취하며 영구라이닝(3)내에 배치된 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 2 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 가스교반 플러그(15)로부터 편향판(8)까지의 간극(A)은 5 내지 50㎜인 것을 특징으로 하는 야금용기.
제 1 항에 있어서, 세개의 교반장치(5,6)는 전극피치씨클(10)상의 로상(1)에서 돌출된 전극(11) 사이의 중간에 각기 배치되고 다른 하나의 교반장치(5,6)는 로상(1)의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 아크로용 야금용기.
제 1 항에 있어서, 세개의 교반장치(5,6)는 전극피치써클(10)상의 로상(1)에서 돌출된 전극(11)사이의 중간에 각기 배치되고 다른 하나의 교반장치(5,6)는 전극피치써클(10) 밖의 저면탭(1a)에 인접한 로상(1)에 배치된 것을 특징으로 하는 편심저면탭(1a)을 구비한 아크로용 야금용기.