KR940007492B1 - 전로출강시 슬래그 혼입방지방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전로출강시 슬래그 혼입방지방법

제 1 도 ∼ 제 3 도는 종래의 슬래그 혼입방지수단을 나타내는 개략도.

제 4 도는 본 발명의 슬래그 혼입방지수단을 나타내는 개략도.

제 5 도는 본 발명의 슬래그 혼입방지방법을 설명하기 위한 참고도.

제 6 도는 가스유량변화에 따른 공동깊이 및 직경변화를 나타내는 그래프.

제 7 도는 배수시간에 따른 파라핀 혼입량변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전로 2 : 출강구

3 : 용강 4 : 슬래그

8 : 가스분사장치 9 : 노즐

10 : 공동

본 발명은 제강공정중 전로에서 취련종료후 수강레이들로 출강하는 과정에서 용강과 함께 유출되는 슬래그의 혼입을 방지하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가스분사에 의해 출강구 상부탕면을 슬래그가 덮고 있지 않는 나탕(이하, "나탕"이라 함)으로 형성시켜 출강하므로서 전로출강시 슬래그의 혼입을 방지하는 방법에 관한 것이다.

출강시 전로슬래그의 유출은 첫째, 출강을 위해 전로를 경동시킬때, 둘째, 출강중기의 와류형성에 의해, 셋째, 출강이 끝난 후 전로를 직립시킬때의 세가지 경우에 의해 발생하며, 전체 슬래그 유출량 중에서 각각 차지하는 분율은 15%, 60%, 25%로서 와류에 의한 혼입이 가장 많음을 알 수 있다.

첫째의 경우에 의한 유출을 방지하기 위해서는 출강전에 미리 출강구에 머드(Mud)재를 삽입시키는 방법이 있으며, 셋째의 경우는 슬래그 스토퍼(Slag Stopper)등을 사용하여 유출을 억제시키고 있다.

그러나, 둘째의 경우와 같은 와류에 의한 슬래그 혼입과정은 출강구를 통해 용강이 유출될때 탕면에 소용돌이 현상이 일어나고 그 중앙의 액면이 깔데기 모양으로 침강되면서, 용강 상부에 있는 슬래그가 용강과 함께 혼입되는 것이다.

이와 같은 소용돌이 현상은 액깊이, 회전운동 유출속도등의 상호결합으로 생기는 복잡한 유체운동으로 소용돌이의 회전방향은 액체가 장시간 정지되어 있거나 외부의 강제적인 힘이 제거된 경우 지구자전에 의해 발생하는 코리올리 힘(Coriolis force)에 의해 좌우되어, 북반구의 경우 반시계방향, 남반구의 경우 시계방향으로 결정된다.

그러나, 출강을 위해 전로를 경동시켰을 경우 용강은 정지상태가 아니라 유동하는 상태로서 수평회전방향의 힘을 갖는데 이는 코리올리 힘보다 훨씬 큼으로 이러한 힘들을 제거하여 와류를 완전히 없앤다는 것은 현실적으로 불가능하다.

종래의 전로출강과정에서 슬래그의 혼입을 억제하는 방법으로는 제 1 도에서와 같은 슬래그 체크볼(Slag Check Ball)을 이용하는 방법, 제 2 도에서와 같은 슬래그 스토퍼를 이용하는 방법, 제 3 도와 같은 압축공기 슬래그 스토퍼(Pneumatic Slag Stopper)를 이용하는 방법등이 알려져 있다.

제 1 도 및 제 2 도에서와 같은 방법을 사용하는 경우에는 슬래그 체크볼(5) 또는 스토퍼(6)를 전로(1)의 출강구(2) 직상부에 정확히 위치시켜야 하는 어려움이 있으며, 정확히 위치시킨다 하더라도 와류를 완전히 진정시키는 것은 불가능하므로 용강(3)의 출강시 와류에 의한 슬래그(4) 혼입을 억제시키는데는 한계가 있고, 또한, 슬래그 체크볼(5)은 1회밖에 사용하지 못하므로 소모형인 단점이 있다.

한편, 제 3 도와 같은 압축공기식 슬래그 스토퍼를 사용하는 경우 이 슬래그 스토퍼는 와류형성에 의한 슬래그의 유출을 방지하는 것이 아니라 출강말기에 슬래그가 유출된다고 판단될때, 고압의 압축공기를 분사하여 출강구를 차단하는 것으로, 설비가 복잡하여 압축공기와 스윙암(7)에 의해 출강구의 마모가 발생하는 단점이 있다.

본 발명자는 상기와 같은 종래 방법들의 단점을 해결하기 위하여 연구를 행하고 이에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 전로출강시 출강구 상부탕면 위 일정높이에 설치된 가스분사노즐에 의해 일정조건으로 불활성 가스를 분사시켜 출강구 상부탕면을 나탕으로 형성시키면서 출강하므로서 간단하고 경제적으로 전로출강시 슬래그의 혼입을 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 전로출강시 슬래그 혼입을 방지하는 방법에 있어서, 출강구 상부탕면위의 일정높이에 설치된 가스분사노즐에 의해 그 직경이 출강구 직경보다 크고, 그 깊이가 슬래그 층두께보다 큰 공동(Cavity)를 출강구 상부 용강탕면에 형성시키는 조건으로 가스를 분사하여 출강구 상부탕면을 슬래그가 덮고 있지 않는 나탕으로 형성시키면서, 출강하므로서 전로출강시 슬래그의 혼입을 방지하는 방법에 관한 것이며, 이를 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 4 도에 나타난 바와 같이, 본 발명은 전로(1)를 경동시킨 후, 출강을 개시하면 선단에 분사노즐(9)이 구비되어 있는 가스분사장치(8)를 전로(1)의 노구(1a)를 통해 인입시켜 출강구(2) 직상부 탕면위에 오도록 한 다음 와류가 형성되는 시점에서 질소 또는 아르곤등의 불활성가스를 일정압력으로 분사시키게 된다.

상기와 같은 가스분사에 의해 비중이 용강(3)보다 가벼운 슬래그(4)는 와류형성지역 바깥쪽으로 밀리게 되며, 출강구(2) 직상부의 용강표면은 슬래그층이 덮고 있지 않는 나탕지역으로 존재하게 됨에 따라 와류에 의한 슬래그 혼입은 전무하게 되고, 출강구(2)를 통해 용강(3)만 빠져 나가게 된다.

가스분사장치(8)의 가스분사에 의한 나탕형성에 미치는 중요한 인자로는 노즐(9)를 통해 분사되는 가스유량, 가스압력, 노즐위치등을 들 수 있는데, 이들 인자들을 적절하게 선정하여야만 적절한 나탕이 형성되어 슬래그의 혼입을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

본 발명에서는 제 4 도 및 제 5 도에 나타난 바와 같이, 그 직경(Dc)이 출강구(2) 직경(Ds)보다 크고, 그 깊이(Hc)가 슬래그(4)중 두께(Hs)보다 큰 공동(10)을 용강(3)내에 형성시키는 가스분사조건으로 가스를 분사시킴으로서 적절한 나탕을 형성할 수 있는데, 이를 제 5 도를 통해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 5 도에서 노즐의 높이를 Ho, 가스의 제트모멘트(Jet moment)를 P, 액상의 밀도를 P_L, 공동의 깊이를 Hc, 직경을 Dc라고 하면, 하기식(1) 및 (2)와 같이 나타낼 수 있다.

(Hc/Ho)((Ho+Hc)/H0)²=(k²/π)(P/P_LgHo³) ……………………………(1)

Dc/Ho=1.9(P/P_LgHo³)^0.283……………………………………………(2)

여기서, g는 중력가속도이며, k는 상수로서 대략 15정도이다.

Hc를 슬래그층의 두께(Hs), Dc를 출강구직경(Ds)으로 대입하여 계산하면 임의의 노즐위치에서 슬래그 혼입을 차단하기 위해 분사해야 하는 적정가스유량을 산출할 수 있다.

그 일례로서, 탕면위 노즐높이 30cm, 노즐직경 10mm일때 가스유량에 따른 공동의 직경 및 깊이변화를 제 6 도에 나타내었는데, 제 6 도에서 알 수 있는 바와 같이, 가스유량이 증가함에 따라 공동의 깊이 및 직경이 증가하게 되며, 그 증가 정도는 공공의 깊이가 공공의 직경보다 더 크게 된다.

제 6 도에서와 같이, 탕면위 노즐높이, 노즐직경 및 가스유량등의 가스분사조건에 의해 공동의 직경 및 깊이가 변화하게 되므로 공동의 직경이 출강구 직경보다 크고 그 깊이가 슬래그층 두께보다 큰 공동을 형성시키기 위한 탕면위 노즐높이, 노즐직경 및 가스유량등의 분사조건을 설정하여 출강구 바로위 탕면에 불활성가스를 분사하여 나탕을 형성하므로서 슬래그의 혼입을 방지할 수 있게 된다.

본 발명이 바람직하게 적용될 수 있는 출강조건으로는 출강구 직경이 10 - 40cm이고, 슬래그층 두께가 5 - 60cm인 출강조건을 들 수 있다.

본 발명의 보다 바람직한 가스유량, 노즐직경, 및 노즐위치는 하기 식(3)과 같은 관계를 갖는 것이다.

………………………………………………………(3)

(여기서, Q : 가스유량(Nm³/min), Ho : 슬래그상부로부터 노즐선단까지의 거리, D(m) : 노즐직경)

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

본 발명의 효과를 확인하기 위하여 직경이 25mm인 밸브가 저부에 형성되어 있는 600D×87H(원통형) 크기의 아크릴용기를 제작하여 수모델실험을 행하였는데, 이때, 용강 대용으로는 물을, 슬래그 대용으로는 물보다 비중이 가벼운 액체파라핀을 사용하였으며, 이때 액체파라핀은 물과 비슷한 점성을 갖도록 하기 위해 신나로 희석하여 사용하였다.

그리고 용기는 용기밑에 부착된 밸브를 열면 욕면이 하강하면서 일정시간이 경과하면 와류가 형성되면서 물위에 뜬 액체파라핀이 물과 함께 빨려들어가 혼입되도록 구성되어있다.

상기 용기에 아무런 수단을 강구하지 않은 상태로 즉, 자연배수상태(비교예 A)로, 제 2 도에 도시된 슬래그 유출방지장치를 형성한 상태(비교예 B)로, 그리고, 밸브를 열어 물을 밖으로 배수할시 욕면으로부터200mm 높이에 설치된 직경 7mm의 노즐에 의해 3kg/cm²의 취입압력으로 공기를 밸브위의 욕면상에 취입(발명예 C)하면서 물을 용기밖으로 배수시키고, 이때 혼입된 액체파라핀을 포집하여 혼입정도를 비교하기 위하여 그 결과를 배수시간에 따른 파라핀 혼입량 변화로 제 7 도에 나타내었다. 제 7 도에 나타난 바와 같이, 자연배수 상태인 비교예(A)에 비하여 종래의 슬래그 유출방지장치를 사용한 비교예(B)의 경우가 혼입량은 상당히 감소하였지만, 완전히 방지하지는 못하고 있음을 알 수 있다.

이에 반하여, 본 발명법을 사용한 발명예(C)의 경우는 물위에 뜬 액체파라핀층이 용기저부에 도달할때까지 즉, 완전히 배수될때까지도 액체파라핀이 전혀 혼입되지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전로출강시에 와류에 의해 혼입되는 슬래그를 완전히 차단함으로 인하여 출강량 증가, 합금철 실수율증가, 수강레이들의 생석회 투입량 감소, 복린방지, 전로내의 잔탕량 감소에 의한 슬래그 코팅효율 증가등의 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 전로출강시 슬래그 혼입을 방지하는 방법에 있어서, 출강구 상구 탕면위의 일정높이에 설치된 가스분사노즐에 의해 다음 조건으로 가스분사하여

   (여기서, Q : 가스유량(Nm³/min), Ho : 슬래그상부로부터 노즐선단까지의 거리, D(m) : 노즐직경)

   그 직경이 출강구 직경보다 크고, 그 깊이가 슬래그층 두께보다 큰 공동(Cavity)을 출강구 탕면위에 형성시켜 출강구 상부탕면을 슬래그가 존재하지 않은 나탕으로 형성시키면서, 출강하는 것을 특징으로 하는 전로출강시 슬래그 혼입방지방법.