KR950001994B1 - 금속 처리용기 및 처리방법 - Google Patents

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Description

금속 처리용기 및 처리방법

제1도는 본 발명에 따른 금속 처리용기의 수직 단면도.

제2도는 제1도의 A-A선을 따른 도면.

제3도는 본 발명에 따른 금속 처리용기의 제2구현예의 수직 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 금속 처리용기의 제3구현예의 수직 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 금속 처리용기의 제4구현예의 수직 단면도.

제6도는 뚜껑을 제거한 제5도 용기의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 반응실 4 : 출구(outlet)

5 : 입구(inlet) 7 : 스토퍼로드(stopper rod)

11 : 검사 커버(inspection) 13 : 뚜껑(lid)

본 발명은 금속 처리 용기 및 이 용기를 이용하는 처리방법에 관한 것이다. 특히, 금속의 특징 변화에 영향을 미치는 합금, 예를 들면 마그네슘을 함유한 합금인 금속(예로서 액상 철)을 처리하기 위한 용기에 관한 것이다. 알려진 것 처럼, 이러한 합금의 사용은 탄소의 구조를 변화시킬 것이며, 사용된 합금의 양에 따라 탄소는 구상 또는 편상 흑연으로서 주철상에 나타날 것이다.

GB-PS 1,311,093에는, 용융금속의 처리공정과 장치가 기술되어 있다. 상기 명세서에 기술된 장치에서, 용융금속을 처리하는 첨가제는 분리된 용융금속용 입구에 구비되는 반응실로 도입된다. 공정중에는, 착탈 가능한 뚜껑이, 첨가제가 반응실내로 도입되기 전에 제거되어야 하며, 그 후에 용융금속이 반응실에 도달하기 전에 제자리에 돌려놓아져야 한다. 이 공정은 고온 조건 아래서 수행되어야 하고, 복잡성을 나타낼 수가 있다. 또한, 만약 고반응성의 첨가제를 사용한다면, 용융금속의 도입시에 반응이 폭발적으로 일어나, 역풍(blow back)이 발생할 염려가 있다.

EP 0 006 306에서, 용융금속을 처리하는 첨가제와 용융금속은, 조업중에 첨가제가 항상 용융금속에 의하여 덮여질 수 있는 크기를 가진 장치의 반응실 안으로 직접 동일한 입구를 통하여 연속적으로 도입되는 특징을 가지는 용융금속의 처리 장치가 기재되어 있다. 이는, 연속적인 도입 후에, 첨가제가 도입되는 반응실은 매우 고온으로 된다. 만약 고반응성의 첨가제를 사용했다면, 격렬한 반응에 의해 입구를 통한 역풍의 위험이 있다.

마그네슘 합금으로 용융철을 처리함에 있어서는, 마그네슘 페로실리콘 합금을 사용하는 것이 통례이다. 마그네슘의 함량이 높으면 높을수록, 합금은 더욱 더 반응성이 크게 된다. 그러나, 저함량의 마그네슘 합금을 사용하면 실리콘과 다른 성분의 합금이 처리되는 철쪽으로 도입되기 때문에 바람직하지 못하다. 상술한 공정에서 고함량의 마그네슘 합금은 그의 반응성 때문에 위험할 수도 있다.

본 발명의 목적은, 마그네슘 함유 합금 같은 고반응성 첨가제를 상술한 단점없이 사용할 수 있는 용융금속의 처리 장치 및 첨가제의 수율을 향상시키는 이 장치와 이용방법을 제공하는 것이다.

원칙적으로, 이러한 목적은, 큰 상부공간이 구비된 반응실 쪽으로 첨가제와 용융금속을 도입하기 위한 입구를 구비하여, 조업중에, 용융금속이 상기 반응실의 일정레벨까지 상승하여 입구를 통하여 발생하는 역풍을 효과적으로 방지할 수 있는 특징을 가지는, 반응성 첨가제와 용융금속을 연속적으로 도입하기 위한 입구를 갖는 장치를 이용함으로써 달성된다.

본 발명에 따르면, 반응성 첨가제와 피처리 용융금속의 연속적인 도입을 위한 입구와, 첨가제와 용융금속을 연속적으로 수납하기 위한 용융금속이 유동하는 하류에 제공된 반응실 및 반응실내의 금속이 유동하는 하류에 제공된 출구를 포함하며, 입구에는 첨가제와 용융금속을 반응실로 향하게 하는 수단이 제공되어 있고, 반응실과 출구에 대한 입구의 크기는, 조업중에, 반응실에 구비된 상부공간으로 용융금속이 상승하여 첨가제를 덮어 입구를 봉쇄할 수 있는 정도로 한다.

이러한 금속 처리용기를 사용함으로써, 반응으로부터 발생할 수 있는 모든 증기를 흡수하기에 충분한 크기의 응용금속위에 구비된 공간까지 반응증기가 수직으로 상승하기 때문에 용융금속과 반응증기의 “역풍의 위험은 감소된다. 용융금속과 첨가제를 도입하기 위한 입구는, 반응실쪽의 입구로부터 먼곳에서 첨가제가 정지하도록 하여 반응을 입구로부터 먼곳으로 전환하고, 입구를 통하여 증기가 역류하는 것을 방지한다.

용융금속은 증기가 입구로 들어오는 것을 방지할 수 있도록 용기안의 일정 높이에서 유지된다.

이러한 처리용기와 스토퍼로드(stopper rod)를 조합함에 의해서, 액체금속의 유동은 , 반응생성물이 반응실 안의 용융금속의 표면까지 상승하는 동안 지연될 수 있다. 이러한 방법에서는, 출구의 유동물에 반응 생성물이 없으므로 유동물은 청결하게 된다.

본 발명의 양호한 구현예는 첨부 도면을 참조로 하여 상세하게 기술된다.

제1도는 첨가제와 처리를 요하는 액체금속을 연속적으로 도입하기 위한 입구(5)를 가지는 금속 처리용기를 나타낸다. 반응실(2)은 금속용기의 하류에 구비되고, 출구(4)는 반응실(2)를 통과하는 용융금속의 유동의 하류에 위치하고 있다. 입구(5)의 단면이 출구(4)의 단면 보다 더 크게 하여 반응실 내의 용융금속이 반응실(2)측의 입구(5) 단부를 충분히 덮을 수 있도록 한다. 이러한 식으로, 첨가제와 용융금속이 반응함에 따라 발생하는 반응증기는 입구(5)를 통하여 역류하기 보다는 오히려 용융금속 위에 제공된 공간으로 상승한다. 반응실측 엔트리(6)에서, 입구(5)는 수직방향에 대해 일정각도를 가진다. 이 도면에서, 입구(5)는 반응실측 엔트리(6)보다 작은 각도로 수직방향에 대해 기울어져 있다. 그런, 반응실측 엔트리(6)에서만 경사진 입구(5)를 가지는 것도 가능하다. 첨가제가 용기에 도입될 때, 엔트리(6)에서 굴절되어 반응실(2) 내로 도입될 것이다. 만약 첨가제가 입구(5)로부터 멀리 위치하면 할수록, 반응실측 엔트리(6) 근처에서의 반응위험이 감소되어, 입구(5)를 통한 반응증기의 상승이 방지된다. 입구(5)에는 또한 마우쓰(mouth)(1)가 제공된다.

제2도는 입구(5) 및 이와 연결된 반응실(2)을 포함하는 선 A-A를 따른 제1도의 용기를 보여준다.

제3도는 브릭(3)(brick) 형상의 유지수단이, 용융금속의 유동에 대하여 반응실 내에 첨가제를 유지하기 위해서, 반응실(2)내에 위치하는 본 발명에 따른 금속 처리용기의 다른 구현예를 도시한다.

제4도는 스토퍼 로드(7)가 제공되는 금속 처리용기를 도시한다. 이 도면에서 부호(1)-(6)는 제3도와 일치한다. 스토퍼 로드(7)는 반응실(2)로 확장되어 출구(4)를 막는다. 스토퍼 로드(7)는 처리된 유동 금속이 출구(4)를 통과할 수 있도록 빼낼 수 있다. 스토퍼 로드(7)는 용융금속이 반응실 내에서 소정의 높이에 도달할 때까지, 금속의 유동을 막기 위하여 출구(4) 안에 자리잡는다.

일정시간이 경과한 후에, 처리된 금속을 제외한 반응생성물은 용융금속의 표면까지 상승하며, 실질적으로 반응생성물이 없는 용융금속의 유동을 허용하기 위하여 그후 스토퍼 로드(7)를 빼낼 수가 있다. 유동을 지연시킴으로써, 출구(4)의 막힘현상이 감소되고, 용기를 청소하는 빈도수도 또한 감소될 것이다. 제4도에서, 금속 처리용기는 상부(8), 하부(9) 그리고 중간부(10)로 나누어진다. 각 부(8,9, 및 10)는 사용시에는 제위치에 연결되며 청소와 정비가 필요할때는 분리가능하다. 용기를 완전히 열지 않고 반응실 내부를 들여다 볼 수 있도록 검사커버(11)가 또한 제공될 수도 있다.

제5도는, 본 발명에 따른 금속 처리용기의 또 다른 구현예를 보여준다. 이 도면에서 부호(1)-(6)는 제3도와 일치한다. 본 발명의 이 구현예에는 용기 입구(5)의 마우쓰(1)에 “스플래시” 가아드(12)(“splash” guard)가 또한 제공된다. “스플래시” 가아드(12)는 출구(4)를 통하여 처리된 금속을 유출하기 위하여 용기를 기울였을 때, 입구(5)에서 액체금속이 용기의 뚜껑(13) 위로 “스플래시”하는 것을 방지할 것이다.

제5도의 용기도 또한 용기를 완전히 열지 않고 반응실 내부를 들여다 볼 수 있도록 검사커버(11)를 갖는다. 첨가제를 추가로 채울 필요가 있을때는 검사커버를 통하여 첨가제를 도입함으로써 용기안에서 연속적인 처리공정을 수행할 수 있는 것도 검사커버(11)를 사용함으로써 얻을 수 있는 장점이다.

제5도에 도시된 용기는 몸체(14)와 뚜껑(13)의 2부분으로 구성되어 있다. 뚜껑(13)은 용기를 사용하는 경우에는 제위치에 결합되고, 용기를 청소할 때에는 분리할 수 있다.

제6도는 제5도에서 뚜껑을 제거한 평면도이다. 이 도면에서, 브릭(3)(또한 내화타일)이 용기의 몸체의 측면 사이에 고착되어 있는 것을 볼 수 있다.

도면에서 설명한 금속 처리용기는, 반응실(2) 내의 용융금속이 반응실(2)의 입구(5)의 단부를 덮기에 충분하도록 출구의 직경을 입구의 직경 보다 최소한 10% 작게 만들었다. 입구와 출구 직경의 전형적인 예는 각각 80mm과 50mm이다.

반응실측 엔트리에서 입구각은 변화가능하고, 수직방향에 대하여 30 °-60° 의 범위내가 바람직하다.

도면에서 설명한 금속 처리용기는, 자동 출탕 시스템의 일부를 형성하는 홀딩챔버(holding chamber)에 인접하게 배치할 수 있다. 홀딩챔버에는, 용융금속의 유동을 조절하기 위하여 스토퍼 로드가 또한 제공가능하고, 만약 요망된다면 처리된 금속으로부터 어떤 잔류 반응생성물을 제거하기 위하여 필터(filter)가 제공될 수 있다.

용기의 입구(5)에는, 종종 “스프레이”라 칭하는 용융금속이 유입을 허용하기 위하여 입구 보다 큰 단면적의 마우쓰(1)을 가지는 것이 바람직하다.

도시한 금속 처리용기는 용융철을 처리하기 위하여 사용할 수 있다. 이 특별한 경우에, 마그네슘 함유 합금은 금속의 특성 변화에 영향을 미치기 위하여 사용가능하다. 이러한 합금은 탄소의 구조를 변화시키고, 사용된 합금의 양에 따라 주철 내의 탄소는 구상 또는 흑연으로 나타난다.

본 발명에 따른 처리용기는 주조기술에서 일반적으로 알려진 기술 즉, 강판으로 형성된 케이싱(casing)에 내화물을 패킹하여 만들어지며, 반응실 공간은 내화물이 경화한 후에 제거할 수 있는 상기 케이싱에 의하여 이루어진다.

다음 실시예를 참조로 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예]

다음의 각각의 실시예에서는 본 발명의 구현예에 따른 처리용기를 이용하였다. 용기는 수요에 따라 여러 처리용량으로 만들 수 있다. 주입량이 중량%로서 표현된 일정량의 특정 합금(첨가제)이 주입되기 전에 입구를 통하여 모철이 용기내로 도입된다. 5톤 용량의 유도로(induction furnace)에서 용융된 모철은 정해진 양으로 주입된다.

각 실시예에서 주어진 마그네슘 수율은 처리된 금속에 존재하는 마그네슘 함량이다.

[실시예 1]

사용된 처리 용기 : 제3도에서 도시된 것

모철 분석 : 전체 탄소 3.6%; Si 1.8%; S 0.025%

주입금속의 무게 : 500㎏

온도 : 1470-1480℃

합금 : 5% Mg +1.6% Ca를 포함하는 마그네슘 페로실리콘, PROCALOY^R42상표(영국 써래이 레이케이트의 머티리얼스 ＆ 메소드사)

합금의 양 : 1.6중량%

마그네슘 수율 : 72%

처리시간 : 30초

[실시예 2]

사용된 처리용기 : 제3도에서 도시된 것

모철 분석 : 실시예 1과 같음

주입금속의 무게 : 1000㎏

온도 : 1480℃

합금 : 실시예 1과 같음

합금의 양 : 1.6중량%

마그네슘 수율 : 70%

처리시간 : 45초

이 실시예에서는 금속을 500㎏씩 2번 주입하였다.

[실시예 3]

사용된 처리용기 : 제3도에서 도시된 것

모철분석 : 전체 탄소 3.6%; Si 1.8%; S 0.02%.

주입금속의 무게 : 500㎏

온도 : 1500℃

합금 : 실시예 1과 같음

합금의 양 : 1.8중량%

마그네슘 수율 : 68%

[실시예 4]

이 실시예에서는, 제3도의 처리용기를 이용하였다. 이 처리용기는 1000㎏의 처리량을 가진다.

처리된 금속은 자동 주입장치로 직접 공급된다. 상세한 것은 다음과 같다.

모철분석 : 탄소 3.6%; Si 1.8%; S 0.015%.

주입금속의 무게 : 600㎏

온도 : 1480℃

사용된 합금 : 실시예 1과 같음

합금의 양 : 1.6중량%

마그네슘 수율 : 64%

[실시예 5]

이 실시예는 전기로로부터 직접 처리용기로 공급되는 금속의 처리를 예시한다.

처리된 금속은 그 후 래들로 공급된다.

사용된 처리용기는 실시예 4에서 사용된 것과 같다.

상세한 것은 다음과 같다.

모철 분석 : 탄소 3.6%; Si 1.8%; S 0.025%.

주입금속의 무게 : 600㎏

온도 : 1530℃

사용된 합금 : 실시예 1과 같음

합금의 양 : 1.9중량%

마그네슘 수율 : 50.5%

[실시예 6]

사용된 처리용기는 제5도에 도시된 것이고, 1000㎏의 처리용량을 가졌다.

상세한 것은 다음과 같다:

모철 분석 : 탄소 3.7%; Si 2.0%; S 0.015%.

주입금속의 무게 : 850㎏

래들 안의 금속온도 : 1480℃

사용된 합금 : 6-7% Mg와 0.5% Ca

합금의 양 : 1.5중량%

마그네슘 수율 : 50:55%

처리시간 : 35초

[실시예 7]

이 실시예는 노로부터 래들까지 직접 금속을 처리하는 것을 예시한다.

사용된 처리용기는 제3도의 것이고, 2000㎏의 처리 용량을 가졌다.

상세한 것은 다음과 같다:

모철 분석 : 탄소 3.6%; Si 1.8%; S 0.01%.

주입금속의 무게 : 1500㎏

노의 온도 : 1500℃

처리 온도 : 1475℃

사용된 합금 : 실시예 1과 같음

합금의 양 : 1.05중량%

마그네슘 수율 : 64%

처리시간 : 42초

상기 실시예들에서 사용된 합금은 5% Mg 또는 6-7% Mg를 포함하지만, 3¾% - 10%범위 내의 Mg를 포함하는 합금을 사용하는 것도 가능하다.

Claims (8)

1. 밀폐된 금속처리용기로서, 반응성 첨가제와 처리될 용융금속을 연속적으로 도입하기 위한 입구와, 상기 첨가제와 용융금속을 연속적으로 수용하기 위하여 용융금속 유동의 하류에 배치된 반응실과, 반응실내의 금속 유동의 하류에 배치된 출구를 포함하며, 입구의 개구부가 반응실의 측벽을 관통하고 수직방향에 대해서 일정한 각도를 이루며 반응실의 엔트리부에 위치하며, 이에 의하여 상기 첨가제와 용융금속이 반응실내로 편향되어 유입되며, 또한 상기 반응실의 입구와 출구는 용융금속이 작동시 반응실에 형성된 상부공간으로 상승하여 상기 첨가제를 덮고 입구를 봉쇄할 수 있는 크기를 갖는 금속 처리용기.
2. 제1항에 있어서, 용융금속의 유동에 대하여 상기 첨가제를 반응실내에 유지할 수 있는 유지수단이 제공되는 금속 처리용기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입구가 수직방향에 대하여 일정각도를 이루며, 이에 의하여 상기 첨가제와 용융금속이 반응실내로 편향되어 유입되는 금속 처리용기
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입구는 다량의 용융금속을 유입할 수 있는 큰 단면적의 마우쓰를 가지는 금속 처리용기
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기는 반응생성들이 용융금속의 표면까지 상승할 수 있도록 충분한 기간 동안 용융금속을 반응실내에 유지함으로써, 금속 유동물에 실질적으로 반응생성물이 존재하지 않도록, 반응실 내로 신장되어 출구를 봉쇄하는 스토퍼 로드를 또한 포함하는 금속 처리용기.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응실에는 용기를 청결하게 할 수 있도록 덮개가 구비되어 있는 금속 처리용기.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응실의 상부에는 검사커버가 구비되어 있는 금속 처리용기
8. 7항에 있어서, 상기 검사커버를 통하여 반응실내로 상기 첨가제를 추가로 도입할 수 있는 금속 처리용기

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