KR960004425B1 - 슬래그 유출 검지방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

슬래그 유출 검지방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명법의 실시에 설치하기 적합한 제어계의 모식도.

제2도는 불활성 가스 공급시에 있어서의 배압과 빨려 들어가는 가스 유량과의 관계를 나타낸 그래프.

제3a, b도는 각각 주탕말기에 있어서의 Ar 가스의 유량 및 배압의 변화를 나타낸 그래프.

제4도는 레이들 슬래그 혼입량과 턴디시 노즐 막힘지수의 증분과의 관계를 나타낸 그래프.

제5도는 본 발명법을 사용하여 턴디시에 주탕했을 때의 레이들 슬래그 혼입량 분포를 나타낸 특성도.

제6도는 종래법에 의해 턴디시에 주탕했을 때의 레이들 슬래그 혼입량 분포를 나타낸 특성도.

제7도는 턴디시 노즐 1개당의 주탕량과 노즐 막힘지수와의 관계를 나타낸 그래프이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술 분야]

본 발명은 용강 주탕시에 있어서의 슬래그(slag) 유출을 고정밀도로 검지하는 방법에 관한 것이다.

[기술 배경]

통상, 진로 등의 정련로에서 출강공을 거쳐서 레이들에 용강을 출강할 때의 출강 말기, 혹은 레이들에서 노즐 등을 거쳐서 턴디시 등의 중간용기에 용강을 주탕하는 주탕말기에 있어서는, 용강류 중에 슬래그가 유출한다.

슬래그가 용강중에 유출하면, 용강에 첨가되는 Al, Fe-Mn 및 Fe-Si등의 합금 성분이 슬래그 중에 거두어 넣어지며, 이러한 합금 성분의 수율이 저하하기 때문에, 비용상승을 초래한다. 또, 유출한 슬래그에 의해서 용강이 다시 산화되어 청정도가 떨어지므로 제품 품질에도 악영향을 미친다. 그때문에, 용강중에 슬래그가 유출되는 것을 최소한으로 억제하는 것은 매우 중요한 관리항목이며, 종래부터 여러가지의 방책이 강구되고 있다.

용강류에 슬래그가 유출되는 것을 검지하는 종래 기술로서는, 통상 가시에 의한 판정방법이 주된 것이지만, 특히 레이들에서 턴디시로의 주출류에 있어서의 슬래그 검지방법으로서는, 예컨대 일본국 특개소 57-112963호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 진동을 측정하는 방법, 특개소 53-53521호 공보에 개시되어 있는 임피이던스 측정법, 특개소 60-3955호 및 동 60-3956호 각 공보에 개시되어 있는 마이크로파 측정법, 나아가서는 특개소 61-262454호 공보에 개시되어 있는 노즐내 압력 측정법 등이 있다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는 어느 것이나 이하에 설명하는 것과 같은 문제를 남기고 있다.

즉, 먼저, 가시판정법에서는 판정자의 개인차에 따라서 불균형이 생겨 정확성이 결여됨과 함께, 판정에 시간이 걸리며, 또한 밀폐형 턴디시와 같이 주탕류가 외부에서 보이지 않는 경우에는 판정할 수가 없다고 하는 결점이 있다.

또, 진동 측정법이나 임피이던스 측정법 혹은 마이크로파 측정법에서는 측정 센서를 추출류에 근접시킬 필요가 있으므로, 보수성이나 조작성에 문제가 있으며, 더구나 설비가 대규모로 되어서 고가로 되는 불리함도 가증된다.

더욱이, 노즐내 압력 측정법에서는, 긴 노즐내의 부압을 측정할 때, 압력측정공이 용강이나 슬래그로 폐쇄되기 쉽기 때문에, 압력을 검지할 수가 없게 되는 경우가 많다. 또, 주탕류가 용강에서 슬래그로 변화할 때의 노즐내의 압력 변화량이 0.02kgf/㎠ 정도로 대단히 작기 때문에, 정확하게 검출하는 것이 곤란하며, 더구나 압력측정공의 형상에 따라서는 압력 손실이 커지므로, 슬래그 유출에 의한 압력 변화를 검지할 수가 없게 되는 수도 있으며, 안정된 검지를 할 수는 없다. 또한, 이 측정방법으로 검지되는 노즐 내압은 긴 노즐을 레이들 노즐에 압착하고, 그 압착부에 불활성 가스를 내뿜는 관에 의해 불활성 가스를 내뿜어 노즐내를 퍼어지하고, 노즐내의 정압(부압)을 측정하는 구조로 되어 있으므로, 용강류에 의한 불활성 가스의 말려드는 양과 슬래그 유출에 의한 말려드는 양(압축부로부터 빨아들이는 가스양)은 다르지만, 흘러내리는 물체의 흘러내리는 운동 에너지에도 불구하고 내부 압력이 일정하게 되도록 압축부로부터 불활성 가스가 빨려 들어가므로, 노즐 내부 압력 그 자체는 거의 같은 압력으로 유지되어지며, 따라서 안정하게 양호한 정밀도로 슬래그의 유출을 검출할 수가 없다고 하는 결점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제를 유리하게 해소하는 것으로서, 높은 정밀도로 항상 안정하게 용강류에 슬래그가 유출하는 것을 검지할 수 있는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

[문제를 해결하기 위한 수단]

즉 본 발명은 정련 후의 용강을 유지하는 제1의 용기에서, 공급 파이프를 거쳐서, 제2의 용기에 그 용강을 주탕함에 있어서, 그 공급 파이프의 측면에 설치한 가스 공급공으로부터, 파이프내 용강류 중에 불활성가스를 공급하고, 그 용강류에 의해서 빨려 들어가는 불활성 가스의 유량 변화, 배압 변화 또는 유량 변화 및 배압 변화로부터, 용강류 중에 슬래그가 혼입하는 것을 판정하는 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 검지 방법이다.

본 발명에 있어서, 제1의 용기란 전로 등의 정련로나 레이들 등의 정련용기, 또 제2의 용기란 레이들이나 턴디시 등의 중간용기, 더욱이, 공급파이프란 출강공이나 노즐 등을 말하는 것이다. 따라서, 본 발명법의 적용 대상으로 되는 용강의, 주탕 계통은 정련로에서 출강공을 거쳐서 레이들에 주탕하는 경우나, 레이들에서 노즐을 거쳐서 턴디시에 주탕하는 경우 등이다.

이하에, 본 발명을 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.

제1도는 본 발명법의 실시에 제공하기 적합한 제어계통을 나타낸 모식도이며, 강의 연속 주조에 있어서의 레이들에서 턴디시로 용강을 주탕할 때의 슬래그 유출을 검지하는 경우를 예시한 것이다.

동 도면에 있어서, (1)은 레이들이며, 그 저부에 레이들 노즐(2)이 설치된다. (3)은 턴디시로, 긴 노즐(4)을 거쳐 레이들(1)안에 유지된 용강(5)이 주탕된다. 용강(5)의 상면에는 통상 슬래그(6)가 부유하고 있다. (7)은 레이들 노즐(2)의 측면에 설치된 가스 공급공이며, 가스 공급관(8)에서 불활성 가스가 공급된다. (9)는 유량계, (10)은 압력계로, 각각 가스 공급관(8)에 설치되며, 그 측정 신호는 슬래그 검지기(11)에 입력된다.

또한, 경우에 따라서는, 가스 공급관(8)에 정유량 장치(12) 또는 정압장치(13)를 설치하여도 좋다.

이와 같이 슬래그 유출 검지장치를 구성하고, 레이들(1)내의 용강(5)을 턴디시(3)에 주탕함에 있어서, 레이들 노즐(2)에 가스 공급공(7)을 거쳐 불활성 가스를 공급하고, 그때의 노즐내 용강류에 의해서 빨려들어가는 불활성 가스의 유량의 저하 및/또는 배압의 상승을 검지함으로써 용강류에 슬래그가 유출하는 것을 판정하는 것이다.

그리고, 그 판정 결과에 의거해서, 도시하지 않은 스톱퍼 혹은 슬라이딩 노즐을 조작하여 레이들로부터의 용강의 주탕을 정지하면, 턴디시에 슬래그가 유출하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

여기서 사용하는 불활성 가스는 용강이 재차 산화되는 것을 적극적으로 피할 필요가 있으므로, 예컨대 Ar가스가 적합하다.

또, 가스 공급공(7)의 설치 위치는 긴 노즐(4)의 측면이어도 좋다.

그리고, 상기의 구성은, 레이들(1)과 턴디시(3)의 조합에 대해서 설명하였으나, 전로 등의 정련로와 레이들의 조합을 대상으로 할 경우는, 정련로의 출강공에 가스 공급공(7)을 설치하도록 한다.

다음에, 본 발명의 슬래그 유출 검지방법의 원리에 대해서 설명한다.

일반적으로, 물분사 펌프의 경우에, 노즐로부터 불어넣는 수류가 목구멍부에서 피구동체와 혼합되어서, 그 운동 에너지를 피구동체에 주고, 다시 디퓨우저에서 속도 에너지가 압력 에너지로 변환되어 흡인력이 생긴다.

이 원리와 마찬가지로, 용강류가 통기공을 갖는 파이프(예컨대, 출강공이라든가 레일들 노즐, 긴 노즐 등)의 내부를 통과할 때에는, 통기공부분에서 흡인력이 발생한다.

이 흡인력의 크기는, 통기공이나 관의 지름이나 형상 등에 따라서 다르지만, 주출류의 온동 에너지에 크게 의존한다. 그런 까닭에, 용강류와 슬래그류에서는 밀도가 다르므로, 따라서 흡입력도 저절로 달라지는 것이다.

여기서, 전술한 제1도에 나타낸 것처럼, 레이들 노즐(2)로부터 노즐(5)을 주탕할 때에, 가스 공급공(7)을 통해서 불활성 가스를 공급하고, 그때의 용강류에 의해서 빨려들어가는 불활성 가스의 유량의 저하 또는 배압의 상승을 개별적으로 혹은 동시에 측정함으로써, 유량, 배압의 변화, 즉 흡인력의 변화에서 용강류에 슬래그가 유출하는 것을 검지할 수 있다.

여기서, 주탕류의 운동 에너지의 크기는, 레이들(1)내의 용강(5)의 헤드 높이와 레이들 노즐(2)의 구멍면적 및 주탕류의 밀도에 의존한다.

따라서, 주탕류가 용강에서 슬래그로 변화할 때, 주탕류의 밀도가 크게 변화(용강의 밀도가 대개 7000kg/㎥인데 대하여, 슬래그의 밀도는 대개 2500kg/㎥)하므로, 주탕류가 갖는 운동 에너지도 크게 변화한다.

그런데, 레이들 노즐(2)에 불활성 가스를 공급하면, 공급된 가스는 주탕류가 갖는 운동 에너지에 의해서 주탕류내에 말려들어가므로, 가스 공급공(7)내, 나아가서는 가스 공급관(8)내의 불활성 가스는 레이들 노즐(2)내에 흡인된다. 이때의 흡인력은, 주탕류가 갖는 운동 에너지에 의존하므로 주탕류가 용강에서 슬래그로 변화할 때에는, 흡인력도 크게 변화한다. 따라서, 가스공급관(8)내를 흐르는 불활성 가스의 유량 및/또는 배압을 연속적으로 측정함으로써 슬래그의 유출을 검거할 수 있는 것이다.

제2도는, 가스 공급공(7)에서 레이들 노즐(2)에 불활성 가스를 공급했을 때의 배압과 빨려 들어가는 가스 유량과의 관계를 나타낸 특성도이며, 배압 P(kgf/㎠)와 유량 Q(ℓ/min)과의 사이에는

의, 관계에 있다는 것을 나타내고 있다.

이 도면에서 알 수 있듯이, 공급 불활성 가스의 배압 P가 대기압에 대해서 1kgf/㎠이하에 있어서는, 배압의 약간의, 변화 △P₁에 대해서도 유량은 △F₁으로 크게 변화하므로, 이런 경우는 유량 Q를 검지하는 것이 바람직하다. 한편, 배압 P가 1kgf/㎠보다도 큰 경우에는, 배압이 △P₂로 크게 변화하여도 유량 Q는 △F₂로 약간밖에 변화하지 않으므로 이런 경우는 배압 P를 검지하도록 하면 좋다. 또, 이들 유량 Q와 배압 P의 쌍방을 관련지어서 측정하도록 하면, 한층 측정 정밀도로 높일 수 있다.

더욱이 공급 가스의 배압 P를 정압 장치(12)를 설치하여 일정하게 되도록 조정하여 두면, 슬래그가 유출할 때의 유량 Q의 저하의 정도는 보다 크게되므로 검출 정밀도가 향상한다. 또, 이들 유량 Q와 배압 P의 쌍방을 관련지어서 측정하도록 하면, 한층 측정 정밀도로 높일 수 있다.

더욱이 공급 가스의, 배압 P를 정압 장치( 12)를 설치하여 일정하게 되도록 조정하여 두면, 슬래그가 유출할 때의 유량 Q의 저하의 정도는 보다 크게되므로 검출 정밀도가 향상한다. 또, 정유량 장치(13)를 사용하면, 배압 P의 상승의 정도를 크게 하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 슬래그 검지방법에서는 가스 공급공(7)을 거쳐서 적극적으로 주출류에 불활성 가스를 공급하도록 하였으므로, 종래예에서 보는 바와 같은 통기공의 원료 금속에 의한 폐쇄 문제는 전혀 생길 우려가 없으며, 또 정확하게 슬래그 유출을 검출할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

용량 230t의 레이들로부터 긴 노즐을 사용하여 턴디시에 용강을 주탕할 때, 레이들 노즐내에 Ar 가스를 유량 15ℓ/min, 배압:0.1kgf/㎠의 조건으로 공급하고, 그때의 유량 및 배압의 변화를 측정하였다. 그들의, 주탕말기에 있어서의 측정 결과를 제3도(a),(b) 에 각각 나타낸다. 그리고, 동시에 가시에 의한 판정도 행하였다. Ar 가스 유량은 제3도(a)에 나타낸 것처럼, 가시판정의 6초전부터 변화하기 시작하여 4초전에는 13ℓ/min으로 되었고, 그후 현저하게 저하하여 가시판정시에는 3ℓ/min으로 되었다.

한편, 배압은 제3도(b)에 나타낸 것처럼, 가시판정의 4초전에 대기압에 대해서 0.1kgf/㎠였던 것이, 가시판정시에는 0.3kgf/㎡으로 상승하였다.

따라서, Ar 가스 유량의 변화량이 초기 유량보다도 2ℓ/min 감소한 시점, 즉 가시판정의, 4초전에 슬래그가 유출하기 시작하였다고 판정할 수 있다.

따라서, 이 시점에서 레이들의 스톱퍼 혹은 슬라이딩 노즐을 조작하여 레이들로부터의 용강의 주탕을 정지하면, 슬래그의 유출을 대폭으로 저감시킬 수 있는 것이다. 또한, 슬래그 유출의 판정 기준은 조업 조건에 따라서 적당히 설정하면 된다.

다음에, 이 슬래그 유출 검지방법을 사용하여 턴디시 노즐 막힘 상황에 대해서 조사한 결과를 제4도에 나타낸다.

이 도면에 있어서, 횡축은 1층전당의 레이들에서 턴디시로 혼입한 레이들 슬래그량(kg)이며, 종축은 턴디시 노즐 막힘 지수의 증분(㎠·min/t)이다. 여기서, 턴디시 노즐 막힘 지수란, 1t의 용강을 1분간당으로 공급하는 것이 가능한 노즐 구멍면적을 나타내고 있으며, 노즐 막힘 지수가 클수록 노즐 막힘은 현저한 것이다.

동 도면에서 명확한 바와 같이, 레이들에서 턴디시로 혼입한 레이들 슬래그량이 적을수록 노즐 막힘 지수는 작다는 것을 알 수 있다. 특히, 레이들 슬래그 혼입량이 100kg 이하인 경우는, 노즐 막힘 지수는 거의 0이다.

따라서 레이들 슬래그 혼입량을 100kg 이하로 하면, 노즐 막힘을 일으키는 불리함이 없이 연속주탕을 행할 수 있는 것이다.

제5도는 본 발명법을 사용해서 턴디시에 주탕했을 때의 레이들 슬래그 혼입량 분포를 나타낸 특성도이다. 이때의 주탕 충전수 n은 50충전이며, 1충전당의 평균 레이들 슬래그 혼입량

는 50.3kg, 표준 편차δ는 24.1kg이었다.

비교를 위하여, 종래법에 의한 레이들 슬래그 혼입량 분포를 제6도에 나타내었다. 또한, 이때의 주탕 충전수 n 은 75충전이고, 1충전당의 평균 레이들 슬래그 혼입량

는 203.9kg, 표준 편차δ56.5kg 이었다.

이들의 결과에서 명확한 것처럼, 본 발명법을 이용하면 종래와 비교해서 레이들 슬래그 혼압량을 거의, 1/3정도까지 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다.

제17도는 턴디시노즐 1개당의 주탕량과 노즐 막힘 지수와의 관계를 나타낸 특성도이다.

이 도면에서 알 수 있듯이, 종래법에 있어서는 주탕량의 증가와 함께 노즐 막힘 지수가 증대하고, 특히 500t/노즐 이상으로 되면, 노즐 막힘의 정도가 현저해진데 대하여, 본 발명법을 이용한 경우에는 주탕량이 증가하여도 대부분 노즐 막힘이 보이지 않았었다. 이러므로 해서, 레이들에서 턴디시로 흔입하는 슬래그량을 1충전당 100kg 이하로 하는 본 발명법에 의하면, 노즐 막힘 없이 500t/노즐 이상의 연속 주탕이 가능하다는 것을 알 수 있다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명에 의하면, 정련로 또는 레이들로부터의 슬래그의 유출을 조기에 검지할 수 있으므로, 레이들 또는 턴디시내로 유출하는 슬래그의 양을 저감시키는 것이 가능하게 되고, 이하의 효과가 얻어진다.

①레이들에 첨가하는 Al이나 Fe-Mn, Fe-Si 등의 합금철의 수율의 향상이 도모된다.

②용강의 슬래그에 의한 재산화량을 저감시킬 수 있으므로, 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

③노즐 1개당의 연속 주탕량의 확대에 의해서, 내화물 가격을 저감시킬 수 있다.

④노즐 막힘을 방지할 수 있으므로 높은 효율의 연속 주탕이 가능해진다.

Claims (1)

1. 정련 후의 용강을 유지하는 제1의 용기에서, 공브파이프를 거쳐서, 제2의 용기로 그 용강을 주탕함에 있어서, 상기 공급 파이프의 측면에 설치한 가스 공급공으로부터, 파이프내 용강류중에 불활성 가스를 공급하고, 그 용강류에 의해서 빨려 들어가는 불활성 가스의 유량 변화, 배압변화, 또는 유량 변화 및 배압 변화에서, 용강류중에 슬래그가 혼입하는 것을 판정하는 것을 특징으로 하는 슬래그 유출 검지방법.

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