KR970005382B1 - 전로슬래그 혼입방지 방법 및 장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

전로슬래그 혼입방지 방법 및 장치

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 전로 출강과정에서의 슬래그 혼입을 방지하는 장치가 갖는 단점들을 보완하고 출강중 와류에 의한 슬래그 혼입을 차단시키고자 발명한 것으로서, 출강구 상부 탕면위의 일정한 높이에서 가스 분사랜스 및 노즐을 통하여 가스를 분사하여 와류에 의한 전로슬래그의 혼입을 방지하는 방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전로슬래그 혼입방지방법은, 출강하기 위하여 전로(1)를 경동시킨 후 선단에 노즐(9)이 부착된 가스분사랜스(8)를 전로노구를 통해 인입시켜 출강구(2)의 직상부 탕면위에 노즐(9)이 오게 한 다음, 불활성가스(아르곤, 질소)를 유량 17∼19N㎡ min, 압력 18∼21bar로 분사시켜 전로슬래그의 혼입을 방지하는 것이다.

또한 본 발명 전로슬래그 혼입방지장치는 선단에 노즐(9)이 부착되고 붐대로 되어 전후진이 가능한 가스분사랜스(8)와; 지게차(11)와 가스분사랜스(8)를 다단계로 전진 및 후진되게 다단식 유압모터와 와이어릴(12; wire reel)로 구성된 구동부(13); 상기 가스분사랜스(8)를 상·하로 이동시키는 유압실린더(21) : 전로(1)에서 발생하는 고열에 의한 장치의 손상 및 작업자를 보호하기 위한 방열판(22); 상기 가스분사랜스(8)와 평행하게 설치되고 붐대로 되어 전후진하여 출강구(2) 상부에 체크볼(5)을 투입하는 슬래그 체크볼투입랜스(23); 상기 가스분사랜스(8)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수통(24) 및 장치의 운전을 제어하는 제어판넬(25)로 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기 가스분사랜스(8)의 선단부는 냉각수 공급용 파이프라인(31)과 불활성가스 공급용 파이프라인(32) 및 냉각수 회수용 파이프라인(33)의 3중관으로 구성된다.

나. 발명의 구성 및 작용

이하, 본 발명에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제2(a)도는 본 발명 전로글래그 혼입방지장치의 사용상태 정면도이고, 제2(b)도는 제2(a)도의 A부문 화대 단면도로서, 가스분사랜스(8)와 슬래그 체크볼 투입랜스(23)는 대략 3단의 붐대로 되어 원하는 위치까지 자유자재로 전·후진하도록 되어 있고, 노즐(9)이 설치된 가스분사랜스(8)의 선단부는 제2(b)도에 도시한 바와같이 3중 구조의 원통헝 파이프로 구성되어 중앙의 냉각수 공급용 파이프라인(31)으로는 냉각수가 공급되고, 이 냉각수가 랜스 및 노즐의 주요부분에 공급되어 출강작업중 로내에서 발생되는 고열로 인한 가스분사랜스(8)와 노즐(9)의 변형 및 손상을 방지하도륵 되어 있다. 랜스 및 노즐의 주요 부분을 통과한 냉각수는 랜스의 바깥부분에 있는 냉각수 회수용 파이프라인(33)으로 회수되는 구조로서 계속적인 냉각수 공급에 따른 연속작업이 가능하도록 되어 있다.

또한 불활성가스(아르곤, 질소)의 공급은 냉각수 공급용 파이프라인(31)과 냉각수 회수용 파이프라인(33)사이의 불활성가스 공급용 파이프라인(32)을 통해 노즐(9)의 선단으로 공급되어 용강탕면에 적정한 압력으로 분사시켜 준다.

그리고 가스분사랜스(8)의 전·후진 및 상·하직동, 가스유량조정을 제어해주는 제어판넬(25)을 지게차(11)의 측면에 90°회전 및 원격운전이 가능하게 설치하여 자유로운 조작이 가능하도록 하였으며, 출강작업 중 로구로부터 발생하는 고열로 인한 작업자 및 장치 보호를 위해 장치전면에 방열판(22)을 설치하였고, 슬래그 체크볼(5)의 투입을 동시에 할 수 있는 슬래그 체크볼 투입랜스(23)를 상기 가스분사랜스(8)와 평행하게 설치하였다.

이와 같은 본 발명은 전로출강시 슬래고(4)의 흔입을 방지하는 장치에 있어서, 출강구 상부의 적정 높이에서 가스분사랜스(8) 및 노즐(9)을 통하여 가스를 분사시키되 가스분출에 의한 탕면변형부위의 직경이 출강구(2) 직경보다 크고, 그 길이가 슬래그(4)층 두께보다 큰 공동(cavity)을 출강구(2) 상부 용강(3) 탕면에 형성시키는 조건으로 가스를 분사함에 따라, 출강구(2) 상부 탕면에 슬래그(4)가 덮혀지지 않은 나탕을 형성시키면서 출강하게 되어 전로출강시 슬래그(4)의 혼입을 방지하는 것이다.

제2도에서 보는 바와같이 본 발명은 출강하기 위하여 전로(1)를 경동시킨 후, 선단에 노즐(9)이 부착된 가스분사랜스(8)를 전로(1)의 노구를 통해 인입시켜 출강구(2) 직상부 탕면위에 오게 한 다음, 불활성가스(아르곤, 질소)를 노즐(9)을 통해 적정압력으로 분사시킨다. 가스분사에 의해 용강(3)보다 밀도가 낮은 슬래그(4)는 와류현상 지역 바깥으로 밀리게 되어 출강구(2) 직상우의 용강(3) 표면은 슬래그(4)가 덮혀지지 않은 나탕지역으로 존재하게 되며, 따라서 와류에 의한 슬래그(4) 혼입이 전무하게 되고, 순수한 용강(3)만 출강구(2)를 통하여 빠져나가게 된다.

이때 가스의 유량과 압력 및 노즐(9)의 위치 등은 나탕형성에 미치는 중요한 변수로서 작용하게 되며, 상기한 요소들이 적정하게 선정되어야만 효과적으로 슬래그(4) 혼입을 억제할 수 있다. 즉, 가스분사에 의해 형성된 공동의 깊이는 최소한 슬래그(4)층 두께보다는 커야 하고, 공동의 직경은 출강구(2)의 직경보다 커야 한다. 이와 같은 관계로 도 3를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도에서 탕면으로부터 노즐(9)의 높이를 H_o, 가스의 제트모멘트(jetmoment)를 P, 액상의 밀도를 ρ_L, 공동의 높이를 H_c, 직경을 D_c라고 하면, 하기 식(1)과 식(2)를 얻을 수 있다.

(H_c/H_o)((H_o+H_c)/H_o)2=(K²/2π)(P/ρ_LgH_o ³)‥‥‥‥‥‥‥(1)

D_c/H_o= 1.9(P/ρ_LgH_o ³)0.238‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

여기서 g는 중력가속도이고, K는 약 15 정도이며, 도 3에 H_s는 슬래그층의 두께, D_s는 출강구의 직경을 각각 나타낸다.

그러므로 임의의 작업조건하에서 상기 식(1),(2)에 공동의 깊이(H_c)를 슬래그층의 두께(H_s)값으로, 공동의 직경(D_c)를 출강구의 직경(D_s)값으로 대입하고 탕면으로부터 노즐의 높이(H_o)를 대입하면 슬래그 혼입을 차단하기 위해 분사해야 적정가스유량을 산출할 수 있다.

다음으로 본 발명의 실시예를 설명한다.

실시예

본 발명의 전로슬래그 혼입방지장치를 전로(1)에서 출강의 시작되기 전에 출강측 위치에 정위치시킨 다음, 출강이 개시되면 출강시간의 50∼60% 시점에서 랜스의 노즐(9) 부분이 출강구(2) 직상부에 위치하도록 가스분사랜스(8)를 노구를 통하여 입입시키고, 랜스의 인입과 동시에 노즐(9)을 통해 가스를 분사사키며 냉각수를 순환시켰다.

분사가스로는 불활성계의 아르곤가스를 사용하였다. 이때 탕면에 가스를 분사시켜 출강구(2) 직상부의 용강(3) 표면에 슬래그(4)가 덮혀지지 않은 나탕지역으로 존재하기 위해서는 아르곤의 유량은 17∼19N㎡/min, 압력은 18∼21bar 정도가 바람직한 것으로 거듭된 실험을 통해 확인하였다. 또한 냉각수의 출축 최대온도는 90℃, 아르곤가스의 분사시간은 1.5∼2분, 랜스의 인출시점은 출강이 완료되기 30∼80초 전이 되도록 하였다.

한편, 가스분사랜스(8)의 노즐(9)을 통해 분사되는 가스의 유량 및 압력은 출강구(2)의 직경과 슬래그층의 변화에 따라 가감조절이 가능하나, 전로의 크기 변화에 대해서는 유량 및 압력의 가감조절이 필요치 않게 되어 다양한 크기의 전로에 사용이 가능하다.

실조업에 적용한 실시예의 결과를 제4도에 나타냈으며, 제4도로부터 확인한 바와같이 본 발명 전로슬래그 혼입방지장치를 사용하지 않은 종래 방법의 경우 수강래들에서 전로유출 슬래그의 두께가 65∼95mm 범위에 있고, 전로슬래그 혼입방지장치를 사용한 본 발명의 경우는 전로유출 슬래그의 두께가 20∼50mm로 나타나 본 발명을 이용한 경우 평균 50% 이상의 슬래그 혼입량이 감소하였음을 알 수 있다.

다. 발명의 효과

상기한 바와같이 본 발명에 의하면 종래의 방법보다 매우 효율적으로 용광내 슬래그의 혼입을 방지할 수있을 뿐만 아니라, 전로내 잔류하는 용강이 거의 없이 출강작업을 완료할 수 있으므로 용강실수율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

제1도(a)(b)(c)는 종래의 전로슬래그 혼입방지방법을 각각 나타낸 구성도,

제2도(a)는 본 발명의 전로슬래그 혼입방지장치의 사용상태 정면도,

제2도(b)는 제2(a)도의 A부분 확대단면도,

제3도은 본 발명에 의해 전로슬래그의 혼입이 차단되는 상태를 보여주는 모식도,

제4도는 본 발명 채용시 출강시간에 따른 전로유출슬래그의 두께분포를 종래의 경우와 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 :전로 2 : 출강구

3 : 용강 4 : 슬래그

5 : 슬래그 체크볼 6,7 : 슬래그 스톱퍼

8 : 가스분사랜스 9 : 노즐

11 : 지게차 12 : 와이어릴

13 :구동부 21 : 유압실린더

22 : 방열판 23 : 슬래그 체크볼 투입랜스

24 :냉각수통 31 : 냉각수 공급용 파이프라인

32 : 불활성가스 공급용 파이프라인 33 : 냉각수 회수용 파이프라인.

가. 발명의 목적

1) 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래 기술

본 발명은 전로슬래그의 혼입을 방지하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 제철조업의 제강공정중 용선을 전로에 장입후 순산소를 전로내에 취입하는 취련과정에서 발생되는 슬래그를 취련완료 후, 수강 래들로 출강하는 과정에서 용강과 함께 유출되는 슬래그의 혼입을 방지하는 전로슬래그 혼입방지방법 및 장치에 관한 것이다.

제강공정중 전로에서 취련후 수강래들로 출강하는 과정에서 유출되는 전로슬래그로는 출강을 위해 전로를 경동시킬때의 초기 유입슬래그와, 출강 중기의 와류발생에 의해 혼입되는 중기유입 슬래그 및 출강이 끝난 후 전로를 직립시킬때의 말기 유입슬래그의 세가지를 들 수 있다.

전체 슬래그 유출량중에서 각각이 차지하는 분율은 전로 경동속도, 출강시간, 출강구 사용횟수, 노체사용횟수 등에 따라 달라지므로 엄밀하게 구분하기는 어렵지만, 대략적으로 초기 유입슬래그 15%, 중기슬래그 60%, 말기 유입슬래그 25%로서 출강중기의 와류에 의한 슬래그혼입이 가장 많음을 알 수 있다.

초기 유입슬래그를 방지하기 위해서는 출강전 미리 출강구에 진흙이나 목재로 만든 일정한 형상의 플럭(plug)을 삽입시키는 방법이 있으며, 말기 유입슬래그는 슬래그 스톱퍼(slag stopper) 등을 사용하는 방법이 있다. 그러나 중기 유입슬래그는 출강구를 통해 용강이 배출될때 탕면에서의 소용돌이 현상(와류 :voltex)이 일어나고 그 중앙의 액면이 깔데기 모양으로 침강되면서 용강상부에 있는 슬래그가 용강과 함께 혼입되는 것이다.

종래의 전로 출강과정에서 슬래고 혼입방지를 위하여 제1(a)도에서와 같이 슬래그 체크볼(5 : slag checkball)을 이용하는 방법과, 제1(b)도에서와 같이 슬래그 스톱퍼(6:slag stopper)를 이용하는 방법 및 제1(c)도에서와 같이 실린더를 사용한 압축공기식 슬래그 스톱퍼(7: pneumatic slagstopper)를 이용하는 방법 등이 있다.

제1도에 있어서 도면부호 1은 전로, 2는 출강구, 3은 용강, 4는 슬래그를 각각 나타낸다.

먼저 제1(a)(b)도에서와 같은 종래 방법을 사용하면, 체크볼(5) 또는 스톱퍼(6)를 출강구 직상부에 정확히 위치시켜야 하는 어려움이 있으며, 정확하게 위치시킬 경우에도 와류를 완전히 진정시키는 것은 불가능 하므로 와류에 의한 슬래그 혼입을 억제시키는 데는 한계가 있을 뿐만 아니라, 체크볼(5)의 경우 1회 밖에 사용하지 못하는 소모형인 단점이 있다. 한편 제1(c)도와 같은 종래의 압축공기식 슬래그 체크볼(7)는 출강말기에 고압의 압축공기에 의해 출강구(2)를 신속하게 차단하게 된 것이나, 이 경우에도 와류에 의해 출강류와 함께 혼입되는 슬래그는 방지할 수 없을 뿐 아니라 고압의 가스에 의해 출강구(2)의 마모가 심화되는 단점이 있었다.

Claims (4)

1. 출강하기 위하여 전로(1)를 경동시킨 후 선단에 노즐(9)이 부착된 가스분사랜스(8)를 전로노구를 통해 인입시켜 출강구(2) 직상부 탕면 위에 노즐(9)이 오게 한 다음, 불활성가스를 탕면위에서 분사시켜 가스분사에 의해 변형된 부위의 직경이 출강구(2)의 직경보다 크고, 길이가 슬래그층 두께보다 큰 공동(cavity)을 출강구(2)의 상부 용강탕면에 형성시켜 용강내 전로슬래그의 혼입을 방지하는 전로슬래그 혼입방지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 불활성가스가 아르곤 또는 질소인 것을 특징으로 하는 전로슬래그 혼입방지방법.
3. 선단에 노즐(9)이 부착되고 붐대로 되어 전후진이 가능한 가스분사랜스(8)와; 지게차(11)와 가스분사랜스(8)를 다단계로 전진시키는 다단식 유압모터 및 가스분사랜스(8)를 신속하게 후진시키는 와이어릴(12; wire reel)로 구성되어 가스분사랜스(8)를 전후진 구동시키는 구동부(13); 상기 가스분사랜스(8)를 상·하로 이동시키는 유압실린더(21); 전로(1)에서 발생하는 고열에 의한 장치의 손상 및 작업자를 보호하기 위한 방열판(22); 상기 가스분사랜스(8)와 평행하게 설치되고 붐대로 되어 전후진하여 출강구(2) 상부에 체크볼(5)을 투입하는 슬래그 체크볼 투입랜스(23); 상기 가스분사랜스(8)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수통(24) 및 : 장치의 운전을 제어하는 제어판넬(25)로 구성된 전로슬래그 혼입방지장치.
4. 제3항에 있어서, 가스분사랜스(8)의 선단부가 냉각수 공급용 파이프라인(31)과 불활성가스 공급용 파이프라인(32) 및 냉각수 회수용 파이프라인(33)의 3중관으로 구성된 전로슬래그 혼입방지장치.