KR19990001091U - 용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용 랜스 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제철소에서 용탕중 불순물의 효과적인 정련을 위해 용탕에 침적하여 플럭스(Flux) 및 이송가스를 취입하는 상취용 랜스에 관한 것으로 특히, 용탕에 침적되는 랜스파이프(6-1, 6-2)와 내경 및 외경이 동일한 역류방지 랜스파이프(6)의 내부에 망목상의 형태를 가진 용탕막음판 지지대(13)가 용착 고정되며, 상기 용탕막음판 지지대의 직상부에 벤츄리관(11)이 고정 설치되며, 상기의 용탕막음판 지지대(13)와 벤츄리관(11)의 사이에는 삿갓형태를 하고 플럭스 및 이송가스(17)의 진행방향과 반대방향을 가지며 최대 외경이 벤츄리관(11)의 최대내경보다 크고 역류방지 랜스파이프(6)의 내경보다는 작은 용탕막음판(12)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용 랜스에 관한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 구성에 의하여 플럭스 및 가스 인입노즐에 의한 용선의 정련효과와 다기공 인입노즐에 의한 용선의 부상분리 효과를 동시에 만족할 수 있으면서 역류방지장치의 부착 구비로 상부에 설치된 다기공 인입 노즐을 계속해서 사용할 수 있으므로 정련작업이 도중에 중단되는 것을 방지하고 또 용탕의 역류에 의한 랜스 전체의 폐각손실을 막을 수 있는 효과를 제공한다.

Description

용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용 랜스.

본 고안은 제철소에서 철 또는 비철금속 제련시 용탕중의 불순물을 제거를 위한 상취용 랜스를 구성함에 있어 랜스파이프에 벤츄리관, 삿갓형 용강 막음판 및 용탕 막음판 지지대로 구성되는 용탕 역류방지 장치를 플럭스(Flux) 인입 노즐 상부에 설치하고 역류방지장치 상부에 다기공 인입 노즐을 설치함으로써, 다양한 원인에 의해서 용탕의 역류현상이 발생되었을 경우에도 용탕의 계속적인 역류를 차단할 수 있어 용탕의 역류로 인해 파이프 상부에서 파이프가 막히는 현상을 방지하며, 상부에 위치하는 다기공 인입노즐은 역류와 관계없이 지속적으로 사용할 수 있도록 한 용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용 랜스에 관한 것이다.

일반적으로 용강 및 각종 금속용융물은(이하 용탕이라 함) 불순물을 함유하고 있으며, 효과적인 불순물 제거를 위해서 여러가지 방법이 적용되고 있다.

최근에는 제 1도에서와 같이 용탕(1)을 담고있는 용기(2) 내부로 랜스(3)를 용탕내부에 침적시키고 랜스내부로 불순물을 제거하는데 필요한 각종 플럭스(Flux) 및 플럭스(Flux)를 운반하기 위한 이송가스(4)를 상기 랜스(3)를 통해 특정한 압력으로 용탕내부로 취입한다.

따라서 용탕내부로 취입된 플럭스는 용탕중 불순물과 반응하여 각종 개재물(산화물, 질화물, 탄화물 및 황화물 등)을 형성하고 용탕과의 비중차이 및 이송가스등의 부상효과 등으로 개재물은 용탕에서 슬래그(5)로 흡착되어 분리된다.

이러한 작용을 하는 통상적인 랜스의 구조를 살펴보면 제 2 도에서 보여지는 것과 같이 플럭스 및 이동가스가 운반되는 랜스 파이프(6)와 파이프를 보강하는 철구조물(7), 내화물과 파이프의 접착력을 향상시키기 위한 앵커(8) 및 플럭스 또는 이송가스를 용탕으로 인입시키는 인입노즐(9) 및 랜스 파이프를 보호하기 위한 내화물(10)로 구성된다.

여기서 랜스의 인입노즐은 사용조건에 따라서 제 3 도에서와 같이 크게 몇 가지로 나눌 수 있으며, 필요에 따라서 적절히 형상을 변경시키기도 한다.

한편, 인입노즐은 플럭스 인입여부에 따라 크게 플럭스 및 가스 인입노즐과 다기공 인입노즐로 분류된다.

아래 표 1은 제 3 도에서 제시한 각각의 인입노즐의 대표적인 특징을 기술하였다.

표 1.

구분	인 입 방 향	인입구 구조	플럭스사용여부	이송가스사용여부	용탕역류여 부
(가)	파이프에 수직	금속 파이프	가 능	사 용	가 능
(나)	파이프에 수직	금속 파이프	가 능	사 용	가 능
(다)	파이프에 수직	금속 파이프	가 능	사 용	가 능
(라)	파이프에 수직	다공성 세라믹	불가능	사 용	불가능

즉, 제 3 도 (가), (나), (다) 등은 플럭스 및 가스 인입노즐로서 인입노즐 입구까지 일정크기의 파이프를 적용하고 이 파이프를 통해서 플럭스와 이송가스가 용탕으로 유입된다. 제 3 도의 (가)는 본체 파이프에 수직인 [T]자 형태를 가지고, (나)는 본체 파이프에 평행인 [│]자 형태를 가지며, (다)는 본체 파이프에 대해서 굴곡 형태를 가지고 있다.

반면, 제 3 도의 (라)는 본체 파이프에 수직인 [T]자 형태를 가지는 다기공 인입 노즐로서 인입구에 미세한 기공(지름 0.3㎜ 이하)을 가진 세라믹을 적용하여 이송가스만이 인입된다.

따라서, (라)의 경우는 미세한 기공때문에 (가), (나), (다) 등에서 용탕으로 배출되는 이송가스보다 미세기포를 형성하므로, 기포와 용탕과의 접촉계면이 상대적으로 증가하여 용탕의 청정도 향상에 효과적인 역활을 하게 된다.

상대적으로 (가), (나), (다) 등과 같은 플럭스 및 가스 인입노즐을 사용하는 랜스는 플럭스의 인입으로 인한 화학적인 반응이 주요한 요건이 되며, 용탕속에서 플럭스 및 이송가스를 취입시키기 위해서는 용탕이 가지는 압력보다 큰 압력으로 인입되어야 한다. 그러나 현장 조업시 다양한 조건에 의해서 인입 압력이 저하되거나 순간적으로 급속히 떨어질 경우 용탕은 플럭스 및 가스 인입노즐을 통하여 역류하게 된다.

일단 역류된 용탕은 모세관 현상으로 파이프 내부에 상당량이 잔존하게 되며, 이러한 경우 상온의 플럭스 및 이송가스의 영향으로 역류된 용탕은 파이프 내부에서 급속히 고화되어 파이프가 막히는 현상이 발생한다.

따라서 플럭스 및 이송가스 취입이 불가능하게 되어 정련작업이 도중에 중단되고, 또 상기와 같이 폐쇄된 랜스는 그 전체를 폐기 처리하게 된다.

즉, 종래의 랜스는 플럭스 및 이송가스 주입압력이 불안정할 경우 용탕의 역류현상으로 플럭스 및 가스 인입노즐이 설치되어 있는 랜스내부의 막힘현상이 발생되어 사용도중 정련작업중단이 일어나기 쉽고 또 그와 같이 막힘이 발생한 랜스는 그 전체를 폐기하는 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 하나의 랜스에 플럭스 및 가스 인입노즐과 다기공 인입노즐을 상하로 분리하여 설치하고, 그 사이에는 벤츄리관과 삿갓형 용탕 막음판 및 용탕 막음판 지지대로 이루어진 역류 방지장치를 설치하여 용탕의 역류로 인한 랜스전체의 폐각을 효과적으로 방지할 수 있도록 구성된 상취용 랜스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

제 1 도는 랜스를 사용한 일반적인 용탕 정련상태를 보여주는 도식적인 단면도,

제 2 도는 종래에 사용되어 온 랜스의 도식적인 단면도,

제 3 도의 가, 나, 다, 라는 종래의 랜스에 채용되어온 인입노즐의 형상 을 보여주는 도식적인 정면도들,

제 4 도는 본 고안에 의한 용탕 역류방지장치의 개략 사시도,

제 5 도는 본 고안에 의한 용탕 역류장치가 설치된 상취용 랜스의 단면 도,

제 6 도는 용탕의 역류발생시 본 고안에 의한 장치의 작용 설명도이다.

도면의주요부분에사용된부호의설명

1 : 용탕, 2 : 용기, 3 : 랜스, 4 : 가스, 5 : 슬래그,

6, 6-1, 6-2 : 랜스파이프, 9 : 플럭스(Flux) 및 가스 인입노즐,

10 : 랜스내화물, 11 : 벤츄리관, 12 : 삿갓형 용탕 막음판,

13 : 용탕 막음판 지지대, 14, 14-1 : 연결부위,

15 : 벤츄리관 최소 내경, 16 : 용탕 막음판 최대 외경,

17 : 플럭스(Flux) 및 이송가스, 18 : 다기공 인입 노즐, 19 : 역류 용탕

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 제 4, 5도에서 보여지는 것과 같이 랜스가 동일구경의 복수의 랜스파이프(6, 6-1, 6-2)들로 조합 구성되고, 상기 랜스파이프(6)의 내부 적소에는 망목상의 형태를 가진 용탕막음판 지지대(13)가 고정 설치되며, 상기 용탕막음판 지지대(13)의 직상부에 벤츄리관(11)이 고정 설치되며, 상기의 용탕막음판 지지대(13)와 벤츄리관(11)의 사이에는 삿갓형태를 하고 플럭스 및 이송가스(17)의 진행방향과 반대방향을 가지며 그 최대 외경(16)이 벤츄리관(11)의 최소내경(15)보다 크고 상기 랜스파이프(6)의 내경보다는 작은 용탕막음판(12)이 랜스파이프(6) 내부를 따라 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 용탕 역류방지장치가 설치된 상취용 랜스를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 용탕 역류방지가 설치된 랜스파이프(6)의 양단에 나사 또는 용접등으로 손쉽게 연결이 가능하도록 연결부위(14, 14-1)가 형성되어 있고, 상기의 용탕 역류방지장치가 설치된 랜스파이프(6)의 하단 연결부(14)에는 하단부에 플럭스 및 가스 인입노즐(9)이 설치되어 있는 랜스파이프(6-2)가 연설되고, 상단 연결부(14-1)에는 하부에 다기공 인입노즐(18)이 설치된 랜스파이프(6-1)가 연설되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용랜스를 제공한다.

이러한 본 고안에서 용탕 역류시 용탕 역류방지 작용을 살펴보면, 제 6도에서 보는 바와같이 용탕이 역류될 경우 그 역류 용탕(19)은 플럭스 및 가스 인입노즐(9)을 지나 랜스파이프(6) 내부로 들어오고 용탕 막음판 지지대(13)를 거친 후 삿갓형 용탕막음판(12)에 이르게 된다.

이에 따라, 상기 삿갓형 용탕 막음판(12)은 역류 용탕(19)의 상승력으로 벤츄리관(11)쪽으로 부상하여 벤츄리관(11)과 접촉하게 된다.

한편, 상기와 같이 접촉하게 되는 용탕 막음판과(12)과 벤츄리관(11)은 가능한 그 접촉부위를 넓게 하는 것이 역류용탕(19)에 대한 기밀성을 유지하는 데에 바람직하다.

이와 같이 용탕 막음판과(12)과 벤츄리관(11)의 접촉으로 랜스파이프(6) 내부를 통한 더이상의 상승 진행이 차단된 역류용탕(19)은 랜스파이프(6) 내부로 유입되는 플럭스 및 이송가스(17)에 의해 빠른 속도로 냉각이 진행되며 벤츄리관(11)과 삿갓형 용탕 막음판(12)을 완전히 고착시키게 된다.

이러한 작용으로 역류용탕(19)은 용탕막음판(12) 상부로는 상승진행이 불가능하게 된다.

이하, 실시예를 들어 본 고안을 보다 상세하게 설명한다.

실시예

본 고안에 의한 랜스 상부로부터 유입되는 플럭스 및 이송가스(17)는 다기공 인입노즐(18)을 통해서 이송가스의 일부가 용탕으로 유입되고 나머지 플럭스 및 이송가스는 벤츄리관(11)을 통해서 빠른 속도로 가속되면서 삿갓형 용탕막음판(12)을 용탕막음판 지지대(13) 방향으로 밀어내며 플럭스 및 가스 인입노즐(9)을 통하여 용탕으로 유입되어 용탕의 불순물과 반응을 일으킨다.

제 6 도는 본 고안에 의한 랜스 사용중 용탕의 역류현상이 발생되는 경우 그 작용을 보여주는 것으로서, 도시한 바와 같이 역류 용탕(19)은 플럭스 및 가스 인입노즐(9)을 거쳐 랜스파이프(6, 6-2) 내부로 들어오고 용탕막음판 지지대(13)를 지나게 된다.

이 때 삿갓형 용탕 막음판(12)은 이것이 설치되어 있는 랜스파이프(6)의 내부가 빈 공간으로 되어있음으로 용탕의 역류시 그 역류용탕(19)에 의해 상승하여 벤츄리관(11)과 접촉하게 된다. 따라서 역류용탕(19)의 상승 진행은 일시적으로 차단된다.

한편, 랜스파이프(6, 6-2) 내부로 유입되는 플럭스 및 이송가스(17)는 상승이 차단된 용탕의 표면을 빠른 속도로 냉각시켜 상기 벤츄리관(11)과 삿갓형 용탕 막음판(12) 사이를 완전히 고착시키며, 이러한 작용으로 용탕은 용탕 막음판(12) 이상으로는 진행이 불가능하게 된다.

결국, 상기 삿갓형 용탕 막음판(12) 하부로는 용탕이 랜스파이프(6, 6-2)를 통해서 역류되었지만, 그 이상의 역류 진행은 일어나지 않게된다.

따라서 용탕의 역류가 발생한 시점부터 작업자는 플럭스의 공급을 중지하고 미세한 기공으로 구성되어 있어 용탕의 역류가 발생하지 않는 다기공 인입노즐(18)을 통하여 가스를 계속 용탕에 유입시킬 수 있음으로 정련작업을 계속할 수 있고, 상기 랜스는 사용후 그 전체를 폐기하지 않고 역류용탕으로 폐쇄된 랜스하부를 수리 또는 교체하여 계속해서 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 고안은 플럭스 및 가스 인입노즐에 의한 용선의 정련효과와 다기공 인입노즐에 의한 용선의 부상분리 효과를 동시에 만족할 수 있으면서, 용탕의 역류를 특정부위에서 차단함으로써 역류방지장치 상부에 설치된 다기공 인입 노즐은 계속해서 사용할 수 있으므로 이를 사용한 정련작업중 정련작업이 중단되는 것을 방지할 수 있고, 또 용탕의 역류에 의한 랜스 전체의 폐각, 손실을 막을 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 철 또는 비철금속 제련시 용탕중의 불순물 제거 정련을 위한 상취용 랜스로서, 랜스가 동일 구경의 복수의 랜스파이프(6, 6-1, 6-2)들로 조합 구성되고,

   상기 랜스파이르(6)의 내부적소에 망목상의 형태를 가진 용탕막음판 지지대(13)가 고정 설치되고,

   상기 용탕막음판 지지대(13)의 직상부에 벤츄리관(11)이 고정 설치되며,

   상기 용탕막음판 지지대(13)와 벤츄리관(11)의 사이에는 삿갓형태를 하고 플럭스 및 이송가스(17)의 진행방향과 반대방향을 가지며 그 최대 외경(16)이 상기 벤츄리관(11)의 최대 내경(15)보다 크고 상기 랜스파이프(6)의 내경보다는 작은 용탕막음판(12)이 랜스파이프(6)의 내부를 따라 이동가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕역류 방지장치가 설치된 상취용 랜스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 용탕 역류 방지장치가 설치된 랜스파이프(6)의 하단 연결부(14)에는 하단부에 플럭스 및 가스 인입노즐(9)이 설치 되어있는 랜스파이프(6-2)가 연설되고, 상단 연결부(14-1)에는 하부에 다기공 인입노즐(18)이 설치된 랜스파이프(6-1)가 연설되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕 역류 방지장치가 설치된 상취용랜스.