KR101186577B1 - 젯트 랜스 점화 및 용융 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강 래들의 토출구에 응고된 지금 제거를 위한 제트 랜스의 점화 및 용융 장치에 관한 것으로, 상단 중앙에 형성된 산소배출구와 상부 일측면에 형성된 점화구가 구비된 스틸 케이스와, 상기 스틸 케이스의 중앙에 내장된 산소배출 유도관과, 상기 산소배출 유도관의 외측에 길이방향으로 형성된 점화용 스파클러와, 상기 점화용 스파클러 외측에 형성된 화력활성 스파클러와, 상기 점화용 및 화력활성 스파클러의 외피를 둘러싸서 형성되는 용융 지연 물질과, 상기 산소배출 유도관의 상단에 설치된 점화심지를 포함하는 제트 랜스의 점화 및 용융 장치를 제공하며, 원거리에서도 퀵(quick) 점화가 가능하고, 점화 이후에는 용융물이 단절되지 않고 지속적으로 화열이 유지되어 산소 세척에 의한 지금 제거 작업의 성공률이 높아지고, 기존의 수동 토치(torch)에 의한 작업에 비하여 신속하고 안전한 작업을 수행할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.

래들, 컬렉터 노즐, 점화, 용융, 산소세척

Description

젯트 랜스 점화 및 용융 장치{SPARKLING AND MELTING APPARATUS OF JET LANCE}

본 발명은 용강 래들의 토출구에 응고된 지금 제거를 위한 제트 랜스의 점화 및 용융 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 젯트 랜스의 퀵 점화 및 지속적 용융을 도모함으로써 점화 이후에 용융물이 단절되지 않고 지속적으로 화열이 유지되어 산소 세척에 의한 지금 제거 작업의 성공률을 대폭 증가시킬 수 있는 젯트 랜스의 점화 및 용융 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정제된 용강(1a)은 래들(laddle)(1)에 담겨져 크레인으로 운반되어 작업에 임하게 되는데, 이는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 래들(1)의 하부측에 부착된 컬렉터 노즐(collector nozzle)(12)과 턴디쉬(6) 상부에 부착된 롱노즐(long nozzle)(3)을 연결하고, 상기 컬렉터 노즐(12)에 설치되는 카세트를 개방하면 용강은 롱노즐(3)을 통해 하부로 이동되어 턴디쉬(6)를 충진하며, 계속하여 턴디쉬 하측에 설치된 침지노즐을 통해 주형으로 공급되어 제품을 생산하게 된다.

이때, 이러한 과정에서 순수 쇳물이 포함된 찌꺼기인 지금(11)이 래들(1)의 토출구(14)에 응고되어 부착되며, 상기 지금(11)으로 인해 슬라이드 게이트(slide gate)(10)를 오픈하였을 때 자연적으로 개공되지 않기 때문에 작업자가 산소 세척을 이용하여 강제로 래들의 토출구(14)를 개공시켜 용강을 토출되도록 하는 작업을 수행한다.

이러한 강제 개공 작업은 종래에는 도 2에 개시된 바와 같이 작업자가 제트 랜스(jet lance) 헤드(102)를 수동 토치(torch)(103)로 점화, 용융시켜 이러한 용융상태가 지속된 상태로 컬렉터 노즐(12)에 제트 랜스(100)를 밀어 넣고 산소 밸브(101)를 오픈(open)시켜 산소를 강하게 불어 넣음에 의해 래들의 토출구(14) 주변에 응고된 지금(11)을 용융시켜 용강이 토출되도록 해 왔다.

그러나, 이러한 작업은 수동 토치(103)의 작업자가 제트 랜스 헤드(102)의 단부에 근접 위치해야 하기 때문에 작업자가 화상을 입을 위험이 증가하였고, 상기 제트 랜스 헤드(102)의 단부가 용융되다가 곧 불꽃이 꺼짐으로 인해 개공 작업이 중단되는 경우가 발생되었으며, 특히, 용강이 비산되는 상태에서 래들(1)의 컬렉터 노즐(12)과 제트 랜스 헤드(102)를 센터링(centering)한 후에 상기 제트 랜스 헤드(102)를 상기 컬렉터 노즐(12)로 삽입해야 하므로 작업이 난해하고, 개공을 위한 산소 세척 작업의 소요 시간이 증대되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원거리에서도 퀵(quick) 점화가 가능하며, 점화 이후에는 용융물이 단절되지 않고 지속적으로 화열이 유지됨으로써 산소 세척에 의한 지금 제거 작업의 성공률이 높아지고, 기존의 수동 토치(torch)에 의한 작업에 비하여 신속하고 안전한 작업을 수행할 수 있는 제트 랜스의 점화 및 용융 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 용강 래들의 토출구에 응고된 지금 제거를 위한 제트 랜스의 점화 및 용융 장치에 있어서, 상단 중앙에 형성된 산소배출구와 상부 일측면에 형성된 점화구가 구비된 스틸 케이스와, 상기 스틸 케이스의 중앙에 상기 스틸 케이스의 길이방향으로 내장된 산소배출 유도관과, 상기 산소배출 유도관의 외측에 형성된 점화용 스파클러와, 상기 점화용 스파클러 외측에 부착 형성된 다수의 화력활성 스파클러와, 상기 점화용 및 화력활성 스파클러의 외피를 둘러싸서 형성되는 용융 지연 물질과, 상기 산소배출 유도관의 상단에 설치된 점화심지를 포함하는 제트 랜스의 점화 및 용융 장치를 제공한다.

이때, 상기 용융 지연 물질은 철 분말과 본드로 이루어지되, 상기 철 분말은 중량비로 상기 본드의 0.6~1.5로 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 용융 지연 물질 및 산소배출 유도관의 하단에 부착된 스폰지가 더 포함된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 스틸 케이스의 하부 측면에 형성된 고정 볼트가 더 포함된 것에도 그 특징이 있다.

상기 구성에 의해 본 발명은 원거리에서도 퀵(quick) 점화가 가능하고, 점화 이후에는 용융물이 단절되지 않고 지속적으로 화열이 유지되어 산소 세척에 의한 지금 제거 작업의 성공률이 높아지고, 기존의 수동 토치(torch)에 의한 작업에 비하여 신속하고 안전한 작업을 수행할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관하여 상세히 설명한다.

도 3(a)는 본 발명의 점화 및 용융 장치와 제트 랜스의 삽입 관계를 나타낸 개략도, 도 3(b)는 본 발명의 제트 랜스 점화 및 용융 장치의 구성을 나타낸 구성도, 도 4는 본 발명의 제트 랜스 점화 및 용융 장치의 내부를 나타낸 단면도로서 (a)는 스틸 케이스에 내장된 본 발명의 구성을 나타낸 단면도, (b)는 본 발명의 측면을 일부 절개한 단면도, (c)는 본 발명의 내부 구성이 모두 나타난 정단면도, 도 5는 본 발명의 작용을 시간의 순서에 따라 나타낸 개략도이다.

본 발명인 점화 및 용융 장치(200)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 젯트 랜스(100)의 헤드(102)에 조립될 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 점화 및 용융 장치(200)의 외곽에는 스틸 케이스(201)가 형성되는데, 상기 스틸 케이스(201)의 상단 중앙에는 산소배출구(203)가 형성되어 산소 밸브에 의해 유입되는 산소가 통과되어 래들(1)의 컬렉터 노즐(12) 내부를 통과해 산소 세척에 의해 지금(11)을 제거 할 수 있으며, 상기 스틸 케이스(201)의 상부 일측면에는 점화구(202)가 형성되는데, 점화심지(210)에 불이 착화되면 상기 점화구(202)를 통해 점화용 스파클러(206)에 2차 착화가 된다.

상기 스틸 케이스(201)의 중앙에는 원통형의 산소배출 유도관(205)이 상기 스틸 케이스(201)의 길이방향으로 내장되어 있는데, 상기 산소배출 유도관(205)은 산소 밸브에 의해 유입된 산소가 통과하는 통로가 되도록 관통 형성되며, 페이퍼(paper)로 이루어져 산소의 압력에 대응 할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 산소배출 유도관(205)의 상단에는 점화심지(210)가 설치되고, 상기 점화심지(210)에 불을 착화시켜 점화가 시작된다.

상기 스틸 케이스의 하부 측면에는 고정 볼트(204)가 형성되어 본 발명의 용융 및 점화 장치(200)를 젯트 랜스(100)와 조립 가능하게 한다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 산소배출 유도관의 외측에는 상기 산소배출 유도관(205)의 길이방향으로 길게 형성된 원기둥 형태의 점화용 스파클러(206)가 구비되고, 상기 점화용 스파클러(206)의 외측에는 역시 긴 원기둥 형태의 다수의 화력활성 스파클러(207)가 상기 점화용 스파클러(206)의 주변 외곽을 둘러싸서 형성되어 있다. 이러한 스파클러의 배치에 의해 상기 점화심지(201)에 불이 붙어 1차 착화되면 곧 점화구를 통하여 점화용 스파클러(206)에 2차 착화되어 초기 점화가 신속하게 이루어지고, 이어서 화력활성 스파클러(207)에 본점화가 되어 산소 밸브의 개방시 산소의 과압력에 의해서 불꽃이 꺼지는 것을 방지하므로 스틸 케이스(201)의 내부에 화열(火熱)이 지속적으로 유지되는 것이다.

상기 점화용 및 화력활성 스파클러의 주변에는 그 외피를 둘러싸는 용융 지연 물질(208)이 형성되어 있다. 즉, 상기 용융 지연 물질(208)은상기 화력활성 스파클러(207)의 측면과 상기 점화용 및 화력활성 스파클러(206, 207)의 하면을 둘러싸 형성되어 있다. 이러한 상기 용융 지연 물질(208)은 철 분말(iron powder)과 본드(adhesive bond)로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 본드는 일반적으로 당업계에서 사용하는 CR(Chloroprene rubber) 접착제로서, CR을 톨루엔 또는 싸이클로 헥산 등 유기용제에 녹인 접착제이다.

상기 철 분말은 중량비로 상기 본드 중량의 0.6~1.5의 비로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 철 분말의 본드 대비 중량비가 0.6 미만이면 점화후 화염 상태는 양호하나 용융 지연 효과가 미흡한 문제가 있고, 1.5를 초과하면 철 분말의 상호 응집력이 떨어져 철 분말이 과다하게 분산됨으로써 산소 밸브를 풀 오픈(full open)시 화염이 꺼지게 되어 산소 세척 작업이 중단되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상기 용융 지연 물질(208)은 화력활성 스파클러(207)에 본 점화가 된 후에 화열에 의해 스틸 케이스(201) 보다 먼저 용융되면서 상기 스틸 케이스(201)의 내벽에 부착되어, 상기 스틸 케이스(201)가 화열에 의해 먼저 용융되어 내장된 부품들이 빨리 연소되어 없어지는 것을 상당히 지연시키는 작용을 한다. 즉, 작업자가 지금 제거를 위해 산소 밸브(101)를 소량 오픈(open)하기 시작하여 풀 오픈(full open)할 때까지 용융물이 단절되지 않으면서 용융상태가 지속적으로 이루어 지게 되므로, 산소 세척 작업이 중단되지 않고 용이하게 이루어지게 된다.

상기 스틸 케이스(201)에 내장된 구성품의 맨 하단 즉, 상기 용융 지연 물질 (208)및 산소배출 유도관(205)의 하단에는 스폰지(209)가 배치되어 점화 및 용융 장치(200)가 스틸 케이스(201)의 내부에서 견고하게 지지될 수 있도록 씰링(sealing) 역할을 하는 동시에 산소 세척 작업시에 산소과 통과될 수 있도록 작용한다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.

본 발명은 용강 토출을 위해 용강 래들(1)의 토출구(14)에 응고된 순수 쇳물이 포함된 찌꺼기인 지금(11)의 제거를 위해 사용되는 제트 랜스(100)의 산소 세척에 의한 지금 제거 성공률을 대폭 증가시키기 위한 점화 및 용융 장치로서, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 상기 점화 및 용융 장치(200)는 제트 랜스(100)의 헤드(102)에 고정 볼트(204)에 의해 조립되어 래들(1)의 컬렉터 노즐(12)과 센터링(centering)을 완료한 상태에서 산소 세척 작업을 실시하게 된다.

상기 센터링 작업을 완료한 후에는 도 5에 도시된 바와 같이 (a),(b),(c),(d),(e)의 순서대로 지금 제거 작업이 진행되는데, 먼저 도 5의 (a)와 같이 산소배출 유도관(205)의 상단에 형성된 점화심지(210)에 착화하고, (b)에서와 같이 점화구(202)를 통해 점화용 스파클러(206)에 2차 착화되어 초기 점화를 신속히 이루어지도록 하며, (c)에서와 같이 상기 점화용 스파클러(206)는 화열에 의해 곧 용융되고, 그 외곽의 스틸 케이스의 상단 일부도 용융된다.

그 후에, (d)와 같이 화력활성 스파클러(207)에 본 점화가 되어 그 화열에 의해 화력활성 스파클러(207)가 용융되며, 그에 따라 상기 점화용 및 화력활성 스 파클러(206, 207)의 외피에 형성된 철 분말과 본드로 이루어진 용융 지연 물질(208)이 내부의 화열에 의해 용융되면서 상기 스틸 케이스(201)의 벽에 부착된다.

그리고 마지막으로, (e)와 같이, 산소 세척 작업이 완료될 시점에서는 스틸 케이스(201) 까지 모두 용융된다. 따라서, 본 발명의 점화 및 용융 장치(200)는 젯트 랜스 헤드(102)에 조립되어 초기 점화를 신속하게 하고, 그 외곽의 스틸 케이스(201)가 젯트 랜스 헤드(102)로부터 점진적으로 용융되게 함으로써 래들의 지금 제거를 위한 산소 세척 작업을 중단없이 안전하고 신속하게 수행할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 점화 및 용융 장치의 용융 지연 물질(208)을 구성하는 철 분말과 본드(CR 접착제)의 비율을 하기 표 1의 중량 비율로 혼합하여 본 발명의 점화 및 용융 장치의 점화, 용융 이후에 지금 제거를 위한 산소 세척 작업의 성공 확률을 비교하였다.

[표 1]

표 1에 나타난 바와 같이, 비교예1과 같이 철 분말의 본드 대비 중량비(철분말/본드)가 2.33인 경우에는 본드의 양이 부족하여 철 분말이 상호 응집력이 떨어져 철 분말이 크게 분산됨으로써 산소 밸브를 완전 개방시 화염이 꺼지게 될 가능성이 높아지므로 산소 세척 작업의 성공률이 77%로 좋지 않았고, 비교예2와 같이 철 분말의 본드 대비 중량비가 0.42인 경우에는 철 분말의 양이 상당히 감소함으로써 점화후 점화 및 용융 장치의 스틸 케이스가 빠르게 용융됨으로써 용융 지연 작용이 불량하게 되어 그 작업 성공률이 78%로 낮게 나타났다.

이에 반하여, 발명예의 경우에는 철 분말과 본드의 중량 비율이 0.6 ~ 1.5의 범위에 해당됨으로써 철 분말의 상호 응집력 및 용융 지연 작용이 모두 우수함으로써 그 작업 성공률이 90% 이상으로 나타났으며, 특히 철 분말과 본드의 중량 비율이 1.22인 발명예2의 경우에는 그 작업 성공률이 100%로 전량 성공하였음을 확인할 수 있었다.

도 1은 래들과 턴디쉬의 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 종래의 제트 랜스의 점화 및 용융후 산소세척 작업을 나타낸 개략도.

도 3(a)는 본 발명의 점화 및 용융 장치와 제트 랜스의 삽입 관계를 나타낸 개략도, 도 3(b)는 본 발명의 제트 랜스 점화 및 용융 장치의 구성을 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명의 제트 랜스 점화 및 용융 장치의 내부를 나타낸 단면도로서 (a)는 스틸 케이스에 내장된 본 발명의 구성을 나타낸 단면도, (b)는 본 발명의 측면을 일부 절개한 단면도, (c)는 본 발명의 내부 구성이 모두 나타난 정단면도.

도 5는 본 발명의 작용을 시간의 순서에 따라 나타낸 개략도.

* 본 발명의 주요부호에 관한 설명*

1. 래들(laddle) 1a. 용강

3. 롱노즐(long nozzle) 6. 턴디쉬(tundish)

10. 슬라이드 게이트(slide gate) 11. 지금

12. 컬렉터 노즐(collector nozzle)

14. 래들 토출구

100. 제트 랜스(jet lance) 101. 산소 밸브

102. 제트 랜스 헤드 103. 수동 토치(torch)

200. 점화 및 용융 장치 201. 스틸 케이스

202. 점화구 203. 산소 배출구

204. 고정 볼트 205. 산소배출 유도관

206. 점화용 스파클러(sparkler) 207. 화력활성 스파클러

208. 용융 지연 물질 209. 스폰지

210. 점화심지

Claims (4)

1. 용강 래들의 토출구에 응고된 지금 제거를 위한 제트 랜스의 점화 및 용융 장치에 있어서,

   상단 중앙에 형성된 산소배출구와 상부 일측면에 형성된 점화구가 구비된 스틸 케이스와,

   상기 스틸 케이스의 중앙에 상기 스틸 케이스의 길이방향으로 내장된 산소배출 유도관과,

   상기 산소배출 유도관의 외측에 형성된 점화용 스파클러와,

   상기 점화용 스파클러 외측에 부착 형성된 다수의 화력활성 스파클러와,

   상기 점화용 및 화력활성 스파클러의 외피를 둘러싸서 형성되는 용융 지연 물질과,

   상기 산소배출 유도관의 상단에 설치된 점화심지를 포함하는 제트 랜스의 점화 및 용융 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용융 지연 물질은 철 분말과 본드로 이루어지되, 상기 철 분말은 중량비로 상기 본드의 0.6~1.5로 포함되는 것을 특징으로 하는 제트 랜스의 점화 및 용융 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 용융 지연 물질 및 산소배출 유도관의 하단에 부착된 스폰지가 더 포함된 제트 랜스의 점화 및 용융 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스틸 케이스의 하부 측면에 형성된 고정 볼트가 더 포함된 제트 랜스의 점화 및 용융 장치.

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