KR101485531B1 - 전로용 서브랜스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브랜스 본체와 노즐의 연결을 변경하고, 내부에 변형 방지부재를 삽입하여 지금 부착 및 서브랜스의 변형을 방지하는 전로용 서브랜스에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전로용 서브랜스는 서브랜스 본체와; 상기 서브랜스 본체의 단부에 나사결합되어 체결되는 노즐과; 상기 서브랜스 본체 및 노즐의 내부에 삽입되어 상기 서브랜스 본체 및 노즐의 변형을 방지하는 변형 방지부재를 포함한다.

전로, 서브랜스, 프로브

Description

전로용 서브랜스{Sub-Lance}

본 발명은 전로용 서브랜스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서브랜스 본체와 노즐의 연결을 변경하고, 내부에 변형 방지부재를 삽입하여 지금 부착 및 서브랜스의 변형을 방지하는 전로용 서브랜스에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정은 전로의 노구를 통하여 전로의 내부로 투입되는 메인랜스에서 공급되는 첨가제 및 고압의 산소와 용강이 반응하여 용강의 불순물을 제거하는 공정이다. 이러한 제강공정이 이루어지는 도중 용강의 온도 및 성분을 분석하기 위하여 용강의 샘플을 채취하는 작업이 이루어진다. 이렇게 용강의 온도 및 성분을 분석하기 위하여 메인랜스와는 별개로 서브랜스가 전로로 투입된다.

서브랜스(Sub-Lance)는 전로의 제강공정 중 전로 내의 용강온도를 측정하고, 용강의 성분을 분석하기 위하여 시료를 채취하는 장치로서, 서브랜스의 단부에 프로브(Probe)라고 하는 용강의 온도와 성분을 확인하기 위한 수단이 장착되어 제강공정이 이루어지는 전로의 노구를 통하여 전로의 내부로 투입된다.

도 1은 일반적인 서브랜스의 요부를 나타내는 정면도이고, 도 2a는 전로의 노구에서 메인랜스와 서브랜스 위치되는 것을 보여주는 개략도이며, 도 2b는 종래의 서브랜스가 변형되는 예를 보여주는 정면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 일반적인 서브랜스는 서브랜스 본체(1)와, 그 단부에 장착되는 노즐(2)과, 노즐(2)에 연결되는 프로브(3)로 구성된다. 이때 상기 서브랜스 본체(1)와 노즐(2)은 용접을 통하여 연결된다.

도 2a에 도시된 바와 같이 제강공정 중 전로 노구(4)의 중앙부에는 메인랜스(5)가 위치되고, 노구(4)의 중앙부에서 외측으로 벗어난 위치에 서브랜스 본체(1)가 위치된다. 그런데, 메인랜스(5)에서 공급되는 산소와 용강이 반응할 때는 그 부위는 3000도 이상의 온도까지 상승하기 때문에 도 2a의 V2 부분은 V1보다 상대적으로 온도가 많이 올라가고, V1 부분은 V2보다 상대적으로 온도가 적게 올라간다. 이렇게 하나의 서브랜스에서 일측은 온도가 많이 올라가고, 타측은 온도가 적게 올라감에 따라 발생되는 온도차에 따라 서브랜스는 도 2b에 도시된 바와 같이 서브랜스 본체(1)의 소정 영역(예를 들어 도면의 "A"영역)에서 온도가 상대적으로 많이 상승되는 부분으로 휘어지는 문제점이 발생되었다.

또한, 메인랜스(5)에서 공급되는 고압의 산소에 의해 탕면이 파도와 같이 출렁거리는 너울현상이 일어나고, 이에 따라 메인랜스(5)보다 상대적으로 높은 곳에 위치되는 서브랜스의 외부에 지금이 부착되는 문제점이 발생된다. 더욱이 서브랜브 본체(1)와 노즐(2)의 연결부에 존재하는 용접부(미도시)에 특히 지금이 많이 부착되는 현상을 발견하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서브랜스 본체와 노즐을 나사체결 방식으로 연결하여 서브랜스와 노즐의 연결부위에 존재하던 용접부를 제거하여 지금의 부착을 줄여주는 전로용 서브랜스를 제공한다.

또한, 본 발명은 서브랜스 내부에 변형 방지부재를 삽입함에 따라 제강공정시 서브랜스에서 발생되는 일면과 타면의 온도차에 의해 서브랜스의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 전로용 서브랜스를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전로용 서브랜스는 서브랜스 본체와; 상기 서브랜스 본체의 단부에 나사결합되어 체결되는 노즐과; 상기 서브랜스 본체 및 노즐의 내부에 삽입되어 상기 서브랜스 본체 및 노즐의 변형을 방지하는 변형 방지부재를 포함한다.

상기 서브랜스 본체는 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 이격되어 형성되는 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관을 포함하고, 상기 노즐은 상기 서브랜스 본체와 대응되도록 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 형성되는 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관을 포함하며, 상기 서브랜스 본체의 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관은 각각 대응되는 상기 노즐의 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관과 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관의 하단부에는 각각 너트부가 형성되고, 상기 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관의 상단부에는 각각 나사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 너트부의 내주면 및 나사부의 외주면에는 메탈본드가 도포되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서브랜스 본체는 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 이격되어 형성되는 본체 외부관 및 본체 내부관을 포함하고, 상기 노즐은 상기 서브랜스 본체와 대응되도록 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 형성되는 노즐 외부관 및 노즐 내부관을 포함하며, 상기 변형 방지부재는 본체 외부관 및 노즐 외부관과 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관 사이에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 변형 방지부재는 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관의 외주면 중 절반 영역에 접촉되도록 단면이 반호 모양인 방지판과; 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관의 외주면 중 나머지 절반 영역에서 양단이 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관과 본체 외부관 및 노즐 외부관에 각각 접촉되고, 방사형으로 서로 이격되어 배치되는 다수개의 방지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서브랜스 본체와 노즐의 결합시 용접을 사용하지 않고, 나사체결 방식을 도입함에 따라 종래의 연결부분에 존재하던 용접부를 제거함에 다라 제강공정시 서브랜스의 용접부에 지금이 특히 많이 부착되는 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서브랜스의 내부에 열변형을 방지하는 변형 방지부재를 삽입함에 따라, 서브랜스의 일면과 타면에서 발생되는 온도차를 최대한 줄여줌에 따라 서브랜스의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이렇게 서브랜스의 외면에 부착되는 지금의 양을 줄이고, 서브랜스의 형상이 변형되는 것을 방지함에 따 서브랜스의 가동률을 향상하여 용강의 품질 및 생산성을 향상시키고, 원가 및 정비비의 절감 등을 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 서브랜스를 나타내는 절단 분해 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 서브랜스를 나타내는 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전로용 서브랜스는 크게 서브랜스 본체(100)와; 상기 서브랜스 본체(100)의 단부에 나사결합되어 체결되는 노즐(200) 과; 상기 서브랜스 본체(100) 및 노즐(200)의 내부에 삽입되어 상기 서브랜스 본체(100) 및 노즐(200)의 변형을 방지하는 변형 방지부재(300)를 포함한다.

서브랜스는 제강공정시 용강의 온도 및 성분을 측정하기 위하여 용강에 침적되는 프로브(도 1의 3)가 장착되는 수단으로서, 대략 내부가 중공되는 파이프 형상으로 형성되어 상단은 서브랜스를 상하로 이동시키는 승강수단(미도시)에 장착되고, 하단에는 프로브(3)가 장착된다. 이러한, 서브랜스는 승강수단에 장착되는 서브랜스 본체(100)와, 프로브(3)가 장착되는 노즐(200)로 구분된다.

상기 서브랜스 본체(100)는 동심원 상에서 3중층 즉, 외측으로부터 본체 외부관(110), 본체 내부관(120) 및 본체 공급관(130)이 순차적으로 이격되어 배치된다.

상기 본체 외부관(110)은 서브랜스의 최외측에 배치되어 서브랜스의 전체적인 형상이 유지되도록 한다. 그리고, 상기 본체 공급관(130)은 프로브(3)와 연결되는 전선이 설치되는 공간 및 프로브(3)로 공급되는 질소가스가 유동되는 유로를 형성한다. 또한, 상기 본체 내부관(120)은 상기 본체 외부관(110)과 본체 공급관(130) 사이에 이격되어 배치됨에 따라 냉각수가 유입 및 유출되는 유로를 형성한다

그리고, 상기 노즐(200)은 상기 서브랜스 본체(100)의 본체 외부관(110), 본체 내부관(120) 및 본체 공급관(130)을 연장하는 수단으로서, 상기 본체 외부관(110), 본체 내부관(120) 및 본체 공급관(130)에 대응되도록 동심원 상에서 외측으로부터 노즐 외부관(210), 노즐 내부관(220) 및 노즐 공급관(230)이 각각 형성된 다.

이때 상기 본체 외부관(110)은 하단부가 절곡되어 상기 노즐 공급관(230)에 연결되고, 상기 노즐 내부관(220)은 그 단부가 본체 외부관(110) 및 노즐 공급관(230)과 이격되어 노즐 내부관(220)의 내측 및 외측이 노즐(200)의 단부에서 연통됨에 따라 냉각수의 유동되는 유로가 형성된다.

그리고, 상기 노즐 공급관(230)의 하단부에는 프로브(3)가 장착되는 프로브 장착부(213)가 형성된다. 상기 프로브 장착부(213)는 암나사로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 서브랜스 본체(100)의 하단부, 즉 상기 본체 외부관(110), 본체 내부관(120) 및 본체 공급관(130)의 하단부에는 각각 나사체결을 위한 너트부(111,121,131)가 형성되고, 상기 노즐(200)의 상단부, 즉 상기 노즐 외부관(210), 노즐 내부관(220) 및 노즐 공급관(230)의 상단부에는 각각 상기 너트부(111,121,131)와 나사체결을 위한 나사부(211,221,231)가 형성된다. 그래서 상기 너트부(111,121,131)와 나사부(211,221,231)가 나사결합됨에 따라 상기 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)이 체결되는 것이다. 물론, 그 형상은 제시된 것에 한정되지 않고, 서브랜스 본체(100)의 하단부에 나사부(211,221,231)가 형성되고, 노즐(200)의 상단부에 너트부(111,121,131)가 형성되어도 무방하다.

그리고, 상기 서브랜스 본체(100)에 형성되는 너트부(111,121,131)의 내주면 및 상기 노즐(200)에 형성되는 나사부(211,221,231)의 외주면에는 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)의 체결시 체결력 강화를 위하여 메탈본드(미도시)를 도포하는 것이 바람직하다. 상기 메탈본드는 금속을 본딩할 수 있는 본드재료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

상기 변형 방지부재(300)는 본체 외부관(110) 및 노즐 외부관(210)과 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220) 사이에 삽입되어 도 2a에 도시된 V1 영역의 냉각효율을 둔화시키고, V2영역의 냉각효율을 향상시킴에 따라 제강공정시 V1 영역 및 V2 영역의 온도차를 줄여줘서 서브랜스의 변형을 방지하는 수단이다. 이때 상기 V1 영역은 상대적으로 용강의 복사열에 적게 노출되는 서브랜스의 영역이고, V2 영역은 상대적으로 용강의 복사열에 많이 노출되는 서브랜스의 영역이다.

V1 영역에서는 냉각효율을 둔화시키기 위하여 상기 변형 방지부재(300)는 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220)의 외주면 중 V1 영역에 접촉되도록 단면이 반호 형상인 방지판(310)과, 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220)의 외주면 중 나머지 절반 영역에서 양단이 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220)과 본체 외부관(110) 및 노즐 외부관(210)에 각각 접촉되도록 방사형으로 서로 이격되어 배치되는 다수개의 방지핀(320)으로 이루어진다.

상기 방지핀(320)의 형상은 일측이 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220)에 접촉되고, 타측이 본체 외부관(110) 및 노즐 외부관(210)에 접촉될 수 있다면 어떠하여도 무방하다. 본 실시예에서는 단면이 대략 직사각형으로 형성되고, 서브랜스의 길이방향으로 길게 형성되도록 구현하였다.

상기 변형 방지부재(300)는 그 길이가 상기 서브랜스의 내부에 형성되는 냉각유로의 길이와 대응되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 방지판(310) 및 방지핀(320)은 그 단부가 노즐 외부관(210)의 단부에 접촉되는 길이만큼 연장된다. 하지만, 방지판(310) 및 방지핀(320)의 길이는 이에 한정되지 않고, 상기 본체 내부관(120) 및 노즐 내부관(220)의 외주면에 접촉되도록 그 단부가 노즐 내부관(220)의 단부에 대응되는 길이만큼 또는 노즐 내부관(220)의 단부보다 조금 길게 연장하여 냉각수의 흐름을 조절시킬 수 있다. 따라서, 상기 방지판(310) 및 방지핀(320)의 길이는 각각의 영역에서 냉각수의 유동을 적절히 조절하기 위하여 다양하게 변형시켜 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 서브랜스의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 서브랜스 본체(100)의 너트부(111,121,131)와 노즐(200)의 나사부(211,221,231)에는 체결 전에 메탈본드를 도포하여 체결 후 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)의 체결력을 강화시킨다. 그리고, 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)을 나사체결 방식으로 체결함에 따라 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)을 체결한다. 이때 본체 외부관(110) 및 노즐 외부관(210)의 연결부위에 도포된 메탈본드에 의해서 본체 외부관(110)과 노즐 외부관(210)의 연결부위에 틈새가 발생되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이렇게 서브랜스 본체(100)와 노즐(200)을 나사체결 방식에 의해 체결함에 따라 종래의 서브랜스에 존재하는 용접부를 제거함에 따라 용접부에 지금이 특히 많이 부착되는 현상을 방지하였다.

그리고, 상대적으로 용강의 복사열에 적게 노출되는 영역인 V1 영역에서는 방지판(310)에 의해 냉각수의 유동을 둔화시켜서 냉각효율을 둔화시키고, 상대적으 로 용강의 복사열에 많이 노출되는 영역인 V2 영역에는 다수의 방지핀(320)에 의해 냉각수와의 접촉면적을 늘려서 냉각효율을 향상시킴에 따라 제강공정시 V1 및 V2 영역에서 냉각수의 냉각 성능에 의하여 온도차가 최소가 되도록 하여 서브랜스의 열적 변형을 예방하였다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 서브랜스의 요부를 나타내는 정면도이고,

도 2a는 전로의 노구에서 메인랜스와 서브랜스 위치되는 것을 보여주는 개략도이며,

도 2b는 종래의 서브랜스가 변형되는 예를 보여주는 정면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 서브랜스를 나타내는 절단 분해 사시도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 서브랜스를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 서브랜스 본체 111,121,131: 너트부

200: 노즐 211,221,231: 나사부

300: 변형 방지부재 310: 방지판

320: 방지핀

Claims (6)

1. 서브랜스 본체와;

   상기 서브랜스 본체의 단부에 나사결합되어 체결되는 노즐과;

   상기 서브랜스 본체 및 노즐의 내부에 삽입되어 상기 서브랜스 본체 및 노즐의 변형을 방지하는 변형 방지부재를 포함하고,

   상기 서브랜스 본체는 외측으로부터 순차적으로 이격되어 형성되는 본체 외부관 및 본체 내부관을 포함하고,

   상기 노즐은 상기 서브랜스 본체와 대응되도록 외측으로부터 순차적으로 형성되는 노즐 외부관 및 노즐 내부관을 포함하며,

   상기 변형 방지부재는, 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관의 외주면 중 절반 영역에 접촉되도록 단면이 반호 모양인 방지판과, 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관의 외주면 중 나머지 절반 영역에서 양단이 상기 본체 내부관 및 노즐 내부관과 본체 외부관 및 노즐 외부관에 각각 접촉되고, 방사형으로 서로 이격되어 배치되는 다수개의 방지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전로용 서브랜스.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 서브랜스 본체는 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 이격되어 형성되는 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관을 포함하고,

   상기 노즐은 동심원 상에서 외측으로부터 순차적으로 형성되는 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관을 포함하며,

   상기 서브랜스 본체의 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관은 각각 대응되는 상기 노즐의 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관과 나사결합되는 것을 특징으로 하는 전로용 서브랜스.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 본체 외부관, 본체 내부관 및 본체 공급관의 하단부에는 각각 너트부가 형성되고,

   상기 노즐 외부관, 노즐 내부관 및 노즐 공급관의 상단부에는 각각 나사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전로용 서브랜스.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 너트부의 내주면 및 나사부의 외주면에는 메탈본드가 도포되는 것을 특징으로 하는 전로용 서브랜스.
5. 삭제
6. 삭제

Images