KR20220139090A - 개선된 구조의 슬래그 다트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연속 주조공정의 용강 출강 시 슬래그를 차단하는 슬래그 다트(dart)는 출강구에서 용강 및 슬래그의 이동을 제어하도록 깔때기 형상으로 마련되며 하나 이상의 슬롯(slot)이 외주면에 마련되는 헤드(차단부), 상기 헤드 하부에 연결되어 상기 출강구 방향으로 삽입되는 긴 봉 형상의 스템(안내부), 상기 헤드 상부에 연결되는 나사봉(파지부) 및 상기 스템 상부에 마련되어 상기 헤드와 스템을 체결하며 상기 헤드보다 비중이 큰 재질로 마련되는 체결부를 포함하며, 상기 헤드는 비중이 2 내지 7, 용융점은 섭씨 1700도 이상의 재질로 마련되고, 내부에 상기 체결부 형상에 대응되는 체결부 홈이 마련됨으로써 상기 스템의 체결부와 연결되며, 상기 체결부는 연직 상 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 경사(taper)부를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 구조의 슬래그 다트{Slag Dart with Improved Structure}

본 발명은 제강 공정의 전로 설비에서 슬래그가 래들에 유입되지 않도록 출강구를 막는 슬래그 다트에 관한 것으로서 보다 상세하게는 슬래그 다트의 구조를 개선함으로써 사용 성능이 개선된 슬래그 다트에 관한 것이다.

일반적으로 제강 공정은 용선 예비정련 - 전로정련 - 2차 정련공정으로 구성되며, 이 과정을 통해 얻어진 용강은 연속 주조공정을 거쳐 수요자가 원하는 주편 등으로 제조된다. 상기 전로 내에서 용선 및 고철의 처리가 완료되면, 전로를 기울여 상기 전로의 측벽에 설치된 출강구를 통하여 용강을 레이들(ladle)로 옮기는 공정이 수행된다. 레이들로 옮겨진 용강은 연속주조 공정과 같은 후속 공정을 거치면서 최종적으로 제품화된다.

일반적으로 전로 내에는 상기 용강과 함께 부유하는 슬래그(slag)가 존재한다. 상기 슬래그는 Al2O3, FeO, CaO, SiO2, P2O5 및 MgO와 같은 산화물을 함유하고 있으며, 이들이 용강에 혼입되면 후속 공정에서 반응하여 불량이 발생할 수 있다.

예를 들어, 상기 슬래그로 인해 주조된 제품의 압연 시 결함이 발생할 수 있으며, 제품 원료에 대한 제품 순 비율이 저하되어 양질의 제품을 얻을 수 없는 것이다. 따라서 용강과 슬래그를 분리하는 정련 공정이 요구되며, 이러한 정련 공정을 위하여, 전로에서 용강의 출강 시 슬래그를 차단하기 위한 장치로서 슬래그 다트(dart)가 사용되고 있는 것이다.

상기 슬래그 다트는 용강의 비중보다 작고, 슬래그의 비중보다 크게 마련함으로써 전로의 출강 단계에서 전로 내의 용강이 어느 정도 감소되면, 상기 슬래그 다트가 전로 내로 장입되고, 상기 출강구에 직상으로 투하된다. 상기 전로 내의 용강의 양이 점점 줄어들면서 상기 슬래그 다트가 점차 가라앉고, 가라앉은 슬래그 다트에 의해 출강구가 막혀 슬래그의 유입이 차단되며, 상기 출강구는 최종적으로 폐쇄되는 것이다.

그런데, 상기 슬래그 다트는 투입 시에 스템(stem)이 출강구에 정확히 일치해야 하며, 투입 중 스템(stem)이 흔들려 출강구와 일치하지 않는 경우 상기 슬래그 다트가 전도되어 제 기능을 하지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 종래 슬래그 다트의 경우 헤드(head)의 슬롯(Slot) 부분과 스템 사이에 공간(gap)이 있어 사용 중 흔들리게 되며 이때 슬래그 다트가 전도되어 슬래그 다트 비용 손실 및 강 품질 저하를 초래한다.

또한, 특히 상기 슬래그 다트의 헤드를 가압하여 제조하는 제품의 경우 금형의 마모를 감안하여 정치수보다 크게 설계하게 되는데 이때 슬롯과 스템 사이에 간격(gap)은 더 커지게 되므로 상술한 문제점이 더욱 발생하게 된다.

공개특허 10-2005-020403호(2005.03.04. 공개)

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조를 개선함으로써 안전하고 사용성능이 개선된 슬래그 다트를 제공하려는 것이다.

본 발명에 따른 슬래그 다트는 연속 주조공정의 용강 출강 시 슬래그를 차단하는 것으로서 출강구에서 용강 및 슬래그의 이동을 제어하도록 깔때기 형상으로 마련되며 하나 이상의 슬롯(slot)이 외주면에 마련되는 헤드(차단부), 상기 헤드 하부에 연결되어 상기 출강구 방향으로 삽입되는 긴 봉 형상의 스템(안내부), 상기 헤드 상부에 연결되는 나사봉(파지부) 및 상기 스템 상부에 마련되어 상기 헤드와 스템을 체결하며 상기 헤드보다 비중이 큰 재질로 마련되는 체결부를 포함한다.

또한, 상기 헤드는 비중이 2 내지 7, 용융점은 섭씨 1700도 이상의 재질로 마련되고, 내부에 상기 체결부 형상에 대응되는 체결부 홈이 마련됨으로써 상기 스템의 체결부와 연결되며, 상기 체결부는 연직 상 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 경사(taper)부를 갖는 형상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부는 상기 스템과 분리 결합 가능하도록 마련되며, 상기 체결부와 헤드 사이에 하나 이상의 결합부재가 더 마련되되 상기 결합부재는 이격된 공간을 채우는 액상 또는 고상의 밀봉 부재를 사용하여 상기 스템과 헤드를 견고하게 체결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부와 체결부 홈의 표면에 서로 대응되는 복수의 돌부, 요홈을 마련함으로써 서로 끼워 맞춰지거나 결합 시 표면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 전도 및 흔들림을 방지하기 위해 상기 헤드의 하부 비중을 상부보다 크게 마련하고, 상기 헤드 하부의 표면을 가공하여 표면적을 증대시키거나 상기 헤드 슬롯의 형상을 변형하여 용강의 흐름을 조절함으로써 볼텍스 현상을 방지하여 슬래그 다트의 안전성을 확보하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부는 둘 이상의 구성을 결합함으로써 상기 경사부가 둘 이상 마련되도록 하고 복수로 마련되는 경우 쐐기 형태로 마련되어 견고하게 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스템과 헤드에 하나 이상의 접촉 센서가 마련되어 상기 슬래그 다트를 사용하기 전 상기 스템과 헤드의 체결 상태를 감지하며, 감지된 정보를 사용자에게 알람 하도록 하나 이상의 통신수단이 더 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬래그 다트는 구조를 개선함으로써 작업 시 안전함을 제공하고 사용 성능이 개선될 수 있다.

도 1은 슬래그 다트를 설명하기 위한 사시도,
도 2는 슬래그 다트의 사용상태를 설명하는 설명도로서 도 2a는 용강과 슬래그 상에 있는 다트를 보여주며, 도 2b는 출강구를 차단한 슬래그 다트를 보여준다.
도 3은 도 1의 슬래그 다트의 A-A' 방향으로의 단면도,
도 4는 슬래그 다트의 헤드 단면 및 부분확대도,
도 5는 슬래그 다트의 헤드의 장착 전후 단면을 설명하는 설명도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 다트에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다. 본 발명의 설명을 위한 표현들은 서로 동일 또는 유사한 의미의 여러 표현으로 기재될 수 있고 표현에 한정하여 해석하지 않으며 발명의 취지에 맞게 해석할 수 있다.

본 발명에 따른 슬래그 다트는 앞서 설명한 바와 같이 비중의 차이에 의해 용강과 슬래그를 출강구에서 구분하여 차단시키는 것이며, 효율적인 구분 차단을 위해 구조적인 면과 재료적인 면의 추가 접근 및 개선이 가능하다. 특히, 슬래그 유출 방지를 극대화하기 위하여, 슬래그 다트 내부에 홈을 만들어 출탕구를 폐쇄하더라도 상기 홈을 통하여 잔탕이 배출되도록 하거나, 슬래그 다트 헤드부인 내화재 내부에 홀을 내어 잔류 용탕을 줄일 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 슬래그 다트는 일반적으로 다음의 조건을 만족할 수 있다. 비중이 용강(약 7.0)보다 작고, 슬래그(약 2.5∼3.0)보다 커야 한다. 고온의 용강 및 슬래그가 존재하는 조건에서 용융되지 않고 견뎌야 하므로 내화재의 융점이 높아야(1700℃ 이상)한다. 운반이나 취급이 용이하도록 강도가 높고 상온상태에서 순식간에 고온영역으로 투입되어야 하므로 열 충격이 강해야 한다. 고온의 슬래그와 접촉하고 있으므로 내화재 자체가 내침식성이 우수 하여야 한다.

또한, 본 발명에 따른 슬래그 다트는 내부에 철이나 강이 내장될 수 있으며 외부는 알루미늄계 보크사이트로 이루어진 내화재료로 구성될 수 있으며 비중이 슬래그와 용강의 중간 정도(3.0-5.5)를 가지면서 내부는 내화성이 강한 산화물과 비중 조정용 철분으로 구성될 수도 있다. 물론, 본 발명에 따른 슬래그 다트는 상술한 재질로 한정되지 않고 다양한 재료의 배합 및 추가가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 슬래그 다트(1)의 사시도이며, 도 2는 슬래그 다트의 작동을 설명하기 위한 설명도로서 전로(C) 내부의 슬래그(S)와 용강(M) 사이에 상기 슬래그 다트(1)가 위치하며 상기 전로를 기울여 용강이 출강구로 빠져 나가는 경우 이후 슬래그의 유입을 방지하기 위해 상기 슬래그 다트가 출강구를 차단하게 되는 것을 보여준다.

본 발명에 따른 슬래그 다트는 연속 주조공정의 용강 출강 시 슬래그를 차단하도록 출강구에서 용강(M) 및 슬래그(S)의 이동을 제어하도록 깔때기 형상으로 마련되며, 하나 이상의 슬롯(slot, 11)이 외주면에 마련되는 헤드(차단부, 10), 상기 헤드(10) 하부에 연결되어 상기 출강구 방향으로 삽입되는 긴 봉 형상의 스템(안내부, 30), 상기 헤드(10) 상부에 연결되는 나사봉(파지부, 20)로 구성된다.

본 발명에 따른 슬래그 다트는 상기 스템(30) 상부에 마련되어 상기 헤드(10)와 스템(30)을 체결하며 상기 헤드보다 비중이 큰 재질로 마련되는 체결부(50)를 포함하며, 상기 헤드는 비중이 2 내지 7, 용융점은 섭씨 1700도 이상의 재질로 마련된다.

상기 헤드는 일반적으로 깔때기 형상 내지 원추 형상으로 마련되나 경우에 따라서 출강구를 차단하도록 출강구에 대응되는 형상으로 마련되거나 외주면에 다양한 돌기부 또는 절곡부, 굴곡부를 가지는 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 비정형, 비대칭 형상으로 마련될 수도 있고, 수평방향으로의 단면이 타원형태로 제작될 수도 있다.

상기 헤드(10) 내부에 상기 체결부(50) 형상에 대응되는 체결부 홈(체결 공간, 51)이 마련됨으로써 상기 체결부와 체결부 홈이 연결되며, 이를 통해 상기 헤드와 스템이 견고하게 체결될 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 슬래그 다트의 상기 체결부(50)는 연직 상 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 경사(taper)부를 갖는다. 즉, 일자형태의 체결부가 아니며 그 단면의 면적이 상부로 갈수록 작아지는 경사 형태를 갖는 것이다.

상기 경사부는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 체결부의 상부 너비(L1)가 하부 너비(L2)보다 작게 마련되며 그 상부와 하부의 비율은 0.5 내지 0.9로 마련될 수 있으며, 상기 각도(a)는 5 내지 20으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전로의 규격이나 공정 상의 필요에 따라 상기 비율과 각도는 조정될 수 있다.

본 발명의 특징인 경사부를 갖는 상기 체결부(50) 및 체결홈(51)에 의해 헤드와 스템의 체결방식이 개선됨으로써 기존 일자 형태의 체결 방식에 비해 체결력이 상승하고 및 흔들림이 제어되며 심봉 금형 마모가 발생하더라도 체결력 유지할 수 있게 된다.

즉, 기존의 슬래그 다트의 경우 심봉의 마모를 감안하여 치수를 크게 설계함으로써 사용 시 흔들림을 유발하지만, 본 체결 방식의 경우 심봉 금형 마모와 상관없이 체결력을 유지 할 수 있기 때문에 금형 설계를 정치수에 맞춰 설계가 가능한 것이다.

또한, 상기 체결부(50)는 상기 스템(30)과 분리 결합 가능하도록 마련될 수 있으며, 이때 상기 체결부(50)와 헤드(10) 사이에 하나 이상의 결합부재(미도시)가 더 마련될 수 있다. 즉, 상기 체결부(50)와 스템(30)을 일체형으로 제작하는 것 이외에 분리, 결합이 가능하도록 제작할 수 있는 것이며, 결합 시 견고한 결합을 위해 이격된 공간을 채우는 액상 또는 고상의 밀봉 부재를 더 사용하는 것이다.

또한, 상기 체결부(50)와 체결부 홈(51)의 표면에 서로 대응되는 복수의 돌부(미도시), 요홈을 마련함으로써 서로 끼워 맞춰지거나 결합 시 표면적을 증대시킬 수 있다. 즉, 경사부를 갖는 상기 체결부와 체결부 홈의 결합 시 표면적을 증가시키기 위해 복수의 돌부 내지 요홈을 마련할 수 있는 것이다.

물론, 상기 돌부와 요홈 사이에도 별도의 추가(2차적) 돌기부 등을 마련함으로써 결합 표면적을 극대화 할 수 있으며, 결합 부위에 견고한 체결을 위한 추가 실링 부재 등을 더 마련할 수도 있다.

또한, 상기 슬래그 다트의 전도 및 흔들림을 방지하기 위해 상기 헤드(10)의 하부 비중을 상부보다 크게 마련할 수 있다. 즉, 비중이 상대적으로 높은 재료를 하부에 사용하는 것이다. 예컨대, 융점이 높은 금속재질 등을 사용할 수도 있으며 상부는 다공질 내지 비중이 작은 재질을 사용하는 것이다.

또한, 상기 헤드(10) 하부의 표면을 가공하여 표면적을 증대시키거나 상기 헤드 슬롯(11)의 형상을 변형하여 용강의 흐름을 조절함으로써 볼텍스 현상을 방지하여 슬래그 다트의 안전성을 확보할 수도 있다. 예컨대, 상기 슬롯을 일자형이 아닌 곡선, 나선 형태로 가공함으로써 해당 효과를 얻을 수 있다.

상기 체결부(50)는 둘 이상의 구성을 결합함으로써 상기 경사부가 둘 이상 부분으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 체결부(50)를 상부 및 하부 또는 3개 이상의 동일하거나 유사한 형태를 연결함으로써 더욱 견고한 체결력을 확보하는 것이며, 이와 같이 복수로 마련되는 경우 연직방향으로 단면을 보면 쐐기 형태로 마련될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 슬래그 다트는 상기 스템(30)과 헤드(10)에 하나 이상의 접촉 센서(미도시)가 마련되어 상기 슬래그 다트를 사용하기 전 상기 스템과 헤드의 체결 상태를 감지할 수 있다. 즉, 슬래그 다트의 안전한 사용을 위해 체결 상태를 육안으로 감지하는 것이 아닌 별도의 센서부(미도시)를 통해 정확하게 감지하여 이를 확인할 수 있는 것이다.

또한, 감지된 정보를 사용자에게 알람 하도록 하나 이상의 통신수단(미도시)이 더 마련될 수 있으며, 상기 통신수단은 근거리 통신수단이 사용되거나 사용자의 휴대용 단말과 연동될 수 있으며 나아가 해당 정보는 기록 및 활용되어 학습, 예측이 가능할 수도 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 개선된 구조의 슬래그 다트는 다양한 규격, 모양 및 기준에 적용될 수 있도록 변경 및 교환하여 사용될 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명에 따른 개선된 구조의 슬래그 다트는 스템과 헤드를 견고하게 체결함으로써 안전하고 사용성이 우수한 슬래그 다트에 활용될 수 있다.

1: 슬래그 다트 10: 헤드
11: 슬롯 20: 나사봉(파지부)
30: 스템(안내부) 50: 체결부
51: 체결부 홈(공간)
L1: 체결부 상부 너비
L2: 체결부 하부 너비
H1: 체결부 높이
S: 슬래그
C: 전로
M: 용강

Claims (6)

1. 연속 주조공정의 용강 출강 시 슬래그를 차단하는 슬래그 다트(dart)에 있어서,
   출강구에서 용강 및 슬래그의 이동을 제어하도록 깔때기 형상으로 마련되며 하나 이상의 슬롯(slot)이 외주면에 마련되는 헤드(차단부);
   상기 헤드 하부에 연결되어 상기 출강구 방향으로 삽입되는 긴 봉 형상의 스템(안내부);
   상기 헤드 상부에 연결되는 나사봉(파지부); 및
   상기 스템 상부에 마련되어 상기 헤드와 스템을 체결하며 상기 헤드보다 비중이 큰 재질로 마련되는 체결부; 를 포함하며,
   상기 헤드는 비중이 2 내지 7, 용융점은 섭씨 1700도 이상의 재질로 마련되고, 내부에 상기 체결부 형상에 대응되는 체결부 홈이 마련됨으로써 상기 스템의 체결부와 연결되며, 상기 체결부는 연직 상 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 경사(taper)부를 갖는 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 체결부는 상기 스템과 분리 결합 가능하도록 마련되며,
   상기 체결부와 헤드 사이에 하나 이상의 결합부재가 더 마련되되 상기 결합부재는 이격된 공간을 채우는 액상 또는 고상의 밀봉 부재를 사용하여 상기 스템과 헤드를 견고하게 체결하는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 체결부와 체결부 홈의 표면에 서로 대응되는 복수의 돌부, 요홈을 마련함으로써 서로 끼워 맞춰지거나 결합 시 표면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   
4. 제 1항에 있어서,
   전도 및 흔들림을 방지하기 위해 상기 헤드의 하부 비중을 상부보다 크게 마련하고, 상기 헤드 하부의 표면을 가공하여 표면적을 증대시키거나 상기 헤드 슬롯의 형상을 변형하여 용강의 흐름을 조절함으로써 볼텍스 현상을 방지하여 슬래그 다트의 안전성을 확보하는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 체결부는 둘 이상의 구성을 결합함으로써 상기 경사부가 둘 이상 마련되도록 하고 복수로 마련되는 경우 쐐기 형태로 마련되어 견고하게 체결되는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 스템과 헤드에 하나 이상의 접촉 센서가 마련되어 상기 슬래그 다트를 사용하기 전 상기 스템과 헤드의 체결 상태를 감지하며, 감지된 정보를 사용자에게 알람 하도록 하나 이상의 통신수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 슬래그 다트.
   

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