KR-20260061828-A - LANCE FOR BLOWING IN CONVERTER

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Abstract

개시된 취련용 랜스는: 내부에 가스가 유동하는 가스 유로부, 및 냉각수가 유동하는 냉각수 유로부를 포함하는 랜스 보디; 랜스 보디의 하단부에 위치하고, 가스가 가스 유로부의 하단부에서 랜스 보디의 외부로 토출되도록 안내하는 메인 노즐; 및 메인 노즐보다 상측에 위치하고, 가스가 가스 유로부에서 랜스 보디의 외부로 토출되도록 안내하는 제1 서브 노즐 및 제2 서브 노즐;을 포함한다.

Inventors

송병주
임근철
김성훈

Assignees

현대제철 주식회사
주식회사 에스이앤컴퍼니

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (12)

내부에 가스가 유동하는 가스 유로부, 및 냉각수가 유동하는 냉각수 유로부를 포함하는 랜스 보디; 상기 랜스 보디의 하단부에 위치하고, 가스가 상기 가스 유로부의 하단부에서 상기 랜스 보디의 외부로 토출되도록 안내하는 메인 노즐; 및 상기 메인 노즐보다 상측에 위치하고, 가스가 상기 가스 유로부에서 상기 랜스 보디의 외부로 토출되도록 안내하는 제1 서브 노즐 및 제2 서브 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제1 항에 있어서, 상기 냉각수 유로부는 상기 가스 유로부를 에워싸고 상기 가스 유로부의 바깥에 배치되는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제1 항에 있어서, 상기 제2 서브 노즐의 출구가 상기 제1 서브 노즐의 출구보다 상측에 위치하고, 상기 제1 서브 노즐은 상기 랜스 보디의 길이 방향의 축선에 대해 제1 서브 경사각으로 경사지게 연장되고, 상기 제2 서브 노즐은 상기 축선에 대해 상기 제1 서브 경사각보다 큰 제2 서브 경사각으로 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제3 항에 있어서, 상기 제1 서브 경사각의 크기는 19 내지 21°이고, 상기 제2 서브 경사각의 크기는 34 내지 36°인 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제1 항에 있어서, 상기 랜스 보디는, 상기 메인 노즐이 형성된 메인 노즐 블록부, 상기 메인 노즐 블록부의 상측에 위치하고 상기 제1 서브 노즐 및 상기 제2 서브 노즐이 형성된 서브 노즐 블록부, 상기 랜스 보디의 길이 방향의 축선을 따라 연장되고, 상기 메인 노즐 블록부에 연결되는 일 측 단부와 상기 서브 노즐 블록부에 연결되는 타 측 단부를 포함하는 제1 원통부, 및 상기 축선을 따라 연장되고, 상기 서브 노즐 블록부에 연결되는 일 측 단부를 포함하는 제2 원통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제5 항에 있어서, 상기 메인 노즐 블록부의 열전도율 및 상기 서브 노즐 블록부의 열전도율이, 상기 제1 원통부의 열전도율 및 상기 제2 원통부의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제6 항에 있어서, 상기 메인 노즐 블록부 및 상기 서브 노즐 블록부는 구리(Cu)를 포함하고, 상기 제1 원통부 및 상기 제2 원통부는 스틸(steel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제6 항에 있어서, 상기 메인 노즐 블록부와 상기 제1 원통부, 상기 제1 원통부와 상기 서브 노즐 블록부, 및 상기 서브 노즐 블록부와 상기 제2 원통부는 각각 용접에 의해 서로 접합되고, 상기 메인 노즐 블록부와 상기 제1 원통부가 용접된 제1 이종 용접부, 상기 제1 원통부와 상기 서브 노즐 블록부가 용접된 제2 이종 용접부, 및 상기 서브 노즐 블록부와 상기 제2 원통부가 용접된 제3 이종 용접부 중에서 적어도 하나의 이종 용접부의 두께는 상기 적어도 하나의 이종 용접부의 주위의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제1 항에 있어서, 상기 랜스 보디는, 상기 가스 유로부로부터 가스가 유입되도록 상기 가스 유로부와 연결되는 가스 채널을 더 포함하고, 상기 제1 서브 노즐 및 상기 제2 서브 노즐이 상기 가스 채널에서 분기되는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제1 항에 있어서, 상기 냉각수 유로부가 막히지 않도록 상기 냉각수 유로부에 설치되고, 상기 냉각수 유로부에서 냉각수가 곡선 경로를 따라 흐르도록 안내하는 곡선형 스페이서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제10 항에 있어서, 상기 곡선형 스페이서는, 상기 랜스 보디의 길이 방향의 축선과 평행한 제1 선을 따라 연장되고, 냉각수가 유입되는 인렛부, 상기 제1 선과 겹쳐지지 않고 평행한 제2 선을 따라 연장되고, 상기 인렛부로 유입된 냉각수가 유출되는 아웃렛부, 및 상기 인렛부와 상기 아웃렛부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.
제10 항에 있어서, 상기 냉각수 유로부는, 상기 가스 유로부의 바깥에 냉각수가 상기 랜스 보디의 상단부에서 상기 랜스 보디의 상기 하단부로 흐르도록 형성된 투입 냉각수 유로부, 및 상기 투입 냉각수 유로부와 상기 가스 유로부 사이에 냉각수가 상기 랜스 보디의 상기 하단부에서 상기 랜스 보디의 상기 상단부로 흐르도록 형성된 회수 냉각수 유로부를 포함하고, 상기 곡선형 스페이서는 상기 투입 냉각수 유로부에 설치되는 것을 특징으로 하는 취련용 랜스.

Description

취련용 랜스{LANCE FOR BLOWING IN CONVERTER} 본 발명은 취련용 랜스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 연소 노즐을 포함하는 취련용 랜스에 관한 것이다. 고로에서 생산된 용선을 스크랩(고철)과 함께 전로에 투입하고 녹여서 용강을 생산하는 공정을 제강 공정이라 한다. 제강 공정에서 랜스를 이용하여 산소를 불어 넣어 탄소, 인, 유황 등의 불순물을 산화시켜 제거하는 과정을 취련이라 한다. 취련 과정의 효율이 향상되면 스크랩 투입량 대비 적은 양의 용선을 투입할 수 있어서 제철소에서 온실가스 배출량이 저감될 수 있다. 본 발명의 배경기술은 공개특허공보 제10-2013-0075806호(2013.07.08. 공개, 발명의 명칭: 전로 취련용 랜스의 지금 감지장치)에 개시되어 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스가 설치된 전로를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스의 단면도이다. 도 3은 도 2의 A 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 4는 도 2의 B 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 5는 도 2의 C 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 6은 도 2의 곡선형 스페이서의 사시도이다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 취련용 랜스를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스가 설치된 전로를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 B 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 C 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 6은 도 2의 곡선형 스페이서의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제강 공정은 전로(10)에 투입된 용선과 스크랩(고철)을 열을 가하여 용융시켜서 용강(1)을 생산하는 공정이다. 전로(10)는 상측에 용선과 스크랩이 투입되는 입구(15), 및 측면에 생산된 용강(1)을 배출하는 출구(18)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스(100)는 전로(10)의 입구(15)를 통해 전로(10)의 내부로 연장되도록 투입된다. 취련용 랜스(100)의 하부에서 고순도, 고압, 대유량의 산소 가스(G1, G2, G3)가 용강(1)으로 토출되면, 용강(1)에서 불순물이 급격히 산화되면서 슬래그(slag)(5)가 되어 용강(1)의 상부로 부유할 수 있다. 취련 과정에서 메인 노즐(150)에서 토출된 고압의 산소 제트(G1)에 의해 용강(1)이 비산하여 취련용 랜스(100)의 외주면 또는 전로(10)의 입구(15)에 부착되고 냉각으로 인해 경화되면 지금(skull)(미도시)이 될 수 있다. 지금이 많이 부착되면 취련용 랜스(100)를 전로(10)에서 빼내고 지금을 제거해야 하므로, 전로 공정의 지연과 제강 생산성의 저하가 초래될 수 있다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 취련용 랜스(100)는 랜스 보디(101), 메인 노즐(150), 제1 서브 노즐(170), 및 제2 서브 노즐(180)을 포함한다. 랜스 보디(101)는 대략 원통 형상을 가지며, 수직 방향의 축선(AX)을 따라 연장될 수 있다. 랜스 보디(101)는 내부에 가스 유로부(190, 191, 193)를 구비한다. 가스 유로부(190)를 통해 고순도의 산소 가스가 랜스 보디(101)의 내부로 공급된다. 가스 유로부(190)는 통합 가스 유로부(190), 메인 가스 유로부(191), 및 서브 가스 유로부(193)를 포함할 수 있다. 통합 가스 유로부(190)는 랜스 보디(101) 내부에서 상부에 마련되며, 통합 가스 유로부(190)를 통해 랜스 보디(101)의 외부로부터 산소 가스가 유입된다. 메인 가스 유로부(191)는 통합 가스 유로부(190)의 아래에 마련된다. 메인 가스 유로부(191)로 유입된 산소 가스는 랜스 보디(10)의 하단부에 위치한 메인 노즐(150)을 통해 랜스 보디(101)의 외부로 토출된다. 이하에서 메인 노즐(150)에서 토출되는 산소 가스를 제1 산소 제트(G1)라 칭할 수 있다. 제1 산소 제트(G1)에 의해 용강(1)의 불순물이 산화되는 것을 1차 연소라고 칭할 수 있다. 서브 가스 유로부(193)는 통합 가스 유로부(190)의 아래에 마련되고, 메인 가스 유로부(191)의 바깥에 마련될 수 있다. 통합 가스 유로부(190)가 메인 가스 유로부(191)와 서브 가스 유로부(193)로 분기될 수 있다. 서브 가스 유로부(193)로 유입된 산소 가스는 제1 서브 노즐(170)과 제2 서브 노즐(180)을 통해 랜스 보디(101)의 외부로 토출된다. 이하에서 제1 서브 노즐(170)에서 토출되는 산소 가스를 제2 산소 제트(G2)라 칭하고, 제2 서브 노즐(180)에서 토출되는 산소 가스를 제3 산소 제트(G3)라고 칭할 수 있다. 용강(1)의 불순물이 산화된 가스가 제2 산소 제트(G2) 및 제3 산소 제트(G3)와 반응하여 산화되는 것을 2차 연소라고 칭할 수 있다. 메인 노즐(150)은 메인 가스 유로부(191)와 연통하여 랜스 보디(101)의 외측으로 개방된다. 메인 노즐(150)은 랜스 보디(101)의 하단면(112)으로 개방된다. 메인 노즐(150)은 산소 가스가 메인 가스 유로부(191)의 하단부에서 랜스 보디(101)의 외부로 토출되도록 안내한다. 메인 노즐(150)은 축선(AX)에 대해 메인 경사각(TA1)으로 경사지게 연장될 수 있다. 도 3에서 메인 경사각(TA1)은 축선(AX)과 메인 노즐(150)의 길이 방향의 연장선(JX1) 사이의 각도로 정의될 수 있다. 메인 노즐(150)이 기울어진 메인 경사각(TA1)은 예컨대, 10 내지 17° 일 수 있다. 도 3에 도시된 메인 노즐(150)은 길이 방향을 따라 메인 가스 유로(191)에서 멀어질수록 내경의 크기가 커지는 콘형 노즐이지만, 이와 달리 내경의 크기가 길이 방향을 따라 일정한 관형 노즐일 수도 있다. 제1 서브 노즐(170) 및 제2 서브 노즐(180)은 서브 가스 유로부(193)와 연통하여 랜스 보디(101)의 외측으로 개방된다. 제1 서브 노즐(170) 및 제2 서브 노즐(180)은 산소 가스가 서브 가스 유로부(193)에서 랜스 보디(101)의 외부로 토출되도록 안내한다. 제1 서브 노즐(170) 및 제2 서브 노즐(180)은 메인 노즐(150)보다 상측에 위치한다. 제1 서브 노즐(170)은 랜스 보디(101)의 길이 방향의 축선(AX)에 대해 제1 서브 경사각(TA2)으로 경사지게 연장될 수 있다. 제2 서브 노즐(180)은 축선(AX)에 대해 제1 서브 경사각(TA2)보다 큰 제2 서브 경사각(TA3)으로 경사지게 연장될 수 있다. 도 4에서 제1 서브 경사각(TA2)은 축선(AX)과 평행한 임의의 수직선(VL)과, 제1 서브 노즐(170)의 길이 방향의 연장선(JX2) 사이의 각도로 정의될 수 있다. 제2 서브 경사각(TA3)은 축선(AX)과 평행한 임의의 수직선(VL)과, 제2 서브 노즐(180)의 길이 방향의 연장선(JX3) 사이의 각도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 경사각(TA2)의 크기는 19 내지 21° 이고, 제2 서브 경사각(TA3)의 크기는 34 내지 36° 일 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2 서브 노즐(180)의 출구(183)가 제1 서브 노즐(170)의 출구(173)보다 상측에 위치할 수 있다. 제1 서브 노즐(170)의 출구(173)는 산소 가스가 제1 서브 노즐(170)에서 랜스 보디(101)의 외부로 유출되는 지점을 의미한다. 제2 서브 노즐(180)의 출구(183)는 산소 가스가 제2 서브 노즐(180)에서 랜스 보디(101)의 외부로 유출되는 지점을 의미한다. 제1 서브 노즐(170)의 입구(171)는 산소 가스가 제1 서브 노즐(170)로 유입되는 지점을 의미하고, 제2 서브 노즐(180)의 입구(181)는 산소 가스가 제2 서브 노즐(180)로 유입되는 지점을 의미한다. 제1 서브 노즐(170)에서 토출된 제2 산소 제트(G2)는 메인 노즐(150)과 제1 서브 노즐(170) 사이의 랜스 보디(101)의 외주면에 부착되는 지금을 억제하고, 메인 노즐(150)과 제1 서브 노즐(170) 사이의 영역에서 2차 연소를 촉진할 수 있다. 제2 서브 노즐(180)에서 토출된 제3 산소 제트(G3)는 전로(10) 내에서 취련용 랜스(100)로부터 비교적 멀리 이격된 영역으로 확산되어서 2차 연소를 더욱 촉진할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 노즐(170)은 제1 서브 노즐(170)의 길이 방향을 따라 내경의 크기가 일정한 관형 노즐을 포함할 수 있다. 제2 서브 노즐(180)은 제2 서브 노즐(180)의 길이 방향을 따라 내경의 크기가 일정한 관형 노즐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 노즐(170) 및 제2 서브 노즐(180))의 내경의 크기는 5 내지 10 mm 일 수 있다. 메인 채널(150)의 내경의 크기는 제1 서브 노즐(170)의 내경의 크기 및 제2 서브 노즐(180)의 내경의 크기보다 클 수 있다. 취련용 랜스(100)는 서브 가스 유로부(193)로부터 산소 가스가 유입되도록 서브 가스 유로부(193)의 하단에 가스 유동 가능하게 연결되고 하향 경사지게 연장되는 가스 채널(160)을 더 포함할 수 있다. 제1 서브 노즐(170) 및 제2 서브 노즐(180)이 가스 채널(160)에서 분기될 수 있다. 예를 들면, 가스 채널(160)의 출구는 제1 서브 노즐(170)의 입구(171) 및 제2 서브 노즐(180)의 입구(181)와 가스 유동 가능하게 연결될 수 있다. 메인 노즐(150), 제1 서브 노즐(170), 및 제2 서브 노즐(180)은 각각 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 메인 노즐(150)은 예컨대, 6개 내지 1