KR20130116065A - 가스 취입 노즐 - Google Patents
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Abstract
노즐 자체의 길이를 연장하거나 노즐을 교환하거나 추가적으로 기존의 정련 설비를 크게 개조하는 것이 필요하지 않고, 또한, 가스 취입 전환시에 대기 노즐을 개구시키는 것이 불필요하며, 또한 내용 수명을 한층 더 연장하는 것이 가능한 가스 취입 노즐을 제공한다. 로 내측 선단이 로 내에 노출하고, 로 내의 용융 금속으로 가스를 취입하는 것이 가능한 상태인 복수의 제 1 금속 세관(11)과, 제 1 서지 탱크(12)와, 제 1 내화물(13)을 포함한 제 1 노즐부(10)와, 내화물 중에 매설되고 로 내측 선단이 폐색한 복수의 제 2 금속 세관(21)과, 제 2 서지 탱크(22)와, 제 2 내화물(23)을 포함하는 제 2 노즐부(20)를 포함한 구성이고, 제 2 노즐부의 제 2 금속 세관의 로 내측 선단에 이르기까지 내화물(23)의 소모가 진행되면, 제 2 노즐부(20)의 제 2 금속 세관(21)으로부터의 가스의 취입을 개시시키는 한편, 제 1 노즐부(10)로부터의 가스 취입을 정지시킨다.
Description
본 발명은 전기로나 전로 등에 설치되고, 용융금속에 가스를 취입하기 위해 사용하는 가스 취입 노즐에 관한 것이다.
전기로나 전로 등의 용융 금속 정련 용기의 바닥 또는 측벽에는 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 또는 일산화 탄소 가스, 탄산 가스 등을 정련로 내의 용융금속 중에 취입시키기 위한 가스 취입 노즐이 설치되어 있는 것이 일반적이다.
이 가스 취입 노즐은, 내열 스포올링성, 내마모성 및 용선, 용강, 슬랙 등에 대한 내식성이 요구되기 때문에, 일반적으로 예컨대 MgO-C벽돌 등의 탄소 함유 내화물에 한 개 또는 복수 개의 가스 취입용 금속 세관(예컨대 스테인레스강 등)을 상기 내화물을 관통하도록 삽입한 모양으로 설치하고 제작된다.
또한, 대량으로 가스를 취입할 용도로 사용되는 가스 취입 노즐로서는, 단관 타입의 지름이 큰 것이 사용되고, 특히 많은 가스를 취입할 필요 없이, 치밀한 기포의 가스를 취입하는 것이 바람직한 용도로는, 복수의 금속 세관을 내화물을 관통하도록 삽입한 모양의 세관 타입의 것이 사용된다.
또, 가스 취입 노즐은 사용시에는 노즐 자체의 온도가 상승하고, 탄소 함유 내화물 중의 탄소가 금속 세관에 침투하는 침탄 현상에 의해 금속 세관의 융점이 저하하여 용융한다.
금속 세관이 용융하면, 가스의 취입에 따라 생기는 용강류가 직접적으로 탄소 함유 내화물에 닿아 소모되기 쉬워진다. 이 때문에, 가스 취입 노즐 자체의 수명이 짧아진다.
따라서 이러한 문제점을 해결하게 위해, 이하의 특허문헌 1~6과 같은 기술이 제안되어 있다.
우선, 특허문헌 1에는, 탄소를 포함하지 않는 캐스터블 등의 내화물에서 가스 취입용의 금속 세관을 피복 한 후, 탄소 함유 내화물에 삽입하도록 한 가스 취입 노즐이 제안되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 1의 가스 취입 노즐의 경우, 탄소를 포함하지 않는 캐스터블 등의 내열 스포올링성 및 내식성보다 뒤떨어지는 내화물이 먼저 소모되고, 캐스터블 부분이 수명 율속(rate-determining)되기 때문에, 노즐을 소정의 길이로 유지한 상태에서는, 더욱이 내용 수명의 연장을 도모할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
또, 특허문헌 2에는, 알루미나카본질 내화물 중에 내설되는 복수 개의 가스 취입용 금속 세관의 외주에 MgO질 초미분을 주성분으로 하는 슬러리 액을 도포하고, MgO코팅층을 형성하도록 한 알루미나카본질 가스 취입용 플러그가 제안되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 2의 가스 취입 플러그의 경우, MgO코팅된 금속 세관을 탄소 함유 내화물 내부에 설치할 때 코팅층이 박리되고, 결과적으로 박리 부분에서 침탄(carburizing)이 생겨 충분한 효과를 얻을 수 없기 때문에, 노즐을 소정의 길이로 유지한 채로는 한층 더 내용 수명의 연장을 도모할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 탄소 함유 내화물과 가스 취입용 금속 세관의 사이에 내화성 소결체를 배설하고, 침탄을 방지하도록 한 가스 취입 노즐이 제안되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 3의 가스 취입 노즐의 경우, 통상적으로 가스 취입용의 금속 세관과 내화성 소결체와의 사이에 모르타르를 개재시키는 것이 필요하게 되고, 내마모성 및 내식성이 뒤떨어지는 모르타르가 선행적으로 소모되고 모르타르 부분에서 손상이 확대된다는 문제점이 있다. 또, 이 특허문헌 3의 경우도 노즐 길이를 소정의 길이로 유지한 채로는 한층 더 내용 수명의 연장을 도모할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
또, 특허문헌 4에는, 가스 도입용의 금속 세관에 알루미나 또는 마그네시아를 용사(溶射)하고 침탄을 방지하도록 한 취입 노즐이 제안되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 4의 가스 취입 노즐의 경우, 가스 도입용 금속 세관과 용사재의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 팽창차로 용사재가 박리하고, 박리 부분에서 침탄된다고 하는 문제점이 있다. 따라서, 이 특허문헌 4의 구성의 경우도 노즐을 소정의 길이로 유지한 채로는, 한층 더 내용 수명의 연장을 도모할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
상술의 특허문헌 1~4는 어느 것이나 침탄을 억제하는 것에 의해 내용성의 향상을 도모하고 있으며, 침탄이 억제되는 부분만 내용 기간을 연장하는 것이 가능하게 되지만, 한층 더 내용 기간을 연장하고자 하면 노즐을 한층 더 길게 하는 것이 필요하게 된다.
하지만, 만일 목표 내용 수명을 얻을 때까지 노즐을 길게 한 경우, 가스 토출 구멍에서 용강 표면까지의 거리가 짧아지고, 교반 효율의 악화에 의해 정련 효율이 저하한다는 문제가 발생한다.
또, 정련로 내의 노상면에서 과도하게 노즐이 돌출된 경우, 가열되는 면이 증가하고 열 스포올링 또는 구조 스포올링이 쉽게 발생하게 된다.
또, 노즐이 길어진 부분만 정련로 내의 노상 전체를 상승시키면, 내화물 코스트를 인상시킬 뿐만 아니라 소정의 용강량을 정련할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 특허문헌 1~4의 구성에 있어서, 노즐을 길게 함으로써 내용 수명을 한층 더 연장한다고 하는 것은 곤란한 실정이다.
또한, 상술의 특허문헌 1~4는 수명 율속으로 이루어지는 노즐 본체의 내용성을 향상시키는 것에 의해 정련 용기의 가동수를 높이는 것을 의도하는 기술에 관한 것이지만, 가스 취입 노즐의 보수 또는 전환 방법에 의해 정련 용기의 가동수를 높이는 기술도 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 5에는, 복수 개소에 설치한 가스 취입용 노즐을 사전에 노저 내화물 중에 매설(埋設)하고, 노저 내화물 표면에서 노즐 선단까지의 거리를 각각 다르게 만든 저취전로(底吹轉爐)가 개시되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 5에는, 대기중인 가스 취입용 노즐은 가스를 통기하지 않았기 때문에 잔후(殘厚) 관리가 어렵고, 타이밍 좋게 가스 취입을 전환하는 것이 곤란하며, 타이밍을 잘못 알면 노즐 내에 용강이 침입하고, 누강 사고를 일으킬 위험성이 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 세관 타입이 아닌 지름의 큰 관을 사용한 단관 타입의 물건이기 때문에, 한층 더 누강의 위험성이 높은 문제점도 있다.
또, 노즐의 로의 내측 선단에 맹캡 벽돌이나 맹캡받이 벽돌을 설치하는 등 시공이 복잡하여 시간이 걸리는 문제점이 있다.
또한, 가스 취입 전환시에, 전환 송풍구(羽口)의 개구 작업이나 사용 종료 송풍구(羽口)의 폐색 작업 등으로 시간이 걸리는 문제점이 있다.
또, 특허문헌 6에는, 용융 금속 정련 용기의 바닥 또는 측벽에 용융 금속 정련 용기의 사용 개시시부터 가스 도입관이 개구한 가스 취입 노즐과, 용기의 사용 개시시에는 그 선단면이 용융 금속에 접하고 선단부까지 가스 도입관이 폐색하고 있어 신속 교환 방법에 의해 가스 도입관을 개구하도록 한 가스 취입 노즐을 배설한 용융 금속 정련 용기가 제안되어 있다.
또, 특허문헌 6에는, 이 용융 금속 정련 용기에 의해 용융 금속을 정련하는데 있어서, 가스 취입 노즐 어느 것 중 2개를 선행 사용 후, 신속 교환방법에 의해 다른 2개를 사용하고, 선행 사용한 노즐을 폐색 시키고, 정련 용기의 사용 회수에 따라 대체로 2개를 1조로 하여 서로 번갈아가며 사용하도록 한 용융 금속 정련 용기의 조업 방법이 제안되어 있다.
하지만, 이 특허문헌 6의 용융 금속 정련 용기 및 조업 방법의 경우, 예컨대 노즐을 전환하는데 있어서는, 맹 벽돌을 드릴 등으로 해체하여 송풍구(羽口)를 개구 할 필요가 있고, 또 초회 가스 취입 노즐 측의 철피를 떼어내고, 노즐을 받고 있는 내화물을 해체하고, 또한 그 틈에 부정형 내화물을 채우는 작업이 발생하는 등 일련의 교환 작업에 시간이 걸리고 효율이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 송풍구(羽口)의 개구와 꽂은 가스 취입 노즐에 틈이 생길 가능성이 있고, 이 틈에서 용강이 침입하여 누강(漏鋼)할 우려가 있어, 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 실정에 비추어 볼 때 이루어진 것으로, 노즐 자체의 길이를 연장하는 것을 필요로 하지 않고, 또, 노즐을 교환하거나 가스 취입 변경시에 대기 노즐을 개구하는 등의 것을 필요로 하지 않고, 내용 수명을 연장하는 것이 가능하고 게다가 큰 개조를 실행시키지 않은 채 기존의 정련 설비에 적용하는 것이 가능한 가스 취입 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 발명자는 가스 취입 노즐의 손상 형태에 대해 검토를 실행하고,
(1) 가스 취입 노즐의 손상은, 가스 교반에 의해 생기는 용융 금속류에 의한 내화물의 마모가 주체이고, 일반적으로는 가스 토출 구멍부가 유발 모양으로 크게 움푹 패여 손상이 되고, 최종적으로 토출 구멍부의 내화물(노즐 내화물)의 잔후(殘厚)가 적어짐으로써 내용 수명이 결정된다.
(2) 한편, 토출 구멍부 중심에서 약 200㎜ 이상 떨어진 부위에 있어서는 마모의 정도가 가볍고 비교적 노즐 내화물의 잔후(殘厚)는 크다는 식견을 얻었다.
그리고 위치에 따른 노즐 내화물의 소모차를 유효하게 이용하는 것에 의해 노즐의 내용 수명이 개선되는 것에 착안하고, 또한 검토, 실험을 실행하여 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
즉, 본 발명의 가스 취입 노즐은,
가스 도입용의 복수의 금속 세관과, 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크와, 상기 금속 세관 및 상기 서지 탱크를 보호하는 내화물을 구비한 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐로서,
로 내측 선단이 개구하여 있고 상기 로 내측 선단이 로 내에 노출되고 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하는 것이 가능한 상태인 복수의 제 1 금속 세관과, 상기 제 1 금속 세관과 연통하는 제 1 서지 탱크와, 상기 제 1 금속 세관 및 상기 제 1 서지 탱크를 보호하는 제 1 내화물을 구비하는 제 1 노즐부와,
복수의 제 2 금속 세관과, 상기 제 2 금속 세관과 연통하는 제 2 서지 탱크와, 상기 제 2 금속 세관 및 상기 제 2 서지 탱크를 보호하는 제 2 내화물을 구비하고, 상기 제 2 금속 세관의 로 내측 선단이 소정의 깊이에 위치하도록 상기 제 2 내화물 중에 매설되고 폐색되어 있는 제 2 노즐부를 구비하고,
상기 제 2 노즐부에 가스의 압력을 건 상태에서, 상기 제 1 노즐부로부터의 가스의 취입이 계속해서 실행되고, 상기 제 2 내화물 중에 매설된 상기 제 2 금속 세관의 상기 로 내측 선단에 이르기까지 상기 제 2 내화물의 소모가 진행되면, 폐색되어 있던 상기 제 2 금속 세관의 상기 로 내측 선단이 개구하고, 상기 제 2 금속 세관으로부터 가스의 취입이 개시되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명의 가스 취입 노즐에 있어서는, 상기 제 1 금속 세관과 상기 제 2 금속 세관이 가장 근접하고 있는 부분에 있어서, 100~1000㎜의 간격을 두고 배설되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 금속 세관은 상기 내화물 표면에서 상기 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이에 매설되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 가스 취입 노즐은,
가스 도입용의 복수의 금속 세관과, 상기 복수의 금속 세관과 연통하고 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크와, 상기 금속 세관 및 상기 서지 탱크를 보호하는 내화물을 구비한 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐로서,
상기 금속 세관은 로 내측 선단이 소정의 깊이에 위치하도록 내화물 중에 매설되고, 상기 로 내 측 선단이 폐색하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 금속 세관은 상기 내화물 표면에서 상기 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이에 매설되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 가스 취입 노즐은,
(a) 개구한 로 내측 선단이 로 내에 노출하고 로 내의 용융 금속에 가스를 취입할 수 있는 상태인 복수의 제 1 금속 세관과, 제 1 금속 세관과 연통하는 제 1 서지 탱크를 구비하는 제 1 노즐부와,
(b) 내화물 중에 매설되고, 로 내측 선단이 폐색된 복수의 제 2 금속 세관과, 제 2 금속 세관과 연통하는 제 2 서지 탱크를 구비하는 제 2 노즐부를 구비하고 있으며, 제 1 노즐부로부터의 가스 취입이 계속해서 실행되는 것에 의해 제 2 금속 세관의 로 내측 선단에 이르기까지 제 2 내화물의 소모가 진행되면, 폐색된 제 2 금속 세관의 로 내측 선단이 개구하고, 제 2 노즐부의 제 2 금속 세관으로부터의 가스의 취입이 개시하도록 구성되어 있기 때문에, 그때까지 가스를 취입하고 있던 제 1 노즐부를 구성하는 제 1 금속 세관 및 제 1 내화물이 소정의 라인까지 소모한 시점에서, 가스 취입의 경로가 제 1 노즐부의 토출구 근방보다 내화물의 소모의 정도가 경미한 제 2 노즐부로부터(상세하게는, 제 2 금속 세관의 로 내측 선단으로부터)의 가스 취입으로 전환되기 위해, 상술의 위치에 의한 내화물의 소모차를 유효하게 이용하여 내용 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 가스 취입 노즐의 경우, 제 1 노즐부 및 제 2 노즐부 중 어느 하나가 금속 세관에 연통하는 서지 탱크를 구비하고 있기 때문에, 각 서지 탱크에 가스 공급 라인을 접속해놓는 것에 의해 제 2 노즐부로부터의 통기가 확인된 시점에서, 특별히 복잡한 처리를 할 필요 없이, 용이하고 확실하게 가스의 공급 경로를 전환할 수 있다.
또한, 본 발명에는, 제 1 노즐부와 제 2 노즐부를 구비한 가스 취입 노즐에 대해 규정하고 있지만, 제 2 금속 세관의 로 내측 선단부보다도 내화물 중의 깊은 위치에 매설된 제 3 금속 세관과 그것에 연통하는 제 3 서지 탱크 및 제 3 내화물을 구비한 제 3 노즐부, 또한 그보다 한층 더 깊은 위치에 매설된 제 4 금속 세관과 그것에 연통하는 제 4 서지 탱크 및 제 4 내화물을 구비한 제 4 노즐부처럼 제 3 노즐부 이후의 노즐부를 구비한 구성으로 하는 것도 가능하다.
즉, 본 발명은 적어도 제 1 및 제 2 노즐부를 구비하고 있는 것을 요건으로 하고, 제 3 노즐부 이후의 노즐부를 구비한 구성을 배제하는 것은 아니다.
또, 본 발명에 있어서, 내화물 중에 매설된 제 2 금속 세관의 로 내측 선단은 폐색되어 있지만, 로 내측 선단은 내화물 중에 매설되는 것에 의해 폐색되도록 구성되어 있어도 좋고, 또, 사전에 로 내측 선단을 폐색 시킨 제 2 금속 세관을 내화물 중에 매설하도록 해도 좋다.
또한, 내화물 중에 매설되어 있는 것에 의해 폐색되도록 구성한 경우에는, 내화물의 소모가 제 2 금속 세관의 로 내측 선단에 달하면 그 시점에서 가스의 취입이 개시된다. 한편, 사전에 로 내측 선단을 폐색 시킨 제 2 금속 세관을 내화물 중에 매설하도록 한 경우도 로 내측 선단이 용융 금속에 접하는 것에 의해 개구하고, 그 시점에서 가스의 취입이 시작된다.
또, 본 발명의 가스 취입 노즐에 있어서, 제 1 노즐부를 구성하는 제 1 금속 세관과 제 2 노즐부를 구성하는 제 2 금속 세관을 가장 근접하고 있는 부분에 있어서 100~1000㎜의 간격을 두고 배설하는 것에 의해, 위치에 따른 내화물의 소모차를 보다 확실하게 이용하고, 내용성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 여기서 말하는 제 1 금속 세관 및 제 2 금속 세관은 어느 것이나 서지 탱크와 연통하고, 실제로 가스를 통기시키는 금속 세관을 말한다.
또한, 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관의 가장 근접하고 있는 부분의 간격이 100㎜ 미만이 되면 내화물의 소모치를 충분하게 이용하는 것이 곤란하게 되고, 1000㎜를 넘으면 가스 취입 노즐의 시공성을 악화시킬 뿐만 아니라, 정련 효율의 저하 또는 정련 로 내 전체의 내화물의 손상 형태를 두드러지게 악화시키기 때문에, 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관의 가장 근접하고 있는 부분의 간격은 100~1000㎜의 범위로 가정하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관의 간격이란, 금속 세관을 축 방향에서 본 경우에 있어서, 제 1 금속 세관을 구성하는 금속 세관과 제 2 금속 세관을 구성하는 금속 세관 중에서 가장 근접하고 있는 금속 세관끼리의 사이의 거리를 말한다.
또, 제 2 노즐부를 구성하는 제 2 금속 세관을 제 2 내화물 표면에서 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이(매설 깊이)에 매설하도록 한 경우, 위치에 의한 내화물의 소모차(도 5의 M)를 한층 더 확실하게 이용할 수 있고, 본 발명을 보다 실효 있게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 노즐 유효 길이란, 제 1m 제 2 내화물의 전체 길이가 아닌, 안전한 잔후(殘厚)를 남기고 안전하게 사용할 수 있는 길이를 말하는 것으로, 도 5를 참조하여 설명하면, 제 1 제 2 서지 탱크(12, 22)의 상단에서 제 1, 제 2 내화물(13, 23)의 표면(상단면)(13a, 23a)까지의 거리를 제 1 , 제 2 내화물(13, 23)의 전체 길이L(㎜)로 가정했을 때, 안전한 잔후(殘厚)로서 이 L(㎜)에서 300㎜을 제한 값, 즉, 하기의 식(1)에서 나타내는 값을 말한다.
노즐 유효 길이(㎜)=L(㎜)-300㎜……(1)
또한, 제 2 노즐부를 구성하는 제 2 금속 세관의 매설 깊이(도 1의 D)가 노즐 유효 길이의 14%보다 짧은 경우에는, 제 1 노즐부에서 제 2 노즐부에의 가스 취입 전환 시기가 너무 빨라, 제 1 노즐부의 노즐 유효 길이을 충분하게 활용할 수 없고, 가스 취입 노즐 전체로서의 수명을 충분하게 연장할 수 없게 된다.
또한, 가동 초기의 내화물 표면은 열 스포올링이나 열팽창 응력 등에 의해 균열·박리가 생길 수 있고, 제 2 금속 세관의 매설 깊이가 노즐 유효 길이의 14%보다 짧은 경우에는, 이 균열·박리에 의해 가동 초기에 제 2 금속 세관의 선단이 노출해버리는 경우가 있다.
따라서, 제 2 노즐부를 구성하는 제 2 금속 세관의 매설 깊이는 노즐 유효 길이의 14% 이상인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 가스 취입 노즐은 가스 도입용의 복수의 금속 세관과, 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크와, 가스 도입용의 금속 세관과 서지 탱크를 보호하는 내화물을 구비하고, 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐에 있어서, 금속 세관은 로 내측 선단이 소정의 깊이에 위치하도록 내화물 중에 매설되고, 로 내측 선단이 폐색한 구성을 구비하고 있다.
따라서, 본 발명의 가스 취입 노즐은, 공지의 가스 취입 노즐, 즉, 개구한 로 내측 선단이 로 내에 노출하고, 로 내의 용융 금속에 가스를 취입할 수 있는 상태인 복수의 금속 세관과, 금속 세관과 연통하는 서지 탱크를 구비하는 가스 취입 노즐을 조합시켜서 사용하는 것에 의해, 상술의 제 1 노즐부 및 제 2 노즐부를 구비한 가스 취입 노즐과 동일한 구성을 구비하고, 또한, 동등한 작용 효과를 가져오는 가스 취입 노즐을 구성하는 것이 가능하게 된다.
또, 금속 세관을, 내화물 표면에서 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이에 매설하도록 한 경우, 위치에 의한 내화물의 소모차를 보다 확실하게 이용해서, 내용성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐을 용융 금속 정련 용기(정련로)의 저부에 조립한 상태를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
도 2는 정련로의 저부에 조립한 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐을 확대해서 나타내는 정면 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 2 노즐부로부터의 가스의 통기가 시작된 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 2 노즐부로부터의 가스 취입으로 전환된 후, 제 1 노즐부로부터의 가스 취입을 정지시키고, 토출구 근방을 부정형 내화물로 덮은 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 1 내화물 및 제 2 내화물이 소모하여 최종적인 수명 라인에 달한 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 도이고, 도 6(a)는 실시형태 1의 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 6(b)는 변형예를 나타내는 평면도, 도 6(c)는 또 다른 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관과의 사이의 간격(거리)을 설명하는 도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 비교를 위해 준비한 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 따른 가스 취입 노즐을 용융 금속 정련 용기(정련로)의 저부에 조립한 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 2는 정련로의 저부에 조립한 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐을 확대해서 나타내는 정면 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 2 노즐부로부터의 가스의 통기가 시작된 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 2 노즐부로부터의 가스 취입으로 전환된 후, 제 1 노즐부로부터의 가스 취입을 정지시키고, 토출구 근방을 부정형 내화물로 덮은 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 사용 양태를 나타내는 도이고, 제 1 내화물 및 제 2 내화물이 소모하여 최종적인 수명 라인에 달한 상태를 나타내는 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 도이고, 도 6(a)는 실시형태 1의 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 6(b)는 변형예를 나타내는 평면도, 도 6(c)는 또 다른 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관과의 사이의 간격(거리)을 설명하는 도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 비교를 위해 준비한 가스 취입 노즐의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 따른 가스 취입 노즐을 용융 금속 정련 용기(정련로)의 저부에 조립한 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
이하 본 발명의 실시형태를 나타내고, 본 발명의 특징으로 하는 부분을 한층 더 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 일실시형태(실시형태 1)에 따른 가스 취입 노즐을 용융 금속 정련 용기(정련로)의 저부에 조립한 상태를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 구성 및 사용 양태를 나타내는 정면 단면도이다. 또, 도 7은 본 발명의 실시형태 1에 따른 가스 취입 노즐의 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관을 위에서 본 도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)은, 전기로나 전로 등의 정련로(1) 내의 용융 금속(2)에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐이다. 이 가스 취입 노즐은 로 내측 선단(11a)이 개구하고 있으며 로 내측 선단(11a)이 로 내에 노출하고, 로 내의 용융 금속(2)에 가스를 취입하는 것이 가능한 상태인 복수의 제 1 금속 세관(11)과, 제 1 금속 세관(11)과 연통하는 제 1 서지 탱크(12)와, 제 1 금속 세관(11) 및 제 1 서지 탱크(12)를 보호하는 제 1 내화물(13)을 구비하는 제 1 노즐부(10)를 구비하고 있다.
또한, 복수의 제 2 금속 세관(21)과, 제 2 금속 세관(21)과 연통하는 제 2 서지 탱크(22)와, 제 2 금속 세관(21) 및 제 2 서지 탱크(22)를 보호하는 제 2 내화물(23)을 구비하는 제 2 노즐부(20)를 구비하고 있다.
그리고 제 2 노즐부(2)에 있어서, 제 2 금속 세관(21)은 로 내측 선단(21a)이 소정의 깊이에 위치하도록 제 2 내화물(23) 중에 매설되어 있고, 제 2 내화물(23) 중에 매설되는 것에 의해 로 내측 선단(21a)이 폐색한 상태로 되어 있다.
그리고 제 1 노즐부(10) 및 제 2 노즐부(20)는 서포트 내화물(31)에 의해 일체로 유지되어 있다. 이 실시형태 1에 있어서, 서포트 내화물(31)은 예컨대, 제 1 노즐부(10) 및 제 2 노즐부(20)의 주위를 둘러싸도록, 복수의 서포트 벽돌을 한개의 유닛으로 엮은 구조체이다. 또한, 도 6(a)에 이 서포트 내화물(31)에 의해 제 1 노즐부(10) 및 제 2 노즐부(20)를 일체로 유지하고, 본 발명의 실시형태 1에 관한 가스 취입 노즐(A)의 평면 구성(평면도)을 나타낸다.
단, 복수로 분할된 내화물 부재를 조합시키고, 제 1 및 제 2 노즐부를 일체로 유지하는 구조체(서포트 내화물(31))로 하는 것도 가능하다. 도 6(b)은 그와 같은 예를 나타내는 것으로, 복수로 분할된 평면 형상이 사각형인 내화물 부재(31a)를 조합시키고, 마찬가지로 평면 형상이 보형(保形)인 노즐부(10) 및 노즐부(20)를 일체로 보유하는 구조체(서포트 내화물(31))인 예를 나타내고 있다. 또한, 구조체의 조립은 정련 로 내에 시공할 때 동시에 실행하는 것이 가능하다.
또, 도 6(c)는 본 발명의 가스 취입 노즐의 또 다른 예를 나타내는 것으로, 이 예에는, 평면 형상이 사각형인 제 1 노즐부(10) 및 제 2 노즐부(20)를 마찬가지로 평면 형상이 사각형인 서포트 내화물(31)에 의해 접합하여 일체의 구조체로 한다.
또한, 도 6(a)에는 제 1 노즐부(10), 제 2 노즐부(20)가 평면 형상이 원형(즉, 3차원 형상에는 원주 형상)인 경우를 나타내고, 도 6(b) 및 도 6(c)에는 제 1 노즐부(10), 제 2 노즐부(20)가 평면 형상이 대략 정사각형(즉, 3차원 형상에는 사각기둥 형상)인 경우를 나타내고 있지만, 본 발명의 가스 취입 노즐에 있어서 제 1 노즐부(10), 제 2 노즐부(20)의 구체적인 형상에 특별한 제약은 없다.
또한, 도 1~4에 도시된 이 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)에 있어서, 제 1 노즐부(10)의 제 1 금속 세관(11)과 제 2 노즐부(20)의 제 2 금속 세관(21)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 가장 근접하고 있는 부분에 있어서, 146.5㎜(본 발명에 있어서 바람직한 범위는 100~1000㎜)의 간격(도 1의 G)을 두고 배설되어 있다. 또한, 이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐부(10)의 중앙(중심)과 제 2 노즐부의 중앙(중심)의 간격은 250㎜로 되어 있다.
또, 제 2 노즐부를 구성하는 제 2 금속 세관(21)은 제 2 내화물(23)의 표면에서 로 내측 선단(21a)까지의 거리(매설 깊이)(도 1에 있어서의 D)가 노즐 유효 길이(=L(㎜)-300㎜)(도 5)의 14% 이상이 되는 깊이에 매설되어 있다. 또한, 후술하는 실시예에는, 제 2 내화물의 표면에서 로 내측 선단까지의 거리(D)가 145㎜, 노즐 유효 길이가 약 350㎜로, 내화물 표면에서 로 내선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 약 41%로 되어 있다.
또, 제 1 서지 탱크(12)와 제 2 서지 탱크(22)에는 각각 가스 공급 라인(3a, 3b)이 접속되고, 각 가스 공급 라인(3a, 3b)은 관이음부(4)를 사이에 두고 가스 배관(5)에 접속되어 있다(도 2).
또한, 제 1 노즐부(10)와 제 2 노즐부(20)에 동시에 가스 압력을 걸고 운전하고 전환시에 제 2 노즐부에만 가스를 공급할 수 있도록 하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 노즐부(10) 및 노즐부(20)가 각각 서지 탱크를 구비하고 있는 것이 필요하지만, 경우에 따라서는, 1개의 서지 탱크를 칸막이 부재로 구분함으로써 대응하는 것도 가능하다.
또, 각 서지 탱크에는 가스 공급 라인(가스 도입용의 가스 배관)을 접속할 필요가 있지만, 각각의 서지 탱크에 설치하는 배관은 만곡 또는 곡절 시키는 것이 가능하기 때문에, 정련로에 마련된 기설의 노즐 설치용의 구멍을 크게 개조하거나, 복잡한 시공의 수고가 필요 없이, 서지 탱크에 용이하게 가스 공급 라인(가스 도입용의 가스 배관)을 접속할 수 있다.
따라서, 본 발명의 가스 취입 노즐은, 기존의 정련로에 설치하여 그 내용성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 서지 탱크(12)와 제 2 서지 탱크(22)의 구체적인 구성이나 각 서지 탱크에의 가스 공급을 위한 라인의 구체적인 접속 양태 등에 특별한 제약은 없다.
또, 제 1 및 제 2 금속 세관(11, 21)을 구성하는 재료로서는 스테인레스강, 보통강, 내열강 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도 스테인레스강이 특히 바람직하다.
또, 제 1 및 제 2 금속 세관(11, 21)의 내경은 1~4㎜ 정도가 바람직하고, 그 두께는 1~2㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 이것은 제 1 및 제 2 금속 세관(11, 21)의 내경이 1㎜ 미만이면 폐색되고 용융 금속으로 충분한 가스 공급을 할 수 없게 될 우려가 있고, 내경이 4㎜를 넘으면 제 1 및 제 2 금속 세관(11, 21) 내에 용융 금속이 찔러 넣어져 누강할 우려가 있기 때문이다.
또, 제 1 및 제 2 금속 세관(11, 21)에는 침탄 현상을 억제하기 위해, 예컨대, 산화물층을 용사하거나 MgO 등의 코팅재를 코팅하는 등의 공지의 구성을 채용하는 것도 가능하다.
또, 금속 세관을 보호하는 내화물로서는, 내화성이 있다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 MgO-C계, Al2O3-C계, Al2O3-SIC-C계, MgO-CaO-C계, MgO-Al2O3-C계 등의 탄소 함유 내화물을 사용할 수 있다. 탄소분으로서 흑연을 10~25 중량% 함유하는 MgO-C 벽돌을 사용하는 것이 한층 더 바람직하다.
또, 이 탄소 함유 내화물의 제조 방법은, 종래의 제조 방법과 같아도 좋고, 내화성 골재에 탄소질 원료를 더하고, 필요에 따라서 금속 분말이나 기타 첨가물을 첨가하고, 페놀 수지, 피치, 타르 등의 탄소 결합을 형성하는 결합재를 1~15 중량%, 바람직하게는 3~8 중량% 더해서 혼련하고, 성형한 후 100~500℃, 바람직하게는 150~400℃의 열처리를 하고 불소성 벽돌로 한다.
또는, 성형 후 500~1500℃, 바람직하게는 800~1300℃의 환원 분위기로 소성한 소성 벽돌로 할 수도 있다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 가스 취입 노즐(A)을 배설한 정련로(1)의 용융 금속(2)에 가스를 취입한 경우의 조작에 대해 설명한다.
먼저, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 노즐부(20)를 구성하는 폐색한 제 2 금속 세관(21)에도 가스 압력을 건 상태에서, 제 1 노즐부(10)를 구성하는 제 1 금속 세관(11)에서 가스를 취입한다.
이 상태에서 정련로(1)가 계속해서 가동하면, 제 1 노즐부(10)를 구성하는 제 1 금속 세관(11) 및 제 1 내화물(13)이 서서히 소모하고, 그것에 따라 제 2 노즐(20)을 구성하는 제 2 내화물(23)도 제 1 내화물(13)보다는 잔잔하나 소모한다.
그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2 금속 세관(21)의 폐색한 로 내측 선단(21a)의 위치까지 제 2 내화물(23)의 소모가 진행되면, 제 2 내화물(23)에 의해 폐색하고 있던 제 2 금속 세관(21)의 로 내측 선단(21)이 개구하고, 제 2 노즐부(20)의 제 2 금속 세관(21)으로부터의 가스의 취입이 시작된다. 이때 내화물의 소모 라인이 전환시의 소모 라인으로 된다.
그리고 로 내측 선단(21a)이 폐색하고 있던 제 2 금속 세관(21)으로부터의 가스의 취입(통기)이 개시한 것은, 예컨대, 압력계기에 의한 압력의 검출이나 정련로(1) 내의 잔탕(용융 금속(2))의 움직임을 눈으로 확인하는 방법 등에 의해 용이하고 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 압력계기의 압력 저하를 감지하고 알람이 울리도록 시스템화하면, 보다 확실하게 가스의 취입이 개시되는 것을 검출할 수 있다.
제 2 금속 세관(21)으로부터의 통기를 확인한 후, 그동안 가스를 취입하고 있던 제 1 노즐부(10)의 제 1 금속 세관(11)에의 가스의 공급을 정지한다.
이때의 제 1 금속 세관(11)에의 가스 공급을 정지하는 것에 있어서, 예컨대, 제 1 금속 세관(11)에의 가스 공급 라인(3a)에의 가스의 공급 정지를 실행하는 밸브(도시하지 않음)를 수동 또는 자동으로 조작하고, 가스 공급 라인(3b)에의 공급은 유지한 채, 가스 공급 라인(3a)에의 가스 공급을 정지하는 것에 의해, 용이하게 잔후가 있는 제 2 노즐부(20)의 제 2 금속 세관(21)으로부터의 가스 취입으로 전환할 수 있다.
또, 특별히 도시하지 않지만, 정기 수리시에 일시적으로 가스를 정지시키고, 제 1 노즐부(10) 측에의 가스 공급 라인(3a)의 배관을 떼어내고, 관이음부(4) 측에 캡을 하는 것에 의해서도 단시간에 전환 작업을 실행할 수 있다.
그리고 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐부(10)를 구성하는 제 1 내화물(13)의 상면의 가스 토출부 근방의 함몰부를 부정형 내화물(7)로 메우는 보수를 실행한다. 단, 경우에 따라서 부정형 내화물에서 메우는 보수는 하지 않고, 그 상태로 놔두는 것도 좋다.
그 후, 제 2 노즐부(20)의 제 2 금속 세관(21)으로부터의 가스 취입을 실행하는 것에 의해, 제 1 내화물(13) 및 제 2 내화물(23)이 소모하고, 어느 하나의 표면이 최종적인 수명 라인에 이르기까지(도 5 참조) 정련로(1)를 계속해서 가동하는 것이 가능하다.
또한, 도 5는, 제 2 노즐부(20)의 제 2 내화물(23)이 최종적인 수명 라인에 이르기까지 소모한 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 5에는,
(1) 제 1 노즐부(10)와 제 2 노즐부(20)의 전환시의 소모 라인,
(2) 제 1 노즐부(10)와 제 2 노즐부(20)의 전환을 실행하지 않는 경우의 수명 라인(종래의 가스 취입 노즐을 사용한 경우의 수명 라인),
(3) 제 1 노즐부(10)와 제 2 노즐부(20)의 전환을 실행한 경우의 수명 라인,
(4) 제 1, 제 2 내화물(13, 23)의 전체 길이(L),
(5) 위치에 따른 내화물의 소모차(M)
를 합하여 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태 1의 경우와 같이, 제 1 노즐부(10)와 제 2 노즐부(20)의 전환을 실행하는 것에 의해, 전환을 실행한 경우의 최종적인 수명 라인과 전환을 실행하지 않는 경우의 최종적인 수명 라인의 차, 즉 소모차(잔후차)(M)를 유효 이용하고, 내용 수명을 연장하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.
또, 이 실시형태(1)의 가스 취입 노즐(A)을 사용하는 경우, 예컨대, 정련로(1) 측의 기설 배관 등은 시판의 관이음부에서 양쪽 이상으로 갈리는 것이 가능하고, 그 상태로 이용할 수 있기 때문에, 기존의 설비를 크게 개조하지 않고 가스 취입 노즐(A)을 설치하는 것이 가능하게 되고, 큰 개조 비용을 필요로 하지 않고 내용성을 개선할 수 있다.
(실시형태 2)
도 9는, 본 발명의 다른 실시형태(실시형태 2)에 관한 가스 취입 노즐(A1)을 용융 금속 정련 용기(정련로)의 저부에 조립한 상태를 모식적으로 나타낸 도이다.
이 실시형태 2의 가스 취입 노즐(A1)은, 가스 도입용의 복수의 금속 세관(51)과, 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크(52)와, 가스 도입용의 금속 세관(51)과 서지 탱크(52)를 보호하는 내화물(53)을 구비하고, 금속 세관(51)은 로 내측 선단(51a)이 소정의 깊이에 위치하도록 내화물(53) 중에 매설되고, 로 내측 선단(51a)이 폐색한 구성을 구비하고 있다.
즉, 이 실시형태(2)의 가스 취입 노즐(A1)은, 상기 실시형태(1)의 가스 취입 노즐(A)에 있어서의 제 2 노즐부(20)와 동일한 구성을 구비하고 있다.
또한, 도 9에 있어서, 도 1과 동일 부호를 붙인 부분은 동일 하거나 상응하는 부분을 나타낸다.
이 실시형태 2의 가스 취입 노즐(A1)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)을 구성하는 제 1 노즐부(10)(도 2~4)와 동일한 구성을 구비한 가스 취입 노즐 즉, 금속 세관(61)과 서지 탱크(62)와 내화물(63)을 구비하고, 금속 세관(61)이 내화물(63)을 관통한 구조를 가지는 가스 취입 노즐(C)과 조합시켜 정련로(1)의 저부에 배설하는 것에 의해 사용되도록 구성되어 있다.
그리고 도 9에 나와 있는 구성의 경우, 가스 취입 노즐(C)이 상기 실시형태(1)의 가스 취입 노즐(A)에 있어서의 제 1 노즐부(10)의 기능을 완수하고, 이 실시형태 2의 가스 취입 노즐(A1)이 상기 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)에 있어서 제 2 노즐부(20)의 기능을 완수한다. 그 결과, 실시형태 1의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 2와 같이, 가스 취입 노즐(A1)을 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)을 구성하는 제 1 노즐부(10)와 동일한 구성을 구비한 가스 취입 노즐(C)과 조합시켜 사용하는 것에 의해, 가스 취입 노즐(A1)(제 2 노즐부에 상당)과 가스 취입 노즐(C)을 임의의 위치 관계가 되도록, 떨어진 위치에 배설하거나 인접하여 배설하는 것이 가능하게 되고, 배설 양태의 자유도를 향상시킬 수 있다.
단, 가스 배관 및 전환 기구의 간략화의 관점에서는 인접하도록 배설하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태 1에는 가스 취입 노즐에서 아르곤 가스를 취입하는 경우를 예를 들어 설명했지만, 가스의 종류에 특별한 제약은 없고, 본 발명의 가스 취입 노즐은 질소 가스 등의 다른 가스를 취입하는 경우에도 사용하는 것이 가능하다.
<실시예>
상기 실시형태 1과 같이, 도 1~5에 도시된 것처럼 구성된 가스 취입 노즐을 정련로(1)로 사용하고 내용 수명을 조사했다. 또한, 내용 수명을 조사하기 위한 가스 취입 노즐(A)로서 구체적으로는, 제 1 노즐부(10)로서, 제 1 내화물(13)을 관통한 내경 1.5㎜, 두께 1㎜의 스테인레스 강관으로 이루어지는 제 1 금속 세관(11)을 7개, 제 1 서지 탱크(12)에 접속한 구성의 것을 사용했다.
또, 제 2 노즐부(20)로서는 내경 1.5㎜, 두께 1㎜의 스테인레스 강관에서 이루어지고, 길이가 제 1 금속 세관(11)보다도 짧은 제 2 금속 세관(21)을 7개, 로 내측 선단(21a)의 위치가 제 2 내화물(23)의 표면에서 145㎜의 깊이의 위치가 되도록 제 2 서지 탱크(22)에 접속한 구성의 것을 사용한다. 또한, 이 깊이는 노즐 유효 길이(약 350㎜)의 약 41%가 된다.
또, 제 1 노즐부(10)를 구성하는 제 1 금속 세관(11)과 제 2 노즐부(20)를 구성하는 제 2 금속 세관(21)이 가장 근접하고 있는 부분의 간격은 146.5㎜가 되도록 했다.
또, 제 1 내화물(13) 및 제 2 내화물(23)로서는 흑연 15 중량% 함유하는 MgO-C 내화물을 사용했다.
<비교예>
비교하기 위해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1의 가스 취입 노즐(A)의 제 1 노즐부에 상당하는 구성을 구비한 가스 취입 노즐(B)을 준비하고, 이것을 사용한 경우의 내용 수명을 조사했다.
비교예의 가스 취입 노즐(B)은 본 발명에 있어서 제 2 노즐부를 구비하지 않은 공지의 가스 취입 노즐이고, 복수의 금속 세관(41), 서지 탱크(42), 제 1 금속 세관 및 제 1 서지 탱크를 보호하는 내화물(43)로서는 상기 본 발명의 실시형태(1)에 관계되는 가스 취입 노즐(A)에 있어서 사용한 것과 동일한 재료로 이루어지는 것을 사용했다. 즉, 비교예의 가스 취입 노즐(B)은, 본 발명의 실시형태(1)의 취입 노즐(A)에 있어서, 제 1 노즐부(10)에 상당하는 것이다. 또한, 비교예의 가스 취입 노즐(B)의 노즐 유효 길이는 350㎜이다. 또한, 도 8에 있어서, 도 1과 동일 부호를 붙이는 부분은 동일하거나 상응하는 부분을 나타낸다.
상술의, 실시예의 가스 취입 노즐(A) 및 비교예의 가스 취입 노즐(B)을 용강량 100ton의 전기로의 로저에 설치하고, 아르곤 가스를 유량 100NL/min으로 취입하고, 각각의 내용 수명을 조사했다. 내용 수명은 공지의 측정 방법을 사용해서 실행했다. 즉, 노즐 내화물 중에 매설된 열전대의 온도 검지에 따라 노즐의 수명을 판정했다. 상기 측정 방법은 내화물이 소모되고 나머지 치수가 적어지면 가동면과 매설된 열전대와의 거리가 가까워지고, 열전대가 감지하는 온도가 상승한다는 방법이다. 구체적으로는, 실시예의 노즐 및 비교예의 노즐을 각각 설치한 전기로에서 스크랩을 용해하고, 아르곤 가스를 취입하여 처리를 실행하고, 용융 금속용 용기와 옮기는 공정을 1ch(Charge)로 가정하고, 상기 공정을 반복하여 실행했다. 그리고 열전대가 감지하는 온도가 약 1,000℃에 달할 때의 상기 공정의 반복 회수를 노즐의 내용 수명으로 했다.
(시험 결과)
시험의 결과, 비교예의 가스 취입 노즐의 내용 수명은 700ch 정도였다.
이것에 대해, 실시예의 가스 취입 노즐에는 500ch로 제 1 노즐부에 의한 가스 취입에서 제 2 노즐부에 의한 가스 취입으로 전환하고, 그 후 319ch로 노즐 유효 길이에 달했다.
즉, 비교예의 가스 취입 노즐을 사용한 경우에는 700ch정도 였던 내용 수명이, 실시예의 가스 취입 노즐을 사용한 경우에는 819ch에까지 연장되고, 내용 수명이 약 17% 향상하는 것이 확인되었다.
본 발명은 또한 다른 점에 있어서도 상기 실시형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지의 응용, 변형을 더하는 것이 가능하다.
본 발명은 2010년 7월 6일 출원의 일본특허 출원 2010-153958에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 편입된다.
1: 정련로
2: 용융 금속
3a, 3b: 가스 공급 라인
4: 관이음부
5: 가스 배관
7: 부정형 내화물
10: 제 1 노즐부
11a: 제 1 금속 세관의 로 내측 선단
11: 제 1 금속 세관
12: 제 1 서지 탱크
13: 제 1 내화물
13a: 제 1 내화물의 표면
20: 제 2 노즐부
21a: 제 2 금속 세관의 로 내측 선단
21: 제 2 금속 세관
22: 제 2 서지 탱크
23: 제 2 내화물
23a: 제 2 내화물의 표면
31: 서포트 내화물
31a: 평면형상이 사각형인 내화물 부재
41: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 복수의 금속 세관
42: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 서지 탱크
43: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 내화물
51: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 복수의 금속 세관
52: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 서지 탱크
53: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 내화물
51a: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 금속 세관의 로 내측 선단
61: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 금속 세관
62: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 서지 탱크
63: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 내화물
A: 가스 취입 노즐
A1: 실시형태 2의 가스 취입 노즐
B: 비교용의 가스 취입 노즐
C: 제 1 노즐부에 상당하는 가스 취입 노즐
G: 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관의 간격
D: 제 2 내화물의 표면에서 로 내측 선단까지의 거리(매설 깊이)
L: 제 1, 제 2 내화물의 전체 길이
M: 위치에 의한 내화물의 소모차
2: 용융 금속
3a, 3b: 가스 공급 라인
4: 관이음부
5: 가스 배관
7: 부정형 내화물
10: 제 1 노즐부
11a: 제 1 금속 세관의 로 내측 선단
11: 제 1 금속 세관
12: 제 1 서지 탱크
13: 제 1 내화물
13a: 제 1 내화물의 표면
20: 제 2 노즐부
21a: 제 2 금속 세관의 로 내측 선단
21: 제 2 금속 세관
22: 제 2 서지 탱크
23: 제 2 내화물
23a: 제 2 내화물의 표면
31: 서포트 내화물
31a: 평면형상이 사각형인 내화물 부재
41: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 복수의 금속 세관
42: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 서지 탱크
43: 비교용의 가스 취입 노즐(B)을 구성하는 내화물
51: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 복수의 금속 세관
52: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 서지 탱크
53: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 내화물
51a: 실시형태 2의 가스 취입 노즐을 구성하는 금속 세관의 로 내측 선단
61: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 금속 세관
62: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 서지 탱크
63: 가스 취입 노즐(C)을 구성하는 내화물
A: 가스 취입 노즐
A1: 실시형태 2의 가스 취입 노즐
B: 비교용의 가스 취입 노즐
C: 제 1 노즐부에 상당하는 가스 취입 노즐
G: 제 1 금속 세관과 제 2 금속 세관의 간격
D: 제 2 내화물의 표면에서 로 내측 선단까지의 거리(매설 깊이)
L: 제 1, 제 2 내화물의 전체 길이
M: 위치에 의한 내화물의 소모차
Claims (5)
- 가스 도입용의 복수의 금속 세관과, 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크와, 상기 금속 세관 및 상기 서지 탱크를 보호하는 내화물을 포함한 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐로서,
로 내측 선단이 개구하여 있고, 상기 로 내측 선단이 로 내에 노출된 로 내의 용융 금속에 가스를 취입할 수 있는 상태인 복수의 제 1 금속 세관과, 상기 제 1 금속 세관과 연통하는 제 1 서지 탱크와, 상기 제 1 금속 세관 및 상기 제 1 서지 탱크를 보호하는 제 1 내화물을 포함하는 제 1 노즐부와;
복수의 제 2 금속 세관과, 상기 제 2 금속 세관과 연통하는 제 2 서지 탱크와, 상기 제 2 금속 세관 및 상기 제 2 서지 탱크를 보호하는 제 2 내화물을 포함하고, 상기 제 2 금속 세관의 로 내측 선단이 소정의 깊이에 위치하도록 상기 제 2 내화물 중에 매설되고, 폐색되어 있는 제 2 노즐부를 포함하고,
상기 제 2 노즐부에 가스 압력을 가한 상태에서 상기 제 1 노즐부로부터의 가스의 취입이 계속해서 실행되고, 상기 제 2 내화물 중에 매설된 상기 제 2 금속 세관의 상기 로 내측 선단에 이르기까지 상기 제 2 내화물의 소모가 진행되면, 폐색된 상기 제 2 금속 세관의 상기 로 내측 선단이 개구하고, 상기 제 2 금속 세관으로부터의 취입이 개시되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 노즐. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 금속 세관과 상기 제 2 금속 세관이 가장 근접하고 있는 부분은, 100~1000㎜의 간격을 두고 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 노즐. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 2 금속 세관은, 상기 제 2 내화물 표면에서 상기 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 노즐. - 가스 도입용의 복수의 금속 세관과, 상기 복수의 금속 세관과 연통하고 취입 전의 가스를 풀하는 서지 탱크와, 상기 금속 세관 및 상기 서지 탱크를 보호하는 내화물을 포함한 로 내의 용융 금속에 가스를 취입하기 위한 가스 취입 노즐로서,
상기 금속 세관은, 로 내측 선단이 소정의 깊이에 위치하도록 내화물 중에 매설되고, 상기 로 내측 선단이 폐색되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 노즐. - 제 4항에 있어서,
상기 금속 세관은, 상기 내화물 표면에서 상기 로 내측 선단까지의 거리가 노즐 유효 길이의 14% 이상이 되는 깊이에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 노즐.
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