KR100321513B1 - 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬 몰드로부터 일정형상의 철괴상물(鐵塊狀物)(이하 '슬래브'라 함)을 압연공정으로 이송하기 전에 상기 슬래브(Slab)를 압연공정에 적당한 온도로 가열하는 열연가열로에서 슬래브가 얹혀지는 스키드 파이프(Skid Pipe)를 보호하기 위해 스키드 파이프의 외주면을 감싸도록 설치되는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물에 관한 것으로, 단열재 및 캐스타블을 소정의 길이로 유니트(Unit)화하여 내화물의 초기 시공 및 보수작업이 용이해지도록 한 것이다.

본 발명은 스키드 파이프의 외경면과 같은 반경의 곡면을 가진 철띠(7)와, 상기 철띠의 외주면에 고정된 단열재(9)와, 상기 단열재의 외주면에 성형 소성된 내화물인 캐스타블(10)과, 상기 철띠에 방사상으로 고정되어 단열재 및 캐스타블을 지지 고정하는 앵커(8)와, 상기 단열재 및 캐스타블을 관통하도록 형성되어 용접봉을 철띠에 접속시킬 수 있게 하여주는 통공(11)으로 단위체를 구성하고 상기 단위체가 부채꼴 형상을 이루어 복수개의 단위체에 의해 스키드 파이프를 감싸 고정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물이다.

Description

열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물{refractory for protecting skid pige in hot rolling furnace}

본 발명은 턴디쉬 몰드로부터 일정형상의 철괴상물(鐵塊狀物)(이하 '슬래브'라 함)을 압연공정으로 이송하기 전에 상기 슬래브(Slab)를 압연공정에 적당한 온도로 가열하는 열연가열로에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 슬래브가 얹혀지는 스키드 파이프(Skid Pipe)를 보호하기 위해 스키드 파이프의 외주면을 감싸도록 설치되는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물에 관한 것이다.

일반적으로 후강(厚鋼)을 생산하기 위한 반제품 강괴인 슬래브는 제철소의 분괴(分塊)공장에서 만들어지는데, 그 형상은 두께가 약 50 ∼ 400mm, 폭은 220 ∼ 1,000mm인 장방형으로 되어 있다.

상기한 형상의 슬래브는 분괴공장에서 연주공정을 거치고 나면 후공정인 압연공정의 온도인 1200℃보다 낮은 약 1000℃정도로 냉각되어 압연작업이 불가능하게 되므로 압연공정을 실시하기 위해서는 상기 슬래브의 온도를 열연가열로에서 약 1200℃까지 상승시켜야 된다.

상기 연주공정을 거친 슬래브를 압연공정에 알맞은 온도로 상승시키는 열연가열로에서는 슬래브가 스키드 파이프(Skid Pipe)에 얹혀진 상태로 설정된 시간동안 가열되는데, 상기 스키드 파이프(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이 평행하게 설치된 한 쌍의 빔(Beam)(2)과, 상기 빔의 하부에 일정 간격으로 설치되어 빔의 지지대역할을 하는 포스트(Post)(3) 등으로 구성된다.

이와 같이 열연가열로에 설치되는 스키드 파이프(1)는 가동을 시작하면 약 1 ∼ 2년 동안 사용하지만, 슬래브의 온도 상승을 위해 가열시 고온 분위기내의 스키드 파이프가 열응력을 받아 열화되기 때문에 스키드 파이프의 외주면에 내화물을씌우고, 내부에는 냉각수를 순환시켜 스키드 파이프를 고온으로부터 보호하고 있다.

도 2는 종래의 스키드 파이프 보호용 내화물을 나타낸 종단면도로서, 스키드 파이프(1)의 외주면을 세라믹 울(Ceramic Wool)과 같은 단열재(4)가 완전히 감싸고 있고 상기 단열재의 외주면에는 부정형 내화물인 캐스타블(5)이 시공되어 있어 연주공정시 스키드 파이프(1)가 열화되는 현상을 미연에 방지하도록 되어 있다.

상기 스키드 파이프(1)의 외주면에 차례로 위치된 단열재(4) 및 캐스타블(5)은 방사상으로 스키드 파이프(1)의 외주면에 용접 고정된 앵커(6)에 의해 탈락되는 현상을 최대한 억제시키게 된다.

상기 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싸도록 설치되어 스키드 파이프의 내부를 순환하는 냉각수 온도가 상승하는 것을 억제하는 역할을 하는 단열재(4)는 약 20 ∼ 30mm의 두께이고, 상기 단열재의 외주면으로 시공되는 캐스타블(5)은 70 ∼100mm의 두께이다.

참고적으로 스키드 파이프(1)의 외주면에 단열재(4) 및 캐스타블(5)을 시공하는 과정에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

스키드 파이프(1)의 외주면에 방사상으로 앵커(6)를 용접 고정한 다음 세라믹 울과 같은 단열재(4)를 약 20 ∼ 30mm의 두께로 감싼다.

이와 같이 스키드 파이프(1)의 외주면을 단열재(4)로 감싸고 나면 그 외측으로 형틀(도시는 생략함)을 설치함과 동시에 캐스타블을 혼련하여 형틀의 내부에 타설하게 되는데, 상기 캐스타블의 혼련작업은 열연가열로의 내부가 협소함에 따라외부에서 실시하게 된다.

상기 캐스타블을 열연가열로의 외부에서 혼련하고 나면 이를 별도의 용기에 담아 열연가열로의 내부로 운반하여 형틀내에 채우고 진동을 가해 형틀내에 캐스타블이 골고루 채워지도록 한다.

상기한 작업은 열연가열로내에 위치된 스키드 파이프(1)를 완전히 감쌀 때 까지 반복적으로 실시하게 된다.

이와 같은 작업이 완료되어 형틀내의 캐스타블(5)이 완전히 양생되고 나면 스키드 파이프(1)로부터 형틀을 제거하므로써 열연가열로의 시공작업이 완료된다.

이렇게 시공된 열연가열로는 고온분위기내에서 반복 조업을 실시함에 따라 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싸고 있던 캐스타블(5)이 고온에 의해 열화되어 전체적 또는 부분적으로 탈락됨은 물론 연주공정시 슬래브 처리를 위해 첨가되는 플럭스(Na₂O)가 확산 반응을 일으켜 캐스타블(5)의 표면에 코팅층을 형성하는 스케일(Scale)이 생성되므로 보수작업을 실시하여야 된다.

만약, 캐스타블(5)이 탈락된 상태에서 이를 보수하지 않고 조업을 계속해서 실시하게 되면 스키드 파이프(1)의 내부를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하여 스키드 파이프가 변형되는 치명적인 문제점이 발생된다.

이에 따라, 캐스타블(5)이 탈락되었을 경우 캐스타블을 신속하게 보수하여야 되는데, 종래의 구조의 열연가열로는 스키드 파이프(1)의 열화를 방지하는 캐스타블(5)이 형틀 및 혼련된 캐스타블에 의해 일체형으로 시공되므로 인해 부분 보수작업시 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 신속한 조업 재개를 위해서는 가능한 짧은 기간내에 캐스타블(5)의 보수작업을 실시하여야 되지만, 일시적인 조업중단시 열연가열로내의 온도가 워낙 높아 완전히 냉각된 상태에서의 보수작업이 현실적으로 불가능하여 통상 50 ∼ 60℃인 고온에서 보수작업을 실시하게 되므로 보수작업에 상당한 어려움이 수반되고, 부주의시 화상을 입는 경우가 빈번히 발생되었다.

둘째, 손상된 부위의 캐스타블(5)을 해체한 다음 스키드 파이프(1)의 외측으로 형틀을 설치함과 동시에 투입된 캐스타블의 양생후 설치된 형틀을 제거하여야 되므로 스키드 파이프(1)의 보수작업이 번거롭다.

셋째, 혼련된 캐스타블(5)의 양생 및 형틀의 제거에는 약 3 ∼ 4일이 소요되므로 신속한 조업재개가 불가능하였다.

넷째, 고온에서의 보수작업으로 인해 혼련된 캐스타블(5)을 형틀내에 타설하는 작업성이 저하되어 캐스타블의 혼련작업시 과다한 수분을 첨가할 수 밖에 없었고, 이에 따라 양생된 캐스타블(5)의 물성이 떨어지게 되므로 수명이 단축되는 결과를 초래하게 되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단열재 및 캐스타블을 소정의 길이로 유니트(Unit)화하여 초기 시공시는 물론이고 부분 보수작업시에도 파손된 부위의 캐스타블을 제거한 상태에서 신속한 부분 보수작업이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 스키드 파이프의 외경면과 같은 반경의 곡면을 가진 철띠와, 상기 철띠의 외주면에 고정된 단열재와, 상기 단열재의 외주면에 성형 소성된 내화물인 캐스타블과, 상기 철띠에 방사상으로 고정되어 단열재 및 캐스타블을 지지 고정하는 앵커와, 상기 단열재 및 캐스타블을 관통하도록 형성되어 용접봉을 철띠에 접속시킬 수 있게 하여주는 통공으로 단위체를 구성하고 상기 단위체가 부채꼴 형상을 이루어 복수개의 단위체에 의해 스키드 파이프를 감싸 고정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물이 제공된다.

도 1은 열연가열로에 설치되는 스키드 파이프의 구성도

도 2는 종래의 스키드 파이프 보호용 내화물을 나타낸 종단면도

도 3은 도 2의 A - A선 단면도

도 4는 본 발명의 요부를 일부 절결하여 나타낸 사시도

도 5는 본 발명의 일 실시예가 스키드 파이프의 외주면에 설치된 상태도

도 6은 도 5의 B - B선 단면도

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스키드 파이프 7 : 철띠

8 : 앵커 9 : 단열재

10 : 캐스타블 11 : 통공

12 : 스틸 로드

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 4 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 요부를 일부 절결하여 나타낸 사시도이고 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 내화물이 스키드 파이프의 외주면에 설치된 상태도이며, 도 6은 도 5의 B - B선 단면도이다.본 발명에 따른 내화물은 부채꼴 형상의 단위체로 이루어져 복수개(2 - 4개)의 단위체에 의해 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싸 고정할 수 있게 되어 있다.각 단위체는 스키드 파이프의 외경과 같은 반경의 곡면으로 형성된 철띠(7)와, 상기 철띠의 외주면에 방사상으로 용접 고정된 복수개의 앵커(8)와, 상기 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싼 상태로 앵커에 의해 지지 고정되어 스키드 파이프의 열변형을 방지하는 단열재(9)및 캐스타블(10)로 구성되어 있다.따라서 본 발명의 형태에 따라 2개 내지 4개의 내화물로 스키드 파이프(1)의 외주면을 전체적으로 완전히 감싸 스키드 파이프(1)를 고열로 부터 보호할 수 있게 된다.

상기 앵커(8)는 고온 분위기에서 장기간 사용하더라도 부식에 의한 강도하락으로 지지력이 상실되지 않도록 내열합금강을 사용하며, 단열재(9)는 시판되는 알루미나질 울 또는 단열보드를 사용하여 두께가 약 30 ∼ 50mm가 되게 설정한다.

그리고 상기 단열재(9)와 캐스타블(10)에는 서로 직선상으로 통하여지는 통공(11)이 형성되어 있으며, 이 통공(11)을 통해 용접봉 등을 철띠(7)에 접속시킬 수 있게 된다.

따라서 철띠(7)를 스키드 파이프(1)의 외주면으로 감싸 밀착시킨 상태에서 상기 통공(11)을 통해 용접봉을 삽입하여 철띠(7)를 스키드 파이프(1)에 용접 고정시킬 수 있다.

상기 캐스타블(10)의 원료가 되는 내화물은 상온에서 충분한 취급강도를 나타내며 상온에서 24시간 양생후 경화 가능하고, 또한 1000℃에서 소성후 강도가 300kg/cm²이상 발현되는 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 내화골재로는 고순도 샤모트, 알루미나, 보오크사이트를 사용할 수 있고, 미분무로는 초미분 알루미나, 실리카, 알루미나 시멘트 및 바인더를 사용할 수 있으므로 반드시 한정하지 않는다.

또한, 철띠(7)가 단열재(9) 및 캐스타블(10)의 내부에 위치하므로 시공된 상태에서 열변형이 최소화되는 잇점을 갖는다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 내화물이 2개의 스키드 파이프(1)를 동시에 감쌀 수 있도록 '3'형상으로 이루어져 있다.

또한 도 7과 같은 형상의 철띠(7)를 따라 단열재(9) 및 캐스타블(10)이 동일 형상으로 감싸여지게 설치되어 있다.

그리고 스키드 파이프(1)에 용접 고정되어 단열재(9) 및 캐스타블(10)을 지지하는 철띠(7)를 복수개로 구성하여 상기 복수개의 철띠를 스틸 로드(12)에 의해 상호 용접 고정하는 경우 내화물을 상기 스키드 파이프(1)의 외주면에 보다 안정적으로 시공할 수 있다.

상기한 내화물은 열연가열로의 용량에 따라 그 길이를 적절하게 선정하는데, 보통 길이(L)를 약 300mm 정도로 제작하는 것이 취급 및 시공작업이 용이하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 내화물을 제조하는 과정을 설명한다.

먼저, 부채꼴형으로 된 형틀(도시는 생략함)내에 앵커(8)가 용접 고정되어 있는 철띠(7)를 위치시킨 상태에서 상기 철띠의 외주면에 단열재(9)를 일정 두께로 감싼다.

이와 같이 철띠(7)를 단열재(9)로 감싸면 상기 단열재의 외부로 앵커(8)가 노출된다.

이러한 상태에서 캐스타블(10)을 혼련한 다음 형틀내에 쏟아 부어 약 24시간 동안 소성하여 본 발명의 내화물을 얻는다.

상기와 같은 작업은 열연가열로의 보수작업과 관계없이 시공 또는 보수작업을 감안하여 사전에 제작하여 보관하게 된다.

이러한 상태에서 스키드 파이프(1)의 내화물을 부분 보수하는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

열연가열로의 장기간 가동에 따라 스키드 파이프(1)의 외주면에 감싸여진 내화물의 일부가 탈락되면 종래의 보수작업과 마찬가지로 탈락된 내화물을 단위 블럭으로 기 성형된 내화물의 길이에 알맞게 해체한 다음 해제된 내화물을 열연가열로로부터 배출시킨다.

이와 같이 탈락된 내화물을 스키드 파이프(1)로부터 해체하고 나면 단위 블럭으로 소성된 본 발명의 내화물을 열연가열로의 내부로 운반하여 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싼 후 캐스타블(10) 및 단열재(9)를 관통하여 형성된 통공(11)을 통해 용접봉을 삽입하여 철띠(7)를 스키드 파이프(1)에 용접하므로써, 단위 블럭의 내화물이 스키드 파이프의 외주면에 고정된다.

본 발명의 내화물은 복수개로 구성되어 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싸도록 되어 있으므로 본 발명의 실시예에 따라 도 4와 같이 2분할된 2개의 내화물로 스키드 파이프()의 외주면이 완전히 감쌀 수도 있고 3분할된 3개의 내화믈을 이용하여 스키드 파이프의 외주면을 완전히 감쌀 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 일정 길이를 갖는 내화물을 미리 성형하여 열연가열로의 스키드 파이프(1)의 외주면을 감싸고 있는 내화물이 탈락됨에 따라 신속하게 보수하게 되므로 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 내화물의 부분 보수작업을 신속해짐에 따라 열연가열로의 내부가 충분히 냉각된 상태에서 보수작업을 실시할 수 있게 되므로 작업환경이 개선됨은 물론 부주의에 의한 화상 등을 입을 우려가 없게 된다.

둘째, 손상된 부위의 내화물의 보수작업시 형틀의 설치 및 해체작업이 필요없으므로 스키드 파이프(1)의 보수작업이 편리해진다.

셋째, 기 성형된 내화물의 용접작업만으로 보수작업이 완료되므로 신속한 조업재개가 가능해진다.

넷째, 단위 블럭의 내화물을 상온에서 성형하여 소성하게 되므로 수분을 과다 투입할 필요가 없게 되고, 이에 따라 양생된 캐스타블(10)의 물성이 떨어지는 폐단을 미연에 방지하게 된다.

Claims (3)

1. 스키드 파이프의 외경면과 같은 반경의 곡면을 가진 철띠(7)와, 상기 철띠의 외주면에 고정된 단열재(9)와, 상기 단열재의 외주면에 성형 소성된 내화물인 캐스타블(10)과, 상기 철띠에 방사상으로 고정되어 단열재 및 캐스타블을 지지 고정하는 앵커(8)와, 상기 단열재 및 캐스타블을 관통하도록 형성되어 용접봉을 철띠에 접속시킬 수 있게 하여주는 통공(11)으로 단위체를 구성하고 상기 단위체가 부채꼴 형상을 이루어 복수개의 단위체에 의해 스키드 파이프를 감싸 고정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물.
2. 제 1 항에 있어서,

   철띠가 복수개로 구성되고, 상기 복수개의 철띠는 스틸 로드(12)에 의해 상호 용접 고정된 것을 특징으로 하는 열연가열로의 스키드 파이프 보호용 내화물.
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