KR100688111B1 - 내화물 구조물의 내화물의 냉각방법 및 냉각장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 고온 상태의 물체를 적시지 않고 단시간에 피냉각면을 균일하게 냉각할 수 있는 냉각방법 및 냉각장치의 제공.

(해결수단) 노즐 분무수에 의한 직접 냉각시에, 피냉각면을 마주보고 개공된 노즐을 갖는 관형상 노즐 헤더를 이용하여 그 노즐 헤더를 노즐 헤더의 축심을 중심으로 회전시켜 물을 분무한다. 더욱 바람직하게는, 그 노즐 헤더의 회전 각속도를 피냉각면의 위치에 따라 시간경과에 따라 제어한다. 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 노즐 분무수의 액적 (液滴) 직경을 제어한다. 분무수 중 입자직경이 최대인 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 그 물방울의 파괴 충돌속도를 넘게 한다. 이들 냉각방법에 있어서, 분무체를 고속 기체유체에 의해 칼집 형상으로 둘러싼다. 분무식 노즐 팁의 외주에 분무를 위한 기체를 칼집 형상으로 둘러싸는 기체유체의 토출공을 구비한 상기 냉각방법에 이용될 수 있는 냉각용 분무 노즐, 및 상기 방법에 사용할 수 있는 냉각장치.

Description

내화물 구조물의 내화물의 냉각방법 및 냉각장치{method and apparatus for cooling refractories of refractory structures}

도 1 은 본 발명을 토피도 내화물의 냉각장치에 적용한 일례를 나타내는 측면도이다.

도 2 는 본 발명에 관한 물 분무 노즐의 상세를 나타내는 물분무 노즐의 평면도 (a), A-A 부 화살표 방향에서 본 도면 (정면도 ; b), B-B 부 화살표 방향에서 본 도면 (측면도 ; c) 이다.

도 3 은 토피도 내화물의 냉각장치에서의 토피도 요부의 분할도 (평면도) 이다.

도 4 는 각도 θ[토피도의 중심축 (회전축) 과 분무수 토출방향의 중심선이 이루는 각도] 와 각도 θ에 상당하는 위치의 내화물 표면의 열전달계수와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5 는 분무수의 분무시간 (t_i) 및 노즐 헤더가 180 °회전하기 위해 필요한 시간 (T) 과 외관의 열전달계수와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6 은 분무수 물방울의 최대 입자직경 및 피냉각면 온도와, 피냉각면의 습윤 (濕潤) 상태의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7 은 본 발명의 바람직한 태양에 기초한 냉각방법의 일례를 나타내는 모식도이고, (a) 는 미스트 냉각, (b) 포그 냉각, (c) 는 팬 냉각에서의 분무수의 분무 상황, 공기의 토출 상황을 나타내고, (d) 는 내화물의 냉각곡선을 나타낸다.

도 8 은 분무수량 및 물분무용 압축공기의 노즐에 대한 공급압력과, 분무수의 액적직경의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9 는 본 발명 냉각 패턴의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 10 은 본 발명에 바람직하게 적용되는 내화물 구조물의 냉각장치의 배관계통의 일례를 나타내는 모식도이다.

도 11 은 평균 입자직경이 30 ㎛ 인 물방울이 충돌속도 2.5 m/sec 로 고체면에 충돌했을 때의 물방울의 파괴비율을 나타내는 그래프이다.

도 12 는 액적직경과 파괴 충돌속도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13 은 피냉각면에 대한 물방울의 충돌속도와 피냉각면의 열전달계수의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 14 는 파괴 물방울 수량 밀도 및 피냉각면 온도와, 파괴 물방울의 증발에 따른 수증기압을 포화수증기압 미만으로 유지할 수 있는 피냉각면 단위면적당 교반공기량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 토피도 2 : 토피도 내화물

3 : 물분무 노즐 3a : 노즐 팁

3b : 공기 토출구 4 : 노즐 헤더

5 : 노즐 분무수 6 : 분무용 물의 배관 (6 계통)

7 : 물분무용 압축공기의 배관 8 : 배관

9 : 송풍기 10 : 노즐 헤더 회전장치

11 : 노즐 헤더 승강장치 12 : 윈치 (winch)

13 : 지지 롤 14 : 활차

15 : 신축 벨로우즈 16 : 와이어

17, 18, 19 : 가대

20 : 검출장치 (노즐 헤더 회전 방향 각도위치 검출장치)

21 : 제어장치 (노즐 헤더 회전 각속도 제어장치)

30 : 분무용 물의 유로 31 : 물분무용 압축공기의 유로

32 : 물분무용 압축공기의 배관 33 : 분무수 가속용 공기의 배관

34 : 노즐 분무수 35 : 분무수 가속용 공기

36 : 미스트 37 : 포그

38 : 공기

41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 45a, 45b, 46a, 46b : 물분무노즐

47 : 펌프 49 : 스트레이너

50 : 에어 필터 51 : 압력계

52 : 유량계 53 : 유량조절 밸브

54 : 전환 밸브 55 : 감압 밸브

f_R : 노즐 헤더 회전방향 f_NH : 노즐 헤더 승강방향

f_NW : 노즐 분무수 토출방향 f_A : 가속용 공기 토출방향

θ : 토피도의 중심축 (회전축) 과 분무수 토출방향의 중심선이 이루는 각도

S (θ=0°) : θ= 0°에서의 내화물 피냉각면의 단위면적

S (θ=90°) : θ= 90°에서의 내화물 피냉각면의 단위면적

본 발명은 고온 물체의 분무냉각에 관한 것이다.

제철소에서의 토피도, 전로 등 용선, 용강을 다루는 장치, 설비를 보수할 때에는, 이들 장치, 설비 (이하, 내화물 구조물이라 한다) 내부의 내화물을 냉각할 필요가 있다.

이 경우, 내화물의 수명연장 및 공정의 단축을 위해 ① 냉각시 및 냉각후의 내화물 표면을 최대한 건조상태로 유지할 것 (이하 건조 냉각이라 한다), ② 단시간의 냉각, 및 ③ 내화물의 각 위치에서의 균일한 냉각이 필요해진다.

종래, 내화물 구조물의 냉각방법으로는 (1) 직접 물을 분사하는 방법, (2) 공냉법이 이용되고, 또 (3) 내화물 구조물의 내부에 물방울군을 첨가한 공기 기류를 불어넣는 방법 (일본 공개특허공보 소61-159251 호) 이 개시되어 있다.

그러나 (1) 의 방법은, 냉각시에 내화물이 젖거나 불균일냉각되기 때문에 내화물의 수명상 문제가 있고, 또 (2) 의 방법은 냉각에 장시간을 요한다는 문제가 있었다.

또, 상기한 (3) 의 방법은 (a) 턴디쉬인 내화물 구조물의 외부에서 내화물 구조물 내부 쪽으로 불어넣은 공기 기류중에 물방울을 첨가하기 때문에, 내화물의 피냉각면에 물방울이 충돌할 확률이 낮고, 물방울의 증발잠열을 유효하기 이용할 수 없어 냉각에 장시간을 요하고, (b) 물방울의 이동경로가 공기의 흐름에 의존하기 때문에 균일 냉각이 곤란하며, (c) 물방울에 의해 내화물을 적셔 내화물 품질의 열화나 보수 후 건조시 폭발균열의 위험성이 있었다.

제철소에서는, 강판을 인공적으로 냉각하는 공정이 있어서, 공업적으로 정밀도 좋고 빠르게 냉각할 필요가 있다. 종래의 분무냉각법에서는 반드시 그 요구에 답할 수 없었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고, 고온상태의 물체를 적시는 일 없이 단시간에, 또한 피냉각면을 균일하게 냉각할 수 있는 냉각방법 및 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 피냉각체는 내화물이나 강판에 한정되는 것은 아니다.

제 1 발명은, 고온 물체의 냉각시에, 노즐에서 토출되는 분무수를 직접 피냉각면에 접촉시켜서 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 피냉각면을 마주보고 개공된 노즐을 갖는 관형상 노즐 헤더를 이용하여 상기 노즐 헤더를 노즐 헤더의 축심을 중심으로 회전시켜 물을 분무하는 것을 특징으로 하는 내화물 구조물의 냉각방법이다. 또, 이 냉각방법에 있어서, 상기 노즐 헤더의 회전 각속도를 피냉각면의 위치에 따라 시간경과에 따라 제어한다.

제 2 발명은, 고온 물체의 냉각시에, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 노즐 분무수의 액적직경을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각방법이다. 여기에서, 피냉각면 온도가 200 ℃ 이하인 냉각시에 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행한 뒤 공기냉각을 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 고온 물체의 냉각시에, 피냉각면 온도 > 200 ℃ 일 때는 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 초과 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 초과인 분무수를 이용한 직접 냉각을 수행하고, 200 ℃ ≥피냉각면 온도 > 50 ℃ 일 때에는 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용한 직접 냉각을 수행하며, 50 ℃ ≥피냉각면 온도일 때에는 공기냉각을 수행한다. 상기한 공기냉각은 송풍기를 이용한 강제 공기냉각인 것이 바람직하다.

제 3 발명은 고온 물체의 냉각시에, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 넘게 하는 것을 특징으로 하는 고온물체의 냉각방법이다. 본 발명에 있어서, 분무수 중 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도의 피냉각면에 대한 수직 벡터를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 넘게 하면 된다.

또한, 상기 제 3 발명에 더하여, 상기 냉각시에 노즐에서 분무되는 물방울 입자의 입자직경 분포 및 물방울 입자의 피냉각면에서의 충돌속도의 양자에서 도출되는 파괴 물방울의 수량 밀도와, 피냉각면 온도와의 양자에 따른 공기를 노즐 분무수 토출공의 후방으로부터 분무수 토출방향으로 토출시킨다.

제 4 발명은, 고온 물체의 냉각시에, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하며, 상기 냉각시에 분무수 토출공의 외주부로부터 분무수 토출방향으로 공기를 토출시키는 것을 특징으로 하는 고온 물체의 냉각방법이다.

제 4 발명의 또 다른 표현 (aspect) 은 분무체에 의한 냉각방법에 있어서, 상기 분무체를 고속 기체유체에 의해 칼집 형상으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 분무 냉각방법이다.

제 5 발명은, 분무 노즐에 있어서, 분무식 노즐 팁의 외주에 다시 분무체 토출방향으로 개공한 기체의 토출공을 구비한 것을 특징으로 하는 분무 노즐이다. 여기에서, 상기 기체 토출공은 분무를 위한 기체의 배관과는 독립된 배관에 연결될 수 있다.

제 6 발명은, 피냉각면을 마주보고 개공된 물분무 노즐 (3) 을 갖는 관형상 노즐 헤더 (4) 와, 상기 노즐 헤더 (4) 를 노즐 헤더의 축심을 중심으로 회전시키는 노즐 헤더 회전장치 (10) 를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치이다. 더욱 바람직하게는 노즐 헤더의 회전방향에서의 각도위치를 시간경과에 따라 검출하는 검출장치 (20) 와, 상기 검출장치 (20) 의 검출값에 근거하여 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도를 시간경과에 따라 제어하는 제어장치 (21) 를 구비한다.

상기 제 6 발명에서는, 상기 물분무 노즐 (3) 은 공기-물분무식 노즐 팁의 외주에, 또한 분무수 토출방향과 실질적으로 동일한 방향을 향해 개구된 공기 토출구를 형성한 노즐인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

본 발명은 제철소에서의 토피도, 전로, 레이들, 가스탈기조, 턴디쉬, 가열로, 열풍로 등 내화물 구조물의 내화물 냉각에 적용되고, 또는 이들 이외의 내화물 구조물의 내화물 냉각에도 널리 적용가능하다. 또한, 강편, 강판의 냉각에도 적용가능하다. 또, 일반적으로 상당하는 크기를 가진 물체의 냉각에 적용가능하다. 이하, 주로 피냉각체가 내화물 구조물인 경우에 대해 설명한다.

본 발명자들은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 예의검토한 결과, 아래 (1)∼(7) 의 새로운 기술을 개발하여 본 발명에 이르렀다.

[균일 냉각]

(1) 내화물 구조물을 냉각할 때, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 피냉각면에 분무수가 직접 충돌하도록 노즐을 부착한 회전식 노즐 헤더를 이용하여 피냉각면 전면을 균일하게 냉각한다 (제 1 발명). 또는, 상기 노즐 헤더의 회전 각속도를 분무수가 충돌하는 피냉각면의 위치에 따라 시간경과에 따라 제어함으로써 피냉각면 전면을 균일하게 냉각한다.

[건식 냉각]

(2) 내화물을 냉각할 때, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 노즐 분무수의 액적직경을 제어함으로써 내화물을 적시지 않고 냉각한다 (제 2 발명).

또, 상기한 제 2 발명의 바람직한 태양으로, 피냉각면 온도가 200 ℃ 이하인 냉각시에 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용하는 냉각방법을 들 수 있다.

또, 상기한 제 2 발명 및 제 2 발명의 바람직한 태양에서는, 상기한 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행한 후, 바람직하게는 송풍기를 이용한 공기냉각을 수행함으로써 내화물의 보다 완전한 건식 냉각을 수행할 수 있다.

(3) 또, 상기한 제 2 발명의 바람직한 태양으로서, 내화물의 냉각시에, 피냉각면 온도가 200 ℃ 를 넘은 시점에서 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 초과 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 를 넘는 분무수를 이용한 직접 냉각을 수행하고, 피냉각면 온도가 200 ℃ 이하, 50 ℃ 를 넘은 시점에서 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용한 직접 냉각을 수행하고, 피냉각면 온도가 50 ℃ 이하인 시점에서 바람직하게는 송풍기를 이용한 공기냉각을 수행함으로써, 내화물의 완전한 건식 냉각을 수행한다.

또한, 상기한 제 2 발명의 바람직한 태양에 있어서, 물방울의 입자직경을 최대 입자직경 또는 평균 입자직경으로 규정한 이유는, 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 인 분무수의 물방울 평균 입자직경이 84 ㎛ 에 대응하기 때문이다.

[단시간 냉각 및 건식 냉각]

(4) 내화물의 냉각시에, 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 초과하게 함으로써 물의 증발을 촉진시키고 물의 증발잠열을 유효하게 활용하여 내화물의 단시간 냉각 및 건식 냉각 양자를 달성한다 (제 3 발명).

(5) 상기한 제 3 발명에 있어서, 상기 냉각시에 노즐에서 분무되는 물방울 입자의 입자직경 분포 및 물방울 입자의 피냉각면에서의 충돌속도 양자에서 도출되는 파괴 물방울의 수량 밀도와, 피냉각면 온도와의 양자에 따른 공기 유량을 노즐 분무수 토출공의 후방에서 분무수 토출방향으로 토출시킴으로써 피냉각면 근방의 수증기 분압을 포화증기압보다 낮게 유지, 내화물의 단시간 냉각 및 건식 냉각 양자를 모두 달성한다.

(6) 내화물의 냉각시에, 노줄 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 분무수 토출공의 외주부에서 분무수 토출방향과 실질적으로 동일한 방향으로 공기를 토출시킨다. 요약하면, 분무냉각에 있어서, 분무체를 고속 기체에 의해 칼집 형상으로 둘러싸 피냉각면에 붙이는 방법을 취하면 된다. 이 방법은 물-공기 이외의 액체-기체계에도 응용할 수 있다. 이로써 분무수 물방울의 기류중에서의 이동속도를 증가시키고, 피냉각면에서의 분무수의 물방울 파괴를 촉진하며, 수증기분압을 낮게 하여 물의 증발잠열의 유효활용에 의한 내화물의 단시간 냉각 및 건식 냉각 양자를 달성한다 (제 4 발명).

(7) 분무식 노즐에 있어서, 분무식 노즐 팁의 외주에 다시 분무체 토출방향과 실질적으로 동일한 방향으로 개공된 기체의 토출공을 형성한다 (제 5 발명). 이 분무를 위한 기체의 배관과 독립적으로 상기 기체의 토출공에 접속하는 배관을 설치한다. 이로써, 고유속, 고유량인 기체를 분무체와 독립적으로 토출할 수 있어 상기 방법에 적용할 수 있다.

[균일 냉각, 건식 냉각 및 단시간 냉각을 달성하기 위한 냉각장치]

(8) 상기 제 1 발명의 냉각방법에 바람직하게 이용되는 냉각장치로, 물분무 노즐을 갖는 관형상 노즐 헤더와, 상기 노즐 헤더를 축심을 중심으로 회전시키는 노즐 헤더 회전장치를 갖는 내화물의 균일 냉각이 가능한 냉각장치 (제 6 발명). 이 냉각장치에 있어서, 다시 노즐 헤더의 회전방향에서의 각도 위치를 시간경과에 따라 검출하는 검출장치와, 상기 검출장치의 검출값에 기초하여 노즐 헤더의 회전 각속도를 시간경과에 따라 제어하는 제어장치를 구비한다.

(9) 상기 제 6 발명의 보다 바람직한 태양으로, 상기 물분무 노즐로서 공기-물분무식 노즐 팁의 외주에 추가로 분무수 토출방향과 실질적으로 동일한 방향으로 개구된 공기 토출구를 형성한 노즐을 이용함으로써, 내화물의 균일 냉각, 건식 냉각 및 단시간 냉각을 달성한다.

[제 1 발명]

제 1 발명은 내화물 구조물을 냉각할 때에 내화물인 피냉각면에 분무수가 직접 충돌하도록 노즐을 부착한 회전식 노즐 헤더를 이용하여, 피냉각면 전면을 균일하게 냉각하는 것이다. 또, 상기 노즐 헤더 회전시의 각속도를 분무수가 충돌하는 피냉각면인 내화물 표면의 위치에 따라 시간경과에 따라 제어한다.

도 1 은 본 발명을 토피도 내화물의 냉각장치에 적용한 일례를 측면도로 나 타낸다.

도 1 에 있어서, 부호 1 은 토피도, 2 는 토피도 내화물, 3 은 물분무 노즐, 4 는 노즐 헤더, 5 는 분무수, 6 은 분무용 물의 배관 (: 플렉서블 호스) (6 계통), 7 은 물분무용 압축공기의 배관 (: 플렉서블 호스), 8 은 분무수의 물방울 가속용 또는 공기 냉각용 공기의 배관, 9 는 분무수의 물방울 가속용 또는 공기 냉각용 공기의 송풍기이고, 10 은 모터, 체인 등으로 구성되는 노즐 헤더 회전장치, 11 은 노즐 헤더 승강장치, 12 는 윈치, 13 은 지지 롤, 14 는 활차, 15 는 신축 벨로우즈, 16 은 와이어, 17, 18, 19 는 가대, 20 은 노즐 헤더 (4) 의 회전방향에 있어서의 각도위치를 시간경과에 따라 검출하는 검출장치 (이하, 노즐 헤더 회전방향 각도위치 검출장치라고도 한다), 21 은 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도를 시간경과에 따라 제어하는 제어장치 (이하, 노즐 헤더 회전 각속도 제어장치라고도 한다), f_R 은 노즐 헤더 회전방향, f_NH 은 노즐 헤더 승강방향을 나타낸다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 토피도 (1) 의 내화물 (2) 의 냉각에 있어서는, 노즐 헤더 (4) 가 윈치 (12), 지지 롤 (13), 활차 (14) 등으로 구성되는 노즐 헤더 승강장치 (11) 에 의해 토피도 (1) 내에 설치된다.

다음으로, 노즐 헤더 (4) 가 노즐 헤더 회전장치 (10) 에 의해 수평면 내에 포괄되는 노즐 헤더 회전방향 (f_R) 으로 회전함과 동시에, 물분무 노즐 (3) 의 노즐 팁에서 분무된 분무수가 내화물 (2) 인 피냉각면에 적접 분사되어 내화물은 직접 냉각된다.

노즐 헤더 (4) 는, 검출장치 (20) 및 제어장치 (21) 에 의해 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도가 각 피냉각면에 대응하여 시간경과에 따라 변화되고 제어되어, 후술하는 노즐 헤더의 회전을 포함한 실효 열전달계수 α_A (θ=θ_i) 가 피냉각면인 내화물의 각 위치에서 일정하게 된다.

한편, 물분무 노즐 (3) 의 노즐 팁의 외주에서 분무수와 동시에 송풍기 (9) 로부터의 공기를 독립적으로 토출하고, 이 공기에 의해 토피도 (1) 내의 분무수 (5) 의 유속을 가속하여 피냉각면에서의 분무수의 물방울 파괴, 증발을 촉진하여 냉각속도의 향상에 의해 급속냉각을 달성한다.

도 2 에 도 1 에서의 물분무 노즐 (3) 의 상세도를 나타낸다.

도 2 (a) 는 물분무 노즐의 평면도로, 지면에 평행한 면 내에서 회전한다 (방향을 f_R 로 나타낸다). 도 2 (b) 는 도 2 (a) 의 A-A 부 화살표 방향에서 본 도면 (정면도), 도 2 (c) 는 도 2 (a) 의 B-B 부 화살표 방향에서 본 도면 (측면도) 을 나타낸다.

또, 도 2 에 있어서, 부호 3 은 물분무 노즐, 3a 는 공기-물분무식 노즐 팁, 3b 는 공기토출구, 30 은 분무용 물의 유로, 31 은 물분무용 압축공기의 유로, 32 는 물분무용 압축공기의 배관, 33 은 분무수 가속용 공기 (이하 분무수 가속용 공기라고도 한다) 의 배관, 34 는 노즐 분무수, 35 는 분무수 가속용 공기, f_NW 는 노즐 분무수의 토출방향, f_A 는 분무수 가속용 공기의 토출방향을 나타낸다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 물분무 노즐 (3) 은 공기-물분무식 노즐 팁 (3a) 의 외주에, 또한 분무식 토출방향과 실질적으로 동일한 방향으로 개구된 공기 토출구 (3b) 가 형성되어 있다.

또, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 분무수 가속용 공기를 노즐의 후방에서 토출시킨다. 이로써, (1) 분무수의 물방울의 피냉각면에서의 충돌유속을 물방울의 파괴 충돌속도 이상으로 하여 물의 증발을 촉진하고 냉각능력을 향상시킨다. (2) 증발수량에 대응하는 포화공기량 이상의 공기를 도입하여 내화물의 건식 냉각을 수행한다. 여기에서 말하는 분무수 가속용 공기는, 본 명세서에서 때에 따라 교반공기라고 부른다.

다음에, 제 1 발명의 원리에 대해 설명한다.

도 3 은 도 1 의 토피도 내화물의 냉각장치에서의 토피도의 요부의 분해도 (평면도) 를 나타낸다.

또, 도 3 에 있어서, θ는 토피도의 중심축 (: 회전축 ; l_T) 와 분무수 토출방향의 중심선 (f_NWC) 이 이루는 각도, S (θ=90°), S (θ= 0°) 는 각각 θ=90°, θ= 0°에서의 내화물 피냉각면의 단위 면적을 나타내고, 기타 부호는 도 1, 도 2 와 동일한 내용을 나타낸다.

도 3 에 있어서, 노즐 헤더 (4) 가 시간경과에 따라 일정한 회전 각속도로 회전한 경우의 피냉각면인 내화물 표면의 열전달계수 (α) 는 도 4 와 같다.

즉, 각도 (θ) 에 상당하는 위치의 내화물 표면의 열전달계수 (α) 는 아래 식 (1) 으로 부여된다.

α= f(θ) = g (수량 밀도, 충돌속도, 입자직경 분포, 공기의 강제대류에 의한 기상의 열전달계수) - - - (1)

이는, 각도 (θ) 에 상당하는 위치에 있어서, 피냉각면에 충돌하는 분무수의 입자직경과 충돌속도에 의해 결정되는 피냉각면에서의 파괴 수량 밀도 (: 피냉각면 단위면적당 충돌하여 파괴되는 분무수의 수량) 와 공기의 강제대류에 의한 기상의 열전달계수가 각도 (θ) 에 대응하여 변화하고, 노즐 헤더로부터의 거리에 의해 열전달계수 (α) 가 변화하기 때문이다.

또, 열전달계수 (α) 는 노즐 분무수의 수량, 액적직경, 노즐 분무수의 분사각도 (입체각), 노즐에서 피냉각면까지의 거리, 피냉각면 온도, 분무수의 충돌속도에 의해 실험적으로 구할 수 있다.

다음에, 각도 (θ_i) 에 상당하는 위치의 내화물 피냉각면의 단위면적 S (θ=θ_i) 에서의 분무수의 분무시간을 t_i, 노즐 헤더가 180 °회전하는데 필요한 시간을 T 라고 했을 때 단위면적 S (θ=θ_i) 에서의 외관 열전달계수 (K_i) 은 아래 식 (2), (3) 에서 부여되고, 도 5 에 나타내는 바와 같이 냉각시간율 (t_i/T) 에 의존한다.

K_i = h ×(t_i/T) - - - (2)

h = α= f (θ_i) - - - (3)

그 결과, 각도 (θ_i) 에 상당하는 위치의 내화물 피냉각면의 단위면적 S (θ=θ_i) 에서의 노즐 헤더의 회전을 포함한 실효 열전달계수 α_A (θ= θ_i) 는 아 래 식 (4) 로 부여된다.

α_A(θ= θ_i) = [f(θ_i)] ×(t_i/T) - - - (4)

따라서, α_A(θ= θ₁) = α_A(θ= θ₂) = ···= α_A(θ= θ_i) =···= α_A(θ= θ_n) 이 되도록, 각도 θ₁, θ₂,···θ_i,···θ_n 에 상당하는 위치에서의 분무수의 분무시간 (t_i) 를 제어하면 각 위치에서의 냉각이 균일해진다.

상기 제어는 노즐 헤더 회전시의 회전 각속도를 각도 (θ) 에 대응하여 변화시킴으로써 행할 수 있고, 예를 들면 도 3 의 경우는 각도 (θ) 의 증감에 대응하여 회전 각속도를 증감시키면 된다.

[제 2 발명]

제 2 발명은 노즐 분무수에 의한 내화물의 직접 냉각에 관한 것으로, 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 노즐 분무수의 액적직경을 제어함으로써 내화물의 건조 냉각을 달성하는 것이다.

제 2 발명에 의하면, 내화물의 건조 냉각이 달성됨과 동시에 피냉각면 온도가 높을 때에는 액적직경이 큰 노즐 분무수를 이용하고, 피냉각면 온도가 낮을 때에는 액적직경이 작은 노즐 분무수를 이용함으로써 노즐 분무수의 분무용 압축공기의 제조에 필요한 전력사용량을 저감하는 것이 가능해졌다.

도 6 에 분무수의 물방울의 최대 입자직경 및 피냉각면 온도와 피냉각면의 습윤 상태와의 관계를 나타낸다.

도 6 에 나타낸 바와 같이, 피냉각면의 습윤 상태는 분무수의 물방울의 최대 입자직경 및 피냉각면 온도에 의존한다.

또한, 도 6 에 나타내는 피냉각면이 건조한 상태와 습한 상태의 경계선 (5) 및 습한 상태와 젖은 상태의 경계선 (6) 은 각각 아래 식 (5) 및 (6) 으로 나타낸다.

R_max = -0.002933 ×T² + 1.200T - 22.67 - - - (5)

R_max = -0.002597 ×T² + 1.442T - 23.51 - - - (6)

상기식 중 T 는 피냉각면 온도 (℃), R_max 는 분무수의 물방울의 최대 입자직경을 나타낸다.

즉, 분무수의 물방울의 최대 입자직경 (R_max) 이 아래 식 (7) 을 만족하는 경우는 피냉각면은 건조한 상태이고, 아래 식 (8) 을 만족하는 경우는 피냉각면은 습한 상태가 된다.

R_max < -0.002933 ×T² + 1.200T - 22.67 - - - (7)

- 0.002933 ×T² + 1.200T - 22.67 < R_max < -0.002597 ×T² + 1.442T - 23.51 - - - (8)

본 발명은 도 6 에 예시한 분무수의 물방울의 최대 입자직경 및 피냉각면 온도와 피냉각면의 습윤 상태와의 관계를 이용하여 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 분무수의 액적직경을 제어함으로써 내화물의 건식 냉각을 달성하는 것이다.

상기한 제 2 발명의 바람직한 태양 (Ⅰ) 으로는, 피냉각면 온도 200 ℃ 이하인 냉각시에 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용하는 것이 바람직하다.

이것은, 상기한 도 6 에 나타낸 바와 같이 냉각면 온도가 200 ℃ 이하인 경우, 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 초과 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 초과인 분무수를 이용하여 냉각한 경우, 피냉각면은 습한 상태 또는 젖은 상태가 되기 때문이다.

또한, 이하에 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 초과 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 초과인 분무수를 이용한 직접 냉각을 "미스트 냉각", 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용한 분무수에 의한 직접 냉각을 "포그 냉각", 송풍기로부터의 공기를 이용한 공기 냉각을 "팬 냉각" 이라 기술한다.

또, 상기한 제 2 발명 및 제 2 발명의 바람직한 태양 (Ⅰ) 에 있어서는, 상기한 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 행한 뒤 공기 냉각을 하는 것이 바람직하고, 공기 냉각은 팬 냉각인 것이 바람직하다.

또, 상기한 제 2 발명의 바람직한 태양 (Ⅱ) 으로는, 내화물 냉각시에 피냉각면 온도 > 200 ℃ 일 때는 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 초과 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 초과인 분무수를 이용한 직접 냉각을 행하고, 200 ℃ ≥피냉각면 온도 > 50 ℃ 일 때는 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 이하 또는 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 이하인 분무수를 이용한 직접 냉각을 하고, 50 ℃ ≥피냉각면 온도일 때는 공기 냉각을 하는 것이 보다 바람직하다.

또, 이 경우의 공기냉각은 팬 냉각인 것이 바람직하다.

피냉각면의 온도에 따라 냉각 방법을 선택하는 것은 아래의 이유 (a) ∼ (c) 때문이다.

(a) : 피냉각면 온도 > 200 ℃ 일 때는 피냉각면이 잘 젖지 않으므로, 파괴 충돌속도가 작은 액적직경이 큰 분무수를 이용하는 것이 유효하게 물의 증발잠열을 이용할 수 있기 때문에 급속냉각이 가능하다.

(b) : 200 ℃ ≥피냉각면 온도 > 50 ℃ 일 때는 피냉각면이 젖기 쉬우므로, 액적직경을 작게 함으로써 파괴되는 수량을 제한하면서 파괴되지 않은 액적은 기류에 실어 배기함으로써 냉각능력의 향상과 피냉각면의 건조 조건의 확보가 가능하다.

(c) : 50 ℃ ≥ 피냉각면 온도일 때는 피냉각면이 매우 젖기 쉬우므로, 팬 냉각에 의해 액적에 의한 젖음 방지와 일부 습한 상태가 되어 있는 위치의 건조가 가능해진다.

도 7 에 제 2 발명의 바람직한 태양 (Ⅲ) 에 기초하여 냉각방법의 일례를 모식적으로 나타낸다.

도 7(a) 는 물방울의 평균 입자직경 = 120 ㎛ 인 미스트 냉각, 도 7(b) 는 물방울의 평균 입자직경 = 30 ㎛ 인 포그 냉각, 도 7(c) 는 팬 냉각 각각에서의 분무수의 분무상황 및 공기의 토출상황을 나타내고, 도 7(d) 는 내화물의 냉각곡선을 나타낸다.

또, 도 7(a) ∼ (c) 에 있어서, 부호 36 은 미스트, 37 은 포그, 38 은 공기를 나타낸다.

즉, 제 2 발명의 바람직한 양태 (Ⅱ) 에 의하면, 내화물 표면 온도가 200 ℃ 를 넘는 경우에는 예를 들면 평균 입자직경이 120 ㎛ 인 미스트 냉각을 행하고, 내화물 표면 온도가 200 ℃ 에 달한 후에는 예를 들면 평균 입자직경이 30 ㎛ 인 포그 냉각을 행하며, 내화물 표면 온도가 50 ℃ 에 달한 후에는 팬 냉각을 행함으로써 내화물의 완전한 건조 냉각을 달성한다.

또, 상기한 제 2 발명의 바람직한 태양 (Ⅲ) 으로는, 200 ℃ ≥ 피냉각면 온도 (T) > 50 ℃ 에 있어서, 분무수의 물방울의 최대 입자직경 (R_max) 이 아래 식 (7) 을 만족하도록 피냉각면 온도의 시간경과에 따른 변화에 따라 노즐 분무수의 액적직경을 제어하여 직접 냉각한 후, 50 ℃ ≥피냉각면 온도 (T) 에 있어서 송풍기를 이용한 공기 냉각을 행하는 것이 더욱 바람직하다.

R_max < -0.002933 ×T² + 1.200T - 22.67 (7)

다음에, 상기 제 2 발명의 구체적 방법의 일례를 나타낸다.

도 8 에 분무수량 및 물분무용 압축공기의 노즐에 대한 공급압력과 분무수의 액적직경과의 관계를 나타낸다.

도 8 에 나타낸 바와 같이, 동일한 노즐로 물분무용 압축공기의 공급압력과 분무수량을 조절함으로써, 미스트 냉각과 포그 냉각 양 쪽이 선택가능하다.

다음에, 도 9 에 냉각전의 내화물 표면 온도 (: 피냉각면 온도) 가 900 ℃ 인 경우의 냉각 패턴의 일례를 나타낸다.

도 9 에 나타내는 방법에 의하면, 피냉각면 온도가 200 ℃ 를 넘는 시점에서는 노즐 공기압력 = 1.0 kg/㎠, 노즐 수량 = 1.28 t/h 로 조정함으로써 평균 입자직경이 120 ㎛ 인 미스트 냉각을 행하고, 피냉각면 온도가 200 ℃ 에 달한 후에는 노즐 공기 압력 = 2.0 kg/㎠, 노즐 수량 = 0.47 t/h 로 조정함으로써 평균 입자직경이 30 ㎛ 인 포그 냉각을 행하고, 피냉각면 온도가 50 ℃ 에 달한 후에는 팬 냉각을 행함으로써 내화물의 완전한 건식 냉각을 행할 수 있다.

도 10 에 상기한 제 2 발명에 바람직하게 적용되는 내화물 구조물의 냉각장치의 배관계통의 일례를 모식도로 나타낸다.

도 10 에 있어서, 부호 40 은 노즐 헤더, 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 45a, 45b, 46a, 46b 은 물분무 노즐, 47 은 펌프, 9 는 송풍기, 49 는 스트레이너, 50 은 에어 필터, 51 은 압력계, 52 는 유량계, 53 은 유량조절 밸브, 54 는 전환 밸브, 55 는 감압 밸브를 나타낸다.

또한, 도 10 에 있어서 노즐 헤더 (4) 는 도시되지 않은 밀봉구조를 부설함으로써 연직축을 중심으로 노즐 헤더 회전방향 (f_R) 으로 회전하고, 또 1 단째의 물분무 노즐인 (41a 와 41b) 등 각 단의 물분무 노즐 (4ia 와 4ib) 은 각각 반대측에 물을 분무하도록 배치되어 있다.

또, 도 10 에 나타내는 내화물 구조물의 냉각장치의 배선계통에 있어서, 물의 배관, 압축공기의 배관에 있어서 2 계통으로 분기되어 있는 배관계통의 상단은 미스트 냉각용, 하단은 포그 냉각용 배관계통을 나타낸다.

도 10 에 나타내는 배관계통에 의하면, 분무용 물 및 분무용 압축공기의 배관계통의 각각이 미스트 냉각용과 포그 냉각용 2 개의 계통을 가지고 있으므로, 동일한 물분무 노즐에서의 미스트 냉각과 포그 냉각이 가능하다.

또, 도 10 에 나타내는 배관계통에서의 송풍기 (9) 로부터의 공기는 다음에 기술하는 제 3 발명 ∼ 제 4 발명에서의 ① 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 초과하는 것으로 하기 위한 분무수 가속용 공기 및/또는 ② 분무수로부터 생긴 수증기를 포화수증기압 이하로 유지하기 위한 공기로서 사용하는 것이 가능하다.

[제 3 발명]

제 3 발명은 분무수의 유속을 물방울이 피냉각면에 충돌했을 때에 파괴하는 유속 이상으로 함으로써 물의 증발잠열을 유효하게 이용하여 냉각효과를 높이는 것이다.

즉, 제 3 발명에 의하면, 내화물 냉각시에 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 행하고, 상기 냉각시에 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 넘는 것으로 함으로써 물의 증발을 촉진하여 단시간 냉각을 달성할 수 있다.

상기 제 3 발명에서의 분무수 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 증가시키는 수단의 바람직한 태양으로, 물방울 가속용 공기 (= 분무수 가속용 공기) 를 노즐 후방에서 토출시키는 것이다.

즉, 물분무용 압축공기와는 별개로 독립하여 노즐 팁의 분무수 토출공의 외주부에서 분무수 토출방향으로 공기를 토출시킨다. 고속 공기에 의해 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도를 상기 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 넘게 하여 물의 증발을 촉진하고, 단시간 냉각을 달성할 수 있다.

도 11 에 평균 입자직경 30 ㎛ 인 물방울이 고체면에 충돌할 때의 유속 (= 충돌속도) 2.5 m/sec 로 충돌했을 때의 물방울의 파괴비율을 나타낸다.

도 11 에 나타낸 바와 같이, 상기 조건하에서 충돌한 경우, 분무수 중 액적직경이 30 ㎛ 이상인 물방울이 파괴된다.

다음에, 도 12 에 액적직경과 파괴 충돌속도와의 관계를 나타낸다.

도 12 에 나타낸 바와 같이, 상기한 도 11 에 나타내는 입자직경 분포를 갖는 분무수인 경우, 최대 입자직경의 물방울, 즉 45 ㎛ 인 물방울은 충돌속도가 2.2 m/sec 이상에서 파괴되고, 최소 입자직경의 물방울, 즉 15 ㎛ 인 물방울은 충돌속도가 3.6 m/sec 이상에서 파괴된다.

그 결과, 피냉각면에 대한 물방울의 충돌속도와 피냉각면의 열전달계수 (β) 와의 관계는 도 13 에 나타내는 관계가 된다.

즉, 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 충돌속도가 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 초과한 시점에서, 물의 증발잠열이 유효하게 작용하여 피냉각면의 열전달계수 (β) 가 급격하게 상승하고, 최소 입자직경의 물방울이 거의 완전히 파괴되는 충돌속도를 만족하는 단계에서 열전달계수 (β) 의 상승은 거의 포화된다.

즉, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 분무수의 최대 입자직경의 물방울의 충돌속도를 최대 입자직경의 물방울의 파괴 충돌속도를 넘게 하는 제 3 발명 및 그 바람직한 태양에 의해 내화물의 단시간 냉각을 달성할 수 있다.

[제 3 발명의 개량]

제 3 발명의 개량은, 내화물 냉각에 있어서 노즐 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하고, 상기 냉각시에 노즐에서 분무되는 물방울 입자의 입자직경 분포 및 물방울 입자의 피냉각면에서의 충돌속도 양 쪽에서 도출되는 파괴 물방울의 수량 밀도 (이하, 파괴 물방울 수량 밀도라 한다) 와, 피냉각면 온도와의 양자에 따른 공기를 피냉각부에 도입함으로써, 파괴 물방울의 증발에 수반되는 수증기압을 포화수증기압 미만으로 유지하고, 내화물의 건조 냉각을 행하는 것이다.

도 14 에 파괴 물방울 수량 밀도 및 피냉각면 온도와, 파괴 물방울의 증발에 수반하는 수증기압을 포화수증기압 미만으로 유지할 수 있는 피냉각면 단위면적당 공기량 (이하, 단위면적당 교반공기량이라 한다) 의 관계를 나타낸다.

본 제 3 발명의 개량에 있어서는, 파괴 물방울 수량 밀도에 상당하는 수분의 증기압을 포화수증기압 미만으로 할 수 있는 양의 단위면적당 교반공기를 투입한다.

투입하는 교반공기량은 파괴 물방울을 상온에서 포화로 하는 양을 넘는 가능한한 적은 양으로 하는 것이 송풍기의 사용전력 삭감 면에서 바람직하다.

또, 제 3 발명의 개량에 의하면, 교반공기의 투입에 의해 분무수의 물방울의 피냉각면에 대한 충돌속도를 크게 하여 내화물의 건조 냉각 및 급속 냉각 양자를 달성할 수 있어, 내화물 구조물의 냉각방법으로 매우 바람직하다.

[제 4 발명]

제 4 발명은 도 2(a), 2(b) 및 2(c) 에 나타낸 바와 같이, 노즐 팁 (3a) 외주부에 형성한 공기 토출구 (3b) 에서 가속용 공기 (35) 를 물분무 노즐 (3) 의 분무수 토출방향과 실질적으로 동일한 방향, 즉 분무수를 따른 방향 (f_A) 으로 토출한다. 가속용 공기 (35) 는 도 2(c) 에 나타낸 바와 같이 노즐 분무수를 칼집형상으로 둘러싼다.

[제 5 발명]

제 5 발명은 분무 냉각용 노즐에 관한 것으로, 그 구체예는 도 2 에 나타내고, 사용예는 도 1, 도 3 에 나타낸다. 이 구조의 노즐은 분무체와 독립적으로 공기, 질소, 불활성가스 등을 원하는 속도, 유량으로 토출할 수 있고, 분무냉각의 조업조건에 자유도가 증가한다.

[제 6 발명]

제 6 발명 및 제 6 발명의 바람직한 태양은, 상기한 도 1, 도 2 에 예시한 내화물 구조물의 냉각장치로, 제 6 발명의 장치에 의하면 내화물의 균일 냉각이 가능해지고, 또 제 6 발명의 바람직한 태양의 장치에 의하면 내화물의 균일 냉각, 건식 냉각 및 단시간 냉각이 가능해진다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

또, 본 실시예에 있어서는, 분무수의 물방울 입자직경의 측정은 액침법을 이용하여 행하고, 입자직경 분포는 프라운호퍼 (Fraunhofer) 법을 이용하여 구했다.

(실시예)

제철소의 토피도의 내화물의 수리에 있어서 본 발명을 적용하였다.

냉각장치로는 상기한 도 1 에 나타낸 냉각장치를 사용하였다.

또, 도 1 에서의 물분무 노즐 (3) 로는 상기한 도 2 에 나타낸 노즐을 사용하고, 냉각설비의 배관계통은 상기한 도 10 에 나타낸 배관계통을 채용하였다.

토피도 냉각전의 내화물 표면 온도는 800 ∼ 1000 ℃ 였다.

냉각방법은 상기한 도 9 에 나타낸 냉각방식을 채용하였다.

또, 노즐 분무수에 의한 냉각시에는 상기한 것과 마찬가지로 노즐 헤더 회전축방향 위치 검출장치 (20) 및 노즐 헤더 회전 각속도 제어장치 (21) 에 의해 노즐 헤더의 회전을 포함한 실효 열전달계수 (α_A (θ= θ_i)) 가 피냉각면인 내화물의 각 위치에서 일정해지도록, 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도를 각 피냉각면에 대응하여 시간경과에 따라 변화, 제어하였다.

또, 포그 제어시에는 물방울의 평균 입자직경이 30 ㎛ 인 분무수를 이용하여 분무수의 최대 입자직경이 45 ㎛ 인 물방울의 피냉각면에서의 충돌속도 (: 피냉각면에 대한 수직 벡터) > 2.2 m/sec 를 만족하고, 또 파괴 물방울 수량 밀도에 상당하는 수분량에 대응하는 수증기압이 포화수증기압 미만이 되는 피냉각면 단위면적당 교반공기량을 송풍기 (9) 에서 토피도 내로 송풍하였다.

또, 물방울의 평균 입자직경이 85 ㎛ 인 분무수가 물방울의 최대 입자직경이 100 ㎛ 인 분무수에 상당한다.

(비교예)

상기한 실시예에 있어서, 포그 냉각을 하지 않고 50 ℃ 까지의 냉각을 미스트 냉각으로 한 것 이외에는 상기한 실시예와 마찬가지로 토피도의 내화물을 냉각하였다.

실시예, 비교예에서 얻은 결과를 표 1 에 나타낸다.

또, 얻은 결과에 기초하여 토피도의 소요 대수를 도 1 에 함께 나타낸다.

평가지표	실시예	비교예
소요냉각시간(h/대(台) - 토피도)	24	72∼96
냉각후의 내화물 표면온도 (℃)	50℃이하	50℃이하
냉각후의 내화물의 습윤상태	건조상태	건조상태
토피도 가동율 (％)	70	60
토피도 소요대수 (대)	52	60

본 발명에 의하면, 고온상태의 물체를 적시지 않고 단시간에 피냉각면 전면을 균일하게 냉각할 수 있다. 내화물 구조물에 적용하면 가동률 향상 및 내화물의 수명 연장이 가능하다.

Claims (14)

1. 내화물 구조물의 내화물의 냉각에 있어서, 노즐에서 토출되는 분무수에 의한 직접 냉각을 수행하며, 상기 냉각시에 피냉각면을 마주보고 개공된 노즐을, 노즐 헤더 회전장치에 의해 노즐 헤더의 축심을 중심으로 회전시켜, 상기 노즐 헤더의 회전축의 각속도를 피냉각면의 위치에 따라 시간경과에 따라 제어하여 물을 분무하는 것을 특징으로 하는 내화물 구조물의 내화물의 냉각방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 내화물 구조물의 내화물의 피냉각면을 마주보고 개공된 물분무 노즐 (3) 을 갖는 관형상 노즐 헤더 (4) 와, 상기 노즐 헤더 (4) 를 노즐 헤더의 축심을 중심으로 회전시키는 노즐 헤더 회전장치 (10) 및, 이 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도를 시간경과에 따라 제어하는 제어장치 (21) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화물 구조물의 내화물의 냉각장치.
13. 제 12 항에 있어서, 추가로 노즐 헤더의 회전축 축방향에서의 위치를 시간경과에 따라 검출하는 검출장치 (20) 를 구비하고, 상기 제어장치 (21) 는 이 검출장치 (20) 의 검출값에 근거하여 노즐 헤더 (4) 의 회전 각속도를 시간경과에 따라 제어하는 내화물 구조물의 내화물의 냉각장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 물분무 노즐 (3) 이, 공기 분무식 노즐 팁 (3a) 의 외주에, 분무수 토출방향과 실질적으로 동일한 방향을 향해 개공된 공기 토출공 (3b) 을 추가로 구비한 노즐인 내화물 구조물의 내화물의 냉각장치.

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