KR100778375B1 - 내화 체커 블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 글라스-용융로의 챔버의 체커 라이닝을 위해 사용되는 내화 세라믹 체커 블록에 관한 것이다.

Description

내화 체커 블록{REFRACTORY CHECKER BROCK}

본 발명은 예를 들어 유리 용해로 내 챔버의 체커 배치를 위해 사용되는 내화 체커 블록에 관한 것이다.

공지된 프리즘 형태의 내화 중공 블록이 문헌 제 AT 406 197B 호에 설명되고, 상기 문헌에 의하면, 체커블록들의 현재 개발현황과 종래기술이 설명된다.

굴뚝블록 또는 중공 굴뚝블록으로 알려져 있는 상기 형태의 중공 블록이 널리 사용되고 있다. 굴뚝 블록들의 대칭설계에 의하여, 근접하게 위치한 체커 평면들의 블록들이 서로에 대해 오프셋되어 배열될 수 있다. 상기 방법으로 체커배치의 균일한 설계 및 높은 안정성이 달성된다.
시간이 지남에 따라, 체커배치를 가열하는 동안 폐기 가스를 통해 유입되는 외부의 입자들이 체커 블록의 벽들에 침전된다. 그 결과 다소 정기적으로 청소작업이 요구된다.

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종래기술의 굴뚝 블록으로 이루어진 체커 배치의 상기 구조에 의하면, 청소작업이 상당히 어렵다. 근접한 체커평면들내에서 서로 90°만큼 오프셋되도록 입방형 풀 블록이 배열되는 소위 격자 파킹(grate packing)에 의하면, "체커 평면"내에( 수평의) 관통로가 존재하고, 상기 관통로를 통해 청소작업이 수행될 수 있다. 그러나, 상기 격자 파킹이 가지는 문제점에 의하면, 체커배치가 비교적 낮은 열효율과 낮은 기계적 안정성을 가진다.

본 발명은 상기 열적 특성과 기계적 특성의 공존을 위한 것으로서, 다시 말하면, 양호한 기계적 안정성을 제공하는 동시에, 양호한 열효율을 나타내는 체커 배치를 설계하기 위한 옵션 및 상기 청소작업을 위한 옵션을 위한 것이다.

이에 따라, 본 발명은 예를 들어 문헌 제 DE 29 34 208 C2 호 또는 문헌 제 AT 406 197 B호에 설명된 종래기술의 체커 블록을 기초로 한다. 상기 중공블록은 필수적으로 중심 세로축에 대해 회전대칭이다(90°만큼 회전한 후에, 동일한 기하학적 형상을 나타낸다). 체커블록의 기하학적 형상과 관련하여, 상기 체커블록은 상대적으로 큰 벽 섹션( 종래기술과 비교할 때 상대적으로 큰 면적을 가진 벽영역들)을 포함하도록 체커블록이 수정된다. 상대적으로 큰 벽 섹션은, 열효율을 개선하거나 청소장비의 통과를 위하여 상대적으로 큰 요홈들을 가지거나 여러 개의 요홈들을 가질 수 있다.

종래기술을 따르는 체커블록들을 단순히 치수만 크게 하면, 기본적인 체커설계는 그대로 유지되기 때문에 원하는 결과를 구할 수 없다. 또한 열효율이 감소할 수도 있다.

본 발명의 사상에 의하면, (지금까지 필수적으로 기초가 된 정사각형 구조대신에) 직사각형구조를 가진 체커블록이 제공된다. 한 개의 체커평면 및 서로 다른 체커평면들내에 위치한 체커블록들이 균일한 체커구조 또는 균일한 체커밀도를 형성하기 위해 임의로( 통계적으로) 결합될 수 있도록 중공 체커블록의 기하학적 형상이 결정된다.

이를 달성하기 위한 한가지 선택으로서, 체커블록이 가지는 폭의 두 배에 해당하는 값으로 부터 한 개의 벽이 가지는 벽 두께의 값을 뺀 값에 해당하도록 체커블록의 길이가 선택된다. 상기 체커블록이 하기 도면들에 도시되고 설명된다.

다음은 체커블록이 가지는 기하학적 형상의 다른 설계이다. (축열로) 체커 배치내에서 체커블록의 이른바 "닫힌 배치"에 의하면, 세로 방향으로 인접한 체커블록들의 중심세로축들사이의 거리는 (세로방향과 수직인) 가로방향으로 인접한 체커블록들의 중심 세로축들사이의 거리의 정수(짝수)배이다. 상기 형태의 체커배치내에서, 한 개의 체커평면에 위치하는 한 개의 체커블록은 항상 하부의 체커평면내에 위치한 체커블록의 벽 섹션위에 배열되고, 도면들에 상세히 도시되고 설명된다.

체커블록은 체커평면내에서 서로 나란히 배열되고 수직으로 배열될 수 있다. 이것은 수직으로 인접한 체커평면내의 배치에 대해 적용되어, 종래기술의 체커블록들로 이루어진 구조와 유사하게 전체 삼차원 체커블록의 구조가 구성될 수 있다.

한 개의 체커 평면내에서 상기 방법에 따른 치수의 체커 블록들이 종래기술의 굴뚝블록들과 결합될 수 있어서 유리하다. 이와 관련하여 도면을 참고로 한다.

따라서, 가장 일반적인 실시예에서, 본 발명은 다음의 특징을 가지는 내화 체커 블록을 포함한다.
8개의 벽 섹션들을 포함하고, 상기 벽섹션들이 서로에 대해 90°보다 작은 각도로 인접하며,
벽섹션의 마주보는 단부들에서 개방된 공간이 상기 벽섹션들에 의해 한정되고,
상기 벽 섹션들의 상부와 하부에 배치영역들이 제공되며,
체커 블록의 길이는, 체커블록이 가지는 폭의 짝수배에 해당하는 값으로 부터 한 개의 벽섹션이 가지는 벽두께를 뺀 값에 해당하고,
체커 블록은, 체커블록을 세로 방향으로 나누는 거울(mirror)면에 대해 대칭이 되도록 설계된다.

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종래기술의 체커블록과 같이 체커블록은 링 형상이고, 벽 섹션들에 의해 둘러싸인 공간의 단면영역은 필수적으로 직사각형( 경사진 모서리영역을 포함하여 8각형형상)이다. (관련된 축열로를 가열할 때 발생하는) 폐기가스 또는 (이어지는 열흡수를 위한) 공기는 수직방향의 상응하는 중공공간을 통해 유동하지만, 개별 벽 섹션내에 형성된 개구부를 통해( 가로방향으로) 유동할 수 있다.
체커블록의 기다란 구조에 의해, 큰 단면 영역을 포함하는 요홈(개구부)들은 필요한 경우 여러 개가 나란히 배열된 요홈들이거나 체커 블록의 (마주보는) 큰 측면영역내에 형성될 수 있다.

한 실시예에 따라, 요홈들의 단면적은 관련된 벽 섹션이 가지는 전체 단면적의 최소한 15%이며, 요홈들의 단면적은 관련된 벽 섹션이 가지는 전체 단면적의 30%보다 크거나 35%보다 크거나 40%보다 크거나 45%보다 크거나 50%보다 크거나 60%보다 크거나 70%보다 클 수 있다.

요홈(관통 개구부)은 보링구멍의 형상으로 설계될 수 있다. 그러나, 상기 요홈은 체커블록의 배치 영역에 대해 개방되고 게이트(gate)형상을 가질 수 있다.

본 발명을 따르는 체커블록내에서 요홈의 단면적이 종래기술과 비교하여 커지면 다음과 같은 장점이 제공된다.

- 예를 들어 체커블록들의 배열을 랜스(lance) 또는 로드(rod)를 이용하여 수평방향으로 청소할 수 있다.

- 체커 블록의 질량이 감소하여 외부의 입자들이 달라붙을 수 있는 표면이 역시 감소된다.

- 확대된 개구부는 개구부를 통해 운반되는 공기/가스의 난류를 증가시켜서 벽으로 열전달이 증가된다.

- 전체적으로 체커블록의 단위체적 당 중량(kg/m³)이 감소된다.

- 균일한 분포를 가진 체커 설계를 형성하도록 체커블록의 폭과 길이가 결정되기 때문에, 체커블록은 도면들에 도시된 것과 같이 "절반크기의 블록" 또는 "투컷 블록"과 같은 "부분-크기의 블록"과 결합될 수 있다.

기본적으로 상기 요홈은 어떤 형상이라도 가능하다. 한 실시예에 따르면, 체커블록의 세로방향으로 한 개이상의 요홈이 가지는 길이는 관련된 벽 섹션이 가지는 길이의 50%보다 크거나 60%보다 크거나 70%보다 크다.

세로방향으로 연장되는 벽섹션에 대해 수직으로 연장되는 벽섹션이 다시 말해 상대적으로 짧은 벽 섹션들이 마찬가지로 요홈들을 포함할 수 있다.
체커블록이 가지는 폭의 약 두 배에 해당하는 길이를 가지는 체커블록에서, 세로방향으로 연장되는 벽 섹션내의 요홈의 단면적은 세로방향에 대해 수직인 벽섹션의 요홈의 단면적보다 크거나 약 두 배인 것이 유리하다.

체커블록의 상기 형상 설계에 의하면, 체커블록의 세로방향으로 형성된 벽섹션들사이에서 연장되고 즉 상기 벽섹션들에 대해 수직으로 연장되는 벽섹션들이 더 얇은 벽두께를 가지도록 문헌 제 AT 406 197 B 호에 제시된 발명사상이 이용될 수 있다. 따라서 체커블록이 결합되어 배치될 때, 체커평면내에서 인접한 체커블록들사이에 "칼럼들"(중공 공간)이 형성될 수 있고, 폐기 가스/공기가 칼럼들을 통해 공급되는 동안 상기 칼럼들이 열효율을 달성하도록 이용될 수 있다.

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상기 각각의 벽 섹션들은 예를 들어, 다른 벽 섹션들의 두께와 비교할 때 15% 내지 35%만큼 감소된 벽두께를 가질 수 있다. 완전한 체커 리라이닝 배치를 설계할 때, 체커블록들이 서로에 대해 수직방향으로 적재되고 안전한 기계적 설치가 제공되도록 블록들이 배치되는 배치영역을 따라 텅(tong) 및 그루브(groove)의 형태로 상승부 및 만입부들을 구성하는 것이 유리하다. 관련된 설계 옵션은 상기 종래기술을 참고하여 유사하게 적용될 수 있다.

새로운 체커블록은 공지기술의 체커블록과 쉽게 결합될 수 있다. 따라서, 최소한 하나의 체커평면이 상기 큰 체커 블록들을 이용하여 설계될 수 있다. (상대적으로 작은) 종래기술의 체커블록들로부터 상부의 체커평면이 형성되면, 누적된 하중(lumped load)이 ( 상대적으로 큰) 하부의 체커블록들의 벽섹션(모서리 영역)에 작용한다.

따라서, 세로방향으로 연장되는 벽 섹션의 기하학적 모멘트가 다른 벽섹션 특히, 체커블록의 좁은 측면을 형성하는 벽섹션의 기하학적 모멘트보다 크도록(예를 들어, 50%이상 더 큰) 체커블록이 형성된다. (I=(b·h)³/12이고, 여기서 b 및 h는 각각 직사각형 단면의 폭 및 높이). 하기 수단이 이용될 수 있다.

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- 벽 두께를 증가시킨다.

- 요홈들을 회피하거나 요홈(개구부)들의 단면적을 감소시킨다.

본 발명의 다른 특징은 본 명세서의 다른 사항들과 마찬가지로 종속항의 특징을 따른다. 여기서 본 발명은 다양한 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다. 도면들에 관한 설명은 상기 조합 또는 원하는 조합들을 위해 사용될 수 있는 특징을 포함한다.

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도 1a는 체커블록의 평면도.

도 1b는 도 1a를 따르는 체커블록의 측면도.

도 1c는 도 1a를 따르는 체커블록의 또 다른 측면도.

도 1d는 도 1a를 따르는 체커블록의 사시도.

도 2는 도 1a 내지 도 1d를 따르는 체커블록들을 가진 체커배치의 부분사시도.

도 3은 도 1a 내지 도 1d를 따르는 체커블록으로 이루어진 체커평면의 평면도.

도 4는 서로 다른 중공블록들로 이루어진 체커 배치의 다층 구조를 도시한 평면도.

도 5는 체커 배치의 선택적인 설계를 도시하는 부분 사시도.

도면들에서 동일한 구성요소 또는 동일한 효과를 가지는 구성요소들은 동일한 도면번호로 표시된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 체커블록은 다음과 같이 설계된다.

체커블록은 총 8 개의 벽 섹션(10.1, 10.2, ...10.8)들을 포함한다. 상기 벽섹션들은 마주보는 측면에서 쌍을 이루며 평행하게 배열된다. 상기 벽섹션들(10.1, 10.5)은 세로방향(L)으로 연장된다. 벽섹션(10.3,10.7)들은 세로방향(L)에 대해 수직으로 연장되고 따라서 "가로 방향"(Q)로 연장된다. 도시된 실시예에서, 또 다른 벽섹션들(10.2,10.4,10.6,10.8)은, 벽 섹션(10.1, 10.2)들 또는 벽섹션(10.5,10.6)들과 같이 인접한 벽섹션들이 서로에 대해 45°각도로 연장되도록 상기 벽섹션(10.1,10.3,10.5,10.7)들을 연결한다.

전체적으로, 체커블록은 팔각형구조를 가지고, 벽섹션(10.1, 10.2...10.8)들에 의해 둘러싸이는 공간(12)을 포함하며, 상기 공간(12)의 수평 단면영역은 역시 팔각형으로 형성된다. 상기 공간(12)은 (체커블록의 중심 세로축(MLA)을 향해) 상부와 하부에서 개방된다.
체커블록의 길이(l)(상기 실시예에서 398 mm)는, 체커블록이 가지는 폭(b)의 두 배에 해당하는 값(상기 실시예에서 2 X 218 mm)으로 부터 세로방향(L)으로 연장되는 벽섹션(10,1,10.5)들 중 한 개가 가지는 벽 두께(상기 실시예에서 38mm)를 뺀 값에 해당한다.

체커블록들이 "닫힌 배치"를 형성할 때, 인접한 두 개의 체커블록들이 가지는 중심 세로축(MLA)들사이의 세로방향 거리는 중심 세로축(MLA)들사이의 가로방향 거리의 두 배에 해당한다.
벽 섹션(10.1,10.5)들은 배치영역(16)으로 개방되는 요홈(14)들을 가지고, 상기 요홈(14)들은, (도 1b의 )측면에서 게이트(gate) 형상을 가진다.

도시된 실시예에서, 요홈(14)의 단면적은 남은 벽섹션(10.5)의 단면적보다 약간 작다. 다시 말해, 요홈(14)의 단면적은, 벽섹션(10.5)이 가지는 총 이론면적의 약 40%이다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 좁은 벽 섹션(10.3, 10.7)은 역시 요홈(18)을 포함하지만, 요홈(18)들의 단면적은 요홈(14)의 단면적보다 작다.(상기 실시예에서 요홈(18)의 단면적이 약 25% 더 작다.)

벽 섹션(10.1,10.5)의 배치 영역(16)들에서 만입부들이 서로 떨어져 배열되고 세로 방향(L)에 대해 수직으로 연장되고, 벽 섹션(10.3,10.7)의 하부 배치영역(16)에서 세로방향(L)으로 만입부들이 제공된다. 상기 벽섹션(10.1,10.3,10.5, 10.7)의 상부 배치영역(20)에 상승부(22)들이 배열되고, 만입부들과 상승부(22)들이 일치되어, 체커블록이 적층될 때 완전히 끼워지게 된다.

가로방향의 선(Q-Q)으로 표시되는 평면에 대하여 체커블록은 중심 세로축(MLA)과 평행하고 거울 대칭이 되도록 설계되고, 상기 형태의 체커블록은 적용분야에 따라 원하는 내화 물질로 형성되어, 종래기술의 체커블록 및 체커 블록의 제조방법과 비교하여 차이가 없다.

도 2는 종래기술의 중공 블록(K)과 결합된 본 발명의 체커블록(T)들로 이루어진 체커배치의 예를 도시한다. 도 3은 본 발명의 체커블록(T)들로 이루어진 체커 평면의 기본 설계를 도시하고, 체커블록(T)들은 균일한 체커밀도를 형성하기 위해 행과 열에서 서로에 대해 오프셋 배열된다. 인접한 체커블록(T)들은 한 개의 체커평면내에 각진 코너의 벽섹션(10.2,10.4,10.6,10.8)들을 따라 인접한다. (도 3에서) 인접하는 네 개의 체커블록(T1,T2,T3,T4)들은 공간(R)을 둘러싸고, 공간(R)의 단면적은 체커블록(T)이 가지는 공간(12)의 단면과 대략 일치한다.

도 4에서 서로 다른 체커평면들내에 체커블록이 있는 것을 제외하면, 도 4의 구조는 도 3의 구조와 유사하다. 각 경우 인접한 두 개의 체커블록들은 도 2에 도시된 것과 같이 벽섹션내에서 서로 커버한다.

( 도 2에서와 마찬가지로) 도 4에 도시된 체커 배치의 일부분에서, 본 발명의 체커블록들이 각각 문헌 제 DE 29 34 208 C2 호 또는 문헌 제 AT 406 197 B 호에 설명된 종래기술의 체커블록들로 교체된다. 본 발명을 따르는 체커블록이 가지는 기하학적 형상에 기인하여, 상대적으로 작은 체커블록들이 아무런 문제없이 상대적으로 큰 체커블록위에 배치될 수 있다. 마찬가지로 본 발명의 체커블록들은 종래기술의 체커 블록위에서 체커평면내에 배치될 수 있다.

특히, 도 1b, 도 1d 및 도 2에 도시되는 체커블록들의 기하학적 형상에 의하면, 체커블록들이 닫힌 구조로 배열되더라도 요홈(14)들에 의해 형성된 채널들을 따라 수평방향으로 청소작업이 수행될 수 있다.

도 5는 하기 체커 배치를 개략적으로 도시한다.

체커 평면(A)내에서 벽섹션의 기하학적 관성모멘트를 증가시키기 위하여 벽 섹션(10.1,10.3,10.5,10.7)들이 폐쇄된 것을 제외하면 체커평면(A)의 체커블록들은 도 1a 내지 도 1d의 체커블록들과 유사하게 배열된다.

종래기술을 따르는 체커블록(T)들이 상부의 체커평면(B)내에 배열되고, 체커블록(T)들은 체커블록(T)들이 가지는 네 개의 코너들에 의해 하부의 체커블록위에 지지된다. 이것은 고체 벽섹션(10.1,10.3,10.5,10.7)들의 결과로 가능하게 된다.

Claims (15)

1. 내화체커블록에 있어서,

   1.1 8개의 벽 섹션(10.1,10.2,10.3,10.4,10.5,10.6,10.7,10.8)을 포함하고, 상기 벽섹션이 서로 90°보다 작은 각도로 인접하며,

   1.2 벽섹션의 마주보는 단부들에서 개방된 공간이 상기 벽섹션에 의해 한정되고,

   1.3 상기 벽 섹션의 상부와 하부에 배치영역(16,20)이 제공되며,

   1.4 체커 블록의 길이(1)는, 체커블록이 가지는 폭(b)의 짝수배에 해당하는 값으로 부터 한 개의 벽섹션이 가지는 벽두께를 뺀 값에 해당하고,

   1.5 체커 블록은 체커블록을 나누는 거울면에 대해 세로 방향(l)으로 대칭이 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
2. 제 1항에 있어서, 세로 방향(L)으로 연장되는 상기 벽 섹션(10.1,10.5)이 요홈(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 2항에 있어서, 요홈(14)의 단면적은, 벽섹션(10.1,10.5)이 가지는 총 단면적의 15%이상인 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 2항에 있어서, 체커블록의 세로방향에서 하나이상의 요홈(14)이 관련된 벽섹션 길이의 50%이상에 해당하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 2항에 있어서, 세로 방향(L)으로 연장되는 하나이상의 벽섹션(10.1,10.5)이 서로 이격된 복수의 요홈(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
6. 제 1항에 있어서, 세로 방향(L)으로 연장되는 벽 섹션(10.1, 10.5)에 수직으로 연장되는 하나이상의 벽섹션(10.3,10.7)이 요홈(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 2 항에 있어서, 세로 방향으로 연장되는 벽섹션(10.1,10.5)내의 요홈(14)의 단면적이 세로방향과 수직으로 연장되는 벽섹션(10.3,10.7)내의 요홈(18)의 단면적의 두 배인 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
8. 제 2항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 요홈(14,18)이 체커 블록의 배치 영역(16)으로 개방되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 1항에 있어서, 체커블록의 세로방향(L)으로 정렬되는 벽섹션(10.1,10.5) 및 세로방향과 수직인 벽섹션(10.3,10.7)사이에서 연장되는 벽섹션(10.2,10.4,10.6,10.8)이 더 얇은 벽두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제 9항에 있어서, 체커블록의 세로방향(L)으로 정렬되는 벽섹션(10.1,10.5) 및 세로방향과 수직인 벽섹션(10.3,10.7)사이에서 연장되는 벽섹션(10.2,10.4,10.6,10.8)이 15% 내지 35%만큼 더 얇은 벽두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
11. 제 1항에 있어서, 벽섹션(10.1,...10.8)의 배치영역(16,20)들 중 한 개이상의 배치영역위에서 벽섹션(10.1,...,10.8)이 상승부(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
12. 제 1항에 있어서, 벽섹션(10.1,...10.8)의 배치영역(16,20)들 중 한 개이상의 배치영역위에서 벽섹션(10.1,...,10.8)이 만입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
13. 삭제
14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제 1항에 있어서, 세로 방향(L)으로 연장되는 벽 섹션(10.1,10.5)의 두께가 다른 벽 섹션(10.2, 10,3, 10.4, 10.6, 10.7, 10.8)의 벽두께보다 큰 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.
15. 제 1항에 있어서, 세로 방향(L)으로 연장되는 벽 섹션(10.1, 10.5)의 기하학적 모멘트가 세로방향과 수직으로 연장되는 벽섹션 (10,3, 10.7)의 기하학적 모멘트보다 큰 것을 특징으로 하는 내화 체커 블록.

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