KR100825637B1 - 고로의 노말기형 냉각반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 노벽에 설치되는 노말기형 냉각반에 관한 것이다.

본 발명은 철피(105)와 내화벽돌(104)로 구성되는 고로(100)의 노벽에 복수개 갖추어져 노체를 냉각하는 냉각반에 있어서, 상기 내화벽돌(104)에 매몰되고, 냉각수가 순환공급되는 냉각관(3)을 갖추어 노벽의 열부하를 감소시키는 냉각몸체(2)와, 상기 냉각몸체(2)의 선단수직면(2a)에 설치되고, 내화물의 결합력을 향상시킬 수 있도록 열십자형태로 갖추어지는 연결고리(5)와 일체로 압축성형되는 헤드부(3)를 포함하여, 고로의 노벽을 구성하는 내화벽돌이 노말기에 손상되어 노벽의 두께 얇아질 때 교체되어 강하하는 장입물과 상승하는 가스기류로부터 냉각반을 보호하여 용손을 방지하고, 노벽 보수시 보수재의 부착이 원활하게 수행할 수 있는 효과가 얻어진다.

냉각반, 냉각몸체, 내화물, 헤드부, 내화벽돌

Description

고로의 노말기형 냉각반{A COOLER FOR THE END OF LIFE TYPE IN FURNACE}

도 1은 일반적인 고로와 이에 갖추어지는 냉각반을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 고로의 노말기형 냉각반을 채용한 고로설비를 도시한 상세도,

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 고로의 노말기형 냉각반을 도시한 횡단면도와 사시도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ...... 냉각반 2 ...... 냉각몸체

3 ...... 헤드부 4 ...... 냉각관

5 ...... 연결고리 100 .... 고로

104 .... 내화벽돌 105 .... 철피

본 발명은 고로의 노벽에 설치되는 노말기형 냉각반에 관한 것으로, 보다 상세히는 고로의 노벽을 구성하는 내화벽돌이 노말기에 손상되어 노벽의 두께 얇아질 때 교체되어 강하하는 장입물과 상승하는 가스기류로부터 냉각반을 보호하여 용손 을 방지하고, 노벽 보수시 보수재의 부착이 원활하게 수행할 수 있도록 크개 개선된 고로의 노말기형 냉각반에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 용강을 제조하는 고로(100)는 도 1에 도시한 바와같이, 본체외벽을 구성하는 철피(105)와, 그 내측면에 축조되는 내화물인 내화벽돌(104)로 구성되어 고온의 열원으로서 장입된 장입물인 철광석을 녹여 용강을 제조하는 것이다.

이러한 고로에는 상기 철피(105)의 내측면에 축조되는 내화벽돌(104)의 마모를 방지하기 위한 냉각장치로서 냉각반(103)이 복수개 채용되며, 이러한 냉각반(103)은 상기 내화벽돌(104)사이에 매설되는 냉각반몸체(103a)와, 외부로부터 냉각수를 내부로 공급하도록 미도시된 공급라인에 연결되고, 열교환된 냉각수를 외부로 배출하도록 미도시된 배출라인에 연결되는 냉각관(103b)을 갖추어 구성되며, 상기 냉각반(!03)은 설비수명을 연장할수 있도록 고로 본체에 2500개씩 설치된다.

그러나, 종래의 냉각반(103)은 조업년수가 증가함녀서 상기 고로(100)내로 장입되는 장입물 강하시 이와 부딪히면서 발생하는 마찰과 상기 고로(100)내부에서 발생하는 가스(GAS)에 의한 화학반응에 의해 상기 내화벽돌(104)이 침식, 마모된다.

이때, 상기 냉각반(103)은 노내로 돌출되어 노출되며, 노내로 돌출된 냉각반(103)의 냉각반몸체(103)는 고로(100)내에서 발생하는 고온, 1500℃내외의 열원에 의해 열부하를 받으며, 특히 상기 냉각반몸체(103a)의 선단부가 집중적으로 열부하를 집중적으로 받으면서 용손되며, 상기 냉각반몸체(103a)의 용손시 그 내부에 설치된 냉각관(103b)이 노출되면서 냉각수가 고온의 열에 의해 증기화되면서 자체 냉각능력의 저하를 초래하고, 냉각반의 소손을 가중시키는 한편, 장기간 사용으로 인한 마모 및 주조결함 등으로 인해 용손 되어지게 된다.

연속하여 상기와 같이 용손된 냉각반(103)은 정기적인 고로본체의 수리작업시까지 냉각관(103b)을 통한 냉각수의 공급을 차단한 상태로 용선된 냉각반(103)을 그대로 방치하여 상기 냉각반(103)의 마모를 더욱더 가중시키고, 이로 인해 상기 용손된 냉각반(103) 주위 내화벽돌(104)이 조기에 마모되어 고로의 사용수명을 단축시켰다.

또한, 상기 용손된 냉각반(103)주위의 철피(105)의 온도를 급상승시켜 노체를 구성하는 철피(105)의 열변형을 일으키게 되고, 열변형이 심하게 발생되는 경우, 상기 철피(105)의 크랙(Crack)에 의해서 대형설비사고를 유발하였다.

그리고, 상기 용손된 냉각반(103)의 틈사이로 고로 가스가 외부로 분출되거나 상기 냉각반(103)이 완전이 용손되어 고로내 장입물(철광석+코크스)이 외부로 분출되어 2차적인 대형 설비사고와 화재를 유발하였다.

즉, 상기 고로(100)의 가동년수가 증가하면서 조업초기에 노벽 내화벽돌 잔존길이(L)가 850mm이었던 것이 조업 말기에는 상기 노벽 내화벽돌 잔존길이(L)가 150mm~200mm까지 줄어들게 되면서, 상기 고로(100)의 본체에 설치된 냉각반(103)의 선단이 노내로 노출되어 집중적으로 용손되는 경우가 빈번하게 발생되고, 이로 인한 작업부하 증대와 노체의 냉각능력이 현저하게 떨어지는 한편, 대형설비사고를 초래하였다.

이를 해결하기 위한 종래기술로서는 조업말기에 상기 냉각반(103)이 고로 내부로 돌출되는 부위를 최소화하기 위해서, 최초 설계당시 길이가 750mm인 냉각반(103)을 1차로 650mm 그리고 2차로 500mm까지 줄여서 용손된 냉각반 교체시 교환하여 삽입하였다. 그러나 이는 냉각반(103)의 길이를 줄이는데 한계가 있고, 상기 내와벽돌(104)이 많이 손상되어 냉각반(103)이 고로 내부로 300mm이상 돌출은 피할수 없게 된다.

그리고, 용선된 냉각반(103)의 냉각관(103b)에 내화물을 압입하여 보수하는 방법이 있으나 이 또한 임시 방편으로 근본적인 해결 수단은 되지 못하는 문제점이 있었다.

기 출원된 일본공개 특허 특개평 7-118714호에서는 고로 장입물을 노벽보수 부위 이하까지 감척 및 휴풍하고, 냉각반이 돌출된 부위에 비정형 내화물을 집중적으로 내뿜게(Spray) 함으로써 냉각반 부위를 보호하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나 이 방법의 경우 돌출된 냉각반의 길이가 긴 경우에는 돌출된 부위를 비정형 내화물로 덮는 데에 어려움이 있고, 비정형 내화물과 본래의 내화물과의 결합력이 약하기 때문에 약 3개월 경과 후에는 모두 노하부 아래로 탈락되게 된다. 따라서 이러한 방법의 경우는 비정형 내화물의 노벽 보수 작업을 반복적으로 실시 해야 하는 문제점을 갖고 있으며, 탈락된 내화물의 알루미나(Al2O3) 성분의 노(爐)외 배출에 많은 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 상부로부터 하부로 강하는 장입물의 하강흐름과 고로내에서 발생되는 가스의 상승흐름에 의한 몸체의 용선을 방지하고, 노벽보수를 위한 보수재의 스프레이작업시 보수재를 선단부에 용이하게 부착시킬 수 있는 고로의 노말기형 냉각반을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

철피와 내화벽돌로 구성되는 고로의 노벽에 복수개 갖추어져 노체를 냉각하는 냉각반에 있어서,

상기 내화벽돌에 매몰되고, 냉각수가 순환공급되는 냉각관을 갖추어 노벽의 열부하를 감소시키는 냉각몸체와, 상기 냉각몸체의 선단수직면에 설치되고, 내화물의 결합력을 향상시킬 수 있도록 열십자형태로 갖추어지는 연결고리와 일체로 압축성형되는 헤드부를 포함함을 특징으로 하는 고로의 노말기형 냉각반을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고로의 노말기형 냉각반을 채용한 고로설비를 도시한 상세도이고, 도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 고로의 노말기형 냉각반을 도시한 횡단면도와 사시도이다.

본 발명의 냉각반(1)은 도 2와 3(a)(b)에 도시한 바와같이, 내화벽돌(104)과 철피(105)로서 구성되는 노벽이 얇아지는 노말기에 교체장착되어 노벽의 열부하를 감소시키면서 장입물의 하강류와 가스의 상승류에 의하여 용손되는 것을 방지할수 있도록 냉각몸체(2)와 헤드부(3)로 구성된다.

즉, 노벽의 열부하를 감소시켜 상기 냉각몸체(2)는 상기 고로(100)의 노말기에 잔류하는 내화벽돌(104)에 매몰될 정도의 형성길이(l1)로 갖추어지며, 외부로부터 냉각수를 공급받고, 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 냉각관(4)을 몸체내에 설치한다.

이러한 냉각몸체(2)는 순동(Cu : 99.9%이상)으로 구성되며, 상기 냉각관(4)과 외면사이의 두께는 15mm 내외로 갖추어진다.

그리고, 상기 헤드부(3)는 노내와 대응하는 상기 냉각몸체(2)의 선단수직면(2a)에 연결고리(5)를 복수개 갖추고, 상기 연결고리(5)에 압축성형되는 내화물로 구성된다.

여기서, 상기 연결고리(5)는 상기 헤드부(3)의 압축성형시 결합력을 향상시킬수 있도록 열십자형태로 갖추어지는 것이 바람직하며, 상기 헤드부(3)의 선단은 냉각반의 취부나 취외시 작업성이 용이하면서 장입물의 하강충격을 흡수하고, 가스이 상승흐름을 마찰을 최소화시키면서 진행시킬수 있도록 라운딩(rounding) 형태로 갖추어진다.

또한, 상기 고로의 노체의 중,상부지역(R1)에 갖추어지는 헤드부(3)는 고로의 노벽보수작업시 가장 자주 노출되어 스프레이되는 보수재의 부착이 용이하도록 상기 보수재와 동일한 성분의 내화물로 구성되어야 한다.

그리고, 상기 고로의 연화융착대(107)의 상부인 노체 중하부지역(R2)에 갖추 어지는 헤드부(3)는 냉각몸체(2)의 용손에 의한 냉각수의 노내 침수시 물에 강한 알루미나(AL203)성분의 내화물로 구성된다.

또한, 상기 고로의 연화융착대(107)인 노체 하부지역(R3)에 갖추어지는 헤드부(3)는 고열발생이 및 내화벽돌(104)의 침식이 가장 활발하게 진행되는 곳에서의 내열 및 침식에 강하도록 SiC 계통의 내화물로 구성된다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

고로(100)의 가동년수가 증가되어 노체를 구성하는 내화벽돌(104)의 부식이 계속 이루어져 내화벽돌 잔존길이(L)가 500mm 이하로 짧아지면, 노내로 냉각몸체가 노출되어 냉각몸체의 형성길이가 500mm 이상인 냉각반(103)이 용손된다.

이에 따라, 내화벽돌 잔존길이가 500mm 이하로 짧아지는 노말기에 용손된 종래의 냉각반(103)을 새로운 본 발명의 냉각반(1)으로 교체하는 작업이 수행된다.

즉, 고로조업이 계속되어 노체내벽이 점점 손상되어 노체를 구성하는 내화벽돌 잔존길이(L)가 더욱 짧아지면, 상기 냉각반(1)은 교체작업시 내화벽돌 잔존길이(L)보다 짧은 형성길이(l1)를 갖추어 상기 내화벽돌(104)에 배치되는 냉각몸체(2)와, 그 선단수직면(2a)에 갖추어지는 연결고리(5)를 매개로 하여 일체로 압축성형되고, 내화물로 이루어진 헤드부(3)로 구성되어 있기 때문에, 노체는 상기 냉각몸체(2)내에 갖추어진 냉각관(4)를 통하여 순환공급되는 냉각수에 의해 열부하가 감소된다.

연속하여 계속된 고로조업에 의하여 상기 냉각몸체(2)의 선단에 일체로 압축성형된 헤드부(3)가 노내로 노출되면, 헤드부(3)의 선단은 라운딩형상으로 갖추어 져 상부로부터 하부로 공급되는 장입물에 의한 충격을 흡수하고, 노내부에서 발생되는 가스의 상승흐름에 의하여 냉각몸체(2)의 선단이 용손되는 것을 방지할수 있다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 계속된 고로조업에 의해서 내화벽돌 잔존길이가 짧아져 용손된 냉각반을 선단수직면에 연결고리를 갖는 냉각몸체와 압축성형된 내화물로 구성되고, 선단이 라운딩형상인 헤드부로 구성된 새로운 냉각반으로 교체함으로써, 냉각관이 내장된 냉각몸체에 의하여 노체가 냉각되어 노벽의 열부하를 줄이고, 헤드부에 의하여 하강되는 장입물의 충격을 흡수하며, 노내부의 가스류에 의한 냉각몸체 선단부의 용손을 방지하여 그 사용수명을 연장할수 있는 한편, 노벽보수작업시 외부노출되는 헤드부가 보수재와 동일한 성분을 구성되어 스프레이되는 보수재의 부착이 용이해지고, 이로 인하여 고로의 전체수명을 연장할수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (5)

1. 철피(105)와 내화벽돌(104)로 구성되는 고로(100)의 노벽에 복수개 갖추어져 노체를 냉각하는 냉각반에 있어서,

   상기 내화벽돌(104)에 매몰되고, 냉각수가 순환공급되는 냉각관(3)을 갖추어 노벽의 열부하를 감소시키는 냉각몸체(2)와, 상기 냉각몸체(2)의 선단수직면(2a)에 설치되고, 내화물의 결합력을 향상시킬 수 있도록 열십자형태로 갖추어지는 연결고리(5)와 일체로 압축성형되는 헤드부(3)를 포함하되,

   상기 헤드부(3)의 선단은 냉각반의 취부나 취외시 작업성이 용이하면서 장입물의 하강충격을 흡수하고, 가스의 상승흐름을 마찰을 최소화시키면서 진행시킬수 있도록 라운딩(rounding)형태로 갖추어짐을 특징으로 하는 고로의 노말기형 냉각반.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고로의 노체의 중,상부지역(R1)에 갖추어지는 헤드부(3)는 고로의 노벽보수작업시 스프레이되는 보수재의 부착이 용이하도록 상기 보수재와 동일한 성분의 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 고로의 노말기형 냉각반.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고로의 연화융착대(107)의 상부인 노체 중하부지역(R2)에 갖추어지는 헤드부(3)는 냉각몸체(2)의 용손에 의한 냉각수의 노내 침수시 물에 강한 알루미나(AL203)성분의 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 고로의 노말기형 냉각반.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 고로의 연화융착대(107)인 노체 하부지역(R3)에 갖추어지는 헤드부(3)는 고열발생이 및 내화벽돌(104)의 침식이 가장 활발하게 진행되는 곳에서의 내열 및 침식에 강하도록 SiC 계통의 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 고로의 노말기형 냉각반.

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