KR101277112B1 - 냉각 요소 및 그의 제조 방법 - Google Patents

냉각 요소 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101277112B1
KR101277112B1 KR1020087013224A KR20087013224A KR101277112B1 KR 101277112 B1 KR101277112 B1 KR 101277112B1 KR 1020087013224 A KR1020087013224 A KR 1020087013224A KR 20087013224 A KR20087013224 A KR 20087013224A KR 101277112 B1 KR101277112 B1 KR 101277112B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
copper
cooling element
pipe
cooling
Prior art date
Application number
KR1020087013224A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080074149A (ko
Inventor
카이 세팰래
위르키 코이토
리스토 사리넨
Original Assignee
오토텍 오와이제이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오토텍 오와이제이 filed Critical 오토텍 오와이제이
Publication of KR20080074149A publication Critical patent/KR20080074149A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101277112B1 publication Critical patent/KR101277112B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0072—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/60—Pouring-nozzles with heating or cooling means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/14—Discharging devices, e.g. for slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4646—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1518—Tapholes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4653—Tapholes; Opening or plugging thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/001—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas
    • F27D2009/0013—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas the fluid being water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0018—Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0045—Cooling of furnaces the cooling medium passing a block, e.g. metallic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0056—Use of high thermoconductive elements
    • F27D2009/0062—Use of high thermoconductive elements made from copper or copper alloy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0067—Cooling element inlet and outlet tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12882—Cu-base component alternative to Ag-, Au-, or Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y10T428/1291—Next to Co-, Cu-, or Ni-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

본 발명은 금속의 제조에 사용되는 건식 야금 반응기의 구성에 사용되는 냉각 요소 (1) 에 관한 것으로, 상기 냉각 요소는 냉각 매체의 순환을 위해 주로 구리로 만들어진 파이프 (3) 로 만들어진 채널 시스템이 제공되는 주로 구리로 만들어진 하우징 요소 (2) 를 포함하고, 상기 채널 시스템을 형성하는 파이프 (3) 의 외부 표면상에, 상기 하우징 요소 (2) 및 파이프(3, B) 물질보다 더 낮은 융점을 갖는 코팅 (7, A) 이 있다. 본 발명은 또한 냉각 요소의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

냉각 요소 및 그의 제조 방법{COOLING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 건식 야금 (pyrometallurgical) 반응기의 구성에 사용되는 냉각 요소 및 상기 냉각 요소의 제조 방법에 관한 것이다.
건식 야금 공정에서, 반응기 라이닝은 수냉 냉각 요소에 의해 보호되고, 따라서 냉각에 의해, 라이닝 표면상에 방사된 열은 냉각 요소를 통해 물로 전달되고, 이러한 경우 라이닝의 마모는 냉각되지 않은 반응기와 비교하여 본질적으로 감소된다. 마모의 감소는 소위 내화성 라이닝의 표면에 응고되는 자생 라이닝에 의해 달성되고, 이 자생 라이닝은 슬래그 및 다른 용융상에 의해 형성된다. 냉각 요소는 좋은 열전달성을 가져야 하고, 요소는 야금로 (metallurgic furnace) 의 갑작스러운 온도 변화 및 일반적으로 고온에 대해 저항성이 있어야 한다.
종래적으로 냉각 요소는 예컨대, 모래로 만들어진 주형에서, 사형 주조에 의해 제조될 수 있고, 좋은 열전달성을 가진 구리와 같은 물질로 만들어진 냉각 배관이 구성되고, 상기 배관을 중심으로 실행되는 주조 공정 동안, 배관은 공기 또는 물 중 하나에 의해 냉각된다. 또한 배관을 중심으로 주조된 요소는 좋은 열전도성을 갖는 물질, 바람직하게는 구리로 만들어진다. 이러한 종류의 제조 방법 은 예컨대 GB 특허 1386645 에 기재되어 있다. 또한 US 특허 5,904,893 은 야금로에서 사용되는 냉각 요소 및 그 제조를 기재하고 있다. 상기 문헌에 따르면, 구리로 만들어진 냉각 요소가 냉각 배관을 중심으로 하는 구리 주형에서 구리를 주조하여 만들어진다. 주조되는 물질 및 냉각 파이프는 동일한 물질로 만들어지기 때문에, 기재된 방법은 다수의 주목할만한 단점을 갖는다. 상기 방법의 주된 문제는 유동 채널의 역할을 하는 배관은 둘러싸고 있는 주조 물질에 불균일하게 부착되어 있다는 것인데, 이는 파이프의 일부는 둘러싸고 있는 주조 요소에서 완전하게 떨어져 있을 수 있고, 파이프의 일부는 완전히 용융될 수 있고 따라서 손상될 수 있기 때문이다. 냉각 파이프와 이를 중심으로 주조된 나머지 요소 사이에 금속 결합이 생성되지 않는다면, 냉각 요소와 냉매 사이의 열전달은 효과적이지 않다. 따라서 냉각 요소의 열 저항성이 또한 약해진다. 다시 배관이 완전히 용융된다면, 이는 냉각수의 통로를 차단한다.
문헌 US 6,280,681 B1 은 구리-니켈 합금과 같은 다양한 상이한 물질이 냉각 파이프에 사용되도록 제안되는 냉각 요소를 기재하고 있다. 하지만, 이러한 경우 냉각 요소와 냉각 액체 사이에 얻어지는 열 전달은 구리 파이프를 사용할 때만큼 좋지 않다.
게다가, 문헌 WO 2004057256 으로부터, 구리 또는 구리 합금으로 만들어진 냉각 요소의 냉각 파이프가 니켈과 같은 얇은 금속층에 의해 전해식으로 코팅되는 냉각 요소와 그 제조 방법이 알려져 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 몇 가지 단점을 제거하고 금속의 제조를 위한 건식 야금 반응기의 구성에 사용되는 새로운 형식의 냉각 요소를 실현하여, 냉각 요소와 냉각 파이프 사이에 좋은 열 전달이 달성되도록 하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 상기 냉각 요소의 제조 방법을 실현하는 것이다. 본 발명의 본질적인 진보성은 첨부된 청구항으로부터 명백하게 된다.
본 발명은 주목할만한 이점을 갖는다. 본 발명은 금속의 제조를 위한 건식 야금 반응기의 구성에 사용되는 냉각 요소에 관한 것이고, 상기 냉각 요소는 주로 구리로 만들어지고, 냉매 순환을 위한 주로 구리로 만들어진 파이프를 따르는 채널 시스템이 제공되는 하우징 요소를 포함하고, 따라서 채널 시스템을 구성하는 파이프의 외부 표면상에 하우징 요소 및 파이프 물질보다 더 낮은 융점을 갖는 코팅이 있다. 이와 관련하여, 구리는 냉각 요소에서 가장 일반적으로 사용되는, 인 (phosphorus) 에 의해 탈산된 구리와 같이, 주로 순수한 구리를 의미한다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 코팅은 구리가 그 융점을 낮춰주는 적어도 하나의 성분과 합금된 합금이고, 이러한 경우 유리하게는 파이프와 하우징 요소 사이에 좋은 열전달성을 갖는 청동 (bronze) 접촉이 달성되고, 즉 열은 더 효과적으로 냉각 요소에서 냉각 매체로 전달된다. 실시형태에 따르면, 코팅은 구리, 주석 및/또는 은의 합금이다. 다른 실시형태에 따르면, 코팅은 10 % 함유량의 주석을 갖는 구리이다. 본 발명에 따르면, 코팅은 또한 10 % 의 은을 갖는 구리일 수 있거나, 또는 구리, 납 및 주석의 합금일 수 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 코팅은 구리의 융점 (1083℃) 보다 더 낮은 융점 (961℃) 을 갖는 것으로 알려진 은이다. 본 발명에 따른 코팅의 두께는 유리하게는 0.1 ~ 1 ㎜ 이고, 이러한 경우 파이프와 코팅 사이의 경계면은 하우징 요소의 주조 동안 용융에 대해서 보호된다.
본 발명에 따르면, 코팅 요소의 하우징 요소는 파이프 주위에 주조되고, 이러한 경우 냉각 요소의 하우징의 주조 동안, 파이프 내에 가압된 물과 같은 냉각 매체의 순환이 일어나고, 따라서 파이프와 코팅 사이의 경계면은 고체로 유지되고, 파이프는 주조 공정 동안 열에 의한 손상을 받지 않는다. 파이프에서의 냉각은 순환하는 물에 의해 매우 효과적으로 이루어져 구리 파이프와 코팅 사이의 접촉면에서 용융이 발생하지 않게 되고, 하지만 코팅과 용융된 구리 사이의 접촉면에 좋은 야금 접촉의 생성을 강화하는 유착이 발생하게 된다. 파이프는 냉각 요소의 주조에 앞서 코팅되고, 파이프는 코팅 전 또는 후에 원하는 형상으로 설계된다. 냉각 요소의 주조 하우징 요소가 파이프와 코팅 주위에 응고될 때, 파이프에서의 냉각은 멈춰지고, 코팅은 주조 냉각 요소의 하우징 요소와 파이프의 외부 표면 사이에 유리한 접촉면을 형성한다. 코팅이 합금 성분으로서 구리에 대해 좋은 용해성을 갖는 금속을 포함할 때, 이는 접촉면의 생성을 강화한다. 본 발명에 의해, 파이프 주위에 야금학적으로 양호하게 부착되는 코팅이 실현되고, 이 코팅에서 그의 용융점을 낮추기 위해 구리에 합금된 성분은 내구성이 있는 결합의 생성을 강화한다. 본 발명에 따른 코팅에 의해, 냉각 요소와 파이프 사이에 좋은 열 전달성과 좋은 내구성을 갖는 접촉면이 달성되고, 이 표면은 파이프의 전체 외부 표면을 따라 이 파이프를 둘러싼다. 일반적으로 냉각 요소의 형상 및 크기는 각각의 경우에 사용 목적에 의해 좌우된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 파이프는 용융 코팅에 의해 코팅되고, 이러한 경우 파이프는 용융된 코팅 물질에 침지된다. 실시형태에 따르면, 코팅은 전해 코팅으로 만들어진다. 실시형태에 따르면, 파이프는 화염 분사와 같은 용사법에 의해 코팅되고, 따라서 연소 가스와 산소가 연소될 때, 와이어 또는 분말 형상의 코팅 물질이 용융된다. 용융된 코팅은 가압된 상태로 특정 형식의 노즐 시스템에 의해 파이프의 표면에 블로우 (blow) 된다. 본 발명의 실시형태에서, 냉각 요소는 용융물을 태핑 (tapping) 하기 위한 탭홀 (taphole) 을 둘러싸는 요소이고, 이러한 경우 냉각 요소의 적어도 일부는 본질적으로 탭홀을 둘러싸도록 되어 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더 자세하게 설명된다.
도 1 은 코팅이 10 % 의 주석을 갖는 구리일 때, 본 발명에 따른 냉각 요소에서 온도가 어떻게 분포되는지를 도시한다.
도 2 는 코팅이 10 % 의 은을 갖는 구리일 때, 본 발명에 따른 냉각 요소에서 온도가 어떻게 분포되는지를 도시한다.
도 3a, 3b, 및 3c 는 본 발명에 따른 냉각 요소를 도시한다.
도 1 및 도 2 는 냉각 요소의 하우징 요소 (2) 내측에 주조되는 파이프의 코팅 (A) 과 파이프 벽 (B) 에서 온도 (T) 가 어떻게 거동하는지를 도시한다. 도 1 에서, 대표적인 코팅 물질은 구리가 10 % 의 주석으로 합금된 합금이고, 도 2 에는 구리가 10 % 의 은으로 합금된 합금이 도시된다. 실시예에 따르면, 코팅의 두께 (A) 는 1 ㎜ 이고, 파이프 벽의 두께 (B) 는 6 ㎜ 이다. 파이프 내측에는, 파이프와 코팅 사이의 경계면 (K) 이 하우징 요소 (2) 의 온도에 의해 용융되는 것을 방지하고, 이를 고체를 유지하기 위해 물과 같은 냉각 매체가 순환된다. 도 1 의 곡선 (C) 및 도 2 의 곡선 (F) 은 주조되는 하우징 요소 (2) 와 코팅 사이의 접촉면 (L), 및 벽과 코팅 사이의 접촉면 (K) 사이에서 또한 파이프의 벽 (B) 에서 코팅 (A) 에서 주조 공정이 시작될 때의 온도 구배를 나타낸다. 주조 공정 동안, 구리 하우징 요소 (2) 의 온도는 그의 융점 (1083℃) 이상으로 상승한다. 냉각 매체의 순환에 의해, 파이프와 코팅 사이의 접촉면 (K) 쪽으로 진행될 때, 온도는 코팅 (A) 에서 낮아진다. 구역 (D 및 H) 은 구리와 합금 성분이 코팅의 외부 표면에 어떻게 유착되는지를 나타낸다. 코팅의 이러한 최외층에서의 온도가 코팅 합금의 고상온도 (Cu-Sn 합금은 840℃, Cu-Ag 합금은 780℃) 보다 더 높기 때문에, 유착이 발생한다. 구역 (I 및 J) 은 벽 (B) 측에 있는 코팅 (A) 의 층에서의 고체 구역을 나타낸다. 도 1 및 2 에서, 곡선 (E 및 G) 은 냉각 파이프에 인접한 주조 구리 하우징 요소 (2) 가 이미 응고되었을 때, 주조 공정의 후반 단계에서 코팅 (A) 및 파이프 벽 (B) 에서의 온도 구배를 나타낸다. 이러한 단계에서, 구리 하우징 요소 및 구리 파이프 모두는 고체 상태이고, 냉각 매체 순환은 막힐 수 있다. 하지만, 온도가 코팅의 고상온도보다 더 높기 때문에 파이프 코팅 (A) 은 여전히 부분적으로 용융되어 있다. 부분적으로 용융된 코팅은 주 조물이 더 냉각됨에 따라 응고되고, 따라서 주조 구리 하우징 요소와 냉각 파이프 사이에 좋은 열전달성을 갖는 밀접한 접촉이 생성된다.
도 3a, 3b 및 3c 에서, 본 발명에 따른 냉각 요소 (1) 가 실시예로서 도시되어 있다. 도 3b 는 도 3a 의 X 방향으로의 단면이고, 도 3c 는 Y 방향으로의 도 3a 의 단면이다. 실시예에 따르면, 냉각 요소는 용융된 금속을 태핑하기 위해 건식 야금 반응기에서 사용되는 탭홀 (6) 을 둘러싸는 요소이고, 이러한 경우 이는 탭홀 (6) 을 둘러싸는 내화성 세라믹 라이닝 (8) 을 고온 용융물의 태핑 동안 손상되는 것으로부터 보호한다. 냉각 요소의 하우징 요소 (2) 는 산소 함유량이 최소화된 순수한 구리로 만들어진다. 냉각 요소 (1) 내측에, 냉각 매체 순환을 위해 만들어진 구리 파이프 (3) 가 설치되고, 이 파이프는 최대한의 냉각 효과를 달성하기 위해 탭홀 (6) 을 둘러싸도록 설계된다. 냉각 매체에 대해서, 냉각 매체를 파이프 (3) 의 내외에 순환시키기 위해 입구 (4) 및 출구 (5) 가 제공된다. 냉각 요소를 제조할 때, 본 발명에 따른 냉각 매체는 주조물이 응고되기 전에 코팅 (7) 과 파이프 (3) 에서 효율적인 냉각 효과를 달성하기 위해 약 6 바 (bar) 의 압력으로 파이프 내로 가압되는 물이다. 이용되는 파이프는 사용 목적에 어느 정도 적절한 두꺼운 벽의 구리 파이프이다. 파이프 (3) 의 표면상에, 구리 냉각 요소의 하우징 요소 (2) 와 구리 파이프 (3) 사이에 좋은 열전달성을 갖는 내구성이 있는 접촉을 실현하기 위해 코팅 (7) 이 제공된다. 이용되는 코팅 물질은 파이프와 하우징 요소 사이에 유리한 열전달성을 갖는 청동 접촉을 달성하기 위해 구리가 그 융점을 낮춰주는 적어도 하나의 성분으로 합금된 합금이다.
당업자에 대해서, 본 발명의 다양한 실시형태는 상기 설명된 것들로 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 변할 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (21)

  1. 금속의 제조에 사용되는 건식 야금 반응기의 구성에 사용되는 냉각 요소 (1) 로서, 상기 냉각 요소는 냉각 매체의 순환을 위해 주로 구리로 만들어진 파이프 (3) 로 만들어진 채널 시스템이 제공되는 주로 구리로 만들어진 하우징 요소 (2) 를 포함하는 상기 냉각 요소에 있어서,
    상기 채널 시스템을 형성하는 파이프 (3) 의 외부 표면상에, 상기 하우징 요소 (2) 및 파이프(3, B) 물질보다 더 낮은 융점을 갖는 코팅 (7, A) 이 있고, 상기 코팅 (7, A) 은 구리가 그 융점을 낮춰주는 적어도 하나의 성분에 의해 합금된 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 구리, 주석 및/또는 은의 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 10 % 의 주석 함유량을 갖는 구리인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 10 % 의 은 함유량을 갖는 구리인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 구리, 납 및 주석의 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 의 두께는 0.1 ~ 1 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  7. 금속의 제조에 사용되는 건식 야금 반응기의 구성에 사용되는 냉각 요소 (1) 의 제조 방법으로서, 상기 냉각 요소는 냉각 매체의 순환을 위해 주로 구리로 만들어진 파이프 (3) 로 만들어진 채널 시스템이 제공되는 주로 구리로 만들어진 하우징 요소 (2) 를 포함하고, 상기 방법에서 냉각 요소의 하우징 요소 (2) 는 파이프 (3) 주위에 주조되고, 냉각 매체는 파이프 내에서 순환하는 상기 방법에 있어서,
    상기 파이프는 냉각 요소의 주조에 앞서 하우징 요소 (2) 및 파이프 (3, B) 물질보다 더 낮은 융점을 갖는 코팅 (7, A) 에 의해 그 외부 표면에서 코팅되고, 상기 이용된 코팅 (7, A) 은 구리가 그 융점을 낮춰주는 적어도 하나의 성분에 의해 합금된 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 파이프는 냉각 요소의 하우징 요소 (2) 가 주조되는 동안, 물과 같은 냉각 매체에 의해 냉각되고, 따라서 코팅 (7, A) 과 파이프 사이의 접촉 표면 (K) 은 고체로 유지되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 냉각 매체의 파이프 (3) 내에서의 순환은 하우징 요소 (2) 가 응고될 때 멈춰지는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 용융 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 전해 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 코팅 (7, A) 은 용사법 (thermal spraying technique) 에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 이용되는 코팅 (7, A) 은 구리, 주석 및/또는 은의 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  14. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 이용되는 코팅 (7, A) 은 10 % 의 주석으로 합금된 구리인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  15. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 이용되는 코팅 (7, A) 은 10 % 의 은으로 합금된 구리인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  16. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 이용되는 코팅 (7, A) 은 구리, 납 및 주석의 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  17. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 냉각 요소 (1) 는 용융물을 태핑하기 위한 탭홀 (6) 을 둘러싸는 요소이고, 이러한 경우 냉각 요소의 적어도 일부는 본질적으로 탭홀을 둘러싸도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
KR1020087013224A 2005-11-30 2006-11-23 냉각 요소 및 그의 제조 방법 KR101277112B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20051220A FI121429B (fi) 2005-11-30 2005-11-30 Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
FI20051220 2005-11-30
PCT/FI2006/000387 WO2007063164A1 (en) 2005-11-30 2006-11-23 Cooling element and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080074149A KR20080074149A (ko) 2008-08-12
KR101277112B1 true KR101277112B1 (ko) 2013-06-20

Family

ID=35458823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087013224A KR101277112B1 (ko) 2005-11-30 2006-11-23 냉각 요소 및 그의 제조 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8038930B2 (ko)
EP (1) EP1954999B1 (ko)
KR (1) KR101277112B1 (ko)
CN (1) CN101322003B (ko)
AT (1) ATE442563T1 (ko)
AU (1) AU2006319123B2 (ko)
BR (1) BRPI0619050A2 (ko)
DE (1) DE602006009137D1 (ko)
FI (1) FI121429B (ko)
PL (1) PL1954999T3 (ko)
WO (1) WO2007063164A1 (ko)
ZA (1) ZA200804323B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101634520B (zh) * 2009-05-31 2011-03-30 江苏联兴成套设备制造有限公司 铸钢冷却板的铸造方法
CN102407318A (zh) * 2011-10-13 2012-04-11 金川集团有限公司 一种埋管式铸造铜水套工艺
CN202660917U (zh) * 2012-05-28 2013-01-09 奥图泰有限公司 放出口组件和冶金炉
CN104350348A (zh) * 2013-05-27 2015-02-11 奥图泰(芬兰)公司 放出口组件、用来制造放出口组件的方法、和冶金炉
WO2014202835A1 (en) 2013-06-20 2014-12-24 Outotec (Finland) Oy Method for manufacturing a copper product and a copper product
CN103398589A (zh) * 2013-08-15 2013-11-20 长沙有色冶金设计研究院有限公司 冶金炉打孔放渣装置
DE102015001190B4 (de) 2015-01-31 2016-09-01 Karlfried Pfeifenbring Kühlelement für metallurgische Öfen sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements
CN105624362B (zh) * 2015-12-31 2017-10-10 马鞍山利尔开元新材料有限公司 转炉挡渣机构的高效风冷结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002013847A (ja) 2000-06-27 2002-01-18 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却ユニットおよび同冷却ユニットの製造方法
KR20050084441A (ko) * 2002-12-20 2005-08-26 훈트 앤 베버 게엠베하 냉각 요소, 특히 노용 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI47052C (fi) * 1971-10-11 1973-09-10 Outokumpu Oy Menetelmä erilaisissa sulatusuuneissa käytettävien jäähdytyselementtie n valmistamiseksi.
JPS5118357A (ja) * 1974-08-05 1976-02-13 Tokyo Shibaura Electric Co Netsukokankyodennetsukan
JPS555101A (en) * 1978-06-05 1980-01-16 Nikkei Giken:Kk Casting method for wrapping metal
JPS61123459A (ja) * 1984-11-17 1986-06-11 Kobe Steel Ltd アルミニウム合金鋳物への銅又は銅合金パイプの鋳ぐるみ方法
US5139814A (en) * 1987-07-11 1992-08-18 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Method of manufacturing metal pipes coated with tin or tin based alloys
JPH0771734B2 (ja) * 1990-03-13 1995-08-02 川崎製鉄株式会社 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法
DE29611704U1 (de) * 1996-07-05 1996-10-17 MAN Gutehoffnungshütte AG, 46145 Oberhausen Kühlplatte für metallurgische Öfen
FI108752B (fi) * 1998-12-22 2002-03-15 Outokumpu Oy Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
FI107789B (fi) * 1999-02-03 2001-10-15 Outokumpu Oy Valumuotti jäähdytyselementin valmistamiseksi ja muotissa valmistettu jäähdytyselementti
DE19915574A1 (de) * 1999-03-30 2000-10-12 Sms Demag Ag Verfahren zur Herstellung des innen- und/oder außen verzinnten Hohlprofiles sowie innenverzinntes Kupferrohr
JP2001153508A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却ユニット
FI109233B (fi) * 2000-02-23 2002-06-14 Outokumpu Oy Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
US6280681B1 (en) * 2000-06-12 2001-08-28 Macrae Allan J. Furnace-wall cooling block
LU90878B1 (en) * 2002-01-16 2003-07-17 Wurth Paul Sa Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate
FI116317B (fi) * 2003-06-12 2005-10-31 Outokumpu Oy Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002013847A (ja) 2000-06-27 2002-01-18 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却ユニットおよび同冷却ユニットの製造方法
KR20050084441A (ko) * 2002-12-20 2005-08-26 훈트 앤 베버 게엠베하 냉각 요소, 특히 노용 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006319123A1 (en) 2007-06-07
US8038930B2 (en) 2011-10-18
BRPI0619050A2 (pt) 2011-09-20
AU2006319123B2 (en) 2010-07-29
CN101322003A (zh) 2008-12-10
FI20051220A0 (fi) 2005-11-30
KR20080074149A (ko) 2008-08-12
DE602006009137D1 (de) 2009-10-22
ATE442563T1 (de) 2009-09-15
EP1954999A1 (en) 2008-08-13
FI20051220A (fi) 2007-05-31
FI121429B (fi) 2010-11-15
EP1954999B1 (en) 2009-09-09
PL1954999T3 (pl) 2010-02-26
ZA200804323B (en) 2009-03-25
WO2007063164A1 (en) 2007-06-07
US20080272525A1 (en) 2008-11-06
CN101322003B (zh) 2010-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101277112B1 (ko) 냉각 요소 및 그의 제조 방법
JP4482276B2 (ja) 冷却エレメント
CA2361570C (en) Casting mould for manufacturing a cooling element and cooling element made in said mould
EP1466021B1 (en) Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate
JP3265148B2 (ja) 高炉水***滓樋
JP4064387B2 (ja) 炉体水冷ジャケット
AU2001248397B2 (en) Method for manufacturing a cooling element and a cooling element
RU2487946C2 (ru) Способ получения охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора и охлаждающий элемент
KR101051942B1 (ko) 냉각 요소, 특히 노용 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조 방법
GB2064079A (en) Surface coated copper furnace components
JP2002066719A (ja) 冷却管の鋳ぐるみ方法
MacRae New technology for the manufacture of cast copper cooling blocks
JPH11236611A (ja) 高炉用ステーブ
Vollrath Metallurgical high temperature processes at a higher level
KR20060039858A (ko) 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160602

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170601

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee