KR101457368B1 - 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법 - Google Patents

용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융물출탕구를 용융로 하부에 두고, 상기 용융물출탕구를 용융로 바닥보다 높게 설치하여, 용융물이 완전 배출되는 것을 방지하는 구조로써, 일정량의 용탕을 항상 유지하여 운전시 열효율을 높이고, 용융속도를 높이며, 용융로 바닥에 위치한 전극이 고온 플라즈마에 노출되어 쉽게 소모되는 것을 방지하도록 한 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치는 강철재질로 이루어진 용융로와; 상기 용융로의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체와; 상기 발열체의 외부에 권취되는 유도코일과; 상기 용융로의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체와; 상기 절연체의 외측에 배치되는 지지대와; 상기 지지대의 외측에 배치됨과 동시에 용융로 바닥 상에 배치되는 내화벽돌로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출방법은 강철재질로 이루어진 용융로와; 상기 용융로의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체와; 상기 발열체의 외부에 권취되는 유도코일과; 상기 용융로의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체와; 상기 절연체의 외측에 배치되는 지지대와; 상기 지지대의 외측에 배치됨과 동시에 용융로 바닥 상에 배치되는 내화벽돌로 구성되는 융융로의 유도가열식 배출장치를 이용하여 용융물출탕구 내부에 고형물로 굳어진 용융물을 용융시켜 중력에 의해 하부로 배출함을 특징으로 한다.

Description

용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법{Induction Tapping Equipment and Method for Melt}
본 발명은 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 용융물출탕구를 용융로 하부에 두고, 상기 용융물출탕구를 용융로 바닥보다 높게 설치하여 용융물이 부분적으로 배출되는 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 용융로 내부의 용융물을 배출시키는 방법으로는 용융로 자체를 기울이거나(tilting), 상부의 넘침 댐(dam)을 넘어서 배출하는 방법을 이용하고 있다.
또한, 용융물 배출구에 장착된 플러그(plug)를 제거하거나 산소창(oxygen lance)의 산화열 혹은 산소 용접열로 배출구를 확보하여 용융로 내부 용융물을 배출하는 방법도 있다.
최근에는 유도가열방법으로 용융물을 출탕하는 방법이 개발되고 있으며, 세부적으로는 각기 특징적인 기기장치가 있다.
특히, 미국 IET나 PEM의 경우 용융물을 편평한 용융로 바닥 레벨 측면을 이용하여 유도가열식으로 출탕한다.
상기한 바와 같은 종류의 용융물 출탕 장치 및 방법은 대부분 유리와 같이 점성이 낮거나 점성을 유지하기 쉬운 용융물을 배출하는 것으로 점성이 훨씬 높은 용융물을 배출하기에는 적합하지 않다.
특히, 용융물 또는 유리-세라믹 용융물의 경우 점성특성이 유리 용융물과는 현격히 달라서 기존 방법으로는 출탕(배출)을 수행할 경우에는 용탕이 출탕구를 통해서 외부에 노출될 때 용융물의 점성이 급격히 높아져 출탕이 멈추거나 원활하지 않게 된다.
그리고 출탕을 한다고 하여도 용융물 수납용기를 충실히 채우지 못하고 용융물이 용기 내에서 석순처럼 자라 올라오는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 용융물출탕구를 용융로 하부에 두고, 상기 용융물출탕구를 용융로 바닥보다 높게 설치하여, 용융물이 완전 배출되는 것을 방지하는 구조로써, 일정량의 용탕을 항상 유지하여 운전시 열효율을 높이고, 용융속도를 높이며, 용융로 바닥에 위치한 전극이 고온 플라즈마에 노출되어 쉽게 소모되는 것을 방지하도록 한 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치는 강철재질로 이루어진 용융로와; 상기 용융로의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체와; 상기 발열체의 외부에 권취되는 유도코일과; 상기 용융로의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체와; 상기 절연체의 외측에 배치되는 지지대와; 상기 지지대의 외측에 배치됨과 동시에 용융로 바닥 상에 배치되는 내화벽돌로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출방법은 강철재질로 이루어진 용융로와; 상기 용융로의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체와; 상기 발열체의 외부에 권취되는 유도코일과; 상기 용융로의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체와; 상기 절연체의 외측에 배치되는 지지대와; 상기 지지대의 외측에 배치됨과 동시에 용융로 바닥 상에 배치되는 내화벽돌로 구성되는 융융로의 유도가열식 배출장치를 이용하여 용융물출탕구 내부에 고형물로 굳어진 용융물을 용융시켜 중력에 의해 하부로 배출함을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 용융물출탕구를 용융로 하부에 두고, 상기 용융물출탕구를 용융로 바닥보다 높게 설치하여, 용융물이 완전 배출되는 것을 방지하는 구조로, 일정량의 용탕을 항상 유지하여 운전시 열효율을 높이고, 용융속도를 높이며, 용융로 바닥에 위치한 전극이 고온 플라즈마에 노출되어 쉽게 소모되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 용융물의 배출을 원하는 대로 조절할 수 있어서, 플라즈마 용융공정을 자동화할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 운전자의 근접작업을 생략할 수 있으므로 운전안전성이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치가 용융로에 설치된 상태를 도시한 개념도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치가 용융로에 설치된 상태를 도시한 개념도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치는 강철재질로 이루어진 용융로(10)와; 상기 용융로(10)의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체(12)와; 상기 발열체(12)의 외부에 권취되는 유도코일(14)과; 상기 용융로(10)의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체(16)와; 상기 절연체(16)의 외측에 배치되는 지지대(18)와; 상기 지지대(18)의 외측에 배치됨과 동시에 용융로(10) 바닥 상에 배치되는 내화벽돌(20)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출장치(A)는 용융로(10), 발열체(12), 유도코일(14), 절연체(16), 지지대(18), 내화벽돌(20) 및 용융물출탕구(22)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 용융로(10)는 강철재질로 구성된다.
또한, 상기 발열체(12)는 고밀도 흑연(graphite) 재질로 이루어지고, 상기 흑연재질의 표면에 규화몰리브뎀(MoSi2) 또는 탄화규소(SiC)가 코팅 형성된다.
특히, 상기 발열체(12) 상단을 용융로(10) 바닥보다 높게 하여 용융물에 열전달이 직접되게 하고, 배출시 댐식 형태를 갖추며, 용융로(10) 하부의 용융물이 고온을 유지할 수 있도록 가열하면서 배출토록 한다.
그리고 상기 유도코일(14)은 발열체(12)의 외부에 권취된다.
또한, 상기 절연체(16)는 용융로(10)의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치된다.
그리고 상기 지지대(18)는 절연체(16)의 외측에 배치된다.
또한, 상기 내화벽돌(20)은 지지대(18)의 외측에 배치됨과 동시에 용융로(10) 하부 바닥 상에 배치된다.
그리고 용융물 배출구인 용융물출탕구(22)는 유도코일(14)의 상부와 내화벽돌(20) 간에 형성되며, 상기 용융물출탕구(22)는 알루미나 내화물로 구성되며, 상기 용융물출탕구(22) 하부는 유도가열에 의한 용융로(10) 하부의 금속으로 열전달을 차단하기 위해 유도코일(14) 외부에 절연체(16)인 페라이트 재질의 코어를 부착하고, 상기 용융물출탕구(22)의 외부를 금속재질의 지지대(18)로 지지하도록 구성된다.
또한, 상기 용융물출탕구(22)는 흑연재질의 발열체(12)에 고주파 유도코일(14)이 부착되어 가열되며, 상기 용융물출탕구(22)가 가열되면 상기 용융물출탕구(22)의 내부에 고형물로 굳어 있던 용융물에 열을 전달하여 용융하여 이미 용융되어 있는 용융물 용탕을 중력에 의해 하부로 배출하도록 되어 있다.
여기서, 상기 용융물출탕구(22)를 용융로(10) 하부에 두고, 상기 용융물출탕구(22)를 용융로(10) 바닥보다 높게 설치하여 용융물이 완전히 배출되는 것을 방지토록 한 구조이다.
이와 같이 하는 이유는 일정량의 용융물 용탕을 항상 유지하여 운전시 열효율을 높이고, 용융속도를 높이며, 용융로(10) 바닥에 위치한 전극이 고온 플라즈마에 노출되어 쉽게 소모되는 것을 방지토록 하기 위함이다.
한편, 상기 발열체(12)의 온도조절과 배출 중단시 온도 냉각을 위해 절연체(16)의 하부에 냉각수가 흐르도록 냉각수 유로(24)가 형성된다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 용융물의 유도가열식 배출장치의 작용에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용융물의 유도가열식 배출방법은 강철재질로 이루어진 용융로(10)와; 상기 용융로(10)의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체(12)와; 상기 발열체(12)의 외부에 권취되는 유도코일(14)과; 상기 용융로(10)의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체(16)와; 상기 절연체(16)의 외측에 배치되는 지지대(18)와; 상기 지지대(18)의 외측에 배치됨과 동시에 용융로(10) 바닥 상에 배치되는 내화벽돌(20)로 구성되는 융융로의 유도가열식 배출장치(A)를 이용하여 용융물출탕구(22) 내부에 고형물로 굳어진 용융물을 용융시켜 중력에 의해 하부로 배출한다.
또한, 상기 발열체(12) 상단을 용융로(10) 바닥보다 높게 하여 용융물에 열전달이 직접되게 하고, 배출시 댐식 형태를 갖추며, 용융로(10) 하부의 용융물이 고온을 유지할 수 있도록 가열하면서 배출한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 융융물의 유도가열식 배출방법은 용융물출탕구(22)를 용융로(10) 하부에 두고, 상기 용융물출탕구(22)를 용융로(10) 바닥보다 높게 설치하여, 용융물이 부분적으로 배출되도록 함으로써, 일정량의 용탕을 항상 유지하여 운전시 열효율을 높이고, 용융속도를 높이며, 용융로 바닥에 위치한 전극이 고온 플라즈마에 노출되어 쉽게 소모되는 것을 방지할 수 있는 작용효과가 있다.
10: 용융로 12: 발열체
14: 유도코일 16: 절연체
18: 지지대 20: 내화벽돌
22: 용융물출탕구 24: 냉각수 유로
A: 융융로의 유도가열식 배출장치

Claims (14)

  1. 강철재질로 이루어진 용융로(10)와;
    상기 용융로(10)의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체(12)와;
    상기 발열체(12)의 외부에 권취되는 유도코일(14)과;
    상기 용융로(10)의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체(16)와;
    상기 절연체(16)의 외측에 배치되는 지지대(18)와;
    상기 지지대(18)의 외측에 배치됨과 동시에 용융로(10) 바닥 상에 배치되는 내화벽돌(20)로 구성됨을 특징으로 하는 용융물의 유도가열식 배출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 표면에 규화몰리브뎀(MoSi2)이 코팅 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 표면에 탄화규소(SiC)가 코팅 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유도코일(14)의 상부와 내화벽돌(20) 간에 용융물출탕구(22)가 형성되며, 상기 용융물출탕구(22)는 알루미나 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연체(16)는 페라이트재질의 코어로 구성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체(12) 상단을 용융로(10) 바닥보다 높게 하여 용융물에 열전달이 직접되게 하고, 배출시 댐식 형태를 갖추며, 용융로(10) 하부의 용융물이 고온을 유지할 수 있도록 가열하면서 배출함을 특징으로 하는 용융물의 유도가열식 배출장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 온도조절과 배출 중단시 온도 냉각을 위해 절연체(16)의 하부에 냉각수가 흐르도록 냉각수 유로(24)가 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출장치.
  8. 강철재질로 이루어진 용융로(10)와; 상기 용융로(10)의 상단에 배치되며, 흑연재질로 이루어지는 발열체(12)와; 상기 발열체(12)의 외부에 권취되는 유도코일(14)과; 상기 용융로(10)의 하부 바닥면에 접촉되는 부분에 배치되는 절연체(16)와; 상기 절연체(16)의 외측에 배치되는 지지대(18)와; 상기 지지대(18)의 외측에 배치됨과 동시에 용융로(10) 바닥 상에 배치되는 내화벽돌(20)로 구성되는 융융로의 유도가열식 배출장치(A)를 이용하여 용융로출탕구(22) 내부에 고형물로 굳어진 용융물을 용융시켜 중력에 의해 하부로 배출함을 특징으로 하는 용융물의 유도가열식 배출방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 표면에 규화몰리브뎀(MoSi2)이 코팅 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 표면에 탄화규소(SiC)가 코팅 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유도코일(14)의 상부와 내화벽돌(20) 간에 용융물출탕구(22)가 형성되며, 상기 용융물출탕구(22)는 알루미나 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 절연체(16)는 페라이트재질의 코어로 구성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출방법.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체(12) 상단을 용융로(10) 바닥보다 높게 하여 용융물에 열전달이 직접되게 하고, 배출시 댐식 형태를 갖추며, 용융로(10) 하부의 용융물이 고온을 유지할 수 있도록 가열하면서 배출함을 특징으로 하는 용융물의 유도가열식 배출방법.
  14. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체(12)의 온도조절과 배출 중단시 온도 냉각을 위해 절연체(16)의 하부에 냉각수가 흐르도록 냉각수 유로(24)가 형성됨을 특징으로 하는 용융로의 유도가열식 배출방법.
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