KR20040072726A - 야금로용 냉각판 및 이러한 냉각판의 제조 방법 - Google Patents

야금로용 냉각판 및 이러한 냉각판의 제조 방법 Download PDF

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KR20040072726A KR10-2004-7010876A KR20047010876A KR20040072726A KR 20040072726 A KR20040072726 A KR 20040072726A KR 20047010876 A KR20047010876 A KR 20047010876A KR 20040072726 A KR20040072726 A KR 20040072726A
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지히 쯔라말
기 띨렌
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풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

야금로(metallurgical furnace)용 냉각판(cooling plate)(10)은 철금속으로 만들어진 주조된 냉각판 몸체(12) 및 냉각판 몸체(12) 안에 주조된 하나 이상의 스틸 냉각관(20)을 포함한다. 밀리미터 범위의 두께를 가지는 금속 재킷(26)이 냉각판 몸체(12) 안의 스틸 냉각관(20)의 외부 표면에 구비되고, 금속 재킷은 구리, 구리 합금, 니켈 및 니켈 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속으로 만들어 진다.

Description

야금로용 냉각판 및 이러한 냉각판의 제조 방법 {Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate}
냉각판은 “스테이브(staves)”라고도 불리며, 100년 이상 동안 용광로(blast furnace)에서 사용되었다. 냉각판은 노의 갑판(furnace armor) 안쪽에 배치되며 노의 냉각시스템에 연결된 내부 냉각제 덕트(internal coolant duct)를 가지고 있다. 노의 내부와 마주보고 있는 냉각판의 표면은 내화성 물질(refractory material)로 덮여질(lined) 수 있다.
이러한 냉각판을 제조하는 여러 다른 방법들이 있다.
첫 번째 방법에 의하면, 냉각판 몸체(cooling plate body)을 주조(casting)하기 위한 주형(mould)에 냉각제 덕트(coolant duct)를 형성하기 위한 하나 이상의 모래 심형(sand core)을 구비시킨다. 그리고 나서 액체 주철(liquid cast iron)을 주형에 붓는다. 이 방법은 주형 모래를 냉각 덕트(cooling duct)으로부터 분리하기 어렵다는 점, 및/또는 주철(cast iron)안에서 냉각관이 종종 제대로 형성되지 못한다는 점, 및 냉각 덕트가 종종 충분히 단단하지 않다는 점의 단점을 가진다.
상기 단점을 피하기 위하여 미리 형성된(preformed) 스틸 관(steel pipe) 을 주형 안에 배치하고 액체 주철을 그 스틸 관 주변에 붓는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 냉각판은 별로 만족스럽지 못한 것으로 판명되었다. 실로, 주철로부터 스틸 관으로 탄소 확산(carbon diffusion)이 일어나서, 스틸 관이 탄성저하(brittle)되거나 균열(crack)이 생길 수 있다. 냉각관과 냉각판 사이의 몸체의 접촉 또한 냉각판 몸체가 금이 가는 원인일 수 있으며, 양 물질의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)의 차이 때문일 가능성이 가장 크다.
스틸 냉각관 및 냉각판 몸체의 균열을 피하기 위하여 독일특허 A-2128827호는 미리 형성된 스틸 관을 산화금속(metallic oxide)으로 코팅(coating)하여 탄소의 확산 및 주철과 스틸관사이의 금속 결합(metallurgical bonding)이 생기는 것을 막을 것을 제안하였다. 사실 독일특허 A-2128827호가 스틸관이 흑연(graphite) 또는 알루미늄으로 코팅되거나 구리 도는 주석으로 도금되었던 이전의 공지 냉각판의 대안(alternative)을 제공하고자 한 것은 그러한 층들이 침탄(탄소의 침투; carburising)을 막지 못하기 때문이다. 그러나, 스틸 관에 산화금속 코팅을 적용한 대안 역시 만족스럽지 못하다. 주조의 결과로서 코팅은 벗겨지고 스틸 관과 냉각판 몸체 사이에 작은 공기 간극(air gap)이 생기며 이로 인하여 관과 몸체가 독립적으로 팽창될 수 있다. 불행하게도, 그 작은 공기 간극이 단열효과(isulating effect)를 갖기 때문에 이 냉각판은 열전도 계수(thermal transfusion coefficient)가 좋지 않다는 단점을 갖는다.
미국특허 제 4,150,818 호는 스틸 냉각관이 두개의 층(layer), 즉, 스틸 관과 접촉하는 금속 층(metallic layer) 및 그 위를 둘러싼 안정한 산화금속 층의 조합(combination)으로 코팅되어 있는 주조 냉각판 몸체를 포함하는 야금로에 관한 것이다. 금속 층은 Ni, Co, Mn, 및 Ag로 이루어진 군으로부터 선택되는 개개의 또는 둘 이상을 포함하는 금속으로 만들어진다. 금속 층의 두께는 40 내지 100 ㎛이고 산화금속 층의 두께는 30 내지 100 ㎛이며 양 층의 총 두께의 최대치는 200 ㎛이다. 금속층이 스틸 관으로의 침탄을 막기는 하지만, 이러한 냉각판은 여전히 불만족스러운데, 그것은 열 전도성(heat conductivity)과 관련하여 해로운(detrimental) 영향을 미치는 산화금속 층 때문이다.
주철 냉각판의 대안(alternative)로서 구리 냉각판이 개발되었다. 현재까지 구리“스테이브"를 위한 여러 제조방법들이 제안되었다.
처음에는, 내부 냉각제 덕트를 주형 내에서 모래 심형에 의해 형성하여 구리 냉각판을 주형으로 주조하여 생산하려는 시도가 있었다. 그러나 이 방법은 현실적으로 효율적이지 못한 것으로 증명되었는데, 그것은 주조된 구리판이 종종 판의 수명에 극도로 부정적인 영향을 주는 공동(cavities) 또는 다공(porosities)을 갖는다는 점, 주형 모래가 냉각 덕트로부터 제거되기 어렵다는 점, 및/또는 구리 내에서 냉각 덕트가 적절하게 형성되지 않는다는 점 때문이다.
영국특허 A-1571789호는 냉각판을 주형에서 주조할 때 모래심형을 구리 또는 고순도의(high-grade) 스틸로 미리 성형된(pre-shaped) 금속관 코일(metal pipe coil)로 대체할 것을 제안하였다. 코일은 주조 주형 내에서 냉각판 몸체와 일체로(integrally) 주조되고 나선형의(spiral) 냉각제 덕트를 형성한다. 이 방법 역시현실적으로 효과적이지 않은 것으로 증명되었는데, 무엇보다도, 구리 내의 공동(cavity) 또는 다공(porosity)을 효과적으로 막지 못하였기 때문이다.
단조(forged) 또는 압연(rolled)된 구리 잉곳(ingot)으로부터 만드는 냉각판이 독일특허 A-2907511에 의해 알려졌다. 냉각제 덕트는 압연된 구리 잉곳에 기계적으로 드릴링하여 낸 폐쇄구멍(blind holes)이다. 이러한 냉각판으로 상기 주조법의 단점들은 극복될 수 있다. 특히, 판 내의 공동 또는 작은 구멍은 거의 막을 수 있다. 불행하게도 이러한 냉각 판의 생산비용은 상대적으로 높은데, 그것은 냉각 판에 드릴로 냉각 덕트를 뚫는 것이 복잡하고, 오래 걸리며, 비용이 많이 들기 때문이다.
국제공개 WO 98/30345호는 주조 덕트 내(in the casting duct)의 막대모양 삽입물(rod-shaped inserts)이 연속적인 주조 방향으로 덕트를 생성(produce)하여, 완성된 냉각판 내에 냉각제 덕트를 형성하는 연속적 주형(continuous casting mould)의 도움으로 냉각 판의 예비형성품(preform)을 주조하는 법을 교시한다.
구리 냉각판이 일반적으로 주철 냉각판에 비하여 훨씬 우수한 열 전도성(thermal conductivity)을 가지는 반면에, 후자에 비하여 훨씬 낮은 마모저항(wear resistance)을 가진다. 따라서, 냉각판이 가혹한 기계적 응력(mechanical stress)에 노출되는 노 구역(furnace zone)에는 구리 냉각판을 설치할 수 없다. 게다가, 구리 냉각판은 주철 냉각판에 비하여 가격이 더 비싸다.
본 발명은 전반적으로 야금로(metallurgical furnace)용 냉각판(cooling plate) 및 이러한 냉각판의 제조방법에 관한 것이다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 쉽게 제조될 수 있으면서도, 우수한 마모저항 및 낮은 열전달 저항(heat transfer resistance)을 가지는 냉각판을 제공하는데 있다. 이 목적은 청구항 1에서 청구하는 냉각판에 의해서 달성된다.
발명의 개요
본 발명에 따른 야금로를 위한 냉각판은 철금속(ferrous metal)으로 만들어진 냉각판 몸체(cooling plate body) 및 냉각판 몸체 내부에 존재하는 하나 이상의 스틸 냉각관(steel cooling pipe)을 포함한다. 냉각판 몸체 내 스틸 냉각관의 외부 표면에는(on the outer surface) 금속 재킷(metallic jacket)이 구비된다. 상기 금속 재킷은 밀리미터 범위의(in the millimeter range) 두께를 가지며 구리, 구리 합금(copper alloy), 니켈 및 니켈 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속으로 만들어진다.
본 냉각판에서, 스틸 관은 탄소 확산(carbon diffusion)에 대한 물리적 장벽(physical barrier)으로 작용한다고 여겨지는 두꺼운 금속 재킷으로 보호된다. 다시 말해서, 금속 재킷이 두꺼우므로 액체 철금속(liquid ferrous metal), 일반적으로 주철로부터 나온 탄소가 스틸 냉각관에 도달할 가능성은 매우 낮다. 이는 스틸 관이 총두께 200 ㎛인 Ni, Co, Mn, 또는 Ag 등 금속층 및 산화금속층으로 코팅되고 이들 금속이 금속탄화물(metal carbide)를 형성할 수 없다는 이유로 선택된, 즉, 금속층이 탄소 확산에 대한 화학적 장벽으로 작용하는 미국특허 4,150,818호와의 중요한 차이이다.
게다가, 본 냉각판에는 스틸 관과 주철 사이의 용착(welding)을 막기 위해 사용되는 산화금속층이 없으므로 그로 인한 공기 간극을 피할 수 있다. 사실, 금속 재킷은 스틸 냉각관과 주철 몸체 사이의 용착을 막고 변형(strain) 및 응력(stress)을 흡수할 수 있는 중간 층(intermediate layer)으로 작용한다. 따라서, 금속 재킷은 스틸 관 및 주철 몸체 모두와 밀착 접촉(tight contact)되어 있다. 이는 열 전달(heat transfer)과 관련하여 극히 유리한데, 그것은 구리 니켈 및 그들의 합금이 높은 열 전도성(thermal conductivity)을 갖기 때문이다. 금속 재킷이 서로 다른 물질들 간에 밀착 접촉되어 있고 높은 열 전도성을 가지므로 주철 몸체로부터 냉각관으로의 집중적인 열 전달이 보장된다.
이러한 냉각판은 주조에 의하여 쉽게 제조될 수 있다. 본 발명의 또 하나의 측면에 따르면, 야금로용 냉각판을 제조하는 방법이 제공된다. 이는 다음 단계들을 포함한다:
구리, 구리합금, 니켈 및 니켈합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속으로 만들어진 밀리미터 범위의 두께를 가지는 금속 재킷을 그 표면에 구비한 스틸 냉각관을 하나 이상 제공하는 단계 ;
냉각판 몸체를 주조하기 위한 주형을 제공하는 단계;
금속 재킷을 구비한 상기 하나 이상의 냉각관을 주형 안에 배열하는 단계; 및
금속 재킷을 구비한 상기 하나 이상의 냉각관 주위로 액체 철금속을 주형 안에 붓는 단계.
이러한 방법은 스틸 튜브(tube)가 전통적으로 냉각판 몸체 안에서 주조되기 때문에 상대적으로 구현하기에 간단한 것으로 입증된다. 취급(handling)에 있어서, 두꺼운 금속 재킷을 사용하는 것이 매우 편리한데, 손상되기 쉬운 100 또는 200 ㎛의 금속 층보다 금속 재킷이 내구성이 더 강하고(more resistant) 적은 주의를 요하기 때문이다. 그러므로 두꺼운 층을 사용함으로써 스틸 관에 적절히 코팅이 잘 되게 하고 제조 과정상의 취급을 간편하게 할 수 있다.
따라서, 본 제조방법은 냉각관으로부터 집중적인 열 전달이 가능하게 해주는 금속 재킷으로 인하여 열 전도성이 향상된 냉각판의 제조를 고려한다. 또한, 이렇게 제조된 철-기반 판 몸체(ferrous based plate body)를 가진 냉각판은 우수한 마모 저항을 가지며 수명이 증가하므로 이로 인해 야금로의 유지 비용을 감소시킬 수 있다
구리 및 구리 합금이 금속 재킷의 재료로 특히 바람직하다. 실로, 구리 및 구리 합금은 주변 재료 즉, 스틸 및 주철과 매우 잘 융화되고 높은 열 전도성을 가진다. 또한, 구리가 주철의 주조 온도(통상적으로 1200 내지 1300 ℃)에 비하여 낮은 녹는점(1083 ℃)을 가짐에도 불구하고 두꺼운 구리 재킷을 사용하면 액체 주철 안으로 그것이 용융(dissolution)되어 들어가는 것을 막을 수 있다. 실로 구리 재킷은 그 두꺼운 두께 때문에 구리가 씻겨나가지(washed out)(즉, 용융되어 주철 안으로 분산되지) 않으면서도 열을 신속하게 흡수하여 액체 주철이 응고(solidify)되도록 한다. 따라서, 금속 재킷은 주변 물질에 비하여 낮은 녹는점을 가지는 금속 또는 합금으로 만들어질 수 있다.
또한, 구리 및 구리 합금은 스틸 및 주철보다 높은 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)를 가지며 이는 작동 시에(in operation) 구리 재킷이 스틸 관과 주철 몸체사이에 완전히 압착될 것임을 의미한다. 따라서, 냉각판을 구성하는 서로 다른 물질들 간의 우수한 접촉(good contact)이 보장되어 열 전도에 유리하다.
또한, 구리로 도금된(copper plated) 냉각관이 스틸 관으로의 침탄을 막지 못한다고 한 독일특허 A-2128817호와 대조적으로, 본 발명에서는 두꺼운 구리 재킷을 사용하여 스틸 냉각관의 침탄을 막을 뿐 아니라 스틸 관 및 주철 몸체 사이의 기계적 응력(stress)을 흡수할 수 있는 집중적 열전달 층(heat transfering layer)을 제공한다. 실질적으로, 이러한 냉각판은 기존의 산화금속으로 코팅된 스틸 관을 가진 주철 냉각판보다 현저히 우수한(2배 내지 3배) “냉각 효과”를 가짐이 증명되었다.
상기 금속 재킷은, 바람직하기로는, 2 mm 이상 20 mm 이하의 두께를 가져야 한다. 더욱 바람직하게는, 금속 재킷의 두께가 5 내지 10 mm의 범위이어야 하며 가장 바람직하게는 7 mm 정도이다. 상기 금속 재킷은 주조에 의하여 스틸 관 주위에 구비되는(provided) 것이 편리한데 이는 주조가 그러한 두꺼운 금속 층을 형성하기 위한 보다 경제적인 방법이기 때문이다.
금속 재킷의 최적 두께(optimal thickness)는 재료가 되는 금속 또는 합금의 종류 및 주조 조건에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 구리로 만들어진 두꺼운 금속 재킷으로 둘러싸인 스틸 튜브를 가진 주철 냉각판의 경우에, 상기 구리 재킷은 액체 주철로부터 열을 흡수할 수 있을 정도로 충분히 두꺼워야 씻겨 나가지 않는다. 그리고, 구리 재킷이 너무 두꺼우면 구리 재킷의 수축(shrinkage) 때문에 구리 재킷과 주철 몸체 사이에 공극(gap)이 생기게 된다. 또한, 주조의 결과는 예를 들어 액체 주철의 플로값(flow), 온도, 지속시간(duration) 등 주조 조건(casting condition)에 따라서 달라질 수 있다. 따라서 바람직하게는 금속 재킷의 최적 두께를 정할 때 이들 파라미터를 고려하여야 한다.
냉각 판 몸체에 보다 특정하여 살펴보면, 이는 여러 가지 철금속(ferrous metal)으로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 철금속은 주철, 구상흑연주철(ductile cast iron), 가단철(malleable iron) 및 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 금속 재킷에 의한 탄소 확산 방지는 냉각판 몸체가 탄소 함유량이 많은 주철로 만들어졌을 때 특히 중요하다.
도면의 간단한 설명
하기에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 실시예를 통하여 설명한다.
도 1 : 본 발명에 따른 냉각판의 바람직한 실시태양의 단면도(sectional view)이다.
바람직한 실시태양의 상세한 설명
도 1은 본 발명에 따른 냉각판(10)의 바람직한 실시태양을 단면도로 보여준다. 상기 냉각판(10)은 철금속, 바람직하게는 주철로 만들어진 냉각판 몸체(12)로 이루어져 있다. 냉각판 몸체(12)는 평행육면체(parallelpiped)의 일반적인 형태를 가지며 그 전면(front side) 및 후면(back side)이 각각 (14)와 (16)으로 표시되어 있다. 냉각판(10)의 전면 (14)에는 일정한 간격의 일련의 평행 뼈대(rib)(18)가 구비되어 있어 이의 열 교환 표면을 증가시키고 그에 따라 냉각판(10)의 냉각 효율을 향상시키는데 유리하다.
참고 표시 (20)은 냉각판 몸체(12) 내부에 주조된 스틸 냉각관을 가리킨다. 도면에 표현되지는 않았지만, 냉각판(10)은 이러한 냉각관(20)을 여러 개(plurality) 포함하고 있다. 보다시피, 냉각관(20)은 본질적으로 냉각판(10)의 전면(14)과 평행인 직선 부분(22)을 가지고 있다. 직선 부분(22)은 양 끝의 곡선부분(24)에 의해서 종결되고, 곡선 부분(24)은 냉각관(20)을 용광로 등의 냉각회로(cooling circuit)에 연결시키기 위하여 냉각판 몸체(12)의 후면(16)으로 뚫고 나오게(protruding) 된다.
냉각판 몸체(12) 내의 냉각관(20)은 그 외부표면을 둘러싸고 있는 금속 재킷(26)을 가지고 있다. 본 실시태양에서 금속 재킷(26)은 구리 또는 구리 합금으로 만드는 것이 유리하며 5 내지 10 mm의 범위의 두께를 갖는다. 주철 몸체를 주조하는 동안, 이러한 두꺼운 구리 재킷(26)은 액체 주철로부터 스틸 냉각관(20)으로 탄소가 확산되지 못하게 막는 물리적 장벽으로 작용한다. 구리 재킷(26)은 높은 열 전도성을 가지기 때문에 스틸 냉각관(20) 및 주철 몸체(12) 양쪽 모두와 밀착 접촉(tight contact)된다. 주철 몸체(12)와 스틸 냉각관(20)의 우수한 열전도성과 재질들 간의 밀접한 접촉(intimate contact)은 주철 몸체(12)로부터 스틸 냉각관(20)내부를 흐르는 냉각 유체(cooling fluid)로의 집중적인 열전달을 가능하게 한다. 또한, 구리 및 구리 합금의 열팽창계수가 스틸 및 주철보다 높음으로 인하여 냉각판이 작동될 때, 즉 집중적인 열을 받을 때 구리 재킷의 팽창(dilatation)에 의하여 냉각판 몸체 및 스틸 관 사이의 우수한 접촉(good contact)이 더욱 보장된다. 구리가 주철을 주형에 부을 때의 온도(통상적으로 1200 내지 1300 ℃)보다 낮은 녹는점(1083 ℃)을 가짐에도 불구하고 두꺼운 구리 층이 액체 주철의 열을 흡수할 수 있어서 액체 주철이 응고(solidify)되고, 구리는 씻겨나가지, 즉 재용융(re-melt)되어 주철 몸체 안으로 분산되지 않는다.
본 냉각판(10)은 주조에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 따라서, 냉각판 (10)의 제조는 다음과 같이 수행되는 것이 바람직하다. 냉각판 몸체(12)의 치수(dimensions)를 가지는 주형을 준비하고, 금속 재킷(26)이 구비된 냉각관(10)을 주형 안에 배열한다. 그 다음으로, 용융된(molten) 주철을 주형 안으로 냉각관 주변에 붓고 그 안에서 응고되게 한다.
금속 재킷은 스틸 관 주위에 주조되는 것이 바람직한데, 이는 주조가 두꺼운 금속 층을 형성하는데 보다 경제적인 방법이기 때문이다.
시험(testing)과 모의실험(simulation)에 따르면, 본 발명에 따른 냉각판 (10)은 산화금속으로 코팅된 스틸 관을 가진 전통적인 주철 스테이브보다 “냉각 효과”가 현저히 우수한 것으로 증명되었다. “냉각 효과”는 냉각판 (10) 및 전통적 스테이브가 각각 같은 열원에 노출되었을 때 온도가 높은 면의 최고온도(hottest point)를 측정하여 결정한다. 특히, 전통적 냉각판의 전면은 약 600 내지 650 ℃인 반면, 본 발명에 따른 냉각판 (10)의 전면은 약 200 내지 250 ℃ 정도이다.
상기 기재된 방법에 따라서 견본(specimen) 냉각판을 제작하였다. 냉각관은 외경이 75 mm 이고 벽의 두께가 10 mm인 것을 사용하였다. 스틸 냉각관에는 7 mm 두께의 구리 층을 구비시켰다. 7 mm의 두꺼운 구리 층을 가진 스틸 냉각관을 주형 안에 놓고 1250 ℃ 정도에서 주철을 그 안으로 부었다. 응고된 후에 200 mm의 냉각 판을 얻었으며, 이는 구리 재킷을 약 55 mm의 주철이 둘러싸고 있음을 의미한다.
판의 내부 구조를 관찰하기 위하여 냉각판을 횡으로(transversal) 절단하였다. 절단 후에, 주철과 구리 재킷사이에 공극이 전혀 없이 균질의(homogeneous) 두꺼운 구리 재킷이 냉각관 주위로 형성되었음을 관찰할 수 있었다. 관/재킷 경계면에, 항상 구리의 수축으로 인한 밀착 접속(tight connection)이 있다. 따라서, 구리 재킷의 양 경계면이 밀착 접촉(tight contact)되었고, 스틸 냉각관이 상대적으로 주철 몸체 쪽으로 이동될 수 없었다.
본 발명의 야금로용 냉각판은 기존의 냉각판에 비해 열전도성이 향상되었으며, 마모저항이 우수하여 유지비용이 적게 든다.

Claims (11)

  1. 철금속으로 만들어진 주조된 냉각판 몸체(12); 및
    상기 냉각판 몸체(12)안에서 주조된 하나 이상의 스틸 냉각관(20)을 포함하는 야금로용 냉각판(10)에 있어서,
    상기 냉각판 몸체(12)안의 상기 스틸 냉각관(20)의 외부 표면 위에 밀리미터 범위의 두께를 가지고, 구리, 구리합금, 니켈, 및 니켈 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 만들어진 금속 재킷(26)이 있음을 특징으로 하는 야금로용 냉각판(10).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 2 mm 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각판.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 20 mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각판.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 5 mm 와 10 mm사이의 범위, 바람직하게는 7 mm 정도의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각판.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각판 몸체(12)가 주철, 구상흑연주철, 가단철 및 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 철금속으로 만들어진것을 특징으로 하는 냉각판.
  6. 하나 이상의 스틸 냉각관(20)을 제공하는 단계;
    냉각판 몸체(12)를 주조하기 위한 주형을 제공하는 단계;
    상기 하나 이상의 냉각관(20)을 상기 주형 안에 배열하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 냉각관(20) 주위로 액체 철금속을 주형 안에 붓는 단계를 포함하는 야금로용 냉각판의 제조방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 스틸 냉각관(20)이 그 외부 표면에 밀리미터 범위의 두께를 가지며 구리, 구리 합금, 니켈 및 니켈 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 만들어진 금속 재킷을 가지는 것을 특징으로 하는 야금로용 냉각판의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 2 mm 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 20 mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제 6항, 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 5 mm 와 10 mm 사이의 범위, 바람직하게는 7 mm 정도의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철금속이 주철, 구상흑연주철, 가단철 및 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 재킷(26)이 주조에 의하여 상기 스틸 냉각관(20) 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1548133A1 (en) * 2003-12-03 2005-06-29 Paul Wurth S.A. Method of manufacturing a cooling plate and a cooling plate manufactured with this method
KR100635407B1 (ko) * 2005-07-11 2006-10-19 한국과학기술연구원 수랭식 화격자
FI121429B (fi) * 2005-11-30 2010-11-15 Outotec Oyj Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
CN101625211B (zh) * 2008-07-11 2012-07-18 中冶焦耐工程技术有限公司 高温烟气管路用自然循环风冷式闸板
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
CN102784885B (zh) * 2012-09-07 2014-03-19 上海宝钢铸造有限公司 无保护管冷却壁水管定位装置及定位方法
CN103644740A (zh) * 2013-11-18 2014-03-19 苏州边枫电子科技有限公司 带冷却隔板的冶金炉内冷却板
DE102015001190B4 (de) * 2015-01-31 2016-09-01 Karlfried Pfeifenbring Kühlelement für metallurgische Öfen sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements
CN105057640B (zh) * 2015-07-24 2017-04-05 鞍钢重型机械有限责任公司 一种保证冷却壁水管保护套管位置精度的方法及铸造模型
CN104985160B (zh) * 2015-07-31 2017-10-24 武汉钢铁有限公司 高炉冷却壁的制作方法
CN104988263A (zh) * 2015-07-31 2015-10-21 武汉钢铁(集团)公司 高炉冷却壁
CN105149358A (zh) * 2015-09-11 2015-12-16 洛阳理工学院 一种铝合金连续铸轧用复合材料辊套及其制造工艺
CN107570689A (zh) * 2017-09-05 2018-01-12 合肥江淮铸造有限责任公司 一种铸件气道加工方法
CN112011660B (zh) * 2020-08-31 2021-08-27 燕山大学 一种具有泡沫铜冷却管组的高炉冷却壁的制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2096059A5 (ko) * 1970-06-10 1972-02-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind
IN149308B (ko) * 1977-04-21 1981-10-17 Thyssen Ag
DE2804745C3 (de) * 1978-02-04 1982-02-11 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen
PL220170A1 (ko) * 1979-12-06 1981-06-19 Politechnika Slaska Im Wincent
DE3012434A1 (de) * 1980-03-31 1981-10-08 VEB Bandstahlkombinat Hermann Matern, DDR 1220 Eisenhüttenstadt Verfahren zur herstellung von kuehlelementen fuer metallurgische oefen
FR2512187A1 (fr) * 1981-08-28 1983-03-04 Inst Ochistke T Plaque de refroidissement pour four metallurgique
CN2390891Y (zh) * 1999-10-29 2000-08-09 济南钢铁集团总公司机械设备制造厂 高炉铸钢冷却壁
CN2408426Y (zh) * 2000-02-22 2000-11-29 史政 冷却容器中的横纹冷却管

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