KR830001326B1 - 개량된 수직형 용해도 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개량된 수직형 용해도

제 1 도는 본 발명 용해로의 정면 입면도.

제 2 도는 용해로 하단부의 분기관 배치도

제 3a 도는 본 발명의 화염 보존 버어너

제 3b 도는 버어너 장치의 단면도

본 발명은 수직형 용해로와 여기에 쓰이는 버어너, 특히 음극으로 사용되는 동편(Copper pieces)을 연속적으로 용해시키는데 유용한 장치에 관한 것이다.

동과 같은 금속을 용해시키는 수직 가스형 용해로는 당분야에 이미 공지되어 있다. 상기 용해로의 예는 미합중국 특허 제 3,199,977호, 3,701,517호, 3,715,203호, 3,788,623호 및 상기에서 인용한 종래 기술의 특허공보에 기재되어 있다.

일반적으로 이들 용해로는 원통형이며 수직 방향으로 연장되어 있다. 산화물 함량이 낮은 전해동편 같은 용해하려는 금속을 상단부에서 용해로에 장입한다. 이 금속은 로의 바닥으로 떨어지며 여기에는 다수의 버어너가 장치되어 있어 용해 챔버 속으로 고온 가스를 주입하여 금속을 용해시킨다.

용해금속은 균열로나 주조작업에 연속적으로 공급되기 위해 바닥부 근처의 배출구를 통해로에서 배출된다. 버어너는 보통 로(爐) 하단부 주변에 한 줄이나 두 줄로 배열되어 용해챔버를 형성하며 로벽에 직접 부착된다. 모두 하나의 공급원으로부터 연료를 공급받는 다수의 버어너 각각은 연료의 공기 혼합물을 용해 챔버속으로 분무하여 고온화염을 생성시켜 각 버어너 주변의 금속을 용해시킨다. 내화성의 터널형버어너는 로에 고온화염을 제공하는 장치로 공지되어 있다. 전형적으로 드로우트 혼합형(throat mix type)버어너는 예비 혼합형 버어너의 공통적인 문제점이었던 공급다기관에서의 역화(back fire)나 연소정자 즉, 연소로부터의 화염의 격리 같은 문제점을 일으키지 않기 때문에 종래의 로에서 사용되었다.

그러나 공지의 드로우트 혼합형 버어너에도 역시 결함이었다. 드로우트 혼합형 버어너는 버어너내에 할당된 좁은 공간에서 연료와 공기를 적절하게 혼합하여야 하므로 화염의 속도가 아주 높아야 한다. 이렇게 되면 운전소음이 클 뿐더러 용해로와 버어너 내화물을 악화시키는 극심한 악영향을 미친다. 이러한 악화상태가 어느 정도까지 도달하게 되면 버어너와 용해로의 작동 효율이 상당히 악화되므로 재조정이 불가피하게 된다. 특히 상기 악화로 인하여 스포올링(Spalling)슬래킹(Slagging), 마모 등이 초래된다. 스포올링이란 열적, 기계적 또는 구조적 요인에 기인하여 내화물을 물리적으로 파괴, 변형 또는 분쇄시키는 것으로 알려졌다. 슬래킹은 고온에서 일어나는 화학 반응으로 인하여 내화물에 파괴작용을 일으킨다. 마모는 내화물 표면과 접촉이동하는 고체의 마찰작용에 의하여 내화물 표면을 악화시킨다. 상기고체는 연소 가스로 운송될 수도 있고 또는 연소 가스내에 형성될 수도 있다.

가장 효과적인 형태의 내화성터널 버어너에서 내화물은 양호한 절연성, 높은 내열성 및 거친 내부표면 조직을 가진다. 버어너가 점화된 후 내화물이 가열되고 그 후 연소가 지속된다. 내화물 표면의 거칠음은 인근에서의 가스흐름을 약간 교란시키며 그러므로 촉매 효과를 일으키게 되고 결과적으로 연소공정을 가속화시킨다. 그러나 양호한 절연성과 거친 표면을 가진 내화물은 고속연소가스의 마모작용에 대한 저항성이 적으며 따라서 실리콘 카바이드 같은 보다 치밀하고 매끄러운 내화물보다 마모가 빠르다 공지 버어너 배열의 또다른 단점은 연소생성물이 버어너 내에서 적절하게 혼합되지 않을 때, 그리고 이것이 용해로에 주입되기 전에 균일하지 않을 때 특히 용해된 동이 여러 속도로 연속 주조 시스템에 공급될 때 필요한 용해 속도의 변화를 가지고 작동될 때 예측할 수 없는 효과를 갖는다는 것이다.

요약해서 지금까지 공지의 수직형 용해로 및 버어너 조합체에서 발생하는 주 문제점은 상기 조합체가 전해동을 용해시키는데 사용되고, 전기 전도체용 동봉을 생성하기 위한 연속주조 및 압연 공정에 용해동을 공급하는데 사용될 때 야금학적으로 성공적이지 못하다는 점이다. 일부 문제점은 용해동이 허용치 이상의 불순물로 오염된다는 사실이다. 예를 들면, 연소공정에서 용해금속에 유입되기 쉬운 산소 및 황은 주조된 동을 봉으로 압연하는 공정에서 악영향을 미친다. 또한 슬래그와 금속 불순물이 용해물에 유입될 수 있는데, 이는 최종 생성물의 질이나 전도성에 악영향을 미친다.

그러므로 수직형 용해로와 각종 형태의 버어너가 본 분야에 이미 공지되어 있지만 본 발명에 의하여 상당한 개량이 이루어진다.

따라서 본 발명의 목적은 동을 연속 용해시키기에 적절하고 실제로 공지의 용해로와 버어너의 단점을 피할 수 있는 개량된 수직형 용해로와 버어너 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정의 균일성과 예측도를 증가시킴에 의해 제품의 화학조성을 개선시키고, 좀더 정확한 조절을 하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미리 혼합된 연소성 가스 혼합물의 연소와 작동효율을 높이고, 유효수명 기간 중 작동 소음이 비교적 낮은 개선된 내화성 터널버어너를 제공하는 것이다.

본 발명의 수직형 용해로와 버어너 장치는 주요부품인 내화물이 내장된로로의 하단원주 주변에 배치된 행렬의 버어너, 연료와 공기혼합물을 버어너에 공급하는 분기관 및 연소성 혼합물을 형성하고 조절하는 혼합기로 구성된다.

제 1 도는 상단부가 용해될 금속을 수용할 수 있게 열려져 있고, 하단부는 로 바닥을 형성하여 밀폐되어 있는 수직방향으로 장연된 용해로를 보여준다. 외부 금속벽은 구리를 용해시킬 수 있는 온도 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 내화벽돌과 같은 내화제로 되어 있으며, 원통형 용해 챔버를 이루는 내벽을 지지 조절한다.

용해로 바닥은 내화재로 형성된 "V"형 홈통으로 되어 있으며, 제 1 도에 도시된 바, 용해 금속이 홈통의 면을 중력에 의해 흘러가고 탭구멍(10)이 용해금속을 배출시킬 수 있도록 위치된 로 바닥위의 최하점까지 경사진 홈통을 흐르도록 경사져 있다.

8개의 버어너가 2-3개의 열로 로 주변에 대체적으로 등거리로 배치되어 있다. 이들은 양벽을 관통하는 분출구(20)를 통하여 용해챔버와 연결되어 있으며, 새로운 버어너로부터의 고온 가스와의 직접 접촉에 의해 금속을 용해시킨다.

버어너는 보울트(21)나 용접 및 기타 방법으로 그 외부 용기에 부착된다. 이들의 장축은 수평으로 부터 약간의 각을 가지고 경사져 있으며, 로 장축 중심선을 가로지르며, 버어너의 하단열은 이들의 내화성 타일이 로 바닥 바로 위에 놓이도록 위치된다.

이 형태에서 버어너의 하단열에서 방출된 고온의 연소 생성물은 응고된 금속과 슬랙을 제거하기 위해 연속적으로 로 바닥을 세정한다.

제3a도는 본 발명의 화염 보존 버어너의 단면을 보여준다. 가연성 가스 연료와 공기 혼합물을 가압하에 노즐부(30)으로 주입시킨다. 노즐(31)은 스파크 플러그(32)에 의해 점화되는 혼합물을 연소 챔버로 이송시키며 공급부에 역화가 미치지 않도록 되어 있다. 노즐 립(lip)을 통해 형성된 원형배열의 구멍(33)은 노즐 단부 하류를 둘러싸는 도려낸 공간(34)과 연결되어 있고, 화염을 노즐에서 보존시키는 역할을 한다. 도려낸 외면 직경으로부터 노즐부가 연소 챔버(36)의 직경보다 약간 크게 연결된 점까지 연장된 립(35)은 고속화염을 보존하기에 적절하다.

연소챔버(36)는 원통형 직선으로 내화성 타일로 형성되는 것이 바람직하고, 연료와 공기의 혼합물을 완전 연소시켜 연소 생성물을 용해 챔버의 금속과 접촉시키기 위해 연소 챔버에서 배출시킨다. 내화성 타일은 연소를 촉진시켜 완전연소 되도록 하며, 특히 광범위한 용해 속도가 요구될 때 용해 공정을 균일하게 하고 예측이 가능하게 한다.

연료와 기체가 버어너 구조물 내에서는 혼합되지 않는다는 사실 때문에 본 발명의 버어너는 모양이 단순하며 보통의 드로우트 혼합형 버어너보다 덜한 교란 화염을 생성하고 연료를 공기와 혼합키 위한 버어너에서 유도된 특별한 교란이 없다.

분기관(11)은 미리 혼합된 연료와 공기를 버어너로 운송하며, 분 기관당 소수의 버어너(양호한 것은 분기관당 버어너가 4개)가 공기와 연료혼합물에 역화가 미치는 것을 방지하도록 배열된다. 로의 크기를 증가시키려면 상기 수치관계에서 좀더 많은 수의 분기관이나 버어너가 추가 되어야 한다.

혼합기(도시되지 않음)는 각 분기관에 제공되어 있다. 양호한 것에는 공지의 벤튜리(Venturi)혼합기가 있는데, 여기서는 가압하에 공기가 벤튜리를 통해 통과하고 연료가 벤튜리 드로우트에서 저압으로 기류속으로 분사될 때 혼합이 이루어진다. 혼합 비율은 당 분야에 공지된 것으로 연료와 공기공급선의 비례주입구나 밸브에 의해 정해지며, 이들은 유량 측정장치와 연결되는 것이 바람직하다. 연료 혼합물을 조절하는 가장 적당한 방법은 본 발명인의 1978년 2월 21일 출원된 출원번호 제 879,034호에 기술되어 있다.

바람직한 실시 양태에서, 로는 약간의 환원 조건하, 즉 혼합기로 조절된 바 화학량론치를 5-10% 초과하는 연료로 작동한다. 버어너 장치가 연소 챔버 내에서 완전연소를 시키기 때문에, 용해 챔버 분위기는 환원 상태로 유지될 수 있어 동에 과도한 산소의 유입을 피할 수 있다.

Claims (1)

1. 용해 챔버를 둘러싸는 내화물 벽, 열을 금속 편에 분사시키기 위해 벽의 하부에 부착된 다수의 버너와 용해 금속을 연속적으로 배출시키기 위한 상기 챔버의 하부에 출구를 가진 형태의 개량된 수직형 용해로에 있어서, 연료와 공기의 미리 혼합된 연소성 가스 혼합물을 연소시키기 위해 불꽃 보존 형식의 내화성 터널 버너를 포합하여 원통형의 단면을 가지는 내화성 타일 연소 챔버를 포함하는 다수의 버너, 다수의 분 기관을 포합하여 각각의 분 기관이 버너의 역화를 방지하기 위해 적은 수의 버너로 공급되도록 연결되어 있는 상기 버너에 연료와 공기의 혼합물을 공급하는 장치, 그리고 미리 정해진 혼합물에 상기 연료와 공기를 혼합시키기 위한 각각의 분기관이 하나씩 있는 다수의 원격 혼합장치로 구성됨을 특징으로 하는 개량된 수직형 용해로.

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