KR100288055B1

KR100288055B1 - 견형야금로용 노체구조부재

Info

Publication number: KR100288055B1
Application number: KR1019980057680A
Authority: KR
Inventors: 쯔네오 아라키; 켄이치 후카가와; 아쯔시 사카이; 타카시 스미가마
Original assignee: 닛폰 고칸 가부시키가이샤; 니폰쭈조 가부시키가이샤
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-09-19
Also published as: AU9816498A; DE69822107D1; JPH11193407A; AU730381B2; DE69822107T2; US6258315B1; BR9805689A; EP0926247B1; JP3397113B2; EP0926247A1; KR19990063380A; TW393562B

Abstract

내부에 냉매유로를 구비한 금속구조부재(1)와;

상기 금속구조부재의 냉각가동면에 배치되는 노내측 내화물(2)과;

상기 금속구조부재의 냉각가동면에 돌출·설치되며, 상기 노내측 내화물의 배면측에 형성된 부착용 노치홈 또는 부착구멍에 삽입됨으로써 노내측 내화물을 금속구조부재에 대하여 지지하는 금속제 연결지지부재(3)와;

이 연결지지부재와 상기 부착용 노치홈 또는 부착구멍의 내면과의 사이에 장착되는 단열부재로 이루어지는 견형야금로용 노체구조부재(堅型冶金爐用爐體構造部材).

Description

견형야금로용 노체구조부재

본 발명은 견형야금로(堅型冶金爐)의 노벽이나 노저측부(爐底側部)를 구축하는데 사용되는 냉각기구를 구비한 노체구조부재에 관한 것이다.

고로(高爐) 등의 견형야금로에서는, 노벽 및 노저의 내화물을 냉각시킴으로써 노내로부터의 침식을 방지하고, 노체의 수명이 길어지도록 필요가 있다. 고로 등의 노체의 냉각방식은 종래부터 여러 가지 장치가 제안되어 실용화되어 왔는데, 노내 내화물을 균일하게 냉각할 수 있는 점에서 이른바 스테이브쿨러(stave cooler)가 우수한 성능을 가지고 있는 것으로서, 이 때문에 고로에서 널리 이용되고 있다. 일반적으로 이 스테이브쿨러는 냉각관을 주조에 의해 둘러싼 주조금속부의 노내측에 내화물(내화연와(耐火煉瓦))을 고정한 구조를 가지는 것이다.

이 스테이브쿨러에서는, 내화물이 균일하게 냉각됨과 동시에, 주조금속부로부터 내화물(내화연와)이 탈락되지 않는 것이 중요하며, 이와 같은 성능을 얻기 위해서 특개평7-90334호 공보에서는, 냉각관을 주조에 의해 둘러싼 주조금속부와 노내측 내화물을 단열완충부재를 사이에 두고 배치하며, 주조금속부에 돌출·설치된 내화물제의 연결지지부재를 노내측 내화물에 형성된 부착구멍에 삽입함으로써 노내측 내화물을 지지하도록 한 노체냉각장치(노체구조부재(爐體構造部材))가 제안되어 있다. 이 제안에서는, 노내측 내화물을 지지하는 연결지지부재를 몰리브덴 또는 몰리브덴/지르코늄 등을 주성분으로 하는 열전달성과 고온강도가 우수한 내화물로 구성하며, 이 연결지지부재를 통하여 주조금속부의 냉각관과 노내측 내화물 사이에서 열교환하여, 노내측 내화물이 충분히 냉각되도록 하고 있다.

그러나 이와 같은 종래기술의 노체구조부재는, 노내측 내화물의 적절한 냉각과 탈락방지를 목적으로 하고 있음에도 불구하고, 노내측 내화물의 탈락이 생기기 쉬운 문제가 있음이 판명되었다.

본 발명의 목적은, 이와 같은 종래기술의 과제를 해결하여, 노내측 내화물을 적절하게 냉각할 뿐 아니라, 그 탈락을 효과적으로 방지할 수 있는 노체구조부재를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 노체구조부재의 한 실시형태를 나타내는 종단면도,

도 2는 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도,

도 3은 연결지지부재 및 배면연와를 나타내는 부분확대 정단면도,

도 4는 도 1 중의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도,

도 5는 도 1에 도시된 노내측 내화물을 구성하는 내화물연와의 사시도,

도 6은 연결지지부재에 의한 노내측 내화물 지지부재의 다른 실시형태를, 도 2와 같은 단면으로 나타낸 설명도,

도 7은 연결지지부재에 의한 노내측 내화물 지지부재의 다른 실시형태를, 도 2와 같은 단면으로 나타낸 설명도,

도 8은 본 발명의 노체구조부재의 다른 실시형태를 나타내는 일부 파단측면도,

도 9는 도 8 중의 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도,

도 10은 도 8에 나타난 연결지지부재 부착부의 부분확대 단면도,

도 11의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 노체구조부재의 제조방법의 한 예를 공정순으로 나타내는 설명도,

도 12의 (e) 내지 (g)는 본 발명의 노체구조부재의 제조방법의 한 예를 공정순으로 나타내는 설명도이다.

<도면 부호의 설명>

1....금속구조부재 2....노내측 내화물

3....연결지지부재 4....단열부재

5....단열완충부재 6....냉각관

7....주조금속부 8....노치홈

8a....부착구멍 9....배면연와

10....모르타르 11....단열부재

13....주형 20....내화연화

본 발명자들은 상술한 종래기술의 노체냉각장치(노체냉각구조)에 관하여, 노내측 내화물의 탈락 원인과 그 방지책에 대하여 검토하였다. 그 결과, 종래기술의 노체냉각장치에서는 연결지지부재를 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 열전도성이 우수한 내화물로 구성하고, 이 연결지지부재의 우수한 열전도성에 의한 냉각능력에 따라 노내측 내화물을 그 내부로부터도 냉각되는 것을 특징으로 하는데, 이와 같은 노내측 내화물의 지지구조자체가 노내측 내화물을 탈락시키는 주요 원인이 되는 것이 판명되었다.

즉 종래기술의 구조에서는, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내화물제의 연결지지부재의 굽힘강도가 작기 때문에 충격하중에 의한 절손(折損)이 쉬운데다가, 연결지지부재를 통하여 내화물내부가 냉각되면 내화물내부에 열분포가 발생되어, 이 열분포에 의해 내화물에 크랙 등의 결함이 생기기 쉽다는 기본적인 문제가 있고, 이와 같은 연결지지부재의 절손 및 연결지지부재에 의한 냉각에 기인된 노내측 내화물의 결함이, 노내측 내화물 탈락의 주요원인임을 판명하였다.

따라서 연결지지부재를 절손이 생기기 어려운 재질로 함과 동시에, 종래기술과 정반대로 연결지지부재를 통한 노내측 내화물 내부의 냉각이 극히 억제되는 구조로 하여, 내화물 내부에서의 열분포 발생을 방지함으로써, 노내측 내화물의 탈락을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론 연결지지부재를 통한 노내측 내화물 내부의 냉각을 하지 않아도, 스테이브쪽과 접하는 배면으로부터의 냉각만으로 노내측 내화물을 적절히 냉각할 수 있음을 판명하였다.

본 발명은 이와 같은 발명에 기초한 것으로서, 그 특징은 다음과 같다.

(1) 내부에 냉매유로(冷媒流路)를 구비한 금속구조부재와, 이 금속구조부재의 냉각가동면에 배치되는 노내측 내화물과, 상기 금속구조부재의 냉각가동면에 돌출·설치시켜, 상기 노내측 내화물의 배면측에 형성된 부착용 노치홈 또는 부착구멍에 삽입시킴으로써 노내측 내화물을 금속구조부재에 대하여 지지하는 금속제 연결지지부재와, 상기 연결지지부재와 상기 부착용 노치홈 또는 부착구멍의 내면 사이에 장착되는 단열부재를 가지는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(2) 상기 (1)의 노체구조부재에 있어서, 금속구조부재가, 냉매유로를 구성하는 냉각관과, 이 냉각관을 주조에 의해 둘러싼 주조금속부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(3) 상기 (1) 또는 (2)의 노체구조부재에 있어서, 금속구조부재의 냉각가동면과 노내측 내화물의 배면 사이에 단열완충부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(4) 상기 (1)∼(3) 중의 어느 한 노체구조부재에 있어서, 노내측 내화물이 복수의 내화연와로 구성되며, 각 내화연와의 배면측의 양측부에 연결지지부재를 삽입하기 위한 부착용 노치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(5) 상기 (4)의 노체구조부재에 있어서, 부착용 노치홈의 내화연와의 폭방향길이(a)와, 부착용 노치홈과 내화연와 상단면과의 거리(L)가, L > a를 만족하는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(6) 상기 (1)∼(5) 중의 어느 한 노체구조부재에 있어서, 연결지지부재가 금속제 환봉(丸棒)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(7) 상기 (1)∼(6)의 어느 한 노체구조부재에 있어서, 노내측 내화물 본체의 배면에 복수조의 배면연와가 돌출·설치되어, 금속구조부재의 냉각가동면이, 상기 배면연와의 외면을 포함하는 노내측 내화물의 배면에 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

(8) 상기 (4)∼(7) 중의 어느 한 노체구조부재에 있어서, 인접하는 내화연화 사이에 단열재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 견형야금로용 노체구조부재.

도 1∼도 5는 본 발명의 노체구조부재의 한 실시예를 나타내는 것으로서, 도 1은 종단면도, 도 2는 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도, 도 3은 연결지지부재 및 배면연와를 나타내는 부분확대 종단면도, 도 4는 도 1 중의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도, 도 5는 노내측 내화물을 구성하는 내화연와의 사시도이다.

도면에서, 1은 내부에 냉매유로를 가지는 금속구조부재, 2는 이 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)에 배치되는 노내측 내화물(전면연와), 3은 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)의 복수개소에 돌출·설치하며, 노내측 내화물의 배면측에 형성된 부착용 노치홈(8) 내에 삽입함으로써 노내측 내화물(2)을 지지하는 연결지지부재, 4는 이들 연결지지부재(3)와 노치홈(8)의 내면 사이에 장착된 단열부재, 5는 금속구조부재의 냉각가동면(x)과 노내측 내화물(2)의 배면 사이에 장착된 단열완충부재이다.

상기 금속구조부재(1)는, 냉매유로를 구성하는 냉각관(6)과 이 냉각관(6)을 주조에 의해 둘러싼 주조금속부(7)로 구성되어 있다. 통상 냉각관(6)은 중공강관으로, 또 주조금속부(7)는 주철로 구성된다.

상기 노내측 내화물(2)은, 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)에 단열완충부재(5)를 개재하여 배치하고 있다. 이 노내측 내화물(2)은 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)의 종횡방향으로 배치되는 복수의 내화연와(20)로 구성되며, 인접하는 각 내화연와(20) 사이에는 연와의 열팽창을 흡수하기 위한 압축 가능한 단열부재(11)가 장착되어 있다. 이 단열부재(11)는 예를 들면 글래스울(glass wool), 록화이버(rock fiber) 등으로 구성된다.

각 내화연와(20)는, 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)으로 돌출·설치된 상기 연결지지부재(3)를 삽입하기 위한 복수의 노치홈(8)을 그 배면측에 가지고 있다. 본 실시형태의 내화연와(20)는, 도 2 및 도 5에 나타난 바와 같이 연와가 배면측 양측부의 상하 2곳에 각각 노치홈(8)을 가지고 있다. 이 노치홈(8)은 내화연와(20)의 전체두께는 아니며, 배면측으로부터 적당한 깊이(연와 전체두께의 10∼50% 정도의 두께)까지 형성되어 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 노치홈(8)(본 실시형태와 같은 노치홈(8)이 내화연와 배면측의 상하 2곳에 설치되어 있는 경우에는, 특히 상부측 노치홈(8))은 내화연와 폭방향길이(a)와, 노치홈(8)과 내화연와 상단면과의 거리(L)가, L > a를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. L ≤ a에서는, 내화연와의 자중(自重)과 노내장입물의 마찰력에 의한 외력으로 생기는 인장응력에 의해 노치홈 상부의 연와부분이 파괴되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또 같은 이유로부터, 하부측 노치홈(8)에 대해서도, 노치홈(8)의 내화연와 폭방향길이(a')와 노치홈(8)과 내화연와 하단면의 거리(L')가 L' > a'를 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또 내화연와(20)는 내구성의 관점에서 SiC계 내화연와(예를 들면, SiC: 70∼100wt%, SiO₂: 0∼30wt%) 등으로 구성하는 것이 바람직하다.

또 본 실시형태에서는 노내측 내화물(2)(전면연와) 내에 급격한 열구배(熱句配)가 형성되는 것을 방지하는 한편, 노내측 내화물(2)이 탈락한 때에도 일정한 단열효과가 얻어지도록 하기 위하여, 노내측 내화물(2) 본체의 배면에 있어서 인접하는 연결지지부재(3)의 사이사이에 배면연와(9)가 돌출·설치되며, 도 3에 나타난 바와 같이 모르타르(10)에 의해 노내측 내화물 본체에 고정되어 있다. 이 배면연와(9)는 단면이 거의 받침형상이며, 그 상저변(上底邊) 쪽이 노내측 내화물 본체의 배면에 고정되어 있다.

따라서 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)은, 상기 배면연와(9)의 외면을 포함하는 노내측 내화물(2)의 요철모양 배면에 따라 형성되어 있다.

상기 단열완충부재(5)는, 주조금속부(7)의 주조시에 내화연와(20)에 작용하는 열충격을 완화하기 위하여 설치되는 것이며, 상기 배면연와(9)의 외면을 포함하는 노내측 내화물(2)의 배면과 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x) 사이에 장착되어 있다. 이 단열완충부재(5)는, 예를 들면 글래스울, 록화이버 등으로 구성된다.

상기 연결지지부재(3)는, 금속제 환봉의 일단(一端) 쪽을 금속구조부재(1)를 구성하는 금속주조부(7)에 고정(금속주조부(7)의 주조시에 환봉의 일단을 금속주조부(7)에 주조에 의해 둘러싸서 고정)함으로써 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)에돌출·설치되고, 노내측 내화물(2)의 상기 노치홈(8)에 삽입됨으로써, 노내측 내화물(2)을 금속구조부재(1)에 대하여 지지하고 있다. 통상 이 연결지지부재(3)의 길이(냉각가동면(x)으로부터의 돌출길이)는 내화연와(20) 두께의 10∼50% 정도로 한다.

이 연결지지부재(3)는, 본 실시형태와 같은 환봉으로 구성함으로써, 연결지지부재 자체의 강도를 최대한 확보하기 쉬우며, 게다가 노치홈(8)의 크기도 작게 할 수 있기 때문에 내화연와의 강도 면에서도 가장 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 후술하는 다른 실시형태에 나타난 바와 같이 판상체로 구성하여도 좋다. 연결지지부재(3)는 내열성이 우수한 한편 고온강도가 큰 금속으로 구성하는 것이 바람직하며, 그 구체적인 재질은 특히 한정되지 않지만, SUS-310S 등과 같은 스테인레스강, SS-400, HA-230과 같은 내열강 등으로 구성하는 것이 특히 바람직하다.

연결지지부재(3)는, 300∼400℃ 정도의 고온에서도 내화물을 유지할 수 있는 충분한 인장강도와 굽힘강도를 가지는 것이 바람직하다.

상기 연결지지부재(3)와 노치홈(8)의 내면 사이에는, 양자 사이에서의 열전달을 최대한 억제하기 위한 단열부재(4)가 장착되어 있다. 이 단열부재(4)로서는, 예를 들면 록화이버나 글래스울 등을 사용할 수 있다. 통상 단열부재(4)는 이것을 구성할 부재를 연결지지부재(3)의 바깥쪽으로 감아 부착하거나 또는 층상으로 접착하고, 이 상태에서 연결지지부재(3)와 함께 노치홈(8) 내로 삽입하며, 게다가 필요에 따라 노치홈 내의 공극에 단열부재를 충전함으로써, 연결지지부재(3)와노치홈(8) 내면 사이에 충전·장착시킨다. 또 단열부재(4)는 금속제 연결지지부재(3)의 열팽창을 흡수하기 위하여, 연결지지부재(3)와 노치홈(8) 내면 사이의 간극(clearance)(통상 상온상태에서 1∼5mm 정도)을 확보하는 역할도 한다.

도 6 및 도 7은 연결지지부재(3)에 의한 노내측 내화물(2)의 지지구조의 다른 형태를, 도 2와 같이 단면으로 나타낸 것으로서, 이 중 도 6에 나타난 구조는 노내측 내화물(2)을 구성하는 각 내화연와(20)의 높이를 작게 하고 내화연와(20)의 배면측 양측부의 각 1곳에 부착용 노치홈(8)을 설치하며, 이 노치홈(8)에 연결지지부재(3)를 삽입하도록 한 것이다.

또 도 7에 나타난 구조는 노치홈(8)을 도 2와 같은 위치에 설치함과 동시에, 연결지지부재(3)를 판상부재에 의해 구성하고, 이 판상 연결지지부재(3)의 양측부분이 노체구조부재 폭방향으로 인접하는 내화연와(20)의 양 노치홈(8)에 삽입되도록 한 것이다.

연결지지부재(3) 및 이에 따른 노체구조부재(2)의 지지구조는, 상기 각 실시예 이외에도 여러 종류의 형태를 채택할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 노내측 내화물(2)을 연결지지부재(3)로 지지하기 위하여 내화연와(20)의 배면측의 부착용 노치홈(8)을 설치하고 있는 것이지만, 이 노치홈(8) 대신에 부착구멍을 설치하여도 좋다.

도 8∼도 10은 내화연와(20)의 배면에 연결지지부재(3)를 삽입하기 위한 부착구멍(8a)을 형성한 예이며, 도 8은 일부 파단측면도, 도 9는 도 8 중의 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도, 도 10은 연결지지부재(3)의 부분확대 종단면도이다.

이 실시형태에서는, 노내측 내화물(2)을 구성하는 각 내화연와(20)는, 그 배면측에 연결지지부재(3)를 삽입하기 위한 복수의 부착구멍(8a)을 가지고 있다. 이 부착구멍(8a)은, 도 9에 나타난 바와 같이 각 내화연와(20)의 상하좌우 4곳에 형성되어 있다. 이와 같은 실시형태에 있어서도, 부착구멍(8a)(본 실시형태와 같이 부착구멍(8a)이 내화연와 배면측의 상하 2곳에 설치되어 있는 경우에는 상부측 부착구멍(8a))은, 상기 부착구멍(8a)의 내화연와 안쪽의 단부위치와 내화연와 측단면과의 거리(a")와, 부착구멍(8a)과 내화연와 상단면과의 거리(L")의 관계가, L" > a"를 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다. L" ≤ a"에서는, 내화연와의 자중과 노내장입물의 마찰력에 의한 외력으로 생기는 인장응력에 의해 부착구멍 상부의 연와부분이 파괴되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.

금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)에 돌출·설치된 연결지지부재(3)는 금속제 환봉으로 구성되며, 이 연결지지부재(3)를 상기 부착구멍(8a)에 단열부재(4)를 끼우고 삽입함으로써, 노내측 내화물(2)은 금속구조부재(1)가 지지하고 있다.

이 실시형태에서는, 내화연와(20)를 연결지지부재(3)로부터 탈락되기 어렵게 하기 위하여, 도 10에 나타난 바와 같이 연결지지부재(3)에 상방향 경사각(θ₁, θ₂)을 주고, 또한 상하의 연결지지부재(3)에 다른 경사각(θ₁, θ₂)을 준다. 이와 같이 상하 연결지지부재(3)에 다른 경사각(θ₁, θ₂)을 줌으로써, 내화연와(20)가 연결지지부재(3)로부터 탈락되기 어렵게 된다. 통상 이 경사각도는 5∼25°정도의 범위에서 임의로 선택된다.

본 실시형태에 있어서도, 노내측 내화물(2) 본체의 배면측에 도 1∼도 5의 실시형태와 같이 배면연와(9)를 설치할 수 있다.

또 그 밖의 구조나 부재의 재질에 대해서는 도 1∼도 5에 나타난 실시형태와 같기 때문에, 동일한 부호를 붙이며 상세한 설명은 생략한다.

또 도 10에 나타난 것과 같이 상하의 연결지지부재(3)에 상방향 경사각(θ₁, θ₂)을 붙인 구조는, 도 1∼도 7에 나타난 것과 같은 노치홈(8)에 연결지지부재(3)를 삽입하도록 한 실시형태로서도 채용할 수 있으며, 이 경우에도 같은 작용 효과가 얻어진다.

본 발명의 노체구조부재를 구성하는 금속구조부재(1)는, 제조의 용이성이나 구조의 일체성 등을 고려할 경우에는, 상기 각 실시형태와 같이 냉각관(6)을 주조금속부(7)에 주조에 의해 둘러싼 구조로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있지만, 이 외에도 예를 들면, 금속구조부재의 본체를 주조나 압연 등으로 제작하고, 이것에 냉각관을 조립하여 붙이며, 혹은 공개(孔開)가공 등으로 냉매유로를 형성하는 구조로 할 수도 있다.

또 금속구조부재(1)의 재질도, 주철 이외에 Cu 또는 Cu합금 등의 임의의 금속재(주조재 또는 압연재)를 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 노체구조부재는, 고로나 스크랩용해로 등의 견형야금로의 노벽이나 노저측부를 구축하는데 사용되며, 예를 들면 노벽의 경우에는, 통상은 노체철피(鐵皮)의 내측에 쌓아 올려지며, 금속구조부재(1)를 노체철피에 고정함으로써 노벽을 구성한다.

본 발명의 노체구조부재는, 냉각관(6)을 갖춘 금속구조부재(1)를 노체철피에 고정함으로써 노벽을 구성한다.

본 발명의 노체구조부재는, 냉각관(6)을 갖춘 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)을 통하여 노내측 내화물(2)의 냉각이 적절히 행해지지만, 한편으로 노내측 내화물(2)을 지지하는 연결지지부재(3)가 스테인레스강 등의 금속제이기 때문에 절손이 발생하기 어렵고, 게다가 연결지지부재(3)가 금속제이고 부착용 노치홈(8)이나 부착구멍(8a) 사이에 단열부재(4)가 장착되어 있기 때문에, 연결지지부재(3)를 통한 노내측 내화물 내부의 냉각이 적절히 억제되어, 이 때문에 연결지지부재(3)를 통한 냉각으로 노내측 내화물 내부에서 열분포가 생겨, 내화물에 결손을 발생시키는 일없이, 그 결과 노내측 내화물(2)의 탈락을 효과적으로 방지할 수 있다.

연결지지부재로서 스테인레스강(SUS-310S)을 사용한 도 1∼도 5에 나타난 본 발명의 노체구조부재와, 연결지지부재로서 Mo-ZrO₂를 사용한 비교예의 노체구조부재(특개평 7-90334호의 노체구조부재)에 있어서, 고로 노벽에 적용한 경우를 상정한 시험을 하여, 각 노체구조부재를 구성하는 노내측 내화물(연와두께: 400mm)의 전면(노내측의 면)과 배면의 온도측정을 한 결과를 다음에서 나타낸다.

본발명예 비교예

연결지지부재 SUS-310S Mo-ZrO₂

내화물전면온도 1000℃ 700℃

내화물배면온도 800℃ 200℃

이상의 결과로부터, 비교예의 노체구조부재에서는, 노내측 내화물이 냉각가동면으로부터 뿐만 아니라 연결지지부재를 통하여서도 냉각되기 때문에, 노내측 내화물 두께 방향으로 급격한 열구배를 발생시키고 있다. 이에 대하여 본발명예의 노체구조부재에서는, 노내측 내화물 두께 방향으로 적절한 열구배가 얻어지고 있다.

다음으로 본 발명의 노체구조부재의 제조방법의 한 예를 도 11 및 도 12에 따라 설명한다.

우선 도 11의 (a)에 나타난 바와 같이, 노내측 내화물(2)을 구성할 각 내화연와(20)를, 부착용 노치홈(8)이 상면측이 되도록 하여 평판모양의 기반(基盤, 12) 위에 나란히 놓는다. 이때 인접하는 내화연와(20) 사이에 단열부재(11)를 장착시킨다.

이어서 도 11의 (b)에 나타난 바와 같이 연결지지부재(3)를 구성할 금속제 환봉(30)을 각 노치홈(8)에 삽입한다. 이때 환봉(30)의 외측에 단열재를 감아 붙여 놓고, 이 단열재와 함께 노치홈(8)에 삽입함으로써, 연결지지부재(3)와 노치홈(8)의 내면 사이에 단열부재(4)(미도시)를 장착한다. 더욱이 도 11의 (c)에 나타난 바와 같이 내화연와(20) 상면(배면)에 인접하는 환봉(30) 사이에 배면연와(9)를 모르타르(10)(미도시)로 접착한다.

다음에 도 11의 (d)에 나타난 바와 같이 배면연와(9)를 포함하는내화연와(20)의 상면(배면)에 단열완충부재(5)를 부설하여 고정하고, 그 후 도 12의 (e)에 나타난 바와 같이 금속구조부재(1)의 일부를 구성할 냉각관(6)을 내화연와(20)의 상방에 적당한 유지수단을 개재하여 세팅한다. 이 상태에서 도 12의 (f)에 나타난 바와 같이 노내측 내화물(2)과 그 상방의 냉각관(6)을 주형(13)으로 덮고, 냉각관(6)을 포함하는 주형(13) 내의 공간에 주탕(鑄湯)을 행한다. 이에 의해 냉각관(6)을 주조금속부(7)로 주조에 의해 둘러싼 금속구조부재(1)가 형성되는 한편, 각 환봉(30)의 단부도 주조금속부(7)와 일체화하며, 금속구조부재(1)의 냉각가동면(x)에 돌출·설치된 연결지지부재(3)가 형성된다. 또 이 주입(鑄入)시, 주탕에 의한 내화연와(20)의 열충격이 단열완충부재(5)에 의해 완화된다. 주입 종료 후, 주형(13)을 분리해냄으로써, 도 12의 (g)에 나타난 금속구조부재(1)와 노내측 내화물(2)이 연결지지부재(3)가 개재되어 연결된 노체구조부재가 얻어진다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명의 노체구조부재는, 노내측 내화물이 적절히 냉각되어, 그 마모손실이 효과적으로 방지될 뿐만 아니라, 노내측 내화물의 결손이나 연결지지부재의 절손에 기인한 노내측 내화물의 탈락도 효과적으로 방지되며, 이 때문에 고로 등의 견형야금로의 수명을 대폭으로 연장시킬 수 있다.

Claims

내부에 냉매유로(冷媒流路)를 구비한 금속구조부재(金屬構造部材)와;

상기 금속구조부재의 냉각가동면에 배치되는 노내측 내화물(爐內側耐火物)과;

상기 금속구조부재의 냉각가동면에 돌출·설치되며, 상기 노내측 내화물의 배면측에 형성된 부착용 노치홈 또는 부착구멍에 삽입됨으로써 노내측 내화물을 금속구조부재에 대하여 지지하는 금속제 연결지지부재와;

상기 연결지지부재와 상기 부착용 노치홈 또는 부착구멍의 내면과의 사이에 장착되는 단열부재로 이루어지는 견형야금로용 노체구조부재(堅型冶金爐用爐體構造部材).
제1항에 있어서, 상기 금속구조부재는, 냉매유로를 구성하는 냉각관과, 상기 냉각관을 주조에 의해 둘러싼 주조금속부로 이루어지는 노체구조부재.
제1항에 있어서, 금속구조부재의 냉각가동면과 노내측 내화물의 배면 사이에 장착된 단열완충부재를 가지는 노체구조부재.
제1항에 있어서, 노내측 내화물이 복수의 내화연와로 구성되며;

각 내화연와의 배면측 양측부에 연결지지부재를 삽입하기 위한 부착용 노치홈이 형성되어 있는 노체구조부재.
제4항에 있어서, 부착용 노치홈은 내화연와 폭방향길이(a)와, 부착용 노치홈과 내화연와 상단면과의 거리(L)를 가지며, 상기 거리 a와 거리 L이 L > a를 만족하는 노체구조부재.
제1항에 있어서, 상기 연결지지부재는 금속제 환봉(丸棒)으로 이루어지는 노체구조부재.
제1항에 있어서, 노내측 내화물 본체의 배면에 돌출·설치된 복수조의 배면연와를 가지며, 금속구조부재의 냉각가동면은, 상기 배면연와의 외면을 포함하는 노내측 내화물의 배면에 따라 형성되는 노체구조부재.
제4항에 있어서, 인접하는 내화연화 사이에 장착된 단열재를 가지는 노체구조부재.