KR100402015B1

KR100402015B1 - 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법

Info

Publication number: KR100402015B1
Application number: KR10-1999-0050764A
Authority: KR
Inventors: 이성직
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR20010046838A

Abstract

본 발명은 철강산업, 시멘트산업, 광산업등의 공해방지설비용 집진덕트중 곡관부에 관한 것으로, 특히 마모가 극심한 부위에 내마모성이 우수한 HI-MN재질의 곡관부를 장착함으로서 설비의 내구성을 크게 향상시킨 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법에 관한 것이다.

본 발명은, 공해방지설비용 집진덕트에 사용되는 곡관부에 있어서, 곡관부의 몸체중 집중 마모 부분을 파형으로 절단하여 제거하는 단계; 상기 절단된 구멍 부분에 내마모 소재인 용강을 주입하여 집중마모 부분을 형성하는 단계;및, 상기 내마모재의 용강이 완전 응고하여 냉각되기 이전에 잔류온도를 이용하여 곡관부를 소성변형을 의한 외부압으로 가압함으로서, 곡관부 몸체와 내마모재의 마모부분이 압착되어 재질이 상이한 이중 구조의 곡관부를 형성하는 단계;를 포함하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법을 제공한다.

Description

집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법{METHOD FOR MOUNTING HI-MN CASTING ON THE ELBOW OF DUST COLLECTING DUCT}

본 발명은 철강산업, 시멘트산업, 광산업등의 공해방지설비용 집진덕트에 사용되는 곡관부에 관한 것으로, 보다 상세히는 마모가 극심한 부위에 내마모성이 우수한 HI-MN재질의 곡관부를 장착함으로서 설비의 내구성을 크게 향상시킨 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 마모가 극심한 집진기의 덕트 곡관부(50)는 더스트 충격마찰에 의한 마모를 방지시키기 위하여 마모가 심한 내부에 고가의 특수재질(초경합금)의 판(50a)으로서 육성용접을 하는 방법이 도 1a)에 도시된 바와 같이 개시되어 있고, 내마모성 재료(50b)와 보강박스(50c)등으로서 곡관부(50)에 설치하는 방법이 도 1b)와 1c)에 도시되어 있으며, 콘크리트 강화재(50d)로서 곡관부(50)를 제작 설치하는 방법이 도 1d)이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 방법들중 도 1a)와 같은 초경합금의 육성방법은 고액의 제작비가 소요되며(과잉투자), 다른 타 마모방지 방법은 보호 플레이트들이 마모시 고소에서 정비작업을 시행하여 마모된 캡을 교체하여야 하는 관계로 많은 정비비가 발생함은 물론, 고소작업 관계로 안전사고 부담까지 상존한다. 또한, 이들을 장착하기 위해서는 별도의 부가물(미도시)들을 제작하여 설치하여야 하는 관계로 원가측면의 생산성이 저하된다. 또한, 도 1b)에 도시된 바와 같은 보강 박스 부착형은 곡관부의 몸체 플레이트가 마모되면 공기 와류에 의한 압손이 증가된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술 및 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마모가 극심한 집진기 덕트에 용이하게 사용되어 최초 설치비를 격감시키고, 집진기 가동중에 정비작업이 불필요하도록 함으로서 생산성 향상과, 산업현장의 무재해 목표를 달성하며, 덕트 내부의 압손 저하를 방지하여 원활한 집진작업을 이룰 수 있도록 개선된 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 집진덕트 곡관부의 마모에 대한 일반적인 대응책을 도시한 도면으로서, a)도는 곡관부의 마모부분에 초경합금을 육성하여 부착한 구조,

b)도는 곡관부의 마모부분에 보강박스를 부착한 구조,

c)도는 곡관부의 마모부분에 내마모판을 부착한 구조,

d)도는 곡관부의 마모부분에 콘크리트 강화재를 부착한 구조;

도 2는 집진덕트 곡관부의 집중 마모부분을 도시한 구조도로서,

a)도는 120°의 만곡진 구조,

b)도는 90°의 만곡진 구조,

c)도는 60°의 만곡진 구조;

도 3은 본 발명에 따른 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법을 구현하기 위한 장치의 설명도;

도 4는 본 발명에 따라 집진덕트 곡관부에 내마모재를 형성한 구성도;

도 5는 본 발명에 따라 집진덕트 곡관부에 내마모재를 형성한 외관도;

도 6은 본 발명에 따른 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법에서 주요 단계를 도시한 설명도로서,

a)도는 크라운을 제거하는 상태를 도시한 설명도,

b)도는 냉각수를 분사하는 상태를 도시한 설명도,

c)도는 모서리부에 코킹(caulking)을 실시하는 상태를 도시한 설명도;

도 7은 본 발명에 따른 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법을 단계적으로 도시한 플로우 챠트;

도 8은 본 발명에 따른 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법중에서 크라운(crown)을 제거하기에 적정한 온도를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50..... 곡관부 50a.... 초경합금 판

50b.... 내마모판 50c.... 보강 박스

50d.... 콘크리트 박스 55..... 몸체

57..... 절단선 60..... 내마모재

60a.... 모서리부 70..... 받침대

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공해방지설비용 집진덕트에 사용되는 곡관부에 있어서, 곡관부의 몸체중 집중 마모 부분을 파형으로 절단하여 제거하는 단계; 상기 절단된 구멍 부분에 내마모 소재인 용강을 주입하여 집중마모 부분을 형성하는 단계;및, 상기 내마모재의 용강이 완전 응고 냉각 이전에 잔류온도를 이용하여 곡관부를 소성변형을 의한 외부압으로 가압함으로서, 곡관부 몸체와 내마모재의 마모부분이 압착되어 재질이 상이한 이중 구조의 곡관부를 형성하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명을 설명하기에 앞서서 도 2에서 보는 바와같이 덕트 곡관부(50)내의 내부 더스트 이동유로(TRAVELLING FLOW)에 대하여 살펴보고자 한다. 덕트 곡관부(50)내의 더스트는 도 2와 같이 120°곡관부(50), 90°도 곡관부(50)및, 60°도 곡관부(50)에서 각각 20°~70°범위의 내부 만곡부에 더스트가 집중 충돌되는 관계로 타부분에 비하여 마모가 극심하게 발생됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 집중 마모 부분(K)을 파형으로 도 4와 같이 가스 절단하여 제거하고, 절단된 구멍 부분에 내마모 소재인 Hi-Mn재의 용강을 도 6에 도시된 바와 같이 주입한 후, 용강이 완전 응고 냉각 이전에 잔류온도를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이 곡관부(50)를 소성변형을 의한 외부압으로 가함으로서, 곡관부(50)의 몸체(55)와 내마모재(60)가 압착되어 본 발명인 집중 마모부분과비마모 부분의 재질이 상이한 이중 구조의 집진덕트용 곡관부(50)를 도 5와 같이 구성하게 된다.

따라서, 본 발명은 제작비를 격감시키기 위하여 비마모 부분의 몸체(55)는 시중규격품으로 생산되고 있는 일반 강재를 활용하며, 더스트에 의한 마모 부분만 내마모성이 뛰어난 HI-MN 재료의 내마모재(60)를 사용함으로서 제작비를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 고소에서의 집진 덕트 보수작업은 극히 위험할 뿐만 아니라, 많은 정비비가 소요됨으로 집진기의 사용수명 기간중에 곡관부(50) 부위 정비가 필요치 않도록 하기 위함이다.

이하, 도면과 도 7에 도시된 바와 같은 공정도를 참조하여 본 발명의 제작방법과 실시예에 대하여 주요 공정별로 상세히 설명한다.

먼저, 곡관부(50)의 몸체(55)중 집중 마모 부분(K)을 파형으로 절단하여 제거하는 단계(100)가 이루어지는 바, 이는 가공하고자 하는 곡관부(50)에 구멍을 형성하는 것으로서, 이 단계(100)는 집진덕트용 곡관부(50)의 몸체(55)로서 도 4에 도시된 바와 같이 시중 규격품을 구입 사용할 수 있으며, 몸체(55)에 장착예정인 내마모 소재인 Hi-Mn 소재를 주입하기 위한 구멍 가공 작업은 가스 절단에 의하여 절단한다.

그러나, 절단 작업전에는 도 4에 도시된 바와 같이 파형(물결모양)으로 몸체(55) 내부에 절단선(57)을 표시하고, 절단방향은 가스 절단기(미도시)의 화구 방향을 상기 몸체(55)의 내부에서 외부로 향하여 절단한다. 만약, 절단방향을 외부에서 내부로 절단하게 되면 몸체(55)의 외부에 절단결함(절단면 불량)이 발생될수 있다. 상기에서 절단선 표시는 집중 마모영역에서 30-50M/M 정도 크게하여 표시를 하고, 절단이 완료되면 외부에 붙어있는 슬라그, 혹은 절단부 배변에 붙어있는 버(BURR)는 그라인더(미도시)등으로 깨끗이 제거하여, 내마모재(60)를 주입하기 위한 구멍 가공작업을 마감한다.

그리고, 다음으로는 상기 절단된 구멍 부분에 내마모 소재인 용강을 주입하여 집중마모 부분(K)을 형성하는 단계(120)가 이루어지며, 이 단계(120)에서는 상기 구멍에 목형(미도시)을 장착하는 단계(122)가 먼저 이루어지며, 상,하부 주형(65a)(65b)을 제작하는 단계(124)가 이루어지고, 그 다음으로 상기 주형(65a)(65b)의 내부에 용강을 주입하여 몸체(55)와 내마모재(60)를 일체로 주조하는 단계(126)가 이루어지는 것이다.

상기 목형을 장착하는 단계(122)에서 목형 작업은 Hi-Mn 재의 수축량(25/1000)을 고려하여 실제 크기보다 2-3% 크게 하여 제작하며, 특히 곡관부(50)의 굽은 부분(round)은 도 3에서 C로 도시된 바와 같이, 반드시 크라운(crown)량 6-12M/M을 주어서 제작한다. 이때에 크라운량이 부족하게 되면 열간소성 변형에 의한 몸체(55)와 내마모재(60)간의 압착이 불가능하게 됨으로 크라운량은 작은 것보다 큰쪽이 바람직하다. 이와 같은 목재 및 이형재등 목형 제작 방법은 통상의 목형 제작법과 동일하다.

그리고, 그 다음으로는 상,하부 주형(65a)(65b)을 제작하는 단계(124)가 이루어지며, 이 단계(124)는 주형작업(용강을 붙기 위한 주형작업)시 주물사(주형용 규사질 모래)는 주강용 일반 주물사를 사용하며, 도 3에 도시된 바와 같이하형(65b) 작업시는 필히 곡관부(50)의 몸체(55)를 고정시킬 수 있는 받침대(70)를 하형(65b) 내부에 설치하여 곡관부(50)의 몸체(55)를 고정시킨 후, 조형작업을 한다.

상기 받침대(70)는 그 상부면이 곡관부(50)의 규격에 맞는 ∨형의 구조를 이루고, 크라운 제거작업시 하형(65b)만으로는 압하 하중을 지탱할 수 없음으로, 하형(65b)의 조형작업은 반드시 정반이나, 바닥에 곡관부 고정용 받침대(70)를 설치하고 조형작업을 한다.

이 단계(124)는 먼저 하형(65b)을 이루는 주물사를 하형(65b) 틀내에 가득 채우고, 곡관부(50)의 몸체(55) 내부에도 충진한 다음, 목형을 상기 몸체(55)의 절단부분에 위치시킨다. 그리고, 그 위로 상형(65a)을 이루는 틀을 놓고 주물사를 충진시켜 목형위로 상형(65a)을 형성한 다음, 상형(65a)을 다시 제거한다. 상기 상형(65a)에는 용강 주입구(80)가 형성되어짐은 물론이다. 그 다음, 상기 목형을 제거하고, 상형(65a)을 다시 상기 목형이 위치되었던 구멍의 상부측으로 놓으면, 상기 상형(65a)과 하형(65b)사이에는 목형만큼의 공간이 형성되고, 상기 공간으로 용강 주입구(80)를 통하여 내마모재(60)인 용강을 주입하는 것이다.

이러한 주조과정은 통상적인 주조공정에 해당하는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 다음으로 상기 주형(65a)(65b)의 내부에 용강을 주입하여 몸체(55)와 내마모재(60)를 일체로 주조하는 단계(126)가 이루어지며, 이 단계(126)에서는 용강 주입의 온도, 속도, 열처리 등 주입조건이 Hi-Mn 재의 통상적인 주입 조건과 동일하게 이루어지고, 상기 단계(126) 다음에는 내마모재(60)의 용강이 완전 응고되고, 냉각되기 이전에 잔류온도를 이용하여 곡관부(50)를 소성변형을 의한 외부압으로 가압함으로서, 곡관부(50)의 몸체(55)와 내마모재(60)의 모서리부(60a)분이 압착되어 재질이 상이한 이중 구조의 곡관부(50)를 형성하는 단계(130)가 이루어진다.

이 단계(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 모서리부(60a)의 냉각은 용강 주입후 600℃~700℃ 에서 상형(65a)을 제거한 후, 분사수(63)에 의하여 즉시 모서리부(60a)의 국부냉각을 실시한다. 이러한 국부 냉각공정은 몸체(55)와 내마모재(60)간의 압착을 위하여, 그리고 크라운 제거작업시에 발생되는 내마모재(60)의 이탈을 방지하기 위하여 실시한다.

상기에서 분사 냉각수는 0.5~1kg/cm2 정도의 상온수를 사용하며, 모서리부(60a) 냉각정도는 검붉은 색을 띄는 300℃ 정도까지 냉각을 실시한다. 이때, 유의할 점은 분사되는 냉각수의 방향을 내마모재(60)(Hi-Mn) 측에서 몸체(55)측으로 향하여 모서리부(60a)를 냉각시킴으로서 크라운(c)부위에 냉각수가 튀어서 크라운부위가 냉각되지 않도록 한다.

상기에서 냉각수의 압력이 0.5-1kg/cm2 정도로 필요한 것은, 모서리부(60a)를 냉각시킬 때에 냉각 분사수(63)의 분사방향을 일정하게 유지함으로서 내마모재(60)(Hi-Mn 재)에 나쁜 영향을 주지 않기 위함이다.

그리고, 이 단계(130)에서는 내마모재(60)에 형성된 크라운을 제거하는 단계(132)가 이루어지며, 이 단계(132)는 주형(65a)(65b)과정에서 발생된 크라운(c)의 제거를 위하여 모서리부(60a)위에 대한 국부 냉각이 완료되면, 즉시용탕 주입구 주변에, 즉 둥그렇게 튀어 나온 크라운(c) 부위에 6-12M/M 의 크라운(c) 량을 80-90% 제거할 수 있는 힘(압하하중)을 가하여 도 6a)와 같이 600℃~700℃ 정도에서 1차로 크라운(c)을 80-90% 제거해준다.

그리고, 2차 크라운(c) 제거 작업은 최종 열간변형 작업이 가능한 300℃~400℃ 범위에서 6-12M/M 의 크라운(c) 량을 10-20% 제거 할 수 있는 힘인 최종 압하하중을 주어 완전히 몸체(55)와 내마모재(60)를 압착시킨다. 이러한 2차 크라운(c) 제거시 온도가 300℃ 이하로 떨어지면 크라운(c) 제거작업이 불가능하다.

이와 같이 크라운(c) 제거 작업을 1,2차로 실시하는 것은 용강의 응고 수축 패턴이 도 8의 그래프에서 도시된 바와 같이 각 온도별로 상이하기 때문에, 응고수축량이 가장 심한 온도에서 각각 2회를 실시함으로 응고 수축량을 최소화하기 위하여 실시한다. 그러나, 열간변형이 가능할 정도의 잔류열이 남아 있으면 열간변형이 가능한 온도까지 크라운(c) 제거 압하하중을 계속하여 몸체(55)와 내마모재(60)간의 압착력을 키우는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주조물의 냉각은 상형(65a)을 제거시킨 상태에서 공냉을 하고, 공냉후 탈사및 탕구제거단계(140)에서 작업을 하며, 몸체(55)와 내마모재(60)간의 압착 상태가 불량하면, 잔존 크라운(c) 량의 범위내에서 크라운(c)에 국부가열을 통하여 재압착 작업을 실시한다. 그리고 필요시에는 완성된 본 발명의 운반이나 설치시에 외부로부터의 이상 충격이 가해질 때를 대비하여, 안전 보호장치로서 몸체(55)와 내마모재(60)의 외부 경계선인 모서리부(60a)의 주변에 밀착 기밀성을 높일 목적으로, 망치로 두드리는 코킹(CAULKING) 작업을 하거나 점 용접(SPOTWELDING)을 할 수도 있다. 그리고, 도 6c)에 도시된 바와 같이 곡관부(50)의 내주면에서 내마모재(60)의 접촉부분을 용접연결하고, 이를 그라인더로 제거하도록 구성될 수도 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 집진덕트의 곡관부(50)를 이루는 몸체(55)부분은 일반 강재질로 되어 있으나, 집중 편마모가 발생하는 부위(K)는 내마모재(60)로 되어 있음으로 더스트 흐름을 원활하게 하는 작용을 하게 되고, 종래의 방식에 비하여 내부 만곡부가 몸체(55)와 동일한 만곡선으로 되어 있어 압손 저하를 방지하는 관계로 집진효율 저하를 방지하는 작용을 한다.

이하는 도 3을 기준으로 각 부위별 기능 및 작용을 설명한다. 상기 단계(100)에서 압착부위를 파형으로 절단하는 것은 압착면적을 크게 함으로써 압착력을 높이는 작용을 하며, 내마모재(60)를 타원형으로 함은 집중 마모되는 지점에만 내마모재(60)를 사용함으로 전체 중량과 재료비를 감소키는 작용을 한다. 또한 모서리부(60a)를 돌기형으로 제조하는 것은 공기누설을 방지하는 작용과, 주조후 크라운(c) 제거를 위하여 외부에서 압력을 가할때 내마모재(Hi-Mn 재)(60)가 몸체(55)로 부터 이탈되는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

또한, 크라운(c)은 열간소성 변형을 위한 여유량이며, 본 크라운(c)부분(K)에 압하하중을 가하면 크라운(c)이 사방으로 퍼지면서 크라운(c)이 제거되며, 용강의 응고와 몸체(55)의 수축시 발생되는 몸체(55)와 내마모재(60)의 간격이 없어지고, 몸체(55)와 내마모재(60)가 상호 압착된다.

아울러 조형작업을 할때에 하형(65b)내부에 몸체 고정 받침대(70)를 설치하고 몸체(55)를 고정후 조형을 하는 것은, 몸체(55)를 고정시키는 작용 뿐만 아니라, 몸체(55)와 내마모재(60)를 압착시키기 위하여 내마모재(60)의 크라운(c)을 제거시키기 위하여 압하하중을 가할때에 하부에서 지지하는 작용을 한다.

상기에서 설명한 본 발명은 이중소재로 된 집진기 덕트 용 곡관부(50)를 구성하고, 내부의 곡선 부위가 몸체(55)의 곡선과 동일곡선을 이루며, 더스트의 흐름을 원활하게 하고, 표면거칠기도 몸체(55)의 표면과 유사함으로 공기의 마찰저항을 최소화할 수 있어 집진기의 압손을 줄일 수 있다.

또한, 마모가 가장 심하게 나타나는 편마모 부분(K)에만 내마모재(60)를 사용하기 때문에 종래의 방식에 비하여 월등한 경제성을 기대할 수 있고, 아울러 집진기 사용수명내 곡관부(50) 부위 무정비를 달성할 수 있음으로서, 생산성 향상에 크게 기여함은 물론, 고소에서의 정비작업을 없앰으로서 재해예방 효과와 높은 정비비 절감 효과를 기대할 수 있다.

Claims

공해방지설비용 집진덕트에 사용되는 곡관부(50)에 있어서,

상기 곡관부(50)의 몸체(55)중 집중 마모 부분(K)을 파형으로 절단하여 제거하는 단계(100); 상기 절단된 구멍 부분(K)에 내마모 소재인 용강을 주입하여 집중마모 부분(K)을 형성하는 단계(120);및, 상기 내마모재(60)의 용강이 완전 응고 냉각 이전에 잔류온도를 이용하여 곡관부(50)를 소성변형을 의한 외부압으로 가압함으로서, 곡관부(50) 몸체(55)와 내마모재(60)의 집중마모부분(K)이 압착되어 재질이 상이한 이중 구조의 곡관부(50)를 형성하는 단계(130);를 포함함을 특징으로 하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계(120)는 상기 구멍에 목형을 장착하는 단계(122)를 포함하고, 상기 단계(122)는 목형을 내마모재(60)의 수축량(25/1000)을 고려하여 실제 크기보다 2-3% 크게 하여 제작하고, 곡관부(50)의 굽은 부분(round)은 크라운(crown)량 6-12M/M을 주어서 제작됨을 특징으로 하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계(130)는 모서리부(60a)의 냉각이 용강 주입후 600℃~700℃ 에서 상형(65a)을 제거한 후, 분사수(63)에 의하여 즉시 모서리부(60a)의 국부냉각을 실시하고, 상기 분사 냉각수는 0.5~1kg/cm2 의 상온수를 사용하며, 상기 모서리부(60a) 냉각정도는 검붉은 색을 띄는 300℃ 정도까지 냉각을 실시하는 한편, 상기 냉각수의 분사방향은 내마모재(60)측에서 몸체(55)측으로 향하여 이루어짐을 특징으로 하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법.
제 1항에 있어서, 단계(130)는 내마모재(60)에 형성된 크라운을 제거하는 단계(132)를 포함하고, 이 단계(132)는 주형(65a)(65b) 제작과정에서 발생된 크라운(c)의 제거를 위하여 모서리부(60a)에 대한 국부 냉각이 완료되면, 용탕 주입구 주변의 크라운(c) 부위에 6-12M/M 의 크라운(c) 량을 80-90% 제거할 수 있는 힘(압하하중)을 가하여 600℃~700℃ 에서 1차로 크라운(c)을 80-90% 제거하고,

최종 열간변형 작업이 가능한 300℃~400℃ 범위에서 6-12M/M 의 크라운(c) 량을 10-20% 제거 할 수 있는 힘인 최종 압하하중을 주어 완전히 몸체(55)와 내마모재(60)를 압착시키는 2차 크라운(c) 제거 작업을 차례로 실행함을 특징으로 하는 집진덕트 곡관부의 내마모재 형성방법.