KR100671150B1 - 냉각성능이 우수한 풍구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각성능이 우수한 풍구에 관한 것으로서, 구체적으로는 고로의 하부에서 열풍의 주입 경로를 제공하는 풍구의 상부로 미용융된 고온의 철광석이나 용융물이 떨어져 발생하는 용손을 방지할 수 있도록 풍구의 단면 내부의 냉각수 유로 위치를 변형하고, 냉각능력이 우수한 선단부 급배수구의 위치를 풍구 직상부에 배치하여 용융물에 의한 풍구의 손상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 풍구를 제시하여 냉각성능이 우수하면서도 효과적으로 용손을 방지할 수 있는 풍구에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 고로의 하부에 배치되어 열풍의 주입 경로를 제공하는 튜브형 바디부를 구비하고, 각각 고속과 저속의 냉각수를 내측 유로로 급배수시켜 선단부와 바디부를 냉각시키는 방식을 사용하는 풍구에 있어서, 상기 바디부를 냉각시키기 위한 저속의 냉각수가 배수되는 바디부 배수구가 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 30°내지 60°사이의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구가 제공된다.

풍구, 용손, 배수구, 냉각 성능

Description

냉각성능이 우수한 풍구{TUYERE OF BLAST FURNACE HAVING ADVANCED COOLING CAPACITY}

도 1은 종래 고로 조업에서 원료 및 원료의 투입을 나타내기 위한 개념도.

도 2는 고로 내부에 열풍의 취입을 나타내기 위한 단면도.

도 3a와 도 3b는 종래 풍구의 외형을 나타내기 위한 평단면도와 측면도.

도 4는 종래 풍구의 내부 냉각수 흐름을 나타내기 위한 정면도.

도 5는 종래 풍구의 내부 냉각수 흐름을 나타내기 위한 단면도.

도 6은 용손에 의한 풍구의 손상 부위를 나타내기 위한 평면도 및 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 풍구의 냉각수 흐름을 나타내기 위한 정면도.

도 8은 종래 풍구의 파손 위치별 방향을 분석하기 위한 그래프.

도 9는 본 발명에 따른 풍구의 냉각수 흐름을 나타내기 위한 단면도 .

도 10은 본 발명에 따른 풍구의 측면 형태를 나타내기 위한 측면도.

도 11은 본 발명에 따른 풍구의 바디부 배수구의 유로를 나타내기 위한 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 풍구 상부의 돌기구조에 의한 보호벽을 나타내기 위한 정면도와 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 고로 장입물 이송 벨트 2: 장입 벨트 컨베이어

3: 고로 장입물 4: 송풍기

5: 블로우 파이프 6: 풍구

7: 출선구 8: 환상구

9: PCI 란스 10: 연소대(RACE WAY)

11: 선단부 급수구 12: 선단부 배수구

13: 제 1 바디부 급수구 14: 제 2 바디부 급수구

15: 바디부 배수구 16: 하드페이싱부

17: 돌기 18: 용융물

본 발명은 냉각성능이 우수한 풍구 및 용손 방지 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 고로의 하부에서 열풍의 주입 경로를 제공하는 풍구의 상부로 미용융된 고온의 철광석이나 용융물이 떨어져 발생하는 용손을 방지할 수 있도록 풍구의 단면 내부의 냉각수 유로 위치를 변형하고, 냉각능력이 우수한 선단부 급배수구의 위치를 풍구 직상부에 배치하여 용융물에 의한 풍구의 손상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 풍구를 제시하여 냉각성능이 우수하면서도 효과적으로 용손을 방지할 수 있는 풍구와 용손 방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 공정은 도 1에 게시된 바와 같이 장입물 저장조(1)에 있는 철광석(소결광, 정립광, 펠렛(pellet), 기타 함 Fe 광)과 코크스를 장입벨트 컨베이어(2)를 이용하여 고로 상부에 장입하고, 고로의 하부는 도 2에서와 같이 바람을 노내로 취입할 수 있도록 환상관(8), 블로우 파이프(5), 풍구(6)로 구성되어 있으며, 열풍로에서 1120℃ 이상으로 승온된 고온의 열풍을 노내부로 불어넣어 내부에 있는 코크스를 연소대에서 연소시킨다.

또한, 블로우 파이프(5) 측면에 있는 PCI 란스(9)를 통해서 미분의 석탄을 노내로 취입을 하며, 미분탄과 코크스를 연소시켜 발생한 고온의 열과 환원 가스에 의해 노내에 있는 철광석은 환원 용융되어 쇳물과 슬라그로 생성되며, 출선구(7)를 통해서 용융물 상태로 고로 밖으로 배출된다.

이때 풍구(6)는 정상 조업시 미분탄과 코크스를 연소하기 때문에 풍구 선단부의 온도가 항상 2200℃ 이상의 고온에 노출되어 있으며, 따라서 고온에서 풍구(6)를 보호하기 위해 열전도도가 높은 순동으로 제작되어 있으며, 그 내부에는 고압의 냉각수를 통과시켜 냉각시킴으로써 고온으로부터 풍구를 보호하도록 구성하고 있다.

그러나, 도 5에 나타난 것과 같이 비정상 조업 및 일반 조업시에 미환원된 철광석이나 용융물이 풍구에 접촉될 경우 풍구를 용손시켜 내부에 있는 고압의 냉각수가 노내부로 분출되어 폭발 등의 대형 사고를 유발시키며, 이러한 사고를 방지하기 위해 조업을 휴지하여 풍구 교환작업을 실시하게 되는데, 이 또한 생산량 감소와 수리비 증가 등의 문제를 유발하게 된다.

한편, 고로 조업의 특성상 원가 절감을 위해서는 고생산성 조업 및 고미분탄 취입 조업을 실시해야 하는데, 이러한 조업은 고로 중심부의 온도를 불안정하게 하는 큰 요인으로 작용을 하며, 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 고온의 열풍을 노내부로 깊이 불어넣어야 한다.

고온의 열풍을 노내로 깊이 불어넣기 위해서는 열풍량을 증가시키거나 풍구의 길이를 증대시켜야 하며, 풍구 길이를 증대시킬 경우에는 용융물에 의한 풍구 손상 위험이 증가하게 되며, 고출선비 고미분탄 취입 조업을 장기간 실시하게 되면 노심 불활성으로 조업이 불안정해지기 쉬워지며, 이러한 불안정 현상을 해소하기 위해서 노심 깊이 열풍이 들어가도록 풍구의 길이를 길게 하기도 한다.

그러나 풍구의 길이를 길게 할 경우에 풍구 상부로부터 떨어지는 반용융물에 의해 쉽게 풍구가 손상되는 문제점이 있으며, 따라서 이러한 문제점으로부터 풍구를 보호하기 위해 도 3에 나타낸 것과 같이 반용융물이 풍구의 선단부에 떨어지기 쉬운 부분에 고융점의 재질인 니켈(Ni)-크롬(Cr) 코팅의 하드페이싱 방법에 의해 주로 보호되고 있으나, 이 방법도 고온의 용융물이 떨어질 경우에 정도의 차이는 있으나 도 6에 나타낸 것과 같이 풍구의 손상은 여전히 발생하기 때문에 완벽하게 풍구를 보호할 수 없다고 할 것이다.

이러한 풍구의 마모와 파손을 방지하기 위한 종래 기술로는 본 출원인에 의한 대한민국 특허출원 2004-0094228에서는 풍구의 후면에 냉풍유입구와 풍구선단부의 외주면을 따라 균일하게 형성된 냉풍토출구, 냉풍유입구와 다수의 냉풍 토출구를 소통시키는 다수의 분기유로를 포함하는 구조를 적용하고 있으며, 이 경우 풍구선단부가 고로의 고열 및 비정상적인 작업에 의해 발생되는 용융물의 융착에 의한 열손으로부터 보호가능하도록 되어있어 설계가 어렵고 현실성이 떨어져 실제로 사용되기에 다소 어려움이 있었다.

그리고, 풍구의 마모와 파손을 방지하기 위한 본 출원인의 또 다른 특허출원인 대한민국 특허출원 2001-0027182(용광로의 풍구의 파손방지 장치)는 풍구에 탄성력을 제공함으로써 대풍구와 풍구 밀접부위에 결합면을 형성하고, 풍구를 회전시키는 방향으로 풍구에 탄성력을 제공한 후에 외부 철피에 풍구 Pushing 수단 장착하여, 추락하는 반용융물에 충돌하여 회전 하강시 손상 방지 및 초기상태로 회전 복원 가능하도록 하는 구조이지만, 장치가 복잡하고, 근본적인 풍구 용손의 대책이 되지 못하기 때문에 실제로 사용되지 못하고 있는 상황이다.

종래의 또 다른 기술로서, 출원번호 US-4189130 (발명의 명칭: 고로에서의 풍구)는 풍구외부 표면에 코팅(Coating)으로 강도를 보강하는 방법이 제시되고 있으며, 이 특허에 의하면 Coating층을 합금(Co, Ni, Cr, Mo, W, Si)으로 만들고, 세라믹 관련 계열 물질(Al2O3, ZrO2, TiO2, SiO2)로 구성하여 풍구 주위에 시멘트 코팅을 형성함으로써 추락하는 반용융물의 충격에 의한 손상을 방지하는 방법에 관한 것으로 기존에 사용되고 있는 하드페이싱에 관한 내용으로 큰 효과를 발휘하지 못하였다.

한편, 미국특허 US-5989488 (Blast Tuyere of Blast Furnace)는 풍구 주위 온도 과열방지에 관한 것인데, 냉각실과 풍구 노즈(Nose)를 갖는 트렁크로 구성하여 상단부 전체를 고로 용탕금속온도와 Cu융점보다 높은 융점을 갖는 재료로 만든 금속제 자켓 피복을 형성시켜, 기계적인 충격으로부터 풍구 파손 방지를 하는 구조 인데 실질적으로 큰 실용성이 없었다.

또한, JP 1983-164712 (Tuyere of Blast Furnace)는 나선형으로 풍구내부를 가공하는 것인데, 이와 같은 구조 때문에 Raceway(10)를 안정화 시키고, 열풍의 선형성을 증가시킴으로서 풍구 안정사용에 도움을 주어 연료비 증가 및 풍구 교체 주기 증대의 효과가 있다고 알려져 있지만, 소형고로나 저온에서 가능한 기술이고 용광로와 같은 대형 고로에서는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 원래의 풍구 특성을 유지시키면서 반용융물(또는 용융물)로부터 풍구를 보호하기 위해서 반용융물이 많이 낙하하는 풍구 상부의 바디부 배수구를 냉각 효율이 우수한 선단부 배수구를 상부로 배치함으로써 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 풍구와 그 용손방지방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 바디부 배수구의 유속 정체현상을 방지하여 용융물에 의한 용손을 보다 근본적으로 해소시킬 수 있는 풍구와 그 용손 방지방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 후술될 구성 및 작용에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 냉각성능이 우수한 풍구는 고로의 하부에 배치되어 열풍의 주입 경로를 제공하 는 튜브형 바디부를 구비하고, 각각 고속과 저속의 냉각수를 내측 유로로 급배수시켜 선단부와 바디부를 냉각시키는 방식을 사용하며, 상기 바디부를 냉각시키기 위한 저속의 냉각수가 배수되는 바디부 배수구를 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 30°내지 60°사이의 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 선단부를 냉각시키기 위한 고속의 냉각수가 배수되는 선단부 배수구가 상기 풍구의 수직단면 직상단측에 배치되며, 상기 바디부 배수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 45°의 위치에 배치된다.

그리고, 상기 선단부를 냉각시키기 위한 고속의 냉각수가 급수되는 선단부 급수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 반시계방향으로 45°의 위치에 배치되고, 상기 바디부를 냉각시키기 위한 저속의 냉각수가 급수되는 바디부 급수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 150°와 225° 위치에 제 1 바디부 급수구와 제 2 바디부 급수구가 각각 배치되어 구성되며, 상대적으로 냉각 성능이 낮은 바디부 배수구의 냉각수 정체 현상을 방지하기 위해 바디부 배수구의 내부 냉각수 유로에서 꺽이는 부위의 각도를 적어도 90°이상의 각을 갖도록 형성하여 유로가 완만하게 이루어지도록 한다.

또한, 튜브형 바디부의 선단측 상단으로 떨어지는 용융물에 의한 풍구의 손상을 방지하기 위해 선단측 상단에 소정 간격으로 돌출된 복수 개의 돌기를 형성하고, 돌기에 의해 일차 저지되어 상단에 쌓인 후 응고되는 슬라그층은 용선에 대한 저항성을 더욱 우수하게 해줄 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설 명하고자 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 풍구(6)의 냉각수 흐름을 나타내기 위한 정면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 풍구(6)의 냉각수 흐름을 나타내기 위한 측면도로서, 도 7, 도 9를 참고하여 본 발명의 풍구(6)를 설명한다.

풍구(6)는 도 2에서 게시된 바와 같이 환상구(8)에서 블로우파이프(5)를 통과하는 열풍을 고로 내부로 불어넣는 역할을 하기 위한 튜브형 바디부를 가지며, 통상적으로 풍구(6)는 약 1150℃의 고온의 열풍이 통과되고, 2000℃ 가 넘는 레이스웨이(10)에서 견딜 수 있는 구조로 만들어져 있다.

튜브형 바디부의 선단에는 고융점의 재료, 바람직하게는 Fe-Cr으로 코팅한 하드페이싱부(16)를 형성하여 용융물에 의한 풍구 손상을 예방하도록 구성되며, 하드페이싱부(16)를 포함하는 선단부 상측에 도 10에서와 같이 폭넓게 돌기(17)들을 돌출 형성시키고 있다.

풍구(6)의 재질은 열전달계수가 우수한 99.8% 이상의 순동으로 만들어져 열전도도가 우수하며, 풍구(6)를 선단부와 그 후단측의 바디부로 나누었을 때 풍구의 선단부에 고속의 냉각수를 제공하기 위한 선단부 급수구(11)와 선단부 배수구(12), 그리고 풍구(6)의 바디부에 저속의 냉각수를 제공하기 위한 제 1,제 2 바디부 급수구(13),(14)와 바디부 배수구(15)가 풍구(6)의 후단 둘레에 일정 간격을 갖도록 각각 구비되어 있는데, 고속의 냉각수를 제공하는 선단부 급수구(11)가 도 7에서와 같이 1개 형성된 것에 비해, 저속의 냉각수를 제공하는 제 1,제 2 바디부 급수구(13),(14)는 서로 일정 간격을 갖는 2개의 바디부 급수구, 즉 제 1 바디부 급수구(13)와 제 2 바디부 급수구(14)로 구성되어 있으며, 급수구들과 배수구들을 외부의 관체로 연결되는 외부 접촉 포인트로 동일하게 간주하여 볼 때, 전체적으로는 후단측 둘레를 따라 5개의 외부 접촉 포인트가 모두 또는 일부가 서로 일정한 간격을 갖게 배치되어 있다.

급수구들과 배수구들의 배치 위치에 대해 보다 상세히 설명하면, 본 발명에서 가장 중요한 의미를 갖는 바디부 배수구(15)는 풍구(6)의 수직 단면상에서 시계방향으로 30°내지 60°사이, 바람직하게는 시계방향으로 45°의 위치에 배치되며, 선단부를 냉각시키기 위한 고속의 냉각수가 배수되는 선단부 배수구(12)는 풍구(6)의 수직단면 직상단측, 각도로 바꾸어 언급하면 0°의 위치에 배치된다.

바디부 배수구(15)와 선단부 배수구(12)를 위에서 설명한 바와 같은 위치에 배치한 것은 용손의 방지와 냉각성능의 향상을 위해 매우 중요한 의미를 갖는데, 그 이유는 아래에서 설명하고자 한다.

풍구(6)는 열풍을 고로 내부로 불어넣어주면서 튜브형 바디부 본체로 인가되는 열은 외부로 빨리 전달시켜 냉각되어야 하며, 만약 1450℃ 가량의 용융물이 풍구의 선단부 상측으로 떨어져 접촉이 이루어지면 용융점이 1083℃인 순동 재질의 풍구는 냉각수와의 열교환이 이루어져야 하나, 고열이 집중적으로 접촉하는 부위의 내부에는 기포가 발생하며, 이 기포는 열전도도가 물의 25배 가량 부족한 공기층을 형성하여 물과 구리와의 열교환을 차단함으로써 풍구의 용손을 초래하고, 다른 한 편으로는 풍구 내부에 고압의 물이 통과하는 상태에서 풍구가 손상되는 경우가 발생하면 많은 양의 물이 노내로 들어가는 사고가 발생하여 가스화 반응에 의한 급속한 체적의 증가로 폭발의 위험이 있어 2차 사고의 원인이 된다.

또한, 많은 양의 물이 장시간 동안 리크(leak)될 경우 레이스웨이(10) 부근 및 하부의 온도가 급격히 떨어져 냉각이 이루어짐으로써 용융물이 출선구를 통해 배출되는 것이 불가능한 경우도 발생하며, 이럴 경우 고로 조업이 현실적으로 어려워진다.

이와 같은 고로 풍구의 용손 원인을 분석하기 위해 전체 풍구의 용손 횟수 가운데 용손 어택(attack)과 열충격으로 용손된 풍구의 위치 관계를 분석해보았으며, 그 결과는 도 8에 나타난 바와 같다.

즉, 풍구의 위치에 따른 용손의 발생은 시계방향으로 볼 때 1시 방향과 2시 방향에서 전체의 73% 정도가 발생한 것을 확인할 수 있었으며, 풍구의 상하부 위치로 판단하였을 때는 전체의 98% 정도가 발생한 것을 알 수 있다.

용손의 발생 위치가 1시 방향과 2시 방향에 집중되는 것을 면밀히 분석해 본 결과, 고속의 냉각수가 지나가는 선단부 배수구에 비해 상대적으로 저속의 냉각수가 지나가는 바디부 배수구의 냉각 능력이 떨어져 용융물 적하에 의한 열부하를 견디지 못하는 것으로 판단되었으며, 그 판단 근거는 아래와 같은 메카니즘에 의한다.

풍구 용손에 대한 메카니즘을 파악하기 위해 다음과 같은 정상 상태에서의 온도 계산 이론식을 이용하였다.

.......(수학식 1)

.......(수학식 2)

.......(수학식 3)

.......(수학식 4)

.......(수학식 5)

이상의 수학식 1 내지 수학식 5를 통해 바디부와 선단부의 계면 온도를 먼저 검토해보면 아래의 표 1과 표 2와 같다.

(표 1) 바디부(표면적 약 0.35m²)

냉각수 평균 유속	0.5 m/s
풍구 인접 분위기 온도	1723 K (1450℃, 가정)
냉각수 온도	308 K (35℃, 가정)
누셀트 수	465
Cu 외측 표면 온도	430 K (157℃)
Cu-냉각수 계면 온도	414 K (141℃)
열속 (Heat flux)	300 kW/m2

(표 2) 하드페이싱이 적용된 선단부(표면적 약 0.07m²)

다음으로 급수구로부터 배수구까지의 온도 상승에 관하여 검토하기 위하여 사용된 이론식은 다음과 같다.

................................(수학식 6)

여기서, h1은 초기 엔탈피, h2는 최종 엔탈피, △h는 엔탈피 변화량을 의미하며, 먼저 바디부쪽 온도를 계산하기 위하여 급수구 온도를 Ti = 35℃로 가정하면, 냉각수의 초기 엔탈피는 h1= 147 kJ/kg가 되며, 또한 풍구 바디부에서의 엔탈피 증가량 △h는

........(수학식 7)

.................(수학식 8)

따라서, 바디부 말기 온도는 ∴Tf = 38.5℃가 된다.

그 다음 선단부쪽 온도를 계산하기 위하여 초기 온도를 Ti=35℃로 가정하면,

h1= 147kJ/kg가 된다.

풍구 바디부에서의 엔탈피 증가량 △h는

........(수학식 9)

.......(수학식 10)

따라서, 배수구 냉각수 온도 ∴Tf = 36℃가 된다.

결론적으로 바디부와 선단부에 각각 3.5℃와 1℃ 정도의 온도 상승이 예상되고, 용융물 적하로 인한 고로 풍구의 용손 위치는 도 6에서와 같이 바디부에 집중적으로 나타나는 것을 알 수 있으며, 냉각수가 고속으로 흐르는 선단 챔버의 경우에는 비교적 안전한 것으로 판단되었다.

아래에서는 고온의 용융물이 풍구에 적하될 경우에 해당 부위의 온도 분포가 위에서 설명한 수학식에서와는 달리 풍구 냉각 성능의 위험치를 넘는 것을 표 4로 나타내고 있으며, 일반적으로 레이스웨이(raceway)에 노출되어 있는 풍구는 정상 상태에서 기체 상태의 고온 매체를 중간에 두고 열흡수를 하게 되는데, 1800℃ 이상의 용융물이 풍구에 직접 닿게 되면 풍구의 표면 온도는 순간적으로 용융물의 온도까지 올라가게 된다.

다시 말해 노내의 고온의 열원으로부터 기체 상태의 중간 매체를 거치지 않 고 1800℃의 열원으로부터 직접 열전도가 일어나게 되는 것이며, 이때의 고유속의 선단 챔버와 저유속의 바디 챔버의 온도분포를 비교한 것이 아래의 표 3이다.

(표 3)

	바디 챔버	선단 챔버
용융물 온도	1800℃ 가정	1800℃ 가정
용융물-하드페이싱 계면 온도	1799.5℃	1799.5℃
하드페이싱-Cu 계면 온도	1244.4℃	506.2℃
Cu-냉각수 계면 온도	1091℃	160℃

위 표 3에서 알 수 있듯이 냉각수가 고속으로 흐르는 선단 챔버의 경우에는 바디 챔버에 비해 비교적 계면 온도가 낮아 안전한 것으로 판단되며, 냉각수가 저속으로 순환되는 바디 챔버의 경우 용융물 적하에 의한 열부하를 견디지 못디기 힘들다는 것을 알 수 있다.

이러한 분석 결과를 바탕으로 본 발명에서는 도 7과 같이 반용융물 또는 용융물이 많이 낙하되어 풍구 용손이 집중되는 풍구(6) 상부에 냉각효율이 좋은 선단부 배수구(12)를 배치시킨 것이며, 이러한 구성에 의해 냉각효율이 떨어지는 부위는 상대적으로 풍구 용손의 영향이 적은 안전한 위치로 이동시켜 전체적으로는 풍구 용손의 발생을 크게 저감시키게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 그 배치위치에 의해 중요한 의미를 갖는 선단부 배수구(12)와 바디부 배수구(15)를 각각 풍구(6)의 수직단면 직상단측과 시계방향으로 45°의 위치에 각각 배치하였으며, 선단부 배수구(12)로 고속의 냉각수를 제공하는 선단부 급수구(11)는 도 7에서와 같이 풍구(6)의 수직 단면상에서 반시계방향으로 45°의 위치에 배치하였으며, 바디부 배수구(15)로 저속의 냉각수를 제공하는 바디 부 급수구(13),(14)는 풍구(6)의 수직 단면상에서 시계방향으로 150°와 225° 위치에 제 1 바디부 급수구(13)와 제 2 바디부 급수구(14)를 배치시켰다.

급수구와 배수구의 이러한 각도 배치관계는 상측의 3개와 하측의 2개가 서로 일정한 이격각도 관계를 갖는데, 상측의 3개, 즉, 선단부 급수구(11)와 선단부 배수구(12) 및 바디부 배수구(15)는 가운데의 선단부 배수구(12)로부터 양쪽으로 45°씩 이격되어 서로 같은 거리만큼 떨어져 있으며, 하측의 2개, 즉, 제 1 바디부 급수구(13)와 제 2 바디부 급수구(14)는 선단부 배수구(12)로부터 아래쪽으로 이어지는 수직축으로부터 양쪽으로 대략 20°와 25°씩 이격되어 서로 거의 같은 거리만큼 떨어져 있다.

즉, 급수구와 배수구를 서로 일정한 거리만큼 떨어뜨린 위치에 배치한 것은 풍구의 냉각작용이 전체적으로 골고루 이루어지도록 하기 위한 것이라 할 수 있다.

도 9에서는 이러한 급수구와 배수구의 배치에 의해 나타나는 냉각수의 흐름 유로 단면이 잘 나타나 있으며, 본 발명에서는 상대적으로 냉각효율이 떨어지던 바디부 배수구(15)의 유속 정체 현상을 해결하여 냉각효율을 더 높이기 위한 의도로 바디부 배수구(15) 유로의 꺽이는 부분의 각도는 적어도 90°이상의 완만한 각을 갖도록 형성하는 것이다. 참고로 도 11에서는 바디부 배수구(15) 유로의 꺽이는 부분의 각도가 90°로 형성된 경우가 예시되어 있다.

한편, 도 10과 도 12에서는 튜브형 바디부의 선단측 상단에 소정 간격으로 돌출된 복수 개의 돌기(17)가 형성되는 것을 나타내고 있는데, 이 돌기들은 용융물에 의한 용손을 근본적으로 방지하기 위해 풍구(6) 상부에 용융물이 떨어져 얹힐 수 있는 위치에 형성된 것이며, 돌기(17)들의 위에 떨어진 용융물들이 시간이 지나 응고되어 고로 내부의 용융물들과 동일한 재질로 상단 보호막을 형성시키면, 이 상단 보호막은 유리성분을 가진 슬라그층의 점성으로 인하여 응고된 층 표면에 매끈한 보호층이 형성되며, 이 상단 보호막위로 반용융물이나 용융물이 낙하할 경우 냉각효율이 아주 높은 선단부 급배구수에 의한 냉각 효과로 인하여 뜨거운 반용융물이 접촉하여도 풍구가 손상이 일어나지 않게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 원래의 풍구 특성을 유지시키면서 반용융물 또는 용융물에 의한 풍구의 용손을 방지할 수 있어 풍구의 수명이 증가하고, 용손방지에 의해 고로 조업의 안전성과 생산성이 향상되며, 풍구의 냉각효율이 증가하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 풍구의 바디부 배수구에서 발생하던 유속 정체현상을 방지 하기 위하여 유로의 각도를 재설계 하였으며, 상부 용융물에 의한 용손을 근본적으로 방지하기 위하여 풍구 상부에 돌기를 형성시켜 반용융물 또는 용융물이 낙하 할 경우 냉각 효율이 아주 높은 선단부 급배수구에 의한 냉각 효과로 인하여 뜨거운 반용융물이 접촉하여도 풍구가 손상되지 않도록 하였으며, 혹시 풍구 상부에 안착 할 경우에는 급속히 냉각시킴으로써 뜨거운 반용융물로 부터 풍구를 보호하여 안정된 고로 조업을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 고로의 하부에 배치되어 열풍의 주입 경로를 제공하는 튜브형 바디부를 구비하고, 각각 고속과 저속의 냉각수를 내측 유로로 급배수시켜 선단부와 바디부를 냉각시키는 방식을 사용하는 풍구에 있어서,

   상기 바디부를 냉각시키기 위한 저속의 냉각수가 배수되는 바디부 배수구가 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 30°내지 60°사이의 위치에 배치되고;

   상기 선단부를 냉각시키기 위한 고속의 냉각수가 배수되는 선단부 배수구가 상기 풍구의 수직단면 직상단측에 배치되며,

   상기 튜브형 바디부의 선단측 상단에 복수 개의 돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 바디부 배수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 45°의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 선단부를 냉각시키기 위한 고속의 냉각수가 급수되는 선단부 급수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 반시계방향으로 45°의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 바디부를 냉각시키기 위한 저속의 냉각수가 급수되는 바디부 급수구는 상기 풍구의 수직 단면상에서 시계방향으로 150°와 225° 위치에 제 1 바디부 급수구와 제 2 바디부 급수구가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 바디부 배수구의 내부 냉각수 유로에서 꺽이는 부위의 각도를 적어도 90°이상의 각을 갖도록 형성한 것을 특징으로 하는 냉각성능이 우수한 풍구.
7. 삭제

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