KR100758466B1

KR100758466B1 - 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치

Info

Publication number: KR100758466B1
Application number: KR1020010081586A
Authority: KR
Inventors: 이재규; 박형선
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2007-09-12
Also published as: KR20030051935A

Abstract

본 발명은 후렉시블호스(105)와 사이트그라스유량계(106)사이에 연통설치되고, 상,하부유로(11)(12)를 갖는 메인보디(10); 상기 메인보디(10)내부와 연통되는 수직로(10a)를 개폐하도록 상하유동가능하게 수용된 포핏(31)을 하방으로 탄력지지하고, 상기 상부유로(11)를 통한 수증기의 유입에 의한 상기 포핏(31)의 상승시 전진작동되는 니들스토퍼(35)를 갖추며, 팽창된 수증기를 외부로 배기하는 상부배출관(39)을 외부면에 관통형성하여 상기 메인보디(10)의 상부에 착탈가능하게 조립되는 압력조절구(30);상기 하부유로(12)에 배치되어 유로를 차단하는 밀봉부재(51)를 갖추고, 하부단에 밀폐갭(55)이 조립되며, 상기 밀봉부재(51)의 용해시 상기 하부유로(12)를 통해 배출되는 수증기의 온도를 검지하는 온도감지센서(52)를 갖는 하부배출관(53)이 외부면에 조립되어 상기 메인보디(10)의 하부에 착탈가능하게 갖추어지 온도감지구(50);를 포함하여, 연가열로에 설치된 워킹빔을 핫쿨링시키는 워킴빔내로 공급되는 냉각수와 고열상태의 워킴빔사이의 온도차에 의한 열팽창, 열변형으로 인한 설비파손을 방지하여 설비의 조업중단을 예방하고, 분사압과 분사열에 의한 작업자의 안전사고를 방지할수 있는 효과가 얻어진다.

워킹빔, 순환수, 본체보디, 압력조절구, 포핏, 접촉스위치, 온도감지센서

Description

열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치 {AN APPARATUS FOR PREVENTING THE DAMAGE OF HOT COLLING SYSTEM IN HEATING FURNACE }

도 1은 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치가 설치되는 설비의 개략도,

도 2(a)(b)는 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치를 도시한 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치를 도시한 작동상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ..... 메인보디 11,12 ... 상,하부유로

30 ..... 압력조절구 31 ..... 포핏

32 ..... 제 1스프링부재 33 ..... 상부커버

34 ..... 스크류부재 35 ..... 니들스토퍼

36 ..... 접촉스위치 39 ..... 상부배출관

50 ..... 온도감지구 51 ..... 밀봉부재

52 ..... 온도감지센서 53 ..... 하부배출관

54 ..... 스트레인너 55 ..... 밀봉부재

본 발명은 열연가열로에 채용되는 핫쿨링시스템의 파손을 방지하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 열연가열로에 설치된 워킹빔을 핫쿨링시키는 워킴빔내로 공급되는 냉각수와 고열상태의 워킴빔사이의 온도차에 의한 열팽창, 열변형으로 인한 설비파손을 방지하여 설비의 조업중단을 예방하고, 분사압과 분사열에 의한 작업자의 안전사고를 방지할수 있는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 열연공장에 설치되는 가열로(100)에는 도 1에 도시한 바와같이, 로내부에 열원을 제공하는 버너(102)와, 입구로부터 출구까지 열처리대상물인 슬라브(103)를 수평이동시키는 워킹빔(104)을 갖추어 구성하며, 상기 워킹빔(104)에는 이를 섭씨 1000 ℃가 넘는 고열의 노내분위기에서 낮은 온도를 유지하도록 90℃ 이상의 고온수로서 핫쿨링시키는 핫쿨링시스템이 설치된다.

상기 핫쿨링시스템은 상기 워킹빔(104)내로 물을 순환시킬수 있도록 그 일단과 연결되고, 밸브부재(105a)를 갖는 후렉시블호스(105)와, 상기 호스(105)와 보충수탱크(107)사이에 갖추어져 작업자가 상기 워킹빔(104)내로 공급되는 냉각수의 상태를 점검하는 사이트그라스(sight glass)유량계(106)와, 냉각수를 순환시키는 순환수공급펌프(108) 및 순환된 냉각수를 열교한시키는 열교환기(109)등으로 구성된다.

한편, 이러한 핫쿨링시스템에서 운전중 상기 순환수 공급 펌프(108)가 정지하거나 관로상의 밸브(valve)가 폐쇄되어 순환수의 흐름이 정지될 경우, 상기 가열로(100)내부의 고열에 의해서 상기 워킹빔(104)내에 잔류하고 있던 순환수가 급속히 가열되면서 고열과 고압의 수증기로 상변화를 일으키게된다.

이때, 급격한 온도상승에 의해서 액체에서 기체로 상변화하는 순환수가 팽창되면서 관로상에서 가장 취약한 부분인 상기 사이트 그라스 유량계(106)의 측면 유리부분을 파손시키고, 상기 워킹빔(104)의 이동 배관과 핫 쿨링시스템(hot cooling system)에 연결되는 고정배관을 서로 연결하는 후렉시블호스(105)를 파열시키게 된다.

이러한 경우, 상기 핫쿨링시스템의 순환수가 외부로 누출되면서 상기 워킹빔(104)을 고온의 순환수로로서 냉각하는 것이 곤란한 상태가 되고, 상기 가열로(100)의 열처리작업을 중단하고, 노내를 소화시켜야 한다. 이에 따라, 열연공장의 생산이 중단되고, 이로 인하여 작업생산성이 저하됨은 물론, 상기 유량계(106) 및 호스(105)의 파손시 외부분사되는 분사열과 분사압에 의하여 설비주변에 있던 작업자가 다치는 안전사고를 일으키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 워킹빔내로 공급되는 순환온수의 흐름을 육안으로 확인하도록 설치되는 사이트 그라스유량계가 가열로 내부의 워킹빔내에서 가열되어 발생된 고온과 고압의 수증기에 의하여 파열되는 것을 방지하며, 워킹빔과 핫 쿨링시스템을 연결하는 후 렉시블호스가 가열로 내부의 워킹빔에서 발생된 고온과 고압의 수증기의 팽창으로 야기된 수격현상에 의하여 파열되는 것을 방지하여 가열로의 가동정지로 인한 열연공장 생산성 저하를 방지하고, 작업자의 안전사고를 예방하여 안전율을 향상시키며, 사고 발생후 고장 내용을 운전자가 감지하여 신속히 복구 재가동을 이룰수 있는 열연가열로의 핫쿨링 시스템 파손 방지장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

열원을 제공하는 버너와, 슬라브를 이동시키는 워킹빔과, 상기 워킹빔을 고온의 순환수로서 냉각하도록 후렉시블호스, 사이트그라스유량계, 보충수탱크, 순환수공급펌프 및 열교환기로 이루어진 핫쿨링순환수시스템을 갖추어 장입물을 열처리하는 가열로에 있어서,

상기 후렉시블호스와 사이트그라스유량계사이의 연결배관에 연통설치되고, 상,하부유로를 갖는 메인보디와,

상기 메인보디내부와 연통되는 수직로를 개폐하도록 상하유동가능하게 수용된 포핏을 하방으로 탄력지지하고, 상기 상부유로를 통한 수증기의 유입에 의한 상기 포핏의 상승시 전진작동되는 니들스토퍼를 갖추며, 팽창된 수증기를 외부로 배기하는 상부배출관을 외부면에 관통형성하여 상기 메인보디의 상부에 착탈가능하게 조립되는 압력조절구;

상기 하부유로에 배치되어 유로를 차단하는 밀봉부재를 갖추고, 하부단에 밀폐갭이 조립되며, 상기 밀봉부재의 용해시 상기 하부유로를 통해 배출되는 수증기 의 온도를 검지하는 온도감지센서를 갖는 하부배출관이 외부면에 조립되어 상기 메인보디의 하부에 착탈가능하게 갖추어지 온도감지구;를 포함함을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치가 설치되는 설비의 개략도이고, 도 2(a)(b)는 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치를 도시한 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치를 도시한 작동상태도이다.

본 발명의 장치(1)는 가열로(100)내의 워킹빔(104)을 핫쿨링시키도록 고온의 순환수를 공급하는 순환수공급펌프(108)의 고장에 의한 상기 워킹빔(104)내에 잔류하는 순환수의 상변화에 의한 팽창시 핫쿨링용 순환수를 공급하는데 사용되는 후렉시블호스(105), 사이트그라스유량계(106)와 같은 부품의 파손을 방지하도록 핫쿨링시스템에 갖추어지는 것으로써, 이러한 장치(1)는 메인보디(10), 압력조절구(30) 및 온도감지구(50)등으로 구성된다.

즉, 상기 메인보디(10)는 상기 후렉시블호스(105)와 사이트그라스유량계(106)를 연통연결하는 연결배관(110)의 길이중간에 연통연결되도록 선,후단 내주면에 각각 암나사부(10a)(10b)가 각각 형성되어 상기 연결배관(110)사이에 착탈가능학 나사조립되는 중공부재이며, 몸체외부면에는 상기 압력조절구(30)와 연통되는 상부유로(11)와, 상기 온도감지구(50)와 연통되는 하부유로(12)가 각각 수직하게 형성되어 있다.

또한, 상기 압력조절구(30)는 상기 상부유로(11)의 내주면에 형성되는 암나사부와 하부단이 나사결합되고, 상기 메인보디의 내부과 연통되는 수직로(30a)의 상부를 개폐하도록 내부공간에 포핏(poppet)(31)이 상하유동가능하게 수용된다.

여기서, 상기 포핏(31)은 하부외부면에 상기 수직로(30a)의 상부내로 삽입되는 돌출부(31a)가 돌출형성되어 있으며, 상기 압력조절구(30)내에 수용되는 스프링부재(32)의 탄성복원력에 의해서 하방으로 탄력지지되고, 상기 스프링부재(32)의 탄성복원력은 상기 압력조절구(31)의 상단에 조립되는 상부커버(33)의 중앙공에 나사결합되고, 하부단에 가압판(34a)이 장착된 스크류부재(34)에 의해서 조절된다.

이에 따라, 상기 수직로(30a)를 통한 수증기의 배출은 상기 스크류부재(34)의 감김,풀림회전에 의하여 상기 제 1스프링부재(32)의 탄성력을 높이거나 줄여서 적절히 조절할수 있는 것이다.

또한, 상기 수직로(30a)를 통한 수증기의 유입에 의한 상기 포핏(31)의 상승시 상기 압력조절구(30)의 외부면에 형성된 상부배출관(39)을 통한 고온 수증기의 배출이 용이하도록 상승된 포핏(31)의 하부단으로 전진작동되어 상기 포핏(31)의 하강복귀를 곤란하게 하는 니들스토퍼(35)를 갖추어 구성하고, 개구된 수직로(30a)를 통하여 배출되는 수증기를 외부로 배출하도록 상기 압력조절구(30)의 외부면에는 상부배출관(39)을 형성한다.

이러한 니들스토퍼(35)는 상기 상부배출관(39)의 정반대편 압력조절구(30)의 외부면에 돌출형성되는 중공형 니플베이스(30b)의 니플커버(37)에 수평이동가능하게 조립되고, 선,후단에 끼움구(35a)와 스토퍼(35b)를 각각 갖추어 제 2스프링부재(38)에 의해서 상기 포핏(31)측으로 탄력지지되는 한편, 전진작동시 상기 스토퍼(35b)에 접촉되어 감지신호를 발생시키는 접촉스위치(36)를 갖추어 구성한다.

여기서, 상기 접촉스위치(36)와 스토퍼(35b)와의 접촉은 상기 니들스토퍼(35)선단의 끼움구(35a)가 상승된 포핏(31)과 수직로(30a)사이에 완전히 삽입되어 상기 상부배출관(39)과 수직로(30a)가 완전히 서로 연통되도록 상기 니들스토퍼(35)가 완전히 전진될 때 이루어져 작업자가 순환수공급펌프(108)의 고장과 같은 순환수공급중단에 의한 수증기의 발생여부를 상기 접촉스위치(36)의 접촉신호에 의해서 바로 알 수 있도록 한다.

한편, 상기 온도감지구(50)는 상기 메인보디(10)의 하부유로(12)에 배치되어 이를 통한 수증기의 유출을 차단하도록 유로를 차단하는 밀봉부재(51)를 갖추며, 상기 메인보디(10)의 하부외부면에 형성된 수나사부에 착탈가능하게 조립되도록 선단내주면에 암나사부가 형성된 중공원통부재이며, 개구된 하부단에는 이를 밀폐하도록 밀폐갭(55)이 나사식으로 체결된다.

여기서, 상기 밀봉부재(51)는 상기 사이트그라스유량계(106)의 측면강화유리의 용융온도 500℃보다 낮은 융용온도를 갖는 재료로 구성되어 이상발생시 상변화된 수증기의 고온에 의해서 녹아지도록 하여 상기 하부유로(12)를 개구시키며, 이를 위해서 상기 밀봉부재(51)는 327.5℃의 용융온도를 갖는 납소재로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 온도감지구(50)의 외부면에는 상기 밀봉부재(51)의 용해시 개 공되는 하부유로(12)를 통해 배출되는 고온의 수증기 온도를 검지할수 있도록 온도감지센서(52)를 갖는 하부배출관(53)을 외부면에 교체가능하게 조립한다.

또한, 상기 온도감지구(50)의 내부공간에는 상기 하부배출관(53)을 배출되는 수증기에 포함된 이물질을 여과하고, 녹아진 밀봉부재(51)의 외부배출이 곤란하도록 스트레인너(54)가 내장되며, 상기 스트레인너(54)는 상기 밀폐캡(55)을 온도감지구(50)로부터 분해하여 분해할수 있다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

가열로(100)내에서 슬라브와 같은 장입물(103)을 이동시키는 워킹빔(104)을 핫 쿨링냉각시키기 위해서 워킹빔(104)내로 순환수를 공급하는 후렉시블호스(105)와, 공급되는 순환수의 흐름을 관찰하는 사이트그라스유량계(106)사이에 본 발명의 장치(1)를 설치한 상태에서, 상기 워킹빔(104)을 고온의 순환수로서 냉각하는 작업중 핫쿨링시스템(hot cooling system)의 순환수공급펌프(108)의 고장과 같은 이상발생으로 인하여 순환수 공급이 중단되면, 상기 가열로(100)내부의 워킹빔(104)내에 잔류하는 순환수가 상기 가열로(100)내의 고온분위기에 의해서 가열되어 순환수가 액체상태에서 기체상태로 상변화되어 고열과 고압의 수증기를 발생시킨다.

그리고, 상기 워킹빔(104)내에서 발생된 수증기는 상기 장치(1)의 메인보디(10)내로 유입되며, 이때, 상기 메인보디(10)의 상부외부면에 조립된 압력조절구(30)에는 상기 메인보디(10)내부와 연통되는 수직로(10a)의 상단을 밀폐하도록 하방으로 탄력지지하는 제 1스프링부재(32)가 설치되고, 상기 제 1스프링부재(32)의 탄성복원력은 스크류부재(34)에 의의해서 조절되는바, 이상 압 력발생으로 인하여 사전에 설정된 가압력으로 상기 수직로(10a)의 상부를 밀폐하고 있던 상기 포핏(31)이 상기 메인보디(10), 수직로(10a)로 전달되는 수증기의 압력에 의해서 상승되면, 상기 포핏(31)은 제 1스프링부재(32)을 상방으로 밀어 압축시키되면서 상승되어 상기 개방되는 수직로(10a)를 통하여 배출되는 수증기를 상기 압력조절구(30)의 외부면에 형성된 상부배출관(39)을 통하여 배출한다.

또한, 순환수인 물이 수증기로 변하면서 발생되는 부피의 차이로 열리도록 상승된 포핏(31)이 닫힘과 열림을 반복하는 상하운동을 하게 되면, 관로 내부에 수격현상(hammering)을 유발하여 배관을 심하게 진동시키고, 이로 인하여 상기 후렉시블호스(105)를 파손시킬수 있기 때문에, 이러한 수격현상을 방지하기 위해서, 상기 상부배출관(39)의 개방상태를 유지하도록 이상압력발생시 상승되는 포핏(31)과 상기 수직로(30a)에 니플스토퍼(35)의 끼움구(35a)가 끼이도록 한다.

즉, 이상압력발생시 상기 포핏(31)이 상승되면, 제 2스프링부재(38)에 의해서 상기 포핏(31)측으로 탄력지지되는 니들스토퍼(35)가 탄성력에 의해서 상기 상부배출관(39)측으로 전진되면서 상기 포핏(31)가 수직로(30a)사이에 끼여져 상기 포핏(31)의 상승상태를 그대로 유지하고, 전진되는 니들스토퍼(35)의 후단에 장착된 스토퍼(35b)가 접촉 스위치(36)에 접촉되면서 수증기에 의한 이상압력발생을 작업자가 알수 있도록 신호를 전송한다.

또한, 상기 메인보디(10)의 하부유로(12)내에 설치되어 이를 밀봉하고 있던 밀봉부재(51)와 접하는 고온의 수증기 온도가 상기 밀봉부재(51)의 융용온도보다 높아 상기 밀봉부재를 녹이게 되면, 개방되는 하부유로(12)를 통하여 배출되는 수 증기는 하부배출관(53)을통해서 외부로 배출된다. 이에 따라, 고온,고압의 수증기에 의해서 상기 사이트그라스유량계(106)가 파손되는 것을 방지할수 있다.

이때, 상기 온도감지구(50)내에는 필터부재인 스트레인너(54)가 설치되어 있기 때문에, 고온의 수증기에 의해서 녹아진 밀봉부재(51)가 외부로 배출되는 것을 방지하며, 상기 하부배출관(53)를 통하여 배출되는 수증기는 이에 설치된 온도감지센서(52)에 의해서 온도가 감지되며, 그 온도값은 작업자가 알수 있도로 전송된다.

또한, 이상사고 발생후 정상조업재개시 녹여진 밀봉부재(51)는 상기 밀폐캡(55)을 신속하게 온도감지구(50)로부터 분해한 다음, 새로운 밀봉부재(51)를 하부유로(12)내에 삽입하여 복구작업을 종료한다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 이상발생시 사전에 설정된 압력값보다 큰 고압의 수증기가 발생될 때, 포핏을 상승시켜 고온,고압의 수증기를 외부로 배출하고, 배출여부를 작업자에게 신속하게 통지함으로써, 설비를 안전하게 보호할수 있으며, 이상발생부위에 대한 조치작업을 신속하게 수행할수 있는 사고 발생후 신속한 복구가 가능하여 재가동시간을 단축하고 이로 인하여 작업생산성을 향상시킬수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

열원을 제공하는 버너(102)와, 슬라브를 이동시키는 워킹빔(104)과, 상기 워킹빔(104)을 고온의 순환수로서 냉각하도록 후렉시블호스(105), 사이트그라스유량계(106), 보충수탱크(107), 순환수공급펌프(108) 및 열교환기(109)로 이루어진 핫쿨링시스템을 갖추어 장입물을 열처리하는 가열로(100)에 있어서,

상기 후렉시블호스(105)와 사이트그라스유량계(106)사이에 연통설치되고, 상,하부유로(11)(12)를 갖는 메인보디(10)와,

상기 메인보디(10)내부와 연통되는 수직로(10a)를 개폐하도록 상하유동가능하게 수용된 포핏(31)을 하방으로 탄력지지하고, 상기 상부유로(11)를 통한 수증기의 유입에 의한 상기 포핏(31)의 상승시 전진작동되는 니들스토퍼(35)를 갖추며, 팽창된 수증기를 외부로 배기하는 상부배출관(39)을 외부면에 관통형성하여 상기 메인보디(10)의 상부에 착탈가능하게 조립되는 압력조절구(30);

상기 하부유로(12)에 배치되어 유로를 차단하는 밀봉부재(51)를 갖추고, 하부단에 밀폐갭(55)이 조립되며, 상기 밀봉부재(51)의 용해시 상기 하부유로(12)를 통해 배출되는 수증기의 온도를 검지하는 온도감지센서(52)를 갖는 하부배출관(53)이 외부면에 조립되어 상기 메인보디(10)의 하부에 착탈가능하게 갖추어지 온도감지구(50);를 포함함을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 포핏(31)은 상기 압력조절구(30)내에 수용되는 스프링부재(32)의 탄성복원력에 의해서 하방으로 탄력지지되고, 상기 스프링부재(32)의 탄성복원력은 상기 압력조절구(31)의 상단에 조립되는 상부커버(33)의 중앙공에 나사결합되고, 하부단에 가압판(34a)이 장착된 스크류부재(34)에 의해서 조절됨을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 니들스토퍼(35)는 상기 상부배출관(39)의 정반대편 압력조절구(30)의 외부면에 돌출형성되는 중공형 니플베이스(30b)의 니플커버(37)에 수평이동가능하게 조립되고, 선,후단에 끼움구(35a)와 스토퍼(35b)를 각각 갖추어 제 2스프링부재(38)에 의해서 상기 포핏(31)측으로 탄력지지되는 한편, 전진작동시 상기 스토퍼(35b)에 접촉되어 감지신호를 발생시키는 접촉스위치(36)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 밀봉부재(51)는 상기 사이트그라스유량계(106)의 측면강화유리의 용융온도 500℃보다 낮은 융용온도를 갖는 납소재로 구성됨을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도감지구(50)의 내부공간에는 상기 하부유로(12)에서 녹아진 밀봉부재(51)의 외부배출이 곤란하도록 스트레인너(54)가 내장됨을 특징으로 하는 열연가열로의 핫쿨링시스템 파손방지장치.