KR100833000B1 - 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들 - Google Patents

Abstract

금속산업의 정련공정에 있어서 용융금속의 운반 또는 정련용 노체인 제강 래들(LADLE)을 제공한다.

상기 래들은, 래들의 철피 내측의 내화연와부;와, 상기 철피 상단부의 개구측에 철피에 연결 고정되는 상부 브라켓트와 상기 상부 브라켓트의 하측으로 철피 내측에서 탄성체를 개재하여 상하 유동토록 연결 배치되는 하부 브라켓트로 구성된 가변형 브라켓트수단; 및, 상기 가변형 브라켓트단과 상기 슬라그측 최상단 내화연와사이에 상기 하부 브라켓트가 삽입 지지되어 열팽창시 지지되는 브라켓트 안착부를 포함하면서 개재되어 내화연와부의 열팽창에 따라 상기 가변형 브라켓트수단과 연계하여 유동되도록 구성된 조정 내화연와를 포함하여 구성된다.

따라서, 이와 같은 본 발명에 의하면, 래들에 내설 되어있는 내화연와가 고온의 용강과 접촉하면서 발생하는 열팽창 응력을 상기 이동형 브라켓트가 흡수함으로 인하여, 래들 내부에 설치되어 있는 내화물의 스폴링(SPALLING) 손상을 방지하고 래들 철피의 손상을 억제하여 래들의 보수비용을 절감시키는 한편, 수명은 연장시키는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

래들, 내부연와, 개구측 브라켓트, 이동형 브라켓트, 철피

Description

열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들{A LADLE}

도 1은 일반적인 래들을 도시한 전체 구성도

도 2는 종래 래들의 내화물이 열팽창되면서 개구측 상부 브라켓트를 파손시키는 문제를 도시한 요부도

도 3은 본 발명에 따른 래들을 도시한 전체 구성도

도 4는 본 발명인 래들에서 열팽창에 대응하여 가변 위치되는 브라켓트수단을 도시한 요부도

도 5는 본 발명의 래들에서 조정 내화연와를 도시한 요부 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 바닥 영구장 2.... 래들 바닥 연와

3.... 래들 철피 3a.... 열변형된 래들의 상부철피

4.... 래들 영구장 연와 5.... 래들 준영구장 연와 6.... 용강라인측 연와 7.... 슬라그측 연와

8.... 상부 브라켓트 8a.... 변형된 상부 브라켓트

9.... 상부 캐스터블 9a.... 탈락된 상부 캐스터블

100.... 가변형 브라켓트수단 110.... 상부 브라켓트

120.... 하부 브라켓트 130.... 지지체

140.... 탄성체 150.... 단열재

200.... 조정 내화연와 L.... 본 발명의 래들

m.... 용강 s.... 슬라그

본 발명은 금속산업의 정련공정에 있어서 용융금속의 운반 또는 정련용 노체인 제강 래들(LADLE)에 관한 것으로 이는 특히, 래들 개구측의 브라켓트를 이동형으로 설치함으로서, 래들에 내설 되어있는 내화연와(벽돌)가 고온의 용강과 접촉하면서 발생하는 열팽창 응력을 상기 이동형 브라켓트가 흡수함으로 인하여, 래들 내부에 설치되어 있는 내화물의 스폴링(SPALLING) 손상을 방지하고 래들 철피의 손상을 억제하여 내화물의 보수 횟수를 줄이어 래들의 보수비용을 절감시키는 한편, 수명은 연장시키는 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들에 관한 것이다.

일반적으로 제철산업의 제강공정에서는 전로(Conveter) 또는 전기로(EAF)에서 출강한 고온의 용강(m)을 운반,정련하기 위하여 내부가 내화물로 시공된 노체인 래들이 사용되고 있다.

즉, 제강공정에서 래들은 전기로 또는 전로에서 출강한 고온의 용강을 받아 2차 정련 공정인 LF,탈가스(De-Gassing) 공정등을 거쳐 연속주조 공정인 턴디쉬 (Tundish)에 용강(m)을 주입하는 일련의 반복된 공정을 거치게 되고, 그리고 상기 래들의 내부에는 고온의 용강이 체류한 상태에서 2차 공정을 거쳐 턴디쉬까지 이송하게 되는데, 이러한 래들의 내부구조는 도 1에서 개략적으로 도시하고 있는데, 크게 슬라그(s) 측의 내화연와(7), 용강측의 벽체 내화연와(6) 및, 바닥측의 내화연와(2)로 구분할 수 있다.

그런데, 일반적으로 고온의 침식성 슬래그(s)와 접촉되는 부분의 내화연와 (7) 부분이 용강(m)측 내화연와(6) 보다 손상이 매우 큰데, 이는 통상 슬라스측 내화연와(7)는 고내식성을 갖는 마그네시아 카본(MgO-C)질 내화연와를 사용하고, 용강이 정체되는 용강측 내화연와(6)부분은 메탈 라인부(Metal Line)로 알루미나-마그네시아-카본질(Al2O3-MgO-C) 내화벽돌이 사용되기 때문이다.

한편, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 내화연와(6)(7)의 내측으로 영구장 및 준영구장 연와(4)(5)를 개재하여 철피(3)가 덮히고, 상기 철피(3)의 상측에는 일체로 상부 브라켓트(8)가 설치되어 있고 상기 슬라그측 내화연와(7)와 상기 상부 브라켓트(8) 사이에는 캐스터블 내화물(9)이 개재되어 있다.

그런데, 도 2에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 종래의 래들 개구측 브라켓트(8)에 있어서는, 래들에 담겨져 있는 용강(m)의 고열에 의해 래들 내화연와 (6)(7)들이 팽창을 하게 되는데 이때, 대략 1600℃에서 7.14 ⅹ103 Kg/cm2 정도의 열팽창력을 갖는 내화연와(6)(7)가 래들 개구측(A)으로 연속적으로 밀리면서 상기 내화벽돌(6)(7)들을 지지 고정하는 철피(3) 상단부의 상부 브라켓트(8a)가 변 형된다.

결국, 상기 상부 브라켓트(8)과 슬라그측 내화벽돌(7)사이에 시공된 캐스터블 내화물(9)이 탈락(9a)되어 래들의 철피(3)가 그대로 노출되는 문제점이 발생되고, 또한 슬라그측 내화벽돌(7)의 줄눈부(10) 이완현상으로 내화연와(6)(7)의 틈새로 용강(m) 및 슬라그(s)가 침투되며, 이에 따라 내화연와(6)(70)의 손상을 물론, 심한경우 용강에 의한 철피(3)의 용손이 발생하여 래들 내화물의 수리 주기를 크게 단축시키는 것이다.

따라서, 래들 상측의 브라켓트를 내화연와의 열팽창을 흡수할 수 있는 가변형으로 설치하면, 브라켓트의 변형 및 이에 따른 내화연와부분의 틈새발생을 줄이어 용강 및 슬라그의 침투를 방지할 수 있기 때문에 바람직할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 내부의 내화연와가 용강의 고열에 의해 팽창하여도 이를 개구측 브라켓트수단에서 흡수하면서 내화연와의 지지구조는 변형없이 견고하게 함으로서, 용강 및 슬라그의 연와침투에 따른 연와 손상 및 철피의 용손등을 효과적으로 방지시킬 수 있어 수명을 향상시킨 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은,
철피;
상기 철피의 내측으로 바닥과 측벽에 배치된 바닥영구장 및 영구 및 준영구 영구장;
상기 영구장들의 내측에 배치된 바닥 내화연와, 용강측 내화연와 및, 슬라그측 내화연와의 내화연와부;
상기 철피 상단부의 개구측에 철피에 연결 고정되는 상부 브라켓트와 상기 상부 브라켓트의 하측으로 철피 내측에서 탄성체를 개재하여 상하 유동토록 연결 배치되는 하부 브라켓트로 구성된 가변형 브라켓트수단; 및,
상기 가변형 브라켓트단과 상기 슬라그측 최상단 내화연와사이에 상기 하부 브라켓트가 삽입 지지되어 열팽창시 지지되는 브라켓트 안착부를 포함하면서 개재되어 내화연와부의 열팽창에 따라 상기 가변형 브라켓트수단과 연계하여 유동되도록 구성된 조정 내화연와;
를 포함하여 구성된 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들을 마련함에 의한다.

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이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 래들을 도시한 전체 구성도이고, 도 4는 본 발명인 래들에서 열팽창에 대응하여 가변 위치되는 브라켓트수단을 도시한 요부도이며, 도 5는 본 발명의 래들에서 조정 내화연와를 도시한 요부 사시도인데, 종래기술과 동일한 구성은 동일부호로 나타낸다.

먼저, 도 3에서는 본 발명에 따른 래들(L)을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 래들(L)의 전체 구조를 살펴보면, 래들(L)의 외곽틀을 형성하는 바닥부와 이에 연이은 측벽이 일체로 원통형상으로 형성된 철피(3)를 갖추고 있다.

그리고, 상기 철피(3)의 내측에는 바닥측으로 바닥 영구장 연와(1)가 배치되고, 철피(3)의 측벽부분에는 영구장 연와(4) 및 준영구장 연와(5)가 순차로 형성되어 있고, 실제로 용강(m) 및 슬라그(s)가 접촉하는 내장 내화연와부는 용강측 내화연와(6) 와 그 상측으로 연이어 쌓이는 슬라그측 내화연와(7)가 배치되고, 바닥측에는 바닥 내화연와(2)가 설치된다.

한편, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 래들(L)은 그 구성적 특징부인 가변형 브라켓트수단(100)과 조정 내화연와(200)를 추가로 포함하는데, 이와 같은 본 발명의 가변형 브라켓트 수단(100)은 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 철피(3) 상단부의 개구(A)측에 설치된다.

즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 가변형 브라켓트 수단(100)을 상세하게 살펴보면, 이와 같은 본 발명의 가변형 브라켓트수단(100)은, 상기 래들 개구측 철피(3)에서 래들 내측을 향하여 수평하게 일체로 연결 고정된 상부 브라켓트(110) 및, 상기 브라켓트(110)의 하측으로 철피(3)의 내측에서 탄성체(140)를 개재하여 상하 유동토록 연결 배치되고, 상기 철피(3)를 관통하여 삽입된 지지체(130)로서 하부가 지지되는 하부 브라켓트(120)를 구비한다.

다음, 도 3 및 도 5에서는 상기 본 발명의 래들(L)에서 조정 내화연와(200)를 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 조정 내화연와(200)는, 상기 가변형 브라켓트단(100)과 상기 슬라그측 최상단 내화연와(7')사이에 개재되어 내화연와부의 열팽창에 따라 상기 가변형 브라켓트수단(100)과 연계하여 유동되도록 구성되어 있다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 조정 내화연와(200)는, 상기 최상부 슬라그측 내화연와(7')의 상부에 밀착 지지되는 바닥부(210)와, 상기 바닥부(210)에서 내화연와부의 직선상으로 신장되는 수직부(220)가 일체로 형성되어 역 ㄴ자형상으로 이루어 지고, 이때 상기 바닥부(210)와 수직부(220)의 내측 경계부분에는 상기 하부 브라켓트(120)가 삽입 지지되어 열팽창시 지지되는 브라켓트 안착부(230)가 일체로 형성되어 있다.

그리고, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 가변형 브라켓트수단 (100) 즉, 상부 브라켓트(110)와 하부 브라켓트(120)와 조정 내화연와(200)사이에는 철피(3)의 열변형을 방지하기 위한 단열재(150)가 채워지는데, 이와 같은 단열재(150)는 내열성이 우수하고 시공이 용이한 세라믹 울(SERAMIC WOOL)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4에서 도시한 바와 같이, 조정 내화연와(200)가 내화연와부의 열팽창으로 상승하는 때에 일체로 탄성체 즉, 스프링(140)의 탄성력으로 상승하는 상기 하부 브라켓트(120)는 상기 상부 브라켓트(110)와 그 두께 와 형상이 같으며, 상기 하부 브라켓트(120)의 폭은 하측의 슬라그측 내화연와(7')(7) 두께의 2/3 정도가 바람직한데, 반드시 이에 한정되는 것을 아니다.

그리고, 상기 하부 브라켓트(120)의 실질적인 수직방향으로의 유동을 가능하게 하는 상기 브라켓트(110)(120)사이의 탄성체 즉, 스프링(140)은, 상기 상,하부 브라켓트(110)(120)의 상,하측에 설치된 돌부(112)(122)에 의하여 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스프링(140)은 범용적으로 사용되는 래들용 내화물의 열간팽창률 (1600℃에서 13.6% )과 열간 팽창응력(1600℃ 에서 7.14 ⅹ103 Kg/cm2 1600℃)을 흡수할 수 있는 정도의 고장력강을 제조되고, 그 크기는 상기 하부브라켓트(120)의 1/3 넓이 정도면 바람직할 것인데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 하부 브라켓트(120)와 상부 브라켓트(110)는 스프링(140)으로 연결되기 때문에, 장기간 사용시 하부 브라켓트(120)의 하중에 의한 스프링(140)의 복원력이 상실되는 것을 방지하기 위한 상기 지지체(130)는 그 단부의 고정부(132)가 철피(3)에 지지되고, 상기 하부 브라켓트(120)를 내화연와부가 팽창하지 않은 정상적인 위치에서 지지하며, 이와 같은 지지체(130)와 스프링(140)은 래들 원주방향으로 대략 30도 간격으로 배치하는 것이 설치비용측면에서 바람직 할 것이다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가변형 브라켓트 수단(100)의 상부 브라켓트(110)는 래들 철피(3)와 일체로 연결 설치하고, 그 하측으로 래들의 원주방향으로 30도 간격으로 스프링(140)으로 연결된 하부 브라켓트(120)를 배치하고, 상기 하부 브라켓트(120)는 철피(3)를 통하여 삽입되고 후단부에 일체로 형성된 고정부(132)로 철피(3)에 지지된 래들 원주방향으로 30도 간격으로 배치되는 지지체(130)에 지지되어 있다.

그리고, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 하부 브라켓트(120)는 래들 내화 연와부중 최상단의 슬라그측 내화연와(7')에 안착된 조정 내화연와(120)의 안착부 (230)에 삽입되어 있다.

따라서, 내화연와부의 용강측 및 슬라그측 내화연와(5)(6)들이 열간중 수직 팽창력을 받으면, 상기 조정 내화연와(200)가 일체로 상승하면서 상기 하부 브라켓트(120)가 스프링(140)을 수축시키면서 상승하여 가변작동되기 때문에, 종래 래들 철피(3)의 변형이 발생되지 않고, 상부 브라켓트(110)의 변형에 따른 손상을 방지하고, 본 발명의 브라켓트수단(100)에 의하면 내화연와부를 안정적으로 지지하면서도 슬라스측 내화연와(7)의 줄눈부 이완도 방지하여 이에 슬라그 및 지금등이 침투하는 것을 효과적으로 억제하여 래들 내화연와부의 수리주기를 연장시키고, 이는 결국 래들(L)의 수명을 연장시키는 것이다.

한편, 상기 상부 브라켓트(110)와 하부 브라켓트(120)사이에 개재되는 탄성체인 스프링(140)은 래들의 원주방향으로 30°간격으로 설치되는 것이 바람직한데, 만약 그 간격이 너무 크면면, 내화연와부의 팽창압력에 대한 흡수력이 작아 상부 브라켓트(110)로 과도한 압력이 가해지면서 원활한 팽창응력을 흡수하지 못하여 결국, 종래와 같은 내화연와(7)의 줄눈부간 응력충돌로 내화연와(7)의 스폴링 손상이 발생되기 때문에, 상기 스프링(140)은 충분한 완충작용을 수행하도록 원주방향으로 30° 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 래들(L)은 사용특성상 고온의 용강(m)을 처리하는 과정과 처리완료 과정을 반복함에 따라 열간상태와 냉간상태를 반복하게 되므로, 열간시에는 내화연와(6)(7)의 팽창압력을 받아 상기 스프링(140)은 수축되지만, 냉간중에 다시 원래 의 상태로 복원되기 때문에, 상기 하부 브라켓트(120)는 스프링의 반복적인 수축 및 팽창으로 복원력이 약해지면, 아래로 처지기 때문에, 상기 하부 브라켓트(120)는 철피(3)를 통과하는 지지체(130)로 지지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 하부 브라켓트(120)는 내화물의 팽창응력을 스프링(120)에 전달하기도 하지만, 동시에 철피(3) 내측에서 가변형으로 제공되면서 최종적으로는 조정 내화연와(200)와 그 하측의 슬라그측 내화연와(7')(7)를 상부에서 아래로 지지하는 역활을 하도록 한다.

다음, 상기 상부 브라켓트(110)와 하부 브라켓트(120)사이로 조정 내화연와 (200)의 내측에는 상기 연와를 시공하기 전에 먼저 세라믹 울(150)을 충진시키면, 단열효과를 발생하면서 그 내측의 상기 스프링(140)의 탄성운동에는 간섭이 되지 않아 철피(3)를 보호하는 것이다.

이에 따라서, 본 발명의 래들(L)은 열팽창압력이 내화연와부에서 발생하면 이를 흡수하여 내화연와부 사이에 슬라그등의 침투를 차단하고, 내화연와부의 지지력을 유지시키도록 하여 수명이 가일층 연장된 것이다.

이와 같이 본 발명인 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들에 의하면, 래들 개구측에 설치된 브라켓트를 가변형으로 설치하여 열간중 발생하는 래들 내화연와의 열팽창을 흡수하도록 하여 상기 래들 브라켓트의 자체 변형이 방지되고 래들 내화연와간의 틈새에 의한 줄눈부 이완으로 인한 슬라그 및 용강침입이 효과적 으로 방지되어 래들 내화연와 및 래들철피의 손상을 억제하여 래들 내화연와의 수리주기를 연장시키고, 래들의 보수비용이 감소됨은 물론, 래들 자체의 수명을 연장시키는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

따라서, 래들 내화연와의 줄눈부 이완으로 침투된 슬라그 및 용강에 의한 철피 용손시 발생되는 래들의 용강유출을 미연에 방지시키어 대형 안전사고를 예방하도록 하는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 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 (4)

1. 철피(3);

   상기 철피(3)의 내측으로 바닥과 측벽에 배치된 바닥영구장(1) 및 영구 및 준영구 영구장(4)(5);

   상기 영구장(1)(4)(5)들의 내측에 배치된 바닥 내화연와(2), 용강측 내화연와(6) 및, 슬라그측 내화연와(7)의 내화연와부;

   상기 철피(3) 상단부의 개구(A)측에 철피에 연결 고정되는 상부 브라켓트 (110)와 상기 상부 브라켓트(110)의 하측으로 철피 내측에서 탄성체(140)를 개재하여 상하 유동토록 연결 배치되는 하부 브라켓트(120)로 구성된 가변형 브라켓트수단(100); 및,

   상기 가변형 브라켓트단(100)과 상기 슬라그측 최상단 내화연와(7')사이에 상기 하부 브라켓트(120)가 삽입 지지되어 열팽창시 지지되는 브라켓트 안착부 (230)를 포함하면서 개재되어 내화연와부의 열팽창에 따라 상기 가변형 브라켓트수단(100)과 연계하여 유동되도록 구성된 조정 내화연와(200);

   를 포함하여 구성된 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가변형 브라켓트 수단(100)의 상부 브라켓트(110)는, 상기 래들 개구측 철피(3)에서 래들 내측을 향하여 수평하게 일체로 연결 고정되고, 상기 하부 브라켓트(120)는, 상기 철피(3)를 관통하여 삽입된 지지체(130)로서 하부가 지지되는 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들.
3. 제 1항에 있어서, 상기 조정 내화연와(200)는, 상기 최상부 슬라그측 내화연와(7')의 상부에 밀착 지지되는 바닥부(210) 및, 상기 바닥부(210)에서 내화연와부의 직선상으로 신장되는 수직부(220)가 일체로 형성되고,

   상기 조정 내화연와의 브라켓트 안착부(230)는 상기 바닥부(210)와 수직부(220)의 내측 경계부분에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가변형 브라켓트수단(100)과 조정 내화연와(20)사이로 철피(3) 내측에는 철피(3)의 보호를 위한 단열재(150)가 채워진 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 내화물 파손이 방지되는 래들.

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