KR100894302B1 - 개선된 노 냉각 장치 및 야금 용기, 그리고 노 냉각 방법 - Google Patents

Abstract

용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기 내의 유체 냉각재의 분배 및 수집을 위한 냉각시스템(200). 상기 냉각시스템(200)은 흡입 매니폴드(216), 상기 흡입 매니폴드에 부착되는 복수의 헤더(212, 214) 및 각각의 헤더를 따라 위치되는 복수의 분배 디스펜서(210)를 포함하는 분배 시스템(204)을 포함하여 이루어진다. 수집 매니폴드(218)를 포함하는 수집 시스템(206)은 유체 냉각재(202)를 수집하도록 위치된다. 분배 디스펜서들(210)은 상기 유체 냉각재(202)를 상기 수집 매니폴드(218)를 향해 지향시키도록 위치되며, 상기 수집 매니폴드를 향해 상기 냉각재를 지향시키기 위하여 상기 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 대부분을 활용한다.

Description

개선된 노 냉각 장치 및 야금 용기, 그리고 노 냉각 방법{IMPROVED FURNACE COOLING DEVICE, METALLURGICAL VESSELS AND FURNACE COOLING METHOD}

일반적으로, 본 발명은 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기들(metallurgical vessels)의 개선된 냉각에 관한 것이다. 본 발명은 용융된 물질들을 처리하는데 사용되는 야금 용기들의 루프들(roofs), 측벽들 및 고온 가스 덕트들의 폐쇄 요소들의 스프레이 냉각과 연계한 특정 응용례를 찾는 것이다. 보다 구체적으로는(그러나 이로서 제한되는 것은 아님), 본 발명은 전기 아크 노 시스템들을 포함하는 노 시스템들의 열적으로 개선된 표면들의 액체 스프레이 냉각(즉, 물)에 관한 것이다.

당업자들이라면, 야금 용기들이 적어도 처리의 가열 단계 동안 용융된 금속을 하우징하기 위하여 용융된 물질들의 처리에 사용된다는 것을 이해할 것이다. 이들 야금 용기들은 강 및 슬래그와 같은 용융된 물질들을 처리할 수 있다. 또한, 이들 종래의 야금 용기들은 야금 용기들의 온도를 조절하는데 사용되는 냉각 시스템들을 포함한다.

예를 들어, Spray-Cooled^TM 전기 노 시스템들로서 기술될 수 있는 미국특허 제 4,715,042 호, 제 4,813,055 호, 제 4,815,096 호 및 제 4,849,987 호에 개시된 타입들의 노 시스템들이 이들 종래의 야금 용기들(5)의 타입들이다. Spray-Cooled^TM 시스템들은 물질 처리 동안 인접한 노 내에서 발생되는 열을 소산시키기 위하여 노의 다양한 표면들 또는 폐쇄 요소들을 스프레이 냉각(spray cool) 시키기 위한 유체 기판의 냉각재를 사용한다. 이들 표면들은 루프들 및 측벽들로서 이러한 폐쇄 요소들일 수 있다. 이들 표면들은 통상적으로 단일형인데(unitary), 측벽들은 대체로 원통형 또는 타원형을 포함하여 이루어지고, 루프들은 대체로 원뿔형을 포함하여 이루어진다. Spray-Cooled^TM 시스템들은 노로부터 가열된 가스들을 이송하는데 사용되는 금속 덕트들과 같은 다른 구성요소들을 냉각시키는데 사용될 수 있다.

도 1-3a에서 알 수 있듯이, 강 제조용으로 사용되는 통상적인 Spray-Cooled^TM 전기 노 용기(5)가 도시되어 있다. 도 1-3은 Spray-Cooled^TM 전기 아크 노의 측면도, 평면도 및 단부도를 각각 예시하고 있다. 원형의 수-랭식(water-cooled) 노 루프(10)는 전기 아크 노 베이스(12)의 림(13) 바로 위의 약간 상승된 위치에서 노 마스트 구조체(furnace mast structure;14)에 의하여 지지되는 것으로 도시되어 있다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 루프(10)는 체인들, 케이블들 또는 다른 루프 리프트 부재들(53)에 의하여, 수평방향으로 연장되고 마스크 지지부(22)로부터 바깥쪽으로 펼쳐지는(spread) 마스크 아암들(18 및 20)에 부착된다. 노의 충전(charging) 또는 로딩 동안, 그리고 노 작업 동안이나 후의 다른 적절한 시간에 노 베이스(12)의 개방 최상부를 노출시키도록 루프(10)를 옆으로 수평방향으로 스윙시키기 위하여, 마스트 지지부(22)는 수직방향 마스트 포스트(16)의 상부 상의 지점(24) 주위에서 피봇될 수 있다.

전극들(15)은 루프(10) 위의 위치로부터 개구부(32) 내로 연장되는 것으로 나타나 있다. 노의 작업 동안, 충전물을 용융시키기 위한 전기 아크적으로-생성되는 열(electric arc-generated heat)을 제공하기 위하여 전극들(15)은 중앙 루프의 델타 개구부(32)의 전극 포트들을 통해 하강하여 노 내부로 들어간다. 배출 포트(19)는 작업 동안 노 내부로부터 발생되는 연무들(fumes)의 제거를 가능하게 한다.

노 시스템은 슬래그 및 용융된 강을 흘려보내기(pour off) 위하여 베이스(12)가 양 방향으로 경사질 수 있도록 위치되는 지주(stanchion) 또는 트러니언(trunnion) 타입의 지지부들 상에 장착된다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 노 루프 시스템은 좌선회식(left-handed) 시스템으로서 사용되도록 설정되어, 마스트(14)가 단일의 원-피스 루프(10)를 픽업(pick up) 하고 그것을 노 내부를 노출시키기도록 노의 림(13)에서 떨어진(clear off) (시스템 위에서 보았을 때) 반시계 방식으로 수평방향으로 확실히 스윙시킬 수 있다. 대안적으로, 노 루프 시스템은 우회전식 시스템으로 설정되어, 마스트(14)가 루프(10)를 픽업하고 그것을 수평방향으로 시계 방식으로 스윙시킬 수도 있다.

베이스(12)의 내부에 노출된 대로 루프(10)의 하부 금속 표면(38) 상에 과도한 열이 조성되는 것을 방지하기 위하여, 내부에 루프 냉각 시스템(98)이 채용된다. 노 측벽(138)의 온도를 조절하기 위한 유사한 측벽 냉각 시스템이 100으로 도시되어 있으며, 도 3 및 3a에 가장 잘 나타나 있다. 노의 측벽(138)은 단일의 원- 피스 원통형 셸의 형태로 되어 있다. 측벽 냉각 시스템(100) 아래에 위치되는 내열성 라이너(101)는 용융된 물질(103)의 몸체를 포함한다. 냉각 시스템들(98 또는 100)은 용융된 물질(103)로부터 발생되는 열로 인해 폐쇄 요소들의 온도가 상승할 경우 노의 루프, 측벽 또는 다른 폐쇄 요소들을 냉각시키기 위하여 물 또는 몇몇 다른 적합한 액체와 같은 유체 냉각재를 활용한다.

냉각재(coolant) 순환 시스템이라고 칭할 수 있는 냉각 시스템(98, 100)은 냉각재 공급 시스템 및 냉각재 수집 시스템을 포함하며, 냉각재 재-순환 시스템을 포함할 수도 있다. 냉각재 유입구 파이프(26) 및 유출구 파이프들(28a, 28b)은 좌회전식으로 구성된 노 루프(10)에 대한 냉각재 연결부를 포함한다. 외부 순환 시스템(도시 않음)은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 냉각재를 냉각재 연결부(26)에 공급하기 위한 냉각재 공급 파이프(30) 및 냉각재를 루프(10)의 냉각재 연결부들(28a, 28b)로부터 배수하기 위한 냉각재 배수 파이프들(36a, 36b)을 이용한다.

유연성(flexible) 냉각재 공급 호스(31)는 냉각재 공급 파이프(30) 및 노 루프(10) 주변의 냉각재 유입구 파이프(26)에 부착된다. 이러한 부착은 신속 분리 커플링(quick release coupling)과 같은 패스너(fastener)에 의해 이루어진다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유입구(26)는 루프(10)의 비-가압 내부(un-pressurized interior)에 위치되는 유입구 매니폴드(29)에 이른다. 선택적으로, 용기 벽의 주변 근처의 냉각 시스템의 일부분은 도 3a에 도시된 바와 같이 노(13) 주변에 연장된 유입구 매니폴드(29')를 포함한다.

매니폴드(29)로부터 파이프들(33)의 스포크-형(spoke-like) 패턴으로 방사상 외부로의 분기(branching) 또는 스프레이 헤더(spray header)들(33)은 냉각재를 루프 내부(28)의 다양한 섹션들로 전달한다. 각 헤더(33) 상의 다양한 지점들로부터 하방으로 돌출된 것(protruding)은 하부 루프 패널(38)의 상부쪽 또는 내부 플레이트(38)로 냉각재를 지향하는(direct) 복수의 분배 디스펜서(distribution dispenser)(34) 또는 스프레이 노즐들(34)이다. 스프레이 노즐들(34)은 유체 냉각재를 스프레이 또는 미세한 작은 물방울(droplet) 패턴으로 하부 루프 패널(38)로 지향한다. 하부 패널(38)은 루프의 중심부 또는 루프의 개구부(32)로부터 주변으로 점진적으로 하방으로 기울어진다.

하부 루프 패널들(38) 상에 스프레이된 후, 사용된 냉각재는 하부 루프 패널들(38)의 최상부를 따라 하향 배수되고 배수 유입구들 또는 배수 시스템의 개구부들(51a, 51b, 51c)을 통과한다. 도시된 배수 시스템은 세그먼트들(segments)(57a, 47b)로 나뉜, 직사각형 단면 배관(tubing) 등으로 만들어진 배수 매니폴드(49)를 포함한다. 유사한 배수 시스템(도시 않음)이 노 베이스(furnace base)(12)에 제공된다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 배수 개구부들(51a, 51b)은 루프의 반대쪽들에 있다. 배수 매니폴드는 루프 주변의 내부 주위에 연장되는 폐쇄된 채널을 포함한다. 배수 매니폴드는 하부 루프 패널들(38)의 하부 수준 근처에 위치되며 파티션들(partitions) 또는 벽들(48, 50)에 의해 원주적으로 분리된다. 벽들(48, 50)은 배수 매니폴드를 배수 세그먼트들(47a, 47b)로 분리한다. 배수 매니폴드 세그먼트(47a)는 배수 개구부들(51a, 51b, 51c)을 냉각재 출구 파이프(28a)와 연결한다. 배 수 매니폴드 세그먼트(47b)는 파이프 커넥터(44)를 통해 세그먼트(47a)와 완전히 연통하고 배수 개구부들(51a, 51b, 51c)을 냉각재 출구 파이프(28b)와 연결한다. 유연성 냉각재 배수 호스(37)는 유출구(28a)를 냉각재 배수 파이프(36a)에 연결하는 반면 유연성 냉각재 배수 호스(35)는 유출구(28b) 및 냉각재 배수 파이프(36b)를 연결한다. 신속 분리 패스너들 또는 다른 커플링들이 호스들 및 파이프들을 연결하기 위해 사용될 수 있다. 냉각재 수집 시스템은 펌프와 같은 압력을 이용하여, 배출된(discharged) 냉각재를 루프(10)로부터 냉각재 배수 파이프들(36a, 36b)을 통해 신속하게 효과적으로 배수할 수 있다.

또한, 루프(10)의 우선회식 설비(right-handed installation)를 위한 주연결부들로서 사용될 수 있는 냉각재 연결부들의 제 2 세트가 제공된다. 이러한 냉각재 연결부들의 제 2 의 또는 우선회식의 세트는 냉각재 유입구(40) 및 냉각재 유출구(42)를 포함한다. 좌선회 및 우선회식의 냉각재 연결부들은 마스트 피봇 점(mast pivot point)(24)을 통과하는 선 및 루프(10)의 중심에 대해 루프(10)의 반대쪽들에 존재하며 루프의 인접 사분원들(adjacent quadrants)에 있다. 좌선회식 냉각재 유입구 파이프(26)에서와 같이, 우선회식 냉각재 유입구 파이프(40)는 유입구 매니폴드(29)에 연결된다. 좌선회식 냉각재 유입구(28)에서와 같이, 우선회식 냉각재 유입구(42)는 파티션(50)에 의해 분리되는 냉각재 배수 매니폴드의 개별 세그먼트들(47a, 47b)과 연통하는 개별 유입구 파이프들(42a, 42b)을 포함한다.

좌선회식 시스템의 루프(10)의 설비동안 냉각재가 우선회식 냉각재 연결부들을 통해 누출되는 것을 막기 위해, 개별 루프 냉각재 유입구들 및 유출구들이 밀봉 (seal)되거나 루트가 다시 정해진다(rerouted). 예를 들어, 이동가능한 캡(46)이 냉각재 유입구(40)에 대한 개구부 상에 고정되어 유입구(40)를 밀봉할 수 있다. 또한, 이동가능한 U-형 도관 또는 파이프 커넥터(44)가 개별 냉각재 유입구 개구부들(42a, 42b)을 연결하고 밀봉하여 루프로부터의 누출을 막는다. 파이프 커넥터(44)는 또한 파티션(50) 주위의 배수 매니폴드 세그먼트들(47a, 47b) 사이의 흐름의 연속성을 제공한다. 배수 냉각재가 흡인(suction) 압력과 같은 압력 하에 있는 경우, 파이프 커넥터(44) 및 캡(46)은 또한 배수 매니폴드 섹션들로 공기가 누출되는 것을 막는다.

도 1 내지 3a에 도시된 바와 같은 루프의 작동시, 냉각재는 냉각재 순환 시스템으로부터 냉각재 파이프(30), 호스(31)를 통해 냉각재 유입구(26)로 들어갈 것이다. 이 때, 냉각재는 유입구 매니폴드(29), 스프레이 헤더들(33) 및 노즐들(34)에 의해 루프들의 내부 주위에 분배될 것이다. 유입구 매니폴드(29)에 또한 연결된 냉각재 유입구(40)는 우선회식 설비 사용을 위해 보존되고 따라서 캡(46)에 의해 밀봉될 것이다.

냉각재가 루프 최하부(38)를 냉각시키기 위하여 스프레이 헤더들(33) 상의 노즐들(34)로부터 스프레이된 후, 냉각재는 배수 개구부들(51a, 51b, 51c)을 통해 루프(10)의 주변 주위에 연장되는 배수 매니폴드에 수집 및 수용되고 냉각재 유출구(28)를 통해 빠져나간다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 배수 매니폴드의 세그먼트(47a) 상의 개구부들(51a, 51b, 51c)을 통해 배수되는 냉각재는 냉각재 유출구(28a)를 통해 직접적으로, 유출구 호스(37)를 통해, 그리고 유출구 파이프(36a)로 루프를 빠져나간 후, 냉각재 수집 시스템에 의해 회수될 수 있다.

배수 매니폴드의 세그먼트(47a)의 개구부들(51a, 51b, 51c)을 통해 배수되는 냉각재는 또한 냉각재 유출구(42b)를 통해, U-형 커넥터(44)를 통해, 및 냉각재 유출구(42a)를 통해 매니폴드 세그먼트(47b)로 다시 이동하여 파티션(50) 주위로 지날 수 있다. 이어서 냉각재는 배수 매니폴드 세그먼트(47b)로부터 냉각재 유출구(28b), 유출구 호스(35)를 통해, 및 배수 파이프(36b)를 통해 냉각재 수집 수단들에 배수될 것이다. 우선회식 냉각재 유출구(42)는 루프로부터 냉각재를 직접 배수하기 위해 사용되는 것이 아니라 U-형 커넥터(44)의 사용을 통한 배수 회로의 일부분으로 만들어진다. 루프로부터 배수될 때, 냉각재는 어떤 다른 곳에서 배출되거나 냉각재 시스템에 의해 루프 속으로 다시 재순환될 수 있다. 좌선회식 냉각재 연결부들(26, 28)은 호스 길이를 최소화하기 위해 마스트 구조물(14)의 위치에 가까이 인접하여 루프 상에 위치된다. 마스트 구조물(14)을 6시 위치에 위치된 것으로 볼 때, 좌선회식 냉각재 연결부는 7 내지 8시 위치에 위치된다.

앞서 주목된 바와 같이, 야금학적(metallurgical) 용기들의 다양한 표면들은 용융된 물질들을 처리하는 동안 현저하게 높은 온도에 노출될 수 있다. 상기된 바와 같은 노 시스템의 작동시, 이들 표면들은 프러스토-원추형 금속 루프 내부 플레이트(frusto-conically shaped metal roof inner plate)(38) 또는 원통형 금속 측벽 단일 폐쇄 요소 내부 플레이트(cylindrically shaped metal sidewall unitary closure element inner plate)(138)를 포함한다. 이들 폐쇄 요소들은 노 내의 아크(arc) 또는 화염(flame)으로부터의 (107)에 지시된 바와 같은 상당히 증가된 양의 복사 열 에너지(radiant thermal energy)에 노출될 수 있다. 전극들이 용융된 금속 배치(batch) 위에 위치되는 경우 또는 전극들이 스크랩 충전(scrap charge)(109)으로 보어-인(bore-in)하기 시작하는 경우 이러한 노출이 일반적으로 일어난다.

이러한 높은 온도 노출은 이러한 다양한 영역들에 열적으로 응력을 가할 수 있고(stress), 특히 야금 용기의 다른 영역들과 관련하여 이러한 영역들에 피로(fatigue) 및 파손(failure)의 위험이 발생한다. 부가적으로, 처리에 사용된 가열 요소들 및 야금 용기들의 기하학적 구조(geometry)로 인해, 노 폐쇄 요소들의 표면들의 온도 편차들(variations)이 일반적이다. 이와 같이, 야금 용기의 루프의 가장 뜨거운 표면 영역은 루프(10)의 중심 델타 개구부(central delta opening)(32)에 전통적으로 가깝다.

이러한 조건들로 인해 한 부위 또는 영역에서 이의 다른 일부분들에 비해 더 높은 온도 및 열적 응력이 얻어진다. 이러한 상황은 노 전극들의 상대적 위치, 산소 란스들(lances), 또는 다른 불균일한(non-uniform) 노 작동 조건들로 인해 발생할 수 있다.

야금 용기의 다양한 일부분들의 유용 수명(useful life)을 증가시키기 위해, 종래 기술은 앞서 기재된 바와 같이 냉각 시스템을 개발하였다. 통상적으로는 온도 증가 영역들 상에서의 이러한 냉각 시스템들의 냉각(cooling effort)에 초점이 맞추어졌다. 또한, 통상적으로는 온도 증가 영역들 또는 높은 열 부하(load) 영역들에 보다 많은 유체 또는 냉각재를 공급해왔다.

도 4에 도시된 바와 같은 종래 기술에서, 냉각재는 냉각 증가를 요구하는 영 역에 직접 지향된다. 전기 아크 노 루프들의 경우, 이 영역은 종종 중심 델타 개구부(32) 및 주변 표면들 주위로 연장되는 실질적으로 수직인 폐쇄 요소이다.

통상적으로, 유입구 매니폴드(29)는 루프(10)의 비가압된 내부의 중심 델타 개구부(32)에 가깝게 그 주위로 연장되어 위치된다. 이처럼, 냉각재의 고온 영역들로의 지향의 어려움이 증가된다. 유입구 매니폴드(29)의 이러한 위치설정(positioning)은 기본적으로 스프레이 노즐들이 유입구 매니폴드 하에 위치되도록 요구한다. 또한, 이러한 통상적인 시스템들은 스프레이 노즐들이 델타 개구부(32) 쪽으로 상향 지향되도록 요구한다.

작동시, 통상적인 냉각 시스템들은 사용된 냉각재를 수집 시스템들 쪽으로 하부 루프 패널들(38)의 최상부를 따라 하부 및 밖으로 배수하기 위하여 중력을 이용한다. 반대로, 다양한 노즐들은 사용되지 않거나 신선하거나(fresh) 새로운 냉각재를 개구부 및 주변 표면들 쪽으로 구체적으로 상향 지향한다. 그 결과, 새로운 냉각재의 상향 지향된 스프레이(spraying)는 사용된 냉각재에 적용되는 하향 중력(gravitational force)에 반대된다. 또한, 새로운 냉각재를 상향 지향하기 위해 사용되는 힘은 사용된 냉각재 상의 중력 당김(pull)에 반대되므로, 사용된 냉각재는 보다 높은 열 영역들에서 유지되거나 심지어 보다 높은 열 영역들 쪽으로 상부로 다시 밀리는(push) 경향이 있다.

결과적으로, 사용된 냉각재는 보다 높은 열 영역들에서 깊이 또는 두께가 증가하고, 보다 높은 열 영역들에서 열을 유지한다. 또한, 새로운 냉각재는 사용된 냉각재의 존재로 인해 보다 높은 열 영역들에 정확히(properly) 도달할 수 없다. 보다 높은 열 영역들에 새로운 냉각재를 정확히 도달시킬 수 없음(inability)과 함께 보다 높은 열 영역들 위의 사용된 냉각재의 이러한 깊이 증가는 통상적인 냉각 시스템의 냉각 용량을 상당히 감소시킨다. 결과적으로, 냉각재를 보다 높은 열 영역들 쪽으로 상향 지향함으로써 보다 높은 열 영역들을 냉각시키려는 종래 기술의 시도는 이러한 시스템들의 냉각 능력을 실질적으로 감소시켰으며 보다 높은 열 영역들을 적절히 냉각시키지 못하였다.

이 때 요구되는 것은 냉각 시스템의 냉각 능력을 증가시키기 위해 야금 용기의 에너지 및 기하학적 구조를 적절히 이용하도록 설계된 야금 용기용 냉각 시스템이다. 이러한 냉각 시스템은 현재 이 기술에는 없다.

본 명세서에는 용융된 물질의 처리에 사용되는 야금 용기 내의 유체 냉각재의 분배 및 수집을 위한 냉각시스템에 대해 개시된다. 상기 냉각 시스템은 흡입 매니폴드, 상기 흡입 매니폴드에 부착되는 복수의 헤더, 및 각각의 헤더를 따라 위치되는 복수의 분배 디스펜서를 포함하는 분배 시스템을 포함하여 이루어진다. 또한, 유체 냉각재를 수집하도록 위치되는 수집 매니폴드를 포함하는 수집 시스템이 포함된다. 분배 디스펜서들은 수집 매니폴드를 향하여 유체 냉각재를 지향시키도록 위치되며, 상기 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향해 지향시키기 위하여 상기 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 대부분을 활용한다.

바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 헤더들은 실질적으로 흡입 매니폴드 (intake manifold)의 반대쪽에 부착되며, 제 2 헤더는 제 1 헤더 아래에 수직방향으로 위치된다. 야금 용기(metallurgical vessel)는 고온 영역(high heat region)을 포함하며, 흡입 매니폴드는 고온 영역으로부터 이격된다. 전반적인 효과는 대부분의 분배 디스펜서(distribution dispenser)의 위치설정 및 냉각재(coolant) 내에 포함된 대부분의 운동 에너지(kinetic energy)의 이용이 이미 방출된 냉각재를 수집 매니폴드(collection manifold)를 향해 지향시키도록 한다.

또한, 용융된 재료들의 처리에 사용되는 야금 용기가 포함된다. 야금 용기는 내부 표면을 포함한 내부 플레이트, 내부 플레이트로부터 이격되고 실질적으로 둘러싸인 공간을 형성하는 외부 플레이트, 분배 시스템 및 수집 시스템을 포함한다. 야금 용기의 내부 플레이트, 이격된 외부 플레이트, 실질적으로 둘러싸인 공간, 분배 시스템 및 수집 시스템은 최상부, 측면부들, 저부, 덕트(duct)들 등을 포함하는 야금 용기의 여러 부분들을 포함할 수 있으며, 이들로 제한되지는 않는다.

분배 시스템은 내부 플레이트에 운동 에너지화된(kinetically energized) 유체 냉각재를 분배하도록 둘러싸인 공간 내에 위치된다. 분배 시스템은 냉각재의 운반을 위한 공급 파이프들을 포함한다. 공급 파이프들은 흡입 매니폴드, 흡입 매니폴드에 부착된 복수의 헤더들 및 각 헤더를 따라 위치된 복수의 분배 디스펜서를 포함할 수 있다. 흡입 매니폴드는 제 1 헤더와 제 2 헤더 사이에 위치되며, 실질적으로 둘러싸인 공간의 중간에 위치된다.

수집 시스템은 유체 냉각재의 수집을 위한 수집 매니폴드를 포함한다. 수집 매니폴드는 분배 시스템 주위에서 주변방향으로(peripherally) 위치되고, 대부분의 분배 시스템 아래에 수직하여 위치되는 한편, 내부 표면은 수집 매니폴드를 향해 경사진다. 분배 디스펜서들은 수집 매니폴드를 향해 유체 냉각재를 지향하기 위해 유체 냉각재 내에 포함된 대부분의 운동 에너지를 사용하도록 수집 매니폴드를 향해 위치된다.

교차선은 각각의 분배 디스펜서와 내부 표면 사이에서 연장되는 것이 바람직하다. 분배 디스펜서들은 교차선을 따라 비스듬한 각도로 내부 표면을 교차하도록 유체 냉각재를 지향하도록 위치된다. 비스듬한 각도는 수집 매니폴드를 향하는 교차선으로부터 측정된 둔각인 것이 바람직하다. 추가적으로, 분배 시스템은 사전설정된 온도로 플레이트를 유지하는데 충분한 양으로 내부 플레이트에 대향하여 유체 냉각재를 분배한다.

또한, 용융된 재료들의 처리에 사용되는 야금 용기의 열적으로 개선된 표면을 냉각하기 위해, 분배 지점(dispensing point)으로부터 수집 지점으로 유체 냉각재의 흐름을 제어하는 방법이 포함된다. 상기 방법은 야금 용기의 수집 지점의 방향으로 측정하였을 때 둔각으로 가열된 표면을 때리도록(strike) 유체 흐름을 지향하는 단계를 포함한다. 추가적으로, 상기 방법은 수집 지점을 향해 이미 분배된 유체 냉각재를 지향하도록 유체 냉각재 내에 포함된 대부분의 운동 에너지를 이용하는 단계를 포함한다.

또한, 용융된 재료들을 포함한 전기 아크로(electric arc furnace)를 위한 스프레이 냉각 시스템(spray cooling system)이 포함된다. 스프레이 냉각 시스템은 노의 다양한 폐쇄 요소(closure element)들의 열 응력을 받는 벽 섹션(thermally stressed wall section)들에서 개선된 냉각 보호를 가능하게 한다. 스프레이 냉각 시스템은 열적으로 압박된 영역들로부터 멀리 냉각재를 가하기 위해 냉각재 내에 포함된 운동 에너지를 이용하는 동안 동시에 벽 부분들에 영향을 주도록 다양한 벽 부분들을 향해 냉각재를 뿌린다. 냉각재의 이 강제된 이동은 원하지 않는 소비된 냉각재의 형성을 감소시키고, 내부 표면과 냉각재 사이의 열전달 계수를 최대화한다. 스프레이 냉각재는 대부분의 이용가능한 운동 에너지가 냉각재 배출의 방향을 향해 소비된 냉각재를 지향하고 있도록 지향된다. 스프레이 냉각재는 냉각재 배출을 향해 냉각재 내의 가용 운동에너지의 70 % 이상이 지향되도록 지향되는 것이 더 바람직하다. 스프레이 냉각 시스템에서, 냉각재를 전달하는 운반 요소들의 부분들은 증가된 열응력(thermal stress)의 영역들로부터 멀리 재배치된다. 전형적으로 냉각재는, 냉각재가 때리는 표면에 대해 수직으로부터 바람직하게는 20 도 내지 45 도의 범위인 각도로 열적으로 압박된 영역으로부터 멀리 지향된다.

그러므로, 야금 용기에 대한 개선된 냉각 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 일반적인 목표이다.

본 발명의 또 다른 목표는 용융된 금속을 처리하는데 사용되는 전기 아크로의 냉각 시스템을 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목표는 용융된 금속의 처리에 사용되는 야금 용기의 열 응력을 받는 영역들의 냉각을 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목표는 야금 용기에서 가열된 표면에 냉각재의 영향의 각도를 명확히 제어함으로써 노의 냉각을 개선하는 것이다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목표는 열 응력을 받는 영역에 소비된 냉각재를 형성하지 않기 위해 표면에 대한 냉각재의 영향을 제어하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목표는 유체의 이동을 제어하도록 유체 내에 포함된 운동 에너지를 사용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목표는 용융된 재료의 처리에 사용되는 야금 용기의 최상부의 냉각시 사용되는 소비된 냉각재의 축적을 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목표는 용융된 재료를 포함한 야금 용기를 냉각하는데 사용되는 냉각재와 내부 표면 사이의 열전달 계수를 최대화하는 것이다.

당업자라면, 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 기재내용을 참조하면 본 발명의 그 밖의 다른 목표들, 특징들 및 장점들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 노 용기(furnace vessel), 노 용기 위의 한층 높은 위치(raised position) 내의 노 루프 및 루프에 대한 마스트 지지 구조체를 나타낸 전형적인 전기로를 예시한 측입면도;

도 2는 도 1의 Spray-Cooled™ 노 루프의 부분적으로는 절취되고 부분적으로는 단면인 최상부 평면도;

도 3은 노 용기 및 노 측벽 스프레이 냉각 구성요소들의 내열 재료(refractory)가 라이닝된(lined) 용융된 금속-포함 부분을 나타낸 도 1의 전기로 예시의 부분적으로 단면인 단부 입면도;

도 3a는 도 3의 특정 부분의 부분적인 확대도;

도 4는 수직으로부터 전형적으로 17°의 각도로 위를 향해 지향된 노즐(34) 을 갖는 종래 기술의 전형적인 횡단면을 나타낸 루프(10)의 부분적인 입면도;

도 5는 개선된 냉각 시스템을 포함한 야금 용기의 루프의 부분적인 횡단면 입면도;

도 6은 루프 및 그 안에 위치된 냉각 시스템의 부분의 상세한 부분적인 횡단면도;

도 7은 실질적으로 원뿔 형상으로 유체를 디스펜싱하도록 나타낸 분배 디스펜서들 중 하나의 상세도;

도 8은 수집 매니폴드를 향해 지향되는 소비된 냉각재를 나타낸 분배 시스템의 상세한 추가 횡단면도이다.

이제 일반적으로, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 용융된 재료들의 처리에 사용되는 야금 용기에 대한 최상부는 일반적으로 참조 번호(201)로 나타낸다. 예시를 위해 최상부가 도시되지만, 이 기재내용에 있어 본 발명의 실시형태들의 원리들은 측벽, 덕트, 또는 열에 노출되고 냉각될 필요가 있는 다른 영역 또는 부분과 같은 야금 용기의 다른 부분들에 적용될 수 있다.

최상부(201)는 내부 표면(239)을 포함한 내부 플레이트(238), 실질적으로 둘러싸인 공간(205)을 형성하도록 내부 플레이트(238)로부터 이격된 외부 플레이트(211)를 포함한다. 또한, 최상부(201)는 분배 시스템(204) 및 수집 시스템(206)을 포함한 냉각 시스템(200)을 포함한다. 분배 시스템(204)은 내부 플레이트(238)에 운동 에너지화된 유체 냉각재(202)를 분배하도록 둘러싸인 공간(205) 내에 위치된 다. 또한, 내부 플레이트는 하부 플레이트(238) 또는 저부 플레이트(238)로서 설명될 수 있는 한편, 외부 플레이트(211)는 상부 플레이트(211)로서 설명될 수도 있다.

냉각 시스템(200)은 용융된 재료들의 처리에 사용되는 야금 용기(5) 내의 유체 냉각재(202)의 분배 및 수집에 대한 것이다. 냉각 시스템은 분배 시스템(204) 및 수집 시스템(206)을 포함한다. 분배 시스템(204)은 복수의 공급 파이프(208) 및 복수의 분배 디스펜서(210)를 포함한다. 공급 파이프(208)들은 흡입 매니폴드(216)에 부착된 제 1 헤더(212) 및 제 2 헤더(214)와 같은 복수의 헤더를 포함할 수 있다. 분배 디스펜서(210)들은 공급 파이프(208)들을 따라, 더 명확하게는 헤더들(212 및 214)을 따라 위치될 수 있다. 수집 시스템(206)은 냉각재(202)를 수집하도록 위치된 수집 매니폴드(218)를 포함한다. 분배 디스펜서(210)는 수집 매니폴드를 향해 냉각재(202)를 지향하고, 수집 매니폴드(218)를 향해 냉각재(202)를 지향하는 냉각재(202) 내에 포함된 대부분의 운동 에너지를 이용하도록 위치된다. 또한, 스프레이 노즐(210)로서 설명될 수 있는 분배 디스펜서(210)들은 수집 매니폴드(218)를 향해 냉각재를 지향하도록 냉각재 내에 포함된 대부분의 운동 에너지를 사용하기 위해 수집 매니폴드(206)를 향해 위치되는 것으로서 설명될 수도 있다.

분배 디스펜서들(210)의 위치설정 및 냉각재(202) 내에 포함되는 운동 에너지의 대부분을 사용하는 것은 이미 방출된 유체 냉각재(203)를 수집 매니폴드(collection manifold;218)를 항하여 지향시킨다. 분배 시스템(204)은 보다 높은 온도의 장소(220)로 기술될 수도 있는 고온의 영역(220)으로 유체 냉각재(202)를 공급하도록 위치되는 분배 디스펜서들(210)을 포함한다. 하지만, 분배 시스템(204)은 유체 냉각재(202)의 운동에너지를 사용하여 유체 냉각재(202) 및 이미 방출된 유체 냉각재(203)을 고온의 영역들(220)로부터 멀리 지향시키도록 구성된다. 이와 같은 분배 시스템(204)은 이미 방출된 냉각재(203)의 축적을 최소화하고 최상부(201)의 냉각 촉진에 있어 내부 플레이트(238)와 냉각재(202 및 203) 간의 열전달계수를 최대화하도록 위치된다.

바람직한 실시예에서, 분배 디스펜서(210)는 냉각재(202)를 교차부(intersection;222)를 따라 비스듬한 각도(224)로 내부 표면(239)과 교차시키도록 위치된다. 교차부(222)의 라인은 각각의 분배 디스펜서(210)로부터 내부 표면(239)까지 일 라인으로 되어 있다. 교차부(222)의 라인은 도 7에서 알 수 있듯이 분배 디스펜서들(210)로부터 유체 냉각재(202) 분배 영역의 중심선인 것이 바람직하다.

제 1 헤더(212) 및 제 2 헤더(214)는 흡입 매니폴드(216)의 실질적으로 대향되는 측들 상에 부착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 흡입 매니폴드(216)는 제 1 헤더(212)와 제 2 헤더(214) 사이에 위치된다. 추가적으로, 제 2 헤더(214)는 제 1 헤더(212) 아래에 수직방향으로 위치된다. 흡입 매니폴드(216)는 실질적으로 둘러싸여진 공간(505)의 중간에 위치된다. 제 1 헤더(212) 및 제 2 헤더(214)는 실질적으로 대향된 정렬로 흡입 매니폴드(216)에 부착되는 것으로서 설명될 수 있다.

분배 시스템(204)은 내부 표면(239)을 사전설정된 온도로 유지시키기에 충분한 양으로 내부 플레이트(238)에 대해 냉각재(202)를 분배한다. 이 사전설정된 온도는 야금 용기(5)의 다양한 표면들 상에서의 열 응력을 저감시키는 온도이다. 이 사전설정된 온도는 사전설정된 온도 범위 내에서 변하는 온도로서 정의될 수 있다. 이 온도 범위는 화씨 40 내지 300도 사이에 있는 것이 바람직하다. 이 온도는 화씨 70 내지 200 도 사이에 있는 것이 더욱 바람직하다. 이 온도는 화씨 100 내지 150 사이에 있는 것이 가장 바람직하다.

야금 용기(5)에 대한 최상부(201)는 최상부(201)의 개구부(232) 부근에 배치되는 1 이상의 고온 영역(220)을 포함한다. 흡입 매니폴드(216)는 고온의 영역(220)에 적절한 궤적으로 냉각재(202)를 공급하도록 분배 디스펜서(210)의 위치설정을 촉진하기 위하여 고온의 영역(220)으로부터 이격된다. 흡입 매니폴드의 재위치설정은 내부 플레이트(238)의 열 저감을 촉진하기 위한 분배 디스펜서들(210)의 적절한 방향 정렬을 고려한다.

수집 매니폴드(218)는 분배 시스템(204) 주위에서 주변방향으로(peripherally) 위치되는 것이 바람직하다. 추가적으로, 수집 매니폴드(218)는 대부분의 분배 시스템(204) 아래에 수직방향으로 위치된다. 내부 표면(239)은 또한 수집 매니폴드(218)을 향하여 경사진다. 보다 구체적으로, 내부 플레이트(238)는 수집 매니폴드(218)로의 이미 방출된 유체(203)의 중력 유동을 촉진하기 위하여 개구부(232)로부터 수집 매니폴드(218)로 경사진다.

대안적으로, 분배 디스펜서(210)는 부착 평면(226)의 1 이상의 공급 파이프(208)에 부착되는 것으로 설명될 수 있다. 이와 같이, 각각의 분배 디스펜서(210)는 부착 평면(226)으로부터 수집 매니폴드(218)를 향하여 측정하였을 때 예각(228)으로 위치된다. 각각의 분배 디스펜서(210)는 교차부(222)의 라인을 따라 수집 매 니폴드(218)를 향하여 냉각재(222)를 지향시키기 위하여 상기 예각(228)으로 위치된다. 분배 디스펜서들(210)의 위치설정은 보다 높은 온도의 장소(220)로부터 먼 쪽으로의 유체 냉각재(202)의 유동을 제어하기 위하여 유체 냉각재(202) 내에 포함되는 운동에너지의 대부분을 사용한다. 추가적으로, 분배 디스펜서들(210)의 위치설정 및 유체 냉각재(202) 내에 포함되는 운동에너지의 대부분을 사용하는 것은 이미 방출된 유체(203)를 보다 높은 온도의 장소(220)로부터 멀리 지향시킨다. 이와 같이, 분배 시스템(204)은 내부 플레이트(238)로부터 냉각재(202)로의 열 전달을 촉진시킨다. 추가적으로, 분배 시스템(204)은 이미 방출된 유체(203)의 수집 및 소비되지 않은 냉각재(202)의 보다 높은 온도의 장소(220)로의 순환을 최소화시킨다.

스프레이 노즐들(210)은 하부 패널들(238)에 대해 스프레이 패턴으로 냉각재(202)를 지향시키는 것이 바람직하다. 스프레이 패턴은 실질적으로 원뿔형의 형상이고 냉각재(202)의 작은 방울들(droplets)을 포함한다. 원뿔형상 스프레이에 의한 커버리지의 범위는 분배 스프레이 노즐(220)로부터 측정하였을 때 패턴의 중심선(222)의 양 측 상에서 대략 55로 연장되는 것이 바람직하다.

스프레이 노즐들(210)의 위치설정 및 정렬은 유체 냉각재(202) 내에서 이용가능한 운동에너지의 대부분이 소비된 냉각재(203)의 중력 유동에 대해 역효과를 낳지 않도록 설계된다. 이와 같이, 스프레이 노즐들(210)의 정렬은 소비된 냉각재(203) 및 소비되지 않은 냉각재(202)를, 수집 매니폴드(218)를 향하여 바깥쪽으로 그리고 열 부하 영역(220)으로부터 멀리로 지향시킨다.

이와는 대조적으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 종래기술의 노즐들(34)은 상 향하여, 통상적으로는 개구부(32)에서 하부 플레이트(38)에 대해 수직한 라인으로부터 대략 17도의 각도로 지향된다. 이와 같이, 종래기술의 노즐들(34)이 전형적인 완전 원뿔형의 스프레이 패턴을 갖는다면, 종래기술의 시스템들 내의 가용 운동에너지의 대략 65%는 수집 매니폴드를 향한 소비된 냉각재의 중력 유동을 지체시키거나 또는 제한한다.

반대로, 본 발명의 스프레이 노즐들(210)은 디스펜서로부터 하향하는 수직 라인으로부터 폐쇄 요소들(238 및 232)로 측정하였을 때 0 보다 큰 각도로 하향 지향된다. 이 각도는 10도 내지 75도인 것이 보다 바람직하며, 20도 내지 45도의 각도 범위가 가장 바람직하다. 이와 같이, 본 분배 시스템(204)은 수집 매니폴드(218)를 향한 냉각재(202 및 203)의 중력 유동의 방향으로 소비된 냉각재(203)를 지향시키기 위하여 가용 운동에너지의 대략 75%를 사용한다.

따라서, 신규하고 유용한 개선된 노 냉각 시스템 및 방법의 본 발명의 특정 실시예들이 기술되었으나, 이러한 기준들은 후속 청구항에 나열된 것을 제외하고 본 발명의 범위와 관련한 제한들로서 해석되어서는 안된다.

본 명세서에서 기술 또는 개시된 모든 특허들 및 참고문헌들은 본 명세서에서 인용 참조된다.

Claims (25)

1. 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기 내의 유체 냉각재의 분배 및 수집을 위한 냉각장치에 있어서,

   흡입 매니폴드, 상기 흡입 매니폴드에 부착되는 복수의 헤더, 및 각각의 헤더를 따라 위치되는 복수의 분배 디스펜서를 포함하는 분배 장치;

   상기 유체 냉각재를 수집하도록 위치되는 수집 매니폴드를 포함하는 수집 장치를 포함하고,

   상기 분배 디스펜서들은 상기 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향하여 지향시키도록 위치되고, 상기 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향하여 지향시키기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 활용하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 헤더 중에서 제 1 헤더 및 제 2 헤더가 상기 흡입 매니폴드의 대향하는 쪽들 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 헤더는 상기 제 1 헤더 아래에 수직방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 야금 용기는 고온의 영역을 포함하고, 상기 흡입 매니폴드는 상기 고온의 영역으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 분배 디스펜서들의 위치설정 및 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 활용은 이미 방출된 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향하여 지향시키는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
6. 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기에 있어서,

   내부 표면을 포함하는 내부 플레이트;

   상기 내부 플레이트로부터 이격되고, 둘러싸여진 공간을 형성하는 외측 플레이트;

   상기 내부 플레이트에 운동 에너지화된 유체 냉각재를 분배하기 위하여 상기 둘러싸여진 공간 내에 위치되며, 흡입 매니폴드, 상기 흡입 매니폴드에 부착되는 복수의 헤더, 및 각각의 헤더를 따라 위치되는 복수의 분배 디스펜서를 포함하는 분배 장치;

   상기 유체 냉각재의 수집을 위한 수집 매니폴드를 포함하는 수집 장치를 포함하고,

   상기 분배 디스펜서들은 상기 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향하여 지향시키기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 사용하도록 상기 수집 매니폴드를 향하여 위치되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
7. 제 6 항에 있어서,

   각각의 분배 디스펜서와 상기 내부 표면 사이의 교차선을 더 포함하고, 상기 분배 디스펜서들은 상기 유체 냉각재가 상기 교차선을 따라. 상기 교차선으로부터 상기 수집 매니폴드를 향하여 측정하였을 때 둔각인, 비스듬한 각도로 내부 표면과 교차되게 상기 유체 냉각재를 지향시키도록 위치되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 분배 디스펜서들의 위치설정 및 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 사용은 이미 방출된 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드를 향하여 지향시키는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 수집 매니폴드는 상기 분배 장치 주위에서 주변방향으로 위치되고;

    상기 수집 매니폴드는 상기 분배 장치의 아래에서 수직방향으로 위치되며;

    상기 내부 표면은 상기 수집 매니폴드를 향하여 경사지는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 복수의 헤더 중에서 제 1 헤더 및 제 2 헤더가 대향되는 정렬로 상기 흡입 매니폴드에 부착되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
13. 제 6 항에 있어서,

    상기 흡입 매니폴드는 상기 복수의 헤더 중에서 제 1 헤더와 제 2 헤더 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
14. 제 6 항에 있어서,

    상기 흡입 매니폴드는 상기 둘러싸여진 공간 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
15. 용융된 물질의 처리에 사용되는 야금 용기에 있어서,

    내부 표면을 포함하는 근접(proximate) 플레이트;

    상기 근접 플레이트로부터 이격되고 둘러싸여진 공간을 형성하는 말단(distal) 플레이트;

    운동 에너지화된 유체 냉각재를 상기 근접 플레이트에 분배하기 위하여 상기 둘러싸여진 공간 내에 위치되며, 복수의 공급 파이프 및 상기 공급 파이프들을 따라 위치되는 복수의 분배 디스펜서들을 포함하는 분배 장치;

    상기 유체 냉각재의 수집을 위한 수집 매니폴드를 포함하는 수집 장치를 포함하고,

    상기 분배 디스펜서들은 교차선으로부터 상기 수집 매니폴드를 향하여 측정하였을 때 둔각으로 상기 내부 표면과 교차하는 상기 교차선을 따라 상기 유체 냉각재를 지향시키도록 위치되는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 분배 디스펜서들의 위치설정은 상기 수집 매니폴드를 향해 상기 유체 냉각재를 지향시키기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 사용하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 분배 디스펜서들의 위치설정 및 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 사용은 이미 방출된 유체 냉각재를 상기 수집 매니폴드로 지향시키는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
18. 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기에 있어서,

    고온 영역을 포함하는 내부 플레이트;

    운동 에너지화된 유체 냉각재를 상기 내부 플레이트에 분배하기 위하여 상기 내부 플레이트에 근접하여 위치되며, 1 이상의 공급 파이프 및 부착 평면에서 상기 1 이상의 공급 파이프에 부착되는 복수의 분배 디스펜서를 포함하는 분배 장치;

    상기 유체 냉각재를 수집하도록 위치되는 수집 매니폴드를 포함하는 수집 장치를 포함하며,

    상기 유체 냉각재를 교차선을 따라 지향시키기 위하여 상기 분배 디스펜서들은 상기 부착 평면으로부터 상기 수집 매니폴드를 향하여 측정하였을 때 예각으로 위치되고,

    상기 분배 디스펜서들의 위치설정은 상기 고온 영역으로부터 멀리로 상기 유체 냉각재의 유동을 제어하기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 사용하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 분배 디스펜서들과 상기 내부 플레이트 사이의 교차선을 더 포함하고, 상기 교차선은 상기 교차선으로부터 상기 수집 매니폴드를 향하여 상기 내부 플레이트의 표면으로 측정하였을 때 둔각으로 상기 내부 표면과 교차하는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
20. 삭제
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 분배 디스펜서들의 위치설정 및 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지의 사용은 이미 방출된 유체 냉각재를 상기 고온의 영역으로부터 멀리 지향시키는 것을 특징으로 하는 야금 용기.
22. 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기의 열적으로 개선된 표면을 냉각시키기 위하여 분배 지점으로부터 수집 지점으로의 유체 냉각재의 유동을 제어하는 방법에 있어서,

    상기 야금 용기의 수집 지점의 방향으로 측정하였을 때 둔각으로 상기 유체가 상기 표면을 때리도록(strike) 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    이미 분배된 유체 냉각재를 상기 수집 지점을 향하여 지향시키기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 용융된 물질들의 처리에 사용되는 야금 용기의 열적으로 개선된 표면을 냉각시키기 위하여 분배 지점으로부터 수집 지점으로의 유체 냉각재의 유동을 제어하는 방법에 있어서,

    이미 분배된 유체 냉각재를 상기 야금 용기의 수집 지점을 향해 지향시키기 위하여 상기 유체 냉각재 내에 포함되는 운동에너지를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 수집 지점의 방향으로 측정하였을 때 둔각으로 상기 유체가 상기 표면을 때리도록 지향시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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