KR100968873B1 - 고로용 관측구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구성 부재의 파손을 방지할 수 있고 고로 내의 열풍이 외부로 누출되는 것을 억제할 수 있는 고로용 관측구를 개시한다. 본 발명에 따른, 고로에 설치되어 고로 내의 상황을 관측하기 위하여 이용되는 관측구는 고로에 장착되는 본체; 본체의 일 측부에 설치된 체크 밸브; 본체의 또 다른 일측부에 설치되는 벤트 밸브; 본체의 선단부에 장착되어 작업자로 하여금 고로 내부를 관측할 수 있게 하는 제 1 캡을 포함하며, 체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입된 퍼지 가스는 벤트 밸브를 통하여 배출된다. 본 발명에 따른 관측구의 체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입되는 퍼지 가스는 그 압력이 고로 내의 압력보다 더 큰 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 관측구는 제 1 캡을 수용한 상태에서 본체의 선단부에 장착된 제 2 캡을 더 포함한다. 이 때, 본체의 선단부는 제 1 직경을 갖는 제 1 선단부 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 선단부가 선단에서부터 순차적으로 형성되며, 제 1 캡은 제 1 선단부에, 제 2 캡은 제 2 선단부에 장착된다. 제 1 캡은 그 내부에 설치된 2개의 가스켓 및 가스켓 사이에 장착된 글라스를 포함하며, 제 2 캡은 내부에 장착된 유색 글라스를 포함하는 것이 바람직하다.
고로, 관측구

Description

고로용 관측구{Peep sight for furnace}
본 발명은 고로 관측용 관측구에 관한 것으로서, 특히 구성 부재의 손상을 방지할 수 있고 고로 내의 열풍이 외부로 누출되는 것을 억제할 수 있는 고로용 관측구에 관한 것이다.
제철 설비 중의 하나인 고로에는 그 내부로 열풍을 공급하기 위한 풍구가 설치되어 있으며, 또한, 고로의 내부 상황을 판단하고 직접 관찰할 수 있는 관측구(peep sight: 觀測具)가 설치되어 있다.
고로 작업시, 작업자는 이 관측구를 통하여 고로 내로 장입되는 장입물에 의한 풍구의 곡손 상태, 고로 내부의 휘도, 장입물 투입 상태, 분쇄된 석탄 랜스(pulverized coal lance)의 취입 상태 등을 관찰하여 상황에 따라 그에 맞는 조업 조치를 취하고 또한 그 경과를 직접 확인할 수 있다.
도 1은 일반적인 관측구의 사시도로서, 고로(도시되지 않음)에 설치된 밸브 조립체(2) 및 밸브 조립체(2)에 연결된 관측구(1)를 함께 도시하고 있다.
또한, 도 2는 도 1에 도시된 관측구의 단면도로서, 일반적인 관측구(1)는 플랜지(11)를 통하여 밸브 조립체(2)에 연결된 본체(10) 및 본체(10)의 선단에 결합된 캡(20)을 포함한다.
캡(20)의 내부에는 고로의 내부를 관찰하기 위한 글라스(21)가 장착되어 있으며, 글라스(21)의 전방 및 후방에는 가스켓(22)이 설치되어 있어 고로 내부의 열풍이 외부로 배출되는 것을 억제한다.
일반적으로, 관측구(1)의 내경, 즉 본체(10)의 내경이 15mm 정도로 매우 좁기 때문에 본체(10) 내부에 이물질(석탄 분진)이 누적되기 쉬우며, 따라서 고로의 내부 상황을 정확하게 관찰하기 어렵다. 따라서 관측구(1)를 통한 정확한 관측을 위하여 본체(10)의 내부에 누적된 이물질을 주기적으로 제거하여야 한다.
이를 위해서 본체(10)로부터 캡(20)을 분리한 상태에서 본체(10)의 내부와 캡(20)을 청소하며, 이후, 캡(20)을 본체(10)에 조립하게 된다. 이와 같은 캡(20)의 분리 및 조립이 반복해서 진행됨에 따라 고로 내의 열풍 및 유해 가스가 대기로 배출될 위험이 있다.
한편, 조업 중에 관측구(1)의 본체(10) 또는 캡(20)에 진동이 가해질 경우, 본체(10)에 나사 결합 형태로 체결된 캡(20)이 본체(10)로부터 풀려질 수 있다. 이 경우, 고로 내의 열풍이 외부로 누출되어 작업 장내의 환경이 오염될 안전 사고가 발생되거나 청소, 분해 및 조립 작업을 수행하는 작업자의 안전에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
외부의 조건에 의한 캡(20)과 본체(10)의 자연적인 분리를 예방하기 위하여 캡(20)의 조립 과정에서 작업자가 과다한 힘을 가하여 캡(20)을 본체(10)에 조립하게 된다. 이러한 경우, 캡(20)의 내부에 장착된 글라스(21)가 본체(10) 선단의 보어(bore)와 접촉하여 파손되는 경우가 발생한다.
이와 반대로, 캡(20) 내부의 글라스(21)의 파손 방지를 위하여 본체(10)에 캡(20)을 느슨한 상태로 조립할 경우, 외부에서 가해지는 진동에 의하여 캡(20)이 쉽게 풀려지게 되며, 이러한 풀림 현상으로 인하여 고로 내의 고압(4.5Kg/㎠)의 열풍이 캡(20)과 본체(10) 사이에 형성된 좁은 간극을 통하여 외부로 누출될 수 있다.
특히, 이러한 열풍 누출이 지속될 경우, 열풍에 의하여 캡(20)이 본체(10)로부터 완전하게 풀려져 고로 내의 열풍이 대기와 접촉하면서 대형 사고를 유발한다.
도 1의 미설명 부호 "30"는 관측구(10) 내부에 누적된 미분의 배출 및 세척을 위한 퍼지(purge) 밸브로서, 이 퍼지 밸브(30)는 밸브 조립체(1)의 세척을 위한 부재이다.
위에서 설명한 바와 같이 관측구(1)의 캡(20) 내에 장착된 글라스(21)를 교체할 경우 밸브 조립체(1)의 후방(고로 대응부)에 남아 있는 열풍을 배출시킬 수 없으며, 따라서 이 퍼지 밸브(30)를 이용하여 열풍을 배출시킨다.
그러나, 고로 내의 불순물이 퍼지 밸브(20)의 내부를 막아버릴 수 있으며, 심할 경우 밸브 조립체(1) 내에 누적된 분쇄된 석탄 입자가 동시에 분출되면서 관측구(10)의 본체(10)와 충돌함으로써 본체(10)가 손상된다.
본 발명은 고로 내부의 환경을 관측하기 위하여 설치된 관측구에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구성 부재의 파손을 방지할 수 있고 고로 내의 열풍이 외부로 유출되는 것을 억제할 수 있는 고로용 관측구를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구성 부재간의 견고한 체결 상태를 유지할 수 있고, 또한 열풍의 누출 없이 부재 내부에 존재하는 이물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 구조를 갖는 고로용 관측구를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른, 고로에 설치되어 고로 내의 상황을 관측하기 위하여 이용되는 관측구는 고로에 장착되는 본체; 본체의 일 측부에 설치된 체크 밸브; 본체의 또 다른 일측부에 설치되는 벤트 밸브; 본체의 선단부에 장착되어 작업자로 하여금 고로 내부를 관측할 수 있게 하는 제 1 캡을 포함하며, 체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입된 퍼지 가스는 벤트 밸브를 통하여 배출된다.
본 발명에 따른 관측구의 체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입되는 퍼지 가스는 그 압력이 고로 내의 압력보다 더 큰 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 관측구는 제 1 캡을 수용한 상태에서 본체의 선단부에 장착된 제 2 캡을 더 포함한다. 이 때, 본체의 선단부는 제 1 직경을 갖는 제 1 선단부 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 선단부가 선단에서부터 순차적으로 형성되며, 제 1 캡은 제 1 선단부에, 제 2 캡은 제 2 선단부에 장착된다.
제 1 캡은 그 내부에 설치된 2개의 가스켓 및 가스켓 사이에 장착된 글라스를 포함하며, 제 2 캡은 내부에 장착된 유색 글라스를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 관측구는 체결 풀림 방지 구조를 더 포함한다. 즉, 체결 풀림 방지 구조는 제 1 캡의 원주 방향으로 소정 길이 및 폭을 갖는 절개부, 절개부에 형성된 체결홈 및 체결홈에 나선 결합으로 체결되는 원뿔형 스크류로 이루지며, 체결홀에 원뿔형 스크류가 체결될 때 절개부의 폭이 점차적으로 증가하여 제 1 캡의 내주면에 형성된 나선이 본체의 제 1 선단부 외주면에 형성된 나선과 더욱 견고하게 밀착된다.
이상과 같은 고로용 관측구는 외력이 작용하는 경우에도 본체로부터 캡이 분리될 수 없으며, 따라서 고로 내의 열풍이 작업장으로 배출되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 체크 밸브와 벤트 밸브를 통하여 퍼지 가스의 공급 및 배출이 이루어져 캡을 제거하지 않은 상태에서도 본체 내에 누적되어 있는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 따라서 고로 내의 열풍이 외부로 누출되지 않은 상태에서도 본체의 세척 작업을 진행할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 고로용 관측구를 첨부한 도면을 통하여 설명한다.
도 3은 고로에 설치된 밸브 조립체 및 밸브 조립체에 연결된 본 발명에 따른 관측구를 도시한 도면, 도 4는 도 3에 도시된 관측구로부터 캡을 분리한 상태를 도시한 도면, 그리고 도 5는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 관측구의 단면도이다.
한편, 각 도면에 도시된, 고로(도시되지 않음)에 설치된 밸브 조립체(2)는 일반적으로 사용되고 있는 부재이다. 즉, 밸브 조립체(2)는 고로 내의 고압(약 4.5Kg/㎠)보다 높은 압력(약 80Kg/㎠) 및 고온(1500℃)의 열풍을 견딜 수 있는 재질로 제조되며, 그 내부에 장착된 볼의 전, 후단에는 열풍 차단용 고압 가스켓이 장착되어 있다. 한편, 이와 같은 밸브 조립체(2)는 일반적으로 사용되고 있는 부재이며, 따라서 밸브 조립체(1)의 구조 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.
밸브 조립체(1)에 장착된, 본 발명에 따른 관측구(100)는 본체(101-1), 본체(101-1)의 측부에 설치된 벤트 밸브(150; vent valve), 본체(101-1)의 다른 일측에 설치된 체크 밸브(160; check valve) 및 본체(101-1)의 선단에 장착된 제 1 캡(110)을 포함한다.
한편, 한편, 본 발명에 따른 관측구는 본체(101-1)의 선단에 장착된 제 2 캡(120)을 더 포함할 수 있으며, 제 2 캡(120)은 제 1 캡(110) 수용한 상태에서 본체(101-1)의 선단부에 장착된다.
즉, 본체(101-1)의 선단부에는 제 1 직경을 갖는 제 1 선단부(101) 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 가지며 제 1 선단부(101)의 후방에 위치하는 제 2 선단부(102)가 순차적으로 형성되어 있다.
본체(101-1)의 제 1 선단부(101)에는 제 1 캡(110)이 나선 결합을 통하여 장착되어 있다. 제 1 캡(110)의 내부에는 2개의 가스켓(111)이 고정되어 있으며, 가스켓(111) 사이에는 글라스(112)가 장착되어 있다. 따라서, 작업자는 제 1 캡(110)의 글라스(112) 및 본체(101-1)의 내부 공간을 통하여 고로 내의 상황을 관측할 수 있다.
이와 함께, 본체(101-1)의 제 2 선단부(102)에는 제 2 캡(120)이 나선 결합을 통하여 장착될 수 있다. 위와 같은 구조에서는 도 5에 도시된 바와 같이 본체(101-1)의 제 1 선단부(101)에 장착된 제 1 캡(110)이 제 2 캡(120) 내부에 위치하게 된다.
여기서, 화염이 존재하는 고로 내부를 명확하게 관찰하기 위하여 제 2 캡(120)에는 투명 글라스가 아닌 유색 글라스(121; 예를 들어, 적색 또는 회색)가 장착되는 것이 바람직하다. 한편, 제 1 캡(110)에 장착된 글라스(112) 및 가스켓(111)에 의하여 고로 내의 열풍이 외부로 누출되지 않으며, 따라서 제 2 캡(120)에 장착된 글라스(121)는 열풍에 의하여 손상되거나 장착 위치에서 벗어나지 않는다.
한편, 본체(101-1)의 내부에는 체크 밸브(150)를 통하여 고압(약 6Kg/㎠)의 퍼지 가스(예를 들어, 질소(N2) 가스)가 공급되며, 이후 벤트 벨브(160)를 통하여 외부로 배출된다. 따라서, 관측구의 수리, 즉 본체(101-1)로부터 제 1 및 제 2 캡(110 및 120)이 분리되어 있는 경우에도 고로 내의 고압(4.5Kg/㎠)의 열풍은 체크 밸브(150)를 통하여 공급된 고압의 퍼지 가스에 의하여 차단되며, 따라서 관측구(100)의 본체(101-1)의 선단부, 즉, 제 1 및 제 2 캡(110 및 120)이 제거된 선단부)를 통하여 외부로 배출되지 않는다.
이와 같은 기능을 수행하는 체크 밸브(150)와 벤트 밸브(160)에 의하여 제 1 및 제 2 캡(110 및 120)이 본체(101-1)로부터 분리되지 않은 상태에서도 열풍의 배출 없이 관측구 본체(101-1) 내에 존재하는 이물질을 용이하게 제거할 수 있음은 물론이다.
여기서, 퍼지 가스가 공급되지 않은 상태에서 벤트 밸브(160)를 통하여 고로 내의 열풍 및 본체(101-1) 내부에 존재하는 이물질이 외부로 배출되는 것을 방지하기 위하여 벤트 밸브(160)에는 밀폐용 맹캡(blind cap; 도시되지 않음)이 장착될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 조업 중에 관측구(100)의 본체(101-1) 또는 캡(특히, 제 1 캡(110))에 진동이 가해질 경우, 본체(101-1)에 나사 결합 형태로 체결된 제 1 캡(110)이 본체(101-1)로부터 풀려질 수 있다. 이 경우, 고로 내의 열풍이 외부로 누출되어 작업 장내의 환경이 오염될 수 있다.
이와 같은 자연적인 캡의 풀림 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 관측구(100)는 체결 풀림 방지 구조를 더 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 체결 풀림 방지 수단은 제 1 캡(110)의 원주 방향으로 소정 길이 및 폭을 갖는 절개 부(113), 절개부(113)에 형성된 체결홈(114) 및 체결홈(114)에 나선 결합으로 체결되는 원뿔형 스크류(도시되지 않음)로 이루어진다.
체결 풀림 방지 구조를 구성하는 절개부(113)는 제 1 캡(110)의 반경 방향으로의 깊이를 가지며, 이 절개부(113)의 소정 위치에는 체결홀(114)이 형성되어 있다. 이 체결홀(114)에는 원뿔형 스크류가 체결된다.
제 1 캡(110)이 본체(101-1)의 제 1 선단부에 체결(나선 결합)된 상태에서, 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 점차적으로 증가하는 스크류를 제 1 캡(110)에 형성된 체결 홀(114)에 체결할 경우, 절개부(113)의 폭이 점차적으로 증가하게 된다.
따라서, 제 1 캡(110)의 내주면에 형성된 나선이 본체(101-1)의 제 1 선단부 외주면에 형성된 나선과 더욱 견고하게 밀착되며, 이러한 조건 하에서는 제 1 캡(110) 또는 본체(101-1)에 외력(예를 들어, 진동)이 지속적으로 작용할지라도 제 1 캡(110)이 본체(101-1)에서 분리되는 현상을 발생하지 않는다.
이와 같은 기능을 수행하는 풀림 방지 구조, 즉 절개부(113)는 제 1 캡(110)의 원주부에 2개 이상 형성되는 것이 바람직하며, 또한 각 절개부(113)에 2개 이상의 체결홀(114)을 형성하는 것이 바람직하다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
예를 들어, 제 2 캡(120)의 선단부에 카메라를 설치하고, 카메라에 모니터를 연결함으로써 고로 내의 상황을 모니터에 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 이러한 조건에서는 작업자가 관측구에 눈을 대지 않고서도 고로 내의 상황을 모니터링할 수 있다.
도 1은 고로에 설치된 밸브 조립체 및 밸브 조립체에 연결된 관측구를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 관측구의 단면도.
도 3은 고로에 설치된 밸브 조립체 및 밸브 조립체에 연결된 본 발명에 따른 관측구를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 관측구로부터 캡을 분리한 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 관측구의 단면도.

Claims (8)

  1. 고로에 설치되어 고로 내의 상황을 관측하기 위하여 이용되는 관측구에 있어서,
    고로에 장착되는 본체;
    본체의 일 측부에 설치된 체크 밸브;
    본체의 또 다른 일 측부에 설치되는 벤트 밸브;
    본체의 선단부에 장착되어 작업자로 하여금 고로 내부를 관측할 수 있게 하는 제 1 캡을 포함하며,
    체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입된 퍼지 가스는 벤트 밸브를 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  2. 제 1 항에 있어서, 체크 밸브를 통하여 본체 내로 유입되는 퍼지 가스는 그 압력이 고로 내의 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 캡을 수용한 상태에서 상기 본체의 선단부에 장착된 제 2 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 본체의 선단부는 제 1 직경을 갖는 제 1 선단부 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 선단부가 선단에서부터 순차적으로 형성 되며, 제 1 캡은 제 1 선단부에, 제 2 캡은 제 2 선단부에 장착되는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 캡은 그 내부에 설치된 2개의 가스켓 및 가스켓 사이에 장착된 글라스를 포함하며, 제 2 캡은 내부에 장착된 유색 글라스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 캡은 선단부에 설치되어 고로 내의 상황을 디스플레이할 수 있는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 관측구는 체결 풀림 방지 구조를 더 포함하되, 체결 풀림 방지 구조는 제 1 캡의 원주 방향으로 소정 길이 및 폭을 갖는 절개부, 절개부에 형성된 체결홈 및 체결홈에 나선 결합으로 체결되는 원뿔형 스크류로 이루어져 체결홀에 원뿔형 스크류가 체결될 때 절개부의 폭이 점차적으로 증가하여 제 1 캡의 내주면에 형성된 나선이 본체의 제 1 선단부 외주면에 형성된 나선과 더욱 견고하게 밀착되는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 1 캡의 원주면 상에 복수의 절개부가 형성되며, 각 절 개부에는 복수의 체결홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고로용 관측구.
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