KR101007624B1 - 내화재 요소에 유체 순환 라인을 연결하는 장치 및 그러한내화재 요소 - Google Patents

내화재 요소에 유체 순환 라인을 연결하는 장치 및 그러한내화재 요소 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 원통형 보어(5a, 5b)가 마련된 벽을 갖는 내화재 요소(1)에 유체 순환 라인(6)을 연결하는 장치로서, 보어 내에 위치하도록 되어 있는 가스켓(14)과, 이 가스켓을 보어의 외측에서 압착하는 제1 지지 요소(13)를 포함하는 그러한 장치에 관한 것이다. 보어 내에 도입될 수 있는 제2 지지 요소(9b)가 제1 지지 요소(13)와 함께 가스켓(14)을 사이에 끼고 있게 되며, 로드(9a)가 가스켓을 압착하도록 두 지지 요소를 보다 근접시키게 된다. 본 발명은 또한, 2개의 지지 요소(9b, 13) 및 이들 지지 요소 사이에 끼이게 되는 밀봉 가스켓(14)을 수용하는 크기로 된 원통형 보어(5)가 마련되는 내화재 요소(1), 특히 노즐 또는 주탕용 슈라우드에 관한 것이다.

Description

내화재 요소에 유체 순환 라인을 연결하는 장치 및 그러한 내화재 요소{DEVICE FOR CONNECTING A FLUID CIRCULATING LINE TO A REFRACTORY ELEMENT AND REFRACTORY ELEMENT}
본 발명은, 예를 들면 주탕용 채널(pouring channel) 내에 가스를 도입하거나, 챔버를 가압하거나, 압력을 측정하거나, 혹은 가스를 펌핑하기 위해 내화재 요소, 특히 스토퍼 로드, 노즐 또는 주탕용 슈라우드(pouring shroud)에 유체 순환 라인을 연결하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내화재 요소에 관한 것이다.
시트(seat)가 측벽에 마련되어 있는 내화재 요소용 연결 장치가 문헌 FR-A1-2763012로부터 알려져 있는 데, 그러한 장치는 시트 상에 배치된 압축성 가스켓과, 측벽의 외면에 지탱되는 지지 요소와, 이 지지 요소와 가스켓 사이에 삽입되어 가스켓을 시트에 대해 밀어붙이는 탄성 수단을 포함한다. 지지 요소는 내화재 요소를 둘러싸는 밴드 또는 후프를 포함한다. 두 경우 모두, 시트의 대향측에 위치하는 내화재 요소의 영역에서는 가스켓의 압착을 위해 요구되는 반력을 지지하게 되는 데, 이러한 반력은 지지 요소를 통해 가스켓에 전달된다.
그러한 장치에 있어서, 지지 장치는 큰 치수를 가져, 그것의 열팽창은 시트 와 지지 요소 사이에 가스켓을 위해 남겨진 거리를 상당히 증가시키게 되며, 이는 그러한 증가를 보상하고 가스켓에 충분한 압력을 유지하기 위해 가스켓의 크기에 비해 상대적으로 큰 체적의 탄성 수단을 구비하게 만든다.
문헌 WO-A1-01/83138에서는 지지 요소의 팽창을 보상할 수 있도록 팽창하는 금속성 중간 요소의 삽입에 의해 그러한 결점을 억제하는 것을 제시하고 있다. 이제, 가스켓은 시트와 영구적으로 접촉상태로 유지되며, 온도 변화에도 불구하고 양호한 밀봉성(tightness)을 유지할 수 있다. 그러나, 금속성 요소의 상단부는 또한 예를 들면 그것을 밴드와 일체로 만드는 용접부에 의해 봉쇄되어야 한다.
본 발명의 목적은 내화재 요소를 위한 밴드를 구비할 필요가 없는 보다 간단하면서도 보다 컴팩트한 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명은, 원통형 보어가 마련된 표면을 갖는 내화재 요소에 유체 순환 라인을 연결하는 장치로서, 보어 내에 위치하도록 되어 있는 가스켓과, 이 가스켓을 보어의 외측에서 압착하는 제1 지지 요소를 포함하는 그러한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 제1 지지 요소와 함께 가스켓을 사이에 끼고 있도록 보어 내에 도입될 수 있는 제2 지지 요소와, 가스켓을 압착하도록 두 지지 요소를 보다 근접시킬 수 있는 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
두 지지 요소는 가스켓에 축방향 압력을 가하며, 이러한 축방향 압력은 가스켓의 반경 방향 팽창을 야기하여, 가스켓이 위치하는 보어의 벽에 부착되게 한다. 본원 발명의 독창성은 가스켓의 압착은 두 지지 요소가 가스켓 주위에서 서로에 보다 근접하게 되기 때문에 내화재 요소 상에서는 어떠한 지지부도 요구하지 않는다는 점에 있다. 따라서, 가스켓의 반경 방향 팽창으로 인해 초래되는 힘 외의 다른 어떠한 힘도 내화재 요소에 가하지 않게 된다. 당연히, 그러한 반경 방향 팽창은 보어의 벽 둘레에 고르게 분포하게 되며 내화재 요소의 파괴를 야기할 응력을 발생시키지 않는다. 이러한 이점은, 보어의 단면이 원에 근사할 때에 훨씬 더 현저하다. 따라서, 본 발명의 유익한 실시예에 따르면, 보어는 거의 원형 단면을 갖는다. 가스켓의 형상은 보어의 형상에 맞도록 되는 것은 명백하다. 어떤 경우에, 가스켓을 압착하는 데에는 내화재 요소로부터의 (보어의 외측을 향해 가스켓을 밀어내는 결과를 갖는) 축방향 반력을 필요로 하지 않는다.
또, 본 발명에 따르면, 종래 기술의 해결책과 달리 연결 밀봉성이 보어의 바닥면과 가스켓 간의 계면에서 보장되는 것이 아니기 때문에 그러한 보어의 바닥면에 특별히 주의를 기울일 필요가 없다. 이러한 특징은, 매우 유익하게도 내화재 요소의 제조 비용에 있어서의 상당한 절감을 실현할 수 있게 해준다.
결과적으로, 본 발명은, 수반되는 상이한 구성들이 정확하게 치수 설정된다면 용이하게 실현될 수 있다. 특히, 가스켓 및 제2 지지 요소는 이들을 힘들이지 않고 보어 안으로 삽입할 수 있도록 하는 치수를 갖는 것이 바람직하다. 그러면, 가스켓의 압착이 내화재 요소에 대한 연결 밀봉성을 보장할 뿐만 아니라 그 내화재 요소에 대한 조립체의 부착을 보장한다. 스토퍼인 경우, 본 발명의 장치를 갖고 스토퍼를 현수(hanging)시키는 것도 고려할 수 있다.
유체 라인을 로드 또는 제1 지지 요소에 연결하는 수단을 마련함으로써, 유체 라인을 내화재 요소에 연결 및 결합하기 위한 자율적인 장치가 얻어진다.
게다가, 가스켓, 두 지지 요소 및 로드는, 열팽창을 감소시키고, 이에 의해 가스켓의 축방향 압력을 저하시킬 위험을 억제할 수 있는 비교적 컴팩트한 조립체가 얻어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 탄성 내화재, 예를 들면 흑연으로 만들어진 가스켓이 사용된다.
흑연 가스켓의 특정 경우에, 발명자들은 소정 환경하에서 연결 장치가 손상될 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 가설에 어떠한 식으로든 관련이 있기를 바라는 것은 아니지만, 흑연 가스켓의 탄소의 일부가 고체 상태에서의 확산/용해 현상으로 인해 가스켓과 접촉하는 금속성 요소(예를 들면, 지지 요소) 안으로 확산할 수 있는 것으로 여겨진다. 금속성 요소(거의 철을 포함함)를 향한 탄소의 확산은 금속성 요소를 1150℃에 근사한 융점을 갖는 선철로 만들게 된다. 사용 중에 온도가 그러한 값에 가까워지면, 금속성 요소는 녹아 파괴된다. 이러한 추가적인 문제점은 흑연 가스켓과 금속성 요소 사이에 배리어를 삽입함으로써 해결되었다. 그러한 배리어는 물리적인 것이거나 화학적인 것일 수 있다. 예를 들면, 흑연 가스켓은, 고온에 견딜 수 있고 탄소와 철 중 어느 것과도 상호 작용하지 않는 성분으로 코팅될 수 될 수 있다. 특히, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물과 같은 금속 산화물이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄성 수단, 예를 들면 탄성 와셔가 로드 및 지지 요소의 열팽창을 보상하도록 가스켓에 나란히 배치된다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 로드는 유체 통로 도관이 관통해 연장하는 관형체이다. 로드는 외부 나사를 더 포함할 수 있는 한편, 이에 결합하는 내부 나사를 지지 요소 중 적어도 하나가 포함할 수 있어, 그 지지 요소를 로드 상에서 조임으로써 두 지지 요소가 근접하게 된다. 이 경우, 보어의 벽에 대해 가스켓을 압착하는 강도는 조이는 동안에 가하지는 체결 우력(tightening couple)에 의해 결정된다.
로드는 지지 요소 중 하나와 일체로, 예를 들면 보어 내에 위치하는 제2 지지 요소와 일체로 될 수 있다.
상기 실시예의 특정 변형례에서, 보어 안으로 도입된 로드의 회전을 방지하도록 회전 방지 수단이 마련될 수 있다. 그러한 회전 방지 수단은, 로드의 측면상에 있어서의 보어의 외측에서 도달할 수 있는 부분에 형성된 평탄면으로 이루어지거나, 보어의 정합하는 형상과 협동하는 회전 방지 형상에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 예를 들면 내화재 또는 강으로 만들어진 간격 유지용 와셔가 제1 지지 요소 측에서 가스켓에 대해 나란히 배치되어, 벽의 나머지 부분보다 취약한 보어의 가장자리에 너무 근접하여 반경 방향 힘을 가할 정도로 가스켓이 반경 방향으로 연장하는 것을 방지할 수 있다.
내화재 요소의 측벽에는 보어의 입구 둘레에 평탄면이 형성되어, 제1 지지 요소와, 가스켓 및 선택적으로는 탄성 수단뿐만 아니라 선택적으로는 간격 유지용 와셔로 이루어진 조립체와의 사이에 배치되는 위치 설정용 와셔를 수용할 수 있다. 이러한 위치 설정용 와셔는 제2 지지 요소, 가스켓 및 로드를 도입하는 데에 있어서의 내화재 요소의 벽의 외면에 대한 기준을 제공한다. 또, 이러한 위치 설정용 와셔는 내화재 요소의 측벽에 놓임으로써 보다 튼튼한 연결을 형성하고, 유체 라인을 벽에 대해 가장 유리한 방향으로 결합하도록 하는 데에 기여한다.
바람직하게는, 보어의 단면은 원형이다.
본 발명은 또한, 특히 이하에 개시되어 있는 바와 같은 노즐 또는 주탕용 슈라우드 등의 내화재 요소와 유체 순환 라인 연결용 장치의 조립체로서, 특히 2개의 지지 요소 및 이들 지지 요소 사이에 끼이게 되는 밀봉 가스켓(tightening gasket)을 수용하는 크기로 된 원통형 보어가 마련되는 것을 특징으로 하는 조립체에 관한 것이다.
특정 실시예에 따르면,
- 보어의 입구 둘레에 평탄면이 형성되며,
- 보어에는 지지 요소 중 하나의 회전을 방지하는 회전 방지 형상부가 마련된다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 비한정적 예의 특정 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명할 것이다.
도 1은 용강의 주조에 사용되는 노즐(침지 노즐; submerged entry nozzle)의 단면도이며,
도 2는 도 1의 상세도이다.
도 1의 노즐(1)에 있어서, 채널(2)에서 유동하는 강은 특히 그 채널의 내벽 에 알루미나가 형성되거나 퇴적되는 것을 피하도록 가스의 공급에 의해 외기로부터 보호되고 있다. 이러한 목적에 통상 사용되는 가스로는 아르곤이 있다.
가스를 도입할 수 있도록, 노즐은 아르곤을 채널(2)의 표면에서 확산시켜 강과 내화재 요소의 접촉을 감소시키는 보호 피복을 형성하도록 다공성 재료로 이루어진 슬리브(4)에 이르는 환형 통로(3)를 포함한다. 이 환형 통로(3)는, 가스 공급원(7)에 연결된 가스 공급 라인 파이프(6)가 연결되어 있는 보어(5)를 통해 주입되어 진다.
영역Ⅱ의 상세도가 도 2에 도시되어 있으며, 보어(5)는 파이프(6)의 단부에 배치된 연결 장치(8)와 함께 도시되어 있다.
연결 장치(8)는 관형부(9a)와 기부(9b)로 이루어지고 이들 모두를 길이 방향 도관(9c)이 가로지르고 있는 본체를 포함한다. 관형부(9a)는 보어(5)보다 현저히 작은 직경을 가져 그 둘레에 환형의 반경 방향 유극을 남기는 한편, 기부(9b)는 보어(5)의 직경보다 단지 약간 작은 직경을 갖고 있다.
관형부(9a)에는 나사가 형성되어 있고, 나사(10)는 파이프(6)의 플레어 단부(flared end)(6a)에 씌워져 그 플레어 단부를 상기 본체 단부에 위치한 밀봉 가스켓(12)에 압박하는 단부 캡(11)을 수용하여, 파이프(6)의 내부와 본체의 길이 방향 도관(9c) 간에 밀봉 연결을 보장한다. 나사는 또한 기부(9b) 근처에 추가로 나사 체결되는 너트(13)를 수용한다.
기부(9b)와 너트(13)는, 이 너트(13)를 조이기 전에 밀봉 가스켓(14), 간격 유지용 와셔(15) 및 위치 설정용 와셔(16)의 순서로 본체의 관형부에 결합되는 밀 봉 가스켓(14), 간격 유지용 와셔(15) 및 위치 설정용 와셔(16)를 사이에 끼고 있는 2개의 지지 요소를 구성한다.
관형부(9a)는 두 지지 요소를 더 근접하게 하는 풀러(puller)로서 기능을 한다.
밀봉 가스켓(14)의 내경과 두 와셔(15, 16)의 내경은 관형부(9a)의 외경에 실질적으로 대응한다.
밀봉 가스켓(14)은 보어(5) 내에 강제로 밀어 넣을 수 있도록 보어(5)의 직경에 근사한 외경을 갖고 있는 한편, 간격 유지용 와셔(15)는 기부(9b)의 외경에 근사한 외경을 가져 어떠한 마찰 없이 보어(5) 내에 결합될 수 있다.
위치 설정용 와셔(16)는 보어(5)보다도 현저히 큰 외경을 가져, 보어(5)의 가장자리를 약화시키지 않으면서 노즐(1)의 외벽에 지탱된다.
연결 장치(8)는 다음과 같은 방식으로 사용될 수 있다.
밀봉 가스켓(14), 간격 유지용 와셔(15), 위치 설정용 와셔(16) 및 너트(13)를 본체의 관형부(9a) 주위에 연속해서 결합한 후에, 보어(5) 안으로 본체를 삽입하는 동안에 위치 설정용 와셔(16)가 노즐(1)에 얹혀질 때에 기부(9b)가 보어(5)의 바닥 단부(5b)에 접하게 되도록, 너트를 기부에서 떨어진 소정 위치까지 조인다.
밀봉 가스켓(14)이 보어(5) 안으로 약간 강제로 밀어 넣어지기 때문에, 연결 장치는 제위치에 유지되지만, 파이프(6)에 당기는 힘이 가해지는 경우에는 여전히 빠질 수도 있다.
이어서, 너트(13)를 계속 조여, 본체(9)가 보어의 외측을 향해 이동하게 하 고, 이에 의해 기부(9b)와 너트(13)를 더 근접시킨다.
간격 유지용 와셔(15)와 위치 설정용 와셔(16)가 중간에 개재해 있더라도, 가스켓은 축방향 압력을 받아 반경 방향으로 팽창하게 된다.
그러면, 가스켓은 관형부(9a) 둘레의 보어(5)의 측벽(5a)에 대해 반경 방향으로 부착되어, 한편으로는 완벽한 연결 밀봉을, 다른 한편으로는 상기 장치를 보어(5) 내에 기계적으로 고정시킨다.
전술한 실시예는 비한정적 의도를 갖는다는 것은 자명하다.

Claims (14)

  1. 원통형 보어(5)가 마련된 표면을 갖는 내화재 요소(1)에 유체 순환 라인(6)을 연결하는 장치로서, 상기 보어 내에 위치하도록 되어 있는 가스켓(14)과, 이 가스켓을 보어의 외측에서 압착하는 제1 지지 요소(13)를 포함하는, 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치에 있어서,
    상기 제1 지지 요소(13)와 함께 상기 가스켓(14)을 사이에 끼고 있도록 상기 보어 내에 도입될 수 있는 제2 지지 요소(9b)와, 두 지지 요소를 보다 근접시킬 수 있는 로드(9a)를 포함하며, 이에 의해 두 지지 요소가 가스켓에 축방향 압력을 가함으로써 그 가스켓을 축방향으로 압착하고 보어의 벽에 닿게 반경 방향으로 팽창시켜 타이트한 연결을 보장하는 것을 특징으로 하는 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라인(6)을 로드(9a) 또는 제1 지지 요소에 연결하는 연결 수단(11)을 포함하는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스켓(14)은 탄성 내화재로 만들어지는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄성 내화재는 흑연인 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로드와 상기 지지 요소의 열팽창을 보상하도록 탄성 수단이 상기 가스켓과 나란히 배치되는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 탄성 수단은 탄성 와셔인 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로드는 유체 통과 도관(9c)이 관통하고 있는 관형체(9a)인 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로드(9a)는 외부 나사(10)를 포함하는 한편, 이에 결합하는 내부 나사를 상기 지지 요소들 중 적어도 하나의 지지 요소(13)가 포함하고 있어, 로드 상의 지지 요소를 조임으로써 두 지지 요소가 보다 근접하게 되는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로드(9a)는 지지 요소들 중 하나의 지지 요소(9b)와 일체로 되는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보어 내에 도입된 로드의 회전을 방지하도록 회전 방지 수단이 마련되는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예내화재 또는 강으로 만들어진 간격 유지용 와셔(15)가 제1 지지 요소(13) 측에서 상기 가스켓(14)과 나란히 배치되는 것인 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치.
  12. 2개의 지지 요소(9b, 13) 및 이들 지지 요소 사이에 끼이게 되는 밀봉 가스켓(14)을 수용하는 크기로 된 원통형 보어(5)를 포함하는 내화재 요소(1)와, 제1항 또는 제2항에 따른 내화재 요소에의 유체 순환 라인 연결 장치의 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내화재 요소의 보어(5)의 입구 둘레에 평탄면이 형성되는 것인 조립체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 내화재 요소의 보어(5)에는 회전 방지 형상이 마련되는 것인 조립체.
KR1020057014060A 2003-02-07 2004-02-03 내화재 요소에 유체 순환 라인을 연결하는 장치 및 그러한내화재 요소 KR101007624B1 (ko)

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