KR101069565B1

KR101069565B1 - 제철공업로용 풍구

Info

Publication number: KR101069565B1
Application number: KR1020110006630A
Authority: KR
Inventors: 이해양
Original assignee: 주식회사 서울엔지니어링
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2011-10-05
Also published as: EP2669388B1; EP2669388A4; DE102011082904B4; US8808615B2; US20120187613A1; BR112012012697B1; CN102607282A; RU2013134266A; JP5572137B2; RU2543582C1; BR112012012697A2; JP2012153973A; WO2012102445A1; DE102011082904A1; CN102607282B; EP2669388A1

Abstract

본 발명은 중앙에 송풍라인이 관통 형성되어 있는 바디부를 갖는 제철공업로용 풍구에 있어서, 상기 바디부는, 내부에 메인 바디 유로를 갖는 반원뿔 형상의 몸체와; 상기 바디부로부터 돌출 형성되는 돌출부;로 이루어지고, 상기 돌출부의 외주면과의 사이에 선단 바디 유로가 형성되도록 커버부가 상기 돌출부와 결합되며, 내측에 외곽 냉각 유로가 형성되고 상기 커버부를 감싸도록 외곽부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구를 제공한다.
본 발명에 의하면, 커버부가 바디부의 돌출부와 결합되어 바디 유로를 형성하고, 내측에 외곽 냉각 유로가 형성된 외곽부가 상기 커버부를 감 싸도록 결함됨으로써, 풍구 외곽부의 일부가 파손되더라도 파손된 외곽부 유로의 냉각수 공급을 중단하고 남아있는 외곽부와 바디부만으로도 풍구의 기능을 지속적으로 유지할 수 있어 장수명을 갖는 풍구를 제공할 수 있고, 냉각수가 풍구 선단까지 전체적으로 고루 전달될 수 있도록 하여 냉각효율이 우수하며, 조업시간이 연장되어 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

제철공업로용 풍구{TUYERE FOR IRON MAKING FURNACE}

본 발명은 제철공업로용 풍구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철공업로의 내부로 공기나 산소를 공급하거나, 미분탄 등의 연료를 불어 넣어 장입된 연료를 연소시켜 철광석을 용융시키기 위한 장수명을 갖는 제철공업로용 풍구에 관한 것이다.

일반적으로, 제철 공정은 장입구를 통해서 연료인 코크스와 원료인 철광석을 장입하고, 제철공업로의 하부에 있는 풍구(tuyere)를 통하여 열풍을 송풍하여 장입된 코크스를 연소시키면서 철광석을 용융시키고 환원시켜 고온의 용융물인 용선을 형성하는 공정이다.

제철공업로의 내부로 열풍을 불어넣는 풍구는 순동으로 제조되고, 이러한 순동은 용융점이 1,083℃로 비교적 낮지만 그 내부는 고속의 냉각수가 순환되면서 제철공업로로 송풍되는 약 1,200℃ 정도의 고열로부터 견딜 수 있게 제작된다.

이러한 풍구는 로 내부로 공기를 유입시키기 위해서 제철공업로의 벽체에 설치되고, 그 설치 구조상 내부압력으로부터 기밀상태를 유지할 수 있도록 대풍구와 접합된 후 로 내부로 돌출되어 있는데, 내부의 고열에 의해 용융, 손상되는 것을 방지하기 위하여 유입구로 냉각수가 유입되어 냉각유로를 통해 순환되면서 풍구를 냉각시키고, 가열된 냉각수는 배출구를 통해 배출되는 수냉방식이 채택되어 있다.

그런데, 종래의 풍구는 반원뿔 형상으로 형성되어 바디부와 상기 바디부의 선단에 결합된 선단부로 이루어지는데, 제철공업로 내부의 벽체를 따라 강하하는 고온 용융물이 풍구의 선단부와 접촉됨으로 인하여 상기 선단부가 침식되거나 손상되는 바, 이와 같이 풍구의 선단부가 파손되었을 경우에는 냉각수의 로내 유입을 방지하기 위해 선단부로의 냉각수 공급을 차단하고 바디부만 가동함으로 인하여 풍구의 냉각되는 부분이 축소되어 냉각효율이 크게 저하되고, 상기 선단부는 냉각이 이루어지지 않아 전체 풍구의 수명이 짧아지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 풍구 외곽부의 일부가 파손되더라도 파손된 외곽부의 유로의 냉각수 공급을 중단하고 남아있는 외곽부와 바디부만으로도 풍구의 기능을 지속적으로 유지할 수 있어 장수명을 갖는 풍구를 제공할 수 있고, 냉각수가 풍구 선단까지 전체적으로 고루 전달될 수 있도록 하여 냉각효율이 우수하며, 조업시간이 연장되어 작업효율이 향상되는 제철공업로용 풍구의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 중앙에 송풍라인이 관통 형성되어 있는 바디부를 갖는 제철공업로용 풍구에 있어서, 상기 바디부는, 내부에 메인 바디 유로를 갖는 반원뿔 형상의 몸체와; 상기 바디부로부터 돌출 형성되는 돌출부;로 이루어지고, 상기 돌출부의 외주면과의 사이에 선단 바디 유로가 형성되도록 커버부가 상기 돌출부와 결합되며, 내측에 외곽 냉각 유로가 형성되고 상기 커버부를 감싸도록 외곽부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구를 제공한다.

이때, 상기 외곽부의 외측에 1개 이상의 또 다른 외곽부가 외곽 냉각 유로를 형성하도록 결합되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 외곽부는 선단에 상기 외곽 냉각 유로의 최하류가 되는 유로홈이 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 돌출부는 외주면에 상기 커버부 결합용 돌기가 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 커버부는 내면이 평평하고, 외면에는 외부 냉각 유로 형성을 위한 다수의 격벽이 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 외곽부는 외주면에 또 다른 외부 냉각 유로 형성을 위한 다수의 제2격벽이 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 메인 바디 유로 및 선단 바디 유로는 나선형 또는 리브형으로 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 외곽 냉각 유로는 나선형으로 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 외곽부의 상부, 하부 및 선단면에 하드페이싱이 부설된 것에도 그 특징이 있다.

여기서, 상기 하드페이싱은 외곽부의 상부는 선단으로부터 150~250mm까지의 범위에, 외곽부의 하부는 선단으로부터 100~150mm까지의 범위에 부설된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 커버부가 바디부의 돌출부와 결합되어 바디 유로를 형성하고, 외곽부가 상기 커버부를 감싸도록 결함됨으로써, 풍구 외곽부의 일부가 파손되더라도 파손된 외곽부 유로의 냉각수 공급을 중단하고 남아있는 외곽부와 바디부만으로도 풍구의 기능을 지속적으로 유지할 수 있어 장수명을 갖는 풍구를 제공할 수 있고, 냉각수가 풍구 선단까지 전체적으로 고루 전달될 수 있도록 하여 냉각효율이 우수하며, 조업시간이 연장되어 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍구의 정면도.
도 2는 도 1에 나타난 본 발명의 일실시예에 따른 풍구의 측단면도.
도 3은 도 1에 나타난 본 발명의 일실시예에 따른 풍구의 AA선 단면도로서, 바디부와 외곽부의 냉각유로의 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 나타난 본 발명의 일실시예에 따른 풍구의 측단면도로서, (a)는 바디부의 냉각 유로에서의 냉각수의 흐름을 나타낸 도면, (b)는 외곽 냉각 유로에서의 냉각수 흐름을 나타낸 도면, (c)는 제2외곽 냉각 유로에서의 냉각수 흐름을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 풍구의 정면도.
도 6은 도 5에 나타난 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 풍구의 측단면도.
도 7은 도 5에 나타난 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 풍구의 AA선 단면도로서, (a)는 바디부의 단면도, (b)는 외곽부의 단면도, (c)는 외곽부의 나선형의 유로 흐름을 나타낸 CC선의 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하드페이싱이 부설된 상태를 나타낸 개략도.

이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 제철공업로용 풍구는 커버부가 바디부의 돌출부와 결합되어 바디 유로를 형성하고, 외곽부가 상기 커버부를 감싸도록 결함됨으로써, 풍구 외곽부의 일부가 파손되더라도 파손된 외곽부 유로의 냉각수 공급을 중단하고 남아있는 외곽부와 바디부만으로도 풍구의 기능을 지속적으로 유지할 수 있어 장수명을 갖는 풍구를 제공할 수 있고, 냉각수가 풍구 선단까지 전체적으로 고루 전달될 수 있도록 하여 냉각효율이 우수하며, 조업시간이 연장되어 작업효율이 향상되는 우수한 효과가 있다.

도 1 및 도 2의 일실시예에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제철공업로용 풍구(100)는 크게 몸체(120)와 상기 몸체의 선단에 형성된 돌출부(130)로 이루어진 바디부(110)와, 커버부(140) 및 외곽부(150)로 구성되고, 상기 외곽부(150)의 외측에 1개 이상의 또 다른 외곽부가 결합되어 풍구의 수명을 더욱 연장시키는 것이 바람직하며, 여기서 상기 제철공업로는 고로, 파이넥스(FINEX) 용융로, 코렉스(COREX) 용융로가 모두 가능하다.

상기 바디부(110)를 구성하는 몸체(120)와 돌출부(130)의 중앙으로 로 내부를 향해

공기나 산소를 공급하거나 미분탄 등의 연료를 공급하고, 상기 몸체(120)와 돌출부(130)는 반원뿔 형상으로 이루어진다.

이때, 상기 몸체(120)는 내부에 메인 바디 유로(121)를 갖고, 상기 돌출부(130)의 외측에는 커버부(140)가 결합되며, 상기 돌출부(130)의 외주면과 상기 커버부 (140) 사이에는 선단 바디 유로(131)가 형성되는 바, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 냉각수 공급관(미도시)을 통해 바디 유입구(122)로 공급되는 냉각수가 상기 메인 바디 유로(121)와 선단 바디 유로를 거쳐 순환되어 제철공업로 내부의 고온으로 가열된 풍구의 온도를 강하시키고 바디 유출구(123)를 통해 배출된다. 이때, 상기 배출되는 냉각수의 온도는 유입시보다 상승하게 되어 제철공업로의 에너지의 상당 부분이 상기 냉각수를 통해 손실되게 된다.

여기서, 상기 메인 바디 유로(121) 및 선단 바디 유로(131)는 나선형(spiral)이거나 리브형(rib)으로 형성되어 있는 것이 바람직한 바, 이로 인하여 풍구 내에서 나선형이나 리브형으로 냉각수를 관류토록 함으로써 풍구 전체에 대한 냉각효율이 우수한 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 제철공업로용 풍구(100)는 반원뿔 형상으로 이루어진 바디부(110)가 제철공업로의 벽체에 설치되고, 이때, 그 설치 구조상 내부압력으로부터 기밀상태를 유지할 수 있도록 대풍구와 접합된 후, 로 내부로 돌출되며, 상기 바디부(110)의 몸체(120)와 돌출부(130)가 결합되는 연결부에는 단턱이 지도록 단턱부(170)가 형성되고, 상기 단턱부(170)에 커버부(140)와 외곽부(150)의 일단이 결합되는 것이다.

또한, 상기 돌출부(130)는 상기 커버부(140)의 하면과 결합되고, 상기 커버부(140)는 내면이 평평하고 외면에는 외곽 냉각 유로(151)의 형성을 위한 다수의 격벽(141)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 외곽부(150)는 링 형상이고, 상기 커버부(140)의 외측과 돌출부(130)의 선단을 감싸도록 결합되며, 상기 외곽부(150)의 내측, 즉 상기 커버부(140)와 외곽부(150)의 사이에는 외곽 냉각 유로(151)가 형성되어 풍구의 돌출부(130)를 충분히 냉각할 수 있도록 구성되어 있다.

이때, 상기 외곽 냉각 유로(151)는 나선형으로 이루어진 것이 바람직한 바, 이로 인하여 풍구의 외측에서 나선형으로 냉각수를 관류토록 함으로써 풍구 전체에 대한 냉각효율이 우수한 효과가 있다.

여기서, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 외곽 냉각 유로(151)의 경우 외곽 유입구(152)를 통해 냉각수가 공급되고 상기 공급된 냉각수는 외곽 냉각 유로(151)를 관류하여 순환한 후에 외곽 유출구(153)를 통해 배출되게 된다.

그리고, 상기 외곽부(150)는 선단에 상기 외곽 냉각 유로(151)의 최하류가 되는 유로홈(155)이 형성되어 있어 풍구의 외곽을 비롯한 풍구의 선단까지 냉각함으로써 냉각효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 외곽부(150)의 외측에 1개 이상의 또 다른 외곽부가 결합되어 풍구의 수명을 더욱 연장시키는 것이 바람직하고, 풍구의 최외곽에 있는 외곽부가 파손되더라도 상기 파손된 외곽부의 냉각 유로의 냉각수 공급을 중단하고, 바디부(110)와 나머지 외곽부가 냉각 기능을 유지하므로 풍구의 지속적인 사용이 가능하다.

구체적으로 예를 들면, 도 2 및 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 상기 외곽부(150)의 외주면에는 또 다른 제2외곽부(160)가 결합될 수 있고, 이때, 상기 외곽부(150)의 외주면에는 또 다른 제2외곽 냉각 유로(161)의 형성을 위한 다수의 제2격벽(154)이 형성될 수 있으며, 이로 인하여 상기 외곽부(150)와 제2외곽부(160)의 사이에는 냉각수가 관류되는 제2외곽 냉각 유로(161)가 형성된다.

또한, 상기 제2외곽부(160)는 상기 외곽부(150)의 외측과 선단을 감싸도록 결합되되, 상기 바디부의 몸체(120)와 돌출부(130)가 결합되는 연결 부위가 2단으로 단턱이 형성되어 단턱부(170)의 외측에 제2단턱부(171)가 형성되는 바, 상기 제2단턱부에 상기 제2외곽부(160)의 일단이 결합되어 상기 외곽부(150)를 감싸도록 형성된다.

그리고, 상기 제2외곽부(160) 선단의 내면과 상기 외곽부(150) 선단의 외면 사이에 상기 제2외곽 냉각 유로(161)의 최하류가 되는 제2유로홈(165)이 형성되어 있어 풍구의 외곽을 비롯한 풍구의 선단까지 냉각함으로써 냉각효율을 증가시킬 수 있다.

이때, 상기 제2외곽 냉각유로(161)는 풍구의 외측에서 나선형으로 냉각수를 관류토록 하여 냉각 능력을 증가시키는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 관한 냉각유로에서의 냉각수의 흐름은 도 4에 잘

나타나 있다.

뿐만 아니라, 상기 제2외곽부(160)의 외측에 또 다른 외곽 냉각 유로가 형성된 다수의 또 다른 외곽부를 연속으로 결합하여 풍구의 냉각효율을 더욱 향상시키고, 풍구의 수명을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6의 또 다른 일실시예에 도시된 바와 같이, 바디부(110)의 몸체(120)는 내부에 메인 바디 유로(121)를 갖고, 상기 돌출부(130)의 외측에는 커버부(140)가 결합되며, 상기 돌출부(130)의 외주면과 상기 커버부 (140) 사이에는 선단 바디 유로(131)가 형성된다.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각수 공급관(미도시)을 통해 바디 유입구(122)로 공급되는 냉각수가 상기 메인 바디 유로(121)와 선단 바디 유로(131), 외곽 냉각 유로(151) 및 유로홈(155)을 거쳐 순환되어 제철공업로 내부의 고온으로 가열된 풍구의 온도를 강하시키고 바디 유출구(123)를 통해 배출된다.

물론, 상기 메인 바디 유로(121) 및 선단 바디 유로(131)는 나선형(spiral)이거나 리브형(rib)으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 외곽 바디 유로(151)는 도 7(c)와 같이 나선형으로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 이로 인하여 풍구 내에서 나선형이나 리브형으로 냉각수를 관류토록 함으로써 풍구 전체에 대한 냉각효율이 우수한 효과가 있다.

또한, 상기 돌출부(130)는 외주면에 상기 커버부 결합용 돌기(134)가 형성되어 있어, 상기 커버부(140)의 하면과 결합되고, 이때, 상기 커버부(140)는 내면이 평평하고 외면에는 외곽 냉각 유로(151)의 형성을 위한 다수의 격벽(141)이 형성되어 있다.

아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 외곽부(40)의 선단면에는 하드페이싱(200)이 부설되는데, 이는 제철공업로의 상부로부터 장입되어 낙하되는 연료 및 원료와의 충돌에 의한 마모 및 파손을 최소화하기 위함이다.

이때, 상기 하드페이싱(200)은 고온 내열성 및 내마모성이 우수한 Fe-Cr 재질로 이루어지고, 외곽부의 상부(150a)는 선단으로부터 150~250mm까지의 범위에, 외곽부의 하부(150b)는 선단으로부터 100~150mm까지의 범위에 부설된 것이 바람직하다.

이는 상기 외곽부의 상부(150a)는 내부의 고열 및 낙하물에 의해 영향을 받는 범위가 넓어 용융 및 손상이 심한 부분이므로 이를 최소화하기 위하여 외곽부의 상부(150a)는 선단으로부터 150~250mm까지의 범위에 하드페이싱(200)이 구비되도록 하지만, 외곽부의 하부(150b)는 외곽부의 상부(150a)에 비하여 영향을 받는 범위가 비교적 적기 때문에 선단으로부터 100~150mm까지의 범위에 하드페이싱(150)이 부설되도록 한 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 제철공업로용 풍구(100)는 커버부가 바디부의 돌출부와 결합되어 선단 바디 유로를 형성하고, 내측에 외곽 냉각 유로가 형성된 외곽부가 상기 커버부의 외측과 돌출부의 선단을 감싸도록 결함됨으로써, 풍구 외곽부의 일부가 파손되더라도 파손된 외곽부 유로의 냉각수 공급을 중단하고 남아있는 외곽부와 바디부만으로도 풍구의 기능을 지속적으로 유지할 수 있어 장수명을 갖는 풍구를 제공할 수 있고, 냉각수가 풍구 선단까지 전체적으로 고루 전달될 수 있도록 하여 냉각효율이 우수하며, 조업시간이 연장되어 작업효율이 향상되는 효과가 있는 것이다.

본 발명에서 상술한 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

100. 풍구 110. 바디부
120. 몸체 121. 메인 바디 유로
122. 바디 유입구 123. 바디 유출구
130. 돌출부 131. 선단 바디 유로
134. 돌기 140. 커버부
141. 격벽 150. 외곽부
150a. 외곽부의 상부 150b. 외곽부의 하부
151. 외곽 냉각 유로 152. 외곽 유입구
153. 외곽 유출구 154. 제2격벽
155. 유로홈 160. 제2외곽부
161. 제2외곽 냉각 유로 162. 제2외곽 유입구
163. 제2외곽 유출구 165. 제2유로홈
170. 단턱부 171. 제2단턱부
200. 하드페이싱

Claims

중앙에 송풍라인이 관통 형성되어 있는 바디부를 갖는 제철공업로용 풍구에 있어서,
상기 바디부는, 내부에 메인 바디 유로를 갖는 반원뿔 형상의 몸체와; 상기 바디부로부터 돌출 형성되는 돌출부;로 이루어지고,
상기 돌출부의 외주면과의 사이에 선단 바디 유로가 형성되도록 커버부가 상기 돌출부와 결합되며, 내측에 외곽 냉각 유로가 형성되고 상기 커버부를 감싸도록 외곽부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항에 있어서,
상기 외곽부의 외측에 1개 이상의 또 다른 외곽부가 외곽 냉각 유로를 형성하도록 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외곽부는 선단에 상기 외곽 냉각 유로의 최하류가 되는 유로홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 돌출부는 외주면에 상기 커버부 결합용 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 커버부는 내면이 평평하고, 외면에는 외부 냉각 유로 형성을 위한 다수의 격벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제2항에 있어서,
상기 외곽부는 외주면에 또 다른 외부 냉각 유로 형성을 위한 다수의 제2격벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항에 있어서,
상기 메인 바디 유로 및 선단 바디 유로는 나선형 또는 리브형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항에 있어서,
상기 외곽 냉각 유로는 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제1항에 있어서,
상기 외곽부의 상부, 하부 및 선단면에 하드페이싱이 부설된 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.
제9항에 있어서,
상기 하드페이싱은 외곽부의 상부는 선단으로부터 150~250mm까지의 범위에, 외곽부의 하부는 선단으로부터 100~150mm까지의 범위에 부설된 것을 특징으로 하는 제철공업로용 풍구.