KR101077517B1 - 액상 금속 이송 용기를 예열하기 위한 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송 레이들과 같이, 내화재로 라이닝 처리되고 용융 공정에서 액상 금속을 이송하는 용기를 예열하기 위한 가열 장치에 관한 것이다. 이와 관련하여, 상기 용기는 용기 밀폐 덮개(2)를 포함하는 가열 스탠드(1) 상에서 가열된다. 본원의 가열 장치는, 상기 용기(3)를 가열하고 고온 상태로 유지하기 위한 다공 버너(7)를 이용하는 것을 특징으로 한다.

가열 장치, 이송 용기, 내화재, 가열 스탠드, 다공 버너.

Description

액상 금속 이송 용기를 예열하기 위한 가열 장치{HEATING DEVICE FOR PREHEATING A LIQUID-METAL TRANSFER CONTAINER}

본 발명은 이송 레이들과 같이, 내화재로 라이닝 처리되고 용융 공정에서 액상 금속을 이송하는 용기를 예열하기 위한 가열 장치에 관한 것이다. 이와 관련하여, 용기는, 용기 밀폐 덮개를 포함하는 가열 스탠드에서 가열된다.

예컨대 제강소의 용융 공정에서, 용융된 금속은 액상 상태로 레이들에 의해 금속 제품 제조 단계에서 곧바로 후속되는 단계로 이송된다. 이와 관련하여 레이들은 액상 금속으로 충진되기 전에 저온의 상태가 되지 않도록 해야 한다. 이런 요건은 본질적으로, 한편으로 레이들에서의 열 손실에 의해 충진된 액상 금속에서는 단지 최소의 에너지만이 손실되어야 한다는 사실에 기인한다. 다른 한편으로 내화 라이닝은 금속의 충진 후 갑작스럽게 발생하는 열적 부하에 대해 민감하며, 이런 점은 내화재의 많은 사용을 야기한다. 그러므로 레이들 라이닝과 액상 금속 간의 온도 차이를 가능한 작게 유지하는 점이 목표로서 설정된다.

이와 같은 이유에서 액상 금속용 이송 레이들은, 예컨대 EP 1 078 704 B1로부터 공지된 바와 같이, 가열 스탠드에서 이용되기 전에 버너에 의해 예열되어 고온 상태로 유지된다. 이를 위해 이용되는 공기-천연 가스 버너는 최대 4MW의 출력을 가지면서, 그에 따른 불꽃을 생성한다. 그러나 그런 불꽃으로 인해, 연소 가스가 빠르게 이동하면서 띠(층)를 형성하고, 그로 인해 상대적으로 낮은 비율의 복사 에너지만을 갖게 된다.

따라서 에너지 운반체의 에너지 활용이 좋지 못하다는 점을 배제하고도, 불필요하게 높은 CO2 배출이 야기된다. 더욱이 띠 형성으로 인해, 이송 레이들이 불균일하게 가열되고, 이런 점은 라이닝 재료에 열적 응력과 그에 상응하게 높은 마모를 야기한다. 그 결과 레이들 내에 남아 있는 액상 금속 잔류물이 재산화된다.

그러므로 본 발명의 목적은 일반적인 형식의 가열 장치에 있어서, 상기 종래 기술에 따른 단점이 방지되고, 그에 따라 더욱 향상된 에너지 활용뿐 아니라, CO2 배출량 감소와 내화재 또는 라이닝 재료의 사용량 절감을 달성하는 상기 가열 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 용기, 특히 이송 레이들을 가열하고 고온 상태로 유지하기 위한 다공 버너를 이용함으로써 달성된다. 그러므로 액상 금속 이송 용기를 예열하고 고온 상태로 유지하기 위해 예컨대 WO 2004/092646 A1로부터 공지된 다공 버너를 이용함으로써, 상기와 같은 가열 목적을 위해, 다공 버너 내 에너지 운반체의 효율적인 연소를 활용할 수 있다. 그로 인해 연소 가스의 양은 감소하고, 그럼에도 공간상 균일한 온도 및 배출 속도를 갖는 연소 가스가 생성되며, 그에 따라 띠 형성은 방지될 수 있다. 그 외에도 다공 버너 내에서는 이용되는 에너지 중 상대적으로 높은 비율의 에너지가 복사 에너지로 전환된다. 그에 따라 전체적으로 CO2 배출을 감소하면서도 에너지를 절감하고 효율적으로 활용할 수 있을 뿐 아니라, 용기의 내화재 또는 라이닝을 균일하게 가열하면서 용기를 상대적으로 더욱 빠르게 가열할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다공 버너는 패널 어레이 형태로 구성 및 배치된다. 다공 버너 패널 어레이의 구성은 다공 버너의 최적화된 이용을 가능케 한다.

이를 위해 본 발명의 바람직한 제안에 따르면, 다공 버너들로 구성되어 밀폐 덮개의 내부 벽부에 위치(공간) 최적화되어 분포되는 방식으로 형성되는 패널 어레이가 제공된다. 대체되는 바람직한 실시예에 따르면, 밀폐 덮개를 통과하여 용기 내로 돌출되는 칼럼은 다공 버너들로 구성되어 공간 최적화되어 분포되는 패널 어레이를 구비한다.

위의 두 경우에 따르면, 상대적으로 낮은 속도를 갖는 고온의 연소 가스가 가열실 내로 유입되고, 배출 횡단면에서 균일한 온도 분포를 가지며, 띠 형성을 야기하지 않는다. 동시에 다공 버너 내의 높은 비율의 에너지가 복사선으로 전환되며, 그리고 복사선 온도는 액상 금속 이송 용기의 내화재에서 요구되는 온도(1100 내지 1200℃)보다 더욱 높다.

가열할 용기의 내부로 돌출되는 칼럼을 포함하는 가열 및 고온 유지 장치의 설계와 관련한 바람직한 구현예에 따르면, 다공 버너들은 칼럼의 전체 외연부에 걸쳐 분포되어 배치된다. 측면에서, 그리고 선택에 따라 하부로부터 다공 버너 패널들을 장착한 칼럼에 의해, 복사선의 더욱 효과적인 작용이 달성된다.

칼럼이 바람직하게는 다각형으로 형성된다면, 다공 버너들이 간단하게 평면의 다각형 표면에 장착되면서, 칼럼 외연부를 밀폐하는 형성은 다공 버너들을 구비한 패널 어레이에 의해 더욱 향상된다.

본 발명의 추가적인 제안에 따르면, 칼럼에는 승강 장치가 장착된다. 그로 인해 상승 및 하강이 가능해짐에 따라, 각각의 가열 목적에 적합하게 가열 칼럼을 가변적으로 위치 결정할 수 있다.

그 외에도 칼럼이 바람직하게는 자체 종축을 중심으로 회전할 수 있다면, 바람직하게는 동시에 회전 가능하게 형성된 승강 장치에 의해 회전할 수 있다면, 액상 금속 이송 용기의 라이닝에 대한 더욱 균일한 예열 및 가열이 달성될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 상세 내용은 청구항들과, 도면에 도시한 본 발명의 실시예들에 대해 다음에서 이루어지는 설명으로부터 지시된다.

도 1은 액상 금속 이송 용기를 예열하고 고온 상태로 유지하기 위한 가열 스탠드의 세부 사항을 도시하고 있으면서, 다공 버너들을 장착한 덮개에 의해 밀폐된 용기를 도시한 개략적 단면도이다.

도 2는 도 1에 따른 밀폐 덮개를 내부로부터 바라보고 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3은 도 1에 따라 다공 버너들로 구성되지만, 도 1에 비해 밀폐 덮개를 통과하여 이송 용기 내로 돌출된 칼럼에 형성되는 패널들의 어레이를 포함하여 도시한 개략도이다.

도 4는 도 3의 절개선 IV-IV를 따라 해당 부분을 절개하여 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 가열 스탠드

2, 20: 밀폐 덮개

3: 액상 금속 이송 용기

4: 내화재

5, 50: 가열 장치

6: 내부 벽부

7: 다공 버너

8: 패널 어레이

9: 연소 가스

10: 화살표(복사선)

11: 슬라이더

12: 칼럼

13: 공급 라인(에너지 운반체)

14: 공급 라인(산소 운반체)

15: 승강 장치

16: 회전 방향 화살표

도 1과 도 3에는 단지 부재 번호로만 명시되어 있는 통상적인 가열 스탠드(1)가 도시되어 있다. 이런 가열 스탠드는 장착된 위치에서 작동할 수 있는 밀 폐 덮개(2; 20)를 구비하고 있다. 이와 관련하여 가열 스탠드 내에는 예열 및/또는 고온 유지를 위해 이미 이송 레이들로서 형성되어 밀폐 덮개(2; 20)로 밀폐되는 액상 금속 이송 용기(3)가 장착되어 있다. 이런 이송 용기는 바닥 측면과 자체 내부면이 내화재(4)로 라이닝 처리가 되어 있다.

도 1의 실시예에 따르면, 가열 장치(5)는 밀폐 덮개(2)의 내부 벽부(6)에 제공된다. 가열 장치는, 도 2로부터 더욱 상세하게 알 수 있듯이, 다수의 다공 버너(7)로 구성된다. 다공 버너들은 패널 어레이(8)로서 구성되고 최적의 공간 활용을 통해 내부에서 밀폐 덮개(2)에 장착된다. 미도시한 공급 라인을 통해 에너지 및 산소 운반체 소스에 연결되는 다공 버너들(7)은 화살표로 명시한 바와 같이 고온의 연소 가스(9)를 생성한다. 이런 연소 가스는 상대적으로 낮은 속도로 용기 내부로 유입되고, 다공 버너들(7)의 패널 어레이(8)의 배출 횡단면에서 균일한 온도 분포를 나타내며, 띠 형성을 야기하지 않는다. 동시에, 다공 버너들(7) 내에서는, 화살표(10)로 명시한 바와 같이, 높은 비율의 에너지가 복사선으로 전환된다. 연소 가스(9)는, 액상 금속 이송 용기(3)의 바닥부에 제공되고 슬라이더(게이트 밸브)(11)로 폐쇄될 수 있는 개구부를 통해 배출된다.

도 3 및 도 4의 실시예에 따르면, 가열 장치(50)는, 밀폐 덮개(20)를 통과하여 액상 금속 이송 용기(3) 내로 돌출되는 칼럼(12)에 제공된다. 칼럼(12)은 다각형으로 형성된다(도 4 참조). 그리고 마찬가지로 위치에 최적화되어 분포되는 패널 어레이(8)에 존재하는 다공 버너들(7)은, 칼럼(12)의 외연부를 전면에 걸쳐 둘러싸는 방식으로, 다각형 표면에 고정된다. 또한, 도 4로부터는, 다공 버너들(7)에 공급될 수 있도록 에너지 운반체 및 산소 운반체, 즉 공기를 각각 공급하기 위해 칼럼을 통해 안내되는 공급 라인들(13, 14)을 각각 확인할 수 있다. 이런 경우 연소 가스(9)와 복사선(10)은 반경 방향으로 내화재(4)로 직접 배향되고, 그에 따라 이 경우에도 연소 가스(9)는 슬라이더(11)에 의해 조정될 수 있는 바닥부 개구부들을 통해 유출되거나 배출될 수 있다.

도 3과 도 4에 매우 개략적으로 도시된 도면에서 알 수 있듯이, 칼럼(12)은 가열 장치(50)의 위치 결정을 최적화하기 위해 승강 장치(15)에 의해 각각의 가열 목적에 상응하게 하강 또는 상승될 수 있을 뿐 아니라, 내화재(4)의 예열 또는 고온 유지를 균일화하기 위해, 회전 방향 화살표(16)로 알 수 있듯이, 자체의 종축을 중심으로 회전할 수 있다.

Claims (8)

1. 이송 레이들과 같이, 내화재로 라이닝 처리되어 용융 공정에서 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법에 있어서,

   상기 용기(3)는 당해 용기(3)를 가열하고 고온 상태로 유지하기 위해 용기 밀폐 덮개(2; 20)를 포함하는 가열 스탠드(1) 내에서 가열되고,

   상기 다공 버너들(7)은 패널 어레이(8) 형태로 구성되어 공간 활용도를 높여 분포되어 배치되며, 그리고

   다공 버너(7) 내의 높은 비율의 에너지가 상기 액상 금속 이송 용기(3)의 내화재(4)에 요구되는 온도 1100 내지 1200℃보다 더욱 높은 복사선 온도를 갖는 복사선으로 전환되는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 다공 버너들(7)로 구성되고 상기 밀폐 덮개(2)의 내부 벽부(6)에 공간 활용도를 높여 분포되는 방식으로 형성되는 패널 어레이(8)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐 덮개(20)를 통과하여 상기 용기(3) 내부로 돌출되는 칼럼(12)이, 다공 버너들(7)로 구성되어 공간 활용도를 높여 분포되는 패널 어레이(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 다공 버너들(7)은 상기 칼럼(12)의 외연부 전체에 걸쳐서 분포되어 배치되는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 칼럼(12)은 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 칼럼(12)에는 승강 장치(15)가 장착되는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 칼럼(12)의 자체의 종축을 중심으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 액상 금속 이송 용기(3)를 예열하기 위한 가열 장치에서 다공 버너들(7)을 이용하는 방법.
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