KR101135304B1

KR101135304B1 - 레이들 예열장치

Info

Publication number: KR101135304B1
Application number: KR1020090001895A
Authority: KR
Inventors: 유사쿠 가와모토
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2012-04-12
Also published as: CN101480719B; JP2009160640A; TW200940913A; CN101480719A; TWI385352B; KR20090077719A

Abstract

<과제> 속이 빈 레이들의 내부 분위기를 균일하게 예열할 수 있는 레이들(ladle) 예열장치를 제공한다.

<해결 수단> 용강(溶鋼 : molten metal)을 수용하여 운반하는 레이들(2)에 그 개구부(3)를 폐색하는 레이들 덮개(4)가 설치되고, 레이들 덮개에는 속이 빈 레이들의 내부 분위기를 예열하기 위해서, 교대로 연소되는 한 쌍의 축열(蓄熱)식 버너(5, 6)가 부착되며, 축열식 버너에는 이 레이들 내에 화염(f)을 분출하는 버너 노즐(5a, 6a)이 설치되는 레이들 예열장치(1)에 있어서, 한 쌍의 버너 노즐은 레이들 덮개의 중심으로부터 직경방향으로 등간격위치에 설치됨과 동시에, 레이들 내를 균일하게 예열하기 위해서, 레이들 덮개의 중심으로부터 높이방향으로 내린 축선(X) 위를 향하여 화염(f)을 분출한다.

Description

레이들 예열장치{LADLE PREHEATING APPARATUS}

본 발명은 속이 빈 레이들의 내부 분원기를 예열하는 레이들 예열장치에 관한 것이다.

용강(溶鋼 : molten metal)을 수용하여 운반하는 레이들에는 그 내부 분위기를 예열하기 위해서, 축열식 버너가 일반적으로 이용되고 있다. 축열식 버너는 연소용 공기 및 연소 배기가스가 통과하는 축열체와, 메인 노즐을 구비하고 있고, 연소에 의한 연소 배기가스의 열을 축열체로 회수하여 연소용 공기의 예열원으로 한다. 이와 같은 축열식 버너에 관해서, 예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2가 알려져 있다.

특허문헌 1에는 싱글 유니트 타입(single unit type)의 축열식 버너가 나타내어져 있고, 이 축열식 버너에는 복수개의 축열체가 설치되어 있다. 그리고, 연소 배기가스가 통과하는 축열체와, 연소용 공기가 통과하는 축열체를 일정시간마다 전환하여, 연소 배기가스의 통과에 의해 축열체에 회수된 열로 연소용 공기를 가열하고 있다.

그러나, 싱글 유니트 타입의 축열식 버너의 능력에는 한계가 있어, 철강설비 에 사용되는 대형 레이들의 예열작업에 채용하는 것은 곤란했다. 이와 같은 문제점을 해소하고자 하는 것으로, 교번(交番)연소식의 한 쌍의 축열식 버너가 알려져 있다.

특허문헌 2에는 교번연소식의 한 쌍의 축열식 버너가 나타내어져 있고, 레이들 등의 용탕(溶湯)용기의 가열작업단계에 있어서, 이 한 쌍의 축열식 버너를 설치한 덮개를 용탕용기의 개구를 폐색하도록 씌워서, 이들 축열식 버너의 노즐에서 일정한 타이밍으로 교대로 화염의 분사와 배기를 실시하고 있다.

이 때, 한 쌍의 축열식 버너의 메인 노즐은 덮개의 중심에서 각각 직경방향으로 일정거리를 두고 설치되어 있다. 또, 각각의 메인 노즐은 아래쪽을 향하여 개구되어 있다. 이것에 의해서, 축열식 버너의 화염은 메인 노즐을 통하여 덮개의 중심으로부터 편심한 위치에서 연직방향으로 분출하게 된다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2001-27412호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허 제3680252호 공보

그런데, 종래의 한 쌍의 축열식 버너의 교번연소에 의한 레이들의 예열작업에서는 연소 측의 축열식 버너로부터 연직방향으로 화염이 분출해지는 것에 의해서, 비연소 측의 축열식 버너의 하부 측의 영역에 비해, 연소 측의 축열식 버너의 하부 측의 영역이 고온으로 가열되고 있었다.

또, 이 한 쌍의 축열식 버너는 교번연소식이기 때문에, 항상 어느 한쪽의 축열식 버너밖에 연소하지 않고, 연소 측이 일정간격으로 전환된다. 이 때문에, 고온 가열되는 영역이 항상 변동해, 용탕용기의 내부온도가 안정되지 않으며, 내부 분위기를 균일가열할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 특히, 수용된 용강을 운반하는 레이들의 예열작업에 있어서는 용강을 안정된 상태로 보온할 필요가 있고, 이 내부 분위기의 온도차를 없애는 것이 과제로 되고 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제으로 감안하여 창안된 것으로서, 속이 빈 레이들의 내부 분위기를 균일하게 예열하는 것이 가능한 레이들 예열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 레이들 예열장치는 용강을 수용하여 운반하는 레이들에 그 개구부를 폐색하는 레이들 덮개가 설치되고, 이 레이들 덮개에는 속이 빈 이 레이들의 내부 분위기를 예열하기 위해서, 교대로 연소되는 한 쌍의 축열식 버너가 부착되며, 이 축열식 버너에는 이 레이들 내에 화염을 분출하는 버너 노즐이 설치되 는 레이들 예열장치에 있어서, 상기 한 쌍의 버너 노즐은 상기 레이들 덮개의 중심으로부터 직경방향으로 등간격위치에 설치됨과 동시에, 상기 레이들 내를 균일하게 예열하기 위해서, 이 레이들 덮개의 중심으로부터 높이방향으로 내린 축선 위를 향하여 화염을 분출하는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 축열식 버너는 상기 레이들 덮개의 중심에 대해 서로 점대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 축열식 버너의 길이방향 측부가 서로 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 레이들 예열장치에 있어서는 속이 빈 레이들의 내부 분위기를 균일하게 예열할 수 있다.

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>

이하에, 본 발명에 관한 레이들 예열장치의 바람직한 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 관한 레이들 예열장치(1)는 기본적으로는, 도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 용강을 수용하여 운반하는 레이들(2)에 그 개구부(3)를 폐색하는 레이들 덮개(4)가 설치되고, 레이들 덮개(4)에는 속이 빈 레이들(2)의 내부 분위기를 예열하기 위해서, 교대로 연소되는 한 쌍의 우측 축열식 버너(5) 및 좌측 축열식 버너(6)가 부착되고, 축열식 버너(5, 6)에는 레이들(2) 내에 화염(f)을 분출하는 버너 노즐(5a, 6a)이 설치되는 레이들 예열장 치(1)에 있어서, 한 쌍의 버너 노즐(5a, 6a)은 레이들 덮개(4)의 중심(C1)으로부터 직경방향으로 등간격위치에 설치됨과 동시에, 레이들(2) 내를 균일하게 예열하기 위해서, 레이들 덮개(4)의 중심(C1)으로부터 높이방향으로 내린 축선(X) 위를 향하여 화염(f)을 분출한다.

한 쌍의 축열식 버너(5, 6)는 레이들 덮개(4)의 중심(C1)에 대해서 서로 점대칭으로 배치된다.

고온의 용강을 수용하여 다음 공정까지 운반하는 레이들(2)은 수평면상에 투영된 모양이 대략 원형모양으로 형성되고, 레이들(2)의 위쪽에는 이것을 통하여 용강을 출납하는 개구부(3)가 형성된다. 레이들(2)은 직경 3m, 깊이 3.5m정도의 것이 일반적이지만, 레이들(2)의 크기는 이것에 한정되지 않고, 이것보다 큰 것이라도 작은 것이라도 좋다.

레이들(2)에는 그 개구부(3)와 평면 외형이 대략 동형(同形)의 수평면상에 투영된 모양이 대략 원형모양으로서, 개구부(3)를 개폐가 가능하게 폐색하기 위한 레이들 덮개(4)가 설치된다. 레이들 덮개(4)의 상면에는 그 둘레방향으로 대략 등간격으로 와이어(W)를 삽입하여 통하게 하는 와이어구멍(7)이 4개소에 형성된다. 와이어구멍(7)에 와이어(W)를 삽입하여 통하게 한 레이들 덮개(4)는 이것을 크레인 등으로 매다는 것에 의해 개폐된다. 와이어구멍(7)은 레이들 덮개(4)를 균형있게 매달 수 있으면 좋기 때문에, 4개소로는 한정되지 않는다.

레이들 덮개(4)의 상면에는 용강을 수용하기 전의 속이 빈 레이들(2)의 내부 분위기를 예열하기 위한 교번형의 우측 축열식 버너(5) 및 좌측 축열식 버너(6)가 부착된다.

축열식 버너(5, 6)는 각각에 버너 노즐(5a, 6a)과, 연통로(5b, 6b)와, 축열체(5c, 6c)를 가진다. 구체적으로는, 축열식 버너(5, 6)의 선단에는 화염(f)을 분출하는 버너 노즐(5a, 6a)이 설치되고, 버너 노즐(5a, 6a)에는 이것보다 후방을 향하여 연통로(5b, 6b)가 접속된다. 그리고, 축열식 버너(5, 6)의 후부 측에는 연통로(5b, 6b)에 접속하여, 연소용 공기 및 배기가스가 통과하는 축열체(5c, 6c)가 설치된다.

축열체(5c, 6c)의 후방에는, 도시하지 않지만, 연소용 공기를 공급하는 공기공급관 및 배기가스를 배출하는 배기관이 접속된다. 축열체(5c, 6c)는 그 내부에 연소용 공기 및 배기가스를 유통시킬 수 있도록, 예를 들면 세라믹제의 허니컴구조를 가지는 축열재를 축적한 것, 복수개의 세라믹제의 구상(球狀) 축열재를 축적한 것, 복수개의 세라믹제의 파이프를 축적한 것 등으로 중량물(重量物)로서 구성된다.

이들 축열식 버너(5, 6)의 버너 노즐(5a, 6a)에는 그 상부에 연료공급관(8)이 접속된다. 연료공급관(8)에서는 액체나 가스 등의 연료가 공급된다. 버너 노즐(5a, 6a)의 내부에는 파일럿 버너(도시 생략)가 설치되고, 1차 연료공급관(도시 생략)에서 공급된 연료와, 1차 공기공급관(도시 생략)에서 공급되는 공기에 의해 1차 화염을 버너 노즐(5a, 6a) 내에 상시 생성한다. 축열식 버너(5, 6)의 버너 노즐(5a, 6a)에서는 파일럿 버너(도시하지 않은)의 1차 화염을 발화원으로 하여, 연료공급관(8)을 통하여 공급된 연료와 연소용 공기에 의해, 레이들(2) 내로 향하여 화염(f)이 분출하게 된다. 파일럿 버너는 버너 노즐(5a, 6a) 내에 설치될 필요는 없고, 예를 들면 버너 노즐(5a, 6a)의 근방에 각각 설치해도 좋다.

축열식 버너(5, 6)는 교대로 연소된다. 예를 들면, 비연소상태의 우측 축열식 버너(5)의 버너 노즐(5a)에서는 연소상태의 좌측 축열식 버너(6)의 연소에 의한 고온의 배기가스가 흡인되고, 배기가스는 연통로(5b)를 통하여 축열체(5c)를 가열하고 배기관에서 배기된다. 그리고, 우측 축열식 버너(5)가 연소상태에 바뀌면, 공기공급관에서 공급된 연소용 공기가 가열된 축열체(5c)를 통과하는 것에 의해 고온으로 가온되고, 이것과 연료공급관(8)으로부터 공급된 연료가 파일럿 버너(도시 생략)의 1차 화염으로 발화되는 것에 의해서, 버너 노즐(5a)로부터 고온의 화염(f)이 레이들(2) 내로 분출하게 된다.

여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 레이들 덮개(4)의 어느 1개의 직경방향을 B라고 하고, 이것보다 위쪽을 상측, 아래쪽을 하측으로 하면, 축열식 버너(5, 6)는 직경방향 B 위에 있고, 중심(C1)으로부터 등거리인 위치의 우측으로 우측 축열식 버너(5)가, 좌측으로 좌측 축열식 버너(6)가 각각 부착된다. 또, 우측 축열식 버너(5) 및 좌측 축열식 버너(6)는 그 길이방향이 서로 평행하고 또한 레이들 덮개(4)의 직경방향 B에 대해서 대략 직각으로 설치된다.

상세하게 설명하면, 우측 축열식 버너(5)는 그 버너 노즐(5a)의 위치를 직경방향 B 위의 중심(C1)으로부터 우측으로 적당 간격을 두고 설정하고, 그 길이방향이 직경방향 B에 대해서 대략 직각이며, 버너 노즐(5a)로부터 하부 측으로 축열체(5c)를 향하여 배치된다. 또, 좌측 축열식 버너(6)는 그 버너 노즐(6a)의 위치를 직경방향 B 위의 중심(C1)으로부터 좌측으로, 우측의 버너 노즐(5a)과 동일한 간격을 두고 설정되고, 그 길이방향이 직경방향 B에 대해서 대략 직각으로 하여 버너 노즐(6a)로부터 상부 측으로 축열체(6c)를 향하여 배치된다.

본 실시형태에서는 레이들 덮개(4)에 대한 축열식 버너(5, 6)의 배치를 우측 축열식 버너(5) 및 좌측 축열식 버너(6)의 길이방향과, 레이들 덮개(4)의 직경방향 B가 대략 직각이 되도록 설정했지만, 레이들 덮개(4)의 중심(C1)에 관해서 축열식 버너(5, 6)가 서로 점대칭으로 배치되어 있으면 이것으로 한정되지 않는다.

이것에 더하여, 버너 노즐(5a, 6a)은 이것에서 분출하게 되는 화염(f)이 레이들 덮개(4)의 중심(C1)으로부터 높이방향으로 내린 축선(X) 위를 향하여 분출하게 되도록 축선(X) 위를 향하도록 각도를 주어 설치된다. 특히, 버너 노즐(5a, 6a)은 레이들(2)의 깊이방향 중간위치(C2)에 화염(f)이 향하는 각도를 주어 설치하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시형태에 관한 레이들 예열장치(1)의 작용에 대해서 설명하면, 사용시에는 속이 빈 레이들(2)의 레이들 덮개(4)에 부착된 한 쌍의 축열식 버너(5, 6)로 레이들(2) 내의 축선(X) 위를 향해서 교대로 화염(f)을 분출하여 연소한다. 일정시간 예열한 후에, 레이들 덮개(4)를 와이어(W)를 통하여 크레인 등으로 매달아 개방하고, 용강을 수용하여 다음 공정을 향해서 운반한다.

본 실시형태에 나타내는 레이들 예열장치(1)에 있어서는, 버너 노즐(5a, 6a)를 각도를 주어 배치하고, 화염(f)을 레이들 덮개(4) 중심(C1)으로부터의 축선(X)방향을 향하게 하는 것에 의해서, 종래의 한 쌍의 교번형 축열식 버너를 가지는 레 이들 예열장치에 의한 예열작업에 비해, 중심의 축선(X)으로부터 좌측의 영역이나, 우측의 영역에 화염(f)이 치우쳐 분출하게 되는 일 없이, 레이들(2)의 중심축인 축선(X) 위의 주변부가 가열되어 레이들(2) 내부를 균일하게 예열할 수 있다.

이에 더하여, 레이들(2)의 깊이방향의 중간위치(C2)의 주변부를 향하여 고온의 화염(f)이 분출하게 되는 것에 의해서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 레이들(2) 내부를 열풍이 선회한다. 이것에 의해서 레이들(2)의 구석구석까지 열이 널리 퍼져, 레이들(2)의 내부 분위기를 한층 더 효율적으로 균일한 온도에 가열할 수 있다.

본 실시형태에서는 레이들 덮개(4)에 대해서 축열식 버너(5, 6)를 서로 점대칭에 설치한 것에 의해서, 중량물인 한 쌍의 축열체(5c, 6c)를 포함한 축열식 버너(5, 6)를 레이들 덮개(4)에 대해서 균형있게 배치할 수 있다. 이것에 의해서, 레이들 덮개(4)의 중량 밸런스를 취하기 위해서 대중량의 밸런스 웨이트 등, 대규모인 장치를 마련할 필요도 없고, 레이들 덮개(4)의 다수 개소를 와이어로 매다는 등의 용이한 방법으로 레이들 덮개(4)를 균형있게 개폐할 수 있다. 또, 레이들 덮개(4)의 중량 균형이 취해져 있기 때문에, 예를 들면 변형방지의 보강을 위해서 레이들 덮개(4)에 리브 등을 형성하지 않아도 레이들 덮개(4)의 변형을 막을 수 있다.

본 실시형태에서는 한 쌍의 축열식 버너(5, 6)를 사용하고 있다. 이 때문에, 배경기술에서 언급한 싱글 유니트 타입의 축열식 버너를 레이들 덮개의 중심에 설치하여 구성하는 경우에 비해, 대형인 것에도 적용할 수 있다. 구체적으로는 싱글 유니트 타입에서는 겨우 20만KCal/hr정도의 능력만 확보가능하지만, 한 쌍의 축열식 버너(5, 6)에서는 50만KCal/hr이상의 능력을 확보할 수 있어 소형의 레이들(2)로부터 대형인 것까지 대응시켜, 레이들(2) 내부를 균일하게 예열할 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 관한 레이들 예열장치(1)의 제1 변형예에 대해 설명한다. 제1 변형예에서는 한 쌍의 축열식 버너(5, 6)는 그 길이방향 측부가 서로 마주하도록 레이들 덮개(4) 위에 배치되어 있다.

도 5에 근거하여 더욱 상세하게 설명하면, 우측 축열식 버너(5)는 도 2와 마찬가지로, 그 버너 노즐(5a)가 레이들 덮개(4)의 중심(C1)으로부터 어느 직경방향 B 위에 적당한 간격을 두고 배치된다. 특히, 본변형예에서는 우측 축열식 버너(5)는 그 길이방향이 직경방향 B에 대해 일정 각도를 가진 다른 직경방향 D에 대해서 평행하게 배치된다. 또, 좌측 축열식 버너(6)는 그 버너 노즐(6a)가 레이들 덮개(4)의 중심(C1)으로부터 직경방향 B 위에 우측의 버너 노즐(5a)과 동일한 간격을 두고 배치되고, 또한 그 길이방향이 직경방향 D에 평행하게, 즉 우측 축열식 버너(5)와 평행하게 배치된다.

이것에 의해, 축열식 버너(5, 6)를 레이들 덮개(4)의 바깥 둘레로부터 불거져 나오지 않고 레이들 덮개(4) 위에 수납하는 것이 가능하게 된다. 따라서 여분의 스페이스를 형성하지 않고 레이들 예열장치(1)를 설치할 수 있다. 특히, 비교적 작은 사이즈의 레이들 예열장치(1) 등에서는 레이들 덮개(4)에 대해서 축열 버너(5, 6)가 큰 경우, 상기와 같은 배치로 함으로써, 레이들 예열장치(1)의 설치 스페이스를 컴팩트하게 할 수 있다. 또, 축열식 버너(5, 6)가 레이들 덮개(4)로부터 불거져 나오지 않기 때문에, 와이어구멍(7)의 형성위치를 자유롭게 설정할 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 관한 레이들 예열장치(1)의 제2 변형예에 대해 설명한다. 제2 변형예에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연료공급관(8')이 우측 버너 노즐(5a)과 좌측 버너 노즐(6a)의 사이에 설치되어 있다. 그리고, 스파크 플러그(9)가 연료공급관(8')의 바로 근방에 설치되어 있다.

우측 연소노즐(5a) 및 좌측 연소노즐(6a)에서는 교대로 고온의 연소용 공기(a)가 분출되고, 이 연소용 공기(a)와 연료공급관(8')의 연료가 스파크 플러그(9)에서 착화됨으로써, 레이들(2)의 중심축인 축선(X) 위를 향하여 화염(f)이 생성된다.

상기의 화염(f)에 의해서, 레이들(2)의 중심축인 축선(X) 위의 주변부가 가열되어 레이들(2) 내부를 균일하게 예열할 수 있다. 이에 더하여, 레이들(2)의 깊이방향의 중간위치(C2)의 주변부를 향하여 고온의 화염(f)이 분출되는 것에 의해서, 레이들(2) 내부를 열풍이 선회한다. 이것에 의해서, 상기 실시형태와 마찬가지로, 레이들(2)의 구석구석까지 열이 널리 퍼져, 레이들(2)의 내부 분위기를 한층 더 효율적으로 균일한 온도에 가열할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 레이들 예열장치의 바람직한 실시형태를 나타내는 측 단면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 레이들 예열장치의 평면도이다.

도 3은 도 2 중, A-A화살표에서 본 단면도이다.

도 4는 도 2의 레이들 덮개를 크레인으로 매단 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5는 본 발명에 관한 레이들 예열장치의 제1 변형예를 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명에 관한 레이들 예열장치의 제2 변형예를 나타내는 측 단면도이다.

<부호의 설명>

1 레이들 예열장치

2 레이들

3 개구부

4 레이들 덮개

5 우측 축열식 버너

6 좌측 축열식 버너

5a 버너 노즐

6a 버너 노즐

f 화염

X 축선

Claims

용강(溶鋼 : molten metal)을 수용하여 운반하는 레이들(ladle)의 개구부 상에 위치하고, 연소용 공기를 위한 한 쌍의 우측 및 좌측 노즐과 연료공급관이 구비되는 레이들 덮개를 포함하며,

상기 한 쌍의 노즐은 상기 레이들의 내부로부터 흡인된 배기가스에 의해 가열되고 공급된 연소용 공기를 가열하는 축열체를 각각 구비하고, 교대로 상기 레이들로 연소용 공기를 분사하며,

상기 연료공급관은 상기 한 쌍의 노즐 사이에 위치하고, 상기 레이들 덮개의 중심점으로부터 높이방향으로 내린 레이들 축선 위를 향하여 화염이 생성되도록 상기 레이들로 연료를 분사하며,

상기 한 쌍의 노즐과 상기 연료공급관으로부터의 연소용 공기와 연료로 이루어지는 가연성 혼합물은 상기 레이들의 속이 빈 내부 영역을 균일하게 예열하기 위해 상기 화염을 생성하는 것을 특징으로 하는 레이들 예열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 한 쌍의 노즐은 상기 레이들 덮개의 중심으로부터 직경방향을 따라 등간격 위치에서 상기 레이들 덮개 상에 설치되는 것을 것을 특징으로 하는 레이들 예열장치.
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