KR101159285B1 - 코크스 오븐의 장입구 프레임 - Google Patents

Abstract

구조를 개선하여 코크스 오븐 상단의 연와와 긴밀하게 연결되어 실링 효과를 높일 수 있도록, 코크스 오븐 상단에 형성되는 석탄 장입구 상단에 설치되는 장입구 프레임에 있어서, 상기 장입구 프레임은 상기 장입구를 따라 수직으로 연장되고 상하단이 개방되어 장입구로 연통되는 장입부와, 상기 장입부 상단에 일체로 형성되고 외측으로 연장되어 상면을 이루는 평면부, 상기 장입부와 평면부 사이에 부착 설치되어 하면과 측면을 이루는 캐스타블, 상기 평면부 외측 선단을 따라 부착 설치되어 코크스 오븐 상단의 연와와 접하는 내화물을 포함하는 코크스 오븐의 장입구 프레임을 제공한다.

Description

코크스 오븐의 장입구 프레임{CHARGING HOLE FRAME OF COKE OVEN}

본 발명은 코크스 오븐의 상단에 형성되어 탄화실로 석탄을 주입하기 위한 석탄 장입구에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 장입구를 이루는 장입구 프레임에 관한 것이다.

일반적으로, 코크스 오븐은 하부에 축열실을 구비하며, 상부에는 탄화실과 연소실이 교대로 배열된다. 이에 코크스 오븐의 탄화실(chamber) 내부에 배합탄을 장입하고, 연소실 내부에는 혼합가스와 연소용 공기를 공급하여 여기서 발생된 열로 탄화실의 코크스를 건류하게 된다.

그리고 상기 코크스 오븐의 연소실과 탄화실 상부로는 연와가 다단으로 적층되고 상기 각 탄화실과 대응되는 위치에는 탄화실 내부로 석탄을 장입하기 위한 장입구가 형성된다. 장입차는 코크스 오븐 상단에 설치된 레일 위를 왕복하면서 석탄을 코크스 오븐 상부에 형성된 장입구를 통해 탄화실 내부로 공급한다. 이러한 장입구에는 장입구멍이 형성된 장입구 프레임이 설치된다.

상기 장입구 프레임은 철 소재, 일반적으로는 주철로 이루어져 있으며, 내측에는 둘레를 따라 내화물인 캐스타블이 결합된다. 상기 캐스타블은 고온의 코크스 오븐으로부터 나오는 열이 외부로 전달되는 것을 차단하게 된다. 장입구 프레임의 외측에는 코크스 오븐 상단을 이루는 연와가 배치된다. 상기 장입구 프레임과 연와 사이의 틈새에는 모르타르(mortar)를 채워 두 부재 사이를 실링하게 된다.

그런데, 상기한 종래의 장입구 프레임은 철 소재로 이루어져 있기 때문에 코크스 오븐 상단에 깔려있는 연와와의 실링이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 즉, 상기한 종래의 구조는 이종 재질인 철 소재의 장입구 프레임과 내화물인 연와 사이를 모르타르로 연결하고 있는 것으로, 모르타르이 장입구 프레임에 제대로 부착되지 못하여 실링이 제대로 이루어지지 않게 된다.

이에 탄화실에 탄을 장입하고 덮개를 닫는 과정을 반복하면서 빗물이나 온도 변화에 의해 모르타르가 흘러나가면서 두 부재 사이에 틈새가 발생된다. 따라서 상기 틈새를 통해 가스가 유출되는 현상이 발생되며, 장입구 프레임에 변형이 오게 된다.

이에, 구조를 개선하여 코크스 오븐 상단의 연와와 긴밀하게 연결되어 실링 효과를 높일 수 있도록 된 코크스 오븐의 장입구 프레임을 제공한다.

이를 위해 본 장입구 프레임은 코크스 오븐 상단에 형성되는 석탄 장입구 상단에 설치되는 장입구 프레임에 있어서, 상기 장입구 프레임은 상기 장입구를 따라 수직으로 연장되고 상하단이 개방되어 장입구로 연통되는 장입부와, 상기 장입부 상단에 일체로 형성되고 외측으로 연장되어 상면을 이루는 평면부, 상기 장입부와 평면부 사이에 부착 설치되어 하면과 측면을 이루는 캐스타블, 상기 평면부 외측 선단을 따라 부착 설치되어 코크스 오븐 상단의 연와와 접하는 내화물을 포함할 수 있다.

상기 평면부는 선단에 설치되어 내화물의 고정력을 높이는 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부는 상기 평면부 선단을 따라 외측으로 돌출 설치되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 부착되어 내화물과 결합되는 복수개의 앵커를 포함할 수 있다.

상기 고정플레이트는 상기 평면부 선단을 따라 연속적으로 설치될 수 있다.

상기 고정플레이트는 상기 평면부 선단을 따라 간격을 두고 설치될 수 있다.

상기 고정플레이트는 상기 평면부 선단 중앙에 설치되고, 상기 앵커는 상기 고정플레이트의 상단과 하단 및 선단에 설치될 수 있다.

상기 장입구 프레임은 상기 평면부 선단에 설치되어 상기 내화물의 하단을 받쳐 지지하는 지지플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 내화물은 코크스 오븐 상단에 설치되는 연와와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

상기 내화물과 상기 코크스 오븐의 상단 연와 사이에 모르타르가 채워질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 장입구 프레임은 코크스 오븐 상단의 연와와의 접촉 부위에 연와와 같은 재질의 내화물이 설치되어 연와와의 부착성을 높일 수 있게 된다.

이에 장입구 프레임과 연와 사이 실링 효과를 높일 수 있게 된다.

또한, 앵커부재를 통해 내화물을 고정시킴으로써, 프레임에 대한 내화물의 고정력을 높여 장시간 사용시에도 프레임과 내화물 사이의 변형을 방지할 수 있게 된다.

또한, 내화물 고정력을 높이고 연와와의 실링효과를 높여 장입구 프레임의 변형을 최소화함으로써, 장입구 프레임의 교체 주기를 늘려 원가를 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 장입구 프레임이 구비된 코크스 오븐 설비를 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 장입구 프레임을 도시한 일부 절개 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 장입구 프레임이 구비된 코크스 오븐 설비를 도시하고 있으며, 도 2는 본 실시예에 따른 장입구 프레임을 도시하고 있다.

도 1을 참조하여 먼저 코크스 오븐을 설명하면, 상기 코크스 오븐(100)은 석탄의 건류가 이루어지는 탄화실(110)과 하부의 축열실로부터 공급된 가스를 연소하는 연소실을 구비하며, 상단에는 석탄을 상기 탄화실 내부로 주입하기 위한 장입차(120)가 구비된다. 그리고 상기 코크스 오븐(100)의 도어쪽에는 건류가 완료된 적열코크스를 외부로 인출하기 위한 압출기(130)와, 상기 압출기에 의해 인출되는 적열 코크스를 이동시키기 위한 트랜스퍼카(140)가 구비된다.

그리고 상기 코크스 오븐(100)의 연소실과 탄화실 등은 내화물인 연와(150)를 다단으로 적층하여 형성된다. 상기 코크스 오븐(100)의 상단에 적층된 연와(150) 일측에는 상기 탄화실(110)과 대응되는 위치에 탄화실 내부로 석탄을 장입하기 위한 장입구(112)가 형성된다. 이러한 장입구에는 장입구멍이 형성된 장입구 프레임(10)이 설치된다.

상기 장입구 프레임(10)은 장입구(112)에 설치되어 코크스 오븐(100) 상단에서 연와(150)와 이웃하게 된다. 상기 장입구 프레임(10)과 이웃하는 연와(150) 와의 틈새에는 모르타르(160)가 충진되어 두 부재 사이를 실링(sealing)하게 된다.

여기서 본 실시예에 따른 장입구 프레임(10)은 이웃하는 연와(150)와의 부착성을 높일 수 있도록 연와(150)와 접하는 측단에 내화물(20)이 부착된 구조로 되어 있다.

도 2를 참조하여 본 실시예의 장입구 프레임을 보다 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이 본 장입구 프레임(10)은 장입구멍을 이루는 장입부(12)와, 상기 장입부(12) 상단에 일체로 형성되고 외측으로 연장되어 윗면을 이루는 평면부(14), 상기 장입부(12)와 평면부(14) 사이에 부착 설치되어 측면과 하면을 이루는 캐스타블(16) 및 상기 평면부(14) 선단을 따라 부착 설치되어 코크스 오븐 상단의 연와(150)와 접하는 내화물(20)을 포함한다.

상기 장입구 프레임(10)을 이루는 장입부(12)와 평면부(14)는 철 재질로 이루어진다. 상기 장입부(12)와 평면부(14)는 일체로 형성되며, 서로 직각으로 절곡되어 내측면과 윗면을 이룬다.

상기 캐스타블(16)은 내화재로 장입부(12)와 평면부(14)의 하단에 부착되어 장입구 프레임(10)의 외측면과 하면을 이루게 된다. 상기 캐스타블(16)은 탄화실에서 전달되는 열이 장입부(12)와 평면부(14)로 전달되는 것을 차단하여 철 재질인 장입구 프레임의 장입부와 평면부 등이 열변형되는 것을 방지하게 된다.

본 실시예에서 상기 장입부(12)는 원통형태로 이루어지며, 평면부(14) 중앙에 형성된다. 도 2에서 도면부호 (18)은 장입부(12) 외주면을 따라 설치되어 상기 캐스타블(16)과의 결합력을 높이기 위한 결합브라켓이다.

상기 평면부(14)는 장입부(12) 상단에서 플랜지 구조와 같이 방사방향으로 형성되어 장입구 프레임(10)의 상단을 이룬다. 본 실시예에서 상기 평면부(14)는 사각형태로 이루어지나, 그 형태나 크기에 있어서 특별히 한정되지 않는다.

상기 내화물(20)은 상기 평면부(14)의 선단을 따라 연속적으로 설치되며, 본 실시예에서는 평면부(14) 외측으로 금형을 설치하고 금형 내에 부정형 내화물을 충진한 후 응고시켜 형성한다. 금형을 이용한 부정형 내화물의 성형 공정에 대해서는 이미 알려진 것으로 이하 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 상기 내화물(20)은 코크스 오븐(100)의 상단에 설치되어 장입구 프레임(10)과 이웃하는 연와(150)와 동일한 재질로 이루어진다. 이에 장입구 프레임(10)과 연와(150) 사이의 틈새를 모르타르(160)로 연결하였을 때, 연와(150)와 내화물(20)이 동일한 재질이므로, 상호 결합력이 높아지게 된다.

여기서 상기 내화물(20)의 높이는 연와(150)의 높이와 일치되도록 함이 바람직하다. 이에 본 실시예에서 상기 장입구 프레임(10)은 평면부(14)의 선단이 연와(150)의 높이와 대응되는 높이를 이루도록 아래로 절곡된 구조로 되어 있다.

이에 평면부(14) 선단에 부착되는 내화물(20)이 연와(150)와 대응되어 상호 부착력을 더 높일 수 있게 된다. 또한, 평면부(14) 선단이 아래로 절곡됨에 따라 평면부(14)와 장입부(12) 사이에 결합되는 캐스타블(16)의 결합력이 더 커지게 된다.

한편, 상기 평면부(14)에는 선단에 결합되는 내화물(20)의 고정력을 높이기 위한 고정부가 설치된다.

상기 고정부는 상기 평면부(14) 선단을 따라 외측으로 돌출 설치되는 고정플레이트(30)와, 상기 고정플레이트(30)에 부착되어 내화물(20)과 결합되는 복수개의 앵커(32)를 포함한다.

본 실시예에서 상기 고정플레이트(30)는 얇은 판 구조물로 평면부(14)의 선단면 중앙에 설치되며, 평면부(14) 둘레를 따라 연속적으로 설치된다. 상기 고정플레이트(30)는 상기와 같이 연속적으로 설치될 수 있고, 앵커(32) 설치 위치에 따라 간격을 두고 설치될 수 있다. 또한, 상기 앵커(32)는 내화물(20)과의 결합력을 높이기 위한 것으로 그 형태는 도시된 구조에 한정되지 않으며 다양하게 변형가능하다.

본 실시예에서 상기 앵커(32)는 상기 고정플레이트(30)의 상단과 하단 및 선단에 설치된다. 상기 앵커(32)는 고정플레이트(30)를 따라 간격을 두고 설치되며, 설치 간격은 특별히 한정되지 않는다.

상기 앵커(32)에 의해 내화물(20)이 평면부(14) 선단에 보다 단단하게 결합되어 평면부(14)의 재질과 내화물(20)의 재질이 달라도, 평면부(14)에서 내화물(20)이 쉽게 떨어져 나가는 것을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 장입구 프레임(10)은 상기 평면부(14) 선단 하부에 설치되어 상기 내화물(20)의 하단을 받쳐 지지하는 지지플레이트(34)가 더 구비된다. 상기 지지플레이트(34)는 평면부(14)와 동일한 철 재질로 이루어지며, 평면부(14)와 일체로 형성되거나, 평면부(14) 선단에 용접 등으로 고정시켜 설치할 수 있다.

이에 상기 내화물(20)은 지지플레이트(34)에 의해 하단이 받쳐 지지되고 고정플레이트(30)와 앵커(32)에 의해 결합되어 평면부(14) 선단에 확실히 고정될 수 있게 된다.

이와 같이 본 장입구 프레임(10)은 선단에 내화물(20)을 고정시킴으로써, 코크스 오븐(100) 상단의 연와(150)와 접하는 부분이 연와(150)와 상이한 재질이 아니라 연와(150)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

따라서 장입구 프레임(10)과 코크스 오븐 상단 연와(150) 사이에 채워지는 모르타르(160)가 연와(150)는 물론, 장입구 프레임(10)의 내화물(20)과도 견고하게 접합되어 실링 효과를 높일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 장입구 프레임 12 : 장입부
14 : 평면부 16 : 캐스타블
20 : 내화물 30 : 고정플레이트
32 : 앵커 34 : 지지플레이트

Claims (5)

1. 코크스 오븐 상단에 형성되는 석탄 장입구 상단에 설치되는 장입구 프레임에 있어서,
   상기 장입구 프레임은 상하단이 개방되어 장입구로 연통되는 장입부와, 상기 장입부 상단에 일체로 형성되고 외측으로 연장되어 윗면을 이루는 평면부, 상기 장입부와 평면부 사이에 부착 설치되는 캐스타블, 상기 평면부 외측 선단을 따라 부착 설치되어 코크스 오븐 상단의 연와와 접하는 내화물을 포함하는 코크스 오븐의 장입구 프레임.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 평면부는 선단에 설치되어 내화물의 고정력을 높이는 고정부를 더 포함하고,
   상기 고정부는 상기 평면부 선단을 따라 외측으로 돌출 설치되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 부착되어 내화물과 결합되는 복수개의 앵커를 포함하는 코크스 오븐의 장입구 프레임.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정플레이트는 상기 평면부 선단을 따라 간격을 두고 설치되는 코크스 오븐의 장입구 프레임.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 앵커는 상기 고정플레이트의 상단과 하단 및 선단을 따라 설치되는 코크스 오븐의 장입구 프레임.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 장입구 프레임은 상기 평면부 선단에 설치되어 상기 내화물의 하단을 받쳐 지지하는 지지플레이트를 더 포함하는 코크스 오븐의 장입구 프레임.

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