KR101270919B1 - 냉각 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플래시로, 용광로, 전기로 또는 다른 야금반응기와 같이 금속 공정에 사용되는 용해로의 구조에 사용되는 냉각 요소 (1) 의 제조 방법으로서, 상기 냉각 요소는 단일 부품으로 된 구리재 하우징 (2) 및 내화재로 된 라이닝 요소 (4) 를 포함하고, 상기 하우징에는 냉각 매체의 순환을 위한 채널 시스템 (3) 이 형성되어 있고, 상기 하우징과 라이닝 요소는 이들을 함께 연결시키는 수단을 포함하고, 상기 라이닝 요소 (4) 가 하우징 (2) 에 대하여 수직 방향으로 움직일 수 있도록 상기 라이닝 요소 (4) 와 상기 하우징 (2) 이 연결되는 냉각 요소의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 냉각 요소에 관한 것이다.

Description

냉각 요소{COOLING ELEMENT}
본 발명은 냉각 요소의 제조 방법과 냉각 요소에 관한 것이다.
산업용 반응기, 특히 플래시로, 용해로 및 전기로와 같이 금속 공정에 사용되는 반응기와 관련하여, 보통 구리로 제조된 크고 무거운 냉각 요소가 사용되었다. 일반적으로 냉각 요소는 수냉식이어서 냉각수 채널 시스템을 구비하고 있다. 고온야금법에서, 용해로 벽돌은 보호되어서 벽돌 표면에 직접 가해지는 열은 냉각 요소를 통해 물로 전달되어, 냉각되지 않는 반응기에 비해 라이닝(lining)의 마모가 본질적으로 감소된다. 마모의 감소는 내화 라이닝의 표면에서 고형화되는 소위 자가 라이닝에 의해 이루어지는데, 자가 라이닝은 슬래그 및 용융 상으로부터 분리된 다른 물질로 형성된다.
또한, 냉각 요소의 표면에는, 예를 들어 내화 벽돌로 된 세라믹 라이닝이 배치되어 있다. 반응기 내에서의 작업 조건은 극한적이고, 냉각 요소는 예를 들어 용해로 분위기 및 용융물과의 접촉에 의해 발생되는 강한 부식과 침식 변형을 받게 될 수 있다. 냉각 요소의 효과적인 작용을 이루기 위해, 내화 벽돌과 냉각 요소 사이의 결합이 잘 되어서, 효과적인 열전달 접촉을 얻는 것이 중요하다. 그러나, 라이닝은 시간이 흐를수록 차츰 얇아지고, 이 결과 용융 금속이 구리재 냉 각 요소의 표면에 접촉하게 될 수 있다.
공지된 냉각 요소의 제조에 있어서의 난점은 내화 라이닝과 냉각 요소 간의 접촉을 양호하게 하는 것이다. 내화 라이닝의 보호 효과는 성공적인 장착에 크게 달려 있고, 대부분의 경우에는 냉각 요소의 냉각 특성은 충분히 이용되지 못한다. 또한, 공지된 냉각 요소의 결점은 내화재를 고정시키기 위해 만들어진 홈이 용해로 안에 수평으로 배치되어 있다는 것이다. 따라서 용해로 바닥에서 사용된 지지벽돌의 열팽창에 의한 움직임과 용해로 바닥에 고형화되는 용융상이 축적되어 생긴 증착물의 움직임으로 수평 홈에 위치한 라이닝에 장력이 생기고, 그 결과 냉각 요소가 이동하고, 유해한 균열이 발생하게 된다. 또한, 여러 개의 부품으로 된 냉각 요소는 유해한 누설이 발생할 수 있는 많은 수평 이음매를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조 방법에 대한 새로운 해법을 소개하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 내화 라이닝과 냉각 요소 하우징(housing) 사이의 접촉이 우수한 냉각 요소를 실현시키는 것이다.
본 발명은 청구항 1의 특징부에 설명된 것에 의해 특정된다. 본 발명의 다른 실시 형태는 다른 청구항에 설명된 것에 의해 특정된다.
본 발명에 따른 해법은 많은 이점을 가지고 있고, 본 발명에 의해 종래 기술의 결점을 피할 수 있다. 본 발명에 따른 냉각 요소의 구조는 냉각 요소를 포함하는 하우징과 내화재료로 된 라이닝 사이의 열교환이 잘 이루어지도록 한다. 상기 하우징은 바람직하게는 하나의 단일 부품으로 되어 있어서, 구조의 이음매가 없다. 내화 라이닝 요소가 유리하게 하우징에 대하여 수직 방향으로 움직일 수 있도록 상기 하우징과 라이닝 요소가 결합된다. 이제 용해로 바닥에 위치한 증착물이 전체 냉각 요소를 움직이게 하는 경향은 없어진다. 하우징의 표면에는 수직홈이 형성되어 있고, 이 수직홈에 내화재료로 된 라이닝 요소는 그 브래킷형 에지부에 의해 끼워질 수 있다. 홈은 홈 바닥으로부터 상기 표면을 향해 좁아지도록 설계되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 홈의 형상은 라이닝 요소가 하우징에 부착되는 것을 돕고, 상기 표면 사이에서 열전달이 잘 유지되도록 보장한다. 유리하게는 냉각 요소는 상기 홈이 수직방향으로 위치하도록 용해로에 장착된다. 냉각 요소에 구비된 하우징의 바닥부는 아래로 갈수록 좁아지고, 이 경우 그 형상은 바람직하게는 용해로 바닥에 구비된 지지벽돌의 형상에 따른다. 따라서 냉각 요소에서 지지벽돌의 열팽창에 의한 움직임 효과가 약해진다.
냉각 요소는 용해로에 장착되기 전에 이미 기성(ready-made) 구조로 제조될 수 있다. 대안으로, 냉각 요소가 용해로에 장착될 때 동시에 하우징부와 라이닝 요소가 현장에서 구축될 수 있다. 상기 냉각 요소는 쉽고 경제적으로 제조될 수 있고, 신속하게 장착되며, 따라서 용해로 수리에 요구되는 시간을 절약할 수 있다. 냉각 요소의 깊이 방향으로, 라이닝 요소는 하우징부의 외부로 신장되어있으며, 이러한 경우 냉각 요소 구조를 더 잘 보호하고, 용해로의 열손실을 감소시킨다. 바람직하게는 라이닝 요소는 하우징의 전체 표면을 덮어서, 냉각 요소의 구리 표면은 용해물과 접촉하지 않는다. 본 발명에 따른 냉각 요소는 그에 제 공된 접합부에서 상호연결되어 있어서, 접합부에 형성된 보조홈에는 수직 방향으로 라이닝 요소가 배치되어 있다. 따라서 유리하게도 이음매가 덮여 있다. 본 발명에 따른 냉각 요소에서는, 심각한 용융물 누설을 일으킬 수 있는 수평 이음매를 피할 수 있다. 본 발명에 따른 냉각 요소 구조를 사용함으로써, 상기 하우징과 상기 라이닝 사이에 땜납 재료의 사용을 피할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 1a, 1b, 및 1c 는 본 발명에 따른 냉각 요소를 나타낸 도면이다.
도 2 는 냉각 요소의 연결을 나타낸 도면이다.
도 1a, 1b 및 1c 는 예를 들어 플래시로의 벽구조에 사용되기에 적합한, 본 발명에 따른 냉각 요소 (1) 를 나타낸 도면이다. 도 1a 는 상기 냉각 요소의 정면도이고, 도 1b 는 측면도이고, 도 1c 는 평면도이다. 냉각 요소 (1) 는 단일 부품으로 된 구리재 하우징 (2) 을 포함하고, 이 하우징에는 채널 시스템 (3) 이 냉각 매체의 순환을 위해 형성되어 있다. 또한, 냉각 요소는, 크롬 마그네사이트 벽돌과 같은, 내화재료로 만들어진 충분히 많은 수의 라이닝 요소 (4) 를 포함하고, 이 라이닝 요소는 하우징 (2) 에 연결되어 있다. 상기 하우징과 상기 라이닝 요소는 이들을 함께 고정하기 위한 요소를 구비하고 있다. 하우징의 표면 (8) 에는, 수직홈 (5) 이 형성되어 있고, 이 수직홈에는 라이닝 요소 (4) 가 서로의 상부에 수직 방향으로 배치되어 있어서, 전체 홈은 냉각 요소가 용융물과 접촉하는 영역에서 냉각 요소의 수직 방향으로 채워져 있다. 라이닝 요소 (4) 와 하우징 (2) 이 결합해서, 라이닝 요소 (4) 는 하우징 (2) 에 대해 수직 방향으로 움직일 수 있다. 홈이 수직 방향으로 배치되어 있기 때문에, 횡방향 운동은 발생될 수 없다. 라이닝 요소와 하우징 사이에서 열교환이 잘 유지된다.
라이닝 요소는 하우징에 부착되는 쪽에서 브래킷형 에지부 (6) 를 구비하고 있다. 하우징 (2) 은 홈 (5) 을 가지고 있고, 그 홈의 형상은 라이닝 요소에 구비된 브래킷형 에지부 (6) 에 맞는 형상을 가지고 있어서, 홈은 홈바닥 (7) 에서부터 하우징의 표면 (8) 을 향해 갈수록 좁아진다. 라이닝 요소의 에지부 (6) 가 하우징 홈 (5) 에 끼워지도록 라이닝 요소 (4) 가 구리재 하우징 (2) 에 연결된다. 이것은 라이닝 요소가 하우징에 단단히 부착된다는 것을 의미한다. 실시예에 따르면, 홈바닥 (7) 의 폭은 실질적으로 74 mm이고, 홈 오리피스 (9) 의 폭은 실질적으로 68 mm이고 홈 깊이는 실질적으로 36 mm이다. 이 크기를 사용하여, 생산 기술면에서 기능성있고 유리한 냉각 요소를 얻을 수 있다.
도 2 에는, 개별 냉각 요소 (1) 의 연결을 도시하였다. 냉각 요소 (1) 는 홈 (5) 이 수직 방향으로 배치되도록 용해로에 배치되어 있다. 실시예에 따른 하우징의 바닥부 (10) 는 아래로 갈수록 좁아진다. 따라서, 이 바닥부는 바람직하게도 침강기 바닥에 배치된 지지 벽돌의 형상에 맞게 되어 있다. 하우징의 바닥부는 용융물과 접촉하지 않고, 따라서 내화 라이닝도 가지고 있지 않다. 실시예에 따르면, 라이닝 요소 (4) 를 하우징 (2) 에 연결한 다음, 냉각 요소가 용해로에 장착된다. 이미 결합된 요소가 용해로의 지지 구조에 장착되기 때문에, 이 과정은 장착 공정의 속도를 높인다. 또한 냉각 요소는, 하우징이 용해로 구조에 먼저 장착되고 이 다음에 라이닝 요소가 하우징에 연결되는 식으로 용해로에 장착될 수 있다. 깊이 방향으로, 냉각 요소의 라이닝 요소 (4) 는 하우징 (2) 의 외부로 신장된다. 또한, 라이닝 요소 (4) 는 용융물과 접촉하는 하우징의 전체 표면 (8) 을 덮는다. 따라서 라이닝 요소의 절연 효과는 개선되고, 구리재 하우징의 표면은 용융물과 직접 접촉하지 않게 된다. 개별 냉각 요소들이 냉각 요소에 위치한 접합부 (11) 에서 상호연결되는데, 이는 필요한 경우 전체 용해로 벽만큼 넓은 구조가 얻어질 수 있음을 의미한다. 개별 냉각 요소를 함께 연결하면, 접합부 (11) 의 형상으로 인해, 라이닝 요소의 브래킷형 에지부 (6) 의 형상에 맞는 형상을 가진 보조홈 (12) 이 생기게 된다. 따라서 냉각 요소 사이의 이음매는 유리하게도 보조 라이닝 요소 (13) 에 의해 덮여져 있다. 개별 냉각 요소를 함께 고정시킨 후에, 최상부의 라이닝 요소 (14) 는 수직홈 (5) 에 배치된다. 또한 이 라이닝 요소들은 보다 앞선 단계에서 이미 배치될 수도 있다.
당업자에게 있어서, 본 발명의 다양한 바람직한 실시 형태는 상기 설명된 실시예에 한정되지 않고, 첨부의 청구항의 범위 내에서 다양하게 할 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (18)

  1. 플래시로, 용광로, 전기로 또는 다른 야금반응기와 같이, 금속 공정에서 사용되는 용해로의 구조에 사용되는 냉각 요소 (1) 로서,
    상기 냉각 요소는 단일 부품으로 된 구리재 하우징 (2) 및 내화재로 된 라이닝 요소 (4) 를 포함하고, 상기 하우징에는 냉각 매체의 순환을 위한 채널 시스템 (3) 이 형성되어 있고, 상기 하우징과 라이닝 요소는 이들을 함께 연결시키는 수단을 포함하는 냉각 요소에 있어서,
    가동 중에 상기 라이닝 요소 (4) 가 하우징 (2) 에 대하여 수직 방향으로 움직일 수 있도록 상기 라이닝 요소 (4) 와 상기 하우징 (2) 이 연결되고,
    상기 하우징의 표면 (8) 에 수직홈 (5) 이 배치되어 있고, 그 수직홈에는 라이닝 요소 (4) 가 배치되며,
    라이닝 요소는 서로의 상부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 라이닝 요소 (4) 에는 하우징에 구비된 홈 (5) 에 끼워지는 브래킷형 에지부 (6) 가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 하우징 (2) 에 배치된 홈 (5) 은 홈 바닥 (7) 에서부터 하우징의 표면 (8) 을 향해 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  6. 제 5 항에 있어서, 홈 바닥 (7) 의 폭은 55 ~ 100 mm 인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  7. 제 3 항에 있어서, 홈 오리피스 (9) 의 폭은 50 ~ 95 mm 인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  8. 제 3 항에 있어서, 홈 (5) 의 깊이는 30 ~ 60 mm 인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  9. 제 3 항에 있어서, 냉각 요소 (1) 는 홈 (5) 이 수직 방향으로 배치되도록 용해로에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 하우징 (2) 의 바닥부 (10) 는 아래로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 라이닝 요소 (4) 가 하우징 (2) 에 연결된 후에 냉각 요소가 용해로에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 하우징이 용해로에 장착된 후에 라이닝 요소 (4) 가 하우징 (2) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 냉각 요소의 깊이 방향으로, 라이닝 요소 (4) 가 하우징 (2) 의 외부로 신장되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 라이닝 요소 (4) 는 용융물과 접촉하는 하우징 (2) 의 표면 (8) 을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  15. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 냉각 요소 (1) 는 이에 구비되어 있는 접합부 (11) 에서 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 접합부 (11) 에 형성된 보조홈 (12) 에 라이닝 요소가 수직 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
  17. 삭제
  18. 삭제
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