KR101277654B1 - 임펠러용 보온장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탈황작업 시에 대기 중에 방치된 임펠러의 표면 온도가 급강하 되는 것을 방지하기 위한 임펠러용 보온장치에 관한 것으로, 래들 상부에 배치되어 용선으로부터 상승된 임펠러가 수납되며, 수납된 임펠러를 일정 온도로 보온하는 보온커버부, 및 임펠러의 교체 시 보온커버부를 임펠러에서 이격시키는 커버이격수단을 포함한다.

Description

임펠러용 보온장치{DEVICE FOR KEEPING WARMTH OF IMPELLER}
본 발명은 임펠러 보온장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기 중에 방치된 임펠러의 표면 온도가 급강하 되는 것을 방지하기 위한 임펠러용 보온장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고로에서 출탕된 용선은, 용선을 담는 용기인 래들에 장입한 후 용선 예비처리를 실시한다. 용선의 예비처리는 크게 용선의 탈황(황 제거), 탈규(규소 제거) 및 탈린(인 제거)으로 구분된다. 특히 탈황은 전로 공정에서 제거할 수 없으므로 기계적 교반(Kanvara Reactor; 이하 "케이알 설비"라 한다.)을 이용하게 된다.
전술한 케이알 설비는 탈황을 위한 부원료, 즉 탈황제 또는 탈규제가 신속하게 용선 중으로 침투하여 탈황 반응을 일으킬 수 있도록 래들의 내의 용선에 임펠러를 침지시킨 뒤 일정한 속도로 회전시켜 와류를 발생시키는 구성은 갖는다.
관련된 선행기술로는 한국특허공개공보 제 2010-0087475 호(공개일자 : 2010년 08월 05일)가 있다.
본 발명은, 탈황작업 시에 대기 중에 방치된 임펠러의 표면 온도가 급강하 되는 것을 방지함으로써, 임펠러의 크랙(crack) 및 내화물 탈락 등의 결함을 미연에 막을 수 있는 임펠러용 보온장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은, 장시간 조업대기 중인 임펠러를 예열할 수 있게 함으로써, 임펠러를 원하는 온도범위 내에서 보온을 유지할 수 있는 임펠러용 보온장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 임펠러용 보온장치는, 래들 상부에 배치되어 용선으로부터 상승된 임펠러가 수납되며, 수납된 임펠러를 일정 온도로 보온하는 보온커버부; 및 임펠러의 교체 시 보온커버부를 임펠러에서 이격시키는 커버이격수단;을 포함할 수 있다.
구체적으로 보온커버부는, 서로 맞닿아 하부가 열린 수직한 원통형상을 이루며, 열린 하부로는 상기 임펠러가 출입하는 제 1 보온커버 및 제 2 보온커버를 포함할 수 있다.
제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버는, 외형을 유지하는 것으로 철피로 구성된 몸체; 및 각각의 상기 몸체의 내측면 상에 부착되는 단열층;을 포함할 수 있다.
커버이격수단은, 제 1 보온커버 및 제 2 보온커버의 외측에 각각 배치되는 하나 이상이 실린더를 포함하며, 실린더에서 신장 또는 수축되는 실린더로드의 연장단부는 인접한 상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버의 외주면 상에 연결될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 임펠러 보온장치는, 임펠러를 예열하는 예열수단을 더 포함하며, 예열수단은, 제 1 보온커버 및 제 2 보온커버와 연결되는 한 쌍의 연료공급라인 및 산소공급라인을 포함하며, 제 1 보온커버 및 제 2 보온커버에는 각각 한 쌍의 연료공급라인과 산소공급라인이 연결될 수 있도록 연결공이 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 탈황작업 완료 후, 대기 중에 방치된 임펠러를 감싸 보온할 수 있기 때문에 임펠러의 표면 온도가 급강하 하는 것을 방지할 수 있어 임펠러의 크랙(crack) 및 내화물 탈락 등의 문제를 미연에 막아 임펠러의 사용수명을 연장할 수 있게 한다.
또한, 장시간 조업대기 중인 임펠러, 및 신규로 사용되는 임펠러를 예열할 수 있는 예열수단을 구비함으로써, 급격한 온도변화에 적절하게 대응할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 도면이고,
도 2는 탈황작업 완료 후, 대기 중에 방치된 임펠러의 표면온도 변화를 보인 그래프이며,
도 3은 본 발명에 따른 임펠러용 보온장치를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 임펠러용 보온장치에 임펠러가 삽입된 상태를 보인 단면도이며, 그리고
도 5는 도 3에 도시된 임펠러용 보온장치의 작동상태를 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명과 관련된 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 도면이다.
케이알(Kanvara Reactor) 설비는 크게 래들(1) 내의 용선(M)에 침지된 상태로 일정한 속도로 회전하는 임펠러(10)와, 임펠러(10)의 회전에 의해 발생되는 용선(M)의 와류로 부원료(탈황제 또는 탈규제)를 공급하는 호퍼(2), 및 래들(1) 내의 용선(M) 상태 및 제조될 강의 조건에 따라 호퍼(2)로부터 부원료 투입을 제어하고, 임펠러(10)의 회전 속도를 제어하는 제어부(3)로 구성된다.
이러한 케이알 설비는, 고로에서 출강된 용선(M)이 래들(1)에 장입되면, 래들(1)을 케이알 설비로 운반한 뒤 래들(1) 내의 용선(M)에 임펠러(10)를 침지시킨다. 그리고 임펠러(10)가 용선(M)에 소정의 깊이로 침지되면 호퍼(2)를 통해 탈황을 위한 부원료를 투입함과 동시에 임펠러(10)를 회전시켜 용선(M) 중으로 부원료가 충분히 침투할 수 있도록 용선(M)을 교반하게 된다. 전술한 바와 같이, 용선(M)에 침지된 상태에서 회전하게 되는 임펠러(10)는 래들(1) 내에서의 용선(M) 교반이 활발히 이루어질 수 있는 형상을 가진다. 그리고 일반적으로 임펠러(10)는 Al2O3, SiO2, SiC를 주성분으로 하는 내화물로 제조된다.
이러한 임펠러(M)는 탈황작업 완료 후, 대기 중에 방치되면, 도 2에서와 같이 초기 1350℃에서 400℃까지 급강하 되는데, 이와 같은 급격한 온도변화에 의해 임펠러(10)가 깨지는 현상(spalling) 나타나게 되며, 이는 내화물 탈락 및 크랙(crack) 등의 문제를 일으키는 주요원인으로 작용한다.
따라서 본 발명에서는 대기 중에 방치된 임펠러(10)를 감싸 보온할 수 있는 임펠러용 보온장치를 제공하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 임펠러용 보온장치를 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 임펠러용 보온장치(100)는 탈황작업을 완료 한 임펠러(10)가 복귀되면서 삽입되는 보온커버부(110)와, 사용수명이 끝난 임펠러(10) 교체 시 보온커버부(110)를 임펠러(10)에서 이격시켜 임펠러(10) 교체 작업을 용이하게 하는 커버이격수단(130)을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 임펠러용 보온장치(100)는 대기 중에 방치된 임펠러(10)를 예열하기 위한 예열수단(140)을 더 포함한다.
먼저, 보온커버부(110)는 서로 맞닿아 하부가 열린 수직한 원통형상을 이루는 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)를 구비한다. 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 열린 하부로는 임펠러(10)가 출입하게 된다.
제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)는 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 대칭된 형상을 가진다. 제 1 보온커버(112a)는 대략 "┌"자 형상의 단면을 가지며, 제 2 보온커버(112b)는 제 1 보온커버(112a)에 대응하는 대략 "┐"자 형상의 단면을 가진다. 즉 제 1 보온커버(112a)는 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b) 사이를 수직하게 지나는 가상의 선을 기준으로 제 2 보온커버(112b)에 대하여 거울과 같이 대칭을 이룬다.
제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)는 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(114a, 114b)와, 각각의 몸체(114a, 114b)의 내측면 상에 부착되는 단열층(116a, 116b)을 구비한다. 몸체(114a, 114b)는 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 외형을 유지하는 것으로 통상의 철피로 구성되며, 단열층(116a, 116b)은 1500℃까지 견딜 수 있는 통상의 세라믹 울(ceramic wool)로 구성된다.
바람직하게는 단열층(116a, 116b)은 보온 효과를 극대화할 수 있도록 3㎜이상의 두께를 가지도록 형성된다. 더욱 바람직하게는 보온 효과를 극대화할 수 있도록 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 높이는 임펠러(10)의 높이보다 높게 형성된다.
한편, 서로 맞닿은 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 상부에는 임펠러(10)와 연결된 임펠러 축(12)이 상하로 안내될 수 있도록 안내공(120)이 형성된다. 이를 위해 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 상부에는 서로 대칭된 형상을 가지는 반원형의 안내홈(118a, 118b)이 형성된다. 안내홈(118a, 118b)은 서로 맞닿아 둥근 안내공(120)을 형성하게 된다.
이와 같이 형성된 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)는 도 5에 도시된 바와 같이, 커버이격수단(130)에 의해 임펠러(10) 교체 시 임펠러(10)의 방사상 외측으로 이격된다.
커버이격수단(130)은 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 외측에 각각 배치되는 하나 이상의 유압 또는 공압 실린더(132a, 132b)를 구비한다.
각각의 실린더(132a, 132b)는 탈황작업을 위해 상하로 안내되는 임펠러(10)에 간섭되지 않게 임펠러(10)의 하부와 래들(20)의 상부 사이에 배치되는 바닥판(30)에서 상측으로 수직하게 연장되는 고정프레임(136a, 136b)에 고정 장착된다. 이렇게 고정 장착된 각각의 실린더(132a, 132b)의 일측에서 신장 또는 수축되는 실린더로드(134a, 134b)의 연장단부는 인접한 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)의 외주면 상에 연결된다. 즉 임펠러(10) 교체를 위해 제 1, 제 2 보온커버(112a, 112b)를 임펠러(10)에서 이격시키기 위해서는, 각각의 실린더로드(134a, 134b)가 수축되도록 실린더(132a, 132b)를 작동시키고, 임펠러(10) 보온을 위해서는 각각의 실린더로드(134a, 134b)가 임펠러(10) 측으로 신장되도록 실린더(132a, 132b)를 작동시킨다.
한편, 예열수단(140)은 장시간 조업대기 중인 임펠러(10), 또는 신규로 사용되는 임펠러(10)를 예열하는 기능을 수행한다. 예열수단(140)은 외부로부터 연료가 공급되는 연료공급라인(142)과, 마찬가지로 외부로부터 산소가 공급되는 산소공급라인(144)을 구비한다. 이러한 한 쌍의 연료공급라인(142)과 산소공급라인(144)은 커버이격수단(130)에 간섭되지 않게 제 1 및 제 2 보온커버(112a, 112b)에 연결되는데, 이를 위해서 제 1 및 제 2 보온커버(112a, 112b)에는 한 쌍의 연료공급라인(142)과 산소공급라인(144)이 연결될 수 있도록 각각 연결공(122a, 122b)이 형성된다. 각각의 연결공(122a, 122b)은 몸체(114a, 114b) 및 단열층(116a, 116b)을 관통하여 형성된다. 이와 같이 각각의 연결공(122a, 122b)에 연결된 예열수단(140)은 임펠러(10)의 표면의 화염에 의해 점화되어 임펠러(10)를 예열하게 된다.
바람직하게는 연료공급라인(142)으로는 통상의 LNG 가스가 안내된다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 임펠러용 보온장치(100)는, 탈황작업 완료 후, 복귀하는 임펠러(10)가 제 1, 제 2 보호커버(112a, 112b)에 의해 감싸지기 때문에 대기 중에서 임펠러(10)의 표면 온도가 급강하 하는 것을 방지할 수 있어 임펠러(10)의 온도변화로 인한 내화물 탈락 및 크랙 등이 발생하는 문제를 미연에 막아 임펠러(10)의 사용수명을 연장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 임펠러용 보온장치(100)는 장시간 조업대기 중인 임펠러(10), 및 신규로 사용되는 임펠러(10)를 예열할 수 있는 예열수단(140)을 구비함으로써, 임펠러(10)의 급격한 온도변화에 적절하게 대응할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 임펠러용 보온장치 110 : 보온커버부
112a : 제 1 보온커버 112b : 제 2 보온커버
114a, 114b : 몸체 116a, 116b : 단열층
120 : 안내공 130 ; 커버이격수단
132a, 132b : 실린더 140 : 예열수단
142 : 연료공급라인 144 : 산소공급라인

Claims (8)

  1. 래들 상부에 배치되어 용선으로부터 상승된 임펠러가 수납되며, 수납된 상기 임펠러를 일정 온도로 보온하는 보온커버부; 및
    상기 임펠러의 교체 시 상기 보온커버부를 상기 임펠러에서 이격시키는 커버이격수단;을 포함하며,
    상기 보온커버부는,
    서로 맞닿아 하부가 열린 수직한 원통형상을 이루며, 열린 하부로는 상기 임펠러가 출입하는 제 1 보온커버 및 제 2 보온커버를 포함하는 임펠러용 보온장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버는,
    외형을 유지하는 것으로 철피로 구성된 몸체; 및
    각각의 상기 몸체의 내측면 상에 부착되는 단열층;을 포함하는 임펠러용 보온장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 단열층은 3㎜이상의 두께를 가지는 세라믹 울로 구성되는 임펠러용 보온장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버의 높이는 상기 임펠러의 높이보다 높게 형성되는 임펠러용 보온장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버가 맞닿는 상부에는 서로 대칭된 형상을 가지면서 서로 맞닿아 임펠러 축이 안내되는 안내공을 형성하는 반원형의 안내홈이 각각 형성되는 임펠러용 보온장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버이격수단은,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버의 외측에 각각 배치되는 하나 이상이 실린더를 포함하며,
    상기 실린더에서 신장 또는 수축되는 실린더로드의 연장단부는 인접한 상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버의 외주면 상에 연결되는 임펠러용 보온장치.
  8. 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 임펠러를 예열하는 예열수단을 더 포함하며,
    상기 예열수단은,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버와 연결되는 한 쌍의 연료공급라인 및 산소공급라인을 포함하며,
    상기 제 1 보온커버 및 상기 제 2 보온커버에는 각각 한 쌍의 상기 연료공급라인과 상기 산소공급라인이 연결될 수 있도록 연결공이 형성되는 임펠러용 보온장치.
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