KR101357562B1 - 가열로의 도어장치 - Google Patents

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KR101357562B1
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임갑수
박영국
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 가열로의 도어장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내화소재를 포함하여 이루어지며, 가열로의 추출구에 접하는 내화부와, 금속소재를 포함하여 이루어지며, 추출구 외측에 위치되는 도어골조부와, 내화부와 도어골조부 사이에 중공의 공간부를 형성하는 열차단부를 포함하는 가열로의 도어장치에 관한 것이다.

Description

가열로의 도어장치{DOOR APPARATUS OF HEATING FURNACE}
본 발명은 가열로의 도어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열로의 도어를 통해서 손실되는 열에너지를 감소시키기 위한 가열로의 도어장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
압연공정은 제강공정의 연속 주조기로부터 공급받은 슬라브를 가열로에 장입하여 압연에 적당한 온도로 재가열(1200 ~ 1300 ℃)하여 추출한 후, 조압연기를 통해 폭압연 및 두께 압연을 실시하고, 사상압연기에서 수요자가 원하는 두께를 갖는 제품으로 최종압연을 실시하여 생산된 스트립을 권취기로 감아 두루마리 형태의 압연코일로 권취하는 일련의 공정으로 이루어진다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2006-0073244호(2006.06.28. 공개, 발명의 명칭 : 열 손실 방지를 위한 가열로 도어장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 가열로의 도어를 통해서 손실되는 열에너지를 감소시켜 소재 가열에 소요되는 전력 에너지의 절감을 도모할 수 있는 가열로의 도어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 가열로의 도어장치는, 내화소재를 포함하여 이루어지며, 가열로의 추출구에 접하는 내화부; 금속소재를 포함하여 이루어지며, 상기 추출구 외측에 위치되는 도어골조부; 및 상기 내화부와 상기 도어골조부 사이에 중공의 공간부를 형성하는 열차단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 열차단부는, 내부에 중공의 공간부를 형성하는 케이스; 및 상기 내화부에 접하는 상기 케이스의 일측부 내면에 결합되는 지지프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지프레임은, 열변형에 의해 상기 케이스의 일측부가 신장되는 방향으로 배치되는 복수의 프레임부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지프레임은, 종방향으로 배치되는 제1프레임; 및 상기 제1프레임과 격자 형상을 이루는 제2프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 열차단부는, 상기 케이스의 타측부 내면에 결합되며, 상기 케이스의 타측부 내면에 근접한 상기 지지프레임의 단부가 끼워지는 슬릿을 형성하여 열변형에 따른 상기 지지프레임의 이동을 구속하는 슬롯프레임;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 슬롯프레임은, 횡방향으로 연장된 슬릿을 형성하며, 종방향으로 배치되는 제1슬롯프레임; 및 종방향으로 연장된 슬릿을 형성하며, 상기 제1슬롯프레임과 격자 형상을 이루는 제2슬롯프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 내화부, 상기 열차단부, 상기 도어골조부가 순차적으로 위치되게 상호 연결하는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 도어골조부의 열변형을 방지하기 위한 냉각수배관이 구비되고, 상기 도어골조부에 설치되는 변형방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가열로 내측에 위치되는 내화부와, 가열로 외측에 위치되는 도어골조부 사이에 열전도성이 낮은 공기층을 형성하여, 내화부에서 도어골조부측으로 누설되는 열에너지량을 감소시킬 수 있다.
내화부와 도어골조부 사이에 열차단부를 추가로 형성하는 간단한 구조에 의해, 별도의 소모부재나 에너지를 사용하지 않고도 가열로의 도어를 통해서 손실되는 열에너지를 감소시킬 수 있어, 전력 에너지의 절감을 도모할 수 있다.
또한, 열변형에 따른 신축이 발생되는 열차단부의 일측면에 지지프레임을 설치하고, 타측면에 지지프레임의 기울어짐과 이동을 구속하는 슬롯프레임을 설치하여, 도어장치의 열변형에 따른 신축 형상변화를 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 설치상태를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가열로의 도어장치의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 설치상태를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치를 도시한 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 종단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 도어장치의 열차단부를 도시한 횡단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로(10)의 도어장치(200)는, 내화부(210), 도어골조부(220), 열차단부(230), 연결부(240), 변형방지부(250)를 포함하여 가열로(10)의 추출구(15)측에 설치된다.
도어장치(200)는 가열로(10) 외측에서 추출구(15)를 가로질러 설치되며, 본 발명의 설명에서는 가열로(10) 내부 공기와 접하게 되는 부분, 즉 추출구(15)와 접하게 되는 부분을 일측(16)이라 한다.
그리고, 도어장치(200) 중 일측(16)의 반대측에 위치되어 가열로(10) 외부 공기와 접하게 되는 부분, 즉 추출구(15)로부터 외측으로 이격되게 위치되는 부분을 타측(17)이라 한다.
내화부(210)는 광물, 세라믹 섬유(Ceramic fiber) 등과 같은 내화소재를 포함하여 이루어지며, 가열로(10)의 추출구(15)를 가로지르는 패널형상을 이루어 일측(16)에 위치된다.
도어골조부(220)는 열차단부(230), 변형방지부(250)를 일측면 또는 타측면에 결합가능한 패널형상의 골조를 이루며, 철(Steel) 등과 같은 금속소재를 포함하여 이루어지고, 타측(17)에 위치된다.
도어골조부(220)는 금속소재를 포함하여 구성됨에 따라 내화부(210)에 비해 다양한 형상, 구조로 제작될 수 있다.
이에 따라 도어골조부(220)에서 본 발명의 실시예에 따른 도어장치(200)와 도어 개폐장치 등 다른 장치와의 연결이 이루어질 수 있다.
내화부(210)와 도어골조부(220)는, 도어장치(200)의 일측(16), 타측(17)으로 상호 구분되어 위치되고, 연결부(240)에 의해 열차단부(230)와 일체로 연결할 수 있다면 특정한 소재와 구조로 한정되지 않는다.
열차단부(230)는 내화부(210)와 도어골조부(220) 사이에 공기층을 형성하며, 내화부(210)와 도어골조부(220)를 구성하는 내화소재, 금속소재보다 열전도성이 낮은 공기에 의해 내화부(210)와 도어골조부(220)를 상호 단열시킨다.
이에 따라, 가열로(10) 내부에 인접하게 위치되어 고온으로 가열된 내화부(210)측의 열에너지가 금속소재로 구성된 도어골조부(220)측으로 직접 전도되어 가열로(10) 외부로 누설되는 것이 방지된다.
열차단부(230)는 스테인레스, 니켈크롬합금과 같은 내열합금소재로 구성될 수 있다.
내열합금(耐熱合金)은 1,000℃의 고온에서도 강도와 내식성을 유지하는 합금으로, 철, 니켈, 코발트를 주성분으로 하는 니켈크롬강에 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 등을 가하여 제조할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차단부(230)는, 케이스(231), 지지프레임(233), 슬롯프레임(237)을 포함한다.
케이스(231)는, 내부에 중공의 공간부(232)를 형성하면서 패널형상의 외관을 이루는 육면체 박스형상으로, 내화부(210)와 도어골조부(220) 사이에 설치되며, 지지프레임(233)과 슬롯프레임(237)에 의해 일측부와 타측부가 각각 지지된다.
지지프레임(233)은 내화부(120)에 접하게 되는 케이스(231)의 일측부 내면에 결합되고, 도어골조부(220)에 접하게 되는 케이스(231)의 타측부측으로 돌출되게 설치되는 복수의 프레임부재(2335, 2336)로 이루어진다.
본 발명에서 프레임부재(2335, 2336)는 제1프레임(2335)과 제2프레임(2336)을 통칭한다.
프레임부재(2335, 2336)의 일단부는 케이스(231)의 일측부 내면에 결합되고, 타단부는 케이스(231)의 타측부 내면에 근접하게 위치된다.
가열로(10) 가동 시, 고온의 내화부(210)에 접하게 되는 케이스(231)의 일측부는, 도 4에 화살표로 도시된 바와 같이, 종, 횡방향으로 열변형(Thermal deformation)(신장)된다.
지지프레임(233)은 상기와 같은 케이스(231)의 열변형을 고려하여, 케이스(231)가 열변형되는 방향, 즉, 도 4에 화살표로 도시된 종, 횡방향을 따라 복수가 배치된다.
제1프레임(2335)은 횡방향으로의 연장길이를 가지는 복수개가 종방향으로 이격간격을 두고 배치된다.
제2프레임(2336)은 종방향으로의 연장길이를 가지는 복수개가 횡방향으로 이격간격을 두고 배치되며, 제1프레임(2335)과 함께 격자 형상을 이룬다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1프레임(2335)과 제2프레임(2336)은 각각 2개, 6개가 구비되어 2×6 배열 형태를 이루며, 상호간의 교차부가 일체로 연결되고, 케이스(231)의 둘레(상, 하, 측면부)에 단부가 연결된 구조를 가진다.
그러나, 본 발명의 지지프레임(233)은 다른 배열 형태를 이루는 실시예, 제1프레임(2335)과 제2프레임(2336)이 상호 분리되게 설치되는 실시예, 케이스(231)의 둘레로부터 이격되게 설치되는 실시예를 포함하여 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 슬롯프레임(237)은 케이스(231)의 타측부 내면에 결합되며, 케이스(231)의 타측부 내면에 근접하게 위치되는 지지프레임(233)의 타단부가 끼워지는 슬릿(238)을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 슬롯프레임(237)은, 제1슬롯프레임(2375)과 제2슬롯프레임(2376)을 포함한다.
제1슬롯프레임(2375)은 제1프레임(2335)의 단부를 삽입가능하게 횡방향으로 연장된 슬릿(238)을 형성하며, 복수개가 종방향으로 배치된다.
제2슬롯프레임(2376)은 제2프레임(2336)의 단부를 삽입가능하게 종방향으로 연장된 슬릿(238)을 형성하며, 복수개가 제1슬롯프레임(2375)과 격자 형상을 이루도록 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1슬롯프레임(2375)과 제2슬롯프레임(2376)은 상호간의 교차부가 일체로 연결된 구조를 가지나, 상호 분리되게 설치되는 실시예를 포함하여 다양한 변형 실시가 가능하다.
또한, 슬롯프레임(237)은 제1프레임(2335)과 제2프레임(2336)이 상호 일체로 연결되는지 여부와 무관하게, 제1프레임(2335), 제2프레임(2336)의 이동을 구속하기 위해 적합하다고 판단되는 부분 또는 복수의 개소에 선택적으로 설치될 수 있다.
케이스(231)의 일측부가 열변형에 의해 종, 횡방향으로 신장되더라도, 가열로(10) 외부와 냉각수배관(251)을 구비한 변형방지부(250)에 접하는 도어골조부(220)와 연결된 케이스(231)의 타측부는 열변형이 작게 발생되거나 발생되지 않는다.
즉, 케이스(231)의 일측부에 결합된 지지프레임(233)이 케이스(231)의 열변형(신장 변형)에 의해 이동되거나 기울어지더라도, 슬롯프레임(237)은 초기 위치(상태)를 유지하게 된다.
지지프레임(233)의 타단부가 슬릿(238)에 끼워진 상태에서, 케이스(231) 일측부의 열변형에 의해, 지지프레임(233)이 지정 변위 이상 이동하거나 기울어지면, 슬롯프레임(237)에 걸려 지지프레임(233)의 이동, 기울어짐이 구속된다.
슬릿(238)을 지지프레임(233)의 두께보다 확장된 너비로 형성하면, 지지프레임(233)과 슬롯프레임(237)은 상기와 같은 작용에 의해 상호간 접촉이 이루어지기 전까지는 케이스(231) 내에서 이격된 상태를 유지하면서 공기에 의해 단열된다.
그리고, 열변형에 따른 지지프레임(233)의 이동 변위나 기울어진 정도가 지지프레임(233)과 슬롯프레임(237) 사이의 유격을 초과하게 되면, 슬롯프레임(237)에 접촉되어 지지프레임(233)의 이동이나 기울어짐이 구속된다.
이때, 슬롯프레임(237)과 지지프레임(233)이 접촉되면 슬롯프레임(237)측의 저온이 지지프레임(233)을 통해 케이스(231) 일측부측으로 전달되어 무리한 열변형을 저지시키게 된다.
케이스(231) 일측부가 저온으로 냉각되면서 신장되기 이전의 형태로 축소되는 열변형이 발생되면 다시 슬롯프레임(237)과 지지프레임(233)간에 유격이 생성된다.
상기와 같은 지지프레임(233)과 슬롯프레임(237)의 작용에 의해, 케이스(231)의 불균일한 열변형에 따른 열응력 집중과 이에 따른 손상을 방지할 수 있으며, 연결부(240)에 작용하는 전단력을 감소시킬 수 있다.
연결부(240)는, 내화부(210), 열차단부(230), 도어골조부(220)를 순차적으로 상호 연결하여, 내화부(210)와 도어골조부(220) 사이에 열차단부(230)를 고정시킨다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 연결부(240)는, 볼트(241)와 너트(243)를 포함하여, 패널형상을 가지는 내화부(210), 열차단부(230), 도어골조부(220)의 4개의 모서리부에 설치된다.
볼트(241)는 내화부(210), 열차단부(230), 도어골조부(220)를 순차적으로 관통하여 조립되며, 너트(243)는 볼트(241)의 단부에 체결되어 도어골조부(220)의 일면에 고정된다.
변형방지부(250)는 금속소재로 구성된 도어골조부(220)의 열변형을 방지하기 위한 냉각수배관(251)을 구비하여 도어골조부(220)의 외면(가열로(10) 외측에 노출되는 일면)에 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 변형방지부(250)는, 냉각수배관(251)과 변형방지 브라켓(253)을 포함하며, 냉각수배관(251)은 일단부끼리 상호 연결된 2열의 배관이 도어골조부(220)의 외면에 횡방향으로 연장되게 결합된 구조를 가진다.
냉각수배관(251)으로 유입된 냉각수는 냉각수배관(251) 내부를 순환하는 과정에서 도어골조부(220)와 열교환되면서 금속소재로 구성된 도어골조부(220)를 설정 온도 이하로 냉각, 유지시켜 열변형에 따른 손상을 방지한다.
변형방지 브라켓(253)은 횡방향으로의 연장길이를 가지는 냉각수배관(251)을 사이에 두고 복수개가 종방향으로 설치되며, 횡방향으로 복수개가 이격되게 배치되어, 냉각수배관(251)와 함께 도어골조부(220)의 외면을 지지하는 격자형 골조를 형성한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 가열로 200 : 도어장치
210 : 내화부 220 : 도어골조부
230 : 열차단부 231 : 케이스
232 : 공간부 233 : 지지프레임
237 : 슬롯프레임 238 : 슬릿
240 : 연결부 241 : 볼트
243 : 너트 250 : 변형방지부
251 : 냉각수배관 253 : 변형방지 브라켓
2335 : 제1프레임 2336 : 제2프레임
2375 : 제1슬롯프레임 2376 : 제2슬롯프레임

Claims (8)

  1. 내화소재를 포함하여 이루어지며, 가열로의 추출구에 접하는 내화부;
    금속소재를 포함하여 이루어지며, 상기 추출구 외측에 위치되는 도어골조부; 및
    상기 내화부와 상기 도어골조부 사이에 중공의 공간부를 형성하는 열차단부;를 포함하고,
    상기 열차단부는, 내부에 중공의 공간부를 형성하는 케이스; 및
    상기 내화부에 접하는 상기 케이스의 일측부 내면에 결합되는 지지프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은,
    열변형에 의해 상기 케이스의 일측부가 신장되는 방향으로 배치되는 복수의 프레임부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지프레임은,
    종방향으로 배치되는 제1프레임; 및
    상기 제1프레임과 격자 형상을 이루는 제2프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 열차단부는,
    상기 케이스의 타측부 내면에 결합되며, 상기 케이스의 타측부 내면에 근접한 상기 지지프레임의 단부가 끼워지는 슬릿을 형성하여 열변형에 따른 상기 지지프레임의 이동을 구속하는 슬롯프레임;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬롯프레임은,
    횡방향으로 연장된 슬릿을 형성하며, 종방향으로 배치되는 제1슬롯프레임; 및
    종방향으로 연장된 슬릿을 형성하며, 상기 제1슬롯프레임과 격자 형상을 이루는 제2슬롯프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내화부, 상기 열차단부, 상기 도어골조부가 순차적으로 위치되게 상호 연결하는 연결부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도어골조부의 열변형을 방지하기 위한 냉각수배관이 구비되고, 상기 도어골조부에 설치되는 변형방지부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 도어장치.
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KR20080006879A (ko) * 2006-07-14 2008-01-17 주식회사 포스코 가열로 추출도어

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