KR101368431B1

KR101368431B1 - 용융로용 풍구

Info

Publication number: KR101368431B1
Application number: KR1020120099297A
Authority: KR
Inventors: 손기완; 엄기태; 정주태
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-02-28

Abstract

본 발명은 용융로용 풍구에 관한 것으로서, 고로의 풍구로서, 내부를 관통하는 유통로가 형성되는 중공형의 몸체와; 내부에 상기 몸체의 일측이 삽입되어 고정되고, 상기 유통로의 일측이 노출되도록 상기 몸체를 감싸며, 표면의 적어도 일부에 이격되어 형성되는 복수의 가이드홈을 구비하는 커버; 및 상기 가이드홈에 고정되는 내화물;을 포함하며, 고로 조업 중 고온의 용융물 등에 의해 내화물의 이탈을 억제하여 풍구 선단의 용손 및 마모를 억제할 수 있다.

Description

용융로용 풍구{A tuyere for a melting furnace}

본 발명은 용융로용 풍구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고로 조업 중 고온의 용융물 등에 의한 용손 및 마모를 억제할 수 있는 용융로용 풍구에 관한 것이다.

일반적으로, 고로 공정은 고로의 장입구를 통해서 연료인 코크스와 원료인 철광석을 장입하고, 고로 하부에 설치된 풍구를 통해서 고온의 열풍을 고로 내부로 송풍시켜 코크스를 연소시키고, 코크스가 연소되면서 발생한 열에 의해 철광석을 용융 및 환원시킴으로써 고온의 용융물, 즉 용선(쇳물)을 생산하는 공정이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 장입물 저장조(10)에 있는 철광석과 코크스를 장입컨베어(20)를 통해 고로(30)의 상부로 장입한 후 고로(30)의 하부로부터 열풍을 취입하여 고로(30) 내에 미분탄을 열풍과 함께 불어넣음으로써 노내에서 환원 용융 반응을 일으켜 용선을 출선구(30a)를 통해 고로(30) 밖으로 배출되는 일련의 과정을 말한다.

고로(30)의 하부에는 고로(30) 내부에 열풍을 취입시키기 위한 대풍구(32)가 형성되고, 고로(30)의 하부로 열풍을 불어놓을 수 있는 환상관(40)과, 환상관(40)으로부터 공급되는 열풍의 유로가 되는 블로우파이프(50)와, 블로우파이프(50)의 단부에 부착되어 고로(30) 내부로 열풍을 취입시키는 풍구(60)와, 미분탄을 노내로 취입시키는 랜스(70)가 대풍구(32)에 연결된다.

하지만, 풍구(60)는 고로(30)의 하부측에서 내부로 돌출하여 위치하고 있기 때문에 낙하하는 용선이나 슬래그 등 용융물의 충격에 의해 돌발적으로 파손되기 쉽고, 고압의 가스 등에 의해 지속적으로 마모되어 풍구(60)의 선단이 용손되는 문제점이 발생한다.

이를 해결하기 위해 풍구(60)의 선단에 알루미늄 등을 확산(칼로라이징(calorizing) 처리)시키거나, 도 2에 도시된 바와 같이 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등과 같은 금속을 코팅(62, 하드페이싱(hard facing) 처리)하는 방법이 사용되고 있다. 또한, 풍구(60)의 선단에 세라믹 등의 캡을 씌우는 등 풍구(60) 선단의 내구성을 향상시키기 위한 다양한 방안이 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 노력에도 불구하고 고온의 고로 내부 환경에 장시간 노출되어 낙하하는 용융물 등에 지속적으로 충격을 받게 되면 풍구(60) 선단의 용손 및 마모를 억제하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 풍구(60) 선단의 용손을 억제하기 위해 풍구(60) 선단에 내화물을 고정하기 위한 펜스(fence)를 형성하고, 펜스에 내화물을 접착시키기도 하는데, 이 경우 내화물을 풍구(60) 선단에 접착시키는 접착제가 고온으로 열화되어 내화물이 풍구(60) 선단으로부터 탈락하여 풍구(60) 선단이 용손되는 문제점도 있다.

KR 0962168 B

본 발명은 고로 작업 시 고로 내부 환경에 의한 용손 및 마모를 억제할 수 있는 용융로용 풍구를 제공한다.

본 발명은 교체 시기를 연장하여 유지 보수를 용이하게 하는 용융로용 풍구를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용융로용 풍구는, 고로의 풍구로서, 내부를 관통하는 유통로가 형성되는 중공형의 몸체와; 내부에 상기 몸체의 일측이 삽입되어 고정되고, 상기 유통로의 일측이 노출되도록 상기 몸체를 감싸며, 표면의 적어도 일부에 이격되어 형성되는 복수의 가이드홈을 구비하는 커버; 및 상기 가이드홈에 고정되는 내화물;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체의 외주면과 상기 커버의 내주면 사이에는 냉각수로가 형성될 수도 있다.

상기 가이드홈은 상기 커버의 길이방향을 따라 형성될 수도 있고, 상기 가이드홈은 상기 커버의 일측면에 반경방향을 따라 형성될 수도 있다.

상기 가이드홈의 상단에는 상기 가이드홈의 내측을 향하도록 절곡된 돌출부가 형성될 수도 있다.

또한, 상기 가이드홈은 하부 폭이 상부 폭보다 넓게 형성될 수도 있다.

상기 내화물은 상기 가이드홈에 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 가이드홈에 슬라이딩방식으로 삽입되어 고정될 수도 있다.

상기 몸체와 커버는 동(Cu)로 형성되고, 용융접합될 수도 있다.

상기 내화물은 SiC, 알루미늄, 그라파이트 및 세라믹 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.

본 발명에 따른 용융로용 풍구는, 풍구를 형성하는 커버에 내화물이 장착되는 가이드홈을 형성하고, 가이드홈에 내화물을 삽입, 고정시킴으로써 풍구 선단에 내화물을 용이하게 장착할 수 있다. 또한, 풍구 선단이 고온의 고로 환경에 장기간 노출되더라도 내화물이 풍구 선단으로부터 탈락하는 현상을 최소화할 수 있다. 그리고 풍구의 수명이 향상되어 유지 보수를 위한 비용과 노력을 절감할 수도 있다.

도 1은 종래의 고로 설비를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 종래의 고로 설비에 적용되는 풍구를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 풍구의 분리사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍구의 사시도 및 측면도.
도 5는 도 4에 도시된 선A-A의 단면도.
도 6은 커버의 변형 예.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 다양한 원료를 연소 또는 용융시키기 위한 용기 내부에 공기, 열풍 등의 유체를 취입하기 위한 풍구가 용기 내부의 고온 환경에 의해 용손 및 마모되는 것을 억제하는데 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 고로의 대풍구에 설치되는 풍구에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 풍구의 분리사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍구의 사시도 및 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 선A-A의 단면도이며, 도 6은 커버의 변형 예이다.

본 발명의 실시 예에 따른 풍구는, 내부를 관통하는 유통로(110)가 형성되는 중공형의 몸체(100)와, 내부에 몸체(100)의 일측이 삽입되어 고정되고 유통로(110)의 일측이 노출되도록 몸체(100)를 감싸며, 표면의 적어도 일부에 이격되어 형성되는 복수의 가이드홈(210)을 구비하는 커버(200) 및 가이드홈(210)에 고정되는 내화물(300a, 300b)을 포함한다. 풍구의 단면형상은 고로의 벽체에 형성되는 대풍구(도 1 참조)의 형상과 동일하게 형성되는 것이 바람직하며, 여기에서는 풍구의 단면형상은 원형인 것으로 설명한다.

몸체(100)는 동(Cu)으로 형성되고, 절두원뿔형상으로, 내부의 중심을 관통하는 유통로(110)가 구비되는 중공형으로 형성된다. 이때, 몸체(100)는 대풍구에 고정되어 고로 내부에 위치하는 선단부(Y)와, 고로 외부에서 블로우파이프(도 1 참조)와 연결되는 후단부(X)로 구분될 수 있으며, 유통로(110)의 일측, 후단부(X)측은 블로우파이프를 통해 열풍이 공급되는 유입구(111)이고, 선단부(Y)측은 열풍을 고로 내부로 배출시키는 배출구(112)이다.

몸체(100)의 선단부(Y) 외주면에는 소정 높이 돌출 형성되는 스페이서(120)가 구비될 수 있다. 스페이서(120)는 커버(200)의 내부면과 접촉되어 몸체(100)의 외주면과 커버(200)의 내주면 사이에 공간을 형성한다. 이 공간은 풍구를 냉각시키기 위한 냉각수로(132)로 사용될 수 있다. 이에 풍구의 냉각 효율을 향상시키기 위해 스페이서(120)는 나선형태, 지그재그 형태 등 다양한 형태로 형성하여 냉각수의 이동 경로를 증가시킬 수도 있다.

몸체(100)를 형성하는 벽체 내부에도 냉각수가 이동하는 유로(130a, 130b)가 형성될 수도 있으며, 이때 몸체(100)의 후단부(X)에는 냉각수가 이동하는 벽체 내부의 유로(130a, 130b)는 물론 냉각수로(132)로 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키기 위한 냉각수 주입구 및 냉각수 배출구가 형성될 수 있다.

커버(200)는 몸체(100)의 선단부(Y)에 결합되어 몸체(100)와 커버(200) 사이에 냉각수로(132)를 형성하고, 풍구의 용손 및 마모를 억제하기 위한 내화물(300a, 300b)이 장착되는 베이스로 사용된다. 커버(200)는 실질적으로 대풍구에 고정되는 구성으로서, 대풍구의 크기와 거의 유사한 크기로 형성된다.

커버(200)는 몸체(100)와 마찬가지로 동(Cu)으로 형성되며, 절두원뿔형상으로 일측에 몸체(100)가 삽입될 수 있는 크기의 제1개구부(221)가 형성되고, 타측에는 몸체(100)에 형성된 유통로(110)의 일측을 노출시키는 제2개구부(222)가 형성되는 중공형으로 형성된다. 이때, 제1개구부(221)의 직경은 제2개구부(222)의 직경보다 크게 형성된다.

커버(200)는 몸체(100)의 선단부(Y)에 결합된다. 몸체(100)의 선단부(Y)는 제1개구부(221)로 삽입되고, 몸체(100)에 형성된 유통로(110)의 일측, 배출구(112)는 제2개구부(222)와 연통된다. 몸체(100)의 선단부(Y)에 커버(200)가 결합되면, 커버(200)의 제1개구부(221)측을 몸체(100)와 용접 등과 같이 용융접합시킴으로써 커버(200)를 몸체(100)에 고정시킨다. 몸체(100)와 커버(200)는 동일한 재질로 형성되기 때문에 고온의 고로 환경에서 열팽창 계수 차이에 의해 몸체(100)와 커버(200)가 분리되는 현상을 억제할 수 있다.

한편, 커버(200)의 표면에는 내화물(300a, 300b)을 장착하기 위한 가이드홈(210a, 210b)이 형성될 수 있다. 커버(200)의 외주면에는 커버(200)의 길이방향으로 가이드홈(210a)이 형성되고, 커버(200)의 측면, 즉 제2개구부(222)가 형성된 커버(200)의 측면에는 제2개구부(222)를 중심으로 방사상으로 가이드홈(210b)이 형성될 수 있다.

가이드홈(210a, 210b)은 하부 폭(d1)을 상부 폭(d2)보다 넓게 형성할 수도 있다. 커버(200)는 금형 등을 이용하여 주조되는데, 이때 가이드홈(210a, 210b)은 커버(200)와 일체로 형성되게 된다. 종래에는 내화물(300a, 300b)을 고정하기 위한 펜스(fence)를 접착제, 용접 등을 통해 커버(200) 표면에 부착하였는데, 이 경우 고온의 고로 환경에서 커버(200)와 펜스의 부착부위가 용손되어 펜스는 물론 내화물(300a, 300b)까지 탈락되는 등의 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 커버(200) 표면에 가이드홈(210a, 210b)을 일체로 형성함으로써 내화물(300a, 300b)이 장착되는 가이드홈(210a, 210b)이 커버(200)로부터 탈락하는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 가이드홈(210a, 210b)은 내화물(300a, 300b)을 고정시킬 수 있는 구조로 형성되기 때문에 내화물(300a, 300b)을 가이드홈(210a, 210b)에 별도의 부착수단, 예컨대 접착제를 사용하지 않고 단순히 내화물(300a, 300b)을 가이드홈(210a, 210b)에 삽입하는 과정만으로 고정할 수 있으므로 내화물(300a, 300b)의 장착이 용이하고 접착제의 열화에 의해 내화물(300a, 300b)이 가이드홈(210a, 210b)으로부터 이탈하는 현상도 억제할 수 있다.

가이드홈(210a, 210b)은 커버(200)의 표면 전체에 걸쳐 복수 개가 이격되어 형성될 수도 있고, 도 6에 도시된 것처럼 용손 및 마모가 많이 발생하는 부분에 선택적으로 형성될 수도 있다.

또한, 가이드홈(210a, 210b)의 상부에는 도 6에 도시된 것처럼 가이드홈(210a, 210b)의 내측을 향하도록 절곡된 돌출부(212)가 형성될 수도 있다. 돌출부(212)는 내화물(300a, 300b)이 가이드홈(210a, 210b) 내부에서 이탈하는 현상을 억제할 수 있다. 이 경우, 가이드홈(210a, 210b)은 상하부 폭을 동일하게 형성할 수도 있다.

내화물(300a, 300b)은 가이드홈(210a, 210b)의 형상에 대응하는 형상으로 형성되며, SiC, 알루미늄, 그라파이트, 세라믹 등 내열성과 내식성이 우수한 물질로 형성될 수 있다.

내화물(300a, 300b)은 상부면이 외부로 노출되도록 가이드홈(210a, 210b)에 삽입된다. 내화물(300a, 300b)은 가이드홈(210a, 210b)의 일측 단부를 통해 삽입되어 가이드홈(210a, 210b) 내부에 고정된다. 전술한 바와 같이 가이드홈(210a, 210b)은 하부 폭이 상부 폭보다 길게 형성되기 때문에 내화물(300a, 300b)을 가이드홈(210a, 210b) 내부에 삽입하면 내화물(300a, 300b)이 가이드홈(210a, 210b)의 측벽에 의해 지지되어 외부로의 이탈을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성을 통해 별도의 접착제를 이용하지 않고도 내화물(300a, 300b)을 가이드홈(210a, 210b) 내부에 고정시킬 수 있다. 내화물(300a, 300b)은 가이드홈(210a, 210b)의 길이방향을 따라 삽입되도록 일체로 형성될 수도 있고, 복수 개로 분할되어 가이드홈(210a, 210b)에 삽입될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 몸체 110 : 유통로
120 : 스페이서 200 : 커버
210a, 210b : 가이드홈 300 : 내화물

Claims

고로의 풍구로서,
내부를 관통하는 유통로가 형성되는 중공형의 몸체와;
내부에 상기 몸체의 일측이 삽입되어 고정되고, 상기 유통로의 일측이 노출되도록 상기 몸체를 감싸며, 표면의 적어도 일부에 이격되어 형성되는 복수의 가이드홈을 구비하는 커버; 및
상기 가이드홈에 고정되는 내화물;
을 포함하는 용융로용 풍구.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체의 외주면과 상기 커버의 내주면 사이에는 냉각수로가 형성되는 용융로용 풍구.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드홈은 상기 커버의 길이방향을 따라 형성되는 용융로용 풍구.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드홈은 상기 커버의 일측면에 반경방향을 따라 형성되는 용융로용 풍구.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 가이드홈의 상단에는 상기 가이드홈의 내측을 향하도록 절곡된 돌출부가 형성되는 용융로용 풍구.
청구항 5에 있어서,
상기 가이드홈은 하부 폭이 상부 폭보다 넓게 형성되는 용융로용 풍구.
청구항 6에 있어서,
상기 내화물은 상기 가이드홈에 대응하는 형상으로 형성되고,
상기 가이드홈에 슬라이딩방식으로 삽입되어 고정되는 용융로용 풍구.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체와 커버는 동(Cu)로 형성되고, 용융접합되는 용융로용 풍구.
청구항 1에 있어서,
상기 내화물은 SiC, 알루미늄, 그라파이트 및 세라믹 중 적어도 어느 하나로 형성되는 용융로용 풍구.