KR101376039B1 - 냉각 부재를 코팅하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주로 구리로 만들어지고, 냉각수관 (2) 이 형성되며, 특히 야금로 등과 연관하여 사용되는 냉각 부재 (1) 를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 상기 냉각 부재는 용융 금속, 현탁물 또는 공정 가스와 접촉하는 방화면 (3), 측면 (6) 및 외부면 (7) 을 포함하여, 이 방화면 (3) 의 적어도 일부는 내부식성 코팅 (5) 으로 코팅된다.
내부식성 코팅, 냉각 부재

Description

냉각 부재를 코팅하는 방법 {METHOD FOR COATING A COOLING ELEMENT}
본 발명은 냉각 부재를 코팅하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 용융 금속, 현탁 가스 (suspension gas) 또는 공정 가스와 접촉하는 냉각 부재의 방화면 (fire surface) 의 적어도 일부는 내부식성 코팅으로 코팅된다.
산업용 노 (industrial furnaces), 특히 금속 제조시 사용되는 예를 들어 자용로 (flash smelting furnaces), 고로 (blast furnaces) 및 전기로 등의 노 또는 기타 야금 반응기와 관련하여, 통상적으로 주로 구리로 만들어지는 냉각 부재를 사용한다. 냉각 부재는 통상적으로 수냉식이며 그리하여 냉각수 채널이 형성되어, 노 공간 라이닝의 내화 벽돌로부터의 열은 냉각 부재의 본체를 통하여 냉각수로 전달된다. 작업 조건은 극한적인데, 이 경우에 무엇보다도 냉각 부재는 노 분위기 또는 용융 접촉으로 인해 심한 부식 및 침식 변형을 받게 된다. 예를 들어, 플래시 전로의 침전기 (settler) 의 벽 라이닝을 구성하는 벽돌 라이닝은 냉각 부재에 의해 보호되는데, 이 냉각 부재의 목적은 석조물의 온도를 낮게 유지하여 전술한 이유로 인한 이 석조물의 벽돌의 마모를 느리게 하는 것이다. 하지만, 시간이 경과되면, 석조물이 얇아지게 되고, 용융 금속이 구리제의 냉각 부재와 접촉하게 되는 경우가 일어날 수 있다. 직접적인 용융 접촉인 경우에, 구리제 의 냉각 부재는, 특히 용융 금속이 유동하거나 난류이면, 통상적으로 이 용융 금속의 영향을 견딜 수 없고, 용융되기 시작하여, 결국 냉각 부재의 냉각력이 과부하상태가 되어 이 냉각 부재는 손상된다. 이는 무엇보다도 상당한 경제적 손실을 유발할 수 있다.
황화 농축물 제련용 노에서, 냉각 부재 중 큰 열부하 및 화학적 마모를 받는 지점은 벽돌층 또는 금속층으로 보호된다. 종종, 냉각 부재의 전방에 형성되는 석조물 층이 마모되어, 냉각 부재의 방화면이 공정 가스, 현탁물 또는 용융물과 접촉하게 된다. 가변적인 조건으로 인해, 냉각 부재의 방화면, 즉 노 공간측에 위치되는 표면의 온도는 비교적 넓은 범위, 예를 들어 100 ~ 350℃ 의 범위내에서 변동한다. 평균적으로, 냉각 부재의 다른 표면은 열 부하, 물 유속 및 물 온도에 따라 온도가 더 낮다. 일반적으로, 냉각 부재의 표면 중 일부는 적어도 때때로 공정 가스와 접촉하게 되고, 이 공정 가스의 SO2/SO3 노점 온도가 냉각 부재의 표면과 동일한 온도 범위내에 있으므로, 이 표면에 부식 손상이 일어날 수 있다. 구리가 이러한 손상을 견디기에는 취약함이 알려져 있다. 그 결과, 노의 주변 또는 내부에 존재하는 가스에 포함된 황 화합물에 의해 구리제 냉각 부재에 유발되는 부식 손상은 상당한 문제가 되고 있다. 벽돌과 금속 층 둘다에 의해 보호되는 냉각 부재에서도 문제가 발생한다. 특히, 노 중에서 집중적인 열부하 또는 화학적 마모로 인해 냉각 부재가 변형상태에 있는 지점에서 문제가 발생한다. 냉각수가 냉각 부재 내부에 뚫린 냉각수 채널로 안내되는 부재에서, 구리제 냉 각관 및 냉각 부재의 접합부는 부식 손상을 받기 쉽다. 구리제 냉각 부재를 금속 또는 벽돌 층으로 보호하는 냉각 부재에서는, 예를 들어 보호층과 구리 사이의 경계면에서 부식 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 방지하는 냉각 부재를 달성하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 공정의 손상 조건을 견디어야 하는 냉각 부재를 달성하는 것이다.
본 발명은 첨부된 청구항에 기재된 바를 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주로 구리로 만들어지고, 냉각수관이 형성되며, 특히 야금로 등과 연관하여 사용되는 냉각 부재를 코팅하는 방법에 있어서, 이 경우에 상기 냉각 부재에는 용융 금속, 현탁 가스 또는 공정 가스와 접촉하는 방화면, 측면 및 외부면이 형성되어, 이 방화면의 적어도 일부는 내부식성 코팅으로 코팅된다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 방화면의 일부에 보호층이 형성되어, 냉각 부재의 방화면과 보호층의 경계면의 적어도 일부는 내부식성 코팅으로 코팅된다. 부식에 대하여 냉각 부재의 표면을 코팅함으로써, 긴 작동 수명을 가지고 또한 더욱 보수 관리가 필요없는 부재를 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 보호층은 적어도 부분적으로 강으로 형성된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 보호층은 적어도 부분적으로 세라믹 재료로 형성된다. 냉각 부재의 표면에 보호층을 형성함으로써, 노내의 공정 조건에 대한 저항성이 현저히 양호한 냉각 부재를 얻을 수 있다. 냉각 부재의 방화면에 형성되는 체결 지점, 예를 들어 홈안에 보호층을 형성하는 부재를 배열함으로써, 매우 기능적이고 효과적인 체결 구성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 코팅은 납으로 형성되고 또한 바람직하게는 0.1 ~ 1 밀리미터의 두께를 가진다. 납은 황산화물에 대한 우수한 내부식성을 가지는데, 이는 납이 황산화물과 함께 불용성 황산염을 형성하기 때문이다. 냉각 부재의 어떠한 표면이 납의 용융점보다 높은 온도까지 상승하게 되면, 납은 바로 아래에 있는 구리와 함께, 용융점이 더 높고 그래서 황산화물에 대한 우수한 내부식성을 갖게 되는 금속 합금을 형성한다. 납 코팅의 형성은 저렴한 과정이고 그 결과 제조 및 유지 비용이 낮아지게 된다.
본 발명의 일실시형태에 따라서, 냉각 부재의 측면에는 코팅이 형성된다. 본 발명에 따라서, 이 코팅은 냉각 부재의 외부면 및 존재하는 냉각수관과 이 외부면의 접합 지점에 형성될 수 있다.
본 방법의 일실시형태에 있어서, 냉각 부재는 용융 방법으로 코팅되고, 이 경우에 용융된 납은 대상물의 표면에 가해진다. 납층은 용융 코팅이 몇 번 실시되는가에 따라서 상이한 두께로 형성된다. 예를 들어, 납의 부착성을 개선하기 위해서 주석이 중간층으로서 사용될 수 있다.
본 방법의 일실시형태에 있어서, 코팅은 전해로 형성되고, 이 경우에 구리로 만들어진 냉각 부재를 음극인 코팅욕에 침지시켜 코팅을 형성하고, 사용되는 양극은 순수 납 플레이트이다. 본 발명의 방법의 일실시형태에 따라서, 코팅은 냉각 부재에 보호층을 도포하기 전에 형성된다.
본 발명의 일실시형태에 따라서, 코팅되는 냉각 부재는 자용로의 천장, 벽, 상승 샤프트 또는 반응 샤프트의 냉각 부재이다. 다른 일실시형태에 따라서, 코팅되는 냉각 부재는 플래시 전로의 천장, 벽, 상승 샤프트 또는 반응 샤프트의 냉각 부재이다. 일실시형태에 따라서, 코팅되는 냉각 부재는 자용로 또는 플래시 전로 및 폐열 보일러 사이의 구멍의 냉각 부재이다. 전술한 위치에서, 냉각 부재는 극히 가혹한 공정 조건으로 인하여 부식 손상을 받게 되므로, 본 발명에 따른 코팅이 이에 유용하다.
본 발명은 이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 의해 보다 자세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉각 부재를 도시한 도면, 및
도 2 는 도 1 의 단면을 도시한 도면.
예를 들어 연속 주조로 만들어지고 야금로 등과 연관하여 사용되는 본 발명에 따른 냉각 부재 (1) 는, 주로 구리로 만들어지고, 주로 구리로 만들어지는 냉각수관 (2) 이 형성되고, 이 냉각수관을 통하여 냉각수가 냉각 부재 내부로, 예를 들어 드릴링으로 만들어진 냉각수 채널안으로 유동한다. 실시예에 따른 냉각 부재 (1) 가 자용로의 천장 부재인 경우에, 이 냉각 부재의 방화면 (3) 이 자용로의 현탁 가스 및/또는 공정 가스와 접촉하고, 이 냉각 부재의 측면 (6) 은 적어도 때때로 공정 가스와 접촉하게 된다. 방화면의 반대 측은 외부면 (7) 이고, 냉각 수관 (1) 은 이 냉각 부재의 외부면을 통하여 연통한다. 냉각 부재의 방화면 (3) 에는 벽돌과 같은 내화 부재로 형성되는 보호층 (4) 이 끼워져 있다. 이 보호층 (4) 은 가스 및/또는 노의 현탁물로 인한 손상에 대하여 냉각 부재를 부분적으로 보호하지만 시간이 지남에 따라 이 보호층은 마모된다. 냉각 부재의 방화면 (3) 의 온도는 통상적으로 100 ~ 350℃ 이고, 다른 표면 뿐만 아니라 구리로 만들어진 냉각수관 (2) 의 온도는 30 ~ 350℃ 이며, 이 온도에서 상기 표면들은 노에 형성되는 황 화합물에 의해 부식 손상을 받기 쉬운데, 그 이유는 일반적으로 이러한 표면은 공정 가스에 포함된 삼산화황의 노점 범위내에 있기 때문이다. 이러한 부식 손상에 대하여, 냉각 부재 (1) 의 방화면 (3) 과 보호층 (4) 의 경계면 (8) 은 내부식성 코팅 (5) 으로 코팅되고, 이 코팅은 바람직하게는 납이다.
실시예에 따라서, 이 코팅은 전해로 형성된다. 구리로 만들어진 냉각 부재 (1) 를 음극인 코팅욕에 침지시켜 코팅 (5) 을 형성하고, 그리하여 사용되는 양극은 순수 납 플레이트이다. 코팅 전해질은 예를 들어 불화붕산욕이다. 전해방법을 사용함으로써, 냉각 부재의 모든 표면에 코팅이 축적되고, 그리하여 소망하는 표면 (3, 6, 7) 은 공정 가스에 포함된 황 화합물에 의한 부식에 대하여 보호된다. 또한, 냉각 부재의 냉각수관과 외부면 (7) 의 접합 지점 (9) 은 납층에 의해 보호된다. 상승된 온도에서, 납은 구리안으로 확산되어, 또한 매우 내부식성인 다양한 Cu-Pb 합금을 형성하고, 그 결과 금속 결합을 통하여 양호한 부착성을 얻을 수 있다. 냉각 부재의 형상과 크기는 당해 용도의 대상물에 따라 변한다.
본 발명은 전술한 실시형태에만 한정되지 않고, 첨부된 청구항에 기재된 본원의 발명의 범위내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (14)

  1. 구리로 만들어지고, 냉각수관 (2) 이 형성되며, 야금로 등과 연관하여 사용되는 냉각 부재 (1) 를 코팅하는 방법에 있어서,
    상기 냉각 부재는 용융 금속, 현탁 가스 또는 공정 가스와 접촉하는 방화면 (3), 측면 (6) 및 외부면 (7) 을 포함하여, 이 방화면 (3) 의 적어도 일부는 내부식성 코팅 (5) 으로 코팅되고, 방화면 (3) 의 일부에 보호층 (4) 이 형성되고, 이 경우에 냉각 부재 (1) 의 방화면 (3) 과 보호층 (4) 사이의 경계면 (8) 의 적어도 일부는 내부식성 코팅 (5) 으로 코팅되고,
    상기 내부식성 코팅 (5) 은 납으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 보호층 (4) 은 적어도 부분적으로 강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 보호층 (4) 은 적어도 부분적으로 세라믹 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 납 코팅의 두께는 0.1 ~ 1 밀리미터인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 (5) 은 냉각 부재의 측면 (6) 에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 (5) 은 냉각 부재 (1) 의 외부면 (7) 및 그에 제공된 외부면 (7) 과 냉각수관 (2) 의 접합 지점 (9) 에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅은 용융 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅은 전해로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 (5) 은 냉각 부재에 보호층 (4) 을 부가하기 전에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅되는 냉각 부재 (1) 는 자용로의 천장, 벽, 상승 샤프트 또는 반응 샤프트의 냉각 부재인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅되는 냉각 부재 (1) 는 플래시 전로의 천장, 벽, 상승 샤프트 또는 반응 샤프트의 냉각 부재인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅되는 냉각 부재 (1) 는 자용로 또는 플래시 전로 및 폐열 보일러 사이의 구멍의 냉각 부재인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  14. 삭제
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