KR101461472B1 - 복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고압 및 고온에 분위기에서 안정적인 구조물을 제공할 수 있는 복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로는, 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및 상기 유동로 본체의 내부에 위치하며, 상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;를 포함한다.

Description

복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로{Fluid bed furnace having complex structure gas distribution portion}
본 발명의 기술적 사상은 유동로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로에 관한 것이다.
철강 산업에서 일반적으로 이용되고 있는 고로법은, 철광석을 소결 및 펠레타이징 등의 괴성화 공정을 수행하여야 하며, 유연탄을 코크스로 사전 가공하여야 하는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, 새로운 제철 기술인 FINEX 공법이 도입되어 사용화되었다.
FINEX 공법은 분광 형태의 철광석과 유연탄을 사전 가공을 거치지 않고 그대로 사용할 수 있는 공법이다. 이를 위하여, 하측 부분에서 환원 가스를 분사하여 원료 분광을 내부에서 유동시키면서 환원 처리하는 유동로를 사용한다. 환원 가스의 분사를 위하여 유동로의 하측 부분에는 가스 분산부를 설치하여야 한다. 상기 가스 분산부는 가스 분산 노즐 부재와 상기 가스 분산 노즐 부재를 지지하는 지지 부재로 구성된다.
현재까지 상기 가스 분산 노즐 부재와 상기 지지 부재는 내열성이 큰 세라믹 내화물 구조로서 설치되어 사용하고 있다. 그러나, 유동로 내의 고압 및 고온의 분위기에서 사용되므로, 상기 가스 분산 노즐 부재와 상기 지지 부재를 구성하는 내화물 구조가 사용 중에 파손될 우려가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 고압 및 고온에 분위기에서 안정적인 구조물을 제공할 수 있는 복합 구조의 가스 분산부를 가지는 유동로를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로는, 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및 상기 유동로 본체의 내부에 위치하며, 상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로는, 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및 상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재; 를 포함하되, 상기 제1 내화물 구조체는, 상기 제1 금속 구조체를 둘러싸도록 위치한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 바닥 부분과 일체 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 바닥 부분에 부착될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 유동로 본체의 중심을 기준으로 수평 방향으로 방사형으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 유동로 본체의 중심으로부터 양측 방향으로 연장되고 제1 길이를 가지는 장형 지지 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 장형 지지 부재로부터 이격되고, 상기 장형 지지 부재와는 다른 방향으로 연장되는 단형 지지 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 단형 지지 부재는, 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가지는 제1 단형 지지 부재; 및 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이를 가지는 제2 단형 지지 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 단형 지지 부재와 상기 제2 단형 지지 부재는 서로 교번하여 위치할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 금속 구조체는 인성을 제공할 수 있고, 상기 제1 내화물 구조체는 내열성을 제공할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로는, 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및 상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재; 를 포함하되, 상기 가스 분산 노즐 부재는, 제2 금속 구조체와 제2 내화물 구조체를 구비하여, 상기 제2 금속 구조체는, 상기 유동로 본체의 내측면과 연결된다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 내화물 구조체는 상기 제2 금속 구조체를 둘러싸도록 위치할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 측면 부분에 부착될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 금속 구조체는 상기 복수의 노즐들을 구성하기 위한 홀들을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로는, 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 및 상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하고, 인성을 제공하는 제1 구조체와 내열성을 제공하는 제2 구조체로 구성된 복합 구조를 가지는 가스 분산부;를 포함하되, 상기 제2 금속 구조체는, 상기 유동로 본체의 내측면과 연결된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로 제조 방법은, 반응 영역을 가지는 유동로 본체를 제공하는 단계; 상기 유동로 본체의 하측에 제1 금속 구조체를 부착하는 단계; 상기 제1 금속 구조체의 상측에 제2 금속 구조체를 부착하는 단계; 상기 제1 금속 구조체의 표면에 제1 내화물 구조체를 부착하여 지지 부재를 형성하는 단계; 및 상기 제2 금속 구조체의 표면에 제2 내화물 구조체를 부착하여 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분산 노즐 부재를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 유동로는 금속 구조체와 내화물 구조체로 구성된 복합 구조의 가스 분산부를 포함한다. 상기 금속 구조체는 인성을 제공할 수 있고, 내화물 구조체는 내열성을 제공할 수 있으므로, 고온 및 고압의 가스 분위기에서 상기 가스 분산부는 높은 내구성을 가질 수 있다. 이에 따라, 보수 주기를 연장시킬 수 있고, 내화물 탈락에 의한 조업 중단 횟수를 감소시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로를 절단선 II-II를 따라 절단하여 지지 부재를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로의 지지 부재를 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로를 절단선 IV-IV를 따라 절단하여 가스 분산 노즐 부재를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로의 가스 분산 노즐 부재를 도시하는 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7a 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로 제조 방법을 나타내는 개략도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로(1)를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유동로(1)는 반응 영역(11)을 가지는 유동로 본체(10); 및 반응 영역(11)으로 환원 가스를 분사하고, 인성을 제공하는 제1 구조체와 내열성을 제공하는 제2 구조체로 구성된 복합 구조를 가지는 가스 분산부(60)를 포함한다.
구체적으로, 유동로(1)는 유동로 본체(10), 원료 장입구(20), 환원 가스 주입구(30), 가스 분산 노즐 부재(40), 및 지지 부재(50)를 포함한다.
유동로 본체(10)는 내부에 원료인 철광석 분광과 유연탄이 장입되어 반응하는 반응 영역(11)을 형성하는 외형을 가질 수 있다. 유동로 본체(10)는 금속 외피(15)와 내부 내화물(16)로 구성될 수 있다.
원료 장입구(20)는 유동로 본체(10)의 상측에 설치될 수 있고, 복수일 수 있다. 원료 장입구(20)를 통하여 철광석 분광과 유연탄 등 같은 원료가 반응 영역(11)으로 장입될 수 있다.
환원 가스 주입구(30)는 유동로 본체(10)의 하측에 설치될 수 있다. 환원 가스 주입구(30)를 수소 등과 같은 환원 가스가 반응 영역(11) 내로 장입될 수 있고, 상기 환원 가스는 상기 원료를 반응 영역(11) 내에서 부유시키고 환원 반응을 유도시킬 수 있다. 상기 환원 가스는 고온일 수 있고, 고압으로 주입될 수 있다.
가스 분산 노즐 부재(40)는 유동로 본체(10)의 하측에 설치될 수 있다. 가스 분산 노즐 부재(40)는 환원 가스 주입구(30)로부터 주입된 환원 가스를 반응 영역(11) 내로 분산하여 주입시킬 수 있다. 가스 분산 노즐 부재(40)는 복합 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 인성(toughness)을 제공하는 물질로 구성된 제1 구조체와 내열성을 제공하는 제2 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 구조체는 금속을 포함할 수 있고, 상기 제2 구조체는 내화물을 포함할 수 있다.
여기에서, 인성은 강도 특성과 연신율 특성을 함께 고려한 물질 특성이며, 강도와 연신율의 그래프의 면적으로 특정된다. 내화물의 경우에는 강도가 강한 반면 연신율이 낮으므로 낮은 인성을 가지게 되고, 이에 따라 파괴를 유발하는 취성 특성(brittleness)이 나타나게 된다. 반면, 금속의 경우에는 강도와 함께 연신율이 높으므로 높은 인성을 가지게 되고, 이에 따라 파괴보다는 소성 특성(plasticity)을 나타나게 된다. 따라서, 금속은 내화물에 비하여 구조물의 파괴를 방지할 수 있고, 특히 고온 및 고압의 환경에서 구조물의 파괴를 방지할 수 있다.
지지 부재(50)는 유동로 본체(10)의 하측에 설치될 수 있고, 가스 분산 노즐 부재(40)를 하측에서 지지할 수 있다. 지지 부재(50)는 복합 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 인성을 제공하는 물질로 구성된 제1 구조체와 내열성을 제공하는 제2 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 구조체는 금속을 포함할 수 있고, 상기 제2 구조체는 내화물을 포함할 수 있다.
가스 분산 노즐 부재(40)와 지지 부재(50)는 상기 환원 가스를 반응 영역(11)에 주입하는 가스 분산부(60)를 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로(1)를 절단선 II-II를 따라 절단하여 지지 부재(50)를 도시하는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로(1)의 지지 부재(50)를 도시하는 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 지지 부재(50)는 가스 분산 노즐 부재(40)를 하측에서 지지하도록 설치될 수 있다.
지지 부재(50)는 제1 금속 구조체(54)와 제1 내화물 구조체(55)로 구성된 복합 구조를 가질 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는 지지 부재(50)에 인성을 제공할 수 있고, 제1 내화물 구조체(55)는 지지 부재(50)에 내열성을 제공할 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는 지지 부재(50)의 구조적 안정성을 증가시킬 수 있다. 제1 내화물 구조체(55)는 고온 분위기로부터 제1 금속 구조체(54)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 금속 구조체(54)와 제1 내화물 구조체(55)는 함께 하중을 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
제1 금속 구조체(54)는, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 제1 내화물 구조체(55)는 세라믹 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 및 실리콘 탄화물 등을 포함할 수 있다.
제1 내화물 구조체(55)는 제1 금속 구조체(54)를 둘러싸도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 내화물 구조체(55)는 벽돌이나 타일과 같은 형상을 가질 수 있고, 제1 금속 구조체(54)의 표면에 내화물용 접착 부재를 이용하여 부착될 수 있다.
도 3에서는 제1 내화물 구조체(55)는 제1 금속 구조체(54)의 전체 표면을 둘러싸도록 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 내화물 구조체(55)가 제1 금속 구조체(54)의 일부 표면 상에만 부착되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
제1 금속 구조체(54)는 유동로 본체(10)에 부착되도록 설치될 수 있다. 예를 들어 제1 금속 구조체(54)는 유동로 본체(10)의 바닥 부분에 부착될 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는 볼트를 이용하거나, 리벳을 이용하거나, 용접을 이용하여 유동로 본체(10)에 부착될 수 있다. 또는, 제1 금속 구조체(54)는 유동로 본체(10)의 금속 외피(15)와 함께 주조된 일체형 구조체로서 제공될 수 있다.
지지 부재(50)는 복수의 지지체들로 구성될 수 있고, 다양하게 배열될 수 있다. 지지 부재(50)는 가스 분산 노즐 부재(40)를 효과적으로 지지할 수 있고, 환원 가스의 상측 방향으로의 유동을 원활하게 하는 배열을 가질 수 있다.
예를 들어, 지지 부재(50)는 유동로 본체(10)의 중심을 기준으로 수형 방향으로 방사형으로 배열될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 지지 부재(50)들 사이의 공간을 통하여 상기 환원 가스가 유동할 수 있다.
지지 부재(50)는 장형 지지 부재(51), 제1 단형 지지 부재(52), 및 제2 단형 지지 부재(53)을 포함할 수 있다. 장형 지지 부재(51), 제1 단형 지지 부재(52), 및 제2 단형 지지 부재(53)는 각각 도 3을 참조하여 도시된 복합 구조를 가질 수 있다.
장형 지지 부재(51)는 유동로 본체(10)의 중심으로부터 양측 방향으로 연장될 수 있고, 제1 길이를 가질 수 있다.
제1 단형 지지 부재(52) 및 제2 단형 지지 부재(53)는 장형 지지 부재(51)로부터 이격되어 위치할 수 있고, 장형 지지 부재(51)와는 다른 방향으로 연장될 수 있다. 제1 단형 지지 부재(52)와 제2 단형 지지 부재(53)는 동일한 길이를 가지거나 또는 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 단형 지지 부재(52)는 장형 지지 부재(51)의 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가질 수 있고, 제2 단형 지지 부재(53)는 제1 단형 지지 부재(52)의 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이를 가질 수 있다. 제1 단형 지지 부재(52)와 제2 단형 지지 부재(53)는 서로 교번하여 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로(1)를 절단선 IV-IV를 따라 절단하여 가스 분산 노즐 부재(40)를 도시하는 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로(1)의 가스 분산 노즐 부재(40)를 도시하는 단면도이다. 도 4에서 점선은 가스 분산 노즐 부재(40)의 하측에 위치한 지지 부재(50)를 도시한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 가스 분산 노즐 부재(40)는 지지 부재(50)에 의하여 하측에서 지지하도록 설치될 수 있다. 가스 분산 노즐 부재(40)는 반응 영역(11)으로 상기 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐(49)들을 포함할 수 있다.
가스 분산 노즐 부재(40)는 제2 금속 구조체(44)와 제2 내화물 구조체(45)로 구성된 복합 구조를 가질 수 있다. 제2 금속 구조체(44)는 가스 분산 노즐 부재(40)에 인성을 제공할 수 있고, 제2 내화물 구조체(45)는 가스 분산 노즐 부재(40)에 내열성을 제공할 수 있다. 제2 금속 구조체(44)는 가스 분산 노즐 부재(40)의 구조적 안정성을 증가시킬 수 있다. 제2 내화물 구조체(45)는 고온 분위기로부터 제2 금속 구조체(44)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
제2 금속 구조체(44)는, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 제2 내화물 구조체(45)는 세라믹 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 및 실리콘 탄화물 등을 포함할 수 있다.
제2 내화물 구조체(45)는 제2 금속 구조체(44)를 둘러싸도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 내화물 구조체(45)는 벽돌이나 타일과 같은 형상을 가질 수 있고, 제2 금속 구조체(44)의 표면에 내화물용 접착 부재를 이용하여 부착될 수 있다.
도 5에서는 제2 내화물 구조체(45)는 제2 금속 구조체(44)의 전체 표면을 둘러싸도록 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 내화물 구조체(45)가 제2 금속 구조체(44)의 일부 표면 상에만 부착되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
제2 금속 구조체(44)는 유동로 본체(10)에 부착되도록 설치될 수 있다. 예를 들어 제2 금속 구조체(44)는 유동로 본체(10)의 측면 부분에 부착될 수 있다. 제2 금속 구조체(44)는 볼트를 이용하거나, 리벳을 이용하거나, 용접을 이용하여 유동로 본체(10)에 부착될 수 있다. 또는, 제2 금속 구조체(44)는 유동로 본체(10)의 금속 외피(15)와 함께 주조된 일체형 구조체로서 제공될 수 있다.
제2 금속 구조체(44)는 노즐(49)들을 구성하는 홀(48)들을 포함할 수 있고, 제2 내화물 구조체(45)는 홀(48)이 폐쇄되지 않도록 형성됨에 유의한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로 제조 방법(S1)을 나타내는 흐름도이다. 도 6을 참조하여 설명된 제조 공정 단계들의 순서는 예시적이며, 다른 순서로 수행되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 6을 참조하면, 유동로 제조 방법(S1)은, 반응 영역을 가지는 유동로 본체를 제공하는 단계(S10), 상기 유동로 본체의 하측에 제1 금속 구조체를 부착하는 단계(S20), 상기 제1 금속 구조체의 상측에 복수의 노즐들을 포함하는 제2 금속 구조체를 부착하는 단계(S30), 상기 제1 금속 구조체의 표면에 제1 내화물 구조체를 부착하여 지지 부재를 형성하는 단계(S40); 및 상기 제2 금속 구조체의 표면에 제2 내화물 구조체를 부착하여 가스 분산 노즐 부재를 형성하는 단계(S50);를 포함한다.
도 7a 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동로 제조 방법(S1)을 나타내는 개략도들이다. 도 7a 내지 도 11b은 도 1의 유동로(1)에서 하측 부분에 한정하여 확대되어 도시되어 있다. 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 및 도 11a는 유동로(1)의 단면도들이고, 도 7b, 도 8b, 도 9b, 도 10b, 및 도 11b는 유동로(1)의 평면도들이다.
도 6, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면, 반응 영역(11)을 가지는 유동로 본체(10)를 제공하는 단계(S10)를 수행한다. 유동로 본체(10)의 최하측에는 환원 가스 주입구(30)가 위치할 수 있다. 현 단계에서 제공되는 유동로 본체(10)는 금속 외피(15)에 한정될 수 있고, 유동로 본체(10)는 내부에 내화물을 축조하기 위한 받침 요소(19)가 위치할 수 있다. 그러나, 금속 외피(15)에 부착된 내부 내화물(16)이 설치되어 유동로 본체(10)를 제공하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 6, 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 유동로 본체(10)의 하측에 제1 금속 구조체(54)를 부착하는 단계(S20)를 수행한다. 제1 금속 구조체(54)는 볼트를 이용하거나, 리벳을 이용하거나, 용접을 이용하여 유동로 본체(10)에 부착될 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는 복수로 구성될 수 있고, 다양하게 배열될 수 있고, 동일한 길이를 가지거나 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다.
도 6, 도 9a, 및 도 9b를 참조하면, 제1 금속 구조체(54)의 상측에 제2 금속 구조체(44)를 부착하는 단계(S30)를 수행한다. 제2 금속 구조체(44)는 노즐(49)들을 구성하는 홀(48)들을 포함할 수 있다. 제1 금속 구조체(54)는 제2 금속 구조체(44)를 지지할 수 있다.
도 9b에서 점선은 가스 분산 노즐 부재(40)의 하측에 위치한 제1 금속 구조체(54)를 도시한다.
제2 금속 구조체(44)는 볼트를 이용하거나, 리벳을 이용하거나, 용접을 이용하여 유동로 본체(10)에 부착될 수 있다. 또한, 제2 금속 구조체(44)는, 볼트를 이용하거나, 리벳을 이용하거나, 용접을 이용하여 제1 금속 구조체(54)에 부착될 수 있다. 제2 금속 구조체(44)는, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 제1 금속 구조체(54)와 제2 금속 구조체(44)는 동일한 물질을 포함하거나 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
대안적으로, 제1 금속 구조체(54) 및 제2 금속 구조체(44)는 유동로 본체(10)의 금속 외피(15)와 함께 주조된 일체형 구조체로서 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상술한 단계들(S20, S30)이 생략될 수 있다.
도 6, 도 10a, 및 도 10b를 참조하면, 제1 금속 구조체(54)의 표면에 제1 내화물 구조체(55)를 부착하여 지지 부재(50)를 형성하는 단계(S40)를 수행한다.
도 10b에서 점선은 가스 분산 노즐 부재(40)의 하측에 위치한 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55)를 도시한다. 제2 금속 구조체(44)의 홀(48)은 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55) 상에도 위치할 수 있으나, 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55)의 위치를 명확하게 나타내기 위하여 생략되어 있다.
제1 내화물 구조체(55)는 제1 금속 구조체(54)에 내화물용 접착 부재를 이용하여 부착될 수 있다. 제1 금속 구조체(54)와 제1 내화물 구조체(55)는 지지 부재(50)를 구성할 수 있다.
도 6, 도 11a, 및 도 11b를 참조하면, 제2 금속 구조체(44)의 표면에 제2 내화물 구조체(45)를 부착하여 가스 분산 노즐 부재(40)를 형성하는 단계(S50)를 수행한다.
도 11b에서 점선은 가스 분산 노즐 부재(40)의 하측에 위치한 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55)를 도시한다. 제2 금속 구조체(44)의 홀(48)은 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55) 상에도 위치할 수 있으나, 제1 금속 구조체(54) 및 제1 내화물 구조체(55)의 위치를 명확하게 나타내기 위하여 생략되어 있다.
제2 내화물 구조체(45)는 제2 금속 구조체(44)에 내화물용 접착 부재를 이용하여 부착될 수 있다. 제2 금속 구조체(44)와 제2 내화물 구조체(45)는 가스 분산 노즐 부재(40)를 구성할 수 있다. 여기에서, 제2 내화물 구조체(45)는 제2 금속 구조체(44)의 홀(48)들을 폐쇄하지 않도록 형성되어야 하며, 이에 따라 노즐(49)을 형성할 수 있다.
상기 지지 부재(50)를 형성하는 단계(S40)와 상기 가스 분산 노즐 부재(40)를 형성하는 단계(S50)는 서로 순서를 바꾸어서 수행하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 또한, 상기 지지 부재(50)를 형성하는 단계(S40)와 상기 가스 분산 노즐 부재(40)를 형성하는 단계(S50)는 동시에 수행되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
상기 지지 부재(50)를 형성하는 단계(S40) 및/또는 상기 가스 분산 노즐 부재(40)를 형성하는 단계(S50)를 수행하는 중에, 금속 외피(15)와 접촉하는 내부 내화물(16)을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 유동로, 10: 유동로 본체, 11: 반응 영역, 19: 받침 요소,
20: 원료 장입구, 30: 환원 가스 주입구, 40: 가스 분산 노즐 부재,
44: 제2 금속 구조체, 45: 제2 내화물 구조체, 48: 홀, 49: 노즐,
50: 지지 부재, 51: 장형 지지 부재, 52: 제1 단형 지지 부재,
53: 제2 단형 지지 부재, 54: 제1 금속 구조체, 55: 제1 내화물 구조체,
60: 가스 분산부,

Claims (17)

  1. 반응 영역을 가지는 유동로 본체;
    상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분산 노즐 부재; 및
    상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;
    를 포함하되,
    상기 제1 내화물 구조체는,
    상기 제1 금속 구조체를 둘러싸도록 위치하는, 유동로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 유동로 본체의 내부에 위치하는, 유동로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 바닥 부분과 일체 형성된, 유동로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 바닥 부분에 부착된, 유동로.
  5. 반응 영역을 가지는 유동로 본체;
    상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및
    상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;
    를 포함하되,
    상기 지지부재는,
    상기 유동로 본체의 중심을 기준으로 수평 방향으로 방사형으로 배열된, 유동로.
  6. 반응 영역을 가지는 유동로 본체;
    상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및
    상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;
    를 포함하되,
    상기 지지부재는,
    상기 유동로 본체의 중심으로부터 양측 방향으로 연장되고, 제1 길이를 가지는 장형 지지부재를 포함하는, 유동로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 장형 지지 부재로부터 이격되고, 상기 장형 지지 부재와는 다른 방향으로 연장되는 단형 지지 부재를 포함하는, 유동로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단형 지지 부재는,
    상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가지는 제1 단형 지지 부재; 및
    상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이를 가지는 제2 단형 지지 부재;
    를 포함하는, 유동로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 단형 지지 부재와 상기 제2 단형 지지 부재는 서로 교번하여 위치하는, 유동로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 구조체는 인성을 제공하고,
    상기 제1 내화물 구조체는 내열성을 제공하는, 유동로.
  11. 반응 영역을 가지는 유동로 본체;
    상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하는 복수의 노즐들을 포함하는 분산 노즐 부재; 및
    상기 가스 분산 노즐 부재를 하측에서 지지하고, 제1 금속 구조체와 제1 내화물 구조체를 구비하는 복합 구조를 가지는 지지부재;
    를 포함하되,
    상기 가스 분산 노즐 부재는,
    제2 금속 구조체와 제2 내화물 구조체를 구비하여,
    상기 제2 금속 구조체는,
    상기 유동로 본체의 내측면과 연결된, 유동로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 내화물 구조체는 상기 제2 금속 구조체를 둘러싸도록 위치하는, 유동로.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 측면 부분과 일체 형성된, 유동로.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 금속 구조체는 상기 유동로 본체의 측면 부분에 부착된, 유동로.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 금속 구조체는 상기 복수의 노즐들을 구성하기 위한 홀들을 포함하는, 유동로.
  16. 반응 영역을 가지는 유동로 본체; 및
    상기 반응 영역으로 환원 가스를 분사하고, 인성을 제공하는 제2 금속 구조체와 내열성을 제공하는 제2 내화물 구조체로 구성된 복합 구조를 가지는 가스 분사부;
    를 포함하되,
    상기 제2 금속 구조체는,
    상기 유동로 본체의 내측면과 연결된, 유동로.
  17. 반응 영역을 가지는 유동로 본체를 제공하는 단계;
    상기 유동로 본체의 하측에 제1 금속 구조체를 부착하는 단계;
    상기 제1 금속 구조체의 상측에 제2 금속 구조체를 부착하는 단계;
    상기 제1 금속 구조체의 표면에 제1 내화물 구조체를 부착하여 지지 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 금속 구조체의 표면에 제2 내화물 구조체를 부착하여, 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분산 노즐 부재를 형성하는 단계;
    를 포함하는 유동로 제조 방법.
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