KR101562454B1 - 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법 - Google Patents

Abstract

고로 내부에 부정형 내화물이 삽입될 공간을 안정적으로 확보하여 부정형 내화물과 장입물의 접촉을 방지할 수 있는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛은, 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위에 충진되어 상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도에 의해 부피가 팽창하며, 상기 고로 내에 장입된 장입물과 상기 정형 내화물의 마모 부위를 격리시키는 공간확보 부재를 포함한다.
또한 본 발명의 내화물 보수 방법은, 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 방법으로서, 상기 정형 내화물의 마모 부위에 위치한 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위에 형상기억합금을 주입시키는 주입단계와, 상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도를 이용하여 상기 형상기억합금의 부피를 팽창시키는 공간확보 단계 및 상기 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 부정형 내화물을 압입하여 상기 형상기억합금을 밀어내면서 상기 정형 내화물의 마모 부위에 상기 부정형 내화물을 충진시키는 압입단계를 포함한다.

Description

고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법{SPACE SECURING APPARATUS FOR REPAIRING REFRACTORY OF BLAST FURNACE AND METHOD OF REPAIRING REFRACTORY}

본 발명은 고로 내부의 내화물 보수 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고로 내부에 부정형 내화물이 삽입될 공간을 안정적으로 확보할 수 있는 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서는 제선 -> 제강 -> 연속주조 -> 압연과 같은 일련의 공정을 통해 원료인 철광석으로부터 다양한 종류의 철강재를 생산하고 있다.

각 공정을 간략하게 설명하면, 제선은 고로의 상부를 통해 소결광 및 코크스와 같은 장입물을 장입한 후 아래로부터 열풍을 불어 넣어 환원시킴으로써 쇳물인 용선을 얻는 공정이고, 제강은 용선을 1차 정련, 2차 정련 등의 여러 단계의 성분 조정을 통해 불순물을 제거함으로써 용강을 얻는 공정이다.

또한, 연속주조는 통상 만곡 형태로 된 연속주조기를 통해 액체 상태인 용강을 연속적으로 냉각 응고시켜 다양한 두께와 폭을 갖는 슬래브와 같은 중간소재를 얻는 공정이며, 압연은 중간소재를 조압연 및 마무리 압연을 통해 고객이 원하는 두께와 폭으로 최종 압연하는 공정이다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 제선 공정에서 용선을 얻기 위해서는 고로(70)를 사용하게 되는데, 고로(70) 내부에는 장입물 및 고온의 열풍, 용선 등으로부터 철피(10)를 보호하기 위한 내화물이 설치되어 있다.

이러한 내화물은 정형 내화물(40) 및 부정형 내화물(50)로 구분되는데, 정형 내화물(40)은 일정한 형태가 갖추어진 내화물로써 대부분 고로를 제작할 때 설치되며, 부정형 내화물(50)은 졸 형태의 내화물로써 조업 중 필요에 따라 추가적으로 설치된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고로(70) 내부에 설치된 정형 내화물은 고로(70)의 철피(10) 내측에 위치하는데, 고온 열풍, 고온의 용융물(용선 및 슬래그) 및 장입물의 낙하 등에 의해 서서히 마모가 진행된다. 정형 내화물(40)의 마모를 방치하면 고온의 가스나 용융물 등이 철피(10)와 직접적으로 접촉하여 철피(10)가 파손되고, 파손된 부위를 통해 고온의 가스 및 용융물이 고로(70) 외부로 누출되는 사고가 발생될 수 있기 때문에 정형 내화물(40)의 마모가 진행되는 부분에 부정형 내화물(50)을 충진하여 보수작업을 실시하게 된다.

또한, 고로(70)가 가동중일 때는 고로(70) 내부에 압력이 가득 차 있어서 고로(70) 외부에서 내부로 부정형 내화물(50)을 압입할 수 없기 때문에 고로(70)의 가동을 중지(이하 '휴풍'이라 함)한 후 정형 내화물(40)의 마모 부위를 보수하게 된다.

일반적인 고로(70)에는 정형 내화물(40) 및 철피(10)를 보호하기 위한 복수 개의 냉각반(30)이 철피(10)를 관통하며 일정 간격 이격되어 구비되고, 서로 마주보는 냉각반(30) 사이의 중심에는 니플(Nipple; 20)이 철피(10)를 관통하며 구비된다.

니플(20)은 그 내부에 유로가 형성되어 부정형 내화물(50)이 고로(70) 내부로 압입되는 통로이며, 복수 개의 냉각반(30)에 대응하여 니플(20) 또한 복수 개가 이격되어 구비된다.

복수 개의 냉각반(30)에는 냉각수 공급라인(60)이 연결되어 냉각수가 흐르게 되는데, 이러한 냉각수에 의해 정형/부정형 내화물(40, 50) 및 철피(10)가 냉각됨에 따라 조업시 고로(70) 및 철피(10)가 고온의 가스 및 용융물 등에 의해 파손되는 것을 방지하게 된다.

한편, 고로(70)의 내화물 보수작업과 관련하여 다음과 같은 여러가지 문제점이 있으며 이를 해결하기 위한 방안도 다양하게 제시되고 있다.

그 대표적인 예로는, 첫 째, 고로(70)의 휴풍시 실시하는 내화물 보수작업으로 인해 고로(70)의 온도가 감소하여 니플(20) 내에 잔류해 있던 부정형 내화물(50)이 응고되는 문제점과, 둘 째, 니플(20)을 통해 정형 내화물(40)의 마모 부위에 압입되는 부정형 내화물(50)이 고로(70) 내부에 장입되어 있는 장입물과 접촉함으로써 마모 부위에 정확하게 충진되는 것이 아닌 일부가 장입물에 충진되고, 고로(70)의 가동시 장입물이 이동함에 따라 장입물에 충진되어 있던 부정형 내화물(50) 또한 위치가 달라지게 되어 정형 내화물(40)의 마모 부위가 정상적으로 충진되지 못하는 문제점이 있다.

고로(70)의 내화물 보수작업과 관련된 문제점을 해결하기 위한 "고로의 노저연와 보수장치(등록실용신안 20-0323466)"는 고로의 노저철피에 설치된 압입니플의 응고된 압입제를 가열용해하여, 조업조건에 관계없이 부정형 내화물인 압입제를 원할하고 안전하게 압입할수 있는 고로의 노저연와 보수장치를 제시하고 있다.

하지만, 종래에 제시된 "고로의 노저연와 보수장치(등록실용신안 20-0323466)"를 통해 니플(20) 내에 잔류해 있던 부정형 내화물(50)이 응고되는 첫 번째 문제점은 해결할 수 있지만, 압입되는 부정형 내화물(50)과 고로(70) 내부에 장입된 장입물의 접촉을 막을 수 없기에 정형 내화물(40)의 마모 부위가 정상적으로 충진되지 못하는 두 번째 문제점은 해결할 수 없으며, 이러한 두 번째 문제점을 해결하기 위한 방안은 현재까지 제시된 바가 없다.

따라서, 부정형 내화물(50)의 충진 효율을 증가시키기 위한 방안이 필요하다.

한등록실용신안 20-0323466 (2003. 08. 05)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 고로 내부에 부정형 내화물이 삽입될 공간을 안정적으로 확보하여 부정형 내화물과 장입물의 접촉을 방지할 수 있는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛은, 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위에 충진되어 상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도에 의해 부피가 팽창하며, 상기 고로 내에 장입된 장입물과 상기 정형 내화물의 마모 부위를 격리시키는 공간확보 부재를 포함한다.

상기 공간확보 부재는, 상기 고로의 철피에 이격되어 구비된 복수 개의 냉각반 중 서로 인접한 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상으로 형성된 형상기억합금인 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억합금은 팔각기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억합금은, 상기 고로에 이격되어 구비된 복수 개의 니플을 통해 주입될 수 있도록 압축된 상태로 형성되되, 일정 온도에서 상기 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상 및 넓이를 가지도록 팽창하는 것을 특징으로 한다.

상기 니플에 삽입되어 상기 형상기억합금의 주입 방향을 가이드하는 방향 가이드관을 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 내화물 보수 방법은, 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 방법으로서, 상기 정형 내화물의 마모 부위에 위치한 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위에 형상기억합금을 주입시키는 주입단계와, 상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도를 이용하여 상기 형상기억합금의 부피를 팽창시키는 공간확보 단계 및 상기 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 부정형 내화물을 압입하여 상기 형상기억합금을 밀어내면서 상기 정형 내화물의 마모 부위에 상기 부정형 내화물을 충진시키는 압입단계를 포함한다.

상기 주입단계는, 상기 철피를 일정 간격으로 관통하며 돌출 구비된 복수 개의 냉각반 중 서로 마주보는 냉각반 사이에 위치한 니플을 통해 상기 형상기억합금을 주입시키되, 상기 형상기억합금을 주입시키는 니플은 상기 정형 내화물의 마모 부위에 인접한 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억합금은, 상기 복수 개의 냉각반 중 서로 인접한 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 공간확보 단계시 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 상기 형상기억합금의 팽창된 형상이 대응될 수 있도록, 상기 주입단계시 상기 형상기억합금의 주입 방향을 가이드하는 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억합금의 주입방향을 가이드하도록 상기 형상기억합금의 형상과 대응되는 형상을 가지는 관을 이용하여 상기 형상기억합금을 주입하는 것을 특징으로 한다.

상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도는 300℃~400℃인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 부정형 내화물과 장입물을 격리시킴으로써 부정형 내화물이 정형 내화물의 마모 부위에 안정적으로 충진될 수 있다.

둘째, 부정형 내화물이 정형 내화물의 마모 부위에 안정적으로 충진됨으로써 철피에 가해지는 열충격을 감소시키고, 철피가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 부정형 내화물의 높은 충진 효율로 인해 고로의 수명을 증가시킬 수 있다.

넷째, 반복적인 내화물 보수작업을 획기적으로 감소시킴으로써 생산성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 고로의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 일반적인 고로에 구비된 정형 내화물이 마모된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 정형 내화물의 마모부위가 부정형 내화물로 충진된 상태를 나타낸 도면,
도 4는 일반적인 고로의 니플 및 냉각반 배치 구조를 나타낸 정면도,
도 5는 일반적인 고로의 니플 및 냉각반 배치 구조를 나타낸 측단면도,
도 6은 본 발명에 따른 니플 및 냉각반을 통해 공간확보 부재가 압입된 상태를 나타낸 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 니플 및 냉각반을 통해 공간확보 부재가 압입된 상태를 나타낸 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술에서 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛 및 내화물 보수 방법에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 고로(70)에는 정형 내화물(40) 및 철피(10)를 보호하기 위한 복수 개의 냉각반(30)이 철피(10)를 관통하며 일정 간격 이격되어 구비되고, 서로 마주보는 냉각반(30) 사이의 중심에는 니플(20)이 철피(10)를 관통하며 구비된다.

이때, 니플(20)의 일단은 후술하는 부정형 내화물(50) 및 공간확보 부재(110)를 압입시키기 위한 구동력을 제공하는 가압수단이 결합될 수 있도록 철피(10)의 외측에 돌출되지만, 그 타단은 철피(10)를 관통하되 철피(10)의 내측으로 돌출되지 않는다.

반면, 냉각반(30)의 일단은 냉각수 공급라인(60)과 연결될 수 있도록 철피(10)의 외측에 돌출되며, 그 타단은 철피(10)를 관통하며 철피(10) 내측으로 돌출되어 구비된다.

이는, 일반적인 고로(70)에 설치된 니플(20) 및 냉각반(30)의 구조이며, 니플(20) 및 냉각반(30)의 배치 구조 또한 도 4 및 도 5와 크게 다르지 않다. 즉, 복수 개의 냉각반(30)이 일정 간격 이격되어 구비되되 서로 인접하는 행 또는 열의 냉각반(30)은 마주보지 않고 교호(서로 어긋남)하게 배치되며, 서로 마주보는 냉각반(30) 사이의 이격거리 중심에는 니플(20)이 구비된다.

이때, 니플(20) 및 냉각반(30)의 형상 및 배치 구조는 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 후술하는 본 발명에 따른 공간확보 부재(110)는 니플(20) 및 냉각반(30)의 배치 구조에 따라 그 형상 및 부피가 다양하게 변경될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 공간확보 부재(110)가 철피(10) 내측에 위치하여 부정형 내화물(50)이 압입될 공간을 확보할 때 서로 이격되어 있는 냉각반(30)의 돌출된 부분과 접함으로써 자중에 의해 낙하하지 않고 고정될 수 있는 것이다.

후술하는 일 실시예는 일반적인 니플(20) 및 냉각반(30)의 구조를 기준으로 최적의 예를 설명한 것이며, 니플(20) 및 냉각반(30)의 배치 구조가 변경된다면 그와 대응하여 공간확보 부재(110)의 형상 및 부피가 변경되어 적용될 수 있다.

이러한 니플(20)은 그 내부에 유로가 형성되어 부정형 내화물(50) 및 공간확보 유닛(100)이 고로(70) 내부로 유입되는 통로이며, 냉각반(30)은 정형/부정형 내화물(40, 50) 및 철피(10)를 냉각시킬 수 있도록 냉각수 공급라인(60)이 연결되어 냉각수가 흐르는 곳이다. 또한, 상술한 바와 같이, 냉각반(30)이 철피(10) 내측으로 돌출됨에 따라 정형/부정형 내화물(40, 50) 및 철피(10)를 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 철피(10)가 고온의 가스 및 용융물 등에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛은, 공간확보 부재(110) 및 방향 가이드관(120)을 포함한다.

공간확보 부재(110)는, 고로(70)의 철피(10) 내측에 구비된 정형 내화물(40)의 표면 중 고온 열풍, 고온의 용융물(용선 및 슬래그) 및 장입물의 낙하 등에 의해 마모된 부위에 주입되어 고로의 휴풍시 고로의 내부온도(약 300℃~400℃)에 의해 부피가 팽창하며, 공간확보 부재(110)의 팽창에 따라 정형 내화물(40)의 마모 부위와 접하고 있던 소결광 및 코크스와 같은 장입물이 정형 내화물(40)의 마모 부위로부터 이격된다.

이때, 공간확보 부재(110)는 철피(10)를 관통하며 구비된 니플(20)을 통해 고로(70) 외부에서 내부로 주입되는데, 팽창된 공간확보 유닛(100)의 부피가 니플(20)의 유로보다 더 크기 때문에 공간확보 유닛(100)의 부피를 니플(20)의 유로 직경보다 작게 압축하여 주입한다.

이러한 공간확보 부재(110)는 형상기억합금(110)으로 형성되고, 상술한 바와 같이 300℃~400℃의 온도 범위에서 형상기억합금(110)의 부피가 팽창하도록 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 고로(70)가 가동중일 때는 고로(70) 내부에 압력이 가득 차 있기 때문에 고로(70) 외부에서 부정형 내화물(50)을 압입할 수 없기 때문에 고로(70)의 가동을 중지('휴풍'이라 함)한 후 정형 내화물(40)의 마모 부위를 보수하게 되는데, 이때 고로(70) 내부의 온도가 약 300℃~400℃로 하강하기 때문에 형상기억합금(110)의 부피 팽창 온도(일반적으로 '형상회복온도'라 함)를 300℃~400℃로 하는 것이다.

즉, 고로(70) 니플(20)을 통해 형상기억합금(110)을 고로(70) 내부로 주입하기 위해서 형상기억합금(110)을 니플(20)에 형성된 유로의 직경보다 작게 압축하여야 하는데, 이때 300℃ 미만에서는 형상기억합금(110)의 형상이 기억된 형상으로 복원되지 않고 압축된 형상을 유지하며, 고로(70) 내부로 장입된 후 고로(70) 내부의 열기로 인해 설정된 형상으로 복원되는 것이다.

상술하였듯이 형상기억합금(110)을 압축한 후 고로(70) 내부에서 팽창시키는 이유는 정형 내화물(40)의 마모 부위와 장입물을 서로 격리시키기 위한 것인 바, 고로(70) 내부로 주입된 형상기억합금(110)이 자중에 의해 낙하하지 않고 안정적으로 고정될 수 있도록 서로 인접한 복수 개의 냉각반(30) 사이에서 팽창하여 복수 개의 냉각반(30)과 접함으로써 견고히 지지되는 것이 바람직하다.

좀 더 자세히 설명하면, 니플(20)을 통과한 형상기억합금(110)이 고로(70) 내부의 온도에 의해 팽창하면서 니플(20) 주변에 돌출 구비된 복수 개의 냉각반(30)과 접하게되며, 이때 복수 개의 냉각반(30)은 형상기억합금(110)이 그 자리에 견고하게 위치할 수 있도록 잡아주는 역할을 하게 되는 것이다.

따라서, 형상기억합금(110)을 제조시 300℃~400℃의 온도 범위에서 복원될 형상을 복수 개의 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 동일하거나 대응되도록 형성한 후 기억시키는 것이 바람직할 것이다.

일반적인 냉각반(30) 및 니플(20)의 분포 구조는 상술한 바와 같이 도 4 및 도 5와 유사하기 때문에 본 일 실시예에서는 형상기억합금(110)의 복원 형상을 도 4를 기준으로 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 니플(20)을 중심으로 상, 하, 좌, 우 방향에 인접한 4개의 냉각반(30) 사이에는 대략 사각형 형상의 공간이 형성된다. 하지만, 니플(20) 및 냉각반(30)이 특정 간격으로 연속하여 배치되기 때문에 냉각반(30)에 인접한 또 다른 냉각반(30)의 배치를 고려하면 서로 인접한 냉각반(30) 사이에 형성된 공간은 사각형이 아닌 팔각형으로 동일하게 형성된다.

즉, 형상기억합금(110)의 복원 형상을 사각형으로 형성하여 니플(20)을 통해 주입한 후 팽창시키면 니플(20) 및 냉각반(30)의 배치 구조 특성상 형상기억합금(110)이 채워지지 않는 공간이 매우 많아지게 되며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 형상기억합금(110)의 형상을 팔각기둥으로 형성한 후 팽창시키면 빈 공간이 거의 없도록 할 수 있는 것이다.

이때 중요한 부분은, 형상기억합금(110)이 냉각반(30) 사이에서 팽창되었을 때 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상 및 넓이를 가지도록 팽창하는 것인데, 형상기억합금(110)을 제조할 때 특정 형상 및 넓이를 기억시켰기 때문에 300℃~400℃의 온도 범위에서는 스스로 기억된 형상으로 복원되기 때문에 특별한 문제가 없다.

다만, 형상기억합금(110)을 팔각형 또는 다각형의 기둥으로 형성한 후 주입하게 되면, 형상기억합금(110)의 주입 방향에 따라 팽창된 형상기억합금(110)과 냉각반(30) 사이에 형성된 공간이 불일치해지는 문제점이 발생할 수 있다(이때, 형상기억합금(110)의 형상 및 넓이는 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 동일하다).

이는, 서로의 방향성이 다르기 때문에 발생하는 문제점이므로 방향 가이드관(120)을 이용하여 형상기억합금(110)을 작업자가 원하는 방향으로 주입하는 것이 바람직하다.

방향 가이드관(120)은 니플(20) 내에 삽입되어 압축된 형상기억합금(110)이 통과하는 관으로, 그 내부에는 압축된 형상기억합금(110)과 동일한 형상의 유로가 형성되어 있다. 이러한 방향 가이드관(120)의 유로는 압축된 형상기억합금(110)이 팔각기둥 형상이라면 팔각형으로 형성되며, 다른 다각형의 기둥이라면 대응되는 다각형으로 형성된다.

즉, 형상기억합금(110)이 팔각기둥으로 형성되었다면 팔각형 형상의 유로가 형성된 방향 가이드관(120)을 니플(20)에 삽입하고, 방향 가이드관(120)에 형성된 팔각형의 유로를 육안으로 확인하여 팽창된 형상기억합금(110)의 방향을 작업자가 원하는 방향이 되도록 방향 가이드관(120)을 회전시킨 후 형상기억합금(110)을 주입하는 것이다.

이하에서는 도 6 및 도 7을 참고로(70) 정형 내화물(40)의 마모 부위를 보수하기 위한 위한 본 발명의 내화물 보수 방법을 설명하며, 구체적인 설명이 상술한 설명과 중복되는 경우에는 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내화물 보수 방법은, 고로(70)의 철피(10) 내측에 구비된 정형 내화물(40)의 마모 부위를 보수하는 방법으로서, 주입단계, 공간확보 단계 및 압입단계를 포함한다.

주입단계는, 정형 내화물(40)의 마모 부위에 위치한 니플(20)을 통해 철피(10) 내측으로 형상기억합금(110)을 주입시키는 단계이다. 정형 내화물(40)의 마모 부위가 좁다면 하나의 니플(20)을 통해 형상기억합금(110)을 주입하여도 되지만, 만약 마모 부위가 넓다면 마모 부위 및 마모 부위 주면에 위치한 복수 개의 니플(20) 각각에 형상기억합금(110)을 주입하는 것이 더욱 효과적일 것이다.

공간확보 단계는, 니플(20)을 통해 철피(10) 내측으로 주입된 형상기억합금(110)의 부피를 고로(70) 자체의 온도를 이용하여 팽창시키는 단계이다. 이는, 특정 형상을 기억하도록 제조된 형상기억합금(110)을 압축하여 니플(20)을 통해 주입한 후 특정 온도를 가해 기억된 형상으로 형상기억합금(110)의 형상을 복원시키는 것으로, 형상기억합금(110)의 부피가 팽창함에 따라 정형 내화물(40)의 마모 부위에 접촉 및 인접하고 있던 장입물이 고로(70) 중심측으로 밀려나면서 후술하는 부정형 내화물(50)이 압입될 공간을 확보하게 된다.

압입단계는, 정형 내화물(40)의 마모 부위를 보수하는 부정형 내화물(50)을 니플(20)을 통해 압입하는 단계로, 부정형 내화물(50)이 압입됨에 따라 공간확보 단계에서 정형 내화물(40)의 마모 부위에 위치하고 있던 형상기억합금(110)이 고로(70) 중심 방향으로 밀려나게 되며, 이에 따라 부정형 내화물(50)이 정형 내화물(40)의 마모 부위에 충진된다.

즉, 종래에는 별도의 단계 없이 정형 내화물(40)의 마모 부위에 부정형 내화물(50)을 압입함에 따라 부정형 내화물(50)이 정형 내화물(40)의 마모 부위에 안정적으로 충진되는 것이 아닌 장입물과 접촉하게 되어 정상적인 보수 작업이 이루어 지지 않았지만, 본 일 실시예에서는 형상기억합금(110)을 먼저 주입한 후 팽창시킴으로써 장입물과 정형 내화물(40)의 마모 부위를 격리시키고, 부정형 내화물(50)과 장입물이 접촉하는 것을 방지한 것이다.

주입단계는, 철피(10)를 일정 간격으로 관통하며 돌출 구비된 복수 개의 냉각반(30) 중 서로 마주보는 냉각반(30) 사이에 위치한 니플(20)을 통해 형상기억합금(110)을 주입시키되, 해당 니플(20)은 정형 내화물(40)의 마모 부위에 인접한 것을 선택하는 것이 바람직하다.

이는, 니플(20)을 통해 주입된 형상기억합금(110)이 팽창하였을 때 복수 개의 냉각반(30)과 접촉함으로써 위치가 이동되지 않고 견고히 고정되도록 하여, 후에 삽입되는 부정형 내화물(50)의 공간을 효과적으로 확보하도록 하기 위한 것이다.

또한, 형상기억합금(110)의 복원 형상을 서로 인접한 복수 개의 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 동일 또는 대응되는 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 형상기억합금(110)이 팽창하여 냉각반(30)과 접촉시 효과적으로 공간을 확보하기 위한 것으로, 형상기억합금(110)의 복원 형상을 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 동일 또는 대응되는 형상으로 형성함으로써 복수 개의 냉각반(30)과 니플(20) 사이에 위치하였던 장입물이 모두 제거되는 효과를 구현할 수 있다.

니플(20) 및 냉각반(30)의 배치 구조에 따라 복수 개의 냉각반(30) 사이에 형성되는 공간은 다각형을 이루기 때문에 형상기억합금(110)의 형상 또한 동일한 다각형으로 형성하는 것이 바람직한데, 다각형의 형상기억합금(110)을 아무런 가이드 없이 주입한다면 형상기억합금(110)이 팽창되었을 때 냉각반(30) 사이에 형성된 공간과 방향이 달라질 수 있다.

따라서, 주입단계시 형상기억합금(110)의 주입 방향을 가이드하는 것이 바람직하며, 이러한 방법으로는 형상기억합금(110)의 형상과 대응되는 형상을 가지는 관을 이용하여 육안으로 확인하면서 주입하는 것이 바람직할 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 철피 20 : 니플
30 : 냉각반 40 : 정형 내화물
50 : 부정형 내화물 60 : 냉각수 공급라인
70 : 고로 100 : 공간확보 유닛
110 : 공간확보 부재 120 : 방향 가이드관

Claims (11)

1. 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위에 충진되어 상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도에 의해 부피가 팽창하며, 상기 고로 내에 장입된 장입물과 상기 정형 내화물의 마모 부위를 격리시키는 공간확보 부재를 포함하고,
   상기 공간확보 부재는, 상기 고로의 철피에 이격되어 구비된 복수 개의 냉각반 중 서로 인접한 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상으로 형성된 형상기억합금인 것을 특징으로 하는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 형상기억합금은 팔각기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 형상기억합금은, 상기 고로에 이격되어 구비된 복수 개의 니플을 통해 주입될 수 있도록 압축된 상태로 형성되되, 일정 온도에서 상기 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상 및 넓이를 가지도록 팽창하는 것을 특징으로 하는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 니플에 삽입되어 상기 형상기억합금의 주입 방향을 가이드하는 방향 가이드관을 더 포함하는, 고로 내부의 내화물 보수용 공간확보 유닛.
   
6. 고로의 철피 내측에 구비된 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 방법으로서,
   상기 정형 내화물의 마모 부위에 위치한 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위에 형상기억합금을 주입시키는 주입단계;
   상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도를 이용하여 상기 형상기억합금의 부피를 팽창시키는 공간확보 단계; 및
   상기 니플을 통해 상기 정형 내화물의 마모 부위를 보수하는 부정형 내화물을 압입하여 상기 형상기억합금을 밀어내면서 상기 정형 내화물의 마모 부위에 상기 부정형 내화물을 충진시키는 압입단계를 포함하는, 내화물 보수 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 주입단계는, 상기 철피를 일정 간격으로 관통하며 돌출 구비된 복수 개의 냉각반 중 서로 마주보는 냉각반 사이에 위치한 니플을 통해 상기 형상기억합금을 주입시키되, 상기 형상기억합금을 주입시키는 니플은 상기 정형 내화물의 마모 부위에 인접한 것을 특징으로 하는, 내화물 보수 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 형상기억합금은, 상기 복수 개의 냉각반 중 서로 인접한 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 내화물 보수 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 공간확보 단계시 상기 복수 개의 냉각반 사이에 형성된 공간과 상기 형상기억합금의 팽창된 형상이 대응될 수 있도록, 상기 주입단계시 상기 형상기억합금의 주입 방향을 가이드하는 것을 특징으로 하는, 내화물 보수 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 형상기억합금의 주입방향을 가이드하도록 상기 형상기억합금의 형상과 대응되는 형상을 가지는 관을 이용하여 상기 형상기억합금을 주입하는 것을 특징으로 하는, 내화물 보수 방법.
    
11. 청구항 6에 있어서,
    상기 고로의 휴풍시 상기 고로의 내부온도는 300℃~400℃인 것을 특징으로 하는, 내화물 보수 방법.
    

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