KR101568598B1 - 고로의 냉각파이프 보수장치 및 고로의 냉각파이프 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 삽입 가능하게 구비되며, 내부에 냉각수가 유동하는 유로가 형성된 보수용파이프와, 상기 냉각파이프와 상기 보수용파이프의 사이의 간극에 삽입되어, 상기 보수용파이프를 보호하는 보호부재 및, 상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 내부공간에 충진되는 압입보수재;를 포함하는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공한다.

Description

고로의 냉각파이프 보수장치 및 고로의 냉각파이프 보수방법{REPAIR APPARATUS FOR COOLING PIP OF BLAST FURNACE AND REPAIR METHOD FOR COOLING PIP OF BLAST FURNACE}

본 발명은 고로의 냉각파이프 보수장치 및 고로의 냉각파이프 보수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테이브의 마모로 스테이브의 냉각파이프가 파손되거나, 파손 직전에 냉각파이프를 보수하여 냉각파이프의 냉각 기능을 유지하도록 하는 고로의 냉각파이프 보수장치 및 고로의 냉각파이프 보수방법에 관한 것이다.

일반적으로 스테이브 고로는 냉각반 타입과 스테이브 타입으로 구분되며, 최근에 들어서는 스테이브 쿨러 냉각방식이 주로 채용되고 있다.

도 1은 스테이브 고로의 구조를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 2는 냉각파이프가 설치된 스테이브를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이브(4)는 고로(1)의 철피(3) 내측에 설치되며, 상기 고로(1)의 높이 방향으로 복수 개의 단으로 적층되어 형성된다.

상기 스테이브(4) 구조는 일정한 크기의 육면체 형상으로 내측으로 냉각파이프(10)가 설치되고, 하부에 유입구(11) 및 상부에 배출구(12)가 돌출되어 형성되며, 그 재질은 구상흑연주철로 표면온도는 변태점인 770℃ 이하를 유지하도록 구성되어 있다.

이때, 상기 스테이브(4)의 온도관리를 위하여, 상기 스테이브(4) 내부에 온도계(10a)가 설치되어 상기 스테이브(4) 배면이 상기 철피(3)에 고정되고, 하부 스테이브 냉각파이프(10)의 배출구(12)와 상부 스테이브 냉각파이프(10)의 유입구(11)가 서로 관로를 형성하도록 파이프로 연결되어 하부 스테이브 냉각파이프(10)에 냉각수를 공급하면 각각의 냉각파이프(10)에 냉각수가 통입되어 상기 스테이브(4)의 마모를 억제하는 역할을 한다.

상기 고로(1)는 상부에서 광석과 코크스를 투입하고 하부에서 고온의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소시키고, 코크스 연소에 따라 고온의 일산화 가스가 광석 사이를 통과하면서 광석을 환원시킨다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고로(1) 상부에서 투입된 광석 및 코크스는 풍구(6) 상부 일정부에서 환원과 용융되는 과정에서 광석과 코크스는 지속적으로 상기 스테이브(4)와 마찰을 발생시키며 하부로 내려가게 된다.

이러한 광석 및 코크스 등 장입물(2)과 상기 스테이브(4) 간의 지속적인 마찰은 상기 스테이브(4) 전면의 연와(5)를 손상시키고, 상기 스테이브(4) 전면의 연와(5)가 손상된 상태로 사용하는 경우 내부에 설치된 상기 냉각파이프(10)까지 손상시키게 된다.

상기 냉각파이프(10)가 손상되어 냉각수가 유출되는 경우, 상기 고로(1) 내부의 온도를 감소시켜 생산성이 저하되며 심한 경우, 상기 고로(1) 내부에서 환원된 쇳물을 경화시켜 생산이 불가능하게 되는 냉입현상을 유발하는 문제점이 있다.

따라서, 조업 중 스테이브(4)의 냉각파이프(10)에 파손이 발생되는 경우 사실상 응급 보수나 교환이 불가능하여 냉각파이프(10)로 공급되는 냉각수를 차단시키고, 외부 철피(3)에 물을 분사하여 냉각시키는 방법을 사용하고 있으나, 외부 철피(3)의 열부하를 단기적으로 감소시킬 뿐, 잔존 스테이브(4)의 열적, 기계적 마모가 더욱 가속화되며, 심한 경우 외부를 감싸고 있는 철피(3)까지 열적 변형이 발생되는 문제점을 가지고 있고, 보수 작업시 장시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 제철소에서는 고로 운전시 정기적으로 혹은 실시간으로 스테이브의 마모정도를 측정하여 스테이브의 냉각파이프와 냉각파이프 전면의 스테이브 잔량을 확인하여 냉각파이프의 파손 가능성과 파손 유무를 확인하고 있다.

하지만, 종래의 경우에는 냉각파이프의 파손이 발생하고 이를 파악하였다고 하더라도, 별도의 조치를 취하고 있지 않는 경우가 일반적이고, 정기수리기간이 되어야 냉각반으로의 교체, 내화재를 스프레이하거나, 내화재의 압입시켜 내화를 하는 것이 통상적이어서, 고로의 다음 정기수리기간이 될 때까지 하나의 냉각파이프라도 파손이 발생할 경우 스테이브에 설치된 나머지 냉각파이프까지 손상을 받아 냉각파이프로서의 기능을 상실한 경우가 대부분이어서 냉각파이프 전체를 교체해야하는 문제점이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 종래기술로는 "스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법(공개특허 10-2005-0003571)"에는 종래 마모된 스테이브의 두께를 보정하기 위해, 마모된 스테이브를 격리한 후 기존 실링 내화물을 제거한 후 스프레이 내화물을 부착 고정하여 다시 스테이브를 밀착시키는 보수방법이 개시되어 있다.

그러나, 스테이브 보수에 사용되는 스프레이 내화물이 탈락되지 않도록 하는 스테이브의 보수방법으로, 스테이브의 냉각파이프까지 손상이 발생된 경우, 응급 보수 또는 교환이 불가능한 문제점을 해결하지 못하였으며, 냉각파이프가 손상된 스테이브의 보수 작업에 장시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 종래기술로는 "고로의 스테이브 공급관과 배출관의 리크 보수방법 및 그 장치(공개특허 10-2008-0026879)"에는 종래 고로에 스테이브가 장착된 상태에서 스테이브 공급관과 배출관에 크랙 발생시, 크랙 발생부에 실링재를 밀봉하여 보수하는 장치 및 방법이 구체적으로 개시되어 있다.

그러나, 불소고무 재질의 실링재는 냉각라인의 수압에 의해 쉽게 파손되며, 보수시 발생된 크랙의 형태나 크기에 따라 제약이 많은 문제점을 가지고 있었다.또한, 정확한 크랙발생 위치를 진단하기 위해 장시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점을 해결하지 못하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 고로의 냉각파이프 보수장치에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명은 일 측면으로서, 스테이브의 냉각파이프에 파손이 발생시 즉각적인 응급보수가 가능하여 손상이 발생되지 않은 나머지 냉각파이프들에 연쇄적으로 손상으로 인한 고로의 냉각기능의 저하를 방지할 수 있는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 파손되거나 파손되기 직전의 고로의 냉각파이프에 용이하게 삽입 가능한 연질의 재질로 구성된 보수용파이프를 활용하여 추가적인 냉각유로의 설치가 용이한 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공하고자 한다

본 발명은 일 측면으로서, 보수용파이프에 의해 추가적으로 형성된 냉각유로를 둘러싸는 보호부재와 압입보수재를 통하여 냉각파이프 내부에 설치된 냉각유로를 보호할 수 있는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 보수용파이프에 의해 추가적으로 형성된 냉각유로가 보수를 요하는 냉각파이프의 일측으로 편심되는 것을 방지하고, 냉각파이프의 중심부에 효과적으로 센터링 될 수 있는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공하고자 한다.

본 발명을 일 측면으로서, 보수용파이프와 보호부재가 삽입된 냉각파이프의 간극에 압입보수재가 용이하게 압입될 수 있는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 삽입 가능하게 구비되며, 내부에 냉각수가 유동하는 유로가 형성된 보수용파이프와, 상기 냉각파이프와 상기 보수용파이프의 사이의 간극에 삽입되어, 상기 보수용파이프를 보호하는 보호부재 및, 상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 내부공간에 충진되는 압입보수재;를 포함하는 고로의 냉각파이프 보수장치를 제공한다.

바람직하게, 냉각파이프는 원형의 단면을 가지고, 상기 보수용파이프는 상기 냉각파이프의 단면의 일부를 차지하는 반원형의 단면으로 구비될 수 있다.

바람직하게, 보수용파이프는 스테인레스 재질의 연질주름관 또는 스테인레스 재질의 플렉서블 연질관으로 구비될 수 있다.

바람직하게, 보호부재는 상기 보수용파이프가 관통 가능한 관통부를 구비하고, 상기 보수용파이프가 상기 관통부의 내부로 삽입되어, 상기 보호부재가 상기 보수용파이프를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

바람직하게, 관통부는, 상기 보수용파이프가 관통하는 영역인 제1 관통부와, 상기 관통부에서 상기 제1 관통부를 제외한 영역으로 상기 압입보수재가 충진되는 영역인 제2 관통부를 구비할 수 있다.

바람직하게, 보호부재는, 상기 보수용파이프가 관통되는 관통부를 구비하는 복수의 디스크형의 금속링부재로 구비되고, 복수의 상기 금속링부재가 상기 보수용파이프에 순차적으로 삽입되어, 상기 보수용파이프를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

바람직하게, 보수용파이프의 단면은 상기 냉각파이프의 단면보다 적게 구비되고, 상기 금속링부재는, 상기 냉각파이프와 상기 보수용파이프 사이의 간극에 용이하게 삽입가능하도록 하기 되는 식(1), (2)을 만족하도록 될 수 있다.

식(1)

식(2)

여기서, D_p = 냉각파이프의 내경, I = 금속링부재의 대각방향의 길이, W = 금속링부재의 폭, L = 금속링부재의 높이이다.

바람직하게, 금속링부재는, 상기 금속링부재의 상면에 돌출된 테이퍼진 링상의 돌출부와, 상기 금속링부재의 하면에 구비되고 상기 돌출부와 대응되는 형태로 구비되는 테이퍼진 링상의 함몰부를 구비할 수 있다.

바람직하게, 압입보수재는 세라믹계열 또는 금속분말계열의 보수재와, 상기 보수재를 경화시키는 경화재가 혼합된 조성물로 구비될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 냉각수의 유동이 가능한 유로가 형성된 보수용파이프를 삽입하는 제1 단계와, 상기 보수용파이프의 둘레에 복수의 보호부재를 삽입 설치하여 상기 보수용파이프를 보호하도록 상기 보호부재를 설치하는 제2 단계 및, 상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 공간에 충진되는 압입보수재를 압입하는 제3 단계를 포함하는 고로의 냉각파이프 보수방법을 제공한다.

이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 삽입 가능하게 구비되며, 내부에 냉각수가 유동하는 유로가 형성된 보수용파이프의 구성을 포함함으로써, 스테이브의 냉각파이프에 파손이 발생시 즉각적인 응급보수가 가능하여 손상이 발생되지 않은 나머지 냉각파이프들에 연쇄적으로 손상으로 인한 고로의 냉각기능의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 파손되거나 파손되기 직전의 고로의 냉각파이프에 용이하게 삽입 가능한 연질의 재질로 구성된 보수용파이프를 활용하여 추가적인 냉각유로의 설치가 용이하고, 즉각적인 응급보수가 가능하여 고로의 정기적인 보수기간이 아니더라도 간이하게 고로의 냉각파이프를 보수할 수 있어 냉가파이프의 손상 및, 냉각수의 누출로 인한 생산성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 보호부재가 보수용파이프를 둘러싸도록 구성함으로써, 보호부재에 의해 보수용파이프가 안정적으로 보호될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 내부공간에 충진되는 압입보수재를 압입함으로써, 보호부재와 압입보수재에 의해 보수용파이프가 안정적으로 보호될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 보수용파이프를 둘러싸도록 구성되는 보호부재에 의해 보수용파이프가 냉각파이프의 일측으로 편심되는 것을 방지함으로써, 냉각파이프의 중심부에 효과적으로 센터링 될 수 있어 균일한 냉각성능의 발휘가 가능한 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 보수용파이프를 상기 냉각파이프의 단면의 일부를 차지하는 반원형의 단면으로 구성함으로써, 보수용파이프와 보호부재가 삽입된 냉각파이프의 간극에 압입보수재가 용이하게 압입되어 추가된 냉각라인인 보수용파이프를 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.

보수용파이프는 스테인레스 재질의 연질주름관 또는 스테인레스 재질의 플렉서블 연질관으로 구성함으로써, 급격하게 방향이 전환되는 부분이 존재하는 냉각파이프에 보수용파이프가 용이하게 설치될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스테이브가 설치된 고로를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 냉각파이프가 설치된 스테이브가 시간의 흐름에 따라 파손되는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 파손되는 과정의 스테이브에 설피된 냉각파이프에 본 발명의 보수용파이프를 삽입하여 설치한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 보수용파이프에 보호부재와 압입보수재가 설치된 상태를 f도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 고로의 냉각파이프의 보수장치의 평면도와 부분단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 고로의 냉각파이프의 보수장치의 설치 전후의 온도분포를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 스테이브로 사용되는 구리의 온도분포에 따른 극한강도와 항복강도를 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 고로의 냉각파이프 보수장치가 적용시의 파손강도의 증가율을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 보수용파이프의 재질로 사용되는 스테인레스의 인장강도와 항복강도를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고로의 냉각파이프 보수장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로의 냉각파이프 보수장치는 보수용파이프(100), 보호부재(200) 및, 압입보수재(300)를 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고로의 냉각파이프 보수장치는 고로를 냉각시키는 냉각파이프(10)의 내부에 삽입 가능하게 구비되며, 내부에 냉각수가 유동하는 유로(110)가 형성된 보수용파이프(100)와, 상기 냉각파이프(10)와 상기 보수용파이프(100)의 사이의 간극에 삽입되어, 상기 보수용파이프(100)를 보호하는 보호부재(200) 및, 상기 보수용파이프(100)와 상기 보호부재(200)가 설치된 상기 냉각파이프(10)의 내부공간에 충진되는 압입보수재(300)를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 보수용파이프(100)는 냉각파이프(10)의 내부에 설치될 수 있는데, 와이어 등을 활용하여 보수용파이프(100)를 냉각파이프(10) 내부에 설치할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 와이어를 도 3의 냉각파이프(10)의 상측의 유출구(12)를 통해서 삽입하고, 냉각파이프(10) 하측의 유입구(11)를 통해 와이어를 이탈시킨다. 냉각파이프(10)를 관통하여 설치된 와이어의 일측에 보수용파이프(100)를 연결하고, 보수용파이프(100)가 연결된 와이어를 인출하여 보수용파이프(100)를 냉각파이프(10) 내부에 설치할 수 있다.

본 발명의 보수용파이프(100)는 스테인레스 재질의 연질주름관 또는 스테인레스 재질의 플렉서블 연질관으로 구비될 수 있다. 이와 같이, 스테인레스 재질의 연질주름관 또는 스테인레스 재질의 플렉서블 연질관으로 구성하는 이유는 도 3에 도시된 바와 같이, 보수를 요하는 냉각파이프(10)의 내부에는 급격하게 방향이 전환되는 부분을 통과하여 보수용파이프(100)가 설치되기 위해서는 보수용파이프(100)는 충분한 연성을 가져야하기 때문이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각파이프(10)는 원형의 단면을 가지고, 상기 보수용파이프(100)는 상기 냉각파이프(10)의 단면의 일부를 차지하는 반원형의 단면으로 구비될 수 있다.

보수용파이프(100)의 단면이 냉각파이프(10)와 같이 원형으로 구성되지 않고, 냉각파이프(10)의 단면의 일부를 차지하는 반원형의 단면으로 구성되는 이유는 보수용파이프(100)가 보호부재(200)의 관통부(210)와 같이 원형의 단면을 가질 경우에는 보수용파이프(100)와 관통부(210)의 사이로 압입보수재(300)의 압입이 어려워질 수 있기 때문이다.

또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보수용파이프(100)를 반원형의 단면으로 구성함에 따라 보호부재(200)를 보수용파이프(100)에 삽입시, 보수용파이프(100)가 보호부재(200)의 이동을 가이드하는 역할을 할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 플렉서블한 재질로 구성되는 보수용파이프(100)의 경우에는 보호부재(200)와 냉각파이프(10)의 사이에는 약간의 간격이 존재하고 있으나, 조업조건 하에서는 측압을 양옆으로 측압을 받는바 이러한 간격은 조업조건하에서는 밀착될 수 있다.

보호부재(200)는 보수용파이프(100)의 외부를 둘러싸도록 상기 보수용파이프(100)에 삽입될 수 있다.

보호부재(200)는 상기 보수용파이프(100)가 관통 가능한 관통부(210)를 구비하고, 상기 보수용파이프(100)가 상기 관통부(210)의 내부로 삽입되어, 상기 보호부재(200)가 상기 보수용파이프(100)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 보호부재(200)는 냉각파이프(10)와 보수용파이프(100)의 사이의 간극에 설치될 수 있다.

이와 같이, 보호부재(200)가 보수용파이프(100)를 둘러싸도록 구성함으로써, 보호부재(200)에 의해 보수용파이프(100)가 안정적으로 보호될 수 있는 효과가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 보수용파이프(100)를 둘러싸도록 구성되는 보호부재(200)에 의해 보수용파이프(100)가 냉각파이프(10)의 일측으로 편심되는 것을 방지함으로써, 냉각파이프(10)의 중심부에 효과적으로 센터링 될 수 있어 균일한 냉각성능의 발휘가 가능한 효과가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 관통부(210)는 상기 보수용파이프(100)가 관통하는 영역인 제1 관통부(211)와, 상기 관통부(210)에서 상기 제1 관통부(211)를 제외한 영역으로 상기 압입보수재(300)가 충진되는 영역인 제2 관통부(213)를 구비할 수 있다.

보호부재(200)는, 상기 보수용파이프(100)가 관통되는 관통부(210)를 구비하는 복수의 디스크형의 금속링부재로 구비되고, 복수의 상기 금속링부재가 상기 보수용파이프(100)에 순차적으로 삽입되어, 상기 보수용파이프(100)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

상기 냉각파이프(10)와 상기 보수용파이프(100) 사이의 공간은 보호부재(200)에 의해 채워질 수 있고, 냉각파이프(10)의 내면과 보호부재(200) 사이의 간극에는 압입충진재가 압입될 수 있다.

상기 보수용파이프(100)의 단면은 상기 냉각파이프(10)의 단면보다 적게 구비되고, 상기 금속링부재는, 상기 냉각파이프(10)와 상기 보수용파이프(100) 사이의 간극에 용이하게 삽입가능하도록 하기 되는 식(1), (2)을 만족하도록 구비될 수 있다.

식(1)

식(2)

여기서, D_p = 냉각파이프(10)의 내경, I = 금속링부재의 대각방향의 길이, W = 금속링부재의 폭, L = 금속링부재의 높이이다.

금속링부재는, 상기 금속링부재의 상면에 돌출된 테이퍼진 링상의 돌출부(230)와, 상기 금속링부재의 하면에 구비되고 상기 돌출부(230)와 대응되는 형태로 구비되는 테이퍼진 링상의 함몰부(250)를 구비할 수 있다.

금속링부재가 연속적으로 설치시 금속링부재 간의 돌출부(230)와 함몰부(250) 결합을 유도하여 복수의 금속링부재가 연속적이고 안정적인 설치를 유도할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이, 금속링부재에 형성되는 대응되는 테이퍼 형상의 돌출부(230)와 함몰부(250)에 의해 인접하는 금속링부재의 체결위치가 결정되어 인접한 금속링부재가 보다 용이하게 상호 간에 안착될 수 있다.

압입보수재(300)는 상기 보수용파이프(100)와 상기 보호부재(200)가 설치된 상기 냉각파이프(10)의 내부공간에 충진될 수 있다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 압입보수재(300)는 냉각파이프(10)와 보수용파이프(100) 사이의 공간과, 보수용파이프(100)와 보호부재(200)의 사이의 공간에 압입될 수 있다.

압입보수재(300)는 세라믹계열 또는 금속분말계열의 보수재와, 상기 보수재를 경화시키는 경화재가 혼합된 조성물로 구비될 수 있다.

여기서, 금속분말계열의 보수재의 경우에는 스테이브를 구성하는 구리를 성분으로 이루어질 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예로서, 스테이브가 임의의 마모가 일어난 후, 임의의 조건 600℃ 표면, 냉각수 유통 조건 하에서 냉각파이프(10) 하나 손상시(A)와 본원발명의 고로의 냉각파이프 보수장치의 적용시(B)의 온도분포를 해석적으로 비교한 결과이다.

도 6(a)와 같이 냉각파이프(10) 손상시(A)의 경우 파손된 스테이브의 국소부 온도는 600℃ 근접까지 올라가게 되며, 이에 비해 도 6(b)와 같이 본 발명의 고로의 냉각파이프 보수장치의 적용시(B)에는 파손되지 않는 냉각파이프(10)에 비해 200℃ 정도 낮은 열부하 분포를 보임을 알 수 있다.

도 7(a)는 본 발명의 바람직한 실시예로서, 스테이브가 임의의 마모가 일어난 후, 임의의 조건 600℃ 표면, 냉각수 유통 조건 하에서 파이프 하나 손상시와 본원발명 적용시의 파손강도를 비교한 결과이다.

임의의 조건 600℃ 표면, 냉각수 유통 조건 하에서 파이프 하나 손상시에는 구리로 이루어진 스테이브의 온도는 600℃(876 K)이고, 파손강도가 25MPa에 불과하나, 본원발명을 적용시 스테이브의 온도는 200℃(676 K)이고, 파손강도는 100MPa에 달한다.

즉, 표면을 제외한 열부하에 크게 노출된 부위에 대하여 본원발명을 적용시 냉각파이프(10)가 파손된 상태에서 보수하지 않은 경우에 비해, 본원 발명의 보수용파이프(100), 보호부재(200) 및, 압입보수재(300)를 활용하여 보수한 경우에 4배이상의 파손강도를 유지할 수 있음을 알 수 있다.

도 8에는 스테인레스(STS)의 파손강도가 도시되는데, 도 6(a)와 같이 냉각파이프(10) 손상이 있는 경우 파손된 경우의 온도조건인 600℃ 조건 하에서의 스테인레스의 인장강도와 항복강도와, 본원 발명의 보수용파이프(100), 보호부재(200) 및, 압입보수재(300)를 활용하여 보수한 경우의 온도조건인 400 ℃ 조건 하에서의 스테인레스의 인장강도와 항복강도가 도시되어 있다.

이는 도 7a 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용했을 경우의 파손강도의 증가율은 구리의 열해석 결과 및, 온도에 따른 구리, 구리합금, 스테인레스(STS)의 파손강도를 참조하여 판단하였다.

다음으로, 도 1 내지 도 8을 참조하여 고로의 냉각파이프 보수방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로의 냉각파이프 보수방법은 보수용파이프(100)를 삽입하는 제1 단계, 보호부재(200)를 설치하는 제2 단계 및, 압입보수재(300)를 압입하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

고로의 냉각파이프 보수방법은 고로를 냉각시키는 냉각파이프(10)의 내부에 냉각수의 유동이 가능한 유로(110)가 형성된 보수용파이프(100)를 삽입하는 제1 단계와, 상기 보수용파이프(100)의 둘레에 복수의 보호부재(200)를 삽입 설치하여 상기 보수용파이프(100)를 보호하도록 상기 보호부재(200)를 설치하는 제2 단계 및, 상기 보수용파이프(100)와 상기 보호부재(200)가 설치된 상기 냉각파이프(10)의 공간에 충진되는 압입보수재(300)를 압입하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

물론, 보수용파이프(100)를 삽입하는 제1 단계의 이전에 냉각파이프(10)의 유입구(11)를 통하여 유입되던 냉각수의 공급을 중단하는 단계가 선행될 수 있다.

보수용파이프(100)를 삽입하는 제1 단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 보수용파이프(100)는 냉각파이프(10)의 내부에 설치될 수 있는데, 와이어 등을 활용하여 보수용파이프(100)를 냉각파이프(10) 내부에 설치할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 와이어를 도 3의 냉각파이프(10)의 상측의 유입구(11)를 통해서 삽입하고, 냉각파이프(10) 하측의 유출구(12)를 통해 와이어를 이탈시킨다. 냉각파이프(10)를 관통하여 설치된 와이어의 일측에 보수용파이프(100)를 연결하고, 보수용파이프(100)가 연결된 와이어를 인출하여 보수용파이프(100)를 냉각파이프(10) 내부에 설치할 수 있다.

보호부재(200)를 설치하는 제2 단계는 도 3 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 보수용파이프(100)에 복수개의 부재로 형성되는 보호부재(200)를 삽입 설치하여, 보호부재(200)가 보수용파이프(100)를 둘러싸도록 설치할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(10)의 방향이 급격히 전환되는 부분에는 인접하는 보호부재(200) 간에 방향전환을 위한 일정한 간격이 형성될 수 있으나, 보수용파이프(100)와 상기 보호부재(200)가 설치된 상기 냉각파이프(10)의 공간에 충진되는 압입보수재(300)가 충진되어 보호부재(200) 간의 간격에 충진되어 보수용파이프(100)의 보호는 충분히 이루어질 수 있다.

또한, 상기한 제1 단계 내지 제3 단계가 이루어진 이후에는 압입보수재(300)의 경화시키는 단계가 포함되고, 압입보수재(300)가 충분히 경화된 이후에는 보수용파이프(100)에 냉각수를 공급하여 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 고로 2: 장입물
3: 철피 4: 스테이브
5: 연와 6: 풍구
10: 냉각파이프 11: 유입구
12: 배출구 100: 보수용파이프
110: 유로 200: 보호부재
210: 관통부 211: 제1 관통부
213: 제2 관통부 230: 돌출부
250: 함몰부 300: 압입보수재
A: 냉각파이프 하나 손상시
B: 본원발명의 고로의 냉각파이프 보수장치의 적용시
D_p : 냉각파이프의 내경 I: 금속링부재의 대각방향의 길이
W: 금속링부재의 폭 L: 금속링부재의 높이

Claims (10)

1. 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 삽입 가능하게 구비되며, 내부에 냉각수가 유동하는 유로가 형성된 보수용파이프;
   상기 냉각파이프와 상기 보수용파이프의 사이의 간극에 삽입되어, 상기 보수용파이프를 보호하는 보호부재; 및,
   상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 내부공간에 충진되는 압입보수재;를 포함하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각파이프는 원형의 단면을 가지고, 상기 보수용파이프는 상기 냉각파이프의 단면의 일부를 차지하는 반원형의 단면으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 보수용파이프는 스테인레스 재질의 연질주름관 또는 스테인레스 재질의 플렉서블 연질관으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 보호부재는 상기 보수용파이프가 관통 가능한 관통부를 구비하고,
   상기 보수용파이프가 상기 관통부의 내부로 삽입되어, 상기 보호부재가 상기 보수용파이프를 둘러싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 관통부는,
   상기 보수용파이프가 관통하는 영역인 제1 관통부와,
   상기 관통부에서 상기 제1 관통부를 제외한 영역으로 상기 압입보수재가 충진되는 영역인 제2 관통부를 구비하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 보호부재는, 상기 보수용파이프가 관통되는 관통부를 구비하는 복수의 디스크형의 금속링부재로 구비되고,
   복수의 상기 금속링부재가 상기 보수용파이프에 순차적으로 삽입되어, 상기 보수용파이프를 둘러싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 보수용파이프의 단면은 상기 냉각파이프의 단면보다 적게 구비되고,
   상기 금속링부재는,
   상기 냉각파이프와 상기 보수용파이프 사이의 간극에 용이하게 삽입가능하도록 하기 되는 식(1), (2)을 만족하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   

   

   식(1)
   

   

   식(2)
   (여기서, D_p = 냉각파이프의 내경, I = 금속링부재의 대각방향의 길이, W = 금속링부재의 폭, L = 금속링부재의 높이)
   
8. 제6항에 있어서, 상기 금속링부재는,
   상기 금속링부재의 상면에 돌출된 테이퍼진 링상의 돌출부와, 상기 금속링부재의 하면에 구비되고 상기 돌출부와 대응되는 형태로 구비되는 테이퍼진 링상의 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 압입보수재는 세라믹계열 또는 금속분말계열의 보수재와, 상기 보수재를 경화시키는 경화재가 혼합된 조성물로 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 냉각파이프 보수장치.
   
10. 고로를 냉각시키는 냉각파이프의 내부에 냉각수의 유동이 가능한 유로가 형성된 보수용파이프를 삽입하는 제1 단계;
    상기 보수용파이프의 둘레에 복수의 보호부재를 삽입 설치하여 상기 보수용파이프를 보호하도록 상기 보호부재를 설치하는 제2 단계; 및,
    상기 보수용파이프와 상기 보호부재가 설치된 상기 냉각파이프의 공간에 충진되는 압입보수재를 압입하는 제3 단계;를 포함하는 고로의 냉각파이프 보수방법.

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