KR101569573B1

KR101569573B1 - 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치

Info

Publication number: KR101569573B1
Application number: KR1020130123506A
Authority: KR
Inventors: 정갑호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-11-16
Also published as: KR20150044289A

Abstract

본 발명은 화염에 의해 손상되는 것을 방지하여 수명율을 향상시키면서 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있는 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일 실시형태에 따른 스파크 로드는 양단이 연통되도록 내부에 관통부가 형성되고, 선단부에는 상기 관통부에서 분기되어 외주면으로 개구되는 다수의 분기공이 형성되는 절연체와; 상기 절연체의 관통부에 삽입되어 배치되고, 선단부에는 상기 분기공으로 노출되는 다수의 돌기도체가 구비되는 전극체를 포함한다.

Description

스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치{SPARK ROAD AND IGNITION DEVICE OF ANNEALING FURNACE USING THE SAME}

본 발명은 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화염에 의해 손상되는 것을 방지하여 수명율을 향상시키면서 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있는 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치에 관한 것이다.

일반적으로 소둔로(ANNEALING FURNACE)는 냉간압연을 행한 강판을 복사열을 이용하여 열처리하여 금속의 재질을 결정하는 핵심 설비이고, 이와 같은 소둔로는 강을 가열하여 압연조직을 재결정·성장시키어 강의 내부응력을 제거하고, 적절한 인성을 가진 조직으로 만드는 역할을 하는데, 즉 소둔로는 강의 내부응력을 제거 연화시키기 위하여 탄소성분 및 첨가 원소에 따라 설정되어진 온도에 따라 가열되고 시간을 충분히 유지한 다음 냉각하여 수요가가 원하는 금속의 재질을 갖도록 하는 것이다.

한편, 일반적으로 강판의 열처리순서는 강판 표면의 압연유 및 이물을 제거시키는 예열로 구간과, 강판의 온도를 급상승시키는 무산화로(Direct Fired Furnace) 구간과, 강판을 가열시키는 가열대 구간과, 가열된 강판의 온도를 균일하게 유지시키는 균열대 구간과, 강판을 서서히 냉각시키는 서냉대 강판의 시효 방지를 위한 과시효대 구간 및, 마지막으로 급냉대 구간으로 이루어지는 것이다.

이때, 통상 상기 열처리 순서에서 가열대 및 균열대 구간을 합하여 소둔 구간(Radiant Tube Heating Section)이라 하는데, 이와 같은 소둔 구간을 위하여 사용되는 소둔로의 주요설비는 공급되어지는 연소가스 즉, 코크스오븐 가스(COG)와 공기(AIR)를 연소시켜 열량을 공급하는 연소용 메인버너와 이와 같은 버너를 점화시키기 위하여 사용되는 버너 점화장치 및, 버너에 의해 연소 되어진 배 가스의 대류 및 복사에 의해 강판에 열 전달을 시키는 라디언트 튜브(Radoamt Tube)로 구분될 수 있다.

도 1은 일반적인 소둔로를 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 2는 종래의 버너 점화장치를 보여주는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 소둔로는 메인버너(10), 버너 점화장치(20) 및 라이언트 튜브(30)를 포함하여 이루어지는데, 버너 점화장치(20)는 메인버너(10)에 인접되도록 설치되어 메인버너(10)에 불씨를 착화시키는 역할을 한다. 이렇게 메인버너(10)가 점화되면 그 화염이 라이언트 튜브(30)의 내를 지나가면서 라이언트 튜브(30)가 가열되고, 라이언트 튜브(30) 주위를 지나는 강판이 열처리 되는 것이다. 설명되지 않은 도면부호인 40은 열교환기이고, 50은 흡입팬이며, 60은 굴뚝이다.

도 2에 도시된 바와 같이 버너 점화정치(20)는 에어가 공급되는 에어 공급파이프(21)와, 상기 에어 공급파이프(21)의 내부로 연결되어 연소가스가 공급되는 연소가스 공급파이프(22)와, 상기 연소가스 공급파이프(22)의 내부에 구비되고, 절연체(23a)로 둘러싸이면서 선단부가 노출되어 상기 에어 공급파이프(21)의 내주면과 일정 간격 이격되는 봉 타입의 전극체(23b)로 이루어지는 스파크 로드(23)를 포함하여 이루어진다. 이때 에어 공급파이프(21)의 내주면에는 전극체(23b)와 적정 간극이 유지되는 도체(21a)가 부착된다.

그래서 스파크 로드(23), 즉 전극체(23b)에 전원이 인가되면 전극체(23b)와 에어 공급파이프(21)의 도체(21a) 사이에서 스파크가 발생되고, 이때 에어 공급파이프(21) 및 연소가스 공급파이프(22)로 공급되는 에어 및 연소가스의 연소에 의해 화염이 착화된다. 이렇게 착화된 화염이 메인버너(10)를 점화시키게 된다.

이렇게 보조 점화장치(20)의 착화는 전극체(23b)와 도체(21a)와의 적정 간극에 의하여 형성되는 스파크에 의해 이루어지는데, 전극체(23b)의 선단부가 항상 고온의 화염에 노출되기 때문에 쉽게 부식되거나 변형되는 문제점이 있었다.

그래서 종래에는 스파크 로드를 에어 공급파이프의 외부에 설치함으로써 잦은 스파크의 발생 및 고온의 화염에 의해 스파크 로드가 변형되는 것을 방지하는 기술이 제안되어 사용되었다. 예를 들어 "소둔로의 메인버너 착화용 보조버너장치(특허문헌 1: 공개실용신안공보 20-2000-0020410)"에서 구체적으로 공지되어 있다.

하지만, 특허문헌 1에서 제안된 기술은 스파크 로드의 변형을 방지하는 효과는 있었으나, 에어 공급파이프가 손상되는 문제점이 새롭게 발생하였고, 종래의 보조 점화장치의 구성에 별도의 추가 구성을 부가함에 따라 설비가 복잡해지는 문제점이 있었다.

공개실용신안공보 20-2000-0020410 (2000. 12. 05)

본 발명은 화염에 의해 손상되는 것을 방지하면서 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있는 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 스파크 로드는 양단이 연통되도록 내부에 관통부가 형성되고, 선단부에는 상기 관통부에서 분기되어 외주면으로 개구되는 다수의 분기공이 형성되는 절연체와; 상기 절연체의 관통부에 삽입되어 배치되고, 선단부에는 상기 분기공으로 노출되는 다수의 돌기도체가 구비되는 전극체를 포함한다.

상기 절연체는 길이 방향으로 분리되는 제 1 본체와 제 2 본체가 서로 결합되어 이루어지고, 상기 제 2 본체에 상기 다수의 분기공이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 분기공은 상기 절연체의 동일 원주 상에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 전극체는 절연체의 관통부에 삽입되는 전극본체와, 상기 전극본체의 외주면에서 돌출되는 상기 돌기도체로 이루어지고, 상기 돌기도체는 상기 전극본체에 교체 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 돌기도체는 상기 절연체의 외주면보다 외부로 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 전극본체의 선단부는 상기 절연체에 의해 둘러싸이는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 소둔로의 점화장치는 소둔로의 메인버너를 착화시키는 점화장치로서, 에어가 공급되는 에어 공급파이프와; 상기 에어 공급파이프의 내부로 연결되어 연소가스가 공급되는 연소가스 공급파이프와; 상기 연소가스 공급파이프의 내부에 구비되고, 절연체로 둘러싸이면서 선단부에서 상기 절연체를 관통하여 상기 연소가스 공급파이프의 내주면을 향하여 노출되는 다수의 돌기도체가 구비되는 전극체로 이루어지는 스파크 로드를 포함한다.

상기 스파크 로드의 절연체는 양단이 연통되도록 내부에 관통부가 형성되고, 길이 방향으로 분리되는 제 1 본체와 제 2 본체가 서로 결합되어 이루어지며, 상기 제 2 본체에는 상기 관통부에서 분기되어 절연체의 외주면으로 개구되는 다수의 분기공이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전극체는 절연체의 관통부에 삽입되는 전극본체와, 상기 전극본체에서 돌출되는 상기 돌기도체로 이루어지고, 상기 돌기도체는 상기 다수의 분기공을 관통하여 상기 전극본체에 교체 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전극체의 선단부가 절연체에 의해 둘러싸여 보호되면서 절연체에 형성되는 분기공을 통하여 전극체에 구비되는 돌기도체만이 일부 노출되기 때문에 전극체의 손상을 예방할 수 있다.

그리고, 절연체는 길이방향으로 분리되는 제 1 본체와 제 2 본체를 서로 결합하여 구성함에 따라 화염에 의해 손상이 일어나는 제 2 본체만을 분리하여 교체할 수 있어 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.

또한, 전극체의 선단부에 돌기도체를 교체 가능하게 결합하여 사용함에 따라 돌기도체의 손상시 돌기도체만을 분리하여 교체할 수 있어 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 일반적인 소둔로를 개략적으로 보여주는 구성도이고,
도 2는 종래의 버너 점화장치를 보여주는 단면도이며,
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 점화장치를 보여주는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스파크 로드를 보여주는 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스파크 로드를 보여주는 분해사시도이다.

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

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 점화장치를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스파크 로드를 보여주는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스파크 로드를 보여주는 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 점화장치는 크게 에어가 공급되는 에어 공급파이프(100)와; 에어 공급파이프(100)의 내부로 연결되어 연소가스가 공급되는 연소가스 공급파이프(200)와; 연소가스 공급파이프(200)의 내부에 구비되어 스파크를 발생시키는 스파크 로드(300)를 포함한다.

에어 공급파이프(100)는 연소시 필요한 산소를 대기 중으로부터 제공받아 공급하는 수단으로써, 후단부측에서 에어가 공급되고 선단부측으로 에어가 분사되도록 형성되는 파이프이다. 에어 공급파이프(100)의 선단부측 내주면에는 중심을 향하여 돌출되는 도체(110)가 부착된다. 이때 도체(110)는 하나만 부착되는 것이 바람직하다. 그래서 상기 도체(110)는 후술되는 스파크 로드(300)의 전극체(320)와 일정한 간격을 유지하여 스파크 로드(300)에 전원이 인가될 때 스파크를 발생시킨다.

연소가스 공급파이프(200)는 연소시 필요한 연소가스를 코크스 오븐 설비로부터 제공받아 공급하는 수단으로써, 에어 공급파이프(100)와 동심으로 그 내부에 배치된다. 연소가스 공급파이프(200)의 후단부측은 에어 공급파이프(100)의 후단을 관통하여 코크스 오븐 설비로부터 공급되는 연소가스, 즉 COG가스가 공급되는 배관과 연결되고, 연소가스 공급파이프(200)의 선단은 에어 공급파이프(100)의 밖으로 노출되지 않는다. 바람직하게는 연소가스 공급파이프(200)의 선단이 에어 공급파이프(100)의 내주면에 부착되는 도체(110)의 인접영역에 배치되는 것이 좋을 것이다.

스파크 로드(300)는 전원의 인가에 의해 스파크를 발생시키는 수단으로써, 크게 절연체(210)와 전극체(320)로 구분된다.

절연체(210)는 전극체(320)를 보호하면서 에어 공급파이프(100) 및 연소가스 공급파이프(200)와의 절연을 위하여 전극체(320)를 둘러싸는 수단으로써, 다양한 절연재료가 사용될 수 있지만 내열성이 좋으면서 기계적인 강도를 유지할 수 있는 세라믹재료를 사용하는 것이 바람직하다.

절연체(210)는 양단이 연통되도록 내부에 관통부(310a)가 형성되고, 선단부에는 관통부(310a)에서 분기되어 외주면으로 개구되는 다수의 분기공(312a)이 형성된다. 이때 분기공(312a)은 절연체(210)의 동일 원주 상에 등간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 실시예에서는 4개의 분기공(312a)이 등간격으로 형성된다.

또한, 절연체(210)는 분기공(312a)이 형성되는 영역의 손상시 유지 및 보수를 용이하게 실시하기 위하여 길이 방향으로 제 1 본체(311)와 제 2 본체(312)로 분리하여 서로 결합되도록 한다. 이때 결합방식은 특정 방식에 한정되지 않고 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 제 1 본체(311)와 제 2 본체(312)가 서로 맞닿는 부분에 서로 결합되는 나사산을 형성하여 제 1 본체(311)와 제 2 본체(312)의 결합 또는 분리를 용이하게 하였다. 그래서 제 2 본체(312)에 전술된 다수의 분기공(312a)을 형성한다. 이에 따라 제 2 본체(312)의 길이는 제 1 본체(311)의 길이보다 상대적으로 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

전극체(320)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 스파크를 발생시키는 수단으로써, 절연체(210)의 관통부(310a)를 통하여 절연체(210)에 둘러싸이도록 설치된다. 이때 전극체(320)의 선단부는 절연체(210)에 의해 둘러싸여서 화염으로부터 보호된다. 다만, 전극체(320)는 에어 공급파이프(100)에 형성되는 도체(110)와 소정의 간격을 유지하여 스파크를 발생시키기 위하여 절연체(210)의 관통부(310a)에 삽입되는 전극본체(321)와, 전극본체(321)에서 에어 공급파이프(100)의 내주면을 향하여 돌출되는 돌기도체(322)로 이루어진다.

한편, 돌기도체(322)는 절연체(210)에 형성되는 각각의 분기공(312a)으로 노출되도록 분기공(312a)의 개수와 대응되는 개수로 구비된다. 그래서 다수의 돌기도체(322) 중 어느 하나가 에어 공급파이프(100)에 형성되는 도체(110)와 서로 대향되도록 배치되고, 스파크 로드(300)를 회전시켜 도체(110)에 대향되는 돌기도체(322)를 교대로 배치함에 따라 스파크 로드(300)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 다수의 돌기도체(322)는 전극본체(321)에 교체 가능하도록 결합된다. 예를 들어 전극본체(321)의 선단부에는 외주면에 동일 원주 상에 다수의 장착홈(321a)이 형성되고, 이렇게 형성된 장착홈(321a)에 돌기도체(322)가 나사결합 또는 억지끼워맞춤 결합된다. 이때 돌기도체(322)의 높이는 절연체(210)에 형성되는 분기공(312a)의 깊이보다 조금 높게 구비되어 돌기도체(322)의 단부가 분기공(312a)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

이렇게 전극체(320)의 전극본체(321)는 그 선단부까지 절연체(210)에 의해 둘러싸여 보호되고, 돌기도체(322)도 분기공(312a)을 관통함에 따라 절연체(210)에 의해 보호되며 돌기도체(322)의 일부인 단부영역만 절연체(210)의 외부로 노출되기 때문에 전극체(320)의 손상을 최소한으로 억제할 수 있다.

한편, 스파크 로드(300)의 외주면, 즉 절연체(210)의 외주면에는 에어 공급파이프(100)를 통하여 공급되는 에어가 와류를 형성하도록 다양한 종류의 선회기(미도시)가 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 점화장치의 작동관계에 대하여 설명한다.

전극체(320)에 전원을 인가하면 전극체(320)의 돌기도체(322)와 에어 공급파이프(100)의 도체(110) 사이에 형성된 간극에서 스파크가 발생되고, 이와 동시에 에어 공급파이프(100)로 에어가 공급되며, 연소가스 공급파이프(200)로 연소가스인 코크스 오븐가스가 공급되면 연소가스와 에어가 혼합되면서 스파크에 의해 화염이 발생된다. 이렇게 발생된 화염은 메인버너()를 점화시키게 되고, 이때 발생되는 배가스가 라디언트 튜브()를 가열하여 라디언트 튜브()에 인접하게 이송되는 강판을 열처리시키는 것이다.

이렇게 메인버너()를 점화시키기 위하여 반복적으로 전극체(320)의 돌기도체(322)와 에어 공급파이프(100)의 도체(110) 사이에 스파크를 발생시키고 이때 발생되는 스파크에 의해 화염이 발생되면, 이러한 화염에 의해 전극본체(321) 및 돌기도체(322)가 열손상을 받게 된다. 하지만 전극본체(321) 및 돌기도체(322)가 절연체(210)에 의해 보호되어 손상되는 것을 방지한다. 특히 전극본체(321)는 절연체(210)에 의해 완전히 둘러싸이기 때문에 변형되는 것이 거의 억제되고, 돌기도체(322)도 절연체(210)에 형성된 분기공(312a)에 의해 그 형태가 유지되기 때문에 변형되는 것을 최대한 억제할 수 있다.

또한 다수의 돌기도체(322) 중 하나의 돌기도체(322)만 에어 공급파이프(100)의 도체(110)에 대향되어 스파크를 발생시키는 역할을 하기 때문에 만약 한의 돌기도체(322)가 손상되더라도 전극체(320)를 회전시켜 손상되지 않은 다른 돌기도체(322)를 에어 공급파이프(100)의 도체(110)에 대향되도록 배치함에 따라 스파크를 발생시키는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라 전극체(320)의 수명을 상당히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 메인 버너 20: 버너 점화장치
21: 에어 공급파이프 21a: 도체
22: 연소가스 공급파이프 23: 스파크 로드
23a: 절연체 23b: 전극체
30: 라디언트 튜브 40: 열교환기
50: 흡입팬 60: 굴뚝
100: 에어 공급파이프 110: 도체
200: 연소가스 공급파이프 300: 스파크 로드
310: 절연체 310a: 관통부
311: 제 1 본체 312: 제 2 본체
312a: 분기공 320: 전극체
321: 전극본체 321a: 장착홈
322: 돌기도체

Claims

양단이 연통되도록 내부에 관통부가 형성되고, 선단부에는 상기 관통부에서 분기되어 외주면으로 개구되는 다수의 분기공이 형성되는 절연체와;
상기 절연체의 관통부에 삽입되어 배치되고, 선단부에는 상기 분기공으로 노출되는 다수의 돌기도체가 구비되는 전극체를 포함하고,
상기 절연체는 길이 방향으로 분리되는 제 1 본체와 제 2 본체가 서로 결합되어 이루어지고, 상기 제 2 본체에 상기 다수의 분기공이 형성되는 스파크 로드.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 분기공은 상기 절연체의 동일 원주 상에 배치되는 스파크 로드.
청구항 1에 있어서,
상기 전극체는 절연체의 관통부에 삽입되는 전극본체와, 상기 전극본체의 외주면에서 돌출되는 상기 돌기도체로 이루어지고,
상기 돌기도체는 상기 전극본체에 교체 가능하도록 결합되는 스파크 로드.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 돌기도체는 상기 절연체의 외주면보다 외부로 돌출되는 스파크 로드.
청구항 4에 있어서,
상기 전극본체의 선단부는 상기 절연체에 의해 둘러싸이는 스파크 로드.
소둔로의 메인버너를 착화시키는 점화장치로서,
에어가 공급되는 에어 공급파이프와;
상기 에어 공급파이프의 내부로 연결되어 연소가스가 공급되는 연소가스 공급파이프와;
상기 연소가스 공급파이프의 내부에 구비되고, 절연체로 둘러싸이면서 선단부에서 상기 절연체를 관통하여 상기 연소가스 공급파이프의 내주면을 향하여 노출되는 다수의 돌기도체가 구비되는 전극체로 이루어지는 스파크 로드를 포함하는 소둔로의 점화장치.
청구항 7에 있어서,
상기 스파크 로드의 절연체는 양단이 연통되도록 내부에 관통부가 형성되고, 길이 방향으로 분리되는 제 1 본체와 제 2 본체가 서로 결합되어 이루어지며, 상기 제 2 본체에는 상기 관통부에서 분기되어 절연체의 외주면으로 개구되는 다수의 분기공이 형성되는 소둔로의 점화장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전극체는 절연체의 관통부에 삽입되는 전극본체와, 상기 전극본체에서 돌출되는 상기 돌기도체로 이루어지고,
상기 돌기도체는 상기 다수의 분기공을 관통하여 상기 전극본체에 교체 가능하도록 결합되는 소둔로의 점화장치.