KR101597434B1

KR101597434B1 - 고로 냉각 장치

Info

Publication number: KR101597434B1
Application number: KR1020140065290A
Authority: KR
Inventors: 윤호준; 최원석
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2016-02-24
Also published as: KR20150137433A

Abstract

고로 냉각 장치가 개시된다. 고로 벽 내측에 결합되며, 내부에 두께 방향으로 냉각관홀이 형성된 스테이브(stave); 상기 냉각관홀과 연결되도록, 상기 스테이브에 두께 방향으로 관통되게 형성되는 결합홀; 일단이 상기 스테이브 보다 내측에 위치하도록 타단이 상기 결합홀에 끼움결합되는 냉각반; 및 상기 냉각반 내부에 형성되어 냉각수의 이동통로를 제공하는 냉각라인을 포함하는 고로 냉각 장치가 제공된다.

Description

고로 냉각 장치{APPARATUS FOR COOLING BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 냉각 장치에 관한 것이다.

고로 조업에서 고로 본체의 관리는 노의 수명과 관련하여 경제적 측면에서 매우 중요하다. 노체를 냉각하는 방법으로는 스테이브 방식 등이 이용된다.

스테이브 방식은 고로 본체의 수평방향으로 스테이브(stave)를 설치하여 냉각하는 방식이다. 특히 스테이브는 구리로 형성되며, 열전달이 우수한 구리 재질을 이용하여 냉각수를 순환시켜 냉각을 하게된다.

스테이브가 마모에 의해 파손되면 냉각 기능을 상실하게 되며, 고로를 고온의 내부 물질 등으로부터 보호할 수 없게 된다. 손상된 스테이브는 새로운 스테이브로 교체되거나 다른 냉각시스템으로 대체 되어야 한다. 새로운 스테이브로 교체하기 위해서는 장시간 고로를 세워야 하는 문제가 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0070370호(2010.06.25, 고로용 스테이브 쿨러)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 손상된 스테이브를 교체 없이 활용할 수 있는 고로 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고로 벽 내측에 결합되며, 내부에 두께 방향으로 냉각관홀이 형성된 스테이브(stave); 상기 냉각관홀과 연결되도록, 상기 스테이브에 두께 방향으로 관통되게 형성되는 결합홀; 일단이 상기 스테이브 보다 내측에 위치하도록 타단이 상기 결합홀에 끼움결합되는 냉각반; 및 상기 냉각반 내부에 형성되어 냉각수의 이동통로를 제공하는 냉각라인을 포함하는 고로 냉각 장치가 제공된다.

상기 냉각반의 일단의 단면적은 상기 결합홀의 단면적보다 크고, 상기 냉각반의 타단의 단면적은 상기 결합홀의 단면적과 동일할 수 있다.

상기 냉각반은, 센터부; 및 상기 센터부 양측에 결합되는 한 쌍의 엣지부를 포함할 수 있다.

상기 센터부는 일단에서 타단까지 단면적이 동일하게 형성되고, 각각의 상기 엣지부의 일단의 단면적은 각각의 상기 엣지부의 타단의 단면적보다 클 수 있다.

상기 냉각라인은 상기 센터부 및 상기 엣지부 각각에 독립적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 스테이브가 손상되더라도 고로 조업을 중지시키지 않고 고로를 계속적으로 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치가 설치된 고로 측벽 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각반을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각반을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각라인을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 방법을 나타낸 순서도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 방법을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 고로 냉각 장치 및 고로 냉각 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치가 설치된 고로 측벽 구조를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각반을 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각반을 나타낸 정면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치의 냉각라인을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 고로(10)는 고로 벽(11), 내화물(12) 및 스테이브(110)를 포함할 수 있다. 고로 벽(11)은 철로 되어 있다. 스테이브(110)는 구리(Cu)로 형성되며, 고로 벽(11)과 스테이브(110) 사이에 내화물(12)이 개재된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치(100)는 스테이브(110), 결합홀(120), 냉각반(130) 및 냉각라인(140)을 포함할 수 있다.

스테이브(110)는 내부에 냉각관홀(111)과 냉각채널(112)을 포함한다. 냉각채널(112)은 냉각수가 흐르는 통로이며, 냉각관홀(111)은 냉각수를 공급하고 배출하는 관이 결합될 수 있는 홀이다. 냉각관홀(111)은 스테이브(110) 일부와 고로 벽(11)을 관통하여 형성되며, 냉각관홀(111)은 냉각채널(112)과 연결된다.

결합홀(120)은 스테이브(110)에 형성되며, 냉각관홀(111)과 연결되도록 스테이브(110)를 두께 방향으로 관통한다. 결합홀(120)은 기계적 드릴 또는 레이저에 의하여 형성될 수 있다. 결합홀(120)의 단면적은 냉각관홀(111)의 단면적과 동일하게 형성될 수 있다. 결국, 결합홀(120)과 냉각관홀(111)에 의하여 고로 벽(11), 내화물(12) 및 스테이브(110)가 모두 관통된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 결합홀(120)은 스테이브(110)의 냉각관홀(111)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 즉, 결합홀(120)은 스테이브(110)의 냉각관홀(111)이 형성된 부위에 형성된다. 이 경우, 스테이브(110)가 파손, 마모되어 냉각 기능을 잃게 되는 경우, 고로 벽(11)에 별도의 구멍을 낼 필요 없이, 스테이브(110) 일부에만 구멍을 형성함으로써, 스테이브(110)를 활용할 수 있게 된다.

냉각반(130)은 결합홀(120)에 결합되는 것으로, 일단은 스테이브(110) 보다 내측에 위치하며, 타단은 결합홀(120)에 끼움결합된다. 이 경우, 타단은 스테이브(110)의 냉각관홀(111)까지 연장될 수 있다. 또한, 냉각반(130)은 구리로 형성될 수 있다.

냉각반(130)의 일단의 단면적은 결합홀(120)의 단면적보다 크고, 냉각반(130)의 타단의 단면적은 결합홀(120)의 단면적과 동일할 수 있다. 냉각반(130)의 일단은 스테이브(110) 보다 내측에 위치하게 되는데 그 단면적은 클수록 냉각 효과가 우수해진다. 또한, 냉각반(130)의 타단은 결합홀(120)에 끼움결합되기 위하여 결합홀(120)의 단면적과 동일할 수 있다.

한편, 냉각반(130)은 3 피스(piece)로 이루어질 수 있다. 냉각반(130)이 복수의 피스로 이루어지는 경우, 고로(10) 외측에서 냉각반(130)을 결합홀(120) 및 냉각관홀(111)에 용이하게 결합시킬 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 냉각반(130)이 3 피스로 이루어지는 경우, 냉각반(130)은 하나의 센터부(131)와 두 개의 엣지부(132)로 이루어질 수 있다.

센터부(131)는 일단에서 타단까지 단면적이 동일하게 형성되며, 각각의 엣지부(132)는 일단의 단면적이 타단의 단면적보다 크다. 즉, 센터부(131)는 판상으로 형성되고, 엣지부(132)는 양측으로 벌어지는 장화 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 냉각반(130)이 결합홀(120)에 결합되는 경우, 한 쌍의 엣지부(132)가 먼저 결합되고 센터부(131)가 마직막에 결합된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 결합홀(120) 및 냉각관홀(111)의 횡방향 직경을 a, 센터부(131)의 횡방향 길이를 b, 하나의 엣지부(132)의 일단의 횡방향 길이를 c₁, 하나의 엣지부(132)의 타단의 횡방향 길이를 c₂라고 하면,

c₁ > c₂,b + 2c₂ = a

의 부등식과 등식이 성립할 수 있다. 또한, 하나의 엣지부(132)가 결합홀(120)을 통과할 수 있도록,

a > c₁

의 부등식이 성립하여야 하며, 한 쌍의 엣지부(132)가 먼저 결합될 수 있기 위하여,

a-c₂ ≥ c₁

의 부등식이 성립할 수 있다.

도 5는 도 2를 화살표 방향으로 잘라서 본 모습이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 냉각라인(140)은 냉각반(130) 내부에 형성되어 냉각수의 이동통로를 제공한다. 냉각라인(140)의 일단부에는 냉각수 유입구(141)가, 타단부에는 냉각수 배출구(142)가 형성되며, 냉각수 유입구(141)와 냉각수 배출구(142)는 냉각반(130)의 타단에 형성된다.

한편, 도 2에는 냉각반(130) 한 개에 대해서만 냉각수 유입구(141)와 냉각수 배출구(142)를 표현하였으나, 나머지에 대해서도 냉각수 유입구(141)와 냉각수 배출구(142)가 모두 형성되어 있음을 전제로 한다.

냉각라인(140)은 길이가 길어야 냉각 효율이 우수해지므로, 냉각반(130) 내부 공간을 최대로 활용할 수 있도록 구불구불한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 냉각반(130)이 복수의 피스로 이루어지는 경우, 냉각라인(140)은 각 피스에 독립적으로 형성된다. 냉각라인(140)이 독립적으로 형성되면, 복수의 피스 중 하나의 피스 내 냉각라인(140)에 문제가 생기는 경우에도 냉각수가 그 영향을 받지 않고 충분히 냉각역할을 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치에 의하면, 스테이브가 유효한 경우에는 스테이브를 통하여 냉각수를 유입시켜 고로를 보호하는 한편, 스테이브가 손상, 마모되어 냉각 기능을 잃은 경우, 스테이브에 결합홀을 형성하고, 냉각반을 삽입함으로써 스테이브를 교체할 필요 없이 고로를 보호할 수 있다.

이상으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 장치)에 대하여 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 방법에 대하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 방법은, 스테이브에 결합홀을 형성하는 단계(S110), 냉각반을 끼움결합하는 단계(S120) 및 냉각라인(140)으로 냉각수를 통과시키는 단계(S130)를 포함할 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 스테이브(110)에 결합홀(120)을 형성하는 단계(S110)는 스테이브(110)의 냉각관홀(111)과 연결되도록 스테이브(110)에 결합홀(120)을 형성하는 단계이다. 결합홀(120)은 레이저 또는 기계적 드릴로 형성될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 냉각반(130)을 끼움결합하는 단계(S120)는 일단이 스테이브(110) 보다 내측에 위치하도록 냉각반(130)의 타단을 결합홀(120)에 끼움결합하는 단계이다. 이 경우, 냉각반(130)의 타단은 단면적은 결합홀(120)의 단면적과 동일할 수 있다.

냉각반(130)은 센터부(131)와 한 쌍의 엣지부(132)를 포함할 수 있다. 센터부(131)는 일단에서 타단까지 단면적이 동일하게 형성되고, 각각의 엣지부(132)는 일단의 단면적이 타단의 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 이와 관련하여서는 상술하였다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각반(130)은 한 쌍의 엣지부(132)부터 먼저 삽입될 수 있다. 그 후에 도 10에 도시된 바와 같이, 센터부(131)가 한 쌍의 엣지부(132) 사이에 삽입될 수 있다.

이와 같은 순서로 결합되는 경우에, 냉각반(130)의 일단의 단면적이 결합홀(120)의 단면적보다 크게 형성되더라도 무리없이 냉각반(130)을 결합홀(120)에 결합시킬 수 있다.

냉각라인(140)으로 냉각수를 통과시키는 단계(S130)는 결합홀(120)에 결합된 냉각반(130) 내부에 형성된 냉각라인(140)으로 냉각수를 공급하고 배출시키는 단계이다. 냉각라인(140)은 센터부(131)와 엣지부(132) 각각에 독립적으로 형성되며, 각 냉각라인(140)은 냉각수 유입구(141)와 냉각수 배출구(142)를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고로 냉각 방법에 의하면, 스테이브가 손상, 마모되어 냉각 기능을 잃은 경우, 스테이브에 결합홀을 형성하고, 냉각반을 삽입함으로써 스테이브를 교체할 필요 없이 고로를 보호할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 고로
11: 고로 벽
12: 내화물
100: 고로 냉각 장치
110: 스테이브
111: 냉각관홀
112: 냉각채널
120: 결합홀
130: 냉각반
131: 센터부
132: 엣지부
140: 냉각라인
141: 냉각수 유입구
142: 냉각수 유출구

Claims

고로 벽 내측에 결합되며, 내부에 두께 방향으로 냉각관홀이 형성된 스테이브(stave);
상기 냉각관홀과 연결되도록, 상기 스테이브에 두께 방향으로 관통되게 형성되는 결합홀;
일단이 상기 스테이브 보다 내측에 위치하도록 타단이 상기 결합홀에 끼움결합되는 냉각반; 및
상기 냉각반 내부에 형성되어 냉각수의 이동통로를 제공하는 냉각라인을 포함하고,
상기 냉각반의 일단의 단면적은 상기 결합홀의 단면적보다 크고,
상기 냉각반의 타단의 단면적은 상기 결합홀의 단면적과 동일한 것을 특징으로 고로 냉각 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 냉각반은,
센터부; 및
상기 센터부 양측에 결합되는 한 쌍의 엣지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 센터부는 일단에서 타단까지 단면적이 동일하게 형성되고,
각각의 상기 엣지부의 일단의 단면적은 각각의 상기 엣지부의 타단의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 고로 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 냉각라인은 상기 센터부 및 상기 엣지부 각각에 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 냉각 장치.