KR101661775B1 - 송풍 지관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 속으로 열풍을 주입하는 송풍 지관, 특히 관절형 신축조절기 (15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1)을 포함하고 상기 각개 부재는 열풍과 접촉하는 금속 외부 구조물(5)의 열풍과 접촉하는 내부에 내화 내부 라이닝(6)을 갖고 있고 관절형 신죽 조절기(15)는 일단이 노즐 엘보우(3)와 연결되고 타단은 열풍 주관에 연결된 송풍 지관에 관한 것이다. 본 발명의 송풍 지관은 관절형 신축 조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및/또는 노즐 팁(1)을 구성하는 금속 외부 구조물(5)과 내화재 내부 라이닝(6) 사이에 송풍 지관의 사용중에 소진되는 피복재 속에 삽입된 단열 소재(7)로 구성되었다. 본 발명에 의하면 철 생산에서 요구되는 에너지 소모를 줄이고 고로의 운용 경비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

송풍 지관{Tuyere Stock}

본 발명은 고로, 특히 용광로 속으로 열풍을 주입하기 위한 송풍 지관에 관한 것이다. 상기 송풍 지관은 열풍이 통과하는 내면에 내열성 내부 라이닝을 갖는 외부 금속 구조물을 포함하는 최소한 하나의 관절형 신축조절기와 최소한 하나의 노즐 엘보우 및 노즐 팁을 포함하며, 상기 관절형 신축조절기는 일측 단부가 노즐 엘보우에 연결되고 타측 단부는 열풍 주관에 연결될 수 있도록 되었다.

또한 본 발명은 관절형 신축조절기, 노즐 엘보우 및 노즐 팁으로 송풍 지관을 형성하는 방법에도 관계되는바, 상기 방법에 의하여 금속 외부 구조물 내부에 관절형 신축조절기와 노즐 엘보우 및 노즐 팁이 배치되고 그 내부에 내열성 내부 라이닝이 설치된 후에 열풍이 고로, 특히 용광로 속으로 주입될 수 있게 된다.

고로에 의한 철 생산에서는 에너지 소모를 감소시키기 위하여 금속공업에서 열풍이라 부르는 1200℃ 내지 1350℃의 뜨거운 공기를 용광로 속으로 주입하고 있다. 이러한 목적을 위하여는 주변 공기를 열풍 히터에 의하여 상기 범위에 근접한 온도로 가열하고 가열된 열풍은 열풍 메인 시스템을 통하여 공급된다. 이 과정 중에 열풍은 열풍 히터로부터 고로의 하부에 설치된 링형 열풍 주관으로 공급된다. 이 링형 열풍 주관으로부터 열풍은 고로 주변에 분산 배치된 열풍용으로 고안된 다수의 송풍 지관을 통하여 분배된다. 열풍 주관 시스템의 주 부재는 노즐 팁으로서, 이러한 노즐 팁은 각각 석탄 저장통과 공급 관로 사이에 위치하는 구역 속으로 돌출되게 배치된다.

열풍의 고온 때문에 열풍 주관 시스템의 에너지 손실을 감소시키고 내구성을 향상시키기 위하여는 상기 시스템을 구성하는 부재의 내면에 내열성 내부 라이닝을 구비할 필요성이 있다. 특히 이러한 구성은 서로 연결된 다수의 부재들을 포함하는 송풍 지관에도 적용된다. 송풍 지관을 얻기 위하여는 이러한 부재들을 조립하기 전에 각개 부재들을 개별적으로 내열성 내부 라이닝을 내면에 부착하여야 하였다. 종래에는 전술한 부재들의 열풍과 접촉하는 금속 외부 구조물의 내면에 내열성 내부 라이닝을 바로 설치하였다.

금속성 외부 구조물은 강철로 만들어지며 송풍 지관의 형태에 따라서 다양한 형태로 만들어진다. 예를 들면 노즐 팁의 금속성 외부 구조물은 콘과 같은 형태를 갖고있다. 반대로 관절형 신축조절기는 관과 같은 형태로 구성된 금속성 외부 구조물로 형성되었다. 더구나 열풍 지관은 노즐 엘보우를 포함하는바, 이 노즐 엘보우의 금속 외부 구조물은 노즐 팁 및 관절형 신축조절기 보다 복잡한 구조로 형성되었다. 본 발명의 범위 내에는 이러한 다양한 형태의 송풍 지관이 포함되고 이들을 통상적으로 금속성 외부 구조물이라 부른다.

링형 열풍 본관 시스템과 송풍 지관의 내열성 내부 라이닝은 금속성 외부 구조물의 외부 온도를 300℃ 내지 350℃로 낮추는 효과가 있다. 따라서 에너지 소모가 낮게 나타난다. 더구나 이와 같이 금속 외부 구조물의 외부 온도가 낮아지면 용광로 외부에 위치하는 작업장에서의 안전도가 향상되게 된다.

관절형 신축조절기는 열에 의하여 나타나는 열풍 주관 시스템의 변형을 보상하는데 기여한다. 관절형 신축조절기에는 카대닉 조인트가 설치되었으며 송풍 지관의 다른 성분들 쪽에 배치된 벨로스를 갖고 있다. 고열의 하중으로부터 민감한 관절형 신축기 부재를 보호하기 위하여는 부재에 내열성 내부 라이닝을 부착할 필요성이 있다.

앞에서 설명한 바와 같이 송풍 지관은 고열에 노출되므로 그들은 바로 분해하고 새로운 내열성 내부 라이닝을 부착하여야 한다. 대부분의 경우 사용된 내열성 내부 라이닝의 제거는 드릴 해머스나 이와 유사한 공구를 사용하여 실시하므로 고도의 기술과 경비가 요구된다. 더구나 관절형 신축조절기 부재, 예를 들면 주름진 벨로스와 열풍이 통과하는 금속성 외부 구조물의 내부에 피해가 나타나는 경우가 가끔 있다.

본 발명의 목적은 고로의 운영 경비를 줄이고 더 나아가서는 철 생산과 관련된 에너지 소모를 감소시키는 송풍 지관을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 금속성 외부 구조물과 관절형 신축조절기의 단열성 내부 라이닝, 노즐 엘보우 및/또는 노즐 팁 사이에 단열성 소재를 배치하므로서 달성된다. 전술한 단열성 소재는 열 저항성 단열재를 피복재 속에 내장한 형태로 구성되는바, 상기 피복재는 상기 송풍 지관의 사용 기간 중에 소진되거나 용해되어야 한다.

송풍 지관 중의 최소한 한 부재의 금속제 외부 구조물과 내화재 내부 라이닝 사이에 부가적인 단열 소재를 배치하는 것은 송풍 지관을 통한 에너지의 절감을 가져오는 효과가 있다. 본 발명에 의하면 부가적인 단열 소재를 갖지 않는 통상적인 송풍 지관과 대비하여 볼 때 송풍 지관과 금속제 외부 구조물 외부의 온도는 대략 100℃ 내지 150℃ 사이로 감소 될 수 있다. 이러한 사실은 생산된 선철 톤당 코크스로 표현되는 현저한 에너지 절감에 해당된다. 더구나 금속제 외부 구조물과 관절형 신축조절기의 낮은 열 하중이 낮아지면 송풍 지관의 수명도 현저하게 향상된다.

본 발명의 송풍 지관에 따르면, 피복재 자체가 송풍 지관의 사용 기간 중에 서서히 소진되어 용해되므로 부가된 단열 소재는 금속제 외부 구조물과 내화재 내부 라이닝 사이의 결합력을 약화시킨다. 그 결과 종래 금속제 외부 구조물로부터 내화재 내부 라이닝을 제거하고 송풍 지관을 닦아내는데 드는 경비가 크게 절감되게 된다. 이러한 사실은 생산 원가의 절감을 가져온다.

전반적으로 본 발명에 의한 송풍 지관의 사용은 통상적인 송풍 지관을 사용하는 경우와 대비할 때 작업 비용과 에너지 효율에서 현저한 효과상의 차이가 있다.

본 발명에 따르면 송풍 지관의 민감한 위치, 예를 들면 관절형 신축조절기 부분에 배치되는 송풍 지관용 단열 소재는 송풍 지관의 형태에 맞게 다양한 형태로 만들 수 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면 피복재는 플라스틱 물질로 제작된 포일로 형성할 수도 있다. 송풍 지관의 사용 기간 중에 포일은 소진되어 용해된다. 플라스틱 물질로는 폴리에틸렌이나 폴리아미드 또는 그들의 혼합물로 형성된 포일일 수 있다. 플라스틱으로 피복된 금속도 사용할 수 있다.

본 발명의 또 하나의 형태에 따르면 단열재 물질은 최소한 하나의 무기 규산질계 물질로 구성된다. 바람직하게는 무기 규산질계 물질이 고도의 분산능력이 있는 규산(발열성 물질)일 수 있다. 이러한 성질을 갖는 무기 규산질 물질은 낮은 열전도성을 갖고 있어서 이들은 우수한 단열 특성을 갖는 단열재를 만드는데 이용된다.

본 발명의 또 하나의 다른 형태는 단열재가 단열재 내부에서의 열전달을 감소시키는 최소한 하나의 수단을 포함한다는 것이다. 이러한 특성과 형태를 갖는 수단은 유백제로 설계되는 바, 유백제는 적외선을 분산시킴은 물론이고 이를 흡수하므로 적외선이 단열재 속으로 침투하는 것을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 구성은 유백제가 없으면 단열재의 단열 특성이 온도 상승과 함께 변질되기 때문에 본 발명의 송풍 분지관을 센스있게 만들 수 있도록 한다.

단열재는 분말 형태로 되었으므로 이를 가열 압착하여 성형한다. 이와 같이 상이한 형상을 갖는 성형체는 현실적으로 용도에 맞도록 재가공한다. 성형체는 봉상으로 형성되는 것이 바람직하다. 수개의 성형체를 통상적인 하나의 피복재 내부에 삽입한다. 특히 다수의 성형체들을 하나의 피복재 내부에 짧은 간격으로 병열로 위치하도록 삽입한다. 피복재를 합성수지로 만드는 경우 가소성 단열 소재들은 상기와 같은 방법으로 제조된다. 이러한 형태는 변형시켜 요구하는 위치에 적응되도록 하는데 유리하다.

더구나 단열재는 피복재 속에 진공하에 수축 포장하는 것이 바람직하다. 이와 같은 형태로 진공 포장하면 단열 소재의 사용 중에 대류에 의하여 발생한 단열재 내부의 열전달의 일부가 감소되어 단열재와 단열 소재의 단열 특성이 향상되게 된다. 압축된 단열재를 피복재 내부에 압축 포장하는 것은 단열재 소재가 송풍 지관의 생산 중에 그 형태와 물리적 특성을 유지하도록 하는데 효과가 있다.

더구나 단열 소재는 금속제 외부 구조물과 접착시키는 것이 바람직하다. 이러한 단열 소재는 내화 내부 라이닝에 처리하기 전에 간단한 방법으로 접착시킬 수 있다. 특히, 가소성 단열 소재는 그 사용처에 간단한 방법으로 정확하게 위치하도록 하는 역할을 한다. 공지된 형태의 내화 콘크리트를 갖는 금속재 외부 구조체를 내화 내부 라이닝에 설치하는 방법으로 단열 소재는 내화 내부 라이닝에 의하여 고정된다. 처리된 접착제는 송풍 지관의 사용 중에 용해될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 앞에서 설명한 방법이 제안되었는바, 상기 방법에 따르면 열풍에 직접 접촉하는 관절형 신축 조절기, 노즐 엘보우 및/또는 노즐 팁의 내부에 내화재를 부착하기 전에 내부의 특정 위치에 최소한 하나의 단열 소재를 배치할 수 있게 된다. 상기 단열 소재는 분말형 단열재를 압축하여 피복재 내부에 수축 포장한다. 상기 피복재는 송풍 지관의 사용 중에 용해되도록 되었다.

본 발명의 방법은 에너지 소모를 절감하는 이익과 함께 송풍 지관을 사용하는 고로의 작업 비용을 절감할 수 있는 이익을 가져온다. 또한 피복재로서 플라스틱 물질로 형성된 포일을 사용하는 이점도 갖고 있다. 바람직하게는 단열 소재를 금속제 외부 구조물에 아교로 접착시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 송풍 지관을 사용하는 용광로, 특히 고로의 운전 비용을 절감할 수 있고 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 송풍 지관의 노즐 팁의 한 예를 보여주는 사시도,
도 1b는 도 1a에 도시된 노즐 팁의 종단면도,
도 1c는 도 1b의 B-B 선에서 본 단면도,
도 2a는 본 발명의 송풍 지관의 노즐 엘보우의 한 예를 보여주는 사시도,
도 2b는 도 2a에 도시된 노즐 엘보우의 종단면도,
도 3은 본 발명에 의한 송풍 지관의 관절형 신축 조절기의 한 예를 보여주는 분해 사시도.

이하 본 발명의 특징과 이점을 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

도 1a는 도시되지 아니한 본 발명의 송풍 지관을 구성하는 노즐 팁(1)의 한 예를 보여주고 있다. 노즐 팁(1)의 사용 중에 열풍은 이 노즐 팁(1)을 내부로 흘러서 배출 단부(2)를 통하여 배출되도록 되었다. 노즐 팁(1)의 타측 단부는 도 2a 및 도 2b에 도시된 송풍 지관의 노즐 엘보우(3)에 연결된다. 노즐 팁(1)의 외주면에는 공급관(4)이 배치되는바, 이 공급관(4)을 통하여 고로 내부로 열풍류가 공급되어 고로의 작업 조건을 최적으로 조절하게 된다.

도 1b는 도 1a에 도시된 노즐 팁(1)의 종단면도이다. 도 1b에 따르면 금속 외부 구조물(5)은 열풍과 접촉하는 내부에 내화재 내부 라이닝(6)을 갖고 있다. 금속 외부 구조물(5)과 내부의 내화재 내부 라이닝(6) 사이에는 단열 소재(7)가 개재되었다. 이 단열 소재(7)는 도시되지 아니한 고열 저항성 단열 재료로 만들어지고, 송풍 지관의 사용 기간 중에 용해되어 소진(소각)되는 피복재 내부에 삽입되었다.

공급관(4)은 내화재 내부 라이닝(6)의 길이에 걸쳐 연장된 공급 통로(8)를 포함하며 내단부는 노즐 팁(1)의 도관(9)에 이어져 있다.

도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 노즐 팁(1)의 도 1b의 B-B 선에서 본 종단면도이다. 이 도면에는 공급 통로(8)가 도관(9)과 연결된 상태가 도시되었다. 이 도면에 의하면 본 발명의 요부인 단열 소재(7)가 금속 외부 구조물(5)과 내화재 내부 라이닝(6) 사이에 설치되었음을 확인할 수 있다.

도 2a는 본 발명에 의한 송풍 지관의 노즐 엘보우(3)를 보여 준다. 노즐 엘보우(3)는 도 3에 도시된 관절형 신축조절기(15)에 플랜지(10)를 통하여 연결된다. 노즐 엘보우(3)의 타측 단부는 플랜지(11)를 통하여 노즐 팁(1)에 연결된다. 노즐 엘보우(3)는 분지관(12)을 포함하는데, 이 분지관(12)의 단부는 힌지(14)에 의하여 선회할 수 있게 된 플랩(13)으로 폐쇄되었다.

도 2b는 도 2a에 도시된 노즐 엘보우(3)의 종단면도이다. 도 2b에서도 본 발명에 의한 단열 소재(7)가 금속 외부 구조물(5)과 내화재 내부 라이닝(6) 사이에 설치되었음을 알 수 있다.

도 3은 송풍 지관의 관절형 신축조절기(15)를 보여준다. 이 관절형 신축조절기(15)는 플랜지(16)를 통하여 노즐 엘보우(3)에 연결된다. 관절형 신축조절기(15)는 도시되지 아니한 열풍 시스템의 열풍 주관에 플랜지(17)를 통하여 연결될 수 있다. 관절형 신축조절기(15)는 부호 18로 표시한 부분에 상세하게 도시되지 아니한 주름진 벨로스를 포함하고 있다. 더구나 내화재가 내장된 금속 외부 구조물(5)을 포함하는 중앙부분(19)은 연결 부분에 카대닉 조인트를 형성하면서 부재(20)를 거쳐 연결 피스(21)에 연결되도록 되었다. 부재(20)는 금속 외부 구조물(5)과 내화재 내부 라이닝(6)을 포함하고 있다.

관절형 신축조절기(15)는 상이한 형태의 단열 소재(7)를 포함하고 있다. 본 발명에 따르면 이들은 피복재로 둘러싸인 단열 물질로 형성된다. 피복재는 플라스틱 포일로 만들어지며 내부에 다수의 봉상체가 삽입되도록 되었다. 봉상체는 관절형 신축조절기(15)의 길이 방향으로 평행하게 배치된다. 이들은 고분산성 규산의 혼합물을 압축하여 성형한 성형체와 유백제의 혼합물이다. 이러한 구성에 의하면 단열 소재(7)가 유연성을 나타내고 관절형 신축조절기(15)의 다른 부품의 형태에 맞도록 힘을 가하지 않아도 그 부품에 맞도록 처리할 수 있게 된다. 플라스틱 포일은 송풍 지관이나 관절형 신축조절기의 사용 중에 소진되어 대부분 용해된다.

1...노즐 팁 2...배출 단부
3...노즐 엘보우 4...공급관
5...금속 외부 구조물 6...내화재 내부 라이닝
7...단열 소재 8...공급 통로
9...도관 10,11,16,17...플랜지
12...분지관 13...플랩
14...힌지 15...관절형 신축조절기
19...중앙부분 20...부재
21...연결 피스

Claims (13)

1. 관절형 신축 조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1)을 포함하고, 이들은 각각 열풍에 노출되는 내면에 내화 내부 라이닝(6)을 갖고 있으며, 관절형 신축 조절기(15)는 일단이 노즐 엘보우(3)에 연결되고 타단은 열풍 주관에 연결된 송풍 지관에 있어서, 하나 이상의 단열 소재(7)가 관절형 신축조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1) 중에서 선택된 최소한 하나의 부재를 구성하는 금속 외부 구조물(5)과 내화재 내부 라이닝(6) 사이에 배치되고 상기 단열 소재는 피복재 속에 삽입된 열 저항성 단열재로 구성되고 피복재는 송풍 지관의 사용 기간 중에 자체 용해되도록 된 것임을 특징으로 하는 송풍 지관.
   
2. 제 1항에서, 피복재가 플라스틱 물질로 제조된 포일임을 특징으로 하는 송풍 지관.
3. 제 1항에서, 단열재가 무기 규산질 물질을 포함함을 특징으로 하는 송풍 지관.
4. 제 3항에서, 무기 규산질 물질이 분산성 규산임을 특징으로 하는 송풍 지관.
5. 제 1항에서, 단열 소재가 단열재 내부의 복사열 전달을 감소시키는 수단을 포함하고 있음을 특징으로 하는 송풍 지관.
6. 제 1항에서, 단열재가 분말을 압축하여 성형한 봉상체로 제조되었음을 특징으로 하는 송풍 지관.
7. 제 6항에서, 성형체가 봉상 외형을 갖고 있음을 특징으로 하는 송풍 지관.
8. 제 1항에서, 단열재가 진공하에 수축 포장되었음을 특징으로 하는 송풍 지관.
9. 제 1항에서, 단열 소재(7)가 금속 외부 구조물(5)에 접착되었음을 특징으로 하는 송풍 지관.
10. 관절형 신축조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1)으로 구성되고 이들을 통하여 용광로 속으로 열풍을 주입하도록 되었으며, 상기 관절형 신축 조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1)은 이미 제조되고 내화재로 내장된 송풍 지관을 제조하는 방법에서, 관절형 신축조절기(15), 노즐 엘보우(3) 및 노즐 팁(1) 중의 한 부재의 열풍과 접촉하는 내면에 내화재를 설치하기 전 단열 소재(7)를 배치하고 상기 단열 소재는 수축 포장되었으며 송풍 지관의 사용 기간 중에 자체 용해 소진되는 피복재로 둘러싸였음을 특징으로 하는 송풍 지관 제조방법.
11. 제 10항에서, 포일 형태의 플라스틱 물질이 피복재로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에서, 단열재 소재(7)가 금속 외부 구조물(5)의 내면에 접착되었음을 특징으로 하는 방법.
13. 청구항 제10항에 따른 방법에 의하여 제조된 제1항의 송풍 지관.

Images