KR101971380B1 - 건식야금로를 위한 위어 모듈 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 위어 부착 부분 (120) 을 포함하는 건식야금로 (10) 에 해제가능하게 부착하기 위한 위어 모듈 (100) 이 제공된다. 위어 모듈 (100) 은 노 (10) 에 대한 별개의 구조물을 포함하고, 위어 모듈 (100) 은 노의 적어도 하나의 위어 부착 부분 (120) 에 해제가능하게 결합할 수 있는 적어도 하나의 노 결합 부분 (130) 을 포함한다.

Description

건식야금로를 위한 위어 모듈 {WEIR MODULE FOR A PYROMETALLURGICAL FURNACE}

본 발명은 2014년 10월 10일자로 출원된 호주가특허출원 제 2014904057 호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 원용되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 일반적으로 건식야금로 (pyrometallurgical furnace) 를 위한 상호교환가능한 위어 모듈 (weir module) 에 관한 것이다. 본원은 특히 상부 침지식 란싱 (TSL) 노들에 적용가능하며 그리고 이후에 예시적인 적용과 관련하여 본원을 개시하는데 편리할 것이다. 하지만, 본원은 이러한 적용에 한정되지 않으며 그리고 용융된 재료를 집속 및 제거하기 위한 위어를 사용하는 어떠한 연속적으로 작동하는 노에 적용될 수 있음을 이해해야 한다.

본원의 배경에 관한 이하의 설명은 본원의 이해를 향상시키려는 것이다. 하지만, 이 설명은, 언급된 어떠한 재료가 본 출원의 우선일에서와 같이 공통의 일반적인 지식의 일부 또는 공지되거나, 공개된 것을 인정하거나 승인하는 것이 아님을 이해해야 한다.

금속, 매트 및/또는 슬래그와 같은 용융된 재료를 노에서 제거하기 위해 연속적으로 작동하는 건식야금로의 설계에 위어가 통합될 수 있다. 위어를 사용하는 건식야금로들의 실시예들로서는 전기로들, 오토텍 플래시 노 (Outotec Flash Furnace), 탑 블로잉 란스 주입로들 (top blowing lance injection furnaces) 등을 포함한다. 탑 블로잉 란스 주입로들은 란스를 사용하여, 용융욕의 위에 또는 용융욕안으로 가스를 탑 블로잉 또는 침지식 주입을 제공한다. 탑 블로잉 란스 주입의 실시예로서는 Mitsubishi 구리 공정인데, 주입 란스들이 공기 또는 산소 농후 공기와 같은 가스 제트를 욕의 상부 표면에 충돌 및 침투시켜 제각기 구리 매트를 제조하고 전환시키는 것이다. 침지식 란스 주입의 경우에, 란스의 하단부가 침지되어, 욕의 슬래그층 위에서 보다 오히려 그 안에서 주입이 발생되어, 상부 침지식 란싱 (TSL) 주입을 제공하는 것이다. 잘 알려진 TSL 노의 구성은 광범위한 금속들 처리에 적용되는 본 출원인의 Outotec Ausmelt TSL 기술이다.

위어들은 다음을 포함하는 다수의 제조, 작동 및 직업 보건 및 안전 관련 장점을 제공할 수 있다:

ㆍ 비교적 일정한 욕 깊이 및 연속적인 작동으로 인해 개선된 노 작동 안정성;

ㆍ 탭핑 점토, 탭홀 인서트들, 산소 란스들과 같은 소모품, 드릴과 머드-건, 다른 탭핑 장비 등의 사용 및 관리 비용 감소로 인한 작동 비용 감소;

ㆍ 탭홀 인서트 교체에 대한 필요가 없기 때문에 종래의 탭홀들을 사용하는 노에 비하여 노 가용성의 증가; 및

ㆍ 노 탭핑 작동들, 세탁기의 청소 등에 대한 필요가 없기 때문에 노동 요구량의 감소. 이는, 연동하는 OPEX 절감 및 직원 상해 (화상) 및/또는 열 스트레스, 피로, 탈수 등과 같은 건강상의 악영향을 저감시킬 수 있다.

그럼에도 불구하고, 주기적인 위어 검사 및 관리 활동들은, 모든 건식야금로 구성요소들의 경우와 같이, 위어의 안전하고 최적의 작동을 보장하는데 여전히 필요하다.

적어도 TSL 노들에 대한 현재의 노 설계에서는 전체 노 구조 설계의 일체부로서 위어를 통합시킨다. 이러한 구조물에서, 위어의 내화물들은 전체 노 내화물 라이닝, 특히 노와 위어의 내부 사이에서 연장되는 통로에서 이 통로를 둘러싸는 내화물들내에 통합되고, 이 통로를 통하여 용융된 재료가 통과한다. 냉각 패널들과 같이 위어와 노 사이의 다른 상호협력 요소들이 또한 노 본체의 구조물에 통합된다.

위어와 노의 통합 설계는 바람직하게는 강한 구조물을 형성하지만, 이러한 통합은 노가 여전히 '온라인' 인 동안 (즉, 작동중 및/또는 대기중) 검사 및/또는 관리 활동들을 위해 위어에 대한 접근이 필요할 때 어려움을 발생시킬 수 있다. 일부 관리는 위어의 1 개 이상의 루프 부분들을 제거함으로써 실시될 수 있다. 하지만, 전체로 노의 내화성 라이닝내에 위어 내화물들을 통합하는 것은 위어가 노에서 용이하게 분리되는 것을 방지한다. 따라서, 상당한 검사 및 관리 활동들은 노의 부분적 또는 전체적인 정지를 필요로 한다.

따라서, 노가 온라인인 동안 검사 및/또는 관리 활동들을 보다 양호하게 실시하는 위어 및 노의 구성을 제공하는 것이 바람직하다.

더욱이, 증가된 용량/처리량을 제공하기 위해 종래의 노에 개장될 수 있는 위어 배열체를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 용융된 재료들의 일괄 탭핑을 위한 탭홀(들)을 사용하는 노가, 증가된 처리량 및 보다 안정적인 작동성을 위해 위어가 개장될 수 있는 확장가능한 방안을 제공할 수 있다.

본 발명의 제 1 양태는, 건식야금로에 해제가능하게 부착하기 위한 위어 모듈을 제공하고, 상기 건식야금로는 적어도 하나의 위어 부착 부분을 포함하고, 상기 위어 모듈은 상기 건식야금로에 대한 별개의 구조물을 포함하며, 상기 위어 모듈은 상기 건식야금로의 적어도 하나의 상기 위어 부착 부분에 해제가능하게 결합가능한 적어도 하나의 노 결합 부분을 포함한다.

본 발명의 위어 모듈은 상호협력 노에 해제가능하게 부착될 수 있다. 별개의 위어 모듈의 사용으로 구조적으로 별개의 유닛을 제공하며, 이 구조적으로 별개의 유닛은 필요할 때 상호협력 노에 부착 및 탈착될 수 있다. 따라서, 위어는 검사 및 관리 활동들을 위해 제거될 수 있으며, 일부 실시형태들에서 전체 노 정지에 대한 필요성을 없애주고 그리고 진행중인 노 작동들을 허용하는 추가의 위어 모듈에 의해 교체될 수 있다. 본 발명의 탈착가능한 위어 모듈 구성의 사용은, 완전한 노 정지에 대한 필요성을 없애면서, 검사 및 관리 활동들을 위한 간단하고 신속한 위어 제거를 가능하게 한다. 더욱이, 교체 위어 모듈의 간단하고 신속한 설치는 노 가용성 및 공급물 처리 용량을 최대화시킨다.

해제가능하게 부착가능한 위어 모듈은 또한 다양한 노들에 대한 용융된 재료 (슬래그, 매트 및/또는 금속) 탭핑 작동시에 유연성 (flexibility) 을 도입할 수 있다. 예를 들어, 용융된 재료는 노의 측면에 형성된 탭핑 개구 또는 구멍을 사용하여 일괄적인 탭핑에 의해 제거될 수 있다. 제조를 증가시키는 것이 바람직할 때, 본 발명의 위어 모듈은 제조를 증가시키기도록 그 노에 끼워지거나 개장될 수 있다. 위어 모듈은 노 내에서 용융된 재료를 위어 모듈에 유체 연결하는 위어 개구로서 탭핑 구멍을 사용할 수 있다. 대안으로, 이 탭핑 구멍은 위어 모듈에 부착가능한 적합한 개구/통로로 교체될 수 있다.

건식야금로들에 대한 위어 설계들은 통상적으로 노와 위어 사이의 연결부의 그리고 이 연결부의 주위의 선택된 영역의 냉각에 효과적인 냉각 패널을 포함한다. 본 발명의 위어 모듈은 바람직하게는 적어도 하나의 냉각 패널을 포함한다. 더욱이, 많은 실시형태들에서, 각각의 위어 모듈의 노 결합 부분은 노와 위어 모듈 사이의 연결부의 선택된 영역 및 상기 연결부 주위를 냉각하도록, 보다 자세하게는 용융된 재료가 노와 위어 사이에서 유동하는 영역을 냉각하도록 구성된 적어도 하나의 위어 냉각 패널을 포함한다. 유사하게, 노의 각각의 위어 부착 부분은 바람직하게는 상호협력 위어 냉각 패널에 상보적인 구성을 가진 노 냉각 패널을 포함한다. 사용시, 각각의 노 냉각 패널은 노와 위어 모듈 사이의 연결부의 선택된 영역 및 상기 연결부 주위를 냉각하도록, 보다 자세하게는 용융된 재료가 노와 위어 사이에서 유동하는 영역을 냉각하도록 위어 냉각 패널과 상호협력하도록 구성된다. 이러한 유형의 냉각 패널들의 사용은 이 영역에서의 내화 재료들이 마모/침식되는 비율을 최소화하는데 사용된다.

별개의 위어 냉각 패널 및 노 냉각 패널의 사용은 이러한 별개의 패널들을 위어 모듈과 노의 각각의 구조물들에 독립적으로 통합시키도록 한다. 그 후에, 위어 모듈이 노에 부착될 때 냉각 패널들은 조인되거나 다르게는 결합될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 각각의 상호협력 상기 위어 냉각 패널 및 상기 노 냉각 패널은 사용시 상기 위어 모듈을 상기 건식야금로에 상호협력하여 부착하도록 해제가능하게 결합되도록 구성된다. 따라서, 각각의 위어 모듈의 해제가능한 부착 기능은, 결합 지점, 바람직하게는 위어 모듈의 구조물과 노의 별개의 구조물 사이의 연결 지점을 형성하기 위해 노 및 위어 모듈에서 별개의 냉각 패널들을 사용한다.

각각의 위어 모듈의 노 결합 부분(들)과 노의 부착 부분 사이의 해제가능한 결합은 어떠한 적합한 형태 또는 배열체를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 2 개의 구조물은 인접하여 결합된다. 다른 실시형태들에서, 구조물들은 위어 냉각 패널 및 노 냉각 패널에서 또는 그 주위에서 물리적으로 결합되거나 상호연결된다. 위어 냉각 패널 및 노 냉각 패널은 바람직하게는 노와 위어 모듈 사이의 해제가능한 부착을 용이하게 하기 위한 상호협력 구성을 가진다.

위어 냉각 패널 및 노 냉각 패널에서 또는 그 주위에서 상호협력 구성은 어떠한 적합한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 상기 노 결합 부분 및 상기 위어 부착 부분 각각은 각각의 상기 위어 냉각 패널 및 노 냉각 패널상에 또는 그 주위에 상호협력 부착 구조물을 포함하고, 이는 상기 건식야금로와 상기 위어 모듈 사이의 해제가능한 부착을 용이하게 한다. 이러한 상호협력 부착 구조물은 장착 브라켓, 장착 플랫폼, 부착 프레임워크 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상호협력 부착 구조물은 적어도 하나의 체결기 및 상호협력 수용 특징물, 훅 및 상호협력 장착부, 클램핑 배열체, 클립핑 배열체, 로드 및 구멍 구성 등 및 이들의 조합을 이용하는 부착 배열체들을 사용하여 해제가능하게 부착될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 상기 상호협력 부착 구조물은 상기 건식야금로로부터 연장되는 위어 부착 프레임워크 및 상기 위어 부착 프레임워크에 해제가능하게 부착가능한 위어 모듈로부터 연장되는 상호협력 노 부착 프레임워크를 포함한다. 부착 프레임워크 내의 상호협력 개구들 내에 수용되는 체결기들, 예를 들어 상호잠금 너트들 및 볼트들이 부착을 용이하게 하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시형태들에서, 클램핑 배열체, 예를 들어 C 형 또는 U 형 플레이트 또는 캡은, 각각의 인접 에지 또는 에지들을 함께 유지하도록 상호협력 부착 구조물의 다른 부분들 또는 노 냉각 패널 및 위어 냉각 패널의 인접 에지 또는 에지들에 걸쳐 결합될 수 있다. 이러한 결합은, 플레이트 또는 캡 또는 다른 유사한 수단을 통하여 상호협력 볼트들 및 너트들과 같은 하나 이상의 체결기들의 삽입을 통하여, 클램핑력을 제공하는 편향 수단을 가진 C 또는 U 형 플레이트로부터 클램핑력에 의해 제공될 수 있다.

노의 위어 부착 부분은, 사용시 위어 모듈이 장착되는 노의 옆에 또는 그 주위에 부착되거나 고정 위치되는 프레임 또는 레지 (ledge) 와 같은 장착 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장착 구조물은 위어 모듈이 안착될 수 있는 레지 또는 플랫폼으로서 형성될 수 있다. 일부 형태들에서, 장착 구조물은 위어 모듈을 노로부터 멀리, 바람직하게는 예를 들어 크레인을 사용하여 위어 모듈이 보다 용이하게 이동/제거될 수 있는 위치로 이동시킬 수 있는 병진 배열체를 포함한다. 예를 들어, 장착 구조물은 위어 모듈을 노의 측면으로부터 멀리 측방향으로 이동시킬 수 있는 지그, 이동가능한 프레임 또는 레일 배열체를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 상기 위어의 상기 노 결합 부분은 상기 장착 구조물상의 상기 위어 모듈의 이동을 용이하게 하기 위해 상기 장착 구조물과 상호협력하거나 다르게는 상호작용하는 지그, 롤러들 또는 유사물과 같은 병진 배열체의 일부를 포함한다. 장착 구조물은 또한 위어 모듈과 노 사이의 상호협력 부착 구조물의 일부를 형성할 수 있음을 알아야 한다.

위어 냉각 패널들 및 노 냉각 패널들은 각각의 냉각 패널들 사이의 결합, 바람직하게는 인접하여 결합하는 것을 보조하도록 상호협력 구성을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 위어 냉각 패널들 및 상기 노 냉각 패널들은 상기 위어 모듈이 노에 부착될 때 실질적으로 인접 및/또는 결합하는 상호협력 결합 표면들을 포함한다. 더욱이, 위어 냉각 패널들 및 노 냉각 패널들은 상보적인 구성을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 위어 냉각 패널은 이 위어 모듈의 후방측으로부터 연장되는 평평한 면을 가진 전도성 금속 블록을 포함한다. 유사하게, 노 냉각 패널은 노의 측면, 바람직하게는 노의 베이스 근방에서부터 연장되는 평평한 면을 가진 전도성 금속 블록을 포함한다. 냉각 패널들이 어떠한 적합한 열전도성 재료로 제조될 수 있지만, 바람직한 실시형태들에서 냉각 패널들은 구리로 제조된다. 구리 냉각 패널들은 바람직하게는 각각의 냉각 패널 내의 내부 열교환 도관들 또는 라인들을 통하여 유동하는 물과 같은 냉각 유체에 의해 냉각된다.

각각의 위어 모듈의 노 결합 부분은 또한 노에서의 상호협력하는 용융된 재료 개구에 유체적으로 밀봉가능한 용융된 재료 개구를 포함할 수 있다. 용융된 재료 개구는 노의 용융된 재료 통로와 상호협력 및 밀봉하도록 구성된 위어 모듈의 용융된 재료 통로의 개구를 포함한다. 용융된 재료 개구는 어떠한 적합한 구성을 가질 수 있다. 바람직하게는, 위어 모듈의 용융된 재료 통로는 이들 사이의 유체 밀봉을 용이하게 하는 노의 용융된 재료 통로와 상호협력 및 상보적인 구성을 가진다. 일부 실시형태들에서, 위어 모듈의 용융된 재료 개구는 노의 용융된 재료 개구 안으로 또는 그 주위에 끼워지도록 구성된다. 모르타르, 시멘트 또는 꽉 끼워진 내화물들은, 일부 실시형태들에서 위어의 용융된 재료 개구와 노의 용융된 재료 개구 사이의 유체 밀봉을 보조하는데 사용될 수 있다.

내화물들이 용융된 재료 통로에 사용되는 이러한 실시형태들에서, 위어 모듈 및 노의 용융된 재료 개구 주위의 어떠한 내화물들은 노 및 위어 모듈의 사용 및 고온 조건들을 통하여 함께 밀봉 및/또는 융합될 수 있다. 따라서, 예를 들어 위어 모듈-노 분리 공정 동안 위어 모듈의 용융된 재료 개구 및 노의 용융된 재료 개구의 탈착을 보조하는 칩핑 또는 다른 분리 작용들에 의한 물리적 작용을 통하여, 이러한 내화물들은 위어 모듈이 노에 탈착/제거될 때 손상될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 상기 위어 모듈의 용융된 재료 개구 및 상기 노의 용융된 재료 개구 각각은 그에 따라서 상기 개구들 주위에 교체가능한 내화물들을 포함한다. 이는 어떠한 손상된 내화물들을 선택적으로 교체할 수 있도록 해준다.

각각의 위어 모듈은 노의 상호협력 위어 부착 부분으로부터 개별적으로 부착되거나 탈착될 수 있는 별개의 모듈로서 구성된다. 따라서, 각각의 위어 모듈은 상호연결된 재료들의 별개의 구조물로 형성될 수 있다. 이는 일부 실시형태들에서 내화 재료, 구조적 부재들 및 지지 부재들의 상호연결된 구조물로부터 위어 모듈을 형성함으로써 달성될 수 있다. 구조적 부재들은 하나 이상의 프레임워크들, 지지 구조물(들) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조적 부재들은 적어도 하나의 금속 구조물, 바람직하게는 강 구조물을 포함할 수 있다. 강 구조물은 바람직하게는 강 쉘, 예를 들어 원통형 강 쉘을 포함한다.

위어 냉각 패널은 위어 모듈의 상호연결된 구조물의 일체 부분을 형성할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 실시형태들에서, 위어 냉각 패널은 위어 모듈의 지지 구조물의 후방 구조적 부재를 포함한다. 바람직하게는, 위어 냉각 패널은 위어 모듈의 강 쉘 구조물에 부착되거나 다르게는 통합될 수 있다.

본 발명의 위어 모듈은 어떠한 적합한 건식야금로와 함께 사용될 수 있다. 적합한 건식야금로들은 전기로들, 상부 침지식 란싱 (TSL) 노들 등을 포함한다.

본 발명의 제 2 양태는, 전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 양태에 따른 적어도 하나의 위어 모듈과 조합하여 건식야금로를 제공한다. 일부 실시형태들에서, 상기 노는 건식야금로, 보다 바람직하게는 상부 침지식 란싱 (TSL) 노를 포함한다.

본 발명은 본 발명의 특정 바람직한 실시형태들을 도시하는 첨부 도면들의 도면을 참조하여 이제 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 위어 모듈이 반응기의 베이스 주위에 부착된 상부 침지식 란싱 (TSL) 주입로를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 노 냉각 패널과 노에서 분리된 본 발명의 위어 모듈의 등축도를 제공한다.
도 3 은 도 4 에 도시된 라인 A-A 을 따라서 도 1 의 노에 부착된 본 발명의 위어 모듈의 단면 평면도를 제공한다.
도 4 는 도 3 에 도시된 라인 B-B 을 따라서 도 1 의 노에 부착된 본 발명의 위어 모듈의 단면 측면도를 제공한다.

도 1 은 본 발명에 따른 위어 모듈 (100) 을 포함하는 상부 침지식 란싱 (TSL) 노 (10) 의 노를 도시한다. TSL 노 (10) 는 단지 예시적인 목적으로 이하의 상세한 설명에 도시 및 설명됨을 이해해야 한다. 유사하게 구조화된 위어 모듈 (100) 은 다른 유형들의 건식야금로들에 동일하게 부착될 수 있다.

우선 도 1 로 돌아가면, 본 발명에 따른 위어 모듈 (100) 을 가진 TSL 란스에 의한 상부 침지식 란싱 (TSL) 주입을 사용하여, 건식야금 작동을 실시하는데 사용하기에 적합한 TSL 반응기 또는 노 (10) 가 도시되어 있다. 노 (10) 의 절취 부분은 또한 도 4 에 도시된다. 노 (10) 는 슬래그를 포함하거나 또는 슬래그의 상부층을 가진 용융욕 (14) (도 4 참조) 을 담기 위한 높은 원통형 베이스 부분 (12) 을 가진다. 노 (10) 의 베이스 부분 (12) 및 루프 (16) 는, 통상적으로 적합한 내화물 (22) (도 4) 로 내부에 라이닝된 강의 외부 쉘 (20) 을 가진다.

이러한 유형의 TSL 노의 작동은 잘 이해되고 그리고 다른 출원의 특허 공보들, 예를 들어 국제 특허 공개 제 WO 2013000017 A 호에서 알 수 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 원용됨을 이해해야 한다. 이해되어야 하는 바와 같이, 노의 작동은 산소 함유 가스 및 적합한 연료가 욕 (14) 안으로 주입될 수 있는 욕 안으로 하강되는 수직으로 현가된 란스 (도시되지 않음) 의 사용을 포함한다.

도 4 에 잘 도시된 바와 같이, 노 (10) 에서 제조된 용융된 재료는 노 (10) 의 저부 (60) 에서 용융욕 (14) 으로서 집속된다. 이 욕 (14) 은 노 (10) 의 베이스 (90) 주위에 부착된 위어 모듈 (100) (및 일부 실시형태들에서, 해당된다면, 2 개의 위어 모듈들 (100)) 에 유체 연결된다. 위어 (100) 와 욕 (14) 사이의 유체 연결은 노 벽 (94) 의 내화물들 (22) 을 통하여 형성된 채널 또는 도관 (110) 의 형태이다.

위어 모듈 (100) 의 구조는 TSL 노 (10) 에 해제가능하게 부착하기 위해 본 발명의 일 실시형태에 따른 위어 모듈 (100) 의 등축도 및 2 개의 단면도를 제공하는 도 2 ~ 도 4 에 잘 도시되어 있다. 또한, 유사하게 구조화된 위어 모듈 (100) 은 또한 다른 유형들의 건식야금로들에 부착될 수 있고 그리고 TSL 노 (10) 는 단지 예시적인 목적으로 도시됨을 이해해야 한다.

우선, 노 (10) 를 참조하면, 노 벽 (94) 은 노 냉각 패널 (122) (도 2, 도 3 및 도 4), 하나 이상의 상호협력 내화물들 (124) 을 통하여 형성된 용융된 재료 통로 (110) (도 2 및 도 4) 및 노 냉각 패널 (122) 주위에 형성되고 그리고 노 냉각 패널 (122) 을 수용하도록 구성된 위어 부착 프레임워크 (125) (도 3) 를 포함하는 위어 부착 부분 (120) 을 포함한다. 용융된 재료 통로 (110) 주위의 내화물들 (124) 은 노 (10) 의 금속 쉘에서 대응하는 개구 및 노 냉각 패널 (122) 에서 대응하는 개구를 통하여 형성 및 연장된다.

노 냉각 패널 (122) 은 노 외부 쉘 (20) 의 외부 커브에 일치하도록 구성된 만곡된 노 인접측 (122B) 및 평평한 위어 부착측 (122A) 을 갖는 재료 블록을 포함한다. 노 냉각 패널 (122) 은 노 외부 쉘 (20) 의 부분 (절취부) 에 끼워진다. 노 (10) 의 내화물 라이닝 (22) 은 그 패널 (122) 에 접하여 인접한다. 노 냉각 패널 (122) 은, 통상적으로 위어 모듈 (100) 과 노 (10) 사이의 용융된 재료 연결부 (110A 및 110B) 의 주위에 그리고 이 용융된 재료 연결부의 냉각 패널 (122) 에 근접한 선택된 영역을 냉각하도록 구성된 구리 또는 다른 열전도성 금속으로 형성된다. 냉각 패널 (122) 은 다양한 수단에 의해 냉각될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 물과 같은 냉각 유체는 패널 (122) 을 통하여 연장되는 일련의 냉각 도관들을 사용하여 패널 (122) 을 냉각시키는데 사용된다. 지지 인방 (lintel; 123) 이 노 쉘 (20) 에서부터 연장되어 노 냉각 패널 (122) 의 베이스를 지지 및 안착시킨다.

위어 부착 프레임워크 (125) 는 노 냉각 패널 (122) 의 각 측에서 노 쉘 (20) 로부터 외부로 연장되는 강 용접 프레임을 포함한다. 위어 부착 프레임워크 (125) 는 대응하는 노 부착 프레임워크 (135) 가 볼트 등과 같은 상호협력 체결기들을 사용하여 인접하여 부착될 수 있는 평평한 결합면 (125A) 을 제공한다. 추가로, 노 (10) 는 사용시 위어 모듈 (100) 이 안착되는 노 (10) 의 외부 쉘 (20) 에 고정된 플랫폼 장착 구조물 (150) 을 포함한다. 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 플랫폼 (150) 은 위어 모듈 (100) 의 베이스가 안착되는 2 개의 이격된 레일들 (150A, 150B) 을 포함한다. 레일들 (150A, 150B) 은 아래로부터 위어 모듈 (100) 에 지지를 제공하여, 모듈 (100) 이 노 (10) 에 부착/위치로 그리고 위치를 벗어나서 측방향으로 용이하게 이동되도록 한다. 이러한 설계는 위어 모듈 (100) 을 재설치할 때 (노 (10) 에 대한) 위어 모듈 (100) 의 정확한 수직방향 위치결정을 보장하는 것을 보조할 수 있다.

도시된 위어 모듈 (100) 은 언더플로우 유형의 위어를 포함한다. 이러한 배열체에서, 연결 용융된 재료 통로 (110) 는 노 (10) 의 베이스에서 대응하는 언더플로우 개구에 연결되는 언더플로우 통로를 포함하여, 금속, 매트 및 슬래그 모두가 위어 모듈 (100) 안으로 유동하도록 한다. 도시되지 않았지만, 본 발명은 오버플로우 위어로서 구성될 수도 있음을 이해해야 한다.

도시된 위어 모듈 (100) 은 노 (10) 에 대한 별개의 구조물을 포함한다. 이와 같이, 위어 모듈 (100) 은 노 결합 부분 (130) 을 통하여 노 (10) 의 적어도 하나의 위어 부착 부분 (120) 에 해제가능하게 결합될 수 있는 구조적으로 별개의 유닛을 포함한다. 결합 부분 (130) 은 위어 냉각 패널 (132), 위어 모듈 (100) 내의 하나 이상의 상호협력 내화물들 (134) 을 통하여 형성된 용융된 재료 통로 (110), 및 노 냉각 패널 (122) 주위에 형성되고 그리고 노 냉각 패널 (122) 을 수용하도록 구성된 노 부착 프레임워크 (135) (도 3) 를 포함하는, 노 (10) 의 위어 부착 부분 (120) 에 상보적인 구성을 가진다. 용융된 재료 통로 (110) 주위의 내화물들 (134) 은 위어 냉각 패널 (132) 에서의 대응하는 개구를 통하여 형성 및 연장된다.

위어 냉각 패널 (132) 은 내화물들 (144) 이 놓일 수 있는 위어의 만곡된 내면을 형성하도록 구성된 만곡된 위어 인접측 (132B) 및 평평한 노 부착측 (132A) (예를 들어, 도 3 참조) 을 가진 재료 블록을 포함한다. 위어 냉각 패널 (132) 은, 통상적으로 위어 모듈 (100) 과 노 (10) 사이의 용융된 재료 연결부 (110A 및 110B) 의 주위에 그리고 이 용융된 재료 연결부의 냉각 패널 (132) 에 근접한 선택된 영역을 냉각하도록 구성된 구리 또는 다른 열전도성 금속으로 형성된다. 냉각 패널 (132) 은 다양한 수단에 의해 냉각될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 물과 같은 냉각 유체는 패널 (132) 을 통하여 연장되는 일련의 냉각 도관들을 사용하여 패널 (132) 을 냉각시키는데 사용된다. 이 영역의 냉각은 내화물들에 걸쳐 슬래그 및 금속의 보호 코팅을 보장하여, 용융된 재료 통로들 (110A 및 110B) 주위에 그리고 이 용융된 재료 통로를 통하여 용융된 재료의 유동으로부터 이 영역에서의 내화물 마모를 감소시킨다.

노 부착 프레임워크 (135) 는, 위어 모듈 (10) 의 강 쉘 (141) 의 외부 주위에 연결되고 그리고 위어 냉각 패널 (132) 의 각 측을 연장하는 강 프레임/브라켓 구조물을 포함한다. 노 부착 프레임워크 (135) 는 대응하는 위어 부착 프레임워크 (125) 가 연결 구멍들 (135B) 을 통하여 삽입된 볼트 등의 상호협력 체결기들을 사용하여 인접 및 부착될 수 있는 상호협력 평평한 결합면 (135A) 을 제공한다. 노 (10) 의 대응하는 위어 부착 프레임워크 (125) 에 노 부착 프레임워크 (135) 를 부착하여, 내화물 손상을 초래할 수 있는 위어 모듈 (100) 의 독립적인 이동을 방지한다.

각각의 위어 모듈 (100) 은 노 (10) 의 상호협력 위어 부착 부분 (120) 으로부터 개별적으로 부착되거나 탈착될 수 있는 별개의 구조물/모듈로서 구성된다. 도시된 위어 모듈 (100) 은 베이스 (136), 측면들 (138) 및 루프 구조물 (140) 을 규정하는 일반적으로 원통형 강 쉘 (141) 을 포함한다. 위어 냉각 패널 (132) 은 위어 모듈 (100) 의 구조적으로 후방측 (142) 의 일부를 형성한다. 내화물 라이닝 (144) 은 노 (10) 내의 금속욕 (14) 으로부터 유동하는 용융된 재료를 담기 위해 그 구조물 내에 놓인다. 구리 탭핑 블록 또는 밸브 (148) 는 위어 모듈 (100) 내부로부터 용융된 재료를 제거할 수 있도록 위어 모듈 (100) 의 전방측 (138A) 에 포함된다. 용융된 재료 언더플로우 탭 도관 (150) 은 위어 모듈 (100) 의 내부를 탭핑 블록/밸브 (148) 에 유체 연결시키는 위어 모듈 (100) 의 전방측 (142A) 에서의 내화물들 (144) 사이에 형성된다. 용융된 재료가 통상적으로 위어 (100) 로부터 제거되는 곳에 오버플로우 스파우트 (151) 가 제공된다.

노 (10) 와 위어 모듈 (100) 사이의 해제가능한 부착은, 위어 냉각 패널 (132) 및 노 냉각 패널 (122) 주위에 형성된 상호협력 결합 구조물에 의해 제공된다. 이와 관련하여, 위어 모듈 (100) 및 노 (10) 내의 개별 냉각 패널들 (122, 132) 은 위어 모듈 (100) 의 구조물과 노 (10) 의 개별 구조물 사이에 연결 지점을 형성한다.

첫째로, 위어 냉각 패널 (132) 및 노 냉각 패널 (122) 은, 냉각 패널들 (122, 132) 사이에 인접하여 결합하는 것을 보조하도록 위어 모듈 (100) 이 노 (10) 에 부착될 때 실질적으로 인접하는 상호협력 결합 표면들을 포함하는 상보적인 구성을 가진다.

두번째로, 각각의 위어 모듈 (100) 과 노 (10) 사이의 상호협력 부착은 어떠한 적합한 배열체의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 2 개의 구조물은 인접하여 결합된다. 하지만, 설명된 실시형태들에 도시된 바와 같이, 이러한 구조물들은 바람직하게는 위어가 노에 부착될 때 물리적으로 결합되거나 상호연결된다. 이러한 상호협력 구성은 2 곳의 주요 연결 지점들에 의해 제공된다:

첫째로, 전술한 바와 같이, 노 부착 프레임워크 (135) 는, 노 부착 프레임워크 (135) 및 위어 부착 프레임워크 (125) 각각의 인접한 결합면들 (125A, 135A) 에서 적합하게 위치되고 그리고 동축인 구멍들을 통하여 삽입된 일련의 이격된 상호협력 너트 및 볼트들과 같은 체결기들을 사용하여 노의 대응하는 위어 부착 프레임워크 (125) 에 부착된다. 하지만, 다른 체결 및/또는 클램핑 배열체들이 동일하게 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

두번째로, 노는 이 노 (10) 에 고정되거나 다르게는 사용시 위어 모듈 (100) 이 안착되는 노 (10) 의 옆에 또는 그 주위에 고정 위치되는 플랫폼 장착 구조물 (150) 을 포함한다. 플랫폼 (150) 은, 위어 모듈 (100) 을 노 (10) 에 측방향으로 부착 (위어 모듈 쪽으로 이동) 또는 분리 (위어 모듈로부터 멀리 이동) 시키기 위해서, 노 (10) 의 측면에 대해 측방향으로 위어 모듈 (100) 을 이동시킬 수 있는 2 개의 이격된 레일들 (150A, 150B) 을 포함한다. 도시되지 않았지만, 일부 실시형태들에서, 위어 모듈 (100) 의 베이스는, 노 (10) 로부터 위어 모듈 (100) 을 부착 또는 탈착시키는 것이 바람직할 때, 노 (10) 의 측면 쪽으로 그리고 그로부터 멀리 측방향으로 위어 모듈 (100) 을 이동시킬 수 있는 지그, 롤러들 또는 유사물을 포함할 수 있다.

위어 모듈 (100) 의 용융된 재료 통로 (110B) 와 노 (10) 의 용융된 재료 통로 (110A) 사이에는 유체 밀봉이 바람직하다. 바람직하게는, 위어 모듈 (100) 의 용융된 재료 통로 (110B) 는 이들 사이의 유체 밀봉을 용이하게 하는 노 (10) 의 용융된 재료 통로 (110A) 와 상호협력 및 상보적인 구성을 가진다. 예를 들어, 2 개의 채널들 (110A, 100B) 은 하나의 채널 (110A, 100B) 의 개구가 다른 채널 (110A, 100B) 의 개구 안으로 또는 그 주위에 끼워지도록 구성되는 간섭물, 단차부 또는 다른 밀봉 끼움부를 가지도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에서 이들 사이의 유체 밀봉을 보조하도록 모르타르 또는 다른 밀봉제가 사용될 수 있다. 더욱이, 채널들 (110A, 100B) 의 용융된 재료 개구 주위의 내화물들은 교체가능한 내화물들로서 구성된다. 이는 어떠한 손상된 내화물들을 선택적으로 교체할 수 있도록 해준다.

따라서, 위어 모듈 (100) 은 노 냉각 패널 (122) 및 위어 냉각 패널 (132) 을 둘러싸는 전술한 부착 구조물 주위에서 선택된 노 (10) 로부터 해제가능하게 부착 및 탈착될 수 있다. 이는 위어 모듈 (100) 을 노 (10) 로부터 멀리에서 검사 및 사용하도록 하고 그리고 원한다면 노 (10) 를 재진입 작동시키도록 교체 위어 모듈 (100) 을 노 (10) 에 부착시킬 수 있도록 한다.

도시된 위어 모듈 (100) 은 또한 상호교환가능한 모듈로서 사용되어, 이하를 가능하게 할 수 있다:

ㆍ 오프라인 위어 검사 및 관리 활동들을 허용하도록 비교적 간단하고 신속한 위어 제거;

ㆍ 완전한 노 정지에 대한 필요성을 없애고 그리고 작동 시간을 최대화하도록 교체 위어 모듈의 설치;

ㆍ 노 내화성 구조물을 손상시키지 않으면서 위어를 용이하게 제거/교체할 수 있는 능력;

ㆍ 종래의 위어 구성들에 비하여 신속한 교체 및 그에 따라서 본 발명의 위어 모듈을 변경해야 한다면 종래의 위어 구성들에 비하여 정지시간의 감소; 및

ㆍ노 설계를 크게 변경하지 않고서도, TSL 노들을 포함하는 다수의 건식야금로 설계에서 기존의 구리 탭핑 블록(들)을 위어 모듈로 교체하여, (추후의 어느 지점에서) 처리량을 증가시키는 여지.

상부 침지식 란싱 (TSL) 주입은 건식야금 작동들을 실시하는 장점들 때문에 건식야금 공정들에서 널리 적용되는 것으로 알려졌다. 본 발명에 제공되는 개량은, 현재의 관행에서의 효율성을 향상시키고 또한 스케일링된 처리에서 작동들의 유연성과 같은 기술의 적용 범위를 증가시키는 TSL 기술의 장점들을 더 증가시킨다.

당업자는 여기에 개시된 본원에는 구체적으로 개시된 것 이외의 변형들 및 수정들을 가할 수 있음을 이해할 것이다. 본원은 본 발명의 정신 및 범위내에 속하는 모든 이러한 변형들 및 수정들을 포함하는 것으로 이해된다.

"포함하다", "포함되는", "포함하는" 이라는 용어가 본 명세서 (청구범위 포함) 에 사용되었지만, 명시된 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 명시하는 것으로 해석되어야 하지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 그 그룹의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (24)

1. 건식야금로 (10) 및 상기 건식야금로 (10) 에 해제가능하게 부착하기 위한 위어 모듈 (100) 의 조합물로서,
   상기 건식야금로 (10) 는 적어도 하나의 위어 부착 부분 (120) 을 포함하고,
   상기 위어 모듈 (100) 은 상기 건식야금로 (10) 에 해제가능하게 부착가능한 별개의 구조물을 포함하며,
   상기 위어 모듈 (100) 은 상기 건식야금로 (10) 의 적어도 하나의 상기 위어 부착 부분 (120) 에 해제가능하게 결합가능한 적어도 하나의 노 결합 부분 (130) 을 포함하고,
   각각의 상기 위어 모듈 (100) 의 상기 노 결합 부분 (130) 은 상기 위어 모듈 (100) 과 상기 건식야금로 (10) 사이의 연결부의 그리고 상기 연결부의 주위의 선택된 영역을 냉각하도록 구성된 적어도 하나의 위어 냉각 패널 (132) 을 포함하며,
   상기 건식야금로 (10) 의 각각의 상기 위어 부착 부분 (120) 은, 상호협력하는 위어 냉각 패널 (132) 에 상보적인 구성을 가진 노 냉각 패널 (122) 을 포함하고, 그리고 사용시 상기 위어 모듈 (100) 과 상기 건식야금로 (10) 사이의 상기 연결부의 그리고 상기 연결부의 주위의 선택된 영역을 냉각하도록 상기 위어 냉각 패널 (132) 과 상호협력하도록 구성되며,
   상기 위어 냉각 패널들 (132) 및 상기 노 냉각 패널들 (122) 은 상보적인 구성을 가지고,
   상기 노 결합 부분 (130) 및 상기 위어 부착 부분 (120) 각각은, 상기 건식야금로 (10) 와 상기 위어 모듈 (100) 사이의 해제가능한 부착을 용이하게 하는 각각의 상기 위어 냉각 패널 (132) 및 상기 노 냉각 패널 (122) 상에 또는 그 주위에 상호협력 부착 구조물을 포함하고,
   상기 상호협력 부착 구조물은 상기 건식야금로 (10) 로부터 연장되는 위어 부착 프레임워크 (125) 및 상기 위어 부착 프레임워크 (125) 에 해제가능하게 부착가능한 위어 모듈 (100) 로부터 연장되는 상호협력 노 부착 프레임워크를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상호협력하는 상기 위어 냉각 패널 (132) 및 상기 노 냉각 패널 (122) 은 사용시 상기 위어 모듈 (100) 을 상기 건식야금로 (10) 에 상호협력하여 부착하도록 해제가능하게 결합되도록 구성되는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상호협력 부착 구조물은 장착 브라켓, 장착 플랫폼 또는 이들의 조합을 더 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
5. 삭제
6. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 건식야금로 (10) 의 위어 부착 부분 (120) 은, 사용시 상기 위어 모듈 (100) 이 장착되는 상기 건식야금로 (10) 의 옆에 또는 그 주위에 부착되거나 고정 위치되는 장착 구조물을 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 장착 구조물은 상기 위어 모듈 (100) 이 안착될 수 있는 프레임, 레지 (ledge) 또는 플랫폼을 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 장착 구조물은 상기 위어 모듈 (100) 을 상기 건식야금로 (10) 로부터 멀리 이동시키는 병진 배열체를 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 위어의 상기 노 결합 부분 (130) 은 상기 장착 구조물상의 상기 위어 모듈 (100) 의 이동을 용이하게 하기 위해 상기 장착 구조물과 상호협력하거나 다르게는 상호작용하는 상기 병진 배열체의 일부를 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노 결합 부분 (130) 은 상기 장착 구조물상의 상기 위어 모듈 (100) 의 이동을 향상시키기 위해서 상기 장착 구조물과 상호협력하는 롤러 또는 지그 배열체를 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
11. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위어 냉각 패널들 (132) 및 상기 노 냉각 패널들 (122) 은 상기 위어가 상기 건식야금로 (10) 에 부착될 때 인접하는 상호협력 결합 표면들을 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
12. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위어 냉각 패널 (132) 은 상기 위어 모듈 (100) 의 후방측으로부터 연장되는 평평한 면을 가진 전도성 금속 블록을 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
13. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노 결합 부분 (130) 은 상기 건식야금로 (10) 에서의 상호협력하는 용융된 재료 개구에 유체 밀봉가능한 용융된 재료 개구를 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 위어 모듈 (100) 의 상기 용융된 재료 개구는 이들 사이의 유체 밀봉을 향상시키는 상기 건식야금로 (10) 의 용융된 재료 개구와 상호협력 및 상보적인 구성을 가지는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 위어 모듈 (100) 의 용융된 재료 개구는 상기 건식야금로 (10) 의 용융된 재료 개구 안으로 또는 그 주위에 끼워지도록 구성되는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 위어 모듈 (100) 의 용융된 재료 개구 및 상기 건식야금로 (10) 의 용융된 재료 개구 각각은 상기 개구들 주위에 교체가능한 내화물들을 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
17. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 위어 모듈 (100) 은 상호연결된 재료들의 별개의 구조물로 형성되는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 위어 냉각 패널 (132) 은 상기 위어 모듈 (100) 의 상호연결된 구조물의 일체 부분을 형성하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
19. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건식야금로 (10) 는 상부 침지식 란싱 (TSL) 노를 포함하는, 건식야금로 (10) 와 위어 모듈 (100) 의 조합물.
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