KR101998744B1 - 고로 장치 및 그 보강방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로 장치 및 그 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철피가 보강되는 고로 장치 및 그 보강방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치는 내부에 공간이 형성되는 고로; 및 상기 고로의 측벽에 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되는 보강 띠부재;를 포함할 수 있다.

Description

고로 장치 및 그 보강방법{Blast furnace apparatus and method for reinforcing the same}
본 발명은 고로 장치 및 그 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철피가 보강되는 고로 장치 및 그 보강방법에 관한 것이다.
고로는 고로 상부에서 광석과 코크스를 번갈아 투입하면서 고로 하부에서 고온의 열풍과 산소를 공급하여 코크스를 연소시키고, 고로 내에 발생된 고온의 열을 함유한 산화 가스가 고로의 상부로 올라가면서 광석을 용융시켜 용융물(예를 들어, 용선)을 생산하는 장치이다.
이러한 고로의 측벽은 기본적으로 내부의 내화물, 내화물의 열팽창을 흡수하는 부정형 내화물, 열을 빠르게 흡수하여 냉각시키는 냉각시스템, 열의 누출을 차단하는 단열재 및 겉표면의 철피로 구성된다.
일반적으로 고로는 내부로 취입된 열풍으로 부분 산화된 코크스 가스와 장입된 철광석의 환원 반응으로 용선을 생산하게 되고, 이러한 일련의 과정을 통해 고로의 노저에는 1,500 ℃ 이상의 용선이 생성된다. 이렇게 생성된 고온의 용선은 내부의 내화물에 직·간접적으로 열을 전달하게 되고, 내화물이 1,500 ℃ 이상의 고온에 의해 열팽창하게 된다. 이러한 열팽창에 의한 내화물의 팽창력을 흡수하기 위해 래밍(Ramming)재 등의 부정형 내화물을 사용하지만, 경년에 따라 부정형 내화물이 고형화되어 내화물의 팽창력을 충분히 흡수하지 못하게 된다. 이에 따라 내화물의 열팽창은 철피에 응력(stress)을 전가하게 되고, 이로 인해 철피가 높은 응력에 노출되어 철피에 크랙(crack)이 발생하게 된다.
이러한 크랙은 고온의 용선이 저장되어 장시간 내부의 내화물에 접촉하는 고로의 노저에서 자주 발생하며, 특히 고로의 노저에 발생되는 크랙은 고로 측벽의 변형 및/또는 손상을 일으켜 안전사고와 직결될 수 있으므로, 철피를 보강하는 방법이 필요하다.
종래에는 철피에 크랙이 발생하게 되면, 발생 부위에 용접(예를 들어, 가우징 용접)을 실시하여 보강을 하고 있으나, 이러한 용접을 통한 부분적인 보강에서는 용접 부위나 크랙이 자주 발생하는 고로 노저의 다른 부분으로 응력이 집중되어 추가적인 크랙이 발생될 여지가 있다.
한국등록특허공보 제10-1350466호 한국등록특허공보 제10-0711760호
본 발명은 내화물의 열팽창으로 높아지는 철피의 응력을 분산하여 철피가 보강될 수 있는 고로 장치 및 그 보강방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치는 내부에 공간이 형성되는 고로; 및 상기 고로의 측벽에 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되는 보강 띠부재;를 포함할 수 있다.
상기 보강 띠부재는 복수개 구비되고, 복수의 상기 보강 띠부재는 상하방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
복수의 상기 보강 띠부재 중 최하부의 보강 띠부재는 상기 고로 내부의 바닥면 이하의 높이에 설치되고, 최상부의 보강 띠부재는 상기 고로 내부의 바닥면보다 높은 위치에 설치될 수 있다.
상기 보강 띠부재는 상기 고로의 출선구의 하부에 위치할 수 있다.
상기 보강 띠부재의 외측에 상기 원주방향으로 서로 이격되어 설치되는 복수의 지지부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 보강 띠부재는 스틸 소재를 포함할 수 있다.
상기 보강 띠부재의 상하방향 폭은 상기 고로의 측벽에 상하방향으로 복수개 축조되는 각 내화블록의 높이보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고로 장치의 보강방법은 고로를 마련하는 과정; 및 상기 고로의 길이방향에서 중심보다 하측에 상기 고로 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 보강 띠부재를 설치하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 보강 띠부재를 설치하는 과정은, 상기 고로의 측벽에서의 열팽창에 의한 응력 분포를 측정하는 과정; 및 측정된 응력 분포로부터, 상기 고로의 측벽 중 응력이 집중되는 부위에 상기 보강 띠부재를 설치하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보강 띠부재를 설치하는 과정은, 복수의 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보상 띠부재를 설치하는 과정은, 상기 고로의 사용 전 혹은 사용 도중에 수행할 수 있다.
상기 보강 띠부재의 외측에 지지부재를 설치하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 지지부재를 설치하는 과정에서는 외부에서 상기 고로 측으로 힘이 인가되도록 상기 지지부재를 복수의 위치에 설치할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고로 장치는 보강 띠부재가 고로의 측벽에 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되어 내화물의 열팽창으로 높아지는 철피의 응력(stress)을 분산할 수 있고, 원주방향 전체의 응력을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 철피가 보강될 수 있다. 또한, 응력이 집중되는 부위인 고로의 노저에 보강 띠부재가 설치되어 비교적 안정한 부위로 고로 노저의 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
그리고 보강 띠부재의 외측에 설치되는 지지부재를 통해 보강 띠부재를 받쳐줄 수 있어 보강 띠부재가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있으며, 보다 효과적으로 철피의 응력을 분산시킬 수 있고, 고로 노저의 응력을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고로의 측벽을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보강 띠부재의 효과를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고로 장치의 보강방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 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. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치(100)는 내부에 공간이 형성되는 고로(110); 및 상기 고로(110)의 측벽에 철피(11)의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되는 보강 띠부재(120);를 포함할 수 있다.
고로(110)는 내부에 공간이 형성될 수 있으며, 내부 공간에 코크스와 철광석 등의 장입물이 장입될 수 있고, 장입물은 고온의 열풍에 의한 환원 반응으로 용융될 수 있다. 예를 들어, 고로(110)의 내부 공간에 장입된 코크스는 고로(110)의 풍구(112)를 통해 고로(110)의 내부로 취입되는 열풍에 의해 부분 산화되며, 코크스가 부분 산화된 코크스 가스가 장입된 철광석과 환원 반응 및/또는 용융 반응을 일으켜 용선(또는 쇳물)을 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 용선은 고로(110)의 노저(115)에 저장되며, 고로(110)의 노저(115)에 형성된 출선구(111)의 개공시에 노외(즉, 고로의 외부)로 배출될 수 있다. 여기서, 상기 용선의 온도는 1,500 ℃ 이상일 수 있으며, 고온의 용선에 의해 고로(110) 내부의 내화물(15,16)에 직·간접적으로 열이 전달되고, 내화물(15,16)이 1,500 ℃ 이상의 고온에 의해 열팽창할 수 있다. 이러한 내화물(15,16)의 열팽창은 고로(110) 겉표면의 철피(11)에 응력(stress)을 전가하게 되고, 이로 인해 철피(11)가 높은 응력에 노출되어 철피(11)에 크랙(crack)이 발생하게 된다.
내화물(15,16)의 열팽창에 의한 철피(11)로의 응력 전가를 억제 또는 방지하기 위해 내화물(15,16)의 팽창력을 흡수할 수 있도록 부정형 내화물(14)로 부정형 재질의 래밍(Ramming)재 등을 고로(110)의 측벽에 포함시키고 있으나, 부정형 내화물(14)은 경년(또는 사용연한)에 따라 고형화되어 내화물(15,16)의 팽창력을 흡수하는 기능이 초기보다 점점 저하된다. 이렇게 내화물(15,16)의 팽창력을 흡수하는 기능이 저하된 부정형 내화물(14)은 내화물(15,16)의 팽창력을 충분히 흡수하지 못하게 되며, 이러한 경우에는 부정형 내화물(14)의 사용 전과 동일하게 내화물(15,16)의 열팽창에 의해 철피(11)에 응력이 전가되게 되고, 철피(11)가 높은 응력에 노출되게 되어 철피(11)에 크랙이 발생하게 된다.
한편, 내화물(15,16)은 내화블록(예를 들어, 연와) 형태로 복수개가 상하방향으로 축조되어 형성될 수 있고, 철피(11) 등과 함께 고로(110)의 측벽을 이룰 수 있다. 여기서, 내화블록(미도시)의 높이(즉, 상하방향 길이)는 1 내지 2.5 m일 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 2 m일 수 있다.
보강 띠부재(120)는 고로(110)의 측벽에 원주방향으로 연장되어 설치될 수 있으며, 고로(110) 측벽의 철피(11) 외주면을 따라 원주방향으로 연장되어 설치될 수 있다. 이때, 보강 띠부재(120)는 철피(11)에 접합(예를 들어, 용접)되어 설치될 수 있다. 보강 띠부재(120)는 철피(11) 외주면의 상기 원주방향 전체를 보강할 수 있고, 이에 따라 내화물(15,16)의 열팽창에 의한 응력을 보강 띠부재(120)가 설치된 위치의 상부와 하부로 분산시킬 수 있다.
보강 띠부재(120)는 복수개 구비될 수 있고, 복수의 보강 띠부재(120)는 상하방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 보강 띠부재(120)가 하나인 경우에는 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭이 작으면 응력의 분산이 미미할 수 있으며, 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭이 크면 오히려 응력이 보강 띠부재(120)의 가장자리 부근으로 집중될 수 있고, 보강 띠부재(120)의 설치가 용이하지 않을 수 있다.
이에 보강 띠부재(120)는 복수개 구비될 수 있다. 예를 들어, 2개의 보강 띠부재(120)가 구비될 수 있으며, 각 보강 띠부재(121,122)에서 상부와 하부로 응력을 분산하여 복수의 보강 띠부재(120) 사이(즉, 복수의 보강 띠부재 중 최상부의 보강 띠부재부터 최하부의 보강 띠부재까지의 구간)의 응력을 저감시킬 수 있다. 즉, 복수의 보강 띠부재(120)가 각각의 설치 부위에서 철피(11)의 외측으로 팽창되는 변형을 잡아주어 각각의 설치 부위에서의 응력이 저감될 수 있고, 복수의 보강 띠부재(120)가 상부와 하부 양측에서 변형을 잡아주고 있어 복수의 보강 띠부재(120) 사이에서도 철피(11)의 외측으로 팽창되는 변형이 감소됨으로써 응력이 저감될 수 있다.
이때, 복수의 보강 띠부재(120)는 상하방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 보강 띠부재(120)가 접하여 설치되면, 상하방향 폭이 큰 보강 띠부재(120) 하나를 사용하는 것과 유사하게 되며, 복수의 보강 띠부재(120)가 서로 접하는 부분에도 응력이 집중될 수 있어 복수의 보강 띠부재(120)의 주변(또는 부근)에서 철피(11)가 높은 응력에 노출되게 되고, 철피(11)의 크랙이 발생할 수도 있다. 하지만, 복수의 보강 띠부재(120)를 상하방향으로 서로 이격하여 배치하는 경우에는 각 보강 띠부재(121,122)에서 상부와 하부로 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 두 보강 띠부재(121,122)의 사이 영역에도 응력이 골고루 분산되어 응력이 어느 한 부위에 집중되지 않을 수 있고, 복수의 보강 띠부재(120) 사이의 전반적인 응력이 저감될 수 있다.
그리고 복수의 보강 띠부재(120)의 상하방향 간격을 조절하여 고로(110) 측벽의 응력 분포(또는 응력 분산)를 제어할 수 있다. 두 보강 띠부재(121,122)의 간격이 너무 좁으면, 두 보강 띠부재(121,122)의 사이 영역으로 분산되는 응력이 넓게 분산될 수 없어 고르게 분포하지 못하고 일정 영역(또는 어느 한 부위)에 집중될 수 있으며, 상기 일정 영역의 철피(11)가 높은 응력에 노출될 수 있다. 반면에, 두 보강 띠부재(121,122)의 간격이 너무 넓으면, 각 보강 띠부재(121,122)가 서로 간의 영향없이 독립적으로 응력을 분산하게 되어 하나의 보강 띠부재(120)를 사용하는 것과 유사하게 되며, 두 보강 띠부재(121,122) 사이의 중간 영역은 보강 띠부재(120)를 설치하기 전과 동일한 응력에 노출될 수 있다.
예를 들어, 복수의 보강 띠부재(120)의 상하방향 간격은 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭의 20 내지 60배일 수 있다. 복수의 보강 띠부재(120)의 상하방향 간격이 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭의 20배보다 작으면, 응력이 복수의 보강 띠부재(120) 사이의 일정 영역에 집중될 수 있으며, 복수의 보강 띠부재(120)의 상하방향 간격이 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭의 60배보다 크면, 복수의 보강 띠부재(120) 사이의 응력을 저감시키는 응력의 분산 효과가 미미할 수 있고, 복수의 보강 띠부재(120) 사이의 중간 영역은 보강 띠부재(120)를 설치하기 전과 동일한 응력에 노출될 수 있다.
또한, 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭은 고로(110)의 측벽에 상하방향으로 복수개 축조되는 각 내화블록(미도시)의 높이보다 작을 수 있다. 내화블록(미도시)은 고로(110)의 측벽에 상하방향으로 복수개 축조되어 내화물(15,16)을 형성할 수 있다. 여기서, 각 내화블록(미도시)의 높이는 1 내지 2.5 m일 수 있으며, 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭은 이보다 작을 수 있다.
보강 띠부재(120)의 상하방향 폭이 크게 되면(예를 들어, 각 내화블록의 높이 이상 또는 1 m 이상인 경우), 고로(110)의 측벽 중 보강 띠부재(120)가 겹쳐지는 영역은 철피(11)의 두께가 두꺼워지는 효과가 생겨 철피(11)의 응력이 저감되지만, 상대적으로 철피(11)의 두께가 얇아지는 다른 부분 및/또는 철피(11)와의 접합 부위(또는 경계 부위)에 응력이 집중될 수 있고, 응력이 집중된 부위의 철피(11)에 크랙이 발생할 수 있다. 이에 따라 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭은 대체로 작을 수 있으며, 각 내화블록(미도시)의 높이보다 작을 수 있다. 예를 들어, 복수의 보강 띠부재(120)를 사용하는 경우에 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭은 각 내화블록(미도시)의 높이의 0.05 내지 0.1 배일 수 있으며, 약 7 내지 20 ㎝일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 15 ㎝일 수 있다. 한편, 보강 띠부재(120)의 두께는 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭과 동일할 수 있으며, 약 7 내지 20 ㎝일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 15 ㎝일 수 있다.
본 발명에 따른 고로 장치(100)는 보강 띠부재(120)의 외측에 상기 원주방향으로 서로 이격되어 설치되는 복수의 지지부재(130);를 더 포함할 수 있다. 복수의 지지부재(130)는 보강 띠부재(120)의 외측에 상기 원주방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있고, 보강 띠부재(120)를 외측(또는 외부)에서 받쳐줄 수 있다. 지지부재(130)를 통해 보강 띠부재(120)를 외측에서 받쳐 지탱(또는 지지)하여 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있으며, 보다 효과적으로 철피(11)의 응력을 분산시킬 수 있고, 고로(110)의 측벽 중 응력집중 부위(예를 들어, 고로 노저)의 응력을 저감시킬 수 있다.
보강 띠부재(120)의 상하방향 폭이 작은 경우(예를 들어, 약 7 내지 20 ㎝인 경우)에는 보강 띠부재(120)의 상하방향 폭이 작아 외측으로의 팽창을 막을 수 있는 강도가 부족하게 되고, 외측으로의 팽창력에 의해 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되거나 변형되게 된다. 이로 인해 효과적으로 철피(11)의 응력을 분산시킬 수 없게 되고, 고로(110)의 측벽 중 응력집중 부위의 응력을 저감시킬 수 없게 된다.
따라서, 보강 띠부재(120)의 외측에 지지부재(130)를 설치하여 보강 띠부재(120)를 외측에서 받쳐줄 수 있고, 이를 통해 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있다.
또한, 복수의 지지부재(130)가 상기 원주방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다. 고로(110)의 외부(또는 외측)에는 출선구(111)로부터 용선을 배출하는 용선 배출부(미도시), 풍구(112)로 열풍을 공급하는 열풍 공급부(미도시), 냉각시스템(13)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(미도시) 등의 많은 외부 구조물들이 복잡하게 설치되어 있어서, 보강 띠부재(120)와 같이 상기 원주방향으로 고로(11)의 외주면을 둘러 설치하기 어려우며, 어렵게 설치한다고 하여도 보강 띠부재(120)의 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 정도로 보강 띠부재(120)를 받쳐주지 못하게 된다.
하지만, 본 발명에서와 같이 복수의 지지부재(130)를 상기 원주방향으로 서로 이격시켜 설치하게 되면, 상기 외부 구조물들에 간섭되지 않고 안정적으로 지지부재(130)를 설치할 수 있을 뿐만 아니라 보강 띠부재(120)를 안정적으로 지지하여 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있다.
여기서, 복수의 지지부재(130)는 일정한 간격으로 이격되어 설치될 수 있고, 바람직하게는 두 지지부재(130)씩 서로 대향하도록 짝을 이루어 설치할 수 있다. 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아주기 위해서는 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창하는 힘에 대향하는 대향력이 필요한데, 이러한 대향력이 상기 원주방향 전체에 고르게 분포되지 않는 경우에는 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창하는 힘이 보강 띠부재(120)의 외곽 및/또는 보강 띠부재(120)의 대향측으로 집중될 수 있으므로, 복수의 지지부재(130)를 일정한 간격으로 이격시켜 설치함으로써, 상기 대향력이 상기 원주방향 전체에 고르게 분포되도록 할 수 있다. 이를 통해 보강 띠부재(120)의 외측으로 팽창되는 변형이 일어나지 않도록 보강 띠부재(120)를 안정적으로 받쳐줄 수 있다.
한편, 복수의 지지부재(130)는 상기 외부 구조물들 중 적어도 어느 하나에 연결(또는 고정)될 수도 있다. 이때, 지지부재(130)의 일측이 상기 외부 구조물에 연결될 수 있다. 지지부재(130)가 고로(110)의 측벽(예를 들어, 철피 등)에만 고정(또는 연결)되어 있으면, 내화물(15,16)의 열팽창에 의한 고로(110) 측벽의 외측으로 팽창되는 변형에 따라 지지부재(130)의 위치(또는 절대 위치)가 변화될 수 있어 보강 띠부재(120)에 상기 대향력을 충분히 제공할 수 없게 된다. 하지만, 상기 외부 구조물(들)에 연결되어 있으면, 지지부재(130)가 상기 외부 구조물들에 지탱되어 보강 띠부재(120)에 상기 대향력을 충분히 제공할 수 있고, 보강 띠부재(120)를 안정적으로 받쳐주어 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있다.
또한, 복수의 지지부재(130)는 그 일측이 외부 지면에 연결될 수도 있으며, 지지부재(130)가 지면에 안정적으로 지탱될 수 있다.
그리고 지지부재(130)는 보강 띠부재(120)보다 강성(rigidity)이 클 수 있다. 즉, 지지부재(130)는 보강 띠부재(120)보다 외력(예를 들어, 고로의 측벽이 외측으로 팽창하는 힘)에 의해 변형이 작게 발생할 수 있다. 지지부재(130)의 강성이 보강 띠부재(120)와 같거나 보강 띠부재(120)보다 작게 되면, 고로(110) 측벽의 외측으로 팽창하는 힘에 의해 보강 띠부재(120)와 함께 외측으로 팽창되는 변형이 일어나게 되고, 보강 띠부재(120)의 외측으로 팽창되는 변형이 일어나지 않도록 지지부재(130)가 보강 띠부재(120)를 안정적으로 받쳐줄 수 없게 된다.
이에 지지부재(130)의 강성을 보강 띠부재(120)보다 크게 하여 지지부재(130)로 보강 띠부재(120)를 안정적으로 받쳐줄 수 있고, 지지부재(130)를 통해 보강 띠부재(120)가 외측으로 팽창되는 변형을 효과적으로 잡아줄 수 있다.
또한, 보강 띠부재(120)는 스틸 소재를 포함할 수 있다. 즉, 보강 띠부재(120)는 강성 및/또는 강도(strength)가 큰 소재로 이루어질 수 있다. 보강 띠부재(120)는 철피(11)의 외측에서 철피(11)로 전가되는 응력을 분산시켜야 되는데, 보강 띠부재(120)의 강성 또는 강도가 약하게(또는 작게) 되면, 철피(11)로 전가된 응력(또는 팽창력)에 의해 철피(11)와 함께 외측으로 팽창되는 변형이 일어나 응력을 효과적으로 분산시킬 수 없다.
이에 보강 띠부재(120)를 스틸 소재로 형성할 수 있고, 철피(11)로 전가되는 응력을 분산시킬 수 있는 충분한 강성 및 강도를 제공할 수 있다. 또한, 보강 띠부재(120)가 스틸 소재로 형성되는 경우에는 보강 띠부재(120)를 철피(11)에 용접하여 용이하게 설치할 수도 있다.
한편, 보강 띠부재(120)는 폐곡선 형태로 형성될 수도 있고, 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 충분한 강성 및 강도를 제공할 수 있으면 족하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고로의 측벽을 설명하기 위한 개략 단면도로, 도 3(a)는 고로 측벽의 구성을 나타내고, 도 3(b)는 고로 노저의 응력집중 부위를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 복수의 보강 띠부재(120) 중 최하부의 보강 띠부재(121)는 고로(110) 내부의 바닥면(113) 이하의 높이에 설치될 수 있고, 복수의 보강 띠부재(120) 중 최상부의 보강 띠부재(122)는 고로(110) 내부의 바닥면(113)보다 높은 위치에 설치될 수 있다.
도 3(b)를 보면, 고로 노저(115)의 응력집중 부위(HW1~HW4)를 확인할 수 있으며, 고로(110) 내부의 바닥면(113)에 대응되는 높이(즉, 노저 바닥부 내화물과 벽부 내화물이 만나는 부위)의 측벽(또는 철피)에 가장 강한 응력이 집중됨을 알 수 있다. 따라서, 고로(110) 내부의 바닥면(113) 높이에 대응되는 부위가 응력이 저감되는 최하부의 보강 띠부재(121)와 최상부의 보강 띠부재(122) 사이에 위치할 수 있다.
최하부의 보강 띠부재(121)가 고로(110) 내부의 바닥면(113)보다 높은 위치에 설치되면, 최하부의 보강 띠부재(121)의 설치 부위의 응력이 고로(110) 내부의 바닥면(113)에 대응되는 높이의 철피(11)로 옮겨져서 고로(110) 내부의 바닥면(113)에 대응되는 높이의 철피(11)에 더 강한 응력이 집중되게 되고, 철피(11)의 크랙이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 또한, 최상부의 보강 띠부재(122)도 최하부의 보강 띠부재(121)와 함께 고로(110) 내부의 바닥면(113)보다 낮은 위치에 설치되는 경우에도 최상부의 보강 띠부재(121)의 설치 부위의 응력이 고로(110) 내부의 바닥면(113)에 대응되는 높이의 철피(11)로 옮겨져서 고로(110) 내부의 바닥면(113)에 대응되는 높이의 철피(11)에 더 강한 응력이 집중되게 되고, 철피(11)의 크랙이 발생할 가능성이 높아지게 된다.
그리고 최상부의 보강 띠부재(122)가 고로(110) 내부의 바닥면(113)과 동일한 높이에 설치되면, 고로(110) 내부의 바닥면(113) 높이에 대응되는 부위의 작은 영역만 철피(11)의 응력을 저감시킬 수 있으며, 최상부의 보강 띠부재(121)의 설치 부위의 응력이 그 상부로 옮겨져서 상기 설치 부위의 상부에 가장 강한 응력이 집중되는 부위가 형성되고, 이 부위에 철피(11)의 크랙이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 이에 최하부의 보강 띠부재(121)는 고로(110) 내부의 바닥면(113) 이하의 높이에 설치될 수 있고, 최상부의 보강 띠부재(122)는 고로(110) 내부의 바닥면(113)보다 높은 위치에 설치될 수 있다.
한편, 고로(110) 내부의 바닥면(113) 아래의 노저 바닥부(Floor; F)는 응력을 상하방향뿐만 아니라 수평방향으로도 넓게 분산시킬 수 있어 최하부의 보강 띠부재(121)가 최상부의 보강 띠부재(122)보다 고로(110) 내부의 바닥면(113) 높이에 대응되는 부위에 근접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 최하부의 보강 띠부재(121)는 고로(110) 내부의 바닥면(113) 높이에 대응되는 부위에서 0 내지 1 m 아래에 설치될 수 있고, 최상부의 보강 띠부재(122)는 최하부의 보강 띠부재(121)에서 3 내지 6 m 상부에 위치할 수 있다.
그리고 보강 띠부재(120)는 고로(110)의 출선구(111)의 하부(또는 하측)에 위치할 수 있다. 즉, 보강 띠부재(120)는 고로(110)의 측벽에서 고로(110)의 출선구(111)보다 아래(쪽)에 위치할 수 있다. 고로 노저(115)의 응력집중 부위(HW1~HW4)는 출선구(111)의 하부에 위치하므로, 보강 띠부재(120)를 출선구(111)의 하부에 설치하여 응력집중 부위(HW1~HW4)의 응력을 비교적 안정한 부위로 분산시킬 수 있다.
출선구(111)에는 용선 배출부(미도시)가 설치되어 출선구(111)와 동일한 높이에 상기 원주방향 전체를 둘러 보강 띠부재(120)를 설치할 수 없으므로, 상기 원주방향 둘레 전체적으로 철피(11)를 보강할 수 없으며, 이에 따라 철피(11)의 응력을 분산하는 효과가 미미해질 수 있고, 출선구(111)와의 경계 부위에 응력이 집중될 수도 있다. 또한, 보강 띠부재(120)가 출선구(111)의 상부에 위치하는 경우에는 보강 띠부재(120)가 응력집중 부위(HW1~HW4)의 응력 분산에 영향을 줄 수 없고, 출선구(111)가 형성된 부위에 응력이 집중될 수도 있다. 이에 보강 띠부재(120)를 고로(110)의 출선구(111)의 하부에 설치할 수 있다.
한편, 고로(110)의 측벽은 기본적으로 내부의 내화물(15,16), 내화물(15,16)의 열팽창을 흡수하는 부정형 내화물(14), 열을 빠르게 흡수하여 냉각시키는 냉각시스템(13), 열의 누출을 차단하는 단열재(12) 및 겉표면의 철피(11)로 구성될 수 있다. 이때, 내화물(15,16)은 내측 내화물(16)과 외측 내화물(15)의 이중 구조로 이루어질 수 있으며, 내측 내화물(16)은 뮬라이트(mulite)를 포함할 수 있고, 외측 내화물(15)은 BC-8SR, BC-12SR 등의 카본(carbon) 기반 소재를 포함할 수 있다. 여기서, BC-12SR로 형성된 외측 내화물(15)은 BC-8SR로 형성된 외측 내화물(15)보다 철피(11)에 전가되는 응력이 저감될 수 있다. 또한, 내화물(15,16)은 노저 바닥을 형성할 수도 있고, 내화물(15,16)의 하부에는 하부 내화물(17)이 제공될 수도 있다.
그리고 냉각시스템(13)은 냉각반 타입과 스테이브(stave) 타입을 포함할 수 있으며, 스테이브 타입이 바람직할 수 있다. 스테이브 타입의 냉각시스템(13)은 1950년대 구소련에서 개발되어 냉각능력 및 내마모력이 점차 개선되어 오고 있으며, 스테이브(stave)는 일정한 크기의 사각 박스 형상으로 형성되어 고로 철피(11)의 내측에 설치될 수 있고, 하부 스테이브의 배수 배관과 상부 스테이브의 급수 배관이 서로 관로를 형성하게 파이프로 연결되어 각각의 냉각 파이프에 의해 냉각되도록 설치될 수 있다. 그리고 상기 냉각 파이프는 철피(11) 외측의 씰 박스(미도시)와 하우징(미도시)에 의해 철피(11)에 용접되어 고정될 수 있다.
또한, 단열재(12)는 뒤채움(Back filling)으로 형성될 수 있으며, 철피(11)의 두께는 60t 또는 80t일 수 있고, 철피(11)의 두께가 증가한 80t일 때에 60t일 때보다 철피(11)에 전가되는 응력이 저감될 수 있다.
그리고 노저 바닥부(F)와 벽부(Wall; W)는 일반적으로 경사도가 다를 수 있는데, 본 발명에서는 노저 바닥부(F)와 벽부(W)의 경사도가 동일할 수 있다. 예를 들어, 종래에는 노저 바닥부(F)의 경사도가 0°이고, 벽부(W)의 경사도가 2.3°였으면, 노저 바닥부(F)와 벽부(W) 모두 경사도가 2.3°로 동일하게 할 수 있다. 노저 바닥부(F)와 벽부(W)의 경사도가 동일한 경우, 노저 바닥부(F)와 벽부(W)의 경사도가 상이한 경우보다 철피(11)에 전가되는 응력이 저감될 수 있다.
이와 같이, 보강 띠부재(120)를 통한 철피(11)의 보강뿐만 아니라 고로(110)의 재질 및 구조적 변경을 통해 철피(11)에 전가되는 응력을 저감시킬 수 있으며, 본 발명에서는 2중, 3중의 다중(multiple)으로 철피(11)에 전가되는 응력을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 철피(11)의 크랙 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보강 띠부재의 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 두 보강 띠부재(121,122)를 통해 두 보강 띠부재(121,122)의 사이에서 철피응력(MPa)이 감소되는 것을 확인할 수 있다. 자세히 살펴보면, 두 보강 띠부재(121,122)가 각각의 설치 부위에서 철피(11)의 외측으로 팽창되는 변형을 잡아주어 각각의 설치 부위에서의 응력이 저감될 수 있고, 하부 보강 띠부재(121)와 상부 보강 띠부재(122)가 하부와 상부 양측에서 변형을 잡아주고 있어 두 보강 띠부재(121,122) 사이에서도 철피(11)의 외측으로 팽창되는 변형이 감소됨으로써 응력이 저감될 수 있다.
따라서, 복수의 보강 띠부재(120)를 통해 복수의 보강 띠부재(120) 사이의 전반적인 응력이 저감될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고로 장치의 보강방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고로 장치의 보강방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 고로 장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고로 장치의 보강방법은 고로를 마련하는 과정(S100); 및 상기 고로의 길이방향에서 중심보다 하측에 상기 고로 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 보강 띠부재를 설치하는 과정(S200);을 포함할 수 있다.
먼저, 고로를 마련한다(S100). 상기 고로는 노저 바닥부와 벽부를 포함할 수 있으며, 상기 고로의 측벽은 기본적으로 내부의 내화물, 상기 내화물의 열팽창을 흡수하는 부정형 내화물, 열을 빠르게 흡수하여 냉각시키는 냉각시스템, 열의 누출을 차단하는 단열재 및 겉표면의 철피로 구성될 수 있다. 이때, 상기 내화물은 내측 내화물과 외측 내화물의 이중 구조로 이루어질 수 있으며, 내화블록 형태로 복수개가 상하방향으로 축조되어 형성될 수 있다. 여기서, 내화블록의 높이는 1 내지 2.5 m일 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 2 m일 수 있다.
다음으로, 상기 고로의 길이방향에서 중심보다 하측에 상기 고로 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 보강 띠부재를 설치한다(S200). 이때, 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 결합시킬 수도 있고, 상기 보강 띠부재를 밴드(band)와 같이 상기 고로 철피의 외주면을 둘러 조임으로써 타이트(tight)하게 설치할 수도 있다. 상기 고로의 내부 공간에는 코크스와 철광석이 장입될 수 있으며, 상기 고로의 내부 공간에 장입된 코크스는 상기 고로의 풍구를 통해 상기 고로의 내부로 취입되는 열풍에 의해 부분 산화될 수 있고, 코크스가 부분 산화된 코크스 가스가 장입된 철광석과 환원 반응 및/또는 용융 반응을 일으켜 용선을 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 용선은 상기 고로의 노저에 저장될 수 있으며, 상기 고로의 노저에 형성된 출선구의 개공시에 노외로 배출될 수 있다. 여기서, 상기 용선의 온도는 1,500 ℃ 이상일 수 있으며, 고온의 용선에 의해 상기 고로 내부의 내화물에 직·간접적으로 열이 전달될 수 있고, 상기 내화물이 1,500 ℃ 이상의 고온에 의해 열팽창할 수 있다. 이러한 내화물의 열팽창은 상기 고로 겉표면의 철피에 응력을 전가하게 되고, 이로 인해 상기 철피가 높은 응력에 노출되어 상기 철피에 크랙이 발생하게 된다.
여기서, 상기 용선이 저장되는 상기 노저를 포함하는 상기 고로의 길이방향에서 상기 고로의 중심보다 하측은 상기 내화물에 상기 용선이 직접 접촉하거나 상기 용선에 근접하게 되므로, 그 부위의 철피는 더 높은 응력에 노출되게 되고, 철피의 크랙이 자주 발생하게 된다. 특히, 상기 고로의 중심보다 하측 중에서 상기 노저에는 상기 용선이 저장되어 직접 상기 내화물에 접촉하므로, 그 부위의 철피에 강한 응력이 집중될 수 있다.
따라서, 상기 고로의 길이방향에서 중심보다 하측에 상기 보강 띠부재를 설치할 수 있다.
그리고 상기 고로 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 상기 보강 띠부재를 설치함으로써, 상기 철피 외주면의 상기 원주방향 전체를 보강할 수 있고, 이에 따라 상기 보강 띠부재를 통해 상기 내화물의 열팽창에 의한 응력을 상기 보강 띠부재가 설치된 위치의 상부와 하부로 분산시킬 수 있다.
상기 보강 띠부재를 설치하는 과정(S200)은 상기 고로의 측벽에서의 열팽창에 의한 응력 분포를 측정하는 과정(S210); 및 측정된 응력 분포로부터, 상기 고로의 측벽 중 응력이 집중되는 부위에 상기 보강 띠부재를 설치하는 과정(S220)을 포함할 수 있다.
상기 고로의 측벽에서의 열팽창에 의한 응력 분포를 측정할 수 있다(S210). 상기 응력 분포는 축소 모형 또는 컴퓨터 가상화를 통한 시뮬레이션(또는 모의실험)으로 측정할 수도 있고, 실제 고로 조업을 통해 측정할 수도 있다. 또한, 종래에 발생해 오고 있는 철피 크랙을 분석하여 응력 분포를 측정할 수도 있고, 응력이 집중되는 부위(또는 응력집중 부위)를 확인(또는 파악)할 수도 있다.
측정된 응력 분포로부터, 상기 고로의 측벽 중 응력이 집중되는 부위에 상기 보강 띠부재를 설치할 수 있다(S220). 즉, 상기 응력 분포의 측정을 통해 확인된 응력이 집중되는 부위에 상기 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 상기 보강 띠부재를 설치할 수 있다. 도 3(b)와 같이 응력 분포가 측정될 수 있으며, 상기 고로 내부의 바닥면에 대응되는 높이에 가장 강한 응력이 집중될 수 있고, 상기 고로 내부의 바닥면에 대응되는 높이와 그 주변이 응력집중 부위(HW1~HW4)인 것을 확인할 수 있다.
즉, 응력집중 부위(HW1~HW4)는 고로 노저이며, 상기 고로 노저에 보강 띠부재를 설치할 수 있다. 특히, 상기 고로 노저 중 응력집중 부위(HW1~HW4)는 상기 출선구의 하부에 위치할 수 있다. 상기 고로 내부의 바닥면은 상기 용선의 저장시에는 가장 먼저 상기 용선이 저장되고 상기 용선의 배출시에는 가장 나중에 상기 용선이 배출되어 상기 용선과 가장 오래 접촉하고 있으므로, 상기 고로 내부의 바닥면에 대응되는 높이와 이에 근접한 상기 출선구의 하부에 응력이 집중될 수 있다. 이에 상기 보강 띠부재를 상기 응력집중 부위(HW1~HW4)인 상기 출선구의 하부에 설치하여 상기 응력집중 부위(HW1~HW4)의 응력을 비교적 안정한 부위로 분산시킬 수 있다.
상기 보강 띠부재를 설치하는 과정(S200)은 복수의 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합하는 과정(S210)을 포함할 수 있다.
복수의 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합할 수 있다(S210). 상기 고로의 둘레가 매우 클 뿐만 아니라 상기 고로의 외부(또는 외측)에는 출선구로부터 용선을 배출하는 용선 배출부, 풍구로 열풍을 공급하는 열풍 공급부, 냉각시스템에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부 등의 많은 외부 구조물들이 복잡하게 설치되어 있어서, 상기 원주방향 전체를 둘러 상기 보강 띠부재를 설치하기 어려우며, 상기 원주방향 전체에서 상기 보강 띠부재를 동일한 높이로 설치하는 것은 더욱 어렵다.
하지만, 본 발명에서와 같이 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합(예를 들어, 용접)하면서 상기 원주방향 전체를 두르게 되면, 상기 원주방향 전체를 둘러 상기 보강 띠부재를 용이하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 상기 원주방향을 따라 순차적으로 상기 보강 띠부재를 접합하게 되어 상기 원주방향 전체에서 상기 보강 띠부재를 동일한 높이로 용이하게 설치할 수 있다. 이에 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합하여 설치할 수 있다.
상기 보강 띠부재를 설치하는 과정(S200)에서는 복수의 상기 보강 띠부재를 상하방향으로 서로 이격시켜 설치할 수 있다. 상기 보강 띠부재가 하나인 경우에는 상기 보강 띠부재의 상하방향 폭이 작으면 응력의 분산이 미미할 수 있으며, 상기 보강 띠부재의 상하방향 폭이 크면 오히려 응력이 상기 보강 띠부재의 가장자리 부근으로 집중될 수 있고, 상기 보강 띠부재의 설치가 용이하지 않을 수 있다.
이에 복수의 상기 보강 띠부재를 상하방향으로 서로 이격시켜 설치할 수 있다. 예를 들어, 2개의 상기 보강 띠부재가 상하방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있으며, 각 보강 띠부재에서 상부와 하부로 응력을 분산하여 복수의 상기 보강 띠부재 사이의 응력을 저감시킬 수 있다. 즉, 복수의 상기 보강 띠부재가 각각의 설치 부위에서 철피의 외측으로 팽창되는 변형을 잡아주어 각각의 설치 부위에서의 응력이 저감될 수 있고, 복수의 상기 보강 띠부재가 상부와 하부 양측에서 변형을 잡아주고 있어 복수의 상기 보강 띠부재 사이에서도 철피의 외측으로 팽창되는 변형이 감소됨으로써 응력이 저감될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 상기 보강 띠부재를 상하방향으로 서로 이격시켜 설치함으로써, 각 보강 띠부재에서 상부와 하부로 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 두 보강 띠부재의 사이 영역에도 응력이 골고루 분산되어 응력이 어느 한 부위에 집중되지 않을 수 있고, 복수의 상기 보강 띠부재 사이의 전반적인 응력이 저감될 수 있다.
상기 보상 띠부재를 설치하는 과정(S200)은 상기 고로의 사용 전 혹은 사용 도중에 수행할 수 있다. 상기 내화물의 열팽창에 의한 상기 철피로의 응력 전가를 억제 또는 방지하기 위해 상기 내화물의 팽창력을 흡수할 수 있도록 부정형 내화물로 부정형 재질의 래밍(Ramming)재 등을 상기 고로의 측벽에 포함시키고 있으나, 상기 부정형 내화물은 경년에 따라 고형화되어 상기 내화물의 팽창력을 흡수하는 기능이 초기보다 점점 저하된다. 이렇게 상기 내화물의 팽창력을 흡수하는 기능이 저하된 상기 부정형 내화물은 상기 내화물의 팽창력을 충분히 흡수하지 못하게 되며, 이러한 경우에는 상기 부정형 내화물의 사용 전과 동일하게 상기 내화물의 열팽창에 의해 상기 철피에 응력이 전가되게 되고, 상기 철피가 높은 응력에 노출되게 되어 상기 철피에 크랙이 발생할 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 보상 띠부재는 상기 부정형 내화물이 고형화되기 전에 설치하면 되며, 상기 고로의 사용 전부터 설치하여 상기 철피에 전가되는 응력을 저감시킬 수도 있고, 상기 고로의 사용 도중 상기 부정형 내화물의 고형화 전에 설치하여 상기 철피에 전가되는 응력을 저감시킴으로써, 상기 철피가 높은 응력에 노출되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 여기서, 상기 고로의 사용 전에 상기 보상 띠부재를 설치하는 경우는 상기 부정형 내화물을 사용하지 않을 때에도 적용할 수 있으며, 상기 부정형 내화물을 사용할 때에는 상기 철피에 전가되는 응력을 최소화시킬 수도 있고, 상기 응력(또는 팽창력)의 저감을 통해 상기 부정형 내화물의 수명(또는 연한)을 늘릴 수도 있다.
본 발명에 따른 고로 장치의 보강방법은 상기 보강 띠부재의 외측에 지지부재를 설치하는 과정(S300);을 더 포함할 수 있다.
그 다음 상기 보강 띠부재의 외측에 지지부재를 설치한다(S300). 상기 보강 띠부재의 상하방향 폭이 크게 되면, 상기 고로의 측벽 중 상기 보강 띠부재가 겹쳐지는 영역은 철피의 두께가 두꺼워지는 효과가 생겨 철피의 응력이 저감되지만, 상대적으로 철피의 두께가 얇아지는 다른 부분 및/또는 철피와의 접합 부위(또는 경계 부위)에 응력이 집중될 수 있고, 응력이 집중된 부위의 철피에 크랙이 발생할 수 있다. 이로 인해 상기 보강 띠부재의 상하방향 폭은 대체로 작을 수 있다.
이에 상기 보강 띠부재의 외측에 상기 지지부재를 설치할 수 있고, 상기 지지부재를 통해 상기 보강 띠부재를 외측에서 받쳐 지탱(또는 지지)하여 상기 보강 띠부재가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있으며, 보다 효과적으로 철피의 응력을 분산시킬 수 있고, 상기 고로의 측벽 중 응력집중 부위(HW1~HW4)의 응력을 저감시킬 수 있다.
상기 지지부재를 설치하는 과정(S300)은 외부에서 상기 고로 측으로 힘이 인가되도록 상기 지지부재를 복수의 위치에 설치하는 과정(S310)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 지지부재를 설치하는 과정(S300)에서는 외부에서 상기 고로 측으로 힘이 인가되도록 상기 지지부재를 복수의 위치에 설치할 수 있다. 상기 지지부재가 상기 고로의 측벽(예를 들어, 철피 등)에만 고정되어 있으면, 상기 내화물의 열팽창에 의한 상기 고로 측벽의 외측으로 팽창되는 변형에 따라 상기 지지부재의 위치(또는 절대 위치)가 변화될 수 있어 상기 보강 띠부재에 대향력(즉, 상기 보강 띠부재가 외측으로 팽창하는 힘에 대향하는 힘)을 충분히 제공할 수 없게 된다. 이에 따라 상기 지지부재를 외부에서 상기 고로 측으로 힘(또는 대향력)이 인가되도록 설치할 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부재를 상기 외부 구조물들 중 적어도 어느 하나에 연결(또는 고정)시킬 수 있으며, 상기 지지부재의 일측을 상기 외부 구조물에 연결시킬 수 있다. 상기 지지부재가 상기 외부 구조물(들)에 연결되어 있으면, 상기 지지부재가 상기 외부 구조물들에 지탱되어 상기 보강 띠부재에 상기 대향력을 충분히 제공할 수 있고, 상기 보강 띠부재를 안정적으로 받쳐주어 상기 보강 띠부재가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있다. 또한, 지지부재(130)는 그 일측이 외부 지면에 연결될 수도 있으며, 지면에 안정적으로 지탱되어 상기 대향력을 충분히 제공할 수도 있다.
상기 지지부재를 설치하는 과정(S300)에서는 상기 지지부재를 복수의 위치에 설치할 수 있다. 이때, 복수의 상기 지지부재를 상기 원주방향으로 서로 이격시켜 설치할 수 있다. 상기 고로의 외부에는 상기 용선 배출부, 상기 열풍 공급부, 상기 냉각수 공급부 등의 많은 외부 구조물들이 복잡하게 설치되어 있어서, 상기 보강 띠부재와 같이 상기 원주방향으로 상기 고로의 외주면을 둘러 설치하기 어려우며, 어렵게 설치한다고 하여도 상기 보강 띠부재의 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 정도로 상기 보강 띠부재를 받쳐주지 못하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 복수의 상기 지지부재를 상기 원주방향으로 서로 이격시켜 설치함으로써, 상기 외부 구조물들에 간섭되지 않고 안정적으로 상기 지지부재를 설치할 수 있을 뿐만 아니라 상기 보강 띠부재를 안정적으로 지지하여 상기 보강 띠부재가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있다.
한편, 복수의 상기 보강 띠부재 중 최하부의 보강 띠부재와 최상부의 보강 띠부재는 3 내지 6 m 이격되어 설치될 수 있다. 상기 고로 내부의 바닥면 아래의 노저 바닥부는 응력을 상하방향뿐만 아니라 수평방향으로도 넓게 분산시킬 수 있어 상기 최하부의 보강 띠부재가 상기 최상부의 보강 띠부재보다 상기 고로 내부의 바닥면 높이에 대응되는 부위에 근접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 최하부의 보강 띠부재는 상기 고로 내부의 바닥면 높이에 대응되는 부위에서 0 내지 1 m 아래에 설치될 수 있고, 상기 최상부의 보강 띠부재는 상기 최하부의 보강 띠부재에서 3 내지 6 m 상부에 위치할 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 보강 띠부재가 고로의 측벽에 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되어 내화물의 열팽창으로 높아지는 철피의 응력을 분산할 수 있고, 원주방향 전체의 응력을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 철피가 보강될 수 있다. 또한, 응력이 집중되는 부위인 고로의 노저에 보강 띠부재가 설치되어 비교적 안정한 부위로 고로 노저의 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 그리고 보강 띠부재의 외측에 설치되는 지지부재를 통해 보강 띠부재를 받쳐줄 수 있어 보강 띠부재가 외측으로 팽창되는 변형을 잡아줄 수 있으며, 보다 효과적으로 철피의 응력을 분산시킬 수 있고, 고로 노저의 응력을 저감시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
11 : 철피 12 : 단열재
13 : 냉각시스템 14 : 부정형 내화물
15 : 외측 내화물 16 : 내측 내화물
17 : 하부 내화물 100 : 고로 장치
110 : 고로 111 : 출선구
112 : 풍구 113 : 고로 내부의 바닥면
115 : 노저 120 : 보강 띠부재
121 : 최하부 보강 띠부재 122 : 최상부 보강 띠부재
130 : 지지부재 F : 노저 바닥부
W : 벽부

Claims (13)

  1. 내부에 공간이 형성되는 고로;
    상기 고로의 측벽에 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 설치되는 보강 띠부재; 및
    상기 보강 띠부재의 외측에 상기 원주방향으로 서로 이격되어 설치되는 복수의 지지부재;를 포함하고,
    상기 복수의 지지부재는 상기 고로 외부의 구조물들 중 적어도 어느 하나에 연결되어 지탱되며,
    상기 보강 띠부재는 복수개 구비되고, 상기 고로의 출선구의 하부에 위치하며,
    복수의 상기 보강 띠부재 중 최하부의 보강 띠부재는 상기 고로 내부의 바닥면 이하의 높이에 설치되고,
    최상부의 보강 띠부재는 상기 고로 내부의 바닥면보다 높은 위치에 설치되는 고로 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 상기 보강 띠부재는 상하방향으로 서로 이격되어 배치되는 고로 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강 띠부재는 스틸 소재를 포함하는 고로 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보강 띠부재의 상하방향 폭은 상기 고로의 측벽에 상하방향으로 복수개 축조되는 각 내화블록의 높이보다 작은 고로 장치.
  8. 고로를 마련하는 과정;
    상기 고로의 길이방향에서 상기 고로의 출선구의 하부에 상기 고로 철피의 외주면을 따라 원주방향으로 보강 띠부재를 복수개 설치하는 과정; 및
    상기 보강 띠부재의 외측에 지지부재를 설치하는 과정;을 포함하고,
    상기 지지부재를 설치하는 과정에서는 외부에서 상기 고로 측으로 힘이 인가되도록 상기 지지부재를 상기 고로 외부의 구조물들 중 적어도 어느 하나에 연결하여 복수의 위치에 설치하며,
    상기 보강 띠부재를 복수개 설치하는 과정에서는 복수의 상기 보강 띠부재 중 최하부의 보강 띠부재를 상기 고로 내부의 바닥면 이하의 높이에 설치하고, 최상부의 보강 띠부재를 상기 고로 내부의 바닥면보다 높은 위치에 설치하는 고로 장치의 보강방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 보강 띠부재를 설치하는 과정은,
    상기 고로의 측벽에서의 열팽창에 의한 응력 분포를 측정하는 과정; 및
    측정된 응력 분포로부터, 상기 고로의 측벽 중 응력이 집중되는 부위에 상기 보강 띠부재를 설치하는 과정을 포함하는 고로 장치의 보강방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 보강 띠부재를 설치하는 과정은, 복수의 상기 보강 띠부재를 상기 철피에 접합하는 과정을 포함하는 고로 장치의 보강방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 보강 띠부재를 설치하는 과정은,
    상기 고로의 사용 전 혹은 사용 도중에 수행하는 고로 장치의 보강방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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