KR102052663B1 - 프리캐스트 블록 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 금속판과 프리캐스트 블록을 일체화한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서, 그 제조시 혹은 사용시에 프리캐스트 블록에 균열이 생기는 것을 억제한다. 이를 위해 본 발명에서는, 금속제 피복 대상물(11)의 외주를 피복 가능한 금속판(1)과, 금속판(1)과 일체로 되어 있고, 또한 CaO·6Al2O3를 광물 조성으로 한 다공질의 단열성 골재가 배합된 프리캐스트 블록(2)을 구비한 프리캐스트 블록 구조체(A)에 있어서, 금속제 피복 대상물(11)의 길이방향에 대해 직교하는 단면에 있어서, 프리캐스트 블록(2)의 두께와 금속판(1)의 길이의 비(프리캐스트 블록의 두께/금속판의 길이)를 0.2 이상 0.4 이하로 한다.

Description

프리캐스트 블록 구조체
본 발명은, 가열로 등의 열 설비에 있어서, 특히 열손실이 현저한 부위, 예를 들어 수냉 스키드 파이프, 노(爐) 내외벽 등의 금속제 피복 대상물을 내화 피복하기 위한 프리캐스트 블록 구조체에 관한 것이다.
금속제 피복 대상물로서 가열로의 워킹 빔을 구성하는 수냉 스키드 파이프를 예로 설명하면, 종래 일반적으로는 금속제의 수냉 스키드 파이프에 금속제 스터드(금속 스터드)를 용접하여 부정형 내화물을 시공함으로써 수냉 스키드 파이프를 부정형 내화물로 덮고, 이에 의해 내열성 및 단열성을 확보하도록 하였다. 그러나, 이러한 종래 기술에서는, 내화물 해체→스터드 제거→스키드 클린(clean)→스터드 용접→부정형 내화물의 형틀 걸기, 흘려 넣음→양생→형틀 분리 등의 공정이 많고, 스터드 개수가 많다(일반적으로는 20~30개/m이기 때문에 수천개/로))는 사정으로부터 많은 노력과 시간을 필요로 한다는 문제가 있었다.
이 문제를 해소하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1에는, 금속판에 금속 스터드를 설치하여 프리캐스트 블록화한 단열 블록을 사전 성형하고, 용접에 의해 스키드 파이프에 현지 시공하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 본원 출원인은, 특허문헌 2에서 「금속제 피복 대상물의 외주를 피복 가능한 금속판과, 이 금속판에 연결된 세라믹제 스터드와, 이 스터드에 보유지지된 부정형 내화물 재료로 이루어지는 프리캐스트 블록을 구비한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서, 상기 스터드는 상기 금속판에 대해 움직일 수 있도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 구조체」를 제안하고 있다.
이와 같이 금속판과 프리캐스트 블록을 일체화한 프리캐스트 블록 구조체에 의하면, 금속판을 피복 대상물의 외주에 용접하는 것만으로 이 피복 대상물을 내화 피복할 수 있으므로, 금속 스터드를 피복 대상물에 용접하는 경우에 비해 시공성이 매우 향상된다.
그러나, 본 발명자들이 이 프리캐스트 블록 구조체에 대해 시험을 거듭한 바, 그 제조시 혹은 사용시에 프리캐스트 블록에 균열이 생기는 문제가 있는 것을 알 수 있었다.
특허문헌 1: 한국공개특허 제2001-0048087호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2016-104899호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 금속판과 프리캐스트 블록을 일체화한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서, 그 제조시 혹은 사용시에 프리캐스트 블록에 균열이 생기는 것을 억제하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들이 금속판과 프리캐스트 블록의 일체화 조건에 착안하여 검토를 거듭한 결과, 프리캐스트 블록에 균열이 생기는 것을 억제하려면 프리캐스트 블록의 두께와 금속판의 길이의 비가 중요하다는 것이 판명되었다.
즉, 본 발명의 일 관점에 의하면, 「금속제 피복 대상물의 외주를 피복 가능한 금속판과, 이 금속판과 일체로 되어 있고, 또한 CaO·6Al2O3를 광물 조성으로 한 다공질의 단열성 골재가 배합된 프리캐스트 블록을 구비한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서, 상기 금속제 피복 대상물의 길이방향에 대해 직교하는 단면에 있어서, 상기 프리캐스트 블록의 두께와 상기 금속판의 길이의 비(프리캐스트 블록의 두께/금속판의 길이)가 0.2 이상 0.4 이하인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 구조체」가 제공된다.
본 발명에 의하면, 금속판과 프리캐스트 블록을 일체화한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서, 그 제조시 혹은 사용시에 프리캐스트 블록에 균열이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 종래 기술에 비해 시공성이 매우 향상된다는 프리캐스트 블록 구조체의 효과를 실용상 유감없이 발휘할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 프리캐스트 블록 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 프리캐스트 블록 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 도 1 및 도 2의 프리캐스트 블록 구조체에 의해 내화 피복한 수냉 스키드 파이프를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 I-I 단면도이다.
도 5는, 도 3의 II-II 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1 및 도 2에 본 발명의 프리캐스트 블록 구조체의 실시형태를 나타낸다. 또한, 도 3에는 도 1 및 도 2의 프리캐스트 블록 구조체에 의해 내화 피복한 수냉 스키드 파이프를 나타내고, 도 4 및 도 5에는 각각 도 3의 I-I 단면 및 II-II 단면을 나타낸다.
도 1에 도시된 프리캐스트 블록 구조체(A) 및 도 2에 도시된 프리캐스트 블록 구조체(B)는 모두, 금속판(1)과 프리캐스트 블록(2)을 일체화한 것이다. 실시형태에 있어서 금속판(1)과 프리캐스트 블록(2)의 일체화에는 금속 스터드(3)를 사용하고 있다(도 4 및 도 5 참조). 단, 일체화의 수단은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이 세라믹 스터드를 사용하여 일체화할 수도 있다.
금속판(1)은, 금속제 피복 대상물의 외주를 피복 가능한 형상을 가진다. 구체적으로, 도 1의 프리캐스트 블록 구조체(A)의 금속판(1)은 피복 대상물인 원통형의 스키드 포스트(11)(도 4 참조)를 피복 가능한 반원형상을 가지며, 도 2의 프리캐스트 블록 구조체(B)의 금속판(1)은 피복 대상물인 타원통형의 스키드 빔(12)(도 5 참조)을 피복 가능한 부분 타원형상을 가진다. 한편, 프리캐스트 블록(2)은, CaO·6Al2O3를 광물 조성으로 한 다공질의 단열성 골재가 배합된 부정형 내화물 재료(CA6 경량 캐스터블)로 이루어진다. 이 CA6 경량 캐스터블은 경량이며 열전도율이 낮고 내스케일 용손성(溶損性)이 우수하다는 특징을 갖고 있고, 프리캐스트 블록 구조체(A, B)의 단열 효과를 향상시킬 수 있다.
이들 프리캐스트 블록 구조체(A, B)를 사용하여, 도 3에 도시된 바와 같이 수냉 스키드 파이프(10)를 내화 피복한다. 구체적으로, 수냉 스키드 파이프(10)의 스키드 포스트(11)는 도 4에 도시된 바와 같이 둘레방향으로 2개의 프리캐스트 블록 구조체(A)를 사용하여 내화 피복한다. 이 때, 금속판(1)을 스키드 포스트(11)에 용접하는데, 이 용접은 금속판(1)의 단부(1a)에 의해 마련된 간극(용접하기 위해 마련된 간극)을 이용함으로써 용이하고 확실히 실시할 수 있다. 용접 후, 금속판(1)의 단부(1a)에 의해 마련된 간극에는 패칭재(4)가 충전된다. 한편, 수냉 스키드 파이프(10)의 스키드 빔(12)은 도 5에 도시된 바와 같이 둘레방향으로 2개의 프리캐스트 블록 구조체(B)를 사용하여 내화 피복한다. 이 때, 금속판(1)을 스키드 빔(12)에 용접하는데, 이 용접도 금속판(1)의 단부(1a)에 의해 마련된 간극을 이용함으로써 용이하고 확실히 실시할 수 있고, 용접 후, 금속판(1)의 단부(1a)에 의해 마련된 간극에는 패칭재(4)가 충전된다. 둘레방향으로 인접하는 프리캐스트 블록 구조체(B, B)끼리의 간극 부분은 스키드 빔(12)의 상부가 되고, 이 스키드 빔(12)의 상부는 패칭재(4)로 구성되며, 강재를 지지하기 위한 금속제의 스키드 버튼(13)이 적절한 간격으로 설치되어 있다. 또한, 스키드 포스트(11)와 스키드 빔(12)의 접합 부분도 패칭재(4)로 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서 길이방향으로 인접하는 프리캐스트 블록 구조체(A와 A)의 사이, 프리캐스트 블록 구조체(B와 B)의 사이에는, Al2O3 성분을 70질량% 이상 함유하는 섬유(알루미나 섬유)(C)(도 3 중의 C 참조)가 설치되어 있다. 이 섬유(C)가 설치되어 있는 부분은, 이른바 팽창 허용부이며, 최초 사용시의 가열에 의해 CA6 경량 캐스터블 중의 CaO 성분과 섬유 중의 알루미나 성분이 반응하여 CA2(CaO·2Al2O3) 또는 CA6(CaO·6Al2O3)을 생성함으로써 팽창한다. 게다가 상기의 반응에 의해 생성한 CA2 및 CA6은, CA6 경량 캐스터블과 동일한 팽창 수축의 거동을 나타낸다. 이들에 의해, 인접하는 프리캐스트 블록 구조체 사이에 설치한 팽창 허용부에 사용시에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 팽창 허용부 자체는 확보되므로, 열팽창에 의한 응력에 의해 프리캐스트 블록에 균열이나 갈라짐이 생기는 것도 억제할 수 있다.
둘레방향으로 인접하는 프리캐스트 블록 구조체(A와 A)의 사이, 프리캐스트 블록 구조체(B와 B)의 사이에도 섬유(C)를 설치해도 된다.
이상의 구성에 있어서 본 발명의 프리캐스트 블록 구조체(A, B)는, 금속제 피복 대상물(스키드 포스트(11), 스키드 빔(12))의 길이방향에 대해 직교하는 단면, 즉 도 4, 5에서, 프리캐스트 블록(2)의 두께와 금속판(1)의 길이의 비(프리캐스트 블록의 두께/금속판의 길이)가 0.2 이상 0.4 이하인 것을 특징으로 한다. 이 비의 수치가 크면(프리캐스트 블록(2)의 두께가 너무 크면), 사용시에 프리캐스트 블록(2)에 균열이 생기기 쉬워지고 내스폴링성이 저하된다. 이는, 프리캐스트 블록(2)의 두께가 커짐에 따라, 프리캐스트 블록(2)의 내주측과 외주측의 온도 구배가 커지기 때문이라고 추정된다. 또한, 프리캐스트 블록(2)의 두께가 커짐에 따라 프리캐스트 블록 구조체의 중량이 증가하기 때문에 시공성이 저하된다. 이 점에서도 상기의 비는 0.4 이하로 할 필요가 있다. 한편, 상기의 비가 작으면(프리캐스트 블록(2)의 두께가 너무 작으면), 강도 부족에 의해 특히 제조시에 프리캐스트 블록(2)에 균열이 생기기 쉬워진다.
본 발명에서 「프리캐스트 블록의 두께」란, 금속제 피복 대상물의 길이방향에 대해 직교하는 단면에 있어서 금속판에 직교하는 방향의 두께를 말하고, 「금속판의 길이」란, 금속제 피복 대상물의 길이방향에 대해 직교하는 단면에 있어서, 금속제 피복 대상물의 둘레방향을 따른 금속판의 길이를 말한다.
실시예
도 1에 도시된 반원통형의 프리캐스트 블록 구조체(A)(이하, 「타입 A」라고 함) 및 도 2에 도시된 부분 타원통형의 프리캐스트 블록 구조체(B)(이하, 「타입 B」라고 함)에 있어서, 표 1에 나타내는 바와 같이 프리캐스트 블록의 두께와 금속판의 길이를 변화시킨 프리캐스트 블록 구조체에 대해 제조시의 균열 유무, 시공성 및 내스폴링성을 평가하였다. 표 1에서는 프리캐스트 블록을 단순히 블록이라고 표기하고 있다.
제조시의 균열 유무에 대해서는, 부정형 내화물 재료(CA6 경량 캐스터블)를 소정의 수분량으로 혼련하여 각 예의 프리캐스트 블록 형상으로 주조한 후에 양생, 형틀 분리, 건조의 공정을 실시하였을 때의 균열 유무에 의해 평가하였다. 표 1에서는 균열 없음을 ○, 균열 있음을 ×로 표기하였다.
시공성에 대해서는, 프리캐스트 블록 구조체의 중량에 의해 평가하였다. 표 1에서는 무게가 40kg 미만을 ○, 40kg 이상을 ×로 표기하였다.
내스폴링성에 대해서는, 프리캐스트 블록 구조체의 외주면을 1300℃로 가열한 후 강제 공냉하는 가열 냉각의 사이클을 5회 반복하였을 때의 균열 유무에 의해 평가하였다. 표 1에서는 균열 없음을 ○, 균열 있음을 ×로 표기하였다. 이 내스폴링성의 평가는 사용시의 균열 유무를 상정한 것이다.
Figure 112018097180389-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 프리캐스트 블록의 두께와 금속판의 길이의 비(프리캐스트 블록의 두께/금속판의 길이)가 0.2 이상 0.4 이하의 범위 내에 있는 실시예 1 내지 4(타입 A) 및 실시예 5, 6(타입 B)에서는, 모두 제조시에 균열은 생기지 않고 시공성 및 내스폴링성도 양호하였다.
이에 반해, 상기의 비가 0.2를 밑도는 비교예 1, 3(타입 A) 및 비교예 5(타입 B)에서는 제조시에 균열이 생겼다. 또한, 상기의 비가 0.4를 웃도는 비교예 2, 4(타입 A) 및 비교예 6(타입 B)에서는, 내스폴링성이 나쁘고 사용시에 프리캐스트 블록에 균열이 생기기 쉽다고 판단되었다. 제조시에 균열이 생긴 비교예 1, 3, 5에 대해서는 내스폴링성의 평가는 불가능하였다.
A, B 프리캐스트 블록 구조체
C 섬유(알루미나 섬유)
1 금속판
1a 금속판의 단부
2 프리캐스트 블록
3 금속 스터드
4 패칭재
10 수냉 스키드 파이프
11 스키드 포스트
12 스키드 빔
13 스키드 버튼

Claims (1)

  1. 금속제 피복 대상물의 외주를 피복 가능한 금속판과,
    이 금속판과 일체로 되어 있고, 또한 CaO·6Al2O3를 광물 조성으로 한 다공질의 단열성 골재가 배합된 프리캐스트 블록을 구비한 프리캐스트 블록 구조체에 있어서,
    상기 금속제의 피복 대상물의 길이방향에 대해 직교하는 단면에 있어서, 상기 프리캐스트 블록의 두께와 상기 금속판의 길이의 비(프리캐스트 블록의 두께/금속판의 길이)가 0.2 이상 0.4 이하인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 구조체.
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