KR102245232B1

KR102245232B1 - 열회수장치

Info

Publication number: KR102245232B1
Application number: KR1020190170391A
Authority: KR
Inventors: 오혁진; 조한창; 안형준
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-04-28

Abstract

열회수장치를 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열회수장치는 연주공정에서 생산된 고온의 중간소재가 들어오는 장입구와 열이 회수되어 냉각된 상기 중간소재가 나가는 토출구가 형성된 장치본체; 상기 장치본체에서 상기 중간소재가 상기 장입구로부터 상기 토출구로 이송되도록 상기 장치본체에 구비되는 소재이송유닛; 및 상기 장치본체에 구비되며, 전도에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제1열회수부와, 대류에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제2열회수부 및, 복사에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제3열회수부 중 적어도 2개 이상을 포함하는 열회수유닛; 을 포함할 수 있다.

Description

열회수장치{HEAT RECOVERY APPARATUS}

본 발명은 연속주조공정에서 생산된 고온의 슬라브 등의 중간소재로부터 열을 회수하는 열회수장치에 관한 것이다.

제철소의 연속주조공정(이하, '연주공정'이라 함)에서는, 액체상태의 철인 용강이 연속 주조기(이하, '연주기'라 함)에 주입되고, 연주기를 통과하면서 냉각 및 응고되어, 슬라브나 블룸 또는 빌렛 등의 중간소재로 만들어 진다.

응고 직후 고온의 슬라브 등의 중간소재 중 일부는 곧바로 가열로(Reheating Furnace)로 이송되어 재가열 후 압연공정으로 보내지며, 나머지 중간소재는 근처 야드에 적재되어 있다가 스카핑공정으로 이송된다.

야드에 적재되는 중간소재는 길게는 2 내지 3일 정도 대기하며, 예컨대 섭씨 300도 정도까지 자연냉각된다. 이에 따라, 연주기에서 생산된 섭씨 1000도 정도의 고온의 슬라브 등의 중간소재가 스카핑공정까지 이송되는 동안 섭씨 300도 정도까지 냉각되어 슬라브 등의 중간소재의 현열(顯熱, Sensible Heat)이 손실된다.

이러한 연주공정, 보다 정확히는 슬라브 등의 중간소재를 이송 및 적재하는 소재정정공정에서는, 슬라브 등의 중간소재의 현열을 회수하는 열회수장치가 다양한 제약으로 인해 거의 적용되지 못하였다. 즉, 소재정정공정내 슬라브 등의 중간소재의 이송속도가 빠르고, 이송빈도가 높으며, 적재 높이가 다양하고, 스케일이 발생되며, 크레인이나 버킷 등 주변설비들이 지속적으로 이동하고, 소재정정 공장내 높이제한이 있으며, 야드가 넓고, 전기나 배관설비가 지하에 매설되어 있는 등 많은 환경적인 어려움이 있었다.

한국공개특허공보 제2013-0050123호 (2013.05.15. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 목적의 일 측면은 연주공정에서 만들어진 슬라브 등의 고온의 중간소재로부터 전도와 대류 및 복사 중 적어도 2개 이상에 의해서 열을 회수하도록 하는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 열회수장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시 형태에 따른 열회수장치는 연주공정에서 생산된 고온의 중간소재가 들어오는 장입구와 열이 회수되어 냉각된 상기 중간소재가 나가는 토출구가 형성된 장치본체; 상기 장치본체에서 상기 중간소재가 상기 장입구로부터 상기 토출구로 이송되도록 상기 장치본체에 구비되는 소재이송유닛; 및 상기 장치본체에 구비되며, 전도에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제1열회수부와, 대류에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제2열회수부 및, 복사에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제3열회수부 중 적어도 2개 이상을 포함하는 열회수유닛; 을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1열회수부는 제1열전달매체가 상기 중간소재의 적어도 일부가 접촉하는 상기 소재이송유닛의 부분을 통해 상기 중간소재로부터 전도에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제2열회수부는 제2열전달매체가 상기 장치본체 내부를 유동하면서 상기 중간소재로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

그리고, 상기 제3열회수부는 제3열전달매체가 상기 중간소재로부터 복사에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1열회수부는 상기 제1열전달매체가 유동하는 열전달매체유로를 포함하며, 상기 열전달매체유로는 상기 중간소재의 적어도 일부가 접촉하는 상기 소재이송유닛의 부분에 형성되거나 상기 열전달매체유로가 형성된 유동관이 상기 중간소재의 적어도 일부가 접촉하는 상기 소재이송유닛의 부분에 접촉할 수 있다.

그리고, 상기 제2열회수부는 상기 제2열전달매체가 상기 장치본체 내부에 유입되도록 상기 장치본체에 연결되는 매체유입관과, 상기 장치본체 내부를 유동한 상기 제2열전달매체가 배출되도록 상기 장치본체에 연결되는 매체배출관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3열회수부는 적어도 일부가 상기 장치본체 내부를 통과하며 상기 제3열전달매체가 유동하는 매체유동관을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1열전달매체와 상기 제3열전달매체는 물이나 오일이며 상기 제1열회수부에 포함되는 열전달매체유로를 유동한 물이나 오일이 상기 제3열회수부에 포함되는 매체유동관을 유동하거나, 상기 매체유동관을 유동한 물이나 오일이 상기 열전달매체유로를 유동할 수 있다.

또한, 상기 제1열전달매체와 상기 제3열전달매체 중 적어도 하나는 물이며 상기 제2열전달매체는 공기이고, 상기 중간소재로부터 열을 회수한 물이 상기 공기로부터 열을 전달받아 증기가 되도록 하는 증기발생유닛; 을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 증기발생유닛에는 상기 제2열회수부에 포함되는 매체배출관이 연결되거나 통과하고, 상기 제1열회수부에 포함되는 열전달매체유로에 연결되는 연결관이나 상기 열전달매체유로가 형성된 유동관 또는 상기 제3열회수부에 포함되는 매체유동관이 통과할 수 있다.

또한, 상기 장치본체에 구비되는 열전발전모듈을 포함하여 상기 중간소재의 열에 의해서 발전이 이루어지도록 하는 열전발전유닛; 을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 장치본체의 상부와 하부 중 적어도 하나에는 상기 제2열전달매체의 상기 장치본체 내부에의 체류시간이 증가하도록 하는 격벽이 구비될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연주공정에서 만들어진 슬라브 등의 고온의 중간소재로부터 전도와 대류 및 복사 중 적어도 2개 이상에 의해서 열을 회수할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 주요구성의 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 열회수유닛의 제3열회수부를 나타내는 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 주요구성의 단면도이다.
도5 내지 도9는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 작동을 나타내는 도면이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 열회수장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

이하, 도1 내지 도9를 참조로 하여 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예에 대하여 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예를 나타내는 도면이며, 도2는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 주요구성의 사시도이다.

또한, 도3은 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 열회수유닛의 제3열회수부를 나타내는 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 주요구성의 단면도이다.

그리고, 도5 내지 도9는 본 발명에 따른 열회수장치의 일실시예의 작동을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 열회수장치(100)의 일실시예는 장치본체(200)와, 소재이송유닛(300) 및, 열회수유닛(400)을 포함할 수 있다.

장치본체(200)에는 도2와 도4에 도시된 바와 같이 장입구(210)와 토출구(220)가 형성될 수 있다.

연주공정(도시되지 않음)에서 생산된 섭씨 1000도 정도의 고온의 중간소재(IM), 예컨대 슬라브나 블룸 또는 빌렛은 도5와 도6에 도시된 바와 같이 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어갈 수 있다.

연주공정에서 생산된 고온의 중간소재(IM)는, 예컨대 롤러테이블(TR) 등에 의해서 야드(도시되지 않음)로 이송될 수 있다. 이와 같이 야드로 이송된 고온의 중간소재(IM)는 야드에 적재될 수 있다. 연주공정에서 생산된 고온의 중간소재(IM)가 롤러테이블(TR) 등에 의해서 야드로 이송되다가 장치본체(200)의 장입구(210)로 이송될 수 있다. 또한, 야드에 적재된 고온의 중간소재(IM)가 롤러테이블(TR) 등에 의해서 장치본체(200)의 장입구(210)로 이송될 수 있다.

이를 위해서, 장입구(210) 앞에는 도1과 도2 및 도5 내지 도9에 도시된 바와 같이 롤러테이블(TR) 등이 구비될 수 있다. 이와 같이, 롤러테이블(TR) 등에 의해서 장치본체(200)의 장입구(210)로 이송된 고온의 중간소재(IM)는, 예컨대 푸셔(PS) 등에 의해서 장입구(210)를 통해 도6에 도시된 바와 같이 장치본체(200)에 들어갈 수 있다. 연주공정에서 생산된 고온의 중간소재(IM)가 장치본체(200)의 장입구(210)로 이송되고 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어가는 구성은 특별히 한정되지 않고, 이동카트(도시되지 않음)나 픽업크레인(도시되지 않음) 등 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다. 고온의 중간소재(IM)는 하나씩 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어갈 수도 있으나, 2개 이상이 적층된 후 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들아갈 수도 있다.

장입구(210)는 도2와 도4에 도시된 바와 같이 장치본체(200)의 전면에 형성될 수 있다. 그러나, 장입구(210)는 장치본체(200)의 전방부 측면이나 상면에 형성될 수도 있는 등 고온의 중간소재(IM)가 장치본체(200)에 들어갈 수 있는 부분이라면 장치본체(200)의 어떠한 부분에도 형성될 수 있다. 장입구(210)가 장치본체(200)의 전방부 측면에 형성되는 경우에는, 롤러테이블(TR)에 의해서 고온의 중간소재(IM)가 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어가도록 할 수 있다. 또한, 장입구(210)가 장치본체(200)의 전방부 상면에 형성되는 경우에는, 픽업크레인에 의해서 고온의 중간소재(IM)가 장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어가도록 할 수 있다.

장입구(210)를 통해 장치본체(200)에 들어간 고온의 중간소재(IM)는 도7에 도시된 바와 같이 장치본체(200)에 구비되는 소재이송유닛(300)에 의해서 토출구(220)로 이송될 수 있다. 이와 같이, 소재이송유닛(300)에 의해서 토출구(220)로 이송되면서 고온의 중간소재(IM)는 장치본체(200)에 구비되는 열회수유닛(400)에 의해서 열이 회수되어 냉각될 수 있다. 예컨대, 섭씨 300도 내지 400도 정도까지 냉각될 수 있다.

열회수유닛(400)에 의해서 열이 회수되어 냉각된 중간소재(IM)는 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나갈 수 있다. 열이 회수되어 냉각된 중간소재(IM)는, 예컨대 도8에 도시된 바와 같이 드로워(DR) 등에 의해서 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나갈 수 있다. 토출구(220) 앞에는 도1과 도2 및 도5 내지 도9에 도시된 바와 같이 롤러테이블(TR) 등이 구비될 수 있다. 이에 따라, 냉각된 중간소재(IM)는 드로워(DR) 등에 의해서 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나가서 토출구(220) 앞에 구비된 롤러테이블(TR) 등에 놓여질 수 있다. 이와 같이 토출구(220) 앞에 구비된 롤러테이블(TR) 등에 놓여진 중간소재(IM)는 롤러테이블(TR) 등에 의해서 야드로 이송되어 야드에 적재되거나 다음 공정으로 이송될 수 있다. 장치본체(200)에서 소재이송유닛(300)에 의해서 토출구(220)로 이송되면서 열회수유닛(400)에 의해서 열이 회수되어 냉각된 중간소재(IM)가 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나가도록 하는 구성은 특별히 한정되지 않고, 이동카트나 픽업크레인 등 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.

토출구(220)는 장치본체(200)의 후면에 형성될 수 있다. 그러나, 토출구(220)는 장치본체(200)의 후방부 측면이나 상면에 형성될 수도 있는 등 열이 회수되어 냉각된 중간소재(IM)가 장치본체(200)로부터 나갈 수 있는 부분이라면 장치본체(200)의 어떠한 부분에도 형성될 수 있다. 토출구(220)가 장치본체(200)의 후방 측면에 형성되는 경우에는, 롤러테이블(TR)에 의해서 중간소재(IM)가 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나가도록 할 수 있다. 또한, 토출구(220)가 장치본체(200)의 후방부 상면에 형성되는 경우에는, 픽업크레인에 의해서 중간소재(IM)가 토출구(220)를 통해 장치본체(200)로부터 나가도록 할 수 있다.

한편, 장치본체(200)에는 도시되지는 않았지만 장입구(210)나 토출구(220)를 열고 닫는 도어(도시되지 않음)가 구비될 수도 있다.

장치본체(200)의 상부와 하부 중 적어도 하나에는 도4에 도시된 바와 같이 격벽(230)이 구비될 수 있다. 열회수유닛(400)에 포함되는 후술할 제2열회수부(420)는 장치본체(200)의 내부에 제2열전달매체, 예컨대 공기가 유동하도록 하여, 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다. 전술한 격벽(230)에 의해서 장치본체(200) 내부는 서로 연결된 복수개의 공간으로 구획될 수 있다. 이에 따라, 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 격벽(230)이 장치본체(200) 내부를 유동하는 제2열전달매체의 유동을 방해할 수 있어서, 제2열전달매체의 장치본체(200) 내부에의 체류시간이 증가될 수 있다. 그러므로, 제2열전달매체가 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하는 열회수율이 향상될 수 있다. 격벽(230)이 장치본체(200)의 상부와 하부 중 적어도 하나에 구비되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 제2열전달매체의 장치본체(200) 내부에의 체류시간이 증가하도록 하는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.

장치본체(200)를 중간소재(IM)가 이송하면서 냉각되면 중간소재(IM)에 스케일(도시되지 않음)이 발생할 수 있다. 이와 같이 중간소재(IM)에 발생된 스케일은 중간소재(IM)로부터 분리되어 장치본체(200)에 축적될 수 있다. 따라서, 장치본체(200)에는 축적된 스케일을 제거할 수 있는 스케일제거유닛(도시되지 않음)이 장치본체(200)에 구비될 수 있다. 스케일제거유닛은 특별히 한정되지 않고, 장치본체(200)에 축적된 스케일을 제거할 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.

소재이송유닛(300)은 중간소재(IM)가 장치본체(200)에서 장입구(210)로부터 토출구(220)로 이송되도록 장치본체(200)에 구비될 수 있다. 소재이송유닛(300)은, 예컨대 도2와 도4에 도시된 바와 같이 복수개의 고정빔(310)과 복수개의 워킹빔(320)을 포함할 수 있다. 복수개의 고정빔(310)은 장치본체(200) 내부에 서로 소정 간격을 두고 고정될 수 있다. 또한, 복수개의 워킹빔(320)은 각각 복수개의 고정빔(310) 사이에 구비되어 상승과 장치본체(200)의 토출구(220) 측으로의 전진, 하강 및, 장치본체(200)의 장입구(210) 측으로의 후진 운동을 함께 반복할 수 있다. 이와 같이 복수개의 워킹빔(320)이 상승과 전진, 하강 및, 후진 운동을 함께 반복하는 것에 의해서, 도7에 도시된 바와 같이 중간소재(IM)가 장치본체(200)에서 장입구(210)로부터 토출구(220)로 이동할 수 있다. 그러나, 소재이송유닛(300)은 특별히 한정되지 않고, 장치본체(200)에 구비되어 중간소재(IM)가 장치본체(200)에서 장입구(210)로부터 토출구(220)로 이송되도록 하는 것이라면, 롤러테이블(TR)이나 이동대차(도시되지 않음) 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.

한편, 중간소재(IM)의 적어도 일부가 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분에는 열회수유닛(400)에 포함되는 후술할 제1열회수부(410)에 포함되는 열전달매체유로(411)가 도4에 도시된 바와 같이 형성되거나, 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관(도시되지 않음)이 접촉될 수 있다. 그리고, 열전달매체유로(411)에는 제1열전달매체가 유동할 수 있다. 이에 따라, 제1열전달매체가 열전달매체유로(411)를 유동하면서 중간소재(IM)와 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 전도에 의해서 열을 전달받아 열을 회수할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 소재이송유닛(300)이 고정빔(310)과 워킹빔(320)을 포함하는 경우에는, 고정빔(310)에 도4에 도시된 바와 같이 열전달매체유로(411)가 형성되거나, 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관이 고정빔(310)에 접촉될 수 있다.

열회수유닛(400)은 장치본체(200)에 구비될 수 있다. 그리고, 열회수유닛(400)은 제1열회수부(410)와, 제2열회수부(420) 및, 제3열회수부(430) 중 적어도 2개 이상을 포함할 수 있다.

이와 같이, 열회수유닛(400)이 제1열회수부(410)와 제2열회수부(420) 및 제3열회수부(430) 중 적어도 2개 이상을 포함하기 때문에, 고온의 중간소재(IM)로부터의 열회수율이 향상될 수 있다.

제1열회수부(410)는 전도에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 회수할 수 있다. 제1열회수부(410)는 제1열전달매체가 중간소재(IM)의 적어도 일부가 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 전도에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

제1열회수부(410)는 열전달매체유로(411)를 포함할 수 있다. 열전달매체유로(411)에는 제1열전달매체가 유동할 수 있다. 예컨대, 열전달매체유로(411)의 일측이 연결관(PC)에 의해서 제1열전달매체 공급원(도시되지 않음)에 연결되어, 열전달매체유로(411)에 제1열전달매체가 유동할 수 있다. 열전달매체유로(411)는 중간소재(IM)의 적어도 일부가 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분에 형성될 수 있다. 예컨대, 열전달매체유로(411)는 도4에 도시된 바와 같이 소재이송유닛(300)에 포함되는 전술한 고정빔(310)에 형성될 수 있다. 이외, 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관이 중간소재(IM)의 적어도 일부가 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분에 접촉할 수 있다. 예컨대, 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관이 소재이송유닛(300)에 포함되는 전술한 고정빔(310)에 접촉할 수 있다. 이 경우에는, 유동관이 직접 제1열전달매체 공급원에 연결되어, 제1열전달매체가 열전달매체유로(411)를 유동할 수 있다.

제1열전달매체 공급원으로부터 제1열전달매체가 유입되는 열전달매체유로(411)의 일측은 장치본체(200)의 토출구(220) 측에 위치할 수 있다. 그리고, 열전달매체유로(411)를 유동하면서 전도에 의해서 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수한 제1열전달매체가 배출되는 열전달매체유로(411)의 타측은 장치본체(200)의 장입구(210) 측에 위치할 수 있다. 그러나, 열전달매체유로(411)의 배치는 특별히 한정되지 않고 제1열전달매체가 유입되어 유동하면서 전도에 의해서 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수하고 배출될 수 있는 배치라면 어떠한 배치라도 가능하다.

열전달매체유로(411)를 유동하는 제1열전달매체는, 예컨대 물일 수 있다. 이 경우, 제1열전달매체 공급원은 물탱크 등의 물공급원일 수 있다. 그리고, 섭씨 25도 정도의 상온의 물이 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 열전달매체유로(411)에 유입되어 유동하면서 전도에 의해서 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아, 예컨대 섭씨 200도 정도로 가열되어 배출되도록 할 수 있다. 이 경우, 물을 펌프(도시되지 않음) 등에 의해서 대기압 이상으로 가압하여 열전달매체유로(411)로 공급함으로써 증발되지 않도록 할 수 있다. 그러나, 제1열전달매체는 특별히 한정되지 않고, 열전달매체유로(411)를 유동하면서 중간소재(IM)의 적어도 일부가 접촉하는 소재이송유닛(300)의 부분을 통해 중간소재(IM)로부터 전도에 의해서 열을 전달받아 열을 회수할 수 있는 것이라면, 오일 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.

제2열회수부(420)는 대류에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 회수할 수 있다. 제2열회수부(420)는 제2열전달매체가 장치본체(200) 내부를 유동하면서 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

제2열회수부(420)는 매체유입관(421)과, 매체배출관(422)을 포함할 수 있다.

매체유입관(421)은 제2열전달매체가 장치본체(200) 내부에 유입되도록 장치본체(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2열전달매체는 매체유입관(421)을 통해 장치본체(200) 내부에 유입될 수 있다. 예컨대, 매체유입관(421)은 도1과 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 토출구(220) 측의 장치본체(200)의 부분에 연결될 수 있다. 이외, 매체유입관(421)은 토출구(220)에 연결될 수도 있다. 그러나, 매체유입관(421)이 연결되는 장치본체(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 제2열전달매체가 장치본체(200) 내부에 유입될 수 있도록 하는 부분이라면 장치본체(200)의 어떠한 부분에도 연결될 수 있다.

매체유입관(421)을 통해 장치본체(200) 내부에 유입된 제2열전달매체는 장치본체(200) 내부를 유동하면서 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수할 수 있다.

매체배출관(422)은 장치본체(200) 내부를 유동한 제2열전달매체가 배출되도록 장치본체(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 장치본체(200) 내부를 유동하면서 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수한 제2열전달매체는 매체배출관(422)을 통해 장치본체(200)로부터 배출될 수 있다. 예컨대, 매체배출관(422)은 도1과 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 장입구(210) 측의 장치본체(200)의 부분에 연결될 수 있다. 이외, 매체배출관(422)은 장입구(210)에 연결될 수도 있다. 그러나, 매체배출관(422)이 연결되는 장치본체(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 장치본체(200) 내부를 유동한 제2열전달매체가 장치본체(200)로부터 배출될 수 있도록 하는 부분이라면 장치본체(200)의 어떠한 부분에도 연결될 수 있다.

장치본체(200)에 연결되는 매체유입관(421)이나 매체배출관(422)의 부분은 도1과 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 매체유입관(421)이나 매체배출관(422)의 다른 부분보다 클 수 있다. 이에 의해서, 매체유입관(421)을 통한 제2열전달매체의 장치본체(200) 내부로의 유입과 매체배출관(422)을 통한 제2열전달매체의 장치본체(200)로부터의 배출이 원할하게 이루어질 수 있다.

제2열전달매체는 공기일 수 있다. 이 경우 매체유입관(421)에는 도1에 도시된 바와 같이 흡기관(PI)이 연결될 수 있다. 또한, 매체유입관(421)과 흡기관(PI)이 연결되는 부분에는 유로전환밸브(VR)가 구비될 수 있다. 그리고, 매체배출관(422)에는 송풍기(BL)가 구비될 수 있다. 또한, 매체배출관(422)에는 배기관(PE)이 연결되고 매체배출관(422)과 배기관(PE)이 연결되는 부분에는 매체유입관(421)이 연결되며 유로전환밸브(VR)가 구비될 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 송풍기(BL)가 구동된 상태에서 유로전환밸브(VR)를 조작하여 공기가 장치본체(200) 내부를 순환하도록 할 수 있다. 또한, 새로운 공기가 흡기관(PI)을 통해 매체유입관(421)으로 유입되도록 할 수 있다. 그리고, 장치본체(200)를 유동한 일부 공기가 배기관(PE)을 통해 대기로 배출되도록 할 수 있다. 이 경우, 예컨대 섭씨 100도 정도의 공기가 장치본체(200) 내부에 유입되어 장치본체(200) 내부를 유동하면서 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아, 예컨대 섭씨 300도 내지 400도 정도로 가열되어 장치본체(200)로부터 배출되도록 할 수 있다.

제2열전달매체는 특별히 한정되지 않고, 매체유입관(421)을 통해 장치본체(200) 내부에 유입되어 장치본체(200) 내부를 유동하면서 중간소재(IM)로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수한 후 매체배출관(422)을 통해 배출될 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.

제3열회수부(430)는 복사에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 회수할 수 있다. 제3열회수부(430)는 제3열전달매체가 중간소재(IM)로부터 복사에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 할 수 있다.

제3열회수부(430)는 매체유동관(431)을 포함할 수 있다. 매체유동관(431)에는 제3열전달매체가 유동할 수 있다. 매체유동관(431)의 일측이 제3열전달매체 공급원(도시되지 않음)에 연결되어, 매체유동관(431)에 제3열전달매체가 유동할 수 있다.

매체유동관(431)은 도2와 도4에 도시된 바와 같이 적어도 일부가 장치본체(200) 내부를 통과할 수 있다. 이에 따라, 제3열전달매체가 장치본체(200) 내부를 통과하는 매체유동관(431)의 부분을 유동하면서 중간소재(IM)로부터 복사에 의해서 열을 전달받아 열을 회수할 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이 매체유동관(431)이 복수개로 분기되어 장치본체(200) 내부를 복수회 통과하도록 할 수 있다. 이 경우에는 제3열전달매체가 복수개로 분기된 매체유동관(431)으로 각각 나뉘어서 유동하도록 하고 복수개로 분기된 매체유동관(431)을 유동하는 제3열전달매체가 모아지도록 하는 연결헤드(HD)가 매체유동관(431)에 구비될 수 있다.

매체유동관(431)을 유동하는 제3열전달매체는, 예컨대 물일 수 있다. 이 경우, 제3열전달매체 공급원은 물탱크 등의 물공급원일 수 있다. 그리고, 섭씨 25도 정도의 상온의 물이 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 매체유동관(431)에 유입되어 유동하면서 복사에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아, 예컨대 섭씨 200도 정도로 가열되어 배출되도록 할 수 있다. 이 경우, 물을 펌프(도시되지 않음) 등에 의해서 대기압 이상으로 가압하여 매체유동관(431)으로 공급함으로써 증발되지 않도록 할 수 있다. 그러나, 제3열전달매체는 특별히 한정되지 않고, 매체유동관(431)을 유동하면서 중간소재(IM)로부터 복사에 의해서 열을 전달받아 열을 회수할 수 있는 것이라면 오일 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.

제3열전달매체 공급원은 제1열전달매체 공급원과 동일할 수 있다. 이에 따라, 제3열전달매체와 제1열전달매체는 동일할 수 있다. 예컨대, 제3열전달매체 공급원과 제1열전달매체 공급원은 동일한 물공급원이며 제3열전달매체와 제1열전달매체는 물일 수 있다. 이에 따라, 예컨대 하나의 물공급원으로부터 물이 공급되어 제1열회수부(410)의 열전달매체유로(411)와 제3열회수부(430)의 매체유동관(431)을 유동할 수 있다. 그러나, 제3열전달매체 공급원과 제1열전달매체 공급원은 동일하지 않을 수 있으며, 이 경우 제3열전달매체와 제1열전달매체는 동일하지 않을 수도 동일할 수도 있다.

한편, 제1열전달매체와 제3열전달매체는 물이나 오일이며 제1열회수부(410)의 열전달매체유로(411)를 유동한 물이나 오일이 제3열회수부(430)의 매체유동관(431)을 유동하거나, 매체유동관(431)을 유동한 물이나 오일이 열전달매체유로(411)를 유동할 수 있다.

이를 위해서, 열전달매체유로(411)의 타측이 연결관(PC)에 의해서 매체유동관(431)의 일측에 연결되거나, 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관의 타측이 매체유동관(431)의 일측에 연결될 수 있다. 또한, 매체유동관(431)의 타측이 연결관(PC)에 의해서 열전달매체유로(411)의 일측에 연결되거나, 매체유동관(431)의 타측이 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관의 일측에 연결될 수 있다. 그리고, 물이나 오일이 먼저 열전달매체유로(411)를 유동하면서 전도에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수한 후 매체유동관(431)을 유동하면서 복사에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수할 수 있다. 또한, 물이나 오일이 먼저 매체유동관(431)을 유동하면서 복사에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수한 후 열전달매체유로(411)를 유동하면서 전도에 의해서 중간소재(IM)로부터 열을 전달받아 열을 회수할 수 있다. 이에 따라, 중간소재(IM)로부터의 열회수율이 향상될 수 있다.

도1과 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 장치본체(200) 전체에 제1열회수부(410)와 제2열회수부(420) 및 제3열회수부(430)가 구비되도록 할 수 있지만, 장입구(210) 측의 장치본체(200)의 부분에는 제1열회수부(410)와 제2열회수부(420)가 구비되고, 토출구(220) 측의 장치본체(200)의 부분에는 제1열회수부(410)와 제3열회수부(430)가 구비되도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 열회수장치(100)의 일실시예는 증기발생유닛(500)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1열전달매체와 제3열전달매체 중 적어도 하나는 물이며 제2열전달매체는 공기일 수 있다. 그리고, 증기발생유닛(500)은 중간소재(IM)로부터 열을 회수한 물이 공기로부터 열을 전달받아 증기가 되도록 할 수 있다. 이와 같이 만들어진 증기는 사용처나 증기발전기 등으로 공급될 수 있다.

이를 위해서, 증기발생유닛(500)에는 제2열회수부(420)의 매체배출관(422)이 연결되거나 통과할 수 있다. 또한, 증기발생유닛(500)에는 제1열회수부(410)의 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관 또는 제3열회수부(430)의 매체유동관(431)이 통과될 수 있다. 이에 따라, 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 증기발생유닛(500)에서, 매체배출관(422)을 유동하여 증기발생유닛(500) 내부를 유동하거나 매체배출관(422)을 유동하는 공기로부터, 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관 또는 매체유동관(431)을 유동하는 물로 열전달이 이루어질 수 있다. 그리고, 증기발생유닛(500)을 통과하는, 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)의 부분이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관의 부분 또는 매체유동관(431)의 부분을, 유동하는 물이 가열되어 증기가 될 수 있다.

이 경우, 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관이 증기발생유닛(500) 전에서 매체유동관(431)에 연결되고, 매체유동관(431)이 증기발생유닛(500)을 통과할 수 있다. 그리고, 매체유동관(431)은 증기발생유닛(500)에서 나선형상으로 수회 감기거나, 핀(도시되지 않음) 등이 구비되거나, 핀 등이 구비되지 않으면서 나선형상으로 수회 감기지도 않을 수 있다. 이외, 매체유동관(431)이 증기발생유닛(500) 전에서 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관에 연결되고, 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관이 증기발생유닛(500)을 통과할 수 있다. 그리고, 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관은 증기발생유닛(500)에서 나선형상으로 수회 감기거나, 핀 등이 구비되거나, 핀 등이 구비되지 않으면서 나선형상으로 수회 감기지도 않을 수 있다.

한편, 증기발생유닛(500)을 통과하는 제1열회수부(410)의 열전달매체유로(411)에 연결되는 연결관(PC)이나 열전달매체유로(411)가 형성된 유동관 또는 제3열회수부(430)의 매체유동관(431)에는 감압기(도시되지 않음)가 구비되어, 물이 압력이 낮아지도록 함으로써, 증기가 더 잘 발생하도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 열회수장치(100)의 일실시예는 열전발전유닛(600)을 더 포함할 수 있다. 열전발전유닛(600)은 장치본체(200)에 구비되는 열전발전모듈(610)을 포함하여 중간소재(IM)의 열에 의해서 발전이 이루어지도록 할 수 있다. 예컨대, 복수개의 열전발전모듈(610)이 도1과 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 장입구(210) 측의 장치본체(200)의 상면에 구비되어 열전발전유닛(600)을 형성할 수 있다. 그러나, 열전발전유닛(600)이 구비되는 장치본체(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 열전발전모듈(610)이 구비되어 중간소재(IM)의 열에 의해서 발전이 이루어지는 부분이라면 장치본체(200)의 어떠한 부분이라도 가능하다. 또한, 전술한 바와 같이 열전발전모듈(610)은 장치본체(200)의 일면, 예컨대 상면에 구비될 수도 있지만, 장치본체(200)의 일면과 일체로 이루어질 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 열회수장치를 사용하면, 연주공정에서 만들어진 슬라브 등의 고온의 중간소재로부터 전도와 대류 및 복사 중 적어도 2개 이상에 의해서 열을 회수할 수 있다.

상기와 같이 설명된 열회수장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 열회수장치 200 : 장치본체
210 : 장입구 220 : 토출구
230 : 격벽 300 : 소재이송유닛
310 : 고정빔 320 : 워킹빔
400 : 열회수유닛 410 : 제1열회수부
411 : 열전달매체유로 420 : 제2열회수부
421 : 매체유입관 422 : 매체배출관
430 : 제3열회수부 431 : 매체유동관
500 : 증기발생유닛 600 : 열전발전유닛
610 : 열전발전모듈 IM : 중간소재
TR : 롤러테이블 PS : 푸셔
DR : 드로워 PC : 연결관
VR : 유로전환밸브 BL : 송풍기
PI : 흡기관 PE : 배기관
HD : 연결헤드

Claims

연주공정에서 생산된 고온의 중간소재가 들어오는 장입구와 열이 회수되어 냉각된 상기 중간소재가 나가는 토출구가 형성된 장치본체;
상기 장치본체에서 상기 중간소재가 상기 장입구로부터 상기 토출구로 이송되도록 상기 장치본체에 구비되는 소재이송유닛; 및
상기 장치본체에 구비되며, 전도에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제1열회수부와, 대류에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제2열회수부 및, 복사에 의해서 상기 중간소재로부터 열을 회수하는 제3열회수부 중 적어도 2개 이상을 포함하는 열회수유닛; 을 포함하며,
상기 제1열회수부는 제1열전달매체가 상기 중간소재의 적어도 일부가 접촉하는 상기 소재이송유닛의 부분을 통해 상기 중간소재로부터 전도에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 하고,
상기 제1열회수부는 상기 제1열전달매체가 유동하는 열전달매체유로를 포함하며, 상기 열전달매체유로는 상기 중간소재의 적어도 일부가 접촉하는 상기 소재이송유닛의 부분에 형성되는 열회수장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제2열회수부는 제2열전달매체가 상기 장치본체 내부를 유동하면서 상기 중간소재로부터 대류에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 하는 열회수장치.
제3항에 있어서, 상기 제3열회수부는 제3열전달매체가 상기 중간소재로부터 복사에 의해서 열을 전달받아 열을 회수하도록 하는 열회수장치.
삭제
제4항에 있어서, 상기 제2열회수부는 상기 제2열전달매체가 상기 장치본체 내부에 유입되도록 상기 장치본체에 연결되는 매체유입관과, 상기 장치본체 내부를 유동한 상기 제2열전달매체가 배출되도록 상기 장치본체에 연결되는 매체배출관을 포함하는 열회수장치.
제4항에 있어서, 상기 제3열회수부는 적어도 일부가 상기 장치본체 내부를 통과하며 상기 제3열전달매체가 유동하는 매체유동관을 포함하는 열회수장치.
제4항에 있어서, 상기 제1열전달매체와 상기 제3열전달매체는 물이나 오일이며 상기 제1열회수부에 포함되는 열전달매체유로를 유동한 물이나 오일이 상기 제3열회수부에 포함되는 매체유동관을 유동하거나, 상기 매체유동관을 유동한 물이나 오일이 상기 열전달매체유로를 유동하는 열회수장치.
제4항에 있어서, 상기 제1열전달매체와 상기 제3열전달매체 중 적어도 하나는 물이며 상기 제2열전달매체는 공기이고, 상기 중간소재로부터 열을 회수한 물이 상기 공기로부터 열을 전달받아 증기가 되도록 하는 증기발생유닛; 을 더 포함하는 열회수장치.
제9항에 있어서, 상기 증기발생유닛에는 상기 제2열회수부에 포함되는 매체배출관이 연결되거나 통과하고, 상기 제1열회수부에 포함되는 열전달매체유로에 연결되는 연결관이나 상기 열전달매체유로가 형성된 유동관 또는 상기 제3열회수부에 포함되는 매체유동관이 통과하는 열회수장치.
제4항에 있어서, 상기 장치본체에 구비되는 열전발전모듈을 포함하여 상기 중간소재의 열에 의해서 발전이 이루어지도록 하는 열전발전유닛; 을 더 포함하는 열회수장치.
제3항에 있어서, 상기 장치본체의 상부와 하부 중 적어도 하나에는 상기 제2열전달매체의 상기 장치본체 내부에의 체류시간이 증가하도록 하는 격벽이 구비되는 열회수장치.