KR102547848B1 - 야금로를 위한 버크스테이를 갖는 측벽 - Google Patents

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마리나 케이. 템키나
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시스템즈 스프레이-쿨드, 인코포레이티드
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Abstract

야금로를 위한 측벽 및 측벽을 가지는 야금로가 본원에 설명된다. 일 예에서, 외부 벽, 핫 플레이트 및 버크스테이를 포함하는 야금로의 측벽이 제공된다. 핫 플레이트는 외부 벽에 이격된 관계로 커플링된다. 버크스테이는 외부 벽 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링된다. 버크스테이는 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹을 포함한다. 버크스테이 웹은 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부, 및 핫 플레이트에 기계적으로 그리고 이동가능하게 커플링되는 제2 단부를 포함한다.

Description

야금로를 위한 버크스테이를 갖는 측벽
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 야금로(metallurgical furnace)의 측벽을 위한 하나 이상의 버크스테이들(buckstays)을 갖는 측벽에 관한 것이다.
[0002] 야금로들(예컨대, 전기 아크로(electric arc furnace))은 용융된 금속 재료들의 처리시에 사용된다. 전기 아크로는 흑연 전극으로부터의 전기 아크에 의해 노(furnace)에서 장입된 금속을 가열한다. 전극으로부터의 전류는 금속 재료들의 용융조(molten bath)를 형성하는 장입된 금속 재료를 통과한다. 용융조는 일반적으로, 용융된 재료, 예컨대, 강, 및 슬래그(slag)(제강(steelmaking)의 부산물)를 포함한다.
[0003] 야금로는, 후퇴가능한(retractable) 루프, 내화 벽돌로 라이닝되는(lined with) 노상(hearth), 및 노상의 최상부 상에 놓이는 측벽을 포함하는 다수의 컴포넌트들을 갖는다. 야금로는 전형적으로, 노가 축을 중심으로 틸팅하는(tilt) 것을 가능하게 하기 위해 틸팅 플랫폼(tilting platform) 상에 놓인다. 용융된 재료들의 처리 동안, 노는 슬래그 도어로서 지칭되는 노에서의 제1 개구를 통해 슬래그를 제거하기 위해 제1 방향으로 틸팅한다. 제1 방향으로 노를 틸팅하는 것은 일반적으로 “슬래그에 대한 틸팅(tilting to slag)”으로서 지칭된다. 노는 또한, 탭 스파우트(tap spout)를 통해 액체 강을 제거하기 위해 용융된 재료들의 처리 동안 제2 방향으로 틸팅해야 한다. 제2 방향으로 노를 틸팅하는 것은 일반적으로 “탭(tap)에 대한 틸팅”으로서 지칭된다. 제2 방향은 일반적으로, 실질적으로 제1 방향의 반대인 방향이다.
[0004] 야금로 내에 용융된 재료들의 처리 동안 생성되는 극도의 열 부하들(heat loads)로 인해, 다양한 유형들의 냉각 방법들이, 예를 들어, 노의 루프 및 측벽의 온도를 조절하는 데 사용된다. 저압 분무-냉각으로 지칭되는 하나의 냉각 방법은 노의 측벽의 핫 플레이트에 대해 유체-기반 냉매(예컨대, 물)를 분무한다. 유체-기반 냉매가 핫 플레이트의 외부 표면에 접촉하고 그리고 핫 플레이트가 노 내의 용융된 재료들로부터 핫 플레이트로 전달되는 열이 경감됨에 따라, 따라서 핫 플레이트 및 측벽의 온도를 조절한다. 진공배기(evacuation) 시스템은 측벽으로부터 소모된 냉매(즉, 핫 플레이트의 외부 표면에 접촉한 냉매)를 연속적으로 제거하는 데 사용된다.
[0005] 핫 플레이트는, 측벽 상에서 노의 루프를 지지하는데 필요한 구조적 강성을 제공하기 위해 그리고 노상 상의 그의 위치로부터 측벽을 상승하기 위한 리프트 지점을 제공하기 위해 버크스테이를 사용하여 측벽의 외부 벽에 커플링된다. 그러나, 핫 플레이트가 열 부하들로 인해 부착된 버크스테이에 대해 팽창하고 수축함에 따라, 핫 플레이트 팽창 및 수축의 제한들에 의해 유발되는 응력 때문에, 핫 플레이트의 균열이 초래되며, 이는 루프를 지지하는 측벽의 고장을 잠재적으로 초래할 수 있다. 또한, 버크스테이가 핫 플레이트의 전체 표면에 따라 연속적으로 용접됨에 따라, 버크스테이는, 냉매가 핫 플레이트에 걸쳐 자유롭게 분포되는 것을 방해하는 댐(dam)으로서 작용한다. 그리고, 특히 노가 틸팅될 때, 버크스테이는, 핫 플레이트의 구역들이 냉매가 고갈되는 것을 유발시킬 수 있어, 핫 플레이트에 대한 과열 및 손상을 초래한다.
[0006] 따라서, 노 측벽에 대한 개선에 대한 필요가 존재한다.
[0007] 야금로의 측벽 및 야금로가 본원에 설명된다. 일 예에서, 야금로의 측벽이 제공된다. 측벽은 외부 벽, 핫 플레이트 및 다수의 버크스테이들을 포함한다. 핫 플레이트는 외부 벽에 이격된 관계로 커플링된다. 버크스테이는 외부 벽 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링된다. 버크스테이는 버크스테이 플랜지(buckstay flange)로부터 연장하는 버크스테이 웹을 포함한다. 버크스테이 웹(buckstay web)은 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부, 및 핫 플레이트에 기계적으로 그리고 이동가능하게 커플링되는 제2 단부를 포함한다.
[0008] 다른 예에서, 분무-냉각식 야금로가 제공된다. 야금로는 본체 및 루프를 포함한다. 본체는 내화 벽돌로 라이닝되는 노상을 갖는다. 루프는 측벽의 최상부 플랜지 상에 배치된다. 측벽은 외부 벽, 핫 플레이트 및 다수의 버크스테이들을 포함한다. 버크스테이는 외부 벽 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링된다. 버크스테이는 버크스테이 플랜지 및 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹을 포함한다. 버크스테이 웹은 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부, 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 제2 단부를 포함한다. 버크스테이 웹의 제2 단부의 적어도 일부분은, 핫 플레이트 상에 존재하는 냉매가 버크스테이 웹과 핫 플레이트의 제2 단부 사이에서 유동하는 것을 허용하기 위해 핫 플레이트로부터 이격된다.
[0009] 또 다른 예에서, 버크스테이를 야금로 측벽의 핫 플레이트에 이격된 관계로 커플링하는 단계, 및 버크스테이를 야금로 측벽의 외부 벽에 커플링하는 단계를 포함하는 야금로의 측벽을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
[0010] 본 개시의 위에서 인용된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단하게 요약된, 본 개시에 대한 보다 구체적인 설명이, 그의 일부가 첨부된 도면들에 예시된 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 그러나, 본 개시가 다른 동등한 효과적인 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 본 개시의 단지 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 본 개시의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것에 주목해야 한다.
[0011] 도 1은 야금로의 측면 입면도를 예시한다.
[0011] 도 2는 루프 및 커버가 제거된 경우의 도 1의 야금로의 상면도를 예시한다.
[0013] 도 3은 도 2에서 예시된 단면선(A- -A)을 따라 취해진 도 1의 야금로의 측벽의 단면입면도이다.
[0014] 도 4는 도 3에서 예시된 선(B - - B)을 따라 취한 도 1의 야금로의 측벽의 단면도이다.
[0015] 도 5는 도 1의 야금로의 측벽의 탭 측면에 대한 스텝 업(step up)에서 입면도를 예시한다.
[0016] 도 6은 도 5에 예시된 선(C - - C)을 따라 취한 도 1의 야금로의 립의 측벽의 단면도를 예시한다.
[0017] 도 7은 야금로의 측벽에 버크스테이를 설치하기 위한 방법의 예를 예시한다.
[0018] 본 발명은 측벽을 가지는 야금 전기 아크로에 관한 것이다. 일 실시예에서, 측벽은 외부 벽 및 핫 플레이트에 부착되는 브라켓을 가지는 핫 플레이트, 및 외부 벽 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 버크스테이를 갖는다. 버크스테이는 버크스테이 플랜지 및 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹을 포함한다. 버크스테이 웹은 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부 및 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 제2 단부를 포함한다. 제2 단부는 브라켓에 이동가능하게 체결된다. 버크스테이가 핫 플레이트에 이동가능하게 체결되기 때문에, 외부 벽은 또한 핫 플레이트에 대해 이동가능하며, 따라서 측벽의 기계적인 무결성이 심지어 많은 열적 사이클 후에도 유지되는 것을 허용한다. 더욱이, 버크스테이가 핫 플레이트에 대해 분리되어 이격됨에 따라, 핫 플레이트 상에 존재하는 냉매가 핫 플레이트에 걸쳐 자유롭게 유동하는 것이 버크스테이에 의해서 차단되지는 않는다. 따라서, 핫 플레이트의 분무 냉각은, 특히 노가 버크스테이와 핫 플레이트 사이의 냉매의 유동으로 인해 틸팅될 때 더 효율적이다. 또한, 간격은 핫 플레이트와 외부 벽 사이의 열 전달의 양을 감소시키며, 따라서 종래 설계들과 비교하여 노 내의 온도 조절을 더 효율적이게 하면서, 외부 벽을 접촉부(touch)보다 더 차갑게 한다.
[0019] 도 1은 야금로(100)의 측면 입면도를 예시한다. 야금로(100)는 본체(102) 및 루프(120)를 갖는다. 루프(120)는 본체(102)의 측벽(110) 상에서 지지된다. 본체(102)는 형상이 일반적으로 원통형이지만, 타원형 저부를 가질 수 있다. 본체(102)는 또한, 본체(102)의 주요 원통 부분으로부터 바깥쪽으로 연장하는 탭 측면에 대한 스텝 업(104)을 포함한다. 스텝 업(104)은 측벽(112)(이 측벽은 측벽(110)의 부분으로 고려할 수 있음) 및 커버(113)을 포함한다.
[0020] 스텝 업(104)을 포함하는 본체(102)는 내화 벽돌(refractory brick)(108)로 라이닝되는 노상(106)을 갖는다. 측벽들(110, 112)은 노상(106)의 최상부 상에 배치된다. 측벽(110)은 최상부 플랜지(114) 및 저부 플랜지(115)를 갖는다. 루프(120)는 측벽(110)의 최상부 플랜지(114) 상에 이동가능하게 배치된다. 측벽(110)의 저부 플랜지(115)는 노상(106) 상에 제거가능하게 배치된다.
[0021] 분무 냉각 시스템(121)은 측벽(110)의 온도를 제어하는 데 활용된다. 분무 냉각 시스템(121)은 냉매를 측벽(110) 내로 도입하기 위한 인풋 냉각 포트(input cooling port)(117) 및 측벽(110)으로부터 소모된 냉매를 비우기 위한 방출 포트(drain port)(119)를 갖는다. 분무 냉각 시스템(121)의 추가적인 상세들은 아래에서 추가적으로 논의된다.
[0022] 본체(102)는 일반적으로 야금로(100)의 내부 체적(116)(도 2에서 도시됨)을 둘러싼다. 내부 체적(116)은, 야금로(100)의 노상(106) 내에서 용융될 수 있는, 용융된 재료(118), 예컨대, 금속, 스크랩 금속, 또는 다른 용융가능한 재료로 로딩되거나 장입될 수 있다.
[0023] 본체(102) 및 루프(120)를 포함하는 야금로(100)는, 야금로(100)가 틸팅할 수 있는 틸트(tilt) 축선(122)을 따라 회전가능하다. 야금로(100)는 슬래그(slag)를 제거하기 위해, 때때로 “히트(heat)”로서 지칭되는 단일 배치 용융 공정(single batch melting process) 동안 여러번 슬래그 도어(slag door)(미도시됨)를 향해 틸트 축선(122)을 중심으로 제1 방향으로 틸팅될 수 있다. 유사하게는, 야금로(100)는 용융된 재료(118)를 제거하기 위해 하나의 최종 시간을 포함하는 단일 배치 용융 공정 동안 여러번 탭 스파우트(tap spout)(미도시됨)를 향해 틸트 축선(122)을 중심으로 제2 방향으로 틸팅될 수 있다.
[0024] 루프 리프트 부재들(roof lift members)(124)은 제1 단부에서 루프(120)에 부착될 수 있다. 루프 리프트 부재들(124)은 루프(120)를 지지하기 위한 체인들(chains), 케이블들(cables), 리지형 지지부들(ridged supports), 또는 다른 적합한 기구들에 의해 지지될 수 있다. 루프 리프트 부재들(124)은 제2 단부에서 하나 이상의 매스트 아암들(mast arms)(126)에 부착될 수 있다. 매스트 아암들(126)은 수평으로 연장하고 그리고 매스트 지지부(128)로부터 바깥쪽으로 펼쳐진다. 매스트 지지부(128)는 매스트 포스트(mast post)(130)에 의해 지지될 수 있다. 매스트 지지부(128)는 매스트 포스트(130)를 중심으로 회전할 수 있다. 대안적으로, 매스트 포스트(130)는 루프 리프트 부재들(124)을 이동시키기 위해 매스트 지지부(128)와 회전할 수 있다. 또 다른 예들에서, 루프 리프트 부재들(124)은 루프(120)를 이동시키도록 공중에서(aerially) 지지될 수 있다. 일 실시예에서, 루프(120)는 측벽(110)으로부터 멀리 상승하거나 스윙하도록(swing) 구성된다. 루프(120)는 그 내부에 재료를 로딩하기 위한 측벽(110)의 최상부 플랜지(114)를 통해 야금로(100)의 내부 체적(116)을 노출하기 위해 측벽(110)으로부터 멀리 상승된다.
[0025] 루프(120)는 형상이 원형일 수 있다. 중앙 개구(134)가 루프(120)를 통해 형성될 수 있다. 전극들(136)은, 루프(120) 위의 포지션으로부터 내부 체적(116)으로 중앙 개구(134)를 통해 연장한다. 야금로(100)의 작동 동안, 전극들(136)은, 재료(118)를 용융시키기 위해 전기 아크로 생성된 열(electric arc-generated heat)을 제공하도록, 중앙 개구(134)를 통해 야금로(100)의 내부 체적(116)으로 하강된다. 루프(120)는, 작동 동안 야금로(100)의 내부 체적(116) 내에서 생성되는 연무들의 제거를 가능하게 하기 위해 배출 포트(exhaust port)를 더 포함할 수 있다.
[0026] 도 2는 루프(120)가 제거된 경우의 야금로(100)의 상면도를 예시한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 야금로(100)의 측벽(110)은 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)를 갖는다. 외부 벽(144)은 본체(102)의 중심 축(142)에 대해 핫 플레이트(146)의 바깥쪽으로 이격된다. 외부 벽(144)을 등지고 그리고 중심 축(142)을 향하는 핫 플레이트(146)의 측면은 야금로(100)의 내부 체적(116)에 노출된다. 일 예에서, 핫 플레이트(146)는 본체(102)의 중심 축(142)에 대해 측벽(110)의 외부 벽(144)과 동심이다. 복수의 톨 버크스테이들(tall buckstays)(150)은 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)에 대해 분포되고, 그리고 핫 플레이트(146)를 야금로(100)의 측벽(110)의 외부 벽(144)으로부터 격리시킨다.
[0027] 야금로(100)의 스텝 업(104)은 외부 벽(154)을 포함하는 측벽(112)을 갖는다. 제2의 복수의 숏 버크스테이들(short buckstays)(156)이 스텝 업(104)의 외부 벽(154)에 대해 야금로(100)의 측벽(110)의 핫 플레이트(146)에 분포된다.
[0028] 버크스테이들(150, 156)은 외부 벽(144, 154)을 핫 플레이트(146)에 커플링하며, 따라서, 측벽(110)의 좌굴 저항(buckling resistance)을 상당히 증가시켜, 이에 의해 루프(120)가 본체(102)에 의해 안전하게 지지되는 것을 허용한다.
[0029] 도 3은 도 2의 선(A- -A)을 따라 취해진 야금로(100)의 측벽(110)의 입면 단면도를 예시한다. 도 4는 도 3의 단면선(B - - B)을 따라 취해진 야금로(100)의 측벽(110)의 단면도를 예시한다. 측벽(110)은 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)를 포함한다. 핫 플레이트(146)는 핫 플레이트에 부착되는 하나 이상의 브라켓들(158)을 갖는다. 브라켓들(158)은 톨 버크스테이(150)를 핫 플레이트(146)에 이동가능하게 부착하기 위한 장착 지점을 제공한다. 즉, 브라켓들(158)은, 장착 인터페이스를 통해 어느 정도의 상대적인 모션을 허용하는 방식으로 톨 버크스테이(150)를 핫 플레이트(146)에 부착하는 것을 가능하게 한다. 즉, 버크스테이(150)는, 측벽(110)의 기계적인 무결성 및 강도를 포함하지 않고, 핫 플레이트(146)가 외부 벽(144)에 대해 이동하는 것을 허용하는 방식으로 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)를 기계적으로 커플링한다. 일 예에서, 브라켓들(158)은 핫 플레이트(146)에 용접되고 그리고 버크스테이(150)에 체결된다.
[0030] 톨 버크스테이(150)는 버크스테이 플랜지(162) 및 버크스테이 플랜지(162)로부터 안쪽으로 연장하는 버크스테이 웹(164)을 포함한다. 톨 버크스테이(150)는 또한 측벽(110)을 이동시키고 그리고 설치할 때의 사용을 위한 리프트 지점(310)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 버크스테이 웹(164)은 버크스테이 플랜지(162)로부터 핫 플레이트(146)를 향해 수직으로 연장한다. 다른 예에서, 버크스테이 웹(164)은 버크스테이 플랜지(162)에 대해 경사진 배향을 갖는다. 예에서, 버크스테이 플랜지(162)는 핫 플레이트(146)에 대해 준-접선 방향으로(quasi-tangentially) 평행하게 배향된다.
[0031] 버크스테이 웹(164)은 버크스테이 플랜지(162)에 기계적으로 커플링되는 제1 단부(166) 및 핫 플레이트(146)에 기계적으로 커플링되는 제2 단부(168)를 포함한다. 버크스테이 플랜지(162)는 임의의 적합한 방식으로 측벽(110)에 기계적으로 커플링될 수 있다. 도 3에서 묘사되는 예에서, 버크스테이 플랜지(162)는 측벽(110)에 연속적으로 용접된다.
[0032] 측벽(110)의 최상부 플랜지(114) 및 저부 플랜지(115)는 또한, 버크스테이 플랜지(162)에 그리고 선택적으로 또한, 버크스테이 웹(164)에 기계적으로 커플링된다. 측벽(110)의 최상부 플랜지(114) 및 저부 플랜지(115)는 또한, 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)에 기계적으로 커플링된다. 따라서, 최상부 플랜지(114), 저부 플랜지(115), 버크스테이 플랜지(162), 버크스테이 웹(164), 외부 벽(144) 및 핫 플레이트(146)는, 통합 구조물이 측벽(110)에 무결성, 후프(hoop) 및 압축 강도를 제공함에 따라 함께 고정된다.
[0033] 측벽(110)을 추가적으로 강화하기 위해, 적어도 하나의 내부 플랜지(152)가 측벽(110)의 최상부 플랜지(114)와 저부 플랜지(115) 사이의 위치에서 버크스테이 웹(164), 외부 벽(144), 및 핫 플레이트(146)에 기계적으로 커플링된다. 일 예에서, 내부 플랜지(152)는, 버크스테이 웹(164)을 통해 형성되는 통로(302)에 인접하게 위치되어 통로(302)의 존재로 인한 재료의 손실 및 버크스테이 웹(164)의 강도를 보상한다. 플랜지(152)는 버크스테이 웹(164)의 평면에 대해 수직한 배향을 가질 수 있다. 단일 플랜지(152)는 버크스테이 웹(164)의 일 측면 상에서 활용될 수 있거나, 2개의 플랜지들(152)이 버크스테이 웹(164)의 양 측면 상에서 활용될 수 있다.
[0034] 핫 플레이트(146) 및 외부 벽(144)은 측벽(110) 내의 봉입부(enclosure)(172)를 형성한다. 분무 냉각 시스템(121)은 봉입부(172)에 배치되고 그리고 봉입부(172) 내에 위치되는 헤더 도관(header conduit)(176) 및 복수의 분무 노즐들(188)을 포함한다. 헤더 도관(176)은 인풋 냉각 포트(117)(도 1에서 도시됨)에 커플링되고 그리고 노즐들(188)을 헤더 도관(176)에 커플링했던 다양한 배관들(175)로 봉입부(172) 내에서 냉매를 분포시키도록 구성된다. 헤더 도관(176)은 버크스테이 웹(164)을 통해 형성되는 홀(308)을 통과할 수 있다. 노즐들(188)은 핫 플레이트(146)의 내부 측면(222) 상에 냉매를 분무하도록 위치결정되며, 따라서 핫 플레이트(146)의 온도를 바람직한 온도 미만으로 유지시킨다. 트로프(174)는 노즐들(188)로부터 분무되는 소모된 냉매를 수용하기 위한 저부 플랜지(115)에 인접하게 봉입부(172)에 배치된다. 트로프(trough)(174)가 일반적으로 버크스테이 웹(164)을 통과하거나 이 버크스테이 웹 아래를 지나고 그리고 측벽들(110)로부터 소모된 냉매를 비우기 위한 방출 포트(119)에 커플링된다.
[0035] 버크스테이(150)로 다시 돌아가면, 버크스테이 웹(164)의 제2 단부(168)는 하나 이상의 브라켓들(158)에 이동가능하게 체결된다. 즉, 버크스테이 웹(164)의 제2 단부(168)는, 제2 단부(168)와 브라켓들(158) 사이에 상대적인 모션을 허용하고 그리고 따라서, 핫 플레이트(146)와 외부 벽(144) 사이에 상대적인 모션을 허용하는 방식으로 브라켓들(158)에 체결된다. 버크스테이 웹(164)은, 측벽(110)의 구조적 무결성을 위태롭게 하지 않고 외부 벽(144)에 대한 핫 플레이트(146)의 팽창 및 수축을 위한 공간을 제공하기 위해 핫 플레이트(146)와 버크스테이 웹(164) 사이에 갭(180)을 형성하도록 크기가 정해지고 그리고 성형된다. 브라켓(158)은 버크스테이 웹(164)의 제2 단부(168)에 맞물려 이에 의해 버크스테이(150)를 브라켓(158)에 부착하는 패스너(fastener)를 받아들이기 위한 브라켓을 통해 형성되는 홀(182)을 갖는다. 일 예에서, 버크스테이 웹(164)의 제2 단부(168)는 볼트(184) 및 너트(186)로 브라켓(158)에서의 홀(182)을 통해 체결된다. 다른 예에서, 버크스테이 웹(164)의 제2 단부(168)는 리벳(미도시됨) 또는 다른 적합한 체결 기술로 브라켓(158)에서의 홀(182)을 통해 체결된다. 패스너, 예컨대, 너트(186) 및 볼트(184)의 사용은 브라켓(158)과 버크스테이(150) 사이의 일부 움직임을 허용하며, 따라서 용접부들에 의해 가능하게 되지 않는, 핫 플레이트(146)와 외부 벽(144) 사이의 일부 상대적인 모션을 가능하게 한다.
[0036] 또한, 갭(180)은, 핫 플레이트(146)로부터 외부 벽(144)으로 전달되는 열의 양을 상당히 감소시키는, 핫 플레이트(146) 및 외부 벽(144) 사이에 써멀 브레이크(thermal break)를 제공한다. 열 전달의 감소는, 접촉하는 외부 벽(144)의 온도 제어를 낮게 그리고 보다 안전하게 하면서, 버크스테이(150) 주위에 응력을 더 감소시킨다.
[0037] 갭(180)은 또한, 버크스테이 웹(164)과 핫 플레이트(146) 사이에서의 냉매의 자유롭고 그리고 비제한된 유동을 허용한다. 따라서, 특히 노(100)가 작동 동안 틸팅됨에 따라, 갭(180)은, 버크스테이 웹(164)이, 댐(dam)(이는 냉매의 유동이 버크스테이 웹(164)에 인접한 핫 플레이트(146)의 부분들을 효율적으로 냉각하는 것을 방해할 수 있음)이 되는 것을 방지한다. 그 결과, 갭(180)은 심지어 노(100)의 틸팅 동안에도 냉매의 양호한 그리고 효율적인 분포를 보장하며, 이는 설계 온도들을 초과하고 그리고 핫 플레이트(146)의 표면 수명을 연장하는 것으로부터 핫 플레이트(146)를 유리하게 유지한다.
[0038] 예에서, 스텝 업(104)은, 본체(102)와 동일한 핫 플레이트(146)를 공유하거나 야금로(100)의 내부 체적(116)의 경계를 형성하는 단일 핫 플레이트 조립체를 형성하기 위해 핫 플레이트(146)에 용접되는 별도의 핫 플레이트를 가질 수 있다.
[0039] 도 5는 야금로(100)의 스텝 업(104)의 측벽(112)의 입면도를 예시한다. 도 6은 도 5의 단면선(C - - C)을 따라 취해진 야금로(100)의 스텝 업(104)의 측벽(112)의 단면도를 예시한다. 측벽(112)은 외부 벽(154) 및 핫 플레이트(146)를 포함한다. 스텝 업(104)에 배치되는 핫 플레이트(146)의 부분은 외부 벽(154)으로부터 가변 거리로 이격된다. 숏 버크스테이들(156)은 스텝 업(104)의 외부 벽(154)으로부터 야금로(100)의 측벽(110)의 핫 플레이트(146)로 연장한다.
[0040] 핫 플레이트(146)는 핫 플레이트에 부착되는 하나 이상의 브라켓들(194)에 기계적으로 커플링된다. 측벽(112)은 또한, 외부 벽(154)에 기계적으로 커플링되고 그리고 핫 플레이트(146)로 안쪽으로 추가적으로 연장하는 숏 버크스테이(156)를 포함한다. 숏 버크스테이(156)는 버크스테이 플랜지(196) 및 버크스테이 플랜지(196)로부터 연장하는 버크스테이 웹(198)을 포함한다. 버크스테이 플랜지(196)는 제1 부분(204A) 및 제2 부분(204B)을 포함할 수 있다. 제1 부분(204A)은 일반적으로 제2 부분(204B)에 대해 중심 축(142)에 더 가깝다. 제1 부분(204A)은 커버(113)에 의해 제2 부분(204B)으로부터 격리될 수 있고, 그리고 버크스테이 웹(198)을 통해 함께 커플링된다. 리프트 지점(310)은 본체(102)를 상승하는 시설에 커플링될 수 있거나, 이 시설에 버크스테이 플랜지(196)로 통합될 수 있다.
[0041] 버크스테이 웹(198)은 버크스테이 플랜지(196)에 기계적으로 커플링되는 제1 단부(200) 및 핫 플레이트(146)에 기계적으로 커플링되는 제2 단부(202)를 포함한다. 버크스테이 웹(198)의 제2 단부(202)는 이 제2 단부와 핫 플레이트 사이에 갭(214)을 형성하기 위해 핫 플레이트(146)로부터 이격된다.
[0042] 버크스테이(150)를 갖는 경우, 버크스테이(156)는 측벽(112)의 최상부(114) 및 저부(115)에 커플링될 수 있다. 예에서, 버크스테이(156)는 또한, 스티프너(stiffener)로서 기능을 하는 내부 플랜지(208)를 포함한다. 일 예에서, 내부 플랜지(208)는 트로프(210)의 존재로 인한 재료의 손실 및 버크스테이 웹(198)의 강도를 보상하기 위해 버크스테이 웹(198)을 통해 또는 그 아래에 형성되는 트로프(210)에 인접하게 위치된다. 플랜지(208)는 버크스테이 웹(198)의 평면에 대해 수직한 배향을 가질 수 있다. 단일 플랜지(208)가 버크스테이 웹(198)의 일 측면 상에서 활용될 수 있거나, 2개의 플랜지(208)가 버크스테이 웹(198)의 양 측면 상에서 활용될 수 있다.
[0043] 버크스테이 웹(198)의 제2 단부(202)는 하나 이상의 브라켓들(194)에 이동가능하게 체결된다. 즉, 제2 단부(202)는, 톨 버크스테이(150)를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 단부(202)와 브라켓들(194) 사이에 모션을 허용하는 방식으로 브라켓들(194)에 체결된다. 일 예에서, 하나 이상의 브라켓들(194)은 핫 플레이트(146)에 용접될 수 있는 반면, 버크스테이 웹(198)은 브라켓들(194)에 체결된다. 버크스테이 웹(198)은, 핫 플레이트(146)의 팽창 및 수축을 제공하기 위해 핫 플레이트(146)와 버크스테이 웹(198) 사이에 갭(214)을 형성하도록 크기가 정해지고 그리고 성형된다. 브라켓(194)은 버크스테이 웹(198)의 제2 단부(202)를 브라켓(194)에 체결하기 위해 그 내부에 홀(216)을 갖는다. 일 예에서, 버크스테이 웹(198)의 제2 단부(202)는 볼트(218) 및 너트(220)로 브라켓(194)에서의 홀(216)을 통해 체결된다. 다른 예에서, 버크스테이 웹(198)의 제2 단부(202)는 리벳(미도시됨)으로 브라켓(194)에서의 홀(216)을 통해 체결된다.
[0044] 버크스테이 웹(198)과 핫 플레이트(146) 사이에 존재하는 갭(214)은 외부 벽(154), 버크스테이 웹(198), 브라켓(194), 및 핫 플레이트(146) 중에서 어느 정도의 움직임을 가능하게 하여, 핫 플레이트(146)가 측벽들(110, 112)의 기계적인 그리고 구조적인 무결성을 위태롭게 하지 않고 노(100)의 작동 동안 팽창하고 그리고 수축하는 것을 허용한다. 게다가, 위에서 논의된 바와 같이, 갭(214)은 또한, 버크스테이 웹(198)과 핫 플레이트(146) 사이에서의 냉매의 자유롭고 그리고 비제한된 유동을 허용한다. 따라서, 특히 노(100)가 작동 동안 틸팅됨에 따라, 갭(214)은 심지어 노(100)의 틸팅 동안에도 냉매의 양호한 그리고 효율적인 분포를 효율적으로 보장하며, 이는 설계 온도들을 초과하고 그리고 핫 플레이트(146)의 표면 수명을 연장하는 것으로부터 핫 플레이트(146)를 유리하게 유지한다.
[0045] 일 예에서, 버크스테이 웹(164)은 버크스테이 플랜지(162)로부터 수직으로 연장한다. 다른 예에서, 버크스테이 웹(198)은 버크스테이 플랜지(196)에 대해 예각으로 연장한다. 예에서, 버크스테이 플랜지(198)는 핫 플레이트(146)에 대해 소정의 각도로 연장한다.
[0046] 예에서, 분무 냉각 시스템(121)의 하나 이상의 분무 노즐들(224)은, 핫 플레이트(146)와 외부 벽(154) 사이에 규정되는 봉입부(206) 내에 위치된다. 분무 노즐들(224)은 핫 플레이트(146)의 내부 측면(222) 상에 냉매를 분무하도록 구성된다. 하나 이상의 분무 노즐들(224)은 봉입부(206)를 통해 내보내지는 액체 냉매 공급 헤더 도관(212)으로부터 배관(225)을 통해 냉매를 수용하도록 추가적으로 구성된다. 액체 냉매 공급 헤더 도관(212)은 액체 냉매 공급 헤더 도관(176)에 커플링될 수 있거나, 인풋 냉각 포트(117)에 별도로 커플링될 수 있다.
[0047] 냉매 공급부(미도시됨)는 인풋 냉각 포트(117)에 커플링되고, 그리고 야금로(100)의 측벽들(110, 112)과 인터페이싱되는 분무 냉각 시스템(121)에 냉매를 공급한다. 냉매, 예컨대, 물 또는 다른 적합한 유체는 포트(117)를 통해 액체 냉매 공급 헤더 도관들(176, 212)로 제공된다. 액체 냉매 공급 헤더 도관들(176, 212)로부터, 냉매는 배관(175, 225)을 통해 노즐들(188, 224)에 제공된다. 노즐들(188, 224)은 핫 플레이트(146)의 내부 표면(222) 상에 냉매를 분무하도록 구성된다. 측벽들(110, 112)의 내부 표면(222) 상에 분무되는 냉매는 측벽들(110, 112)의 핫 플레이트(146)에 대한 손상을 방지하기 위해 최대 작동 온도 미만으로 핫 플레이트(146)를 유지한다.
[0048] 측벽들(110, 112)은 측벽들(110, 112)의 핫 플레이트(146)의 내부 표면(222) 상에 봉입부들(172, 206)에서의 하나 이상의 분무 노즐들(188, 224)로부터 분무되는 냉매를 수집하는 트로프들(174, 210)을 포함한다. 도 3 및 도 5에서 도시되는 바와 같이, 트로프들(174, 210)은, 핫 플레이트(146)의 내부 표면(222) 상에 분무되는 냉매가 측벽들(110, 112)로부터 방출 포트(119)를 통해 용이하게 수집되고 그리고 진공배기될(evacuated) 수 있도록 유체가 버크스테이들(150, 156)을 통과하는 것을 허용한다.
[0049] 도 3 및 도 5에서 예시되는 실시예에서, 분무 냉각 시스템(121)의 부분은 액체 냉매 공급 헤더 도관들(176, 212), 배관(175, 225), 복수의 분무 노즐들(188, 224), 봉입부(172, 206) 및 트로프들(174, 210)을 포함한다. 공급 헤더 도관들(176, 212)은 배관(175, 225)에 유체적으로 커플링된다. 냉매는 액체 냉매 공급 헤더 도관들(176, 212)로 배관(175, 225), 하나 이상의 분무 노즐들(188, 224)을 통해, 그리고 그러므로 핫 플레이트(146)를 냉각하기 위해 핫 플레이트(146) 상으로 유동한다. 그 후, 냉매는 트로프들(174, 210)을 통해 배출된다.
[0050] 진공배기 시스템(미도시됨)은 분무 냉각 시스템(121)에 의해 봉입물들(172, 206)에서 분무되는 냉매를 수집하는 하나 이상의 트로프들(174, 210)에 연결되는 방출 포트(119)를 통해 봉입물들(172, 206)로부터 분무된(즉, 소모된) 냉매를 제거한다. 진공배기는, 주변 제한들이 중력 배출을 가능하게 하지 않는 한, 중력에 의한 것이다. 대안적인 진공배기 시스템은, 노(100)의 작동 동안 트로프들(174, 210)로부터 분무된 냉매를 제거하기 위해 적합한 하나 이상의 펌프들 또는 진공 시스템들을 포함한다.
[0051] 도 3에서 예시되는 바와 같이, 통로(302)는 트로프(174)의 통과를 허용하기 위해 버크스테이 웹(164)을 통해 형성된다. 통로(302)가 버크스테이 웹(164)의 폭에 비해 크기 때문에, 제2 단부(168)의 부분을 형성하는, 통로(302)와 핫 플레이트(146) 사이에 규정되는 버크스테이 웹(164)의 스트립(304)은 통로(302)에 인접한 영역에서 버크스테이 웹(164)의 기계적인 무결성을 개선하기 위해 핫 플레이트(146)에 용접된다.
[0052] 또한, 도 3 및 도 5에서 도시되는 바와 같이, 트로프들(174, 210)의 위치는 플랜지들(152, 208)에 바로 근접한다. 플랜지들(152, 208)에 바로 근접한 트로프들(174, 210)의 위치는, 중력에 의한 진공배기 시스템의 옵션(option)이도록 소모된 냉매가 항상 트로프들(174, 210) 중 하나로 중력에 의해 진행하기 위해 항상 허용될 수 있을 것이거나, 심지어 노(100)가 작동 동안 틸팅할 때에도, 진공배기가 트로프들(174, 210)을 비우도록 활용되는 펌프들이 측벽들(110, 112)로부터 냉매를 배출하는 역할을 하는 것을 유지할 것을 보장한다.
[0053] 도 7은 야금로(100)의 측벽에 버크스테이(700)를 설치하기 위한 방법의 예를 예시한다. 작동(705)에서, 버크스테이는 야금로의 측벽의 핫 플레이트에 이격된 관계로 체결된다. 일 예에서, 버크스테이의 웹의 에지는 핫 플레이트에 용접되는 브라켓에 체결된다. 버크스테이에 대한 핫 플레이트의 이격된 관계는, 버크스테이와 핫 플레이트 사이에 규정된 갭을 통해 냉매의 실질적으로 방해되지 않은 유동을 허용하기에 충분하다. 선택적인 작동(710)에서, 버크스테이의 부분은 핫 플레이트에 용접될 수 있다. 예를 들어, 냉매를 제거하도록 활용되는 트로프에 근접한 버크스테이의 부분은 이러한 영역에서 측벽의 강도를 증가시키기 위해 핫 플레이트에 용접될 수 있다. 작동(715)에서, 버크스테이는 측벽의 외부 벽에 커플링된다.
[0054] 전술한 내용이 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 다른 실시예 및 추가의 실시예가 본 개시의 기본 범주를 벗어나지 않고 창작될 수 있으며, 그리고 본 개시의 범주는 후속하는 청구항들에 의해 판정된다.

Claims (20)

  1. 야금로(metallurgical furnace)의 측벽으로서,
    외부 벽;
    상기 외부 벽에 대해 이격된 관계로 커플링되는 핫 플레이트(hot plate)로서, 상기 핫 플레이트는 상기 핫 플레이트에 용접되는 브라켓(bracket)을 포함하는, 상기 핫 플레이트; 및
    상기 외부 벽 및 상기 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 버크스테이(buckstay)를 포함하며,
    상기 버크스테이는,
    버크스테이 플랜지(buckstay flange); 및
    상기 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹(buckstay web)을 포함하며,
    상기 버크스테이 웹은,
    상기 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부; 및
    상기 핫 플레이트에 기계적으로 그리고 이동가능하게 커플링되는 제2 단부를 포함하고, 상기 버크스테이 웹의 제2 단부는, 냉매가 상기 핫 플레이트와 상기 버크스테이 웹 사이에서 유동하는 것을 허용하는, 상기 핫 플레이트와 상기 버크스테이 웹 사이의 갭(gap)을 규정하기 위해 상기 핫 플레이트로부터 이격되고,
    상기 버크스테이 웹은, 상기 브라켓과 상기 버크스테이 웹의 제2 단부 사이의 움직임을 허용하도록 상기 브라켓에 이동가능하게 커플링되는,
    야금로의 측벽.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 버크스테이 웹의 제2 단부는 패스너(fastener)에 의해 상기 브라켓에 체결되는,
    야금로의 측벽.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 버크스테이 웹의 스트립은 상기 핫 플레이트에 용접되는,
    야금로의 측벽.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 핫 플레이트에 용접되는 상기 버크스테이 웹의 스트립에 인접한 상기 버크스테이 웹에 커플링되는 내부 플랜지(interior flange); 및
    상기 버크스테이 웹을 통해 또는 상기 버크스테이 웹 아래에, 그리고 상기 내부 플랜지 아래에 형성되는 트로프(trough);를 더 포함하는,
    야금로의 측벽.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 버크스테이 플랜지는 상기 외부 벽에 대해 접선 방향으로 또는 상기 외부 벽과 동심으로 연장하는,
    야금로의 측벽.
  6. 제1 항에 있어서,
    냉매를 상기 핫 플레이트의 내부 측면에 분무하도록 위치결정되는 복수의 분무 노즐들(spray nozzles)을 더 포함하는,
    야금로의 측벽.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 버크스테이를 통해 또는 상기 버크스테이 아래에 배치되는, 소모된 냉매를 수용하기 위한 트로프를 더 포함하는,
    야금로의 측벽.
  8. 분무-냉각식 야금로(spray-cooled metallurgical furnace)로서,
    내화 벽돌(refractory brick)로 라이닝되는(lined with) 노상을 포함하는 저부 섹션 및 측벽을 가지는 본체; 및
    상기 측벽의 최상부 플랜지 상에 배치되는 루프(roof)를 포함하며,
    상기 측벽은,
    외부 벽;
    핫 플레이트로서, 상기 핫 플레이트는 상기 핫 플레이트에 용접되는 브라켓을 포함하는, 상기 핫 플레이트; 및
    상기 외부 벽 및 상기 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 버크스테이(buckstay)를 포함하며,
    상기 버크스테이는,
    버크스테이 플랜지; 및
    상기 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹(buckstay web)을 포함하며,
    상기 버크스테이 웹은,
    상기 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부; 및
    상기 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 제2 단부를 포함하며, 상기 버크스테이 웹의 제2 단부의 적어도 부분은, 상기 핫 플레이트 상에 존재하는 냉매가 상기 버크스테이 웹의 제2 단부와 상기 핫 플레이트 사이에서 유동하는 것을 허용하도록 상기 핫 플레이트로부터 이격되고,
    상기 버크스테이 웹은, 상기 브라켓과 상기 버크스테이 웹의 제2 단부 사이의 움직임을 허용하도록 상기 브라켓에 이동가능하게 커플링되는,
    분무-냉각식 야금로.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 핫 플레이트에 용접된 브라켓(bracket)을 상기 버크스테이 웹의 제2 단부에 이동가능하게 커플링하는 패스너(fastener)를 더 포함하는,
    분무-냉각식 야금로.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 버크스테이 웹의 스트립은, 냉매 방출 트로프(coolant drainage trough)가 형성되는 상기 버크스테이 웹의 영역에서 상기 핫 플레이트에 용접되는,
    분무-냉각식 야금로.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 버크스테이 웹은 상기 버크스테이 플랜지로부터 수직으로 연장하는,
    분무-냉각식 야금로.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 버크스테이 웹은 상기 버크스테이 플랜지에 대해 경사진,
    분무-냉각식 야금로.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 버크스테이 플랜지는 상기 외부 벽에 대해 접선 방향으로 또는 상기 외부 벽과 동심으로 연장하는,
    분무-냉각식 야금로.
  14. 제8 항에 있어서,
    냉매를 상기 핫 플레이트의 내부 측면에 분무하도록 구성되는 하나 이상의 분무 노즐들을 더 포함하는,
    분무-냉각식 야금로.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 측벽의 단부에서 소모된 냉매를 수용하기 위한 트로프를 더 포함하는,
    분무-냉각식 야금로.
  16. 야금로의 측벽을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 야금로의 측벽은,
    외부 벽;
    상기 외부 벽에 대해 이격된 관계로 커플링되는 핫 플레이트로서, 상기 핫 플레이트는 상기 핫 플레이트에 용접되는 브라켓을 포함하는, 상기 핫 플레이트; 및
    상기 외부 벽 및 상기 핫 플레이트에 기계적으로 커플링되는 버크스테이를 포함하며,
    상기 버크스테이는,
    버크스테이 플랜지; 및
    상기 버크스테이 플랜지로부터 연장하는 버크스테이 웹을 포함하며,
    상기 버크스테이 웹은,
    상기 버크스테이 플랜지에 커플링되는 제1 단부; 및
    상기 핫 플레이트에 기계적으로 그리고 이동가능하게 커플링되는 제2 단부를 포함하고,
    상기 방법은,
    버크스테이를 상기 야금로 측벽의 핫 플레이트에 이격된 관계로 커플링하는 단계; 및
    상기 버크스테이를 상기 야금로 측벽의 외부 벽에 커플링하는 단계를 포함하고,
    상기 버크스테이를 상기 야금로 측벽의 핫 플레이트에 이격된 관계로 커플링하는 단계는, 상기 버크스테이 웹의 제2 단부가, 냉매가 상기 핫 플레이트와 상기 버크스테이 웹 사이에서 유동하는 것을 허용하는, 상기 핫 플레이트와 상기 버크스테이 웹 사이의 갭을 규정하기 위해 상기 핫 플레이트로부터 이격되고, 상기 버크스테이 웹이, 상기 브라켓과 상기 버크스테이 웹의 제2 단부 사이의 움직임을 허용하도록 상기 브라켓에 이동가능하게 커플링되는 것을 포함하는,
    야금로의 측벽을 제조하기 위한 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 버크스테이를 상기 핫 플레이트에 커플링하는 단계는,
    상기 버크스테이의 일부분을 상기 핫 플레이트에 이격된 관계로 체결하는 단계; 및
    상기 버크스테이를 통해 형성되는 냉매 방출 트로프에 근접한 상기 버크스테이의 스트립(strip)을 상기 핫 플레이트에 용접하는 단계를 포함하는,
    야금로의 측벽을 제조하기 위한 방법.
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