KR20010019591A - 고로 노체 냉각반의 연결용 급배수관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소 고로(高爐)공정에서 고로의 로벽부의 외주면에서 내측으로 삽입되어 있는 냉각반(cooling plate)내부를 통과하는 냉각수를 급수 및 배수시키는 급배수관의 연결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로 노체 냉각반에 로 내부로부터 작용되는 열응력 및 압축응력(비틀림, 열변형)을 흡수함과 동시에 작업을 신속하게 수행할 수 있는 고로 냉각반 급배수관의 연결장치에 관한 것으로서, 본 발명은 고로의 노체에 내장되어 노체를 냉각시키는 냉각반을 통하여 흐르는 냉각수를 인접한 냉각반으로 공급하도록 냉각반에 연결된 급배수관에 있어서, 상기 급배수관을 이루는 한쌍의 엘보우가 'ㄷ'자 형태로 대향되며 어느 일측에는 슬릿홈이 형성되고 상기 엘보우의 연결부에 결합되며 비틀림변형을 방지함과 동시에 간격을 조절하기 위한 고정볼트가 결합되는 슬립조인트와, 상기 급배수관의 내부를 이동하는 냉각수의 유로를 유도관으로 변경시키기 위해서 급배수관의 일측에 설치된 삼방변과, 상기 삼방변이 설치된 급배수관의 단부에 회전가능하게 설치된 회전플렌지와, 상기 회전플렌지가 설치된 급배수관의 타측 단부에 형성된 볼조인트와, 상기 볼조인트에 의해서 회전 및 좌.우 유동이 가능하도록 설치된 유동플렌지를 포함하여서 된것이다.

Description

고로 노체 냉각반의 연결용 급배수관{SUPPLY AND DRAIN PIPE OF COOLING PLATE AT BODY BLAST FURNACE}

본 발명은 제철소 고로(高爐)공정에서 고로의 로벽부의 외주면에서 내측으로 삽입되어 있는 냉각반(cooling plate)내부를 통과하는 냉각수를 급수 및 배수시키는 급배수관의 연결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로 노체 냉각반에 로 내부로부터 작용되는 열응력 및 압축응력(비틀림, 열변형)을 흡수함과 동시에 작업을 신속하게 수행할 수 있는 고로 냉각반 급배수관의 연결장치에 관한 것이다.

일반적인 고로는 첨부도면 도 1에 도시된 바와같이 고로 본체는 고온에 견딜 수 있는 정형내화물(1) 및 부정형내화물(2)과 외부의 철피(3)로 구성되어 있고 상기 철피(3)와 내부의 고온으로부터 내화물을 보호하기 위한 냉각반(4)이 일정간격을 유지하도록 고로의 본체 철피 외측에서 내측을 관통한 내화 연와 사이에 삽입되어 있다.

이러한 냉각반은 대형 고로에 다수개(약 2500여개)로 이루어지고 여기에 공급하는 냉각 촉매로는 물을 공급하여 연속적으로 순환하면서 노벽부를 냉각시키고 있으며, 그 냉각방식은 3단 급배수방식과 4단 급배수방식으로 나누어지며 여기에는 다수개(약 7000개)의 급배수관이 연결되어 있다.

따라서 상기한 냉각반(4)의 냉각수 흐름은 도 1에서 도시한 바와 같이 냉각수 주공급관(5)으로부터 고정된 연결관(5a)을 통하여 제 1냉각반(4a) 내부로 냉각수를 공급하여 내부를 순환한 다음 급배수관(6)을 통해서 제 2냉각반(4b) 내부로 급수된다.

즉 제 1냉각반(4a)과 제 2냉각반(4b)은 급배수관(6)으로 서로 연결되어 있으므로 제 1냉각반(4a)의 배수와 동시에 제 2냉각반(4b)으로 급수 되며 제 2냉각반(4b)을 통과한 냉각수는 다시 제 3냉각반(4c)으로 공급되고 이는 제 3냉각반(4c)과 제 4냉각반(4d)의 사이에 연결된 급배수관(6)을 통하여 제 4냉각반(4d)으로 공급된 후 제 4냉각반(4d)을 순환하면서 냉각시킨 냉각순는 제 4냉각반(4d)에 설치된 배수관(7)을 통해서 최종 배수되어 집수통(7a)에 모여지게 된다.(이하, 고로 냉각반의 "4단 급배수방식"이라 칭함)

상술한 과정을 통하여 고로 노벽부의 냉각을 통하여 노벽부를 보호하고 있으나, 고로조업의 시간이 경과함에 따라서 비례적으로 외부의 철피를 보호하고 있는 내화물의 열간변형 등의 마모, 침식등으로 노 내부의 용융 환원된 용융물과 냉각반이 직접적인 접촉을 하게됨으로서 용손이 발생되어 고로 내부에 유지하고 있는 고온의 열풍을 포함한 반용융물이 용손부위를 통하여 고로 외부로 분출되면 대형 설비사고로 이어지기 때문에 고로 조업자는 이를 사전에 예방하고자 우선적으로 특정부위의 냉각수를 차단하고 즉시 냉각반을 신품으로 교체하는 작업을 실시하게 된다.

따라서 종래의 작업방법으로 4단 급배수방식의 냉각반을 을 교환하는 작업과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1냉각반(4a) 내지 제 4냉각반(4d)중 용손된 냉각반을 교환 할 때에는 교환하고자하는 냉각반에 결합된 급배수관(6)을 분리시킨 후 상기 교환하고자하는 냉각반을 고로에서 인출한 후 신품의 냉각반을 삽입하여 상기 분리된 급배수관(6)을 상술한 해체과정의 역순으로 재조립을 할 때에는 도 2에서 도시한 바와같이 분리된 급배수관(6)은 노체의 열응력으로 인하여 변형이 발생하므로 냉각반의 결합부위와 일치하지 않게되므로 낱개의 배관과 플렌지에 부싱을 삽입하여 저후단으로 이어지는 배관이음부를 변형된 각을 재설정하여 특수 용접처리하여 냉각반의 급배수관을 연결하는 것이 주된 방법이라 하겠다.

그러나 상기한 과정에서 재조립 작업의 신속성과 유연성을 포함하는 작업성은 발휘할 수 없게되고, 그 이유는 최초 고로 건설시 상온에서 다수개의 냉각반 급배수관을 연결하여 다년간의 고로조업시 고온의 로벽부에 삽입된 냉각반을 중심으로 상,하에서 작용하는 압축, 인장응력과 좌우측에서 작용되는 비틀림의 열응력에 의한 육안으로 확인이 불가능한 물리, 화학적인 변형 상태이므로 냉각반의 급배수관 취외후 재조립시는 기존단관을 연결하기란 극히 불가능 한 것이며, 3,4단 급배수방식의 대형고로의 냉각반 연결 특성상 고로 작업의 신속성에 기여할 수 없음으로 인하여 기존 단관은 한번 취외를 하게 되면 재사용이 불가능하며 고로 조업의 특성상 임시조치로 제1, 제 2냉각반을 연결하는 부위의 연결하는 종래의 방법으로는 일반적으로 산업체 전반에 걸쳐 널리 사용하고 있는 얇은 금속재의 플렉시블호스를 각 단과 단을 연결하는 일시적인 냉각수의 유로를 형성하기 위해서 사용하고 있지만 후술하는 바와같은 문제점을 안고 있는 것이다.

즉 이러한 방법을 역으로 생각하여 보면 기 용손된 냉각반이 재용손되었을시는 냉각반과의 취합부분이 약함은 물론 곡관으로 이루어져 금속재질의 신축성을 확보하기 위해서 얇은 주름관으로 형성되어 있기 때문에 고로 내부의 고온의 용융물이 고압의 바람과 함께 초기 플렉시블호스 부위를 관통하고 고로 외부로 분출되기 시작하여 1500℃에 육박하는 용융물이 외부로 분출되면서 고로 외부의 본체 철피까지도 용융시켜 철피의 절개를 확산시킴과 동시에 고로에서는 대형설비 사고로 이어지게 되며 용선 생산량 감소는 물론 복구시간이 최소한 생산휴지 1개월 이상이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해서 발명한 것으로서, 고로의 냉각반과 냉각반의 연결하는 급배수관에 있어서, 고로 내부에서 작용하는 열응력에 대해서 신축성과 작업성이 확보되면서 보다 빠르고 안전하게 작업을 할 수 있는 냉각반용 급배수관을 제공하고 또 다른 목적은 냉각반의 용손 발생시 신속 대처하여 설비사고로 발생되는 용선 생산량 감소와 작업자의 안전성을 확보할 수 있는 고로 노체 냉각반의 급배수관 연결장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고로의 노체에 내장되어 노체를 냉각시키는 냉각반을 통하여 흐르는 냉각수를 인접한 냉각반으로 공급하도록 냉각반에 연결된 급배수관에 있어서, 상기 급배수관을 이루는 한쌍의 엘보우가 'ㄷ'자 형태로 대향되며 어느 일측에는 슬릿홈이 형성되고 상기 엘보우의 연결부에 결합되며 비틀림변형을 방지함과 동시에 간격을 조절하기 위한 고정볼트가 결합되는 슬립조인트와, 상기 급배수관의 내부를 이동하는 냉각수의 유로를 유도관으로 변경시키기 위해서 급배수관의 일측에 설치된 삼방변과, 상기 삼방변이 설치된 급배수관의 단부에 회전가능하게 설치된 회전플렌지와, 상기 회전플렌지가 설치된 급배수관의 타측 단부에 형성된 볼조인트와, 상기 볼조인트에 의해서 회전 및 좌.우 유동이 가능하도록 설치된 유동플렌지를 포함하여서 된것이다.

도 1은 종래의 고로의 노체에 냉각반과 급배수관이 설치된 상태의 측단면도,

도 2는 종래의 급배수관을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 급배수관을 도시한 분해사시도,

도 4는 본 발명의 급배수관을 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 급배수관이 설치된 고로 노체의 측단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 급배수관 11 : 엘보우

11a : 슬릿홈 20 : 회전플렌지

21, 31 : 안착홈 30 : 유동플렌지

40 : 볼조인트 50 : 삼방변

51 : 유도관 70 : 슬립조인트

71 : 커플링 72 : 고정볼트

이하, 본 발명을 첨부도면 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 급배수관을 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 급배수관을 도시한 단면도로서, 본 발명은 고로 본체 철피 외측에서 내측으로 삽입되어 있는 냉각반의 플렌지(8)에 결합되는 급배수관(10)은 "ㄷ"형상으로 결합되며 일측 단부에는 중심을 기준으로 360。 회전가능하도록 회전플렌지(20)를 설치하는 한편 타측에 결합되는 유동플렌지(30)는 306。회전 및 좌ㆍ우 유동이 가능하도록 구형태의 볼조인트(40)로 결합되어 있다.

한편 상기 급배수관(10)의 일측에는 내부로 이동하는 냉각수의 흐름을 선택적으로 변경시킬 수 있는 삼방변(50) 및 유도배관(51)이 설치되어 있고 상기 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)의 접합부에 형성된 안착홈(21)(31)에는 냉각반(4)에 결합시 접합부의 기밀유지를 위한 스파이얼 가스켓(60)삽입되어 있다.

상기 유동플렌지(30)는 볼조인트(40)에 결합되는 외부케이싱(41)에 나사결합되고 상기 볼조인트(40)의 상ㆍ하 외주면에는 기밀유지용 고무링(42)이 삽입되어 있고 상기 볼조인트(40)를 연결하는 이유는 일측 급배수관(10)과 유동플렌지(30)의 사이는 관내부를 이동하는 유체의 흐름에 대해서 기밀유지는 물론 열응력으로 인하여 변형된 냉각반(4)에 급배수관(10)을 연결하는 작업성을 확보하기 위하여 360°회전이 가능하며 배관의 중심으로부터 가장 바람직한 최대 유격 ±10도를 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 상기 급배수관(10)은 한 쌍의 엘보우(11)를 결합하되, 이들의 결합부위에는 슬립조인트(70)를 결합하여 급배수관(10)의 좌ㆍ우 유동거리를 확보하고 이탈을 방지하기 위하여 외주면에는 커플링(71)이 부착되어 있으며, 비틀림을 방지하기 위하여 고정볼트(72)가 슬립조인트(70)의 외부에서 삽입고정되고 상기 한쌍의 엘보우(11)중 어느 일측에는 급배수관(10)의 거리를 조절할 수 있도록 슬릿홈(11a)이 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 설치상태를 도시한 첨부도면 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 급배수관이 설치된 고로 노체의 측단면도로서, 고로에 설치된 다수의 냉각반(4)이 장시간 사용으로 인하여 용손된 냉각반이 있을 경우에는 냉각반(4)의 단을 선정하여 급배수관(10)을 통하여 이동하는 냉각수를 상기 급배수관(10)에 설치된 유도배관(51)으로 흐르도록 삼방변(50)을 조작하여 유로의 점핑작업을 실시한다.

즉 제 2냉각반(2b)이 용손되었을 경우에는 제 1냉각반(4a)의 급배수관(10)과 제 3냉각반(4c)의 급배수관(10)에 설치된 유도배관(51)이 상호 연결되도록 점핑배관(도면 미도시)으로 연결하여 제 2 냉각반(4b)을 제외한 냉각반으로는 냉각수가 원활히 순환되도록 하여 설비의 안정화를 유지한다.

이러한 상태에서 용손된 제 2냉각반(4c)을 교환 할 때에는, 고로 본체의 철피(3) 외측에서 내측으로 삽입되어 있는 제 2냉각반(4b)에 결합된 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)를 각각 분리시키면 상기 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)는 회전 및 유동이 가능함과 함께 각 플렌지의 거리를 조절가능하므로 상기 제 2냉각반(4b)과 각 플렌지가 간섭되지 않도록 이동시킨 후 제 2냉각반(4b)을 고로에서 인출한다.

그리고 상기 제 2냉각반(4b)이 분리된 고로에는 신품의 냉각반을 삽입한 후 상술한 분리작업의 역순으로 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)를 결합하면 냉각반의 교환작업이 완료된다.

이때에는 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)의 접합부에 기밀유지를 위하여 상기 각 플렌지에 형성된 안착홈(21)(31)으로 스파이얼 가스켓(60)을 삽입한 후 결합하면 일정한 수축작용을 하여 접합부와 각 플렌지가 기밀유지를 하게 된다.

또한 볼조인트(40)의 연결부에는 관내부를 이동하는 유체의 흐름에 대해서 기밀유지는 물론 이미 열응력으로 인하여 변형된 냉각반과 급배수관(10)에 설치된 회전플렌지(20) 및 유동플렌지(30)의 연결을 간편하게 수행할 수 있는 작업성을 확보할 수 있다.

이는 급배수관(10)에 열변형이 발생하여도 이의 일측에 설치된 유동플렌지(30)가 360°회전이 가능하고 배관의 중심으로부터 가장 바람직한 최대 유격 ±10。를 확보할 수 있도록 볼조인트(40)로 결합되어 있으므로 결합작업이 용이하게 된다.

한편 슬립조인트(70)에 의해서 급배수관(10)은 좌ㆍ우로 유동할 수 있도록 최대거리(0~50mm)를 확보하여 급배수관(10)에 발생되는 응력에 대해서 신축적으로 해소할 수 있게 하였다.

또한, 슬립조인트(70)의 이탈을 방지하기 위하여 외주면에는 커플링(71)이 부착되어 있으며, 비틀림 방지용 고정볼트(72)가 슬립조인트(70)에 삽입고정되어 있고 엘보우(11)에는 고정볼트(72)가 안내될 수 있도록 슬릿홈(11a)이 형성되어 있으므로 급배수관(10)에 작용하는 비틀림응력에 대해서도 신축적으로 작용하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 대형 고로의 노체 냉각반의 급배수 연결장치를 제공함으로서, 고로 내부에서 작용하는 열응력(압축응력, 인장응력, 비틀림응력)에 대해서 신축성을 확보할 수 있으며, 고로 본체에 내장된 냉각반 용손시 신속한 교환으로 작업 단축시간의 단축은 물론 안전하게 작업을 할 수 있는 것이다.

또한 신속한 작업으로 작업자를 안전사고로 부터 보호하며 냉각반의 용손발생시 신속 대처하여 설비사고로 발생되는 용선 생산량 감소 방지와 함께 주변설비의 파손을 미연에 방지할 수 있게되는 매우 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 고로의 노체에 내장되어 노체를 냉각시키는 냉각반을 통하여 흐르는 냉각수를 인접한 냉각반으로 공급하도록 냉각반에 연결된 급배수관에 있어서,

   상기 급배수관(10)을 이루는 한쌍의 엘보우(11)가 'ㄷ'자 형태로 대향되며 어느 일측에는 슬릿홈(11a)이 형성되고 상기 엘보우(11)의 연결부에 결합되며 비틀림변형을 방지함과 동시에 간격을 조절하기 위한 고정볼트(72)가 결합되는 슬립조인트(70)와, 상기 급배수관(10)의 내부를 이동하는 냉각수의 유로를 유도관(51)으로 변경시키기 위해서 급배수관(10)의 일측에 설치된 삼방변(50)과, 상기 삼방변(50)이 설치된 급배수관(10)의 단부에 회전가능하게 설치된 회전플렌지(20)와, 상기 회전플렌지(20)가 설치된 급배수관(10)의 타측 단부에 형성된 볼조인트(40)와, 상기 볼조인트(40)에 의해서 회전 및 좌.우 유동이 가능하도록 설치된 유동플렌지(30)를 포함하는 구성을 특징으로하는 고로 노체 냉각반의 연결용 급배수관.