KR20010034144A - 용선용 출탕통 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용선용 출탕통에 관한 것이다. 이때 상기 출탕통은 외부 지지 구조물(10), 내화 라이닝(16, 18), 그리고 상기 내화 라이닝(18)을 지지 구조물(10) 내에서 감싸며 강제 냉각되는 구리 라이닝(18)을 포함한다. 상기 구리 라이닝(20)에서의 단단한 리브(32)는 상기 내화 라이닝(18) 쪽으로 깊숙이 돌출한다. 상기 리브의 주요 목적은, 균열을 통해 상기 내화 라이닝(18)까지 침투하는 용선을 응고될 때까지 냉각하여, 단단한 구리 본체와 접촉하기 이전에 중단시키는 것이다. 이를 통해, 과열에 의해 단단한 구리 본체 내에 형성되는 균열을 막을 수 있으며, 이는 냉매가 용선 내로 방출되는 위험성을 감소시킨다.

Description

용선용 출탕통 {TAPPING LAUNDER FOR AN IRON SMELT}

용선용 출탕통은 이미 오래 전부터 잘 알려져 있다. 상기 출탕통은 대체로 내화 라이닝(refractory lining)을 구비하는 외부 지지 구조물(예를 들면 금속 트라프)로 이루어져 있다. 상기 라이닝은 통상적으로, 예를 들면 금속 트라프(metal through) 내에 곧바로 삽입되는 내화 벽돌로 형성되는 영구 라이닝(permanent lining), 및 내화성 주물로 만들어지며 대략 1500℃의 용선을 위한 수용 채널을 포함하는 마모 라이닝(wearing lining)으로 구성된다. 하루에 몇 천톤씩의 선철을 생산하는 현대적인 고로의 경우, 출탕통은 심한 부하를 받게 된다. 상기 내화 라이닝은 이에 따라 자주 수선되거나 신품으로 교체되어야 한다.

상기 내화 라이닝의 수명이 냉각을 통해 개선된다는 사실은 잘 알려져 있다. 그러나, 액체 냉매(일반적인 경우에 냉각수)를 포함하는 냉각 회로를 출탕통 내에 도입하는 것은 그리 간단한 문제만은 아니다. 실제적으로, 예를 들어 용선이 내화 라이닝을 침투하여 용선과 냉각수가 접촉하게 될 경우, 강한 수소 폭발이 발생할 수 있다. 이러한 폭발 위험성을 감소시키기 위해서, 또는 완전 제거하기 위해서는 이미 여러 개의 해결 방안들이 제안되었다.

예를 들면, EP-A-0060239에는 외부 지지 구조물을 이중 벽을 갖는 금속 트라프로 형성하는 것을 제안하고 있다. 이때 상기 금속 트라프의 내실을 통해 냉매가 안내될 수 있다. 그러나 액체 냉매에 의한 강제 냉각(forced cooling)보다는, 공기에 의한 강제 냉각이 훨씬 덜 효과적이다. 그밖에도, 이러한 압축 공기 냉각은 많은 에너지를 소모한다. 또 다른 단점으로는, 이중 벽으로 이루어진 상기 금속 트라프가 비교적 많은 제조 비용을 필요로 한다는 것이다.

DE-A-0143971에는 주조 채널의 측면에 내화 라이닝의 내부에, 냉각수 회로에 연결되는 상자 모양의 냉각 부재 또는 냉각관을 제공하는 것이 제안되었다. 폭발 위험성을 감소하기 위해, 비싼 비용의 안전 시스템이 제공되었다. 마모 라이닝 내에는 냉각 부재의 전방에 열전대(thermocouple)를 갖는 동판이 배열된다. 상기 열전대는 제어 회로에 연결되는데, 이는 소정된 최대 온도 또는 온도 증가 비율을 초과하는 경우에 상기 냉각수 공급을 차단시키고, 긴급 냉각을 위해 상기 냉각 부재들을 압축 공기 시스템에 연결시킨다.

EP-A-0090761에서는, 영구 라이닝이 흑연, 반흑연 또는 탄화 규소 벽돌(silicon carbide brick)로 이루어지며 높은 전도성을 갖는 층(layer)으로 커버하는 것을 제안하고 있다. 이때 냉각관은 상기 층을 통과하며, 상기 냉각관을 통해 액체 냉매가 흐른다. 높은 전도성을 갖는 상기 층이 액체 냉매에 의해 강하게 냉각되기 때문에, 균열을 통해 외부 냉각층까지 침투하는 용선은 즉각 응고된다. 또한, 상기 특허 출원서에서 흑연, 반흑연 또는 탄화 규소 벽돌 대용으로 구리, 철 또는 주철이 사용될 수 있고, 상기 냉각관이 전도성이 높은 산업용 소재에 내장될 수 있음을 나타낸다.

구리는 전도성이 높기 때문에, 냉각관을 직접 내장하는 동판은 특히 유리한 해결방안인 듯 하다. 그러나 지금까지는 1500℃의 뜨거운 용선을 위한 출탕통을 위해 강제 냉각되는 구리 라이닝(copper lining)은 사용되지 않았다. 비록 기대하는 바는, 상기 용선이 국부적으로 구리 라이닝까지 침투할 경우 상기 용선이 즉각 응고되는 것이지만, 우려되는 바는, 상기 용선이 강제 냉각된 구리 라이닝과 직접 접촉함으로써 과열에 의한 균열(overheating crack)이 형성되어, 상기 균열에 의해 냉매가 용선 내부로 방출될 수 있다는 것이다.

본 발명은 용선용 출탕통에 관한 것으로, 이는 예를 들면 선철을 출탕하기 위해 고로에 도입되는 것을 의미한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 출탕통의 횡단면도.

도 2는 제2 실시예에 따른 출탕통의 횡단면도.

도 3은 부분적으로 사시되는 제3 실시예에 따른 출탕통을 횡단면도.

도 4는 부분적으로 사시되고 출탕통 우측 반형만 도시하는 제4 실시예에 따른 출탕통의 횡단면도.

도 5는 부분적으로 사시되고 출탕통 우측 반형만 도시하는 제5 실시예에 따른 출탕통의 횡단면도.

도 6은 리브를 갖는 출탕통의 횡단면 내의 온도 곡선을 도시하는 선도.

본 발명의 목적은, 구리 라이닝을 포함하는 강제 냉각된 출탕통을 제안하는 것으로, 이때 냉매가 용선 내로 방출되는 위험성을 대폭 감소시키는 것이다.

상기 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 출탕통에 의해 달성될 수 있다. 이와 같은 출탕통은 내화 라이닝을 갖는 외부 지지 구조물을 포함하는데, 상기 내화 라이닝 내에는 용선용 채널이 형성되어 있다. 단단한, 그리고 냉각 장치에 의해 강제 냉각되는 구리 라이닝은 지지 구조물 내에서 상기 내화 라이닝을 감싸고 있다. 상기 구리 라이닝은 내부 내화 라이닝을 냉각시키며, 이를 통해 그 수명을 연장시키는 기능을 갖는다. 상기 구리 라이닝은 또한 외부 지지구조물이 과열되는 것을 방지해준다. 본 발명에 따른 주요 특징에 따라, 상기 구리 라이닝은 단단한 리브(rib)를 구비한다. 이때 상기 리브는 단단한 구리 본체로부터 내화 라이닝 쪽으로 상당히 돌출해 있다. 물론 상기 리브는 내화 라이닝 내의 냉각 효과를 개선시킴으로써 그 수명을 연장시킨다. 그러나 이러한 리브의 기능은 용선이 내화 라이닝 내로 침투하는 경우 상기 단단한 구리 본체를 보호하는 것이다. 이러한 보호 기능은 대부분 하기에 의해 실현된다. 즉, 상기 침투한 용선은 응고될 때까지 상기 리브에 의해 급격히 냉각됨으로써 단단한 구리 본체와 접촉하기에 앞서서 이미 중단된다. 이를 통해, 과열에 의한 균열이 상기 단단한 구리 본체 내에 형성됨을 피할 수 있으며, 이에 의해 냉매가 용선 내로 방출되는 위험성을 감소시킬 수 있다. 주목할 것은, 상기 용선 및 리브 사이의 접촉이 국부적 과열 또는 리브의 부분적 용해를 불러일으키나, 이는 통상적으로 구리 본체에 심각한 부정적 영향을 미치지 않는다.

상기 내화 라이닝은, 적어도 리브 영역에서 구리 라이닝 상에 주조되는 것이 유리하다. 이를 통해 리브 영역에 있는 상기 내화 라이닝 및 구리 라이닝 사이의 열전달이 양호해진다. 상기 용선을 구리 라이닝까지 침투시킬 수 있게 하는 공동 및 틈새들이 보다 효과적으로 방지된다.

상기 구리 라이닝은 바람직하게는 연속 주조되는 단단한 동판을 통해 형성되는 것이 유리하다. 출탕통의 종단면은 예를 들면 구리로 이루어진 한 개의 바닥판 및 두 개의 측면판으로 이루어질 수 있다.

첫 번째 실시예에서의 냉각 장치는 구리 라이닝 내에서 냉각관을 포함한다. 이때 모든 냉각관은 각각 한 개의 리브에 의해 커버된다. 상기 냉각관의 위치가 리브 아래쪽에 있음으로써, 냉매가 용선 내로 방출될 위험성이 계속해서 감소한다.

상기 리브 및 냉각관은 출탕통의 종 방향에 대해 평행하게 연장되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 상기 냉각관들 사이의 외부 연결 장치의 수 및 길이가 감소될 수 있다. 계속해서 연속 주조된 동판의 경우, 이러한 배열 방식에 의해 상기 냉각관은 연속 주형 내의 삽입물에 의해 주조 방향의 관통 도관으로 형성될 수 있으며, 및/또는 상기 리브는 연속 주형 내의 총안(crenellation)을 통해 형성될 수 잇다.

상기 목적의 또 다른 해결 방안으로는, 냉각 장치가 구리 라이닝 내의 냉각관 대신에, 외부 냉각 회로를 구비하는 것이다. 이때 상기 냉각 회로는 구리 라이닝을 외부로부터, 즉 지지 구조물을 향하는 배면으로부터 냉각시킨다. 이러한 해결 방안 또한 냉매가 용선 내로 방출되는 위험성을 감소시킨다. 구리로 이루어진 단단한 구리 라이닝은 실제로 상당한 효과를 갖는 보호막을 형성한다. 상기 보호막은 냉각액이 용선과 접촉하는 것을 효과적으로 방지한다. 이때 단단한 구리 라이닝 내에 형성되는 작은 균열들은 그다지 위험하지 않다.

이와 같은 외부 냉각 회로는 예를 들어, 구리 라이닝의 배면에 냉각액을 분무하기 위한 분무 장치를 포함할 수 있다. 이때 주목할 점은 용선과 접촉하는데 있어서, 예를 들어 미세하게 분무된 냉각수는 냉각관의 누출구로부터 방출되는 압축된 물줄기보다 보다 덜 위험하다는 것이다. 상기 분무 장치를 통해 구리 라이닝의 냉각을 개선시키기 위해서는, 그루브(groove)에 의해 그 배면을 확장시키는 것이 유리하다.

그러나, 이와 같은 외부 냉각 회로는 마찬가지로 외부 냉각 부재를 포함할 수 있다. 이로 인해 상기 냉각 부재에 냉매가 관류하며, 상기 구리 라이닝의 배면과 열전도적으로 연결된다. 제1 실시예에서의 냉각 부재들은 냉각관을 내장하고 있는 단단한 구리 바(copper bar)로서 형성된다. 또 다른 대용의 실시예에서, 상기 냉각 부재는 와류실로 형성되는데, 이때 와류실은 구리 라이닝의 배면에 대해 수직으로 배열된다.

주목할 것은, 구리 라이닝을 외부로부터 즉, 배면으로부터 냉각시키는 상기 냉각 회로가 리브를 포함하거나 또는 포함하지 않은 상태로 상기 구리 라이닝의 내면(즉, 내화 라이닝 쪽을 향한 면)에 장착될 수 있다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점 및 특징들은 첨부된 도면을 참조하여, 출탕통에 관해 다음과 같이 기술되는 몇 개의 실시예에 의해 확인될 수 있다.

도 1 내지 도 5는 용선용 출탕통을 도시하며, 이는 예를 들면 선철을 출탕하기 위해 고로에서 사용하는 것을 의미한다. 상기 출탕통은 지지 트라프(support through; 10)를 포함하는데, 상기 지지 트라프 내에는 대략 1500℃의 용선(14)을 위한 채널(12)이 내화 라이닝(16, 18) 내에 형성되어 있다. 상기 내화 라이닝은 통상적으로, 채널(12)이 형성되어 있는 마모 라이닝(16) 및 상기 마모 라이닝(16)을 에워싸는 영구 라이닝(18)으로 이루어진다. 상기 영구 라이닝(18) 및 지지 트라프(10) 사이에는 냉각 장치에 의해 강제 냉각되는 구리 라이닝(20, 120, 320, 420)이 배열된다. 이러한 강제 냉각되는 구리 라이닝(20, 120, 320, 420)은 지지 트라프(10)가 과열 및 이에 따라 열 변형되는 것을 막는다. 상기 출탕통이 콘크리트 채널 내에 배열되는 경우, 이는 또한 콘크리트 및 그 부속품들이 열 과부하를 받지 않도록 막아준다. 상기 출탕통은 마찬가지로 내화 라이닝(16, 18)을 냉각시킴으로써 그 수명을 연장시킨다. 이는 특히 내화성 영구 라이닝(18)의 경우에 적용된다. 주조된 콘크리트 채널 내에 있는 출탕통의 경우, 상기 콘크리트 채널은 지지 트라프(10)의 지지 기능을 대신 수행할 수가 있어서, 상기 구리 라이닝(20, 120, 320, 420)은 콘크리트 벽 및 영구 라이닝(18) 사이에 곧바로 배열될 수 있다. 상기 구리 라이닝(20, 120) 및 지지 구조물(10) 사이에는 필요에 따라 단열재가 추가로 제공될 수 있다(도 3에서 도면 부호 (21)로 표기된 단열판을 참조). 주목할 점은, 지지 트라프(10) 또는 콘크리트 채널에 의해 형성되는 채널의 횡단면이 구리 라이닝(20, 120, 320, 420)의 형태를 결정짓는다는 것이다. 상기 도면들은 상기 횡단면의 바람직한 형태를 도시하고 있다. 그러나 물론, 본 발명의 실시 형태에 있어서 상기 횡단면 형태만을 한정하고 있지는 않다.

도 1에 따른 실시예에서, 구리 라이닝(20)은 본질적으로 수직인 측면판(22, 24) 및 본질적으로 수평인 바닥판(26)으로 이루어져 있다. 상기 기다란 판(22, 24, 26)들은 내화 라이닝(16, 18)을 위해 일종의 구리 트라프(20)를 형성하도록 결합된다. 도면 부호 (28) 및 (30)은 도 1에서 측면판(22, 24) 및 바닥판(26) 사이의 이음매를 도시한다. 각 동판(22, 24, 26)의 길이가 대부분 출탕통의 길이보다 현저히 짧기 때문에, 다수의 측면판(22, 24) 또는 바닥판(26)들이 상기 지지 트라프(10)의 전체 길이를 채우기 위해 전후로 배열되어야 함은 물론이다.

상기 발명의 중요한 특징에 따라, 동판(22, 24, 26)의 내부 표면, 즉 내화 라이닝 쪽을 향하는 표면에 단단한 리브(32)들이 구비된다. 이때 상기 리브들은 안쪽의 내화 라이닝(18) 쪽으로 돌출해 있다. 상기 리브(32)의 높이(H) 및 영구 라이닝(18)의 두께(D) 사이의 비율은 1:4 내지 3:4일 때가 바람직하다. 상기 리브(32)는 동판(22, 24, 26)의 전체 길이를 따라 연장되는 것이 바람직하며, 그루브(34)에 의해 분리된다. 상기 리브는 내화 라이닝의 냉각을 현저히 향상시킨다. 특히 영구 라이닝(18) 내의 온도가 상당히 감소된다. 이와 마찬가지로 상기 리브(32)의 중요한 기능 중 하나는, 용선(14)이 영구 라이닝(18)까지 국부적으로 용입되는 경우, 용선이 실제의 구리 본체와 접촉함으로써 상기 구리 본체 내에 과열에 의한 균열을 형성하기 이전에, 상기 용선을 응고될 때까지 냉각시키는 것이다. 이때 주목할 점은, 상기 리브(32) 및 용선 사이의 접촉에 의해 상기 리브(32)가 국부적으로 과열되거나 심지어 부분적으로 녹아 내릴 수 있으나, 이는 통상적으로, 실제의 구리 본체에 그다지 부정적인 영향을 미치지 않는다.

상기 리브(32)의 적당한 효과를 보장하기 위해서는, 소정의 최소 크기를 가져야 한다. 상기 실시예에서 리브(32)의 높이(H) 및 상기 리브(32) 사이에 있는 구리 라이닝의 두께(S) 사이의 비율은, 예를 들면 대략 2:3이다. 이러한 비율은 통상적인 경우 1:2 내지 1:1이다. 상기 리브의 폭(B)과 그루브(34) 폭(B)의 비율, 그리고 리브 높이(H)와 리브 폭(B)의 비율은 모두 1:3 내지 3:1이어야 된다(상기 실시예에서 상기 비율은 대략 5:6이다). 리브(32) 사이에 있는 구리 라이닝의 두께(S) 및 내화 라이닝(16+18)의 총 두께(F)는, 출탕통이 신품일 때에 1:10 내지 2:5이다. 도 1에서 이러한 비율은 측면판 영역에서 1:3이고, 바닥판 영역에서는 대략 3:10이다.

도 1의 실시예에서, 라이닝(20)의 냉각 장치는 냉각관(36)을 포함한다. 이때 상기 냉각관은 측면판(22, 24) 및 바닥판(26) 내에도 배열되어 있다. 상기 냉각관(36)은 바람직하게는 리브(32)의 아래쪽에서 상기 플레이트(22, 24, 26)들의 단단한 몸체를 관통하여 연장된다. 바꾸어서 말하자면, 상기 단단한 리브(32)들은 냉각관(36)들을 커버함으로써 이를 보호한다. (도면에 도시되지 않은) 냉매 공급 장치는 상기 냉각관(36)에 액체 냉매를 공급한다. 이러한 냉매 공급 장치로는 저압 냉각수 공급 장치가 바람직하다. 즉, 냉각수의 공급 압력이 1 bar이하일 때가 바람직하다. 동판 내에 균열이 형성되는 경우, 냉각수의 낮은 공급 압력으로 인하여 큰 누출량이 발생하지 않아서, 결과적으로 폭발 위험성이 감소된다. 상기 냉매 공급 장치 및 냉각관(36)을 다음과 같이, 즉 구리 라이닝의 모든 부분에서의 온도가 100℃를 초과하지 않도록 고안하는 것이 바람직하다.

도 1의 출탕통은 다음과 같이 제조된다. 우선, 동판(22, 24, 26)들은 지지 트라프(10) 내에 배열되며, 필요한 경우 고정된다. 그 다음, 영구 라이닝(18)을 형성하는 첫 번째 내화성 혼합물이 구리 트라프(20) 내로 주입된다. 상기 첫 번째 내화 혼합물은 이때 그루브(34) 내로 침투하여 이를 완전히 채우게 된다. 상자 모양의 제1 성형 작업(formwork)은 상기 리브(32)의 위쪽에서 마모 라이닝(16)에 대한 이후의 경계면(38)을 형성한다. 상기 제1 내화성 혼합물이 경화되고 제1 성형 작업이 완성된 다음에, 마모 라이닝(16)이 제조된다. 이를 위해서, 완성된 영구 라이닝(18) 상에 제2 내화성 혼합물이 주입되는데, 이때 만들어진 제2 성형 작업이 채널(12)을 형성한다.

도 1 내지 도 5의 모든 출탕통용 동판들은 연속 주조되는 것이 바람직하다. 도 1의 출탕통용 동판(22, 24, 26)을 연속 주조할 때, 주조 채널 내에 있는 삽입물에 의해 주조 방향의 관통 도관이 만들어질 수 있으며, 이는 완성된 동판(22, 24, 26) 내의 냉각관(36)을 형성한다. 상기 통로는 도 2의 동판(124)에서 도시되는 바와 같이 기다란, 예를 들어 타원형의 횡단면을 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 냉각관(36')의 비어 있는 횡단면은, 상기 냉각관(36') 영역에서의 동판 재료 두께가 감소하지 않아도 확장된다. 상기 리브(32)도 마찬가지로 연속 주조에 의해 만들어질 수 있다. 이를 위해서, 연속 주조 금형 연속 주조 채널 내에 상기 그루브(34)를 형성하는 적절한 총안들을 구비한다. 물론, 상기 냉각관(36)에 구멍을 뚫는 것, 및/또는 상기 그루브(34)를 단조된 또는 압연된 구리 잉곳에 밀링하는 것 또한 가능하다. 주조된 냉각관을 포함하는 연속 주조된 동판(22, 24, 26)의 경우에는 그러나, 비교적 기다란 길이를 가지면서도 극히 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. 이때 주목할 것은, 기다란 길이를 갖는 동판이 보다 적은 냉매 연결부를 필요로 한다는 것이다. 이때 상기 냉매 연결부는 출탕통이 범람된 경우에 파손되며 폭발을 불러일으킬 수 있다.

도 2의 출탕통은 하기 특징들에 의해 도 1의 출탕통과 현저한 차이를 나타낸다. 바닥판(126)은 전혀 리브를 구비하지 않는다. 상기 바닥판을 흑연판(128)이 덮고 있는데, 이는 용선이 아래쪽으로 침투하는 것을 방지한다. 또 다른 차이점으로는, 구리 라이닝(120)이 바닥판(126) 및 측면판(122, 124) 사이에 있는 모퉁이 영역(121, 122)에서 어떠한 냉각관도 구비하지 않는다. 상기 모퉁이 영역(121, 122)은 오직 상기 바닥판(126) 및 측면판(122, 124)에 의해서만 냉각된다. 실험에 의해, 용선이 이미 상기 두 개의 모퉁이 영역(121, 122)에 대량으로 침투한다는 사실이 밝혀졌다. 많은 침투량은 내화 라이닝 내에서 응고될 확률이 거의 없기 때문에, 상기 영역에서 냉각관을 생략함으로써 냉각액이 용선과 접촉하는 위험성이 상당히 감소되었다. 바꿔서 말하자면, 상기 출탕통 내에 바람직한 "루트(route)"를 삽입하여, 용선이 보다 많이 침투하는 경우, 상기 용선은 냉매와 접촉하지 않은 상태로 이를 통해 출탕통으로부터 유출될 수 있다.

도 1 및 도 2의 실시예와 관련하여 주의할 점은, 상기 바닥판(26, 126)이 경우에 따라 냉각관 없이도 형성될 수 있다는 것이다. 이러한 경우에 상기 바닥판(26, 126)은 측면판(22, 24, 122, 124)의 열전도에 의해 냉각된다. 따라서, 용선이 바닥 영역 내로 침투하는데 있어서, 냉각액이 용선과 접촉할 위험성이 상당히 감소된다.

도 3 내지 도 5의 출탕통들은 주로 하기에 의해 도 1의 출탕통과 구별된다. 즉, 구리 라이닝(220, 320, 420)의 냉각 장치가 각각 액체 냉매를 포함하는 외부 냉각 회로를 구비하고, 이때 상기 외부 냉각 회로는 구리 라이닝(220, 320, 420) 배면의 후방(즉, 지지 트라프(10)쪽을 향하는 표면)에 배열된다. 바꿔서 말하자면, 상기 용선이 영구 라이닝(18)으로 침투하게 되면, 구리 라이닝은 외부 냉각 회로에 대한 단단한 보호막을 형성한다.

도 3에서 외부 냉각 회로는 분무 장치(24)를 포함한다. 이때 상기 분무 자치는 파이프(242)로부터 분무 노즐(244)에 의해 냉각액을 구리 측면판(222, 224)의 배면에 분무시킨다. 상기 구리 측면판(22, 224)의 표면에 흘러 내리는 냉각액은 집수관(collecting duct; 246) 내에서 집수된다. 구리 측면판(222, 224)의 배면에 있는 홈(248)들은 냉각된 표면을 확장시킴으로써 냉각 효과를 증가시킨다. 이때 주의할 것은, 공기/물 혼합물을 다음과 같이, 즉 대부분의 수분이 표면에서 증발되도록 분무하는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5에서 외부 냉각관은 냉각액이 통과하는 외부 냉각 부재들을 포함한다. 이때 상기 냉각 부재들은 구리 라이닝의 배면에 열전도적으로 장착되어 있다.

도 4에서 이러한 냉각 부재들은 단단한 바(bar)로 형성되어 있다. 상기 바는 예를 들면 구리 라이닝(320)에서 주조되거나 상기 구리 라이닝과 용접 또는 납땜된다. 각 외부 냉각 바(340)는 적어도 하나의 내부 냉각관(342)을 구비한다. 상기 냉각 바(340)가 구리 라이닝(320)의 배면과 단지 용접되거나 납땜되는 경우, 용선이 영구 라이닝(18)에 대량으로 침투할 때, 상기 냉각 바가 구리 라이닝(320)으로부터 분리되는 것을 예상할 수 있다. 이를 통해 상기 냉각 바들은 가능한 한 파손되지 않는다.

도 5에서 상기 냉각 부재들은 와류실(turbulence chamber; 440)로 형성된다. 이때 상기 와류실은 구리 라이닝(420)의 배면에서 수직으로 배열된다. 각 와류실(440)은 외측 파이프 접속자(442), 내측 파이프 접속자(444), 그리고 냉각액용 공급관(446)과 회수관(448)을 포함한다. 외측 파이프 접속자(442)의 개방된 단부는 구리 라이닝(420)의 배면에, 예를 들면 용접을 통해 고정된다. 블라인드 홀(441)은 외측 파이프 접속자(442) 내에 형성된 챔버(443)를 동판으로 확장시킬 수 있다. 이러한 외측 파이프 접속자(442)의 폐쇄된 다른 쪽 단부를 통해 내측 파이프 접속자(444)가 챔버(443) 내로 진입한다. 그 안에서 상기 내측 파이프 접속자는 구리 라이닝(420) 표면과 직접 근접한 상태로 중앙 노즐(450)을 형성한다. 냉각액은 공급관(446)을 통해 내측 파이프 접속자(444)로 유입되며, 노즐에 의해 구리 라이닝(420)의 표면 상에 분무된다. 이를 통해 상기 챔버(443) 내에 강한 와류가 형성되는데, 이때 상기 와류는 열교환을 강화한다. 상기 챔버(443) 내의 와류는 물론 삽입물에 의해 증가될 수 있다. 냉각액은 회수관(448)을 통해 챔버(443)를 떠나게 된다.

도 6의 선도에 의해 마지막으로 리브(32)의 또 다른 장점이 기술된다. 상기 선도는 출탕통 횡단면 내의 온도 곡선을 도시한다. 이때 상기 출탕통은 가로축(X축) 아래쪽에 도시된다. 상기 선도에 도시되는 것은, 1500℃의 용선(14)을 포함하는 출탕통, 마모 라이닝(16), 영구 라이닝(18), 그리고 구리 라이닝(20')이다. 실선에 의해 도시된 온도 곡선(50)은 리브(32)를 갖는 구리 라이닝에서의 온도 곡선을 나타낸다. 점선에 의해 도시된 온도 곡선(52)은, 구리 라이닝(20) 본체의 동일한 온도(50℃) 및 동일한 두께 하에서, 리브(32)를 갖지 않은 구리 라이닝에서의 온도 곡선을 나타낸다. 250℃ 선은 일점쇄선에 의해 선도에 도시되었다. 상기 온도 250℃부터는 실제적으로, 구리가 기계적 강도가 상당히 많이 감소됨을 예상해야 된다. 상기 선도에 도시되는 바와 같이, 리브(32)를 갖는 구리 라이닝의 경우, 250℃ 등온선 및 단단한 동판 본체의 표면(54) 사이의 거리가, 리브를 갖지 않은 구리 라이닝의 것보다 현저히 크다(선도의 D1 및 D2 비교). 즉, 마모층(16)의 두께가 시간이 지남에 따라 감소하게 되고 이를 통해 1500℃ 등온선이 구리 라이닝에 가까이 놓여지게 되면, 상기 리브(32)는 동판 본체가 과열로부터 보호되는 것을 추가적으로 보장한다.

Claims (21)

1. 용선용 출탕통에 있어서,

   외부 지지 구조물(10);

   내부에 용선(14)을 위한 채널이 형성되며 지지 구조물(10) 내에 있는 내화 라이닝(16, 18);

   상기 지지 구조물(10) 내의 내화 라이닝(18)을 감싸는 구리 라이닝(20, 120, 220, 320, 420); 및

   상기 구리 라이닝(20, 120, 220, 320, 420)의 강제 냉각을 위한 냉각 장치

   를 포함하고,

   상기 구리 라이닝(20, 120, 220, 320, 420) 상의 단단한 리브(2)들이 내화 라이닝(18) 쪽으로 돌출하는

   용선용 출탕통.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내화 라이닝이 마모 라이닝(16) 및 영구 라이닝(18)을 포함하고, 상기 리브(32)가 대체로 상기 영구 라이닝(18) 두께의 절반까지 연장되는 용선용 출탕통.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   적어도 상기 내화 라이닝(18)이 리브 영역에서 구리 라이닝 상에 주조되는 용선용 출탕통.
4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서,

   상기 구리 라이닝(20, 120, 220, 320, 420)이 단단한 동판(22, 24, 26)에 의해 형성되는 용선용 출탕통.
5. 제4항에 있어서,

   동판으로 이루어진 하나의 바닥판(26) 및 두 개의 측면판(22, 24)을 갖는 용선용 출탕통.
6. 제5항에 있어서,

   상기 바닥판(26)을 흑연판(128)이 덮고 있는 용선용 출탕통.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 바닥판(26) 및 측면판(22, 24) 사이에 있는 구리 라이닝(120)이 모퉁이 영역(121, 126)을 구비하고, 상기 모퉁이 영역까지 액체 냉매에 의해 직접 강제 냉각되는 용선용 출탕통.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리브(32)의 높이(H)와 상기 리브(32) 사이에 있는 그루브(34) 내의 구리 라이닝(20 120, 220, 320, 420)의 두께(S) 간의 비율이 1:2 내지 1:1인 용선용 출탕통.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리브(32)의 폭(B)과 상기 리브(32) 사이에 있는 그루브(34)의 폭(N) 간의 비율; 및

   상기 리브(32)의 높이(H)와 리브(32)의 폭(B) 간의 비율이

   각각 1:3 내지 3:1인 용선용 출탕통.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 냉각 장치가 구리 라이닝(20) 내에서 냉각관(36)을 포함하고, 각각의 냉각관(36)은 리브(32)에 의해 커버되는 용선용 출탕통.
11. 제10항에 있어서,

    상기 리브(32) 및 냉각관(36)이 출탕통의 종 방향과 평행하게 연장되는 용선용 출탕통.
12. 제11항에 있어서,

    상기 구리 라이닝(20)이 연속 주조된 동판(22, 24, 26)에 의해 형성되고, 상기 냉각관(36)은 연속 주조 시에 주조 방향의 관통 도관(through-duct)으로 형성되는 용선용 출탕통.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 리브(32)가 연속 주조 시에 주형 내의 총안(crenellation)에 의해 형성되는 용선용 출탕통.
14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 냉각 장치가 액체 냉매를 갖는 외부 냉각 회로를 구비하고, 상기 외부 냉각 회로는 구리 라이닝(220, 320, 420)을 배면으로부터, 즉 지지 구조물(10) 쪽으로부터 냉각시키는 용선용 출탕통.
15. 제14항에 있어서,

    상기 외부 냉각 회로가 분무 장치(240)를 구비하고, 상기 분무 장치는 구리 라이닝(220)의 배면과 대향하는 용선용 출탕통.
16. 제15항에 있어서,

    상기 구리 라이닝(220)의 배면이 그루브(248)에 의해 확장되는 용선용 출탕통.
17. 제14항에 있어서,

    상기 냉각 회로가 냉각액이 관류하는 외부 냉각 부재(340, 440)를 포함하고, 상기 냉각 부재는 구리 라이닝(320, 420)의 배면에 열전도적으로 장착되는 용선용 출탕통.
18. 제17항에 있어서,

    상기 냉각 부재가 냉각관을 내장하는 단단한 구리 바(copper bar; 340)를 포함하는 용선용 출탕통.
19. 제18항에 있어서,

    상기 구리 바(340)가 구리 라이닝(320)의 배면에 용접되거나 납땜되는 용선용 출탕통.
20. 제14항에 있어서,

    상기 냉각 부재가 냉각액용 와류실(440)을 포함하고, 상기 와류실은 구리 라이닝(420)의 배면에 대해 수직으로 배열되는 용선용 출탕통.
21. 제20항에 있어서, 각 와류실(440)이

    구리 라이닝(420)의 배면에 개방된 단부가 밀봉된 상태로 고정되고, 외측 파이프 접속자(442) 내에 폐쇄된 내실(243)이 형성되는 외측 파이프 접속자(442);

    상기 내실(243)에 밀봉된 상태로 삽입되고 구리 라이닝(420)의 표면과 바로 이웃한 곳에서 노즐(450)을 형성하는 내측 파이프 접속자(444);

    상기 내측 파이프 접속자(444)와 접속되는 냉각액용 공급관(446); 및

    외측 파이프 접속자(442)와 접속되는 냉각액용 회수관(448)

    을 포함하는 용선용 출탕통.