KR20010086233A - 전기 아크 노 및 레이들 노(爐)를 위한 냉각 루우프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 아크 노(20) 또는 레이들 노(29)를 위한 냉각 루우프에 관련되는데, 상기 루우프는 덮개 요소로서 사용되고 냉각 유체를 공급받는 관으로 이루어진 냉각 시스템을 포함하며, 상기 루우프는 전극(30)의 운동 및 위치설정을 위한 적어도 하나의 중심 구멍(25)과 증기의 흡입 및 배출을 위한 적어도 하나의 주변 구멍(14)을 포함하고, 이 구멍(14)은 흡입 장치와 연결되며, 루우프는 두 개의 단일-블록 냉각 장치, 즉 인접해 있고 겹쳐진 고리 또는 나선에 따라 발전하는 각각의 구부려진 관(15,16)으로 구성된 내부(11)와 외부(12) 구조체를 포함하고, 이 내부(11) 및 외부(12) 냉각 구조체는 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12) 사이에서, 노(20,29)의 내면을 향하고 있는 각각의 베이스와 통하도록 서로 결합되며 원형의 사이 공간(13)이 주어지는데 이 공간에서 증기는 환상 방향으로 순환하고 감속되며, 원형의 사이 공간(13)은 주변 구멍과 통하고, 내부 냉각 구조체(11)는 환상 사이 공간(13)과 노(20,29)의 내부를 연결하는 증기-통과 틈을 포함한다.

Description

전기 아크 노 및 레이들 노(爐)를 위한 냉각 루우프{COOLED ROOF FOR ELECTRIC ARC FURNACES AND LADLE FURNACES}

종래 기술에 의하면 유해 증기와 휘발성 폐기물의 누설 및 노 내부에서 열의 분산을 막기 위해서 전기 아크 노와 레이들 노에서 분리할 수 있는 덮개 요소로서 적용된 루우프를 포함한다.

이 루우프는 용해 체적 내부에서 폐기물과 분말의 휘발성 입자 및 증기를 배출하도록, 전극을 위한 적어도 하나의 중심구와 둘레 구멍 및 흡입 장치에 연결된 제 4 구멍을 포함한다.

루우프가 과다하게 가열되는 것을 방지하고, 녹이는 동안 발생되는 열을 제거하기 위해서, 루우프에 냉각 시스템이 장착되는데 이 냉각 시스템은 서로 가깝게 인접해 있고 가압하에 냉각 유체를 공급받으며 방사상 전개부, 고리를 가지는 원형, 나선형 또는 감겨 있는 형태나 그 밖의 다른 형태를 가지며 수직, 수평 또는기울어진 열 교환면을 형성하는 다수의 냉각 도관으로 구성된다.

전술한 냉각 시스템의 실시예에서 한 가지 문제점은, 루우프의 표면에 대해 온도가 불균일하게 분배된다는 것이다.

실제로, 전극이 있는 루우프의 중심부에서 열은, 전극 자체에 의해 야기되는 열 조사 때문에 주변부에서 보다 많다. 또, 구멍을 향해 보다 많은 양의 뜨거운 증기가 흐르기 때문에 증기가 배기되는 구멍과 인접한 부분의 온도는 반대쪽에서보다 높다.

사실상, 배기구는 노의 내부에서 불균일한 디프레션(depression)을 일으키는 흡기 장치와 관련된다.

이런 흡입은 개구(슬래그 도어, 버너를 위한 구멍, 첨가물을 주입하는 란셋 등) 및 기계 연결부상의 불완전한 씨일을 통하여 용해 체적에 유입되는 증기 및 공기의 우선적인 흐름을 발생시키므로, 용해 체적 내부에서 열 균일성이 떨어진다.

보다 정확하게, 증기 배출 장치에 의해 야기되는 흡기로 인해 루우프 아래의 영역에서 발생되는 음(-)의 압력을 가지고, 노의 측벽과 루우프의 불완전한 씨일링은 전극과 접촉하는 공기를 유입한다.

전술한 현상 때문에, 전극을 구성하는 그래파이트를 과다하게 소비하게 되는데, 왜냐하면 초고온의 측면을 감쌀 때 공기 내에 함유된 산소는 그래파이트의 산화를 일으키기 때문이다.

또다른 기술적인 단점은, 용해 체적에 의해 점유된 영역을 통과할 때 공기는 열 불균형을 초래하고, 전체 면적을 냉각시키며 에너지면에서 유리한 조작을 허용하지 않는다는 것이다.

끝으로, 특히 레이들 노에서 제련하는 동안 경제적, 기술상의 이유 때문에 신속하고 정확하게 생산될 강철에 대한 바람직한 조성을 얻도록 용해 체적 위의 대기가 제어되는 조건을 얻는 것이 바람직하다.

이런 조건은 공지된 종래 기술에 따른 실시예에 의해 달성되지 않았고, -용해 체적을 영구적으로 완벽하게 밀폐할 수 없으므로- 노의 동체와 루우프 사이의 원형 분리 사이 공간을 통하여 불가피하게 용해 체적으로 유입되는 공기는 용해 체적 내부에 생성된 대기와 직접 접촉하게 된다.

용해 체적으로 대기의 유입은 슬래그와 액체 금속에 산화를 일으킬 수 있는데, 이것은 생산되는 액체 금속의 질적 저하를 가져온다.

노 내부에서 발생된 불균일한 디프레션은 바인딩 재료, 기술적 재료 및 주요 흐름에서 멀리 운반되는 슬래그-형성 재료의 높은 소비 및 분리를 일으킨다.

분말과 재료를 재생하는 목적을 가지고, 제한 속도로 증기를 흘러보내어서, 용해 체적 내에 부유된 미세 휘발성 입자를 멀리 운반할 수 있는 증기의 능력을 감소시킴으로써, 전술한 분리를 감소시킬 필요가 있다.

이것은, 노 안에 적재되는 보다 많은 양의 재료 수득량으로부터 경제적인 이점을 거둘 수 있다.

종래 기술에 공지된 것과 같은 냉각 루우프의 또다른 단점은, 전체 표면에 대해 일정하게 열을 제거할 수 있다는 것이다. 이것은, 열의 제거가 노의 최고온 영역에서 요구되는 열의 제거와 거의 동일하여서 루우프 표면 대부분에 대해 냉각장치의 크기는 너무 크게 되고, 이것은 높은 에너지 소모 및 보다 고가의 플랜트를 필요로 하게 된다.

또 작동 수명을 연장하도록 내화재에 의해 노의 내부를 향하고 있는 측면에서 냉각 도관이 보호되는 루우프가 있다.

그러나 내화재는 아주 빠르게 마모된 후 냉각 도관과 접촉하는 내화재의 바깥쪽 면과 전극을 향하고 있는 내화재의 안쪽 면 사이에서 급격한 온도 차이로 인해, 분리되어 노의 내부로 떨어지는 경향이 있으므로 전술한 실시예는 그다지 효과적이지 않다.

예를 들어 인접하여 배치된 세그먼트의 형태를 가지는, 냉각 패널로 구성된 루우프도 있다. 각각의 패널은 개개의 냉각 장치 또는 공통의 냉각 시스템과 결합된 한 조의 냉각 도관을 포함한다.

첫 번째 경우에, 구조 및 처리 비용이 너무 비싸고, 두 번째 경우에 개개의 패널 사이 또는 냉각 도관의 각 요소 사이의 용접점은 중요한 부분을 구성하고 템퍼링(tempering) 또는 어닐링(annealing)과 같은 열 처리에 의해서도 완전하게 제거될 수 없는 장력을 도관을 따라 발생시킨다.

관이 받게 되는 아주 높은 온도 상태로 인한, 장력은 용접부 파괴를 일으킬 수 있고, 노로 유입되는 냉각수의 누수를 발생시킨다. 냉각 도관에서 순환하는 물에 높은 압력이 주어질 때, 상당량의 물이 노 안으로 통과하고, 용해된 재료와 접촉하자마자 이것은 증발한다; 이것은 특정 조건에서 폭발을 일으킬 수도 있는 급격한 압력의 증가를 가져온다.

만일 이런 현상이 발생한다면, 노동자에 대한 잠재적인 위험과는 별도로, 수반되는 모든 기술적, 경제적 문제를 안고 노의 전원은 즉시 꺼진다.

또 루우프의 바깥쪽 면과 협동하는 물의 제트를 사용해, 샤워형 냉각 장치를 장착한 루우프도 있다.

샤워형 냉각 장치의 장점은, 최고온 영역에서 보다 높은 냉각 효과를 얻을 수 있도록 원하는 대로 루우프의 표면에 대해 물의 제트를 분배할 수 있다는 것이다. 한편 샤워형 냉각 장치의 단점은, 보다 높은, 중심 영역에서보다 주변 영역에서 보다 적은 열이 제거될지라도 뿌려지는 냉각수가 수집되는 루우프의 주변 영역에서 열의 제거는 아주 높다는 것이다.

종래 기술에 따른 실시예는, 열 부하를 균일하게 하고, 용해 체적 내부에서 제어된 대기의 바람직하고 적절한 조건을 달성하며, 용해 공정으로부터 증기와 공기의 혼합으로 인한 용해 및 제련의 기술적 조작의 불균형을 막고, 전극에서 그래파이트의 소비를 크게 줄이도록 용해 체적 루우프의 냉각 시스템의 전 영역에 영향을 미칠 수 있는 해결안을 제시하지 못하였다.

US-A-4.401.464와 SU-A-1759894는, 개구를 통과하여 유입되는 대기가 노 내부의 액체 금속에 영향을 미치지 않도록 루우프 아래의 디프레션 영역을 제공하는 방법을 제시한다.

그러나 이 실시예는 유입되는 대기가 전극과 접촉하는 것을 막지 못하므로, 전극을 너무 빨리 마모시킬 수 있다.

또 이 실시예는 노에서 배출된 증기와 혼합된 휘발성 슬래그를 재사용하고재생하며 분말을 분리하는 효과적인 과정을 달성할 수 없다.

공지된 기술에 따른 실시예의 또다른 문제점은 루우프의 중심에 배치된 전극-지지 커버의 기계적 특성의 악화 및 마모에 관한 것이다.

이런 마모는 보다 큰 유지 비용과 장시간의 조정을 필요로 한다.

청구항 1항의 서두에 기술한 특징을 가지는, 루우프나 노를 위한 냉각 구조체는 GB-A-2.110.802에서 설명된다.

본 출원은 종래 기술의 단점을 극복하고 이하 도시된 대로 다른 장점도 얻을 수 있도록 본 발명을 설계, 테스트 및 실시한다.

본 발명은 독립항에 기술한 대로 전기 아크 노 및 레이들 노를 위한 냉각 루우프에 관련된다.

본 발명은 철 금속과 비철 금속 합금을 녹여서 처리하는데 이용되는 전기 아크 노와 레이들 노에서 분리 가능한 덮개 요소로서 강철 생산 분야에 적용된다.

첨부된 도면은 비제한적인 예로서 주어지고 본 발명의 몇 가지 선호되는 실시예를 나타낸다:

도 1 은 전기 아크 노와 결합된 본 발명에 따른 냉각 루우프의 종단면도;

도 2 는 도 1의 부분 분해도;

도 3 은 도 2의 "A" 부분의 변형예를 나타낸 도면;

도 4 는 도 2의 "A" 부분을 위에서 본 확대도;

도 5 는 도 2의 "B" 부분을 위에서 본 확대도;

도 6 은 레이들 노인 경우에 적용된, 반쪽 부분에서 도 1의 변형예를 나타낸 도면.

본 발명은 독립항에서 설명되고 그 특징이 기술되며, 종속항은 본원 실시예의 변형예를 나타낸다.

본 발명의 주요 목적은, 용해 체적 자체에 발생된 공기를 가지고 용해 체적 내부로 들어오는 공기가 직접적으로 불균일하게 접촉하지 않도록, 노의 전체 체적에 대해 균일하고 일정하게 증기를 배출시킬 수 있는 디프레션을 노의 내부에 형성하기에 적합한 전기 아크 노와 레이들 노를 위한 냉각 루우프를 제공하는 것이다.

보다 정확하게, 본 발명의 목적은 흡입 장치에 의해 형성된 디프레션 때문에 노의 측벽과 루우프 사이의 공간을 통하여 노 안으로 흡입되는 공기가 전극과 접촉하여서, 산화를 일으키고 너무 빠르게 마모되는 것을 방지하며; 슬래그 층과 액체 배드(bath) 속에 존재하는 용해된 상태의 금속 성분과 공기가 산화 반응을 일으켜서, 생산되는 강철의 질적 저하를 막는 것이다.

또다른 목적은 단열을 최적화하고 노의 생산성을 개선시켜서, 유지 비용을 줄일 수 있는 루우프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 냉각 도관의 파괴 위험을 감소시켜서, 루우프의 유효 수명을 증가시키고 정비를 위한 휴지 기간을 감소시킨다.

또다른 목적은 정비와 조정 작업을 위해 쉽게 설치될 수 있고 조종될 수 있는 냉각 구조체를 얻는 것이다.

다른 목적은 용해 체적 내부에 부유된 미세 요소를 멀리 운반하는 증기의 능력을 감소시키도록 증기가 배출되는 속도를 감소시켜서, 가스질 상태의 흐름으로부터 분말과 휘발성 슬래그를 효과적으로 분리하고 더 많은 양의 용해 물질을 수득할 수 있도록 보장한다.

본 발명에 따른 냉각 루우프는 냉각 관, 외부 구조체와 내부 구조체로 이루어진 두 개의 단일-블록 구조체를 포함한다; 두 개의 구조체는 베이스와 통하도록 연결되고 환상 사이 공간에 의해 분리되는데 이 공간 내부에서 배기구를 통하여 흡입된 증기가 환상으로 순환한다.

상기 환상 공간은 노에서 증기를 배출하도록 구비된 흡입 장치와 연결된다.

이런 사이 공간은 루우프의 전체 내면에 대해 증기의 분배를 촉진하여서 주변 흡입에 의해 야기된 디프레션이 균일해지도록 한다.

또 흡입 부분을 증가시킴으로써, 특히 용해 배드(bath) 위의 영역에서 증기의 속도는 급격하게 감소한다; 이것은, 증기가 용해 체적의 공기 안쪽에서 보다 적은 교류를 일으키도록 한다.

본 발명의 한 가지 실시예에 따르면, 본원에 따른 루우프를 구성하는 각각의 단일-블록 구조체는 개별적으로 제거될 수 있고 고리나 겹쳐진 나선과 같은 모양을 취하도록 생산하는 동안 구부려진 관으로 달성되는데, 내부에서 냉각 액체, 일반적으로 물이 가압하에 순환한다.

이미 구부려진 관 때문에 수적으로 제한된 관을 연결하는데 필요한 용접부는 큰 열/기계 응력을 받지 않는 용해 체적의 영역에 제한된다.

본원의 변형예에 따르면, 내부 및 외부 단일 블록 구조체는 동축을 가진다.

본 발명의 선호되는 실시예에서, 외부 단일-블록 구조체는 실린더형으로 형성되고, 루우프의 형태를 한정하며, 위쪽으로 좁아지는 원뿔대와 같은 형태를 가지는 내부 단일-블록 구조체를 포함한다.

원뿔대와 같은 형태의 내부 단일-블록 구조체는 하나의 중심구를 포함하는데 이 구멍을 통하여 전극이 통과하여 끼워진다.

본 발명의 실시예에서, 내부 단일-블록 구조체는 외부 단일-블록 구조체 내부 직경의 0.8 내지 0.95 사이의 하부 직경 및, 내부 직경의 0.55 내지 0.70 사이의 외부 직경을 가진다.

내부, 원뿔대 구조체의 관의 나선 사이의 축은 외부, 실린더형 구조체 관의 나선 사이의 축의 1.1÷1.4배이다.

이런 구조는, 흐름이 균일할 때 용해 체적으로부터 내부, 외부 구조체 사이에 한정된 원형 순환 챔버까지, 제어된 증기의 이동을 위한 그리드 효과를 달성하는 이웃한 관을 가지는 망상 구조를 한정한다.

또, 바깥쪽에서 노 안으로 유입되는 공기는 외부 구조체와 내부 구조체 사이에 한정된 환상 챔버에서 순환하므로, 내부, 원뿔대 구조체에 의해 보호되는 전극과 접촉하지 않는다.

본원의 변형예에 따르면, 바깥쪽, 실린더형 구조체는 보호 기능을 가지는 한 층의 내화재를 내부에 채운다.

본 발명에 따르면, 자율적으로 각각 분리할 수 있는 두 개의 단일-블록 냉각 구조체를 사용함으로써, 예를 들어 손상 또는 마모되었을 때 하나의 구조체를 교체할 수 있다.

본 발명의 선호되는 실시예에서, 내부 원뿔대 구조체는 포개어 놓인 고리 사이에서 원하는 피치를 가진다: 이것은 고리의 전체 수직 전개에 대해 일정하고 변형예에 따르면, 이것은 가변적이다.

본 발명에 따르면, 고리의 밀도는 필요 조건에 따라 특정 영역에서 다소간의 냉각 효과를 얻도록, 설계하는 동안 자유롭게 바꿀 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 고리의 밀도는 최대점에서 최소점으로 균일하게 변한다.

본원의 변형예에 따르면, 고리의 최대 밀도 지점은 증기가 배기되는 구멍의 영역에서 나타나는데, 이것은 루우프의 최고온 영역이다; 고리의 최소 밀도 지점은 루우프의 최저온 지점과 일치하는데, 이것은 배기구의 위치와 정 반대 위치에 놓인다.

이렇게 상이한 나선의 분배는 루우프가 다르게 냉각될 수 있도록 허용한다;이것은 노의 생산성을 상당히 개선시킬 수 있고 루우프의 마모를 균일하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 두 냉각 구조체의 형태 및 거리는 체적과 사이 공간의 형태 및 방출을 바꾸기 위해서 원하는 대로 바꿀 수 있다; 이것은 루우프의 표면 및 노의 체적에서 증기의 흡입을 보다 균일하게 할 수 있다.

본원의 변형예에 따르면, 전술한 내부 및 외부 냉각 구조체 이외에 전극-지지 커버와 결합된, 독립 냉각 장치와 제 3 냉각 구조체, 단일 블록이 있다.

이 실시예는 루우프 중심 영역을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 전극과 관련된 커버에 대해 보다 긴 유효 수명 및 보다 큰 기계 저항을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면 원뿔대 모양의 내부 냉각 구조체는 증기를 분배하고 감속시키며 안정화시키는 요소로서 역할을 한다.

실제로, 내부 냉각 구조체의 겹쳐진 고리 사이의 틈 사이를 통과하는 증기는 환상 공간의 전체 체적에 대해 균일하게 분배되고 감속된 속도와 교류로 배기구에 도달한다.

균일한 증기 분배와 감소된 속도 및 교류는 배기구와 연결된 덜 강력한 흡입 장치를 사용할 수 있도록 한다; 이것은 에너지 소비를 줄일 수 있지만 루우프/노 결합면을 통하여 노의 내부에서 과도한 공기의 침투를 막을 수 있다.

특히, 용해 체적 안으로 주변에서 유입되는 공기는 루우프를 구성하는 두 개의 단일-블록 요소 사이에 형성된 사이 공간으로 직접 흡입되어서, 공기가 용해 체적에서 처리 증기와 혼합되고 전극의 측면과 인접한 영역으로 통과하는 것을 방지한다.

또, 배드(bath)의 산화 효과는 감소되고 배드 위로 제어된 공기가 바뀐다. 본 발명에 따른 루우프로, 보다 높은 열과 에너지를 얻을 수 있고 전극의 산화로 인한 마모를 줄일 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 루우프로, 배기될 증기의 흐름은 노의 주변부와 통하도록 전달되는데, 이것은 증기가 전극을 감싸고 마모시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 외부, 실린더형 냉각 구조체는 루우프와 측벽 사이의 틈과 통하게 노의 원주 둘레로 뻗어있는 얇은 틈을 한정하도록, 수평면에 대해 아래쪽으로 기울어진 노 벽의 상부 세그먼트와 협동 작용하기에 적합하고 안쪽으로 기울어진 하부 세그먼트를 포함한다.

이 틈은 공기에 대해 벤투리 관 형태의 운반 채널을 형성하기에 적합한 외부 라이닝과 협동 작용한다.

운반 채널의 형태와 더불어, 경사진 틈은 공기가 액체 욕 위의 슬래그 층에 도달하는 것을 방지하여서, 액체 강철의 질을 떨어뜨리는 산화 반응을 방지한다.

본 발명에 따르면, 내부 냉각 구조체에 의해 규정되는 배기 증기의 속도 감소 때문에, 배기구를 통하여, 배기구와 연결된 흡입 장치와 상호 작용하는 여과 장치에 도달하기 전에 노의 내부에서 다량의 분말, 입자 및 증기 속에 부유한 슬래그를 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 여과 장치의 작동을 보다 효과적으로 만들고 작동 수명을 연장시킨다.

본 발명에서, 증기 내에 부유한 슬래그는 내부 냉각 구조체의 고리에 초단기간 내에 부착되어서, 도관의 바깥쪽 면에서 연속 절연층을 형성한다.

본원의 변형예에 따르면, 냉각 구조체의 도관에 판형의 그리핑, 고정 요소가 있는데 이것은 부유한 슬래그의 침전을 촉진한다. 겹쳐 놓인 고리의 가장 안쪽 부분은 절연층을 형성하도록 슬래그로 덮어 있지만, 배기구를 통하여 흡입된 증기의 연속 흐름은 인접한 고리 사이의 슬릿이 완전히 닫혀지는 것을 방지하여서, 증기의 자유 이동을 보장한다.

본원의 변형예에 따르면, 각각의 냉각 구조체를 독립-지지하도록, 냉각 도관은 적합한 지지요소로 보강되고 지탱된다.

본원의 다른 변형예에 따르면, 배기구는 서로 분리된 나선으로 감긴 적어도 하나의 도관으로 이루어진 자체 단일-블록 냉각 구조체를 장착한 엘보우형 배기관과 연결된다.

선호되는 실시예에서, 엘보우형 배기관은 외부 냉각 구조체와 결합된 하부를 제외하고, 관을 덮고 있는 금속 동체를 포함한다.

도 1에 나타낸 본 발명에 따른 냉각 루우프(10)는 명료성을 위해 전극 없이 다이어그램 형태로만 도시한, 전기 아크 노(20)와 결합된다.

도 6에 나타낸 변형예는 세 개의 전극(30)을 장착한 레이들 노(29)에 적용된 루우프(10)를 보여준다.

노(20,29)의 내부에서 액체 배드(38)가 형성되고 슬래그(39) 층에 의해 덮여있다.

도 2에서 자세히 나타낸 것처럼, 냉각 루우프(10)는 두 개의 자율적인 단일-블록 냉각 구조체로 구성되는데, 즉 서로에 대해 그리고 전기 아크 노(20)에 대해 동축을 이루는 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12)로 구성된다.

냉각 구조체(11,12)는 아주 인접하여 배치되고 고리 또는 나선형의 구부려진 관(15,16)으로 구성되는데, 냉각 유체는 가압하에 순환한다.

외부 냉각 구조체(12)는 실린더형이고 냉각 루우프(10)의 형태를 한정한다.

도 6에 나타낸 변형예에서, 외부 냉각 구조체(12)는 내부에서 내화재(31) 층으로 채워지는데 이 내화재는 과열 및 기계적 충격으로부터 외부 냉각 구조체(12)를 보호하는 역할을 한다.

본 발명에 따르면, 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12)가 각각의 베이스와 통하게 연결될 때, 이것은 루우프(10)의 내부에서 원형 상기 공간(13)을 한정하는데(도 1) 아래에서 보다 자세히 설명되는 것처럼 용해 주기동안 노(20,29)에서 생성된 증기는 상기 공간 내로 흐른다.

본 발명에 의하면, 원형의 사이 공간(13)은 증기를 흡입하고 순환시키는 챔버로서 역할을 하고 외부 냉각 구조체(12)에 만들어진 배기구(14) 또는 제 4 구멍과 상부에서 협동 작용한다.

이 구멍(14)은 본원에 나타내지 않은 흡입 장치와 연결된 엘보우 모양의 도관(21)과 상부에서 결합된다.

본 발명에 따르면, 엘보우 모양의 도관(21)은 증기가 통과하는 틈을 한정하도록 이격된 나선을 가지는 연속 나선 형태로 구부려진 관(23)에 의해 한정된 자체 냉각 구조체(22)를 포함한다.

이 틈은 냉각 구조체(22)의 열 교환 표면을 증가시키도록 할 수 있다; 이것은 열을 유지하고 관(23)을 보호할 수 있는 절연층을 형성하도록 휘발성 슬래그가 침전되는 것을 허용한다.

이 경우에, 내부 냉각 구조체(11)는 아래쪽으로 향하고 있는 보다 큰 베이스를 가지는 원뿔대 모양을 가지는 반면에 외부 냉각 구조체(12)는 내부 냉각 구조체(11) 안에 담고 있는 실린더형을 취한다.

이 경우에, 내부 구조체(11)의 바닥 직경은 루우프(10)의 내부 직경과 일치하는, 외부 구조체(12) 직경의 약 0.8÷0.95이고, 구조체(11)의 상부 직경은 외부구조체(12) 직경의 약 0.55÷0.70이다.

본원에 나타낸 실시예에서, 내부 냉각 구조체(11)는 구부려진 관(15)에 원하는 강도를 부여하여서, 구조체(11)를 독립 유지하는 종방향 지지요소(28)를 포함한다.

도 1에 나타낸 실시예에서, 외부 냉각 구조체(12)는 노(20)의 직경과 거의 일치하는 직경 및 지지기능을 가지는 실린더형의 하측부(12b)와, 원뿔대 형태를 가지는 상측부(12a)를 가진다.

본원의 변형예에 의하면, 상측부(12a)는 실린더형이고 그 직경은 하측부(12b)보다 짧다.

또다른 변형예에 따르면, 상측부(12a)는 캡 모양이다.

본 발명에 의하면, 외부 냉각 구조체(12)는 서로 접촉하게 놓인, 겹쳐진 고리로 감긴 구부려진 관(16)으로 구성된다; 내부 냉각 구조체(11)는 겹쳐진 고리로 감긴 구부려진 관(15)으로 구성되지만 이것은 인접한 고리 사이에서 가변 피치를 가지는 틈을 포함하는 망상 또는 그리드형 구조체를 한정하도록 서로에 대해 약간 이격되어 있다.

보다 정확하게, 본 발명에 따르면, 내부 구조체(11)의 관(15) 사이의 축은 외부 구조체(12)의 관(16) 사이의 축의 약 1.1 내지 1.4배이다.

이 경우에, 도 5에 나타낸 것처럼, 내부 냉각 구조체(11)를 한정하는 구부려진 관(15)은 단 하나의 유입구(15a)와 단 하나의 배출구(15b) 및 예를 들어 란셋, 버너 등과 같은 교체원에 연결하고 고체, 액체 또는 가스 첨가물을 공급하는데 사용되는 세 개의 구멍(17,18,19) 각각을 한정하기에 적합한 코일 형태의 전개부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 용해하는 동안 노(20)의 내부에서 생성된 증기는 내부 냉각 구조체(11)의 구부려진 관(15)의 겹쳐진 고리 사이에 존재하는 틈을 통과하고 전술한 흡입 장치에 의해 디프레션이 형성되는 원형 사이 공간(13)에 도달한다.

내부 냉각 구조체(11)는 증기의 온도를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 증기를 분배하는 구성요소로서 사용되어서, 그 속도와 교류를 감소시킨다.

내부 냉각 구조체(11)의 망상 구조체는 분배 그리드로서 사용되는데 이것은 평형을 맞추고 냉각 루우프(10)와 열 교환을 촉진하도록 사이 공간(13)의 전체 체적에 대해 일정하게 증기가 통과할 수 있도록 한다.

액체 배드(38)로부터 발생하는 가스의 흐름에서 확산되는 분말, 슬래그 또는 입자와 같은 반고체 부분과 고체는 그리드 구조체의 관(15)에 의해 부분적으로 유지되고 액체 배드(38) 내부에서 줄어들도록 만들어진다.

원형 사이 공간(13) 내부에서 증기의 균일한 분배뿐만 아니라 속도와 교류의 감소는 보다 적은 에너지를 소비하도록 하고 노(20)의 내부에서 공기가 보다 적게 침투할 수 있도록 한다.

본 발명의 변형예에 따르면, 구부려진 관(15)의 고리 밀도는 가변적이므로, 루우프(10) 최고온 지점의 보다 큰 냉각을 허용한다; 상이한 루우프(10)의 냉각과 균일한 배기 증기의 흡입은 노(20)의 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 조작 비용을 크게 감소시킨다.

본 발명에 따르면, 구부려진 관(15)의 겹쳐진 고리 사이의 틈을 통하여 사이 공간(13)으로 유입되는 배기 증기 내 휘발성 슬래그는 라이닝 층의 형성을 야기하는데 이것은 관(15)에 고정하고 증기의 열을 유지하고 관(15)을 보호할 수 있는 절연제로서 사용된다.

루우프(10)의 중심부에 전극이 삽입되는 세 개의 구멍(25)을 가지고 중심에 장착된 덮개(24)가 있다(도 4).

본 발명에 따르면, 덮개(24)는 인접해 있고 겹쳐진 고리 형태를 취하도록 생산하는 동안 구부려진 단일-블록 관(27)에 의해 한정된 냉각 구조체(26)를 포함한다.

도 1과 2에 나타낸 실시예에서 관(27)은 두 개의 고리를 한정한다; 도 3에 나타낸 변형예에서 관(27)은 위로 증가하는 직경을 가지는 세 개의 고리를 한정하는 반면에 상부 고리는 보다 짧은 직경을 가진다.

도 6에 나타낸 변형예에 의하면, 관(27)은 용해 체적 내부를 향해 내화재(31) 층으로 채워진다.

이 실시예에서, 덮개로서 사용되는 냉각 구조체(26)는 세 개의 전극(30)을 둘러싸는 원주보다 약간 긴 직경을 가지는 실린더형이다.

용해 체적에서 발생하는 증기는, 도관(21)에 연결된 흡입 장치에 의해 원형 사이 공간(13)에 형성된 디프레션 때문에, 전극(30)이 삽입되는 구멍(25)을 통하여 흡수되지 않는다.

이런 식으로 전극(30)의 산화로 인한 마모는 감소된다.

전극을 위한 구멍(25)은 단락 회로와 배기물의 생성을 막기 위해서 냉각 관에 대해 최소 거리에 배치된다.

도 6에 나타낸 실시예에서, 외부 냉각 구조체(12)의 하측부 둘레에 외부 케이싱(32)이 놓이는데 이 케이싱은 노(29)의 상측부 원주를 덮는다. 구조체(12)의 외벽과, 외부 케이싱(32)은 하부 원주 틈(34)을 수단으로 외기와 연결된 챔버(33)를 한정한다.

외부 케이싱(32)의 하측부는 틈(34)과 함께 벤투리 관 형태이고 공기가 유입되는 채널을 한정하도록 구조체(12)의 외벽을 향해 리세스를 가진다.

하부 가장자리와 통하게, 외부 구조체(12)는 수직면에 대해 안쪽으로 기울어진 원주 세그먼트(35)를 포함한다.

수직면에 대해 기울어져 있고, 노(29)의 벽 상단에 만들어진 결합 세그먼트(36)와 협동 작용하도록, 세그먼트(35)는 틈(37)을 한정하는데 이것은 챔버(33)가 용해 체적 내부와 통하도록 한다.

이 경우에, 두 개의 세그먼트(35,36)는 서로 평행을 이루고 30 내지 50。의 수직면에 대한 각 β를 이룬다.

원주 틈(34)을 통과하여 챔버(33)로 유입되는 공기는 벤투리 관 채널(40)과 경사진 틈(37) 때문에 슬래그 층(39) 및 액체 배드(38)에 도달할 수 없는데, 이것은 흡입 장치의 작용에 기인해 사이 공간(13)에서 발생되는 음(-)의 압력을 평형 상태로 맞춘다.

이런 결합은 일정량의 공기 유입을 보장하는데 이 공기는 용해량에 의해 흡수된 배기 증기와 사이 공간(13) 내부에서 혼합되어, 냉각 도관(21)을 통하여 배출되기 전에 증기의 온도를 낮춘다.

Claims (23)

1. 루우프는 덮개 요소로서 사용되고 냉각 유체를 이송하는 관으로 이루어진 냉각 장치를 포함하고, 전극(30)의 운동 및 위치 설정을 위한 하나 이상의 중심구(25)와 증기의 흡입 및 배출을 위한 하나 이상의 주변 구멍(14)을 포함하며, 상기 주변 구멍(14)은 흡입 시스템과 연결되는, 전기 아크 노(20) 또는 레이들 노(29)를 위한 냉각 루우프에 있어서, 상기 루우프는 두 개의 단일-블록 냉각 구조체, 즉 인접해 있고 겹쳐진 고리 또는 나선을 따라 발전하는 각각의 구부려진 관(15,16)으로 구성된 내부(11) 및 외부(12) 구조체를 포함하고, 이 내부(11) 및 외부(12) 냉각 구조체는 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12) 사이에서, 노(20,29)의 내부를 향하고 있는 각각의 베이스와 통하도록 서로 결합되며 원형의 사이 공간(13)이 주어지는데 이 공간에서 증기는 환상 방향으로 순환하고 감속되며, 원형의 사이 공간(13)은 둘레 구멍과 통하고, 내부 냉각 구조체(11)는 환상 사이 공간(13)과 노(20,29)의 내부를 연결하는 증기-이동 틈을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
2. 제 1 항에 있어서, 외부 냉각 구조체(12)는 루우프(10)의 외부 형태를 한정하는 실린더형을 이루고 내부 냉각 구조체(11)는 보다 긴 바닥이 아래쪽을 향하고, 외부 구조체(12) 내부에 포함된, 원뿔대 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 내부 구조체(11)는 외부 구조체(12)와 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
4. 제 3 항에 있어서, 내부 구조체(11)는 외부 구조체(12)의 내부 직경의 0.8 내지 0.95배의 하부 또는 바닥 직경을 가지고, 구조체(12)의 내부 직경의 0.55 내지 0.70배의 상부 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
5. 제 1 항에 있어서, 내부 냉각 구조체(11)는 증기가 통과하는 틈을 한정하는 고리 또는 동심 나선에 배치되고 열-기계 응력의 임계점에서 용접되지 않고 이미 구부려진 관(15)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
6. 제 1 항에 있어서, 외부 냉각 구조체(12)는 서로 가깝게 접촉해 있는 고리 또는 동심 나선형 부분에 배치되고 큰 열-기계 응력의 임계 위치에서 용접되지 않은 구부려진 관(16)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
7. 제 5항과 6항에 있어서, 내부 구조체(11)의 관(15)에 의해 정의된 나선의 피치는 외부 구조체(12)의 관(16)에 의해 정의된 나선 피치의 1.1÷1.4배인 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
8. 상기 청구항에 있어서, 내부 냉각 구조체(11) 및 외부 냉각 구조체(12)의 구부려진 관(15,16)의 고리 밀도는 루우프(10)의 원주를 따라 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
9. 제 8 항에 있어서, 구부려진 관(15,16)의 고리 밀도는 증기를 배출하는 구멍(14)과 통할 때 최대인 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
10. 제 1 항에 있어서, 외부 냉각 구조체(12)는 내부에서 내화재(31) 층으로 채워지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
11. 제 1 항에 있어서, 구조체(12)의 외벽과 함께, 공기 유입을 위해 원주 틈(34)을 통하여 외기와 통하는 챔버(33)를 한정하는 라이닝(32)과 바깥쪽을 향해 하측부에서 외부 냉각 구조체(12)가 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
12. 제 11 항에 있어서, 원주 틈(34)은 벤투리 관 모양의 채널(40)을 한정하고, 이 채널을 통하여 공기가 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
13. 제 12항 또는 13항에 있어서, 챔버(33)는 노(20,29)의 측벽 상단과 외부 구조체(12)의 하부 가장자리 사이에 만들어진 틈(37)을 통하여 노의 내부와 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 틈(37)은 수직면에 대해 각(β)만큼 아래쪽으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
15. 제 14 항에 있어서, 각 (β)는 30。 내지 50。 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
16. 상기 청구항에 있어서, 각각의 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12)의 구부려진 관(15,16)은 냉각 액체를 위한 유입구와 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
17. 제 16 항에 있어서, 구부려진 관(15,16)은 연속 관을 형성하도록 단부에서 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 결합은 루우프(10)의 외주를 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
19. 상기 청구항에 있어서, 증기가 통과하고 슬래그가 침전되는 틈을 한정하도록 이격 배치된 나선을 가지는 나선형의 관(23)으로 구성된 냉각 구조체(22)를 포함하는 엘보우형 배기관(21)과 상측부에서 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
20. 상기 청구항에 있어서, 내부 냉각 구조체(11)와 외부 냉각 구조체(12)는 각각 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
21. 상기 청구항에 있어서, 구멍(25)을 한정하는 동심 고리에서 이미 구부려진 관(27)에 의해 한정된 밀폐, 전극-지지요소(24)를 중심에 포함하고 전극이 삽입되는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
22. 제 21 항에 있어서, 밀폐 요소(24)의 관(27)은 독립 냉각 장치로 공급받는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.
23. 제 21항과 22항에 있어서, 밀폐 요소(24)는 내부에서 내화재(31)로 채워지는 것을 특징으로 하는 냉각 루우프.