KR20010089763A - 내화 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주입 유량을 조절하기 위한 장치에 사용되는 내화 조립체에 관한 것이다. 주입 통로(7)의 하류에는, 그 주입 통로의 축선(Z-Z)과 직교하고 오리피스(10, 20)가 각각 마련된 2개 이상의 내화판(1, 2)이 위치한다. 상기 장치는 용탕(C)과 기계적으로 협동할 수 있는 유체(F)를 분사하기 위한 분사 수단을 상기 내화판의 상류에 포함한다. 본 발명에 따르면, 유체의 분사는 활주하는 내화판(1)이 정지 위치를 향해 변위되는 방향(X-X)으로 내화판의 상류에서 360° 미만의 주입 통로(7) 각도 섹터에 걸쳐 이루어진다.

Description

내화 조립체{REFRACTORY ASSEMBLY}

유량을 조절하기 위한 장치에는 주입 통로가 있으며, 이 주입 통로의 하류에는 오리피스가 각각 형성되어 있는 내화판이 2개 개재되는 것이 통상적이다. 이들 내화판은 상기 주입 통로의 축선과 대체로 직교하며, 내화판 중 하나가 주입 통로의 일 측부를 향해서 나머지 내화판에 대해 활주할 수 있다. 주입 위치에서는, 활주하는 내화판의 개구가 주입 축선과 대체로 일치하고, 내화판의 각 개구가 서로 연통한다. 한편, 주입 정지 위치에서는 활주하는 내화판의 개구가 나머지 내화판으로부터 일정 거리를 두고 옵셋되어 이들 내화판의 공통 개구가 폐쇄된다.

공지된 조절 장치에서는, 전술한 불활성 유체를 주입 통로의 축선 둘레 전체로 분사하기 위한 분사 수단이 주입 통로 주위 전체에 걸쳐 분포되어 있는 것이 일반적이다. 이러한 불활성 유체의 반경 방향 분사는 균일하고 축대칭적인 분사를 가능하게 한다.

그러나, 활주하는 내화판이 나머지 내화판에 대해 약간 옵셋되어 전술한 주입 위치와 주입 정지 위치 사이의 중간 위치로 오도록 함으로써, 주입 유량을 중간 정도나 낮은 수준으로 할 수 있다. 그러면, 용탕이 주입 통로의 축선에 대해 활주하는 내화판의 개구의 엣지에 의해 형성된 장애물과 만나게 된다. 일반적으로 이 오리피스는 부식된다. 또한, 용탕의 재순환 구역에서 고체 침적물이 활주하는 내화판 위의 개구의 엣지 상에 형성될 수 있다.

본 발명은 주입물의 유량을 조절하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 강 또는 주철과 같은 용탕을 주입하기 위한 설비의 유량을 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.

보다 상세히 말하면, 본 발명은 이 형태의 조절 장치에 사용되는 내화 조립체 내로 아르곤과 같은 불활성 유체를 분사하는 것에 관한 것이다. 상기 불활성 유체는 용탕과 기계적으로 협동하도록 설계된다.

도 1은 본 발명에 따른 조절 장치용 내화 조립체를 길이 방향으로 절단한 부분 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조절 장치의 내부 노즐의 길이 방향 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 노즐의 횡단면도.

본 발명은 이 상황을 개선하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명은 전술한 형태의 조절 장치에 사용되는 내화 조립체에 관한 것으로, 이 내화 조립체는 주입 통로의 축선과 대체로 직교하고 오리피스가 각각 형성되어 있는 2개 이상의 내화판이 주입 통로의 하류에 위치한다. 내화판 중 하나는 각 오리피스가 대체로 연통하는 주입 위치로부터 내화판들이 그들의 공통 오리피스를 거의 폐쇄하는 주입 정지 위치로 주입 통로의 일 측부를 향해 나머지 내화판에 대해 활주하도록 설계된다. 또한, 내화 조립체에는 상기 재순환 구역에 침적물이 형성되는 것을 피하기 위해 용탕과 기계적으로 협동할 수 있는 유체를 분사하는 분사 수단이 내화판의 대체로 상류에 위치한다.

본 발명의 전체적인 특징에 따르면, 내화 조립체는 내화판의 상류에 위치하고 대체로 원통형인 중공형 내부 노즐을 포함한다. 이 내부 노즐의 내벽이 전술한주입 통로를 획정(劃定)한다. 분사 수단은 360℃ 미만의 각도 섹터(angular sector)에서 상기 내부 노즐에 대해 대체로 반경 방향으로, 그리고 활주하는 내화판이 폐쇄 위치에 있을 때 이 활주하는 내화판에 대해 주입 통로의 측부와 반대 방향으로 불활성 유체를 분사하도록 설계된다. 따라서, 분사된 불활성 유체에 의해 용탕이 국소적으로 교란되며, 재순환 구역에서 벽으로부터 기계적으로(또한 열적으로도) 격리된다.

용탕의 재순환 구역에 유선속(fluid flux)을 보다 강하게 집중시키기 위해서, 상기 각도 섹터는 대략 270。 이하인 것이 바람직하다. 용례에 따라서는, 각도 섹터가 120。에 가까운 것이 바람직하다.

본 발명의 유리한 선택적인 특성에 따르면, 상기 내부 노즐에는 상기 주입 통로의 내부와 연통하고 360。 미만의 왕관형 각도 섹터를 형성하는 오목부(recess)가 대체로 횡방향으로 형성되어 있다. 그러면, 이 오목부를 통해서 불활성 유체가 분사된다.

상기 오목부는 다공성 내화재로 이루어진 삽입부를 포함하는 것이 바람직하며, 이 삽입부 내에서 불활성 유체가 주입 통로의 내부를 향해 분사된다.

첨부 도면을 검토하면서 이하의 상세한 설명을 읽어감에 따라 본 발명의 다른 특장점들이 명백해질 것이다.

첨부 도면 및 이하의 상세한 설명은 기본적으로 특정 속성의 특정 요소를 포함하고 있다. 첨부 도면 및 상세한 설명은 본 발명을 잘 이해할 수 있게 할 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 본 발명을 정의하는 데에도 기여한다.

먼저 도 1을 참조하면, 도 1에는 특히 제강 설비나 야금 설비에서 용탕을 주입(화살표 C)하기 위해 사용되는 조절 장치용 내화 조립체가 개략적으로 도시되어 있다.

이 실시예의 내화 조립체에는 내화판이 3개 있으며, 그 중 도면 부호 1로 지시된 내화판은 나머지 2개의 내화판(2 및 3) 사이에서 활주할 수 있다. 이들 3개의 내화판(1, 2, 3)은 대체로 중첩되어 있으며, 이 실시예에서 수직 방향인 주입 축선(Z-Z)과 직교한다. 이들 내화판의 상류에는, 이 실시예에서 연속 주물 분배기(도시하지 않았음)의 저부벽이 있는 주입구 내에 적어도 부분적으로 위치하도록 설계된 내화 내부 노즐(4)이 배치되어 있다. 이 내부 노즐(4)은 설비의 주괴 주형과 주물 분배기를 연결시키는 주입 통로의 일 요소를 구성한다.

상기 내부 노즐(4)은 전체적으로 중공체인 대략 원통형이며, 그 내벽(43)(도 2)이 주입 통로(7)를 획정한다. 보다 상세히 말하면, 상기 내부 노즐(4)은 대체로 절두 원뿔형이다. 상기 주입 통로(7)는 상류 내화판(2)의 개구(20)와 연통한다.

이 실시예에서, 상류 내화판(2)과 하류 내화판(3)은 내부 노즐(4)에 대해 고정되어 있으며, 중간 내화판(1)은 주입 위치로부터 주입 정지 위치를 향해(도시된 바와 같이, 도 1의 우측 방향으로) 활주할 수 있다. 따라서, 활주하는 중간 내화판(1)의 개구(10)가 대체로 수평 축선(X-X) 방향으로 변위됨으로써 주입 유량이 조절된다. 다시 말하면, 주입 위치에서 중간 내화판(1)의 개구(10)가 한편으로는 상류 내화판(2)의 오리피스(20)와 연통하고, 다른 한편으로는 하류 내화판(3)의 개구(30)와 연통하는 것이다. 주입 정지 위치에서는, 중간 내화판(1)의 오리피스(10)가 도 1의 우측 방향을 향해 옵셋되며, 이 오리피스(10)와 인접한 내화판의 일부(11)[(도 1에서 오리피스(10)의 좌측에 도시되어 있음]가 한편으로는 상류 내화판(2)의 오리피스(20)를, 그리고 다른 한편으로는 하류 내화판(3)의 오리피스(30)를 적절하게 폐쇄한다. 따라서, 활주하는 중간 내화판(1)의 오리피스(10)가 X-X 축선을 따라 주입 통로(7)에 대해 옵셋되면 주입 유량이 감소하고, 활주하는 중간 내화판(1)이 전술한 주입 정지 위치에 해당하는 극한 위치에 있게 되면 주입이 중단된다. 그리고, 중간 내화판(1)의 오리피스(10)의 축선이 주입 축선과 대체로 일치하게 되면 주입 유량이 최대가 된다.

활주하는 내화판(1)이 중간 위치에 있으면, 오리피스(10)와 인접한 활주하는 내화판(1)의 일부(11)의 상부 벽에 해당하는 제1 장애물을 용탕이 만나게 된다. 서로에 대해 적절하게 옵셋되어 있는 내화판(2 및 1)의 각 개구(20 및 10)는 대체로 안으로 구부러진 주입 궤적(C)을 형성한다. 용탕이 "재순환의 사구역(dead zone of recirculation)"이라고 부르는 구역(6)에 정체된다. 예를 들면, 용강의야금 설비에서는 상기 구역(6)에 알루미나의 고체 침적물과 고형화된 강이 형성되어 활주하는 내화판(1)의 변위를 교란시킬 수 있으며, 심지어는 상류 내화판(2)의 오리피스(20)를 차단할 수도 있다.

본 발명의 전반적인 사상은 침적물의 형성을 방지하기 위해 노즐의 벽을 보호하는 슬리브 및/또는 국소적인 난류가 생성되도록 용탕과 기계적으로 협동할 수 있는 유체를 분사하는 것이다. 이 유체는 용탕과 화학적으로 반응하지 않도록 선택된다. 실제로는, 아르곤과 같은 불활성 기체를 분사한다.

공지된 조절 장치에서는, 이러한 분사가 주입 축선(Z-Z) 둘레 전체에서 이루어지는 것이 일반적이다. 기체를 반경 방향으로 분사하기 위해서 주입 통로의 360。를 초과해서 연장되는 원형 개구가 마련된다. 그러나, 이러한 축대칭 분사로는 구역(6)에서의 재순환과, 그로 인한 침적물 때문에 생기는 문제를 전혀 해결할 수 없다.

본 발명의 목적 중 하나는 상기 구역(6)에서 용탕의 재순환을 제한, 심지어는 제거하기 위해 용탕과 기계적으로 협동할 수 있는 유체를 국소적으로 분사하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 내부 노즐(4)은 그 내벽(43)에 오목부(40)가 있고, 이 오목부(40)는 내부 노즐(4)의 축선(Z-Z)과 대체로 직교하는 평면에서 360。 미만의 각도 섹터에 걸쳐 연장된다. 상기 오목부(40)에는 다공성 내화재로 이루어진 삽입부(5)가 위치하고, 이 삽입부(5) 내로 불활성 기체가 분사된다(화살표 F). 분사된 기체의 유선속이 침적이 일어날 가능성이 있는 구역(6)에국소화된 난류를 생성하고, 단열 기체의 시트를 형성함으로써 내벽(43)을 보호한다.

본 실시예(도 3)에서, 내부 노즐(4)의 오목부(40)가 연장되는 각도 섹터는 120。에 가까운 것이 바람직하다. 보다 상세히 말하면, 본 실시예에서 상기 오목부(40)는 내부 노즐의 횡단면(도 3)에 270。 미만이고 120。에 가까운 왕관 또는 칼라 형태의 각도 섹터(A)를 제공한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 내부 노즐(4)은 외부 커넥터(46)로부터 분사 구역(5)까지 유체를 공급하기 위한 원형 슬롯(41)을 포함한다. 이 슬롯(41)은 오목부(40)와 연통하는 오리피스(42)에 의해 국소적으로 길게 형성되어 있으며, 상기 오목부(40)를 통해 기체가 분사된다(화살표 F). 이 분사된 기체(F)는 대체로 수직 평면 상에서, 그리고 120。에 가까운 각도 섹터로 주입 통로(7)의 중심을 향해 지향됨으로써 삽입부(5)의 기공 내로 도입된다.

따라서, 유체를 국소적으로 분사함으로써 구역(6)에 침적물의 형성을 제한, 심지어는 방지할 수 있는 잇점이 있으며, 이는 활주하는 내화판(1)이 중간 위치(도 1)에 있어서 주입 궤적이 대체로 내측으로 구부러져 주입 유량이 최대값보다 작은 경우에 특히 그러하다.

물론, 본 발명은 앞에서 예로서 설명한 실시 형태에 제한되지 않는다. 다른 변형례도 또한 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 외부 커넥터(46)와 슬롯(41)을 직접 연결시키는 금속 파이프를 노즐 본체에 배치한 구성을 취한다.

유체의 분사는 노즐(4)의 축선과 대체로 직교하고 360。 미만, 예를 들면 120。에 가까운 각도 섹터에 걸쳐 분포된 평면에 배치되어 있는 복수 개의 오리피스를 통해서도 이루어질 수 있다는 이해해야 한다.

본 발명의 일 변형례에 따르면, 노즐(4)에는 그 축선(Z-Z)과 대체로 직교하는 평면에 위치하고, 본 발명의 전반적인 특징에 따라 360。 미만의 각도 섹터에 걸쳐 연장되는 슬롯이 마련될 수 있다.

양자의 경우에 유체의 분사는 용탕 재순환 구역을 수용할 수 있는 주입 통로 구역에 대해 이루어진다. 이 재순환은 내화판(1)이 주입 위치로부터 주입 정지 위치로 활주할 때 향하게 되는 측부(45)(도 1)의 반대쪽 주입 통로 측에 주로 형성된다.

미국 특허 제4,632,283호에는, 정지 위치에서 활주 내화판(1)으로부터 먼 쪽에 있는 내화판(2)의 일부[도 1에 도시된 바와 같이 오리피스(20)의 왼쪽]를 통해 유체를 분사해서, 분사된 유선속이 대체로 활주 내화판(1)의 변위 방향으로 향하도록하는 분사 수단이 상류 내화판(2)에 있는 내화 조립체가 개시되어 있는다는 것을 주목해야 한다.

그러나, 그러한 분사 수단이 있는 상류 내화판(2)에는 그 오리피스(20) 주위의 상부 표면에 보스[스피곳(spigot)이라고도 함]가 필요하다. 이 보스는 유체를 분사하기 위해 슬롯, 복수 개의 오리피스, 또는 다공성 삽입부를 포함하며, 효과적인 유체의 분사를 위해서 내부 노즐을 향해 주입 축선(Z-Z)을 따라 상당 길이만큼 연장되어 있다. 또한, 상기 보스를 수용하기 위해서 노즐의 하부에 상응 오목부를마련해야 한다.

본 출원인은 놀랍게도 용탕이 내부 노즐로부터 상류 내화판(2)으로 순환함에 있어 용탕에 열손실이 발생한다는 것을 발견하였다. 이 열손실은 보스가 길수록 커진다. 따라서, 과도한 열손실은 중간 내화판(1)에 고체 침적물이 형성되는 결과를 초래하며, 이는 전술한 미국 특허 제4,632,283호에서 추구한 효과와 완전히 상반되는 것이다. 본 발명에 따라 노즐로부터 유체를 분사함으로써 이러한 열손실을 제한할 수 있다.

또한, 하류 내화판(3)에서 오리피스(30)와 인접한 부분(31)[도 1에 도시된 바와 같이 오리피스(30)의 우측 부분]의 상부면 위에 용탕의 재순환과 관련해서 발생할 수 있는 침적을 제거하기 위해, 활주하는 중간 내화판(1)이 주입 정지 위치로부터 주입 위치로 활주하는 방향(도 1에서 우측으로부터 좌측으로)으로 다공성 내화 삽입부 및 제2 분사 수단(화살표 F')을 구비한 활주하는 중간 내화판(1)을 본 발명에 따른 내화 조립체에 마련할 수도 있다. 상기 제2 분사 수단은 360。 미만의 각도 섹터에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.

또한, 활주하는 내화판(1) 아래의 구역을 가능한 재순환으로부터 보호하기 위해서, 활주하는 내화판(1)이 폐쇄되는 방향과 반대인 하류 내화판(3)의 주입 개구의 좌측부에 다공성 삽입구 또는 임의의 다른 유체 분사 수단을 배치할 수도 있다.

전술한 실시예에서, 내화 조립체는 3개의 중첩된 내화판을 포함하고, 그 가운데 위치하는 내화판이 나머지 두 내화판 사이에서 활주했다. 변형례에 따르면,노즐(4) 하류에 2개의 내화판(1 및 2)만을 마련할 수 있다. 그러면, 하부의 내화판(1)이 주입 통로의 측부(45)를 향해서 나머지 내화판(2)에 대해 활주하도록 설계된다. 이 활주하는 내화판(1)은 일반적으로 고정된 내화판(2) 아래에 위치하며, 유체의 주된 분사는 활주하는 내화판(1)이 주입 위치로부터 정지 위치로 이동할 때 향하는, 상기 측부(45)와 대향하는 주입 통로 측부로부터 항상 이루어진다.

본 발명의 내화 조립체의 또 다른 변형례에 따르면, 내부 노즐(4) 및 상류 내화판(2)은 단일 블록의 내화 부재로 구성된다. 상기 내부 노즐(4)은 연속 주물 분배기를 주입 설비의 주괴 주형으로 연결하도록 설계된 내화 조립체의 상부 구역의 일부인 것이 일반적인 내화 부재이다. 일 변형례에 따르면, 상기 내부 노즐은 주입 레이들을 연속 주물 분배기에, 또는 전기로를 주입 레이들에 연결하는 내화 조립체의 일부일 수 있다.

Claims (12)

1. 특히 야금 설비 또는 제강 설비의 주입물의 유량을 조절하기 위한 장치용 내화 조립체로서, 주입 통로(7)의 축선(Z-Z)과 대체로 직교하고 개구(10, 20)가 각각 마련된 2개 이상의 내화판(1, 2)이 상기 주입 통로(7)의 하류에 위치하며, 이들 내화판 중 하나(1)는 각각의 오리피스(10, 20)가 대체로 연통하는 주입 위치로부터 상기 내화판(11, 21)이 그들의 공통 오리피스(10, 20)를 거의 폐쇄하는 주입 정지 위치로 상기 주입 통로(7)의 측부(45)를 향해 나머지 내화판(2)에 대해서 활주하도록 설계되고, 상기 장치는 용탕(C)과 기계적으로 협동할 수 있는 유체(F)용 분사 수단을 또한 포함하는 내화 조립체에 있어서,

   상기 분사 수단은 상기 내화판(1, 2) 상류의 주입 통로(7)의 일부에 위치하고, 또한 상기 분사 수단은 360。 미만인 상기 주입 통로(7)의 각도 섹터에서, 그리고 정지 위치에 있는 활주하는 내화판(1)에 대해 상기 주입 통로(7)의 측부(45)와 반대 방향으로 상기 유체(F)를 분사하도록 설계되어, 대체로 상기 활주하는 내화판(1)이 주입 위치로부터 주입 정지 위치로 변위하는 방향(X-X)으로 유체(F)가 향하게 되는 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
2. 제1항에 있어서, 내화 재료로 이루어진 대체로 중공 실린더 형태인 내부 노즐(4)이 상기 내화판의 상류에 위치하고, 상기 분사 수단은 360。 미만의 각도 섹터에서 상기 내부 노즐의 대략 반경 방향으로 상기 유체(F)를 분사하도록 설계된것을 특징으로 하는 내화 조립체.
3. 제2항에 있어서, 상기 내부 노즐에는 상기 주입 통로(7)와 연통하고 360。 미만의 왕관형 각도 섹터(A)를 형성하는 오목부(40)가 대체로 횡방향으로 형성되어 있고, 상기 분사 수단은 상기 오목부(40) 내로 유체를 분사하도록 설계된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
4. 제3항에 있어서, 상기 오목부(40)는 다공성 내화재로 이루어진 삽입부(5)를 수용하도록 설계된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 노즐은 그 주변부에 걸쳐 연장되는 대체로 횡방향으로 형성된 슬롯(41)을 포함하고, 상기 분사 수단은 상기 슬롯(41)의 적어도 일부 내로 상기 유체(F)를 분사하도록 설계된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 노즐은 대체로 관의 반경 방향으로, 그리고 상기 활주하는 내화판이 변위하는 방향과 대체로 평행하게 연장되는 하나 이상의 오리피스(42)를 포함하고, 상기 분사 수단은 상기 오리피스(41) 내로 상기 유체(F)를 분사하도록 설계된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
7. 제6항에 있어서, 상기 오리피스(42)는 상기 유체(F)를 공급할 수 있는 금속 파이프를 수용하도록 설계된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도 섹터(A)는 대략 270° 이하인 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 각도 섹터(A)는 120°에 가까운 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화판(10, 20, 30) 중 하나 이상이 적어도 부분적으로 다공성 내화재로 구성되고, 상기 유체(F, F')의 적어도 일부가 상기 내화판의 다공부 내로 분사되는 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 노즐(4)과, 이 내부 노즐(4)의 바로 하류에 위치하는 내화판(2)이 단일 블록의 내화 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 내화 조립체.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체(F)는 아르곤으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내화 조립체.