KR20020044433A

KR20020044433A - 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관

Info

Publication number: KR20020044433A
Application number: KR1020000073834A
Authority: KR
Inventors: 최임환
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-15
Also published as: KR100447892B1

Abstract

본 발명은 용광로 열풍로 연락관의 연와, 철피 및 신축관의 손상을 방지하고, 그 교환을 용이하게 가능하도록 하기 위한 것으로, 내부연와와, 외부를 둘러싼 철피로 구성된 용광로 열풍로의 연락관에 있어서, 중앙부에 철피의 신축이 가능하도록 길이방향으로 장착된 신축관이 구비되고, 양 끝단에 냉각수 유로가 내설된 플랜지와, 플랜지와 연와 사이에 배열되고 온도계가 내삽된 팽창대로 구성된 연락관 연결부가 구비된 연락관 단관과, 연락관 단관의 양 끝단에서 연락관 연결부를 구비하여 연락관 단관의 양 끝단 플랜지와 결합할 수 있도록 구성된 연락관 본관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관에 관한 것이다.

Description

교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관 {THE EXCHANGEABLE CONNECTING PIPE OF HOT STOVE HAVING COOLING ABILITY}

본 발명은 일관제철소의 제선공정에서 용광로에 열풍을 송풍하는 열풍로설비의 축열실과 연소실 및 혼냉실 사이를 연결하는 연락관에 관한 것으로서, 특히 연락관에 손상이 발생할 경우 손상된 연락관 부위를 용이하게 교환하고, 연락관의 팽창대부를 수냉시킬 수 있도록 하는 열풍로 연락관에 관한 것이다.

일반적으로 일관제철소의 용광로에서 선철을 생산할 때에는 매우 많은 열량을 소모하게 되는 데, 이때 소요되는 연료량을 절감키 위하여, 별도로 열풍로 설비를 갖추어 연소용 공기를 약 1200℃ 정도로 승온시킨 후 용광로내로 송풍한다.

도 1은 열풍로에서 공기를 승온, 송풍시키는 과정을 개략적으로 나타낸 그림이다. 고로조업에서 열풍이 순환되는 과정을 살펴보면, 먼저 열풍변(13)이 닫히고 연도변(17)이 열린 상태에서 연소실(21)내로 연소가스 밸브(14)와 연소공기 밸브(15)를 통해 각각 연소가스와 공기가 유입되면 이 혼합가스에 점화가 일어나 연소되고 연소된 고온의 배가스는 연소실(21) 상부와 돔(Dome)연략관(19a)을 거쳐 축열실(20)로 유입된다. 축열실(20)로 유입된 배가스는 축열실의 축열용 체카연와(23)와 열교환을 거친 후 연도변(17)을 통해 연돌(18)로 배출된다. 이러한 축열과정이 완료되면, 연소가스 밸브(14), 연소공기 밸브(15) 및 연도변(17)이 닫히고 열풍변(13) 및 송풍변(16)이 열려 송풍기(미도시)로부터 대기공기인 냉풍이 축열실(20)로 송풍되어 들어오게 된다. 이 때 축열실에서는 연소시와 반대로 체카연와(23)로부터 냉풍으로의 열교환이 일어나 냉풍은 약 1200℃로 승온이 되고, 승온된 열풍은 돔연락관(19a), 연소실(21), 혼냉실 연락관(19b), 혼냉실(22), 열풍변 연락관(19c) 및 송풍본관(12)을 거쳐 용광로(11)로 송풍되게 된다.

이와 같이 용광로(11)로 송풍되는 열풍은 여러 연락관을 지나게 되는 데, 종래에 열풍로에서 사용되는 연락관은 도 2에 도시된 바와 같이 축열실(20)과 연소실(21), 연소실(21)과 혼냉실(22), 혼냉실(22)과 열풍변(13)을 연결하여 주는 것으로 축열실(20),연소실(21) 또는 혼냉실(22)과 일체형으로 구성되어 있다. 연락관(19)은 외부를 철피(31)가 두르고 있고, 철피 내부에는 캐스터블(33), 단열연와(34), 내화 연와(35)가 축조되어 있다. 송풍시 온도변화에 따른 연락관은 신축이 되게 되는 데, 연락관 철피(31)의 신축을 허용하기 위해 신축관(32)이 설치되고, 신축관(32) 내부의 각 연와들의 사이에는 록 울(Rock Wool)이 충진된 팽창대(36)가 놓여 있다.

이러한 종래의 연락관(19)은 반복적인 연와들(33,34,35)의 수축,팽창으로 인하여 연와들(33,34,35)과 팽창대(36)사이에 틈새가 발생하게 되고, 이러한 틈새로 인하여 결국은 연와가 파손되게 된다. 도 3은 이렇게 파손된 연와 사이로 열풍이 누설되는 상태를 나타낸 단면도로 고온의 열풍이 연락관 철피(31) 및 신축관(32)측으로 누설되어 연락관 철피(31) 및 신축관(32)의 균열 또는 용손을 유발시켜 열풍로 조업이 중단되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 연락관(19) 내부 연와의 손상은 특히 팽창대(36)가 위치하는 신축관(32)부에서 집중적으로 발생하고 있다. 이렇게 연와의 파손이 발생될 경우에는 열풍로 조업을 일시적으로 중지한 후 연락관(19) 내부로 부정형 내화물을 스프레이(Spray)하고, 손상된 기존의 신축관(32) 위에 새로운 신축관(32)을 이중으로 설치하는 등 임시조치를 실시하고 있다. 그러나, 이러한 임시조치는 열풍로 조업을 재개시할 때 임시투입한 부정형 내화물이 탈락되거나 틈새가 재발생되어 열풍이 여전히 신축관(32)측으로 누설되어 신축관을 손상시키게 되는 등 여전히 문제를 내포하고 있는 것으로, 근본적인 해결책이 되지 못한다. 근본적인 문제점 해결을 위해서는 열풍로 조업을 중지하고 열풍로 내부의 온도를 상온으로 냉각시킨 후 손상된 연와(33,34,35)와 연락관 철피(31) 및 신축관(32)을 교환하여야 하나, 열풍로 냉각, 손상된 부위 수리 및 열풍로 재승온의 제과정이 장시간의 시간을 필요로 하며, 이 기간동안 열풍로 조업이 불가하게 되어, 열풍로 냉각 및 재승온에 필요한 팬(FAN), 건조로, 배관 설치와 제어시스템 구성 등에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 이와 같은 종래의 열풍로 설비의 연락관의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열풍로 연락관 팽창대 부근의 연와 손상을 방지할 수 있고, 연락관의 연와나 신축관이 손상되었을 경우에도 짧은 시간안에 교환이 용이하게 되도록 하여, 열풍로 조업의 중단과 이로 인한 손실 및 수리비용을 최소화할 수 있는 교환이 가능한 수냉식 열풍로 연락관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 열풍로설비의 열풍 흐름을 나타내는 개략 공정도

도 2는 종래의 열풍로 연락관 단면도

도 3은 종래의 연락관 내부 연와 파손 및 열풍 Leak 현상도

도 4는 본 발명의 연락관 사시도

도 5는 본 발명의 연락관 단면도

도 6은 본 발명의 플랜지부의 냉각수 유로 및 냉각수 흐름도

도 7은 본 발명의 플랜지부 냉각수 유량 제어 시스템 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11: 용광로12: 송풍본관

13: 열풍변14: 연소가스 밸브

15: 연소공기 밸브16: 송풍변

17: 연도변18: 연돌

19: 열풍로 연락관 19a: 돔 연락관

19b: 혼냉실 연락관19c: 열풍변 연락관

20: 축열실21: 연소실

22: 혼냉실23: 체카연와

30: 연락관 단관31: 철피

32: 신축관33: 캐스터블

34: 단열연와35: 내화연와

36: 팽창대40: 연락관 연결부

41: 플랜지42: 냉각수 유입관

43: 냉각수 유출관44: 유량조절밸브

45: 온도계46: 냉각수 유로

47: 가스켓48: 체결 볼트

49: 볼트구멍50: 연락관 본관

51: 신축관 고정로드52: 지지 너트

60: 제어부61: 정션 박스

62: 신호변환기63: 게이트 웨이

64: PCS65: 모니터

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부연와와, 외부를 둘러싼 철피로 구성된 용광로 열풍로의 연락관에 있어서, 중앙부에 철피의 신축이 가능하도록길이방향으로 장착된 신축관이 구비되고, 양 끝단에 냉각수 유로가 내설된 플랜지와, 플랜지와 연와 사이에 배열되고 온도계가 내삽된 팽창대로 구성된 연락관 연결부가 구비된 연락관 단관과, 연락관 단관의 양 끝단에서 연락관 연결부를 구비하여 연락관 단관의 양 끝단 플랜지와 결합할 수 있도록 구성된 연락관 본관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관의 사시도이다. 본 발명은 기존에 송풍본관(12), 축열실(20), 연소실(21) 또는 혼냉실(22)과 일체형으로 되어 있는 연락관(19)을 신축관(32)이 포함된 연락관 단관(30)과 연락관 본관(50)의 이중구조로 분리하였으며, 이들은 상호 분리가 가능하도록 하였다. 이 연락관 단관(30)과 연락관 본관(50)은 각각에 결합된 연락관 연결부(40)를 통해 결합과 분리가 가능하도록 형성된 것인데, 이 연락관 연결부(40)는 결합, 분리가 가능하도록 플랜지(Flange:41)로 구성되어 있으며, 연락관 단관(30)과 연락관 본관(50)의 플랜지(41)들을 체결 볼트(48)를 통해 연결시켜 준다.

도 5는 본 발명의 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관의 단면을 나타낸 도면이다.

연락관 연결부(40)는 연락관 단관(30)과 연락관 본관(50)에 각각 결합되고, 연락관 본관(50)은 송풍본관(12), 축열실(20), 연소실(21) 또는 혼냉실(22)로 연결된다.

연락관 연결부(40)의 내부 구조는 크게 결합을 위한 플랜지(41)와 플랜지(41) 내부에 배설되어 내부연와를 냉각시키기 위한 냉각수 유로(46) 및 팽창대(47)로 구성되는 데, 본 발명의 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관에서는 팽창대를 기존의 연와 사이에 배설시킨 구조를 탈피하여 플랜지와 연와사이에 배설시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 팽창대(36)를 록 울(Rock Wool)로 하였으며, 약 20mm에서 25mm정도의 두께를 유지하도록 한다. 팽창대(36)에는 각각 온도계(45)가 내삽되어 연락관 내부의 온도를 조절할 수 있도록 한다. 플랜지(41) 내부에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로(46)가 형성되고 플랜지(41) 외부에는 냉각수 유입관(42)과 냉각수 유출관(43)이 설치되며, 냉각수 유입관(42)에는 냉각수 유량을 조절하기 위한 냉각수 유량조절 밸브(44)가 설치된다. 각 플랜지(41) 면에는 연락관 본관(50)의 플랜지(41)와 볼트(48)로 체결이 가능하도록 볼트구멍(49)이 가공된다. 플랜지(41)끼리 접촉되는 면의 내부에는 부정형 내화물인 캐스터블을 스프레이(Spray)하여 건조시키고, 플랜지(41)의 결합시에는 열풍이 누설되지 않도록 가스켓(47)을 삽입시킨다.

도 6은 본 발명의 플랜지(41)의 냉각수 유로(46) 및 그 내부의 냉각수 흐름을 나타낸 도면이다. 냉각수는 냉각수 유입관(42)을 통해 플랜지(41) 내부로 유입되어 플랜지(41) 전체를 냉각시킨 후 냉각수 유출관(43)을 통해 배출된다.

본 발명의 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관은 이와 같이 플랜지(41) 내부에 삽입된 냉각수 유로(46)를 통하는 냉각수에 의하여 온도가 조절될수 있는 데, 이 온도제어를 위한 냉각수 유량 제어시스템은 도 7에 도시된 바와 같이 온도계(45), 정션박스(Junction Box:61), 신호변환기(62), 게이트웨이(Gate Way:63), PCS(64), 모니터(65)로 구성된다. 이 유량 제어시스템은 연락관 단관(30)의 양 끝단에 설치된 연락관 연결부(40)의 온도를 제어할 뿐 아니라, 연락관 본관(50)에 설치된 연락관 연결부(40)의 온도도 제어한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 열풍로 연락관(19a,19b,19c)의 철피(31)와 내부 연와(33,34,35)는 열풍로에서 용광로(11)로의 열풍의 송풍 여하에 따라, 온도변화에 의해 수축과 팽창을 하게 되는데, 연락관 철피(31)의 수축,팽창은 신축관(32)에서 흡수하게 되고 연락관 내부 연와(33,34,35)의 수축,팽창은 팽창대(36)에서 흡수하게 된다.

본 발명에서는 연락관에서의 팽창대 수를 종래 대비 증가시켜 1개의 팽창대가 흡수하는 연와의 수축,팽창량을 감소시켜 팽창대(36)에서의 부하를 감소시켰다. 또한 종래에는 팽창대(36)를 중심으로 양 편에 위치한 연와의 수축과 팽창이 반대방향이었으므로, 팽창과 수축의 반복에 따라 팽창대(36)와 연와(33,34,35)와는 틈새가 자연히 커질 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명에서는 팽창대(36)를 연와(33,34,35)와 플랜지(41) 사이에 배설시킴으로 팽창대(36)가 받는 힘의 방향을 일방향으로만 한정하였다. 이에 따라 연와(33,34,35)와 팽창대(36) 사이의 틈새는 종래에 비해 월등히 감소할 수 있는 것이다. 또한 팽창대(36)는 플랜지(41)에 내삽된 냉각수 유로(46)를 통해 온도가 조절되므로 이에 따라 연와의 수축과 팽창도 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.

팽창대(36)에서의 적정온도 유지를 위한 냉각수 유량조절은 운전실의 모니터(65)로 적정온도를 설정하여 입력하면 PCS(64)에서 이 정보를 저장하고, 팽창대(36)에 설치된 온도계(45)가 검지한 팽창대(36)의 온도는 정션 박스(61), 신호변환기(62)와 게이트 웨이(63)를 거쳐 PCS(64)에 전송된다. PCS(64)에서는 이 두 정보를 서로 비교하여 팽창대부의 온도가 설정온도보다 높으면 냉각수 유량조절밸브(44)를 더 열도록 지령하고, 팽창대부의 온도가 설정온도보다 낮으면 냉각수 유량조절밸브(44)를 더 닫도록 지령함으로써 실시된다.

상기 열풍로 연락관 단관(30)의 신축관(32)과 연와(33,34,35)는 장기간 조업할 경우 반복적인 수축,팽창으로 피로에 의한 손상이 발생하게 되어 신품으로 교환하여야 하는데, 손상된 연락관 단관(30)의 교환은 먼저, 신품 연락관 단관(30)을 사전에 제작하여 준비하고 신축관 고정로드(51)를 지지하는 너트(52)를 20mm∼30mm 정도 조여서 신축관이 수축되록 하여 연락관 단관(30)의 길이가 짧아지도록 한다. 그후, 열풍로 조업을 일시정지하여 손상된 연락관 단관의 체결볼트(48)를 해체하고 신축관 고정로드(51)를 지지하는 너트(52)를 조여서 신축관(32)이 20mm∼30mm 정도 수축되도록 하면 연락관 단관(30)의 플랜지(41)와 축열실(또는 연소실, 혼냉실) 등에 연결된 연락관 본관(50)의 플랜지(41)사이에 틈이 발생하게 되고, 이때 손상된 연락관 단관(30)을 크레인(미도시)에 의해 짧은 시간내에 분리, 해체할 수 있는 것이다.

손상된 연락관 단관(30)이 해체되면, 신품의 연락관 단관(30)을 삽입하고,연락관 단관(30)의 플랜지(41)와 연락관 본관(50)의 플랜지(41)사이에 열풍 누출 방지용 가스켓(47)을 삽입 후, 미리 조여진 신축관 고정로드 지지용 볼트(51)를 원래의 상태대로 느슨하게 하여 연락관 단관(30)의 플랜지(41)와 연락관 본관(50)의 플랜지(41)가 서로 밀착되도록 한다. 그 다음 연락관 단관 체결볼트(48)를 체결하면 연락관 단관(30)의 교환은 완료된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관에 의하면, 연락관 단관의 팽창대 및 연와의 손상을 방지함으로써 연락관 철피 및 신축관의 손상을 방지하고, 연락관 단관의 교환이 필요할 경우에는 짧은 시간내에 용이하게 교환이 가능하게 함으로써, 열풍로 및 용광로의 조업장애를 최소화하고 장시간의 수리작업에 따른 작업능률 저하와 안전사고 발생을 방지하는 등의 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

내부연와(33,34,35)와, 외부의 철피(31)로 구성된 용광로 열풍로의 연락관에 있어서,

(a) 중앙부에 상기 철피(31)의 신축이 가능하도록 길이방향으로 장착된 신축관(32)이 구비되고, 양 끝단에 냉각수 유로(46)가 내설된 플랜지(41)와, 상기 플랜지(41a)와 연와 사이에 배열되고 온도계(45)가 내삽된 팽창대(47)로 구성된 연락관 연결부(40)가 구비된 연락관 단관(30);

(b) 상기 연락관 단관(30)의 양 끝단에서 상기 연락관 연결부(40)를 구비하여 상기 연락관 단관(30)의 양 끝단 플랜지(41)와 결합할 수 있도록 구성된 연락관 본관(50)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환이 가능하고 냉각기능을 갖춘 열풍로 연락관.