KR20020051243A - 고로 스테이브 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이브의 수명과 동일한 스테이브간의 상호 안정성을 확보하도록 개선한 것으로, 고로의 로벽을 냉각시키는 스테이브자체의 수명을 연장하고 이를 통하여 궁극적으로는 고로의 수명을 연장하는 한편, 스테이브의 수명과 동일한 스테이브간의 상호 안정성을 확보하도록 개선한 것으로 고로(1)의 철피내벽에 스테이브(2)(3)를 설치하는 구조에 있어서, 주철재 스테이브(2)와 동제 스테이브(3)사이의 연결부에서 상승가스류(S)와 상기 주철재 스테이브(3)의 전면하단과의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 상기 동제 스테이브(3)를 고로(1)내측으로 기울여 상기 동제스테이브(3)의 전면상단이 상기 주철재 스테이브(2)의 전면하단에 근접하게 배치되는 고로 스테이브 설치구조를 제공함으로서, 스테이브와 스테이브간의 연결부위로 가스류가 침투하는 것을 차단하고, 주철재 스테이브와 동제 스테이브가 맞닿는 연결부위에서 고로내의 상승가스흐름에 의해서 주철재 스테이브 손상을 방지하며, 고로 가동년수가 증가하면서 발생할 수 있는 주철재 스테이브 손상에 대비한 동제 스테이브 후면으로의 가스 침투를 방지할 수 있는 것이다.

Description

고로 스테이브 설치구조{structure for installing stave blast furnace}

본 발명은 고로에 스테이브를 설치하는 구조에 관한 것으로, 보다 상세히는 고로의 로벽을 냉각시키는 스테이브자체의 수명을 연장하고 이를 통하여 궁극적으로는 고로의 수명을 연장하는 한편, 스테이브의 수명과 동일한 스테이브간의 상호안정성을 확보하도록 개선한 고로의 스테이브 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 고로는 24시간 연속적으로 쇳물(이하,용선이라함)을 생산하는 설비로서, 상부로 철광석과 괴상화한 석탄(이하,코크스이라 함)을 번갈아 가면서 장입하고, 하부로는 약 1100~1200℃의 공기(이하,열풍 또는 송풍)을 불어 넣고, 풍구아래에 존재하는 용선배출구(이하, 출선구이라하)로 용선을 배출한다.

상기 풍구로 들어간 열풍은 연료인 코크스와 반응하여 2,200℃에서 2,400℃의 고열을 만들고, 이 고열을 이용하여 장입된 원료인 철광석을 녹여 용선을 생산한다.

이러한 고로의 본체인 철피의 내부면에는 고로내부에서 발생되는 고열로부터 보호하기 위해서 내화물과 스테이브가 장착되며, 최근, 냉각능력이 보다 우수한 동제 스테이브가 점차 확대 적용되며, 상기 동제 스테이브(3)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 전면에 부착물이 쉽게 부착되고, 탈락되지 않도록 홈(3a)을 형성하고, 냉각수가 순환공급되는 냉각수관(3b)을 장착하여 상기 고로(1)의 노체중 가장 열부하가 강한 풍구 직상부에서 연화융착대 중간부위까지 설치된다.

그리고, 상기 주철재 스테이브(3)는 전면에 고로내측으로 설치되는 내부연와(2a)와 냉각수가 순환공급되는 냉각수관(2b)을 장착하여 상기 동제스테이브(3)의 상부측으로 고로의 상부까지 설치된다.

여기서, 상기 고로(1)는 상기 철재, 동제 스테이브(2)(3)를 내벽에 설치한 이후에 기계적인 안정성 및 구조적인 안정성이 확보되어야 고로의 장수명화을 달성할 수 있는 과제를 안고 있으며, 상기 동제 스테이브(3)는 우수한 냉각 능력으로인해 그 두께가 얇게 설계되기 때문에 구조적인 안정성이 무엇보다 중요하다.

한편, 스테이브를 채용한 고로에 있어서 종래에는 스테이브의 두께를 일정하게 유지하기 위해서 주철재 스테이브(2)만을 설치하여 고로 내측에서 스테이브(2)간 연결선을 일정하게 유지하고 있다.

그러나, 상기 주철재 스테이브(2)만을 고로내측에 설치하는 경우, 상기 스테이브(2)의 냉각능력이 부족하고, 전면에 설치된 내부연와(2a)의 내구성이 나쁠 뿐만 아니라, 열부하가 높은 부위에서 주로 발생하는 부착물이 쉽게 생성하고, 탈락을 반복하기 때문에 고로의 조업에 좋지 않은 영향을 미친다.

또한, 이러한 과정을 반복하면서 상기 주철재 스테이브(2) 전면의 내부연와(2a)가 탈락되면서 스테이브본체 내부에 장착된 냉각수관(2b)이 손상되는 문제를 초래하였다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 열부하가 높은 부위, 즉 고로 풍구에서부터 연화융착대의 중간부에 해당하는 샤프트하부까지는 냉각능력이 우수하면서 구조가 간단한 동제 스테이브(3)를 채용하고, 그 상부에는 주철재 스테이브(2)를 채용하였따.

한편, 동제 스테이브(3)와 주철재 스테이브(2)를 채용한 고로(1)에서는 도 2에 도시한 바와같이, 몸체두께가 큰 주철재 스테이브(2)와 몸체두께가 작은 동제 스테이브(3)가 서로 연결되는 부위에서 두께차이에 의해서 발생되는 돌출부(W)를 그대로 방치한 채 철피와 스테이브(2)(3)간의 간격만 스탬프재(5)를 매개로 하여 일정하게 설치하였다.

이러한 종래의 스테이브 설치구조에서 있어서 노내의 프로필이 일정하지 않고 굴곡을 이루며, 도 2에 도시한 바와같이, 주철재 스테이브(2)의 하단부에서 돌출부(W)가 집중적인 상승가스흐름(S)을 받기 때문에, 상기 돌출부(W)에 해당하는 내부연와(2a)가 쉽게 손상된다.

연속하여 상기 돌출부(W)의 손상이 가일층 진행되어 상기 스테이브(2)하단부의 손상이 과도해지면, 상기 스테이브(2)와 철피사이의 틈새로 가스통로가 형성되고, 이로 인하여 고로 본체의 철피가 손상되는 대형사고를 초래하는 구조적인 취약점을 안고 있다.

또한, 상기와 같은 스테이브설치구조를 갖는 종래의 고로에 있어서 공통적인 구조적인 취약점은 동제스테이브(3)와 이에 접하는 또다른 동제 스테이브(3)간의 연결부위(C)에 있다.

즉, 상기 동일한 동제스테이브(3)간의 연결부위(C)를 수평한 구조를 갖도록 설치할 때 틈새를 메우게 되는 내화물인 스탬프(Stamp)재(5)가 고로의 화입전 건조단계에서 팽창을 하면서 고로(1)내측으로 돌출된다. 이에 따라 상기 스탬프재(5)가 돌출되는 부위(L)로 실조업이 진행될 때 가스가 상기 스테이브(3)와 철피사이 틈새로 침투할 가능성이 있는 것이다.

여기서, 고로(1)에 스테이브(2)(3)를 설치하는 작업은 상기 고로(1)를 새로 짓는 경우 또는 수명이 다한 고로(1)를 해체하고 다시 짓는 경우에만 설치가 가능하기 때문에 스테이브와 스테이브사이 또는 스테이브와 철피사이를 메운 스탬프재(5)등에 부착되어 있는 수분은 고로에 열풍을 넣기 전에 반드시 건조해야한다.

이에 따라, 수분이 완전히 건조되지 않을 경우 상기 스테이브(3)와 철피사이의 틈새로 침투되는 고열(2200~2400℃)에 의해 수분이 급격히 팽창하기 때문에, 내부에서의 폭발현상으로 설비의 안정성에 심각한 문제를 초래하였다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 그 목적은 스테이브와 스테이브간의 연결부위로 가스류가 침투하는 것을 차단하고, 주철재 스테이브와 동제 스테이브가 맞닿는 연결부위에서 고로내의 상승가스흐름에 의해서 주철재 스테이브 손상을 방지하며, 고로 가동년수가 증가하면서 발생할 수 있는 주철재 스테이브 손상에 대비한 동제 스테이브 후면으로의 가스 침투를 방지할 수 있는 고로 스테이브 설치구조를 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 고로를 도시한 종단면도,

도 2는 종래기술에 따른 고로 스테이브 설치구조를 도시한 종단면도,

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 고로 스테이브 설치구조를 도시한 종단면도와 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... 고로 2 ..... 주철제 스테이브

2a ..... 내부연와2b,3b ... 냉각수관

3 ..... 동제 스테이브3a .... 홈

5 ..... 스탬프재33 .... 냉각파이프

34 .... 보조판S ..... 가스상승흐름

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

고로의 철피내벽에 스테이브를 설치하는 구조에 있어서,

주철재 스테이브와 동제 스테이브사이의 연결부에서 상승가스흐름과 상기 주철재 스테이브의 전면하단과의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 상기 동제 스테이브를 고로내측으로 기울여 상기 동제스테이브의 전면상단이 상기 주철재 스테이브의 전면하단에 근접하게 배치됨을 특징으로 하는 고로 스테이브 설치구조를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 고로 스테이브 설치구조를 도시한 종단면도와 횡단면도로서, 본 발명은 고로내부에 설치되는 주철재스테이브(2)와 맞닿는 동제 스테이브(3)의 배치 및 상단을 간단하게 변경하고, 상기 동제스테이브(3)와 또다른 동제 스테이브(3)의 연결배치를 변경하여 상승기류에 의한 내부연와(2a)의 파손 및 가스류가 침투되는 것을 방지하여 고로수명 및 스테이브의 사용수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

즉, 주철재 스테이브(2)와 동제 스테이브(3)간 두께차이에 의한 노내 프로필의 급격한 변화를 줄이기 위해서 동제 스테이브(3)를 노내측으로 기울여 상부에 배치되는 주철재 스테이브(2)와의 연결부위에서의 굴곡 발생을 최소화하였다.

상기 동제 스테이브(3)의 상단과 주철재 스테이브(2)하단이 서로 연결되는 부위에서 고로조업시 발생되는 상승가스흐름류(S)과 상기 주철재 스테이브(2)의 전면하단이 서로 부딪히면서 발생되는 마찰저항을 감소시킬수 있도록 상기 동제 스테이브(3)를 고로내측으로 기울임으로서 상기 동제 스테이브(3)의 전면상단을 상기 주철재 스테이브(3)의 전면하단에 근접하게 배치한다.

여기서, 상기 고로내측으로 기울여지는 동제스테이브(3)는 주철재 스테이브보다 외측으로 일정길이(G) 약간 들어가게 설치하는 것이 바람직한데 이는 상기 동제 스테이브(2)의 우수한 냉각 능력으로 인하여 전면의 홈(3a)에 부착물이 쉽게 형성되어 연결부위에서 굴곡을 해소할수 있으며, 상기 주철재 스테이브(2)의 선단에 부착되어 있는 내부연와(2a)의 내구성이 상기 동제 스테이브(3)전면의 홈(3a)에 응고될 부착물에 비해 나빠질 경우를 대비한 것이다.

또한, 상기 주철재 스테이브(2)의 하단과 대응하는 동제 스테이브(3)의 상단에는 선반 형식의 보조판(34)을 일체로 형성하고, 상기 보조판(34)의 내부에 냉각수가 순환공급되는 냉각파이프(33)를 설치한다.

이는 상기 동제 스테이브(3)를 고로(1)내측방향으로 기울이면 스테이시공이 간편해지지만 상기 스테이브(3)의 후단과 철피사이의 간격이 멀어지면서 내구성 측면에서 상대적으로 불리한 스탐프재(5)를 가스 침투로부터 보호하기 위한 것이다.

고로(1)의 가동 년수가 증가하면서 발생할 수도 있는 상부 주철재 스테이브(2)의 손상시 고로(1)내의 고압, 고속의 가스가 상기 주첼제 스테이브(2)에 연결되는 최상단의 동제 스테이브(3)후면에 갖추어지는 스탬프재(5)의 영역으로 침투하는 것을 방지하여 상기 고로(1)의 철피가 손상되는 것을 에방할 수 있는 것이다.

또한, 상기 스테이브(2)(3)의 하단과 이에 인접하는 또다른 스테이브(2)(3)의 상단이 수직방향으로 서로 연결되는 부위(C1)는 노외측으로 넓어지는 형상으로 조립되고, 상기 스테이브(2)(3)의 우측단과 이에 인접하는 또다른 스테이브(2)(3)의 좌측단이 서로 원주방향으로 연결되는 부위(C)는 노외측으로 넓어지는 형상으로 조립된다.

즉, 도 3(a)(b)에 도시한 바와같이, 동일한 스테이브(2)(3)간의 연결부위를 노외측으로 넓어지도록 하면, 상기 고로(1)의 건조단계에서 스탬프재(5)가 팽창하여도 노내로 돌출되지 않고 스테이브(2)(3)와 철피와의 사이에 치밀하게 채워짐에 따른 스탬프재(5)의 강도를 충분히 확보하도록 할수 있는 것이다.

이는 동일한 스테이브(2)(3)가 서로 연결되는 부위를 평행하게 설치하는 종래의 구조에 있어서 상기 스테이브(2)(3)와 철피와의 사이에 배치되는 스탬프재(5)가 고로(1)의 화입전 건조단계에서 팽창함에 따라 노내로 쉽게 돌출되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 고로(1)의 철피내벽에 스테이브(2)(3)를 장착되는 구조에 있어서, 상기 주철재 스테이브(2)와 접하는 동제 스테이브(3)간의 연결을 두께차이에 의하여 돌출되게 하면, 고로조업시 발생되는 상승가스흐름(S)이 상기 주철재 스테이브(2)의 하단에 직접적으로 영향을 미치게 되고, 상기 돌출부에서 강력한 와류발생 및 침식을 일으키게 된다. 그러나, 본 발명에서와 같이, 상기 주철재 스테이브(2)와 접하는 동제 스테이브(3)를 고로내측으로 기울여 완만한 연결부를 갖도록 돌출부를 없애면, 고로내에서 상승하는 가스류는 벽면을 타고 자연스럽게 상방으로 흘러가는 가스흐름형태를 갖기 때문에 와류발생 및 상기 주절재 스테이브(2)의 내부연와(2a)가 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 주철재 스테이브(2)에 인접되는 동제 스테이브(3)의 상단에 선반 형태의 보조판(34)을 형성하고, 상기 보조판(34)내에 냉각파이프(33a)를 장착하여 냉각성을 향상시키면, 돌출부가 없도록 앞으로 기울인 동제 스테이브(3)와 철피와의 사이에 넓어진 공간에 채워진 스탬프재(5)의 내구성을 확보함과 동시에, 고로(1)의 가동년수 증가에 의해서 발생하는 주철재 스테이브(2)의 손상시 상기 스탬프재(5)로 가스가 침투하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 보조판(34)내부에 설치한 냉각파이프(33)는 용융 슬래그가 흘러 들어오는 경우 상기 슬래그를 신속하게 냉각시켜 코팅층을 형성함으로써 더 이상의 침투가 일어나지 않도록 한다.

한편, 동일한 스테이브(2)(3)간의 연결부위(C1)(C2)를 고로(1)의 바깥쪽으로 넓어지는 형상을 갖도록 상기 스테이브(2)(3)를 수직방향, 원주방향으로 설치하면, 고로의 화입전 건조단계에서 내화물의 팽창을 효과적으로 흡수할수 있다.

즉, 상기 스탬프재(5)의 손상은 대부분 고로내의 일산화 가스(CO Gas)에 의한 화학적 침식으로 인하여 기공이 생기는 것인데, 기공의 발생은 열전달 능력의 저하를 의미하므로 급격한 손상으로 연계됨에 따라, 상기 동일한 스테이브(2)(3)간의 연결부위를 외측으로 넓어지도록 하고, 이에 채워진 스탬프재(5)의 팽창이 스테이브(2)(3)와 철피 사이에 집중되어 상기 스탬프재(5)가 보다 치밀한 조직을 갖게 되어 2차적인 사고를 미연에 방지할수 있는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 고로의 내벽을 냉각시키도록 내벽에 주철재 스테이브와 동제 스테이브를 혼합하여 설치하는 경우에 있어서 고로내를 통과하는 상승가스류의 흐름을 원만하게 조절할수 있도록 동제스테이브를 배치하여 주철재 스테이브의 손상을 방지하고, 스테이브 후면의 넓은 영역에 채워진 스탬프재측으로 가스가 침투하는 것을 방지하며, 고로의 화입전 건조단계에서 스탬프재의 팽창을 스테이브와 철피사이에 집중시킴으로써 스탬프재의 밀도를 높여 가스 침투를 방지하는 한편, 고로내의 가스 및 용융 슬래그가 스테이브와 고로 본체 철피사이로 침투하는 것을 방지함으로써 스테이브 및 고로의 사용수명을 현저히 연장할수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (3)

1. 고로(1)의 철피내벽에 스테이브(2)(3)를 설치하는 구조에 있어서,

   주철재 스테이브(2)와 동제 스테이브(3)사이의 연결부에서 상승가스흐름(S)과 상기 주철재 스테이브(3)의 전면하단과의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 상기 동제 스테이브(3)를 고로(1)내측으로 기울여 상기 동제스테이브(3)의 전면상단이 상기 주철재 스테이브(2)의 전면하단에 근접하게 배치됨을 특징으로 하는 고로 스테이브 설치구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주철재 스테이브(2)의 하단과 대응하는 동제 스테이브(3)의 상단에는 선반 형식의 보조판(34)을 일체로 형성하고, 상기 보조판(34)의 내부에 냉각수가 순환공급되는 냉각파이프(33)를 설치함을 특징으로 하는 고로 스테이브 설치구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스테이브(2)(3)와 이에 인접하는 또다른 스테이브(2)(3)이 수직방향으로 서로 연결되는 부위(C1)는 노외측으로 넓어지는 형상으로 조립되고, 상기 스테이브(2)(3)와 이에 인접하는 또다른 스테이브(2)(3)이 서로 원주방향으로 연결되는 부위(C)는 노외측으로 넓어지는 형상으로 조립됨을 특징으로 하는 고로 스테이브 설치구조.