KR20040027004A - 용손 스테이브의 보존 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열에 의해 손상된 일부 스테이브를 계속해서 냉각시켜 해당 스테이브를 교체 전까지 보존하는 용손 스테이브의 보존 구조에 관한 것이다. 상기 보존 구조는 상기 고로의 철피(40) 내측의 용손 스테이브(42)에 소정 깊이로 형성된 삽입공(44); 및 상기 삽입공(44) 안으로 부분적으로 삽입되고, 상기 막힌 구멍의 막힌 단부 쪽에서 방향이 바뀌는 유로(22a, 22b)가 형성되는 냉각기(10)를 구비하며, 상기 냉각기(10)는 상기 철피(40) 외측에 설치되고 상기 유로(22a, 22b)에 물을 공급하는 도입관(30a) 및 상기 유로(22a, 22b)로부터 물을 배출하는 배출관(30b)을 포함한다. 상기 삽입공(44) 내에 삽입 고정된 상기 냉각기(10)를 통해 냉각수를 흐르게 하면, 용손 스테이브(42)가 냉각되고 교체시까지 보존될 수 있다.

Description

용손 스테이브의 보존 구조{PRESERVATION STRUCTURE OF DAMAGED STAVE}

본 발명은 고로 측벽을 냉각시키는 구조에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 열에 의해 손상된 일부 스테이브를 계속해서 냉각시켜 해당 스테이브를 교체 전까지 보존하는 용손 스테이브의 보존 구조에 관한 것이다.

고로 노체 냉각시스템으로는 냉각반 유형과 스테이브(Stave) 유형으로 구분되며 최근 들어서는 스테이브 냉각기(Stave Cooler) 기반의 냉각방식이 주로 채용되고 있다. 스테이브는 1950년대에 구 소련에서 개발되어 1969년 일본 나고야 3고로에 적용된 1세대 스테이브 이래로 점차 냉각능력 및 내마모력이 개선되어 현재는 4세대 스테이브까지 실용화되었다.

도 1은 이러한 이른바 4세대 스테이브의 예를 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조할 때, 스테이브(2)는 고로의 철피(1) 내측에 설치되고, 고로 높이방향으로 대략 11개 단으로 구분되며 원주방향으로는 각 단별로 출선구는 8매 내지 24매로 구성되어 총 342매로 구성되어 있다.

스테이브(2)의 구조를 살펴보면 일정한 크기의 사각 박스 형상이며 내측으로 일정한 간격으로 냉각 파이프(3)가 복수 개 나열되고 하부에 급수배관(3a)과 상부에 배수배관(3b)이 돌출되어 있다. 스테이브(2)의 재질은 구상흑연주철로 표면온도는 변태점인 770℃ 이하를 유지하도록 되어있으며 온도관리를 위해 내부에 온도계가 설치되고, 스테이브(2)는 배면이 고로 철피(1)에 고정된다. 하부 스테이브(2)의 배수배관(3b)과 상부 스테이브(2)의 급수배관(3a)이 서로 관로를 형성하게 파이프(도시 생략)로 서로 연결된다. 하부 스테이브(2)의 급수배관(3a)으로 냉각수를 유입시키면 각각의 냉각 파이프(3)에 냉각수가 유입되어 고로 내로부터 가해지는 열로부터 스테이브(2)를 냉각시키고 보호하게 된다.

상기한 스테이브 냉각기에 기반한 냉각방식에서, 고로 내부로 돌출된 전면은 시간이 경과하면서 열 부하 또는 용융물의 하강에 따른 마찰로 인해 마모가 급속이 진전되고 그 결과 내측으로 일정한 간격의 냉각 파이프가 용손된다. 이렇게 되면 냉각수가 고로 내부로 침수하기 때문에 해당 스테이브(2)의 냉각수 급수 밸브를 닫고 냉각 파이프(3) 내부에 압입 내화물을 봉입한 다음 고로조업을 계속하게 된다.

그러나 이와 같은 용손 스테이브 즉 용손되고 내부에 압입 내화물이 봉입된 스테이브는 정상적인 냉각수가 통수되는 스테이브보다 훨씬 더 높은 대략 300 ~ 500℃ 이상의 온도를 갖게 되므로 다음과 같은 문제점이 발생한다.

첫째 온도가 급격히 증가하면 고로의 용손 스테이브 벽측으로 국부적으로 가스가 치우쳐 용손 스테이브는 급속히 마모된다. 둘째 용손 스테이브가 급속이 마모되면서 주변 스테이브에 열 부하를 가함에 따라 주변 스테이브에도 역시 열 부하에 기인한 취성으로 연쇄적인 마모가 계속적으로 발생하게 된다. 이러한 상태는 노내 환경 즉 노황을 지속적으로 악화시켜 안전적인 고로조업을 방해하게 된다.

따라서 스테이브를 교체하기 전까지 노황을 안정시키면서 용손 스테이브를 보존하기 위한 방법이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 열에 의해 손상된 일부 스테이브를 계속해서 냉각시켜 해당 스테이브를 교체 전까지 보존하는 용손 스테이브의 보존 구조에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용손 스테이브에 삽입공을 형성하고, 냉각기를 삽입한 후 냉각기를 급수 시스템에 연결함으로써 용손 스테이브 보존 구조를 제조하는 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 고로 측벽에 설치된 스테이브의 일례를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 용손 스테이브의 보존 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 냉각기의 사시도.

도 4는 도 3의 냉각기의 분해 사시도.

도 5는 도 3의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 용손 스테이브의 보존 구조를 제작하는 공정을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분의 부호의 설명>

10: 냉각기18: 격판

16, 28: 플랜지24: 패킹

30a: 도입관30b: 배출관

34a, 34b: 벤트 배관36a, 36b: 장님 플랜지

40: 고로 철피42: 용손 스테이브

56: 연결관

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따라 제공되는 용손 스테이브의 보존 구조는 상기 고로의 철피 내측의 용손 스테이브에 소정 깊이로 형성된 막힌 구멍; 및 상기 막힌 구멍 안으로 부분적으로 삽입되고, 상기 막힌 구멍의 막힌 단부 쪽에서 방향이 바뀌는 유로가 형성되는 냉각기를 구비하며, 상기 냉각기는 상기 철피 외측에 설치되고 상기 유로에 물을 공급하는 도입관 및 상기 유로로부터 물을 배출하는 배출관을 포함한다.

하기의 상세한 설명 및 첨부 도면과 연계되어 설명되는 본 발명에 따른 용손스테이브의 보호 구조 및 그 제조 방법의 여러 가지 특징 및 장점은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

먼저 본 발명에 따른 용손 스테이브 보호 구조의 전체적인 구성을 나타내는 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용손 스테이브 보호 구조는 고로 철피(1) 내측에 설치된 상자 형태의 용손 스테이브(42), 상기 고로 철피(1)의 구멍을 통과하여 상기 용손 스테이브(42) 안으로 삽입된 복수의 냉각기(10), 상기 냉각기(10)들 중의 하측 냉각기(10)에 냉각수를 공급하는 급수관(52a), 상기 냉각기(10)들 사이를 연결하는 연결관(56) 및 상기 냉각기(10)들 중의 상측 냉각기(10)로부터 배출되는 냉각수를 배수하는 배수관(52b)을 포함한다.

도 3 내지 도 5는 상기 냉각기(10)의 구조를 상세히 나타내고 있다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 냉각기(10)는 상기 용손 스테이브(42) 내에 삽입되는 냉각기 본체(12), 상기 냉각기 본체(12)에 냉각제인 물을 공급하고 그로부터 배출시키기는 유체 안내기(26) 및 상기 냉각기 본체(12)와 유체 안내기(26) 사이에 삽입된 패킹(24)을 포함한다.

냉각기 본체(12)는 선단이 막힌 일정한 직경의 원통형 하우징(14)을 구비하며, 상기 선단 맞은편의 단부에는 개방부가 형성되고 그 둘레에는 플랜지(16)가 형성되어 있다. 하우징(14)의 내부에는 하우징(14) 평탄한 격판(18)이 상기 개방부로부터 막힌 선단에 인접하게 설치되어 상하 2 개의 유로(22a, 22b)로 분리한다. 따라서 상기 개방부 쪽의 하측 유로(22a)로 유입된 유체는 하우징(14) 내부를 따라 흐른 후 상측 유로(22b)를 통해 개방부 쪽에서 외부로 배출된다. 하우징(14)의 개방부 쪽의 일부는 직경이 증가하여 리브(20)를 형성한다.

이때 하우징(14)은 선단에서 리브(20)까지 대략 250 내지 300mm의 길이로 형성되는데 그 이유는 후술하는 바와 같이 냉각기 본체(12)가 삽입되는 삽입공(44, 도 7 참조)의 깊이가 대략 250 내지 300mm로 정해지기 때문이다.

한편 유체 안내기(26)는 일측이 상기 냉각기 본체(12)의 플랜지(16)와 결합되는 플랜지(28), 상기 플랜지(28)의 타측으로 돌출하여 냉각수를 도입하는 도입관(30a) 및 상기 도입관(30a)과 대칭된 형상을 갖는 냉각수 배출용 배출관(30b)을 포함한다. 상기 플랜지(28)는 상기 패킹(24)을 개재한 채 상기 냉각기 본체(12)의 플랜지(16)와 볼트로 결합되며, 이를 위해 플랜지(28), 패킹(24) 및 플랜지(16)에는 서로 상응하는 위치에 나사 구멍이 형성되어 있다. 볼트 결합된 플랜지(16, 18) 및 패킹(24)은 결합력을 강화하기 위해 그 위치가 용접될 수 있다.

냉각수 도입관(30a)은 입수구(32a)의 외주에 나사가 형성되어 슬리브 등에 의해 급수관(52a) 또는 연결관(56)에 연결된다. 또한 냉각수 도입관(30a)은 관의 진행방향에 직각으로 돌출된 제1 벤트 배관(36a)이 형성되어 있으며, 상기 벤트 배관(36a)은 장님 플랜지(36a)에 의해 폐쇄된다. 냉각수 배출관(30b)은 상기 냉각수 도입관(30a)과 대칭되는 구성을 가지며, 배수구(32b) 측이 배수관(52a) 또는 연결관(56)에 연결되어 있다. 또한 냉각수 배출관(30b)은 관의 진행방향에 직각으로 돌출되고 장님 플랜지(36b)에 의해 폐쇄되는 제2 벤트 배관(36b)을 포함한다.

이와 같이 형성된 냉각기(10)에서, 입수구(32a)를 통해 외부로부터 냉각수가유입되면, 유입된 냉각수는 도입관(30a)을 통해 냉각기 하우징(14) 내의 하측 유로(22a)를 통해 선단까지 흐른 다음 다시 상측 유로(22b)를 통해 흐르면서 용손 스테이브(42)를 냉각시키게 된다. 이 과정을 수행한 냉각수는 배출관(30b)을 통해 배수관(52a) 또는 연결관(56)으로 배출된다. 이러한 냉각수의 흐름이 도 2에 화살표로 지시되어 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 용손 스테이브의 보호 구조를 제작하는 공정을 나타내는 도면이다.

먼저 도 6을 참조하면, 드릴(46)을 이용하여 고로 측벽의 철피(40) 및 그 내측의 용손 스테이브(42)에 측벽에 상기 냉각기 본체(12)를 삽입하기 위한 삽입공(44)을 수직 및 수평으로 열을 지어 다수 개 천공한다. 삽입공(44)은 측벽에 대체로 수직으로 용손 스테이브(42)의 배면 즉 측벽에 접한 면에서 고로 내측으로 대략 250에서 300mm 범위의 깊이로 천공되는 것이 바람직하다. 이는 스테이브 설계 사양서에서 마모 한계치가 통상 250mm로 규정되고 최초 스테이브 두께가 대략 420mm이므로, 2 ~ 5년 사용되면 대략 100mm 마모되기 때문이다.

그 다음, 이와 같이 천공된 삽입공(44)에 원통형 부싱(60)을 도 7에서와 같이 끼운다. 부싱(60)은 동으로 제조되고 길이 방향으로 관통되어 수축 및 팽창이 용이한 구성을 갖는다. 이러한 부싱(60)은 상기 삽입공(44)에 삽입되면, 후속하여 내측에 삽입되는 냉각기 본체(12)와 삽입공(44)의 내벽 사이에 개재되어 이들을 서로 밀착시킨다.

이어서 도 8에 도시된 바와 같이 냉각기(10)의 본체(12)를 삽입공(44)에 끼워 리브(20)가 삽입공(44)의 철피(40) 쪽의 가장자리와 맞닿게 한다. 그 다음 맞닿은 지점을 용접하여 용접부(50)를 형성함으로써 냉각기(10)를 철피(40)에 대해 고정시킨다.

이와 같이 삽입 완료된 복수의 냉각기(10)들 사이에 도 2에서와 같이 연결관(56)을 결합시키고, 하측 냉각기(10)의 입수관(30a)에 급수관(52a)을 결합시키며, 상측 냉각기(10)의 배출관(30b)에 배수관(52a)을 결합시켜 본 발명에 따른 스테이브 구조의 설치를 완료한다.

이와 같이 설치한 다음, 냉각수를 도입하도록 급수관(52a)에 설치된 급수 밸브(54a)를 열고 배수관(52a)에 설치된 배수 밸브(54b)를 열면, 도 2에 도시된 바와 같이 급수관(52a)으로부터 도입된 냉각수가 상기 냉각기(10)들 및 연결관(56)들을 통해 흐른 다음 배수관(52b)을 통해 외부로 배수되면서 용손 스테이브(42)를 냉각시킨다. 이렇게 하면 용손 스테이브(42)를 교체할 때까지 용손 스테이브(42)가 더 이상 열에 의해 손상되고 그에 따라 주변의 다른 스테이브까지 손상되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 용손 스테이브의 보존 구조에 따르면, 용손 스테이브에 복수의 삽입공을 천공하고 냉각기를 이 삽입공 내에 삽입 고정한 다음 냉각수를 흐르게 하여 용손 스테이브를 교체시까지 냉각할 수 있다. 그 결과, 용손 스테이브의 온도가 급격히 증가하면 고로의 용손 스테이브 벽 쪽으로 가스가국부적으로 치우쳐 용손 스테이브를 급속히 마모시키는 것을 예방할 수 있다. 또한 용손 스테이브의 급격한 온도 증가에 따라 주변 스테이브도 역시 열 부하에 기인한 취성에 의해 연쇄적인 마모가 계속적으로 발생하는 것을 예방할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 상기 고로의 철피(40) 내측의 용손 스테이브(42)에 소정 깊이로 형성된 막힌 구멍(44); 및

   상기 막힌 구멍(44) 안으로 부분적으로 삽입되고, 상기 막힌 구멍의 막힌 단부 쪽에서 방향이 바뀌는 유로(22a, 22b)가 형성되는 냉각기(10)를 구비하며,

   상기 냉각기(10)는 상기 철피(40) 외측에 설치되고 상기 하측 유로(22a)에 물을 공급하는 도입관(30a) 및 상기 상측 유로(22b)로부터 물을 배출하는 배출관(30b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용손 스테이브의 보존 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 막힌 구멍(44)은 복수의 막힌 구멍의 어레이로 이루어지고,

   상기 냉각기(10)는 상기 복수의 막힌 구멍(44)에 각각 부분적으로 삽입되는 복수의 냉각기로 이루어지며,

   상기 복수의 냉각기(10)에서 하나의 냉각기의 배출관(30b)은 인접한 다른 냉각기의 도입관(30a)과 연결되는 것을 특징으로 하는 용손 스테이브의 보존 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각기(10)는 상기 막힌 구멍(44) 안으로 삽입되는제1 섹션과 상기 철피(40) 외측의 상기 도입관(30a) 및 배출관(30b)을 포함하는 제2 섹션을 구비하며,

   상기 제1 및 제2 섹션은 플랜지 결합되는 것을 특징으로 하는 용손 스테이브의 보존 구조.