KR20040049018A

KR20040049018A - 고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반

Info

Publication number: KR20040049018A
Application number: KR1020020076142A
Authority: KR
Inventors: 안상우; 표석규
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-06-11
Also published as: KR100496534B1

Abstract

본 발명은 고로 내부의 연와가 손상된 부위에 삽입되는 돌기형 보조 냉각반에 관한 것이다. 상기 보조 냉각반(10)은 고로 내부에 위치하는 원통형의 본체(12); 상기 본체(12)의 내부를 고로 내부의 선단(32) 쪽에서 서로 이어진 2 개의 내부 공간으로 분리하는 격판(22); 상기 본체(12)를 고정하기 위해 고로 외측에 위치하는 상기 본체의 말단(34)에서 연장된 적어도 하나의 플랜지(14, 16, 18); 상기 본체의 말단(34)에서 상기 본체의 내부 공간과 각각 연결된 급수 및 배수관(20); 및 상기 본체(12)의 표면에서 돌출한 복수의 돌기(30)를 구비한다. 본 발명은 고로의 철피 내측의 손상된 연와를 보강하기 위해 압입되는 비정형 내화물을 압입 위치에 유지하여 고로 철피를 고온의 고로의 내부환경으로부터 보호할 수 있다.

Description

고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반{AUXILIARY STAVE COOLER HAVING PROJECTIONS IN USE FOR BLAST FURNACE}

본 발명은 고로의 철피를 보호하기 위한 보조 냉각반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로의 철피 내측의 손상된 연와를 보강하기 위해 압입되는 비정형 내화물을 압입 위치에 유지하여 고로 철피를 고온의 고로의 내부환경으로부터 보호할 수 있는 본체에 복수의 돌기가 형성된 돌기형 보조 냉각반에 관한 것이다.

일반적으로 냉각반은 고로 본체의 철피 내측에 설치되는 정형 내화물인 연와의 마모를 방지하기 위한 냉각시스템으로서 사용된다. 이와 같은 냉각반을 고로의 철피 안쪽으로 축조된 연와 사이에 매설하고 냉각수 공급라인을 통해 냉각수를 통수시켜 고로 본체의 연와를 냉각시킨다. 이러한 냉각반의 주위를 다수의 연와가 둘러싸며, 전체 연와는 냉각반의 보호를 위해 냉각반보다 더 큰 두께를 갖는다.

이와 같이 노벽 내측에 설치되는 연와와 냉각반은 고로의 조업이 장기간 지속되면 연와는 고로 안으로 장입물을 강하할 때 발생하는 마찰과 고로 내부에서 발생하는 고온 가스에 의한 화학반응에 의해 침식 및 마모되어 노내로 냉각반이 노출된다. 이와 같은 상황의 일례가 도 1 및 2에 도시된다.

도 1에서와 같이 고로(100)의 철피(106) 내측의 연와(104)가 일부 탈락하면 고로(100) 내부에서 냉각반(102)이 노출된다. 노출된 냉각반(102)은 고로(100) 안에서 발생하는 대략 1500℃의 고열에 의해 도 2에서와 같이 선단부가 열 부하를 집중적으로 받게 되어 냉각반(102)이 용손된다. 또한 냉각반(102) 내의 냉각수가 고온의 열에 의해 기화되면 냉각 능력이 저하됨에 따라 냉각반(102)의 손상이 가중된다. 아울러 장기간 사용으로 인한 마모 및 주조결함 등으로 인해 냉각반(102)의 용손이 가중된다.

전술한 바와 같이 용손된 냉각반(102)은 정기 수리작업 때까지 냉각수를 차단한 상태로 방치되므로 용손된 냉각반(102)의 마모는 가중되고 이로 인해 용손된 냉각반(102) 주위의 연와(104)의 조기 마모를 초래하게 된다. 그 결과 전체 연와(104)의 두께는 더욱 짧아지게 된다.

이렇게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 고로(100) 내부의 고온 가스가 마모된 연와(104) 외측의 노출된 노체 철피(108)에 직접 닿게되고 철피(108)의 온도를 급상승시켜 노체 철피(108)가 적열현상을 보이고 열변형을 일으키게 된다. 이 경우 분사기(110)를 이용해 적열된 철피(108) 부위에 물을 분사하여 철피(108)를 냉각시키는 응급처치를 수행하고 있다. 하지만 이는 충분하지 못하여 심한 경우나 분사 시기를 놓치는 경우 노체 철피(108)에 크랙이 발생하게 된다.

이를 방지하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 고로의 철피(106)에 압입 니플(112)을 마련하고 이를 통해 캐스터블 내화물과 같은 비정형 내화물(114)을 압입하여 손상된 연와를 대신하도록 하고 있다. 또한 보조 냉각반(116)을 냉각반(102) 사이의 비정형 내화물(114)에 삽입하고 냉각수 공급라인(118)에 연결하여 냉각수를 공급시킴으로써 이러한 비정형 내화물(114)을 냉각시키고 있다.

하지만, 냉각반(102) 및 보조 냉각반(116)은 표면이 매끄럽고 남아있는 연와(104) 또한 매끄러운 표면을 갖기 때문에, 새로 압입된 비정형 내화물(114)은 이들 냉각반(102, 116) 및 연와(104) 표면에 견고하게 부착되기 어렵다. 따라서 비정형 내화물(114)은 수명이 짧아 쉽게 탈락되어 새로 압입해야 한다.

이러한 방법의 일례로는 일본특허출원 특개평7-118714호가 있다. 특개평7-118714호에서는 연와가 많이 마모된 부위에 비정형 내화물을 집중적으로 내뿜게 하는 연와 보강 방법을 사용하고 있다. 그러나 이 방법의 경우 돌출된 냉각반의 길이가 긴 경우에는 돌출된 부위를 비정형 내화물로 덮는 데에 어려움이 있다. 또한 먼지 등의 이물질이 충분히 제거되지 못하므로 비정형 내화물이 기존의 연와 등과의 결합력이 약하다. 따라서 비정형 내화물은 일시적으로만 부착되어 있다가 노내의 급격한 상황이 발생하면 견디지 못하고 탈락한다. 즉 철피의 적열이 심하게 발생한 곳에 비정형 내화물을 집중적으로 내뿜는 방법은 실효성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 고로의 철피 내측의 손상된 연와를 보강하기 위해 압입되는 비정형 내화물을 압입 위치에 유지하여 고로 철피를 고온의 고로의 내부환경으로부터 보호할 수 있는 본체에 복수의 돌기가 형성된 돌기형 보조 냉각반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 연와가 손상된 노내 상황을 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.

도 3은 연와 손상 부위의 적열 현상을 설명하는 단면도.

도 4는 연와 손상 부위를 보강하는 종래 기술에 따른 일례를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 냉각반의 사시도.

도 6은 도 5의 단면도.

도 7은 도 5의 정면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 냉각반이 연와 손상 부위에 사용되는 것을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

10, 116: 보조 냉각반30: 돌기

106: 철피104: 연와

114: 부정형 내화물

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따라 제공되는 돌기형 보조 냉각반은 고로 내부의 연와가 손상된 부위에 삽입되는 보조 냉각반으로서, 고로 내부에 위치하는 원통형의 본체; 상기 본체의 내부를 고로 내부의 선단 쪽에서 서로 이어진 2 개의 내부 공간으로 분리하는 격판; 상기 본체를 고정하기 위해 고로 외측에 위치하는 상기 본체의 말단에서 연장된 적어도 하나의 플랜지; 상기 본체의 말단에서 상기 본체의 내부 공간과 각각 연결된 급수 및 배수관; 및 상기 본체의 표면에서 돌출한 복수의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

하기의 상세한 설명 및 첨부 도면과 연계되어 설명되는 본 발명의 여러 가지 특징 및 장점은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 냉각반의 사시도이고, 도 6은 도 5의 단면도이며, 도 7은 도 5의 정면도이다. 이하 도 5 내지 7을 연계하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 냉각반을 설명하고자 한다.

본 발명의 보조 냉각반(10)은 고로의 철피 내측으로 삽입되는 부위로서 말단(34)이 개구된 원통형의 본체(12)를 가지며, 본체(12) 내부 공간은 격판(22)에 의해 2개의 서로 이어진 공간으로 구분된다. 상기 2개의 공간은 본체(12)의 선단(32) 쪽에서 서로 이어지며, 각각 급수 및 배수관(20)에 연결된다. 이들 급수 및 배수관(20)은 냉각수 공급라인(118, 도 8 참조)에 연결되어 냉각수가 보조 냉각반(10) 안으로 유입되고, 순환한 다음 유출될 수 있게 한다.

본체(12)는 말단(34) 쪽이 확경되어 제1 플랜지(14)를 형성한다. 제1 플랜지(14)는 패킹 또는 개스킷(24)을 개재하여 보조 냉각반 고정용 제2 플랜지(16)와 결합된다. 이를 위해 제1 및 제2 플랜지(14, 16)에는 8개의 나사 구멍(26)이 형성되어 있으며, 이들 나사 구멍(26)에는 각각 나사(28)가 체결된다.

제2 플랜지(16)는 수직으로 연장된 제3 플랜지(18)와 용접 등에 의해 일체로 결합된다. 이와 달리, 제2 및 제3 플랜지(16, 18)는 주물, 압출 등에 의해 일체로 제작될 수 있다. 제2 및 제3 플랜지(16, 18)는 내측이 본체(12)로부터 소정 간격을 두고 떨어져 있다.

본체(12)의 표면에는 원주 방향으로 8 개가 하나의 군을 이룬 세 개 군의 돌기(30)가 형성되어 있다. 이들 돌기(30)는 바람직하게는 용접에 의해 본체(12)에 부착되는 것이 바람직하다. 돌기(30)는 주물에 의해 본체(12)와 일체로 제작될 수도 있다.

이들 돌기(30)의 재료로는 본체(12)와 동일한 것으로서 순도 99.9% 이상의 구리이면 바람직하다. 그 이유는 구리가 열전도성이 우수하기 때문이며, 구리보다 열전도성이 떨어지는 다른 재료는 고온의 노내 환경에 노출되는 쉽게 손상될 수 있다.

또한 이들 돌기(30)는 그 높이가 대략 20mm인 것이 바람직한데, 높이가 증가하면 고로 철피에 통상 천공하는 80mm의 구멍보다 더 큰 직경의 구멍을 뚫어야 하므로 고로의 구조적 안정성을 해칠 수 있기 때문이다. 또한 돌기(30)의 두께는 대략 15mm가 바람직하다.

아울러 일군의 돌기(30)와 타군의 돌기(30)들 사이의 간격은 대략 150mm가 바람직하며, 본체(12)의 선단(32) 쪽에 위치하는 돌기(30)의 군은 선단(32)으로부터 대략 70mm 떨어져 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 본체(12)의 전체 길이는 대략 650mm이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 냉각반이 연와 손상 부위에 사용되는 것을 나타내는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 고로 철피(106) 내측에 위치하는 정형 내화물인 연와(104)가 손상되면, 압입 니플(112)을 통해 손상된 부위에 캐스터블 내화물과 같은 부정형 내화물(114)을 압입한다. 통상 200kg의 부정형 내화물(114)을 압입하면 주위의 2 내지 3 개의 냉각반(102)에 내화물(114)이 도달한다. 또한 냉각반(102) 사이에 본 발명의 보조 냉각반(10)을 삽입한다. 보조 냉각반(10)은 냉각수 공급라인(118)에 연결되어 부정형 내화물(114)을 냉각시키게 된다.

본 발명의 보조 냉각반(10)은 전술한 바와 같이 본체(12) 표면으로부터 다수의 돌기(30)가 돌출하여 있기 때문에 부정형 내화물(114)에 보조 냉각반 본체(12)의 표면에 안정적으로 부착될 수 있다. 따라서 부정형 내화물(114)은 쉽게 탈락되지 않고 압입된 위치에 유지됨으로써 고로의 철피(106)를 고온의 노내 환경으로부터 보호하여 적열 등을 방지한다.

또한 부정형 내화물(114)이 제위치를 유지하면서 기존의 냉각반(102)을 지지함으로써 냉각반(102)이 가열되어 아래로 처지는 현상을 방지할 수 있다.

표 1은 본 발명에 따른 돌기형 보조 냉각반을 실제 고로에 사용한 경우를 종래 기술의 냉각반을 사용한 경우와 비교한 데이터이다.

구분	종래의 보조 냉각반	돌기형 보조 냉각반
철피 온도	450℃	45℃
적열 횟수/월	12	0
주변 냉각반 배수온도	60℃	40℃

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 돌기형 보조 냉각반(10)을 사용하면, 새로이 압입된 부정형 내화물(114)이 제자리를 유지하게 되므로 철피(106) 및 주변 냉각반(102)의 온도가 종래 기술에 비해 낮아지고 그에 따라 종래에 철피에서 관찰되던 적열이 해소되었다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 내화물인 연와가 손상된 고로의 철피 내측에 돌기가 달린 돌기형 보조 냉각반을 설치하고 부정형 내화물을 압입하면 부정형 내화물의 탈락을 방지할 수 있다. 따라서 연와를 보강하고 노내 고열이 직접 고로 철피에 전달되지 않도록 하여 고로 철피를 보호할 수 있다.

또한 주변의 연와가 탈락한 냉각반을 지지함으로써 고열에 의한 냉각반의 처짐을 방지할 수 있다.

아울러 위와 같은 결과에 따라 고로의 열 부하량을 줄이는 실용상의 효과가 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

고로 내부의 연와(104)가 손상된 부위에 삽입되는 보조 냉각반(10)에 있어서,

고로 내부에 위치하는 원통형의 본체(12);

상기 본체(12)의 내부를 고로 내부의 선단(32) 쪽에서 서로 이어진 2 개의 내부 공간으로 분리하는 격판(22);

상기 본체(12)를 고정하기 위해 고로 외측에 위치하는 상기 본체의 말단(34)에서 연장된 적어도 하나의 플랜지(14, 16, 18);

상기 본체의 말단(34)에서 상기 본체의 내부 공간과 각각 연결된 급수 및 배수관(20); 및

상기 본체(12)의 표면에서 돌출한 복수의 돌기(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반.
제1항에 있어서, 상기 돌기(30)는 구리로 제조되는 것을 특징으로 하는 고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반.
제1항에 있어서, 상기 돌기(30)는 두께가 15mm이고 높이가 20mm인 것을 특징으로 하는 고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반.
제1항에 있어서, 상기 복수의 돌기(30)는 상기 본체(12)의 원주 표면을 따라 배치되는 적어도 하나의 돌기군(群)을 형성하는 것을 특징으로 하는 고로에 사용되는 돌기형 보조 냉각반.