KR200417696Y1

KR200417696Y1 - 래들 축조용 내화브릭

Info

Publication number: KR200417696Y1
Application number: KR2020060006128U
Authority: KR
Inventors: 양준영
Original assignee: 조선내화 주식회사
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-06-02

Abstract

본 고안은 용선 및 용강의 운반 및 예비처리 설비인 래들의 내벽면을 내화브릭에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내화브릭의 열팽창 및 구조적 응력에 의해 내화블릭간의 축조이음부가 손상되는 것을 억제시키는 래들 축조용 내화브릭에 관한 것이다.

본 고안은 용선 및 용강의 운반 및 용선 및 용강 예비처리를 위한 래들(10)의 내벽면에 축조되는 래들 축조용 내화브릭(100)에 있어서,

상기 내화브릭(100)이 래들(10)에 축조된 상태에서 상층브릭과 하층브릭의 축조이음부(A)가 래들(10)의 외측을 향해 아래로 경사지도록 브릭의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 한 면 이상에는 열응력 분산을 위한 경사면이 형성된다.

이에 따라서, 내화브릭의 재질을 변화시키지 않으면서도 상기 축조이음부에 집중되는 내화브릭의 열응력이 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 이로 인하여 축조이음부의 잔존을 장기간 확보하게 되어 래들의 수명을 극대화시킬 수 있다.

래들, 열응력, 축조용, 내화브릭, 경사면

Description

래들 축조용 내화브릭{Refractory-brick for constructing a ladle}

도 1은 종래의 래들 단면사시도.

도 2는 본 고안의 내화브릭이 축조된 래들의 단면사시도.

도 3은 본 고안에 따른 내화브릭을 나타내기 위한 도면.

도 4는 본 고안에 따른 내화브릭의 다른 실시예로서, 다각으로 이루어진 경사면을 갖는 내화블릭을 나타내는 도면.

도 5는 본 고안에 따른 내화브릭의 또 다른 실시예로서 곡면으로 이루어진 경사면을 갖는 내화블릭을 나타내는 도면.

도 6은 본 고안에 따른 내화브릭의 또 다른 실시예로서 평면과 곡면이 혼합된 경사면을 갖는 내화블릭을 나타내는 도면.

도 7a 및 7b는 본 고안에 따른 내화브릭의 내화브릭의 경사면 각도를 달리하면서 내화브릭의 높이와 두께 방향에 따른 응력측정 결과를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...래들 100...내화브릭

110...최하층브릭 120...중간층브릭

130...최상층브릭 A...축조이음부

θ...경사면 각도

일반적으로, 래들은 용선 및 용강의 운반뿐만 아니라, 강품질의 고급처리 및 생산의 능률 향상을 위하여 래들 내부에서 탈규, 탈인, 탈황 등 용선 및 용강예비 처리를 수행하는 설비로서, 용선 및 용강 예비처리는 고로에서 제조된 용선 및 용강내의 성분 중 실리카(Si), 인(P), 황(S)을 전로 취련전에 사전 제거함으로써 실수율 향상, 전로의 부하경감, 극저 실리카, 인강 등의 고급 청정강 제조 및 활용성이 낮은 제강 슬래그의 발생량을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 래들(10)은 외관을 이루는 철피(1)와, 철피(1) 내측면에 마감되는 영구내화물(2)과, 영구내화물(2)의 내측으로 축조되어 래들(10)의 내벽면을 이루면서 용선 및 용강과 접촉되는 내화브릭(3)으로 구성된다.

이중 상기 내화브릭(3)은 용선 및 용강 예비처리과정에서 이루어지는 각종 플럭스(flux) 첨가, 산소취입, 용선 및 용강 교반 등으로 인한 가혹한 조업조건을 견뎌낼 수 있도록 내식성이 강한 MgO-C계열로 제작되는데, 용선 및 용강 예비처리공정시 용선 및 용강내에 투여되는 탈류처리제(FeO계)나 탈류 및 탈인 처리제(FeO- CaO-CaF₂계 또는 Na₂CO₃계)가 래들(10)의 내벽면을 이루는 내화브릭(3)과 격렬하게 반응하기 때문에 용선 및 용강예비처리율이 높아질수록 상기 내화브릭(3)의 수명은 감소하게 된다.

특히, 내화브릭(3)은 래들(10) 내부로 유입되는 용선 및 용강이 1500℃ 이상의 고온인 관계로 열간팽창 및 열간수축되면서 자체적으로 열응력이 발생되는데, 이러한 열응력은 슬래그나 용선 및 용강의 침투 및 침식에 매우 취약한 내화브릭(3)들 사이의 축조이음부(A)에 집중되어 축조이음부(A)를 쉽게 열손시키는 주요 원인이 된다.

따라서 현장에서는 고온의 용선 및 용강이 열손된 축조이음부(A)를 통해 영구내화물(2)층까지 침투함으로써 래들(10)의 내화성을 현저하게 떨어뜨리는 것을 방지하고 래들(10)의 안전한 사용을 위하여 내화브릭(3)들을 주기적으로 교체하고 있다.

내화브릭(3)의 교체시기는 안전한 사용을 위하여 확보되어야 하는 내화브릭(3)의 최소한의 축조두께인 "잔존"의 여부에 따라 이루어지게 되며, 통상 열응력이 집중되는 축조이음부(A)의 잔존 여부를 통해 이루어진다.

그러나, 종래의 래들(10) 축조용 내화브릭(3)은 MgO-C계 재질이나 MgO 함유량이 높은 MAC계 및 MG-Cr계 등의 열간팽창성이 큰 재질로 제작되는 관계로 열응력이 많이 발생될 뿐 아니라, 수직의 축조이음부(A)를 가지도록 정(직)육면체로 형태로 제작되고 있으므로 래들의 수직방향으로 작용하는 열응력에 대한 분산효과가 적 다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 내화브릭(3)에 Al₂O₃ 등을 첨가하여 열응력 발생을 어느 정도 억제하고는 있으나, 상기 Al₂O₃ _은내화블릭(3)의 제작비용 상승과 더불어 내화브릭(3)의 내침식성을 저하시키는 요인이 되므로 래들(10)의 수명향상을 위한 방법으로는 적절하지 못하다.

본 고안은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 내화브릭의 재질을 변화시키지 않으면서 축조이음부에 집중되는 열응력을 분산시켜 축조이음부의 손상을 최소화시킬 수 있는 래들 축조용 내화브릭을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 용선 및 용강의 운반 및 예비처리를 위하여 래들의 내벽면에 축조되는 래들 축조용 내화브릭에 있어서, 상기 내화브릭은 래들에 축조될 때 상층브릭과 하층브릭의 축조이음부가 래들의 상부 또는 하부로 경사지도록 브릭의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 한 면 이상에 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 상기 내화브릭은 경사면이 브릭의 상부면에 형성되며 래들의 최하부에 축조되는 최하층브릭과, 상기 최하층브릭의 경사면과 동일한 경사면이 상부면과 하부면에 형성되며 래들의 중앙부에 축조되는 중간층브릭과, 최하층브 릭의 경사면과 동일한 경사면이 하부면에 형성되며 래들의 최상부에 축조되는 최상층브릭으로 구성된다.

또한, 상기 내화브릭의 경사면은 수평면에 대하여 ±45°이내에서 경사지게 형성된다.

이 경우, 상기 내화브릭의 경사면은 적어도 하나 이상의 평면 또는 적어도 하나 이상의 곡면으로 이루어질 수 있으며, 상기 평면과 곡면이 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 래들축조용 내화브릭은 용선 및 용강의 운반 및 예비처리를 위하여 래들(10)의 내부에 축조되는 내화재로서, 상기 래들(10)은 래들(10)의 외관을 이루는 철피(1)와, 철피(1) 내측면에 마감되는 영구내화물(2)과, 영구내화물(2)의 내측으로 축조되어 래들(10)의 내벽면을 이루면서 용선 및 용강과 접촉되는 내화브릭(100)으로 구성된다.

이중 본 고안의 내화브릭(100)만 제외하고 상기 철피(1), 영구내화물(2)은 모두 종래의 것과 동일하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 내화브릭(100)은 래들(10)의 최하부에 축조되는 최하층브릭(110)과, 래 들(10)의 중앙부에 축조되는 중간층브릭(120)과, 래들(10)의 최상부에 축조되는 최상층브릭(130)으로 구성되며, 상기 브릭들(110,120,130)은 래들(10)에 축조된 상태에서 상층브릭과 하층브릭과의 축조이음부(A)가 래들(10)의 상부 또는 하부로 경사지도록 브릭의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 한 면 이상에 경사면이 형성된다.

즉, 최하층브릭(110)은 상면에 경사면(111)이 형성되며, 중간층브릭(120)은 상기 최하층브릭(110)의 경사면(111)과 동일한 경사면(121,122)이 상부면과 하부면에 각각 형성된다. 그리고 최상층브릭(130)은 하부면에 최하층브릭(110)의 경사면(111)과 동일한 경사면(131)이 형성된다.

이때, 상기 최하층브릭(110)의 하면은 래들의 바닥면과 동일한 평면으로 이루어지며, 최상층브릭(130)의 상면은 수평면으로 이루어진다.

본 고안에 따르면, 각 내화브릭(110,120,130)의 경사면(111,121,122,131)은 열응력의 분산효과를 최대한 높일 수 있도록 래들(10)의 바닥면을 수평면이라 가정했을 때, 래들(10)의 바닥면에 대하여 ±45°이내로 경사진 평면으로 이루어진다. 이때, 상기 경사면의 각도(θ)는 작업의 취약성 및 붕괴위험성을 고려할 때 내화브릭(110,120,130)의 경사면(111,121,122,131)은 45°이내에서 적절하게 조절되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 경사면각도(θ)가 45°에 근접할수록 내화브릭 축조시 상부에 축조된 내화브릭들이 미끄러져 내리기 쉽기 때문이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내화블릭(110,120,130)의 경사면(111a,121a,122a,131a)은 복수의 평면들로 이루어진 다각의 형태를 가질 수 있다.

이 경우, 상기와 마찬가지로 다각들에 의해 이루어지는 각 경사면 (111a,121a,122a,131a)이 이루는 각도(θ)는 수평면에 대하여 ±45°를 넘지 않도록 한다.

한편, 도 5는 본 고안에 따른 내화브릭의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도로서, 상기 내화브릭(110,120,130)의 경사면(111b,121b,122b,131b)은 적어도 하나 이상의 곡면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 경사면들(111b,121b,122b,131b)은 도시된 바와 같이 래들(10)의 하부를 향해 볼록하게 형성될 수도 있고, 도시되지는 않았으나 래들(10)의 상부를 향해 볼록하게 형성될 수도 있다.

이 경우, 곡면들에 의해 이루어지는 각 경사면(111b,121b,122b,131b)이 이루는 각도(θ)는 수평면에 대하여 ±45°이내에서 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내화브릭(100)의 경사면(111c,121c,122c,131c)은 적어도 하나 이상의 평면과 적어도 하나 이상의 곡면이 혼합되어 이루어질 수도 있다.

이 경우, 평면과 곡면들로 이루어지는 각 경사면(111c,121c,122c,131c)이 이루는 각도(θ)는 수평면에 대하여 ±45°이내에서 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 내화브릭(100)은 래들(10)의 바닥면에 최하층브릭(110)을 축조된 다음 최하층브릭(110)의 상부에 중간층브릭(120)을 다단으로 축조되고 래들(10)의 최상단에 최상층브릭(130)이 축조된다.

이와 같은 형태로 래들(10) 내부에 본 고안의 내화브릭(100)이 축조되면, 상 층브릭과 하층브릭 사이의 축조이음부(A)가 래들(10)의 하부를 향해 일정각도로 하향경사진 형태를 갖게 되는데, 이렇게 경사진 축조이음부(A)는 내화브릭(100)이 열팽창하면서 발생되는 수직응력을 축조이음부(A) 경사각에 비례하여 분산시키게 된다.

즉, 통상 내화브릭(100)이 열팽창하면 수직응력이 발생되며 축조이음부(A)에서 이 수직응력에 대항하는 반발력을 갖게 되는데, 종래와 같이 수직의 축조이음부(A)를 갖는 내화브릭(100)의 경우에는 상기 반발력이 수직응력과 동일방향으로 발생되기 때문에 수직응력을 효과적으로 분산시킬 수 없기 때문이다.

그러나, 본 고안에서와 같이, 축조이음부(A)가 경사지게 형성되면 수직응력에 대항하는 반발력이 경사지게 발생되므로 내화브릭(100)의 열팽창에 의한 수직응력이 효과적으로 분산될 수 있게 된다.

도 7a 및 7b는 내화브릭의 경사면 각도(θ)를 달리하면서 내화브릭의 높이와 두께 방향에 따른 열응력측정 결과를 나타낸 그래프로서, 본 실험에서는 부피비중 2.90 ~ 3.00, 열전도율(㎉/mh℃) 15 ~ 25, 1500℃에서의 열팽창율 2.0% ~ 2.3%, 탄성율(kg/㎠) 8 ~ 13의 값을 갖는 MgO-C계의 내화브릭이 채용되었다.

상기 그래프에서 보듯이 내화브릭의 열응력은 경사면의 각도가 45°에 접근할수록 억제되는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 래들 축조용 내화브릭에 의하면, 상기 내화브릭에 경사면을 형성시켜 인접하게 축조된 내화브릭들에 대하여 경사진 축조이음부를 형성시킴으로써, 내화브릭의 재질을 변화시키지 않으면서도 상기 축조이음부에 집중되는 내화브릭의 열응력이 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 이로 인하여 축조이음부의 잔존을 장기간 확보하게 되어 래들의 수명을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록 청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 고안의 범위에 포함되어야 한다.

Claims

용선 및 용강의 운반 및 예비처리를 위하여 래들의 내벽면에 축조되는 래들 축조용 내화브릭에 있어서,

상기 내화브릭은 래들에 축조될 때 상층브릭과 하층브릭의 축조이음부가 래들의 상부 또는 하부로 경사지도록 브릭의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 한 면 이상에 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.
제 1항에 있어서,

상기 내화브릭은

경사면이 브릭의 상부면에 형성되며 래들의 최하부에 축조되는 최하층브릭과,

상기 최하층브릭의 경사면과 동일한 경사면이 상부면과 하부면에 형성되며 래들의 중앙부에 축조되는 중간층브릭과,

최하층브릭의 경사면과 동일한 경사면이 하부면에 형성되며 래들의 최상부에 축조되는 최상층브릭으로 구성됨을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.
제 1항에 있어서,

상기 내화브릭의 경사면은 수평면에 대하여 ±45°이내에서 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내화브릭의 경사면은 적어도 하나 이상의 평면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내화브릭의 경사면은 적어도 하나 이상의 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내화브릭의 경사면은 적어도 하나 이상의 평면과 적어도 하나 이상의 곡면이 혼합된 것을 특징으로 하는 래들 축조용 내화브릭.