KR20050050092A - 야금로용 냉각판 - Google Patents

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KR20050050092A
KR20050050092A KR1020057002807A KR20057002807A KR20050050092A KR 20050050092 A KR20050050092 A KR 20050050092A KR 1020057002807 A KR1020057002807 A KR 1020057002807A KR 20057002807 A KR20057002807 A KR 20057002807A KR 20050050092 A KR20050050092 A KR 20050050092A
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coolant
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KR1020057002807A
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빌헬름 슈타스트니
헤르베르트 샤링거
발터 라이너 카스트너
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뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠베하 앤드 컴퍼니
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Abstract

본 발명은 외부 로 케이싱 플레이트(2)를 구비한 야금로용 냉각판(1,16)으로서, 상기 냉각판은 구리 또는 저합금 구리 합금으로 이루어지고, 상기 냉각판은 냉각판(1,16)의 내부에서 연장된 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 냉각제 통로(5)와, 상기 로 케이싱 플레이트(2)를 통하여 외부로 연장되어 냉각제가 유입 및 유출되도록 하는 냉각제 파이프 섹션(6)을 갖는다. 상기 로 케이싱 플레이트(2) 외부에 유지 디스크를 구비하고 로의 내부 방향으로 냉각판(1,16)을 고정하는 유지관은 냉각판(1,16)에 고정된다. 상기 유지관과 유지 디스크는 바람직하게 스틸로 제조된다.

Description

야금로용 냉각판 {COOLING PLATE FOR METALLURGIC FURNACES}
본 발명은 외부 로 케이싱 플레이트를 구비한 야금로용 냉각판에 관한 것으로, 상기 냉각판은 구리 또는 저합금 구리 합금으로 이루어지고, 상기 냉각판은 냉각판의 내부에서 연장된 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 냉각제 통로와, 상기 로 케이싱 플레이트를 통하여 외부로 연장되어 냉각제가 유입 및 유출되도록 하는 냉각제 파이프 섹션을 갖는다.
이러한 유형의 냉각판은 셸과 라이닝 사이에 배치되며, 냉각 시스템에 연결된다. 로의 내부를 향하고 있는 측부에서, 상기 냉각판은 부분적으로 내화물질을 구비한다.
DE 39 25 280은 상기 냉각 통로가 주철로 주조된 파이프로 형성된 냉각판을 개시하고 있다. 또한, 상기 냉각 시스템에 베어링 러그가 연결된다. 주철의 낮은 열전도성과, 산화물층 또는 공기 간극에 의해 생성되는 냉각 파이프와 플레이트 본체간의 저항으로 인하여, 이 냉각판에서의 열 손실은 낮다.
소정의 작동 시간 후, 고로 내화 라이닝이 손상되는 경우, 냉각판의 내면은 로의 온도에 직접 노출된다. 로 온도가 주철의 융점보다 높고, 냉각판의 내부 열전달 저항이 고온의 플레이트 측부를 불만족스럽게 냉각하기 때문에, 주철 플레이트의 가속화된 마모를 피할수 없고, 그에 따라 수명이 제한된다.
DE 199 43 287 A1은 구리 냉각판을 개시하고 있으며, 구리 냉각판은 상부 냉각제 파이프 섹션 부근에서 고정점 고정요소에 의해 로 케이싱에 고정적으로 연결된다. 또한, 이와 유사하게, 상기 상부 냉각제 파이프 섹션은 로 케이싱에 고정적으로 연결된다. 또 다른 고정요소는 수평방향(x) 및 수직방향(y) 모두에서 이동을 허용하는 가동점 고정요소로서 설계된다. 하부 냉각제 파이프 섹션은 단지 표준 보정기에 의해서만 로 케이싱에 기밀방식으로 연결된다. 따라서, 이 영역에서, 냉각판은 3개의 공간적 방향중 어느 곳에서도 고정되지 않는다.
로의 내부를 향하고 있는 냉각판의 측부는 300℃ 이상의 온도에 도달하고, 로 케이싱을 향하고 있는 측부는 냉각제 온도, 즉 대략 주위 온도로 유지되기 때문에, 상기 냉각판은 매우 높은 열유도 응력에 노출된다. DE 199 43 287A1에 개시된 냉각판에서, 물론, 상기 냉각판은 여러 위치에서 완전히 고정되지만, 열의 영향으로 소성변형되며, 냉각과정에서 로 내부로 접시 형상으로 팽창됨을 의미한다. 이에 따라 냉각제 파이프 섹션에 균열이 발생하여 냉각제가 누설된다.
도 1은 2통로 냉각판을 도시한 도면이고,
도 2는 4통로 냉각판을 도시한 도면이며,
도 3은 다수의 냉각판의 배열을 도시한 도면이고,
도 4는 4통로 냉각판의 일부를 도시한 도면이며,
도 5 내지 도 9는 다양한 유지관 구조를 도시한 도면이다.
종래 기술을 감안하여, 본 발명의 목적은 이러한 유형의 접시형상의 변형이 더 이상 가능하지 않고 따라서 냉각제 파이프 섹션에서 응력유도 균열이 더 이상 발생하지 않는 냉각판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 상기 냉각판이 로 케이싱 플레이트를 통하여 외부로 연장된 유지관을 구비하고, 상기 유지관이 로 케이싱 플레이트를 관통한 후, 상기 유지관이 고정요소, 특히 유지판 또는 유지 디스크을 구비하며, 상기 유지관과 상기 고정요소가 구리 또는 저합금 구리합금에 비해 강도가 증가된 재료로 제조됨으로써, 실현된다.
본 발명에 따른 냉각판은 유지관의 위치에서 수직방향(y) 및 수평방향(x)으로 모두 이동가능한 반면, z방향으로의 운동, 즉 로 내부 방향에서의 "접시형 변형"은 상기 유지관에 배열되고 로 케이싱 외부에 대하여 지지된 고정요소에 의해 억제된다.
종래 기술과 다르게, 그럼에도 불구하고 z방향으로 발생하는 응력은 구리 냉각제 파이프 섹션에 의한 것이 아니며, 이는 본 목적에 부합하지 않지만, 훨씬 더 적합한 재료로 제조된 유지관과 고정요소에 의한 것이다.
상기 유지관 및 고정요소에 특히 바람직한 재료는 스틸, 가능하다면 특수강이다. 그러나, 스틸의 경우에서와 마찬가지로, 구리 또는 저합금 구리합금보다 상당히 큰 강도를 갖는 필요조건을 만족한다면, 원칙적으로 모든 재료가 적합하다. 특히 바람직한 재료 스틸의 경우에서와 마찬가지로, 적어도 그 자체 그리고 바람직하게는 구리 또는 저합금 구리합금에 용접될 수 있는 재료도 바람직하다.
유리한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 냉각판은 고정점 고정요소에 의해 중앙영역에서 로 케이싱 플레이트에 연결된다.
이러한 유형의 고정점 고정요소는, 예를 들어, 고정 볼트일 수 있으며, 이 위치에서 상기 냉각판을 3개의 공간적 방향중 각각의 방향으로 냉각판을 고정한다.
따라서, 본 발명에 따른 냉각판은 적소에 고정되며, 열유도 응력에 의해 어떠한 방식으로도 이 위치에서 움직일 수 없다. 한편, 상기 냉각판의 열팽창은 상기 중앙의 고정점으로부터 제한되지 않는다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 냉각판, 특히 높이/폭 비가 3 이상인 냉각판은 하나 이상의 가동점 고정요소를 구비하고, 상기 가동점 고정요소는 고정점 고정요소의 상부 및/또는 하부에 배치되며 오직 수직방향으로의 운동성을 허용한다.
선택적으로, 상기 냉각판, 특히 높이/폭 비가 3 미만, 바람직하게는 2 미만인 냉각판은 하나 이상의 가동점 고정요소를 구비하고, 상기 가동점 고정요소는 고정점 고정요소의 좌측 및/또는 우측에 배치되며 오직 수평방향으로의 운동성을 허용한다.
이러한 유형의 가동점 고정요소는, 예를 들어, 디스크를 구비한 고정 볼트일 수 있으며, 상기 디스크는 로 케이싱 플레이트에 용접되지 않고 가이드내에서 일방향으로 슬라이딩할 수 있으며, 상기 가동점 고정요소는 그 배향성에 따라 x방향 또는 y방향 그리고 적어도 z방향으로 냉각판을 고정한다.
중앙의 고정점에 의해 고정이 이루어짐과 아울러, 개시된 변형은 모두 냉각판이 간단하게 완전히 적소에 고정되지 않지만, 냉각판이 열유도 응력으로 인하여 비틀리지 않도록 보장한다. 또한, 상기 가동점 고정요소에 의해 허용되는 방향으로 냉각판의 열팽창은 자유롭게 가능하다.
본 발명에 따른 냉각판의 특히 바람직한 실시예는 로의 내부를 향하고 있는 측부에 텅과 그루브를 가진 냉각판으로 구성되며, 상기 텅은 그 길이방향으로 구획되어 있다.
상기 텅은 냉각제의 냉각작용에 최소로 노출되는 냉각판의 부분이다. 따라서, 상기 텅은 대체로 최고 온도(서두에 언급된 약 300℃의 온도)에 도달하는 냉각판의 부분이다. 상기 텅을 개별 섹션으로 분할함으로써, 텅의 열팽창으로 인해 발생되는 응력을 가능한 최소로 줄이게 된다. 종래기술로부터 공지된 냉각판에서 텅만을 다시 세분하는 것은 냉각판, 특히 냉각제 파이프 섹션의 수명을 증가시키고 냉각판의 "접시형 변형"을 줄이는 적당한 방법이다.
대체로, 냉각판의 기계적 강도에 악영향을 주지 않기 위하여, 절개부가 텅에 대해 실질적으로 직각으로 배치되도록 텅을 구획하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 절개부가 냉각제 통로 위에 배치되지 않고 그들 사이에 배치되도록 절개를 실시하는 것이 바람직하다. 따라서, 균열이 생성되는 경우, 냉각제 통로속으로 균열이 더 발생하는 위험을 줄일 수 있다.
일반적으로 수평으로 연장하는 텅의 내하력에 악영향을 주지 않기 위하여, 개별 세그먼트가 서로로부터 수평으로 오프셋되도록 텅을 구획하는 것이 바람직하다.
다양한 또 다른 실시예는 유지관, 고정요소 및 냉각제 파이프 섹션의 세부 구조에 관한 것이다. 이들의 특정 실시예가 청구항 제6항 내지 제12항의 요지를 구성한다.
원칙적으로, 각각의 경우에서 유지관이 냉각제 파이프 섹션을 둘러싸는 것이 바람직하며, 즉 유지관이 로 케이싱을 통하여 외부로 연장되고, 각각의 경우에서 냉각제 파이프 섹션이 유지관의 내부에서 상기 로 케이싱을 통하여 외부로 연장됨이 바람직하다.
유지관과 냉각판의 연결 또는 냉각제 파이프 섹션과 냉각판의 연결 또는 유지관과 냉각제 파이프 섹션의 연결의 본질은 구조 변형일 수 있다.
바람직한 제 1 변형예에 따르면, 냉각제 파이프 섹션을 둘러싼 유지관에 디스크형 연결편이 용접되며, 이 연결편은 냉각판에 나합된다. 상기 냉각제 파이프 섹션은 냉각판에 용접된다.
제 2 변형예에 따르면, 냉각제 파이프 섹션을 둘러싼 유지관이 냉각판에 직접 용접되며, 상기 냉각제 파이프 섹션도 냉각판에 용접된다.
또 다른 변형예에 따르면, 디스크형 또는 링형의 연결편이 냉각제 파이프 섹션과 유지관 사이에 도입된다. 상기 냉각제 파이프 섹션과 유지관은 이 연결편에 안착된다. 바람직하게, 상기 연결편과 냉각판의 연결과, 상기 연결편과 냉각제 파이프 섹션 또는 유지관의 연결은 용접에 의해 이루어진다.
또 다른 변형예에 따르면, 상기 냉각제 파이프 섹션은 단일체로서 설계되며, 냉각판에 고정된 플랜지를 구비한다. 이 경우, 상기 냉각제 파이프 섹션을 둘러싼 유지부는 이 플랜지상에 안착되고 용접에 의해 고정된다.
또 다른 변형예에 따르면, 유지관도 역시 냉각제 파이프 섹션으로서 설계되며, 이 경우, 모든 기능, 즉 냉각제의 공급과 제거 그리고 유지 기능은 이 하나의 파이프 섹션에 의해 이루어진다.
전술한 마지막 변형예를 제외하고, 모든 실시예에서, 냉각제 파이프 섹션은 냉각판과 동일한 기본 재료 또는 상이한 재료로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 유지관의 재료로 제조될 수 있다.
전술한 마지막 변형예에 있어서, 냉각제 파이프는 동시에 유지관이며, 따라서 유지관의 재료로 제조되어야 하기 때문에, 이러한 선택범위는 존재하지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 로 케이싱 플레이트(2)에 고정된 2통로 냉각판(1)을 도시하고 있다. 상기 냉각판은 구리로 구성되며, 로의 내부를 향하고 있는 측부에 텅(tongues; 3)을 갖는다. 냉각판(1)과 로 케이싱 플레이트(2)사이의 공간은 내화물질(4)로 충진된다. 상기 냉각판(1)의 측부 상하에는 도시되지 않은 또 다른 냉각판(1')이 설치된다. 상기 냉각판(1)은 수직으로 연장된 냉각 통로(5)를 구비하며, 이 냉각 통로는 주조 또는 압연된 냉각판 본체내에 블라인드 보어로서 형성된다. 냉각제(일반적으로, 물)를 공급 및 제거하기 위한 냉각제 파이프 섹션(6)이 각각의 냉각 통로(5)의 상단 및 하단에서 로 케이싱 플레이트(2)를 관통하게 된다. 각각의 냉각제 파이프 섹션(6)에서, 냉각제 파이프 섹션(6)을 둘러싼 유지관(7)이 그와 유사하게 로 케이싱 플레이트를 통과하여 외부로 연장된다. 상기 유지관(7)은 디스크형 연결편(8)에 나합되며, 연결편의 일부가 나사 연결구(9)에 의해 냉각판(1)에 고정된다. 로 케이싱 플레이트(2)의 외부에서, 상기 유지관(7)은 로의 내부 방향으로의 냉각판(1)의 운동성을 제한하는 용접된 유지 디스크(10)를 구비한다. 유지관(7)과 냉각제 파이프 섹션(6)은 표준 보정기(11)에 의해 로 케이싱 플레이트(2)에 기밀방식으로 연결된다. 상기 냉각판(1)의 중앙에서, 냉각판은 고정 볼트로서 설계된 고정점 고정요소(12)에 의해 로 케이싱 플레이트(2)에 고정적으로 연결된다. 상기 고정점 고정요소(12)는 로 케이싱 플레이트(2)에 기밀방식으로 용접된다. 상기 고정점 고정요소(12)의 상하부에는 가동점 고정요소(13)가 배치된다. 상기 가동점 고정요소(13)는 고정점 고정요소와 유사하게 고정 볼트로서 설계되지만, 로 케이싱 플레이트(2)에 기밀방식으로 용접되지 않고, 가이드(14)내에서 상하로 슬라이드할 수 있다. 로 내부에 대한 시일을 제공하기 위하여, 상기 가동점 고정요소(13) 위에는 시일링 후드(15)가 배치된다.
도 2는 4통로 냉각판(16)을 도시한 도면으로서, 냉각 통로(5)의 수가 두배인 것을 제외하면, 도 1에 도시된 냉각판(1)과 실질적으로 동일하다. 그러나, 높이/폭 비가 상이하기 때문에, 상기 가동점 고정요소(13)가 고정점 고정요소(12)의 상하부에 배치되지 않고, 고정점 고정요소에 대하여 측방향으로 각각 배치된다. 상기 가동점 고정요소(13)의 가이드(14)는 가동점 고정요소가 수평방향으로 슬라이드할 수 있도록 배치된다.
도 3은 로에서 2통로 냉각판(1)과 4통로 냉각판(16)의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 본원에서 반복적으로 언급하는 x, y 및 z 방향을 표시한 좌표계를 도시하고 있다.
도 4는 수평방향으로 구획된 냉각판(16)의 텅(3)을 도시한 도면이다. 각각의 세그먼트는 거의 동일한 길이를 갖고, 그 길이의 대략 절반만큼 수평으로 오프셋되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 유지관(7) 및 냉각제 파이프 섹션(6)의 바람직한 변형예를 도시한 확대도로서, 연결편(8)이 나사 연결구(9)에 의해 냉각판(1)에 고정된 상태를 또한 도시하고 있다.
도 6에 도시된 구조와 도 5에 도시된 구조의 차이점은 유지관(7)과 냉각판(1)의 연결이 용접에 의해 이루어졌다는 것이다.
도 7은 유지관(7)과 냉각제 파이프 섹션(6)이 모두 연결편(8)에 고정된 실시예를 도시하고 있다.
도 8은 플랜지를 구비하고 단일체로서 설계된 냉각제 파이프 섹션(6)을 도시한 도면으로서, 유지관(6)도 상기 플랜지에 고정되어 있다.
도 9는 특수한 실시예를 도시한 도면이다. 냉각판(1)에 용접된 환형 연결편(8)에 파이프 섹션(17)이 끼워지고, 상기 파이프 섹션은 상기 연결편에 용접된다. 상기 파이프 섹션(17)은 유지관과 동일한 재료, 즉, 예를 들어 스틸로 제조되며, 구리에 비해 강도가 더 크기 때문에, 냉각제 파이프 섹션과 유지관 모두의 역할을 동시에 수행한다.
도 5 내지 도 9로 표시된 모든 도면에서, 로 케이싱 플레이트(2)의 바로 외부에 배치되어 유지관(7)에 용접된 유지 디스크(10)는 해당 냉각판(1)을 로 내부에 대하여 z방향으로 고정한다.

Claims (12)

  1. 외부 로 케이싱 플레이트(2)를 구비한 야금로용 냉각판(1,16)으로서,
    상기 냉각판은 구리 또는 저합금 구리 합금으로 이루어지고,
    상기 냉각판은 냉각판(1,16)의 내부에서 연장된 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 냉각제 통로(5)와, 상기 로 케이싱 플레이트(2)를 통하여 외부로 연장되어 냉각제가 유입 및 유출되도록 하는 냉각제 파이프 섹션(6)을 가지며,
    상기 냉각판(1,16)은 로 케이싱 플레이트(2)를 통하여 외부로 연장된 유지관(7)을 구비하고, 상기 유지관이 로 케이싱 플레이트(2)를 관통한 후, 상기 유지관이 고정요소(10), 특히 유지판 또는 유지 디스크을 구비하며, 상기 유지관(7)과 상기 고정요소(10)가 구리 또는 저합금 구리합금에 비해 강도가 증가된 재료로 제조된, 냉각판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각판(1,16)은 고정점 고정요소(12)에 의해 중앙영역에서 로 케이싱 플레이트(2)에 연결된, 냉각판.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각판, 특히 높이/폭 비가 3 이상인 냉각판(1,16)은 하나 이상의 가동점 고정요소(13)를 구비하고, 상기 가동점 고정요소는 고정점 고정요소(12)의 상부 및/또는 하부에 배치되며 오직 수직방향으로의 운동성을 허용하는, 냉각판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각판, 특히 높이/폭 비가 3 미만, 바람직하게는 2 미만인 냉각판(1,16)은 하나 이상의 가동점 고정요소(13)를 구비하고, 상기 가동점 고정요소는 고정점 고정요소(12)의 좌측 및/또는 우측에 배치되며 오직 수평방향으로의 운동성을 허용하는, 냉각판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각판은 로의 내부를 향하고 있는 측부에 텅(3)과 그루브를 갖고, 상기 텅(3)은 그 길이방향으로 구획되어 있는, 냉각판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 파이프 섹션(6)을 둘러싼 유지관(7)은 냉각판(1,16)에 고정, 예를 들어, 나합 또는 용접된, 냉각판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지관(7)과 냉각제 파이프 섹션(6) 사이에 바람직하게 링형 또는 디스크형으로 형성된 연결편(8)이 제공된, 냉각판.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 파이프 섹션(6)이 단일체로서 설계되며, 냉각판(1,16)에 고정된 플랜지를 구비한, 냉각판.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 냉각제 파이프 섹션(6)을 둘러싼 유지관(7)이 상기 플랜지에 고정된, 냉각판.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 냉각제가 유입 및 유출되는 상기 파이프 섹션(6)이 냉각판(1,16)과 동일한 재료로 제조된, 냉각판.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 파이프 섹션(17)이 유지관(7)과 냉각제 파이프 섹션(6) 모두로서 설계된, 냉각판.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 냉각제가 유입 및 유출되는 상기 파이프 섹션(7,17)이 유지관(7)과 동일한 재료로 제조된, 냉각판.
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