KR20060039858A - 냉각 요소 및 냉각 요소의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 냉각제 순환을 위해 채널 시스템 (3) 이 제공되어 있는, 구리 또는 구리 합금제의 하우징 (2) 을 포함하며, 금속 공정에서 사용되는 노와 같은 건식 야금 반응기의 구조에 사용되는 냉각 요소 (1) 로서, 구리 또는 구리 합금제의 숄더 (6) 가 상기 하우징 (2) 에 결합하여 배치하고 하우징 및 숄더 사이의 접합부 (7) 에서 야금학적 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소에 관한 것이다. 또한, 본발명은 금속 공정에서 사용되는 노와 같은 건식 야금 반응기의 구조에 사용되는 냉각 요소의 제조방법에 관한 것이다.

Description

냉각 요소 및 냉각 요소의 제조방법{COOLING ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING A COOLING ELEMENT}

공업용 반응기, 특히 플래시 용광로, 고로 (blast furnace) 및 전기로와 같은 금속의 제조에 사용되는 반응기와 관련하여, 일반적으로 구리로 만들어진 큰 냉각 요소가 사용된다. 주로 냉각 요소는 수냉되며, 따라서 냉각수 채널 시스템이 제공된다. 종종 냉각 요소는 건식 야금 공정용 반응기의 라이닝 (lining) 를 보호하는데 사용되고, 라이닝 표면에서 방출되는 열은 냉각 요소를 통해 물로 전달되고, 따라서 라이닝의 마모는 냉각되지 않는 반응기와 비교할 때 감소된다. 냉각과정에서 내화성 라이닝의 표면에서 고화되는, 소위 자연발생 라이닝 (autogeneous lining) 도 마모 감소에 기여를 하는데, 상기 자연발생 라이닝은 용융상으로부터 분리된 슬래그 및 다른 물질로 구성된다.

냉각 요소가 노의 분위기 및 용융된 재료와의 접촉으로 인해 발생하는 강한 부식과 침식에 노출되면, 반응기 내의 작업 조건은 가혹해진다. 또한, 반응기 내에서의 가스 순환은 반응기 벽의 라이닝에 유해할 수 있다. 냉각 요소의 효율적인 작동을 위해서는, 다른 무엇보다도 내화 벽돌과 냉각 요소 사이의 접합부가 양호하여, 효율적인 열전달 접촉이 얻어지는 것이 중요하다.

본발명의 목적은 신규의 냉각 요소를 제공하는 것이다. 특히, 본발명의 목적은 냉각작용 외에도, 반응기 벽의 라이닝을 지지하고 반응기내의 가스 순환을 개선시키는 내구성 있는 냉각 요소를 제공하는 것이다.

FI 109233 에서 개시된 노용 냉각요소의 경우는, 특히, 내부식성 표면층이 냉각 요소 표면에 확산 접합부에 의해 형성되고, 상기 내부식성 표면은 강으로 만들어진다.

본발명은 독립항의 특징부에 의해 특징지워진다. 본발명의 다른 바람직한 실시형태는 나머지 청구항에 의해 특징지워진다.

본발명에 따른 구성은 현저한 효과가 있다. 숄더 (shoulder) 가 냉각 요소의 냉각된 하우징에 연결되면, 노와 같은 반응기 내의 내부 가스 순환은 이러한 구성에 의해 실질적으로 개선되고, 또한 동시에 상기 냉각 요소는 반응기 벽의 라이닝을 지지하고 냉각한다. 냉각 요소가 실질적으로 반응기 벽 라이닝의 아래에 배치되면, 하우징 및 숄더는 벽 라이닝을 지지하게 된다. 만약, 숄더가 단지 하우징의 상부 가장자리에 배치되고, 하우징의 전체 높이를 따라 배치되지 않는다면, 반응기는 그의 폭 방향으로 가용 공간을 더 많이 갖게 되는데, 즉 원리적으로 반응기의 직경이 확장된다. 유리하게도, 냉각 요소의 필요한 냉각 효과가 달성된다. 그 형상으로 인해 숄더는 가스 순환의 방향을 벽 라이닝으로부터 바람직하게 멀어지도록 바꾸게 되고, 이는 라이닝에 대한 가스 순환의 부식 작용이 감소함을 의미한다. 숄더 및 하우징의 전체 두께가 위에 제공된 라이닝의 두께와 동일하며, 냉각 요소는 상기 라이닝을 더 잘 지지할 수 있다. 숄더와 하우징 사이에 야금학적 접합부를 형성함으로써, 서로 다른 요소 사이에 양호한 열전달이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 상기 야금학적 접합부는 확산 접합부로 되어 있으며, 그리하여 매우 높은 내마모성과 내구성을 지닌 접합부가 숄더와 하우징 사이에 형성되고, 이러한 접합부는 건식야금 반응기내의 가혹한 공정 조건에 잘 견딜 수 있다. 또한, 숄더와 하우징 사이의 접합부는 하우징에 숄더의 가장자리를 용접함으로써 강화될 수 있다. 본발명에 따른 방법은 예를들어 단조에 의해 하우징에 숄더가 만들어지는 경우와 비교할 때, 신속하고, 용이하며 저비용의 방식으로 구리 또는 구리 합금제의 요소를 상호연결시킬 수 있다.

본발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1 은 본발명에 따른 냉각 요소를 나타낸다.

도 2 는 본발명에 따른 냉각 요소를 나타낸다.

도 1 및 2 는 금속 공정에 사용되는 노와 같은, 건식 야금 반응기 구조에서 사용되는 본발명에 따른 냉각 요소 (1) 를 나타내고, 이 냉각 요소는 구리 또는 구리 합금으로 만들어진 하우징 (2) 을 포함하고, 이 하우징에는 냉각제 순환을 위한 채널 시스템 (3) 이 제공된다. 도 1 및 2 에 도시된 냉각 요소 (1) 는 노에서 사용되는 요소이다. 도 2 는 도 1 의 실시형태를 A 방향에서 본 것이다. 본발명에 따르면 구리 또는 구리 합금으로 만들어진 숄더 (6) 가 실질적으로 반응기의 라이닝 (5) 의 아래에서 하우징 (2) 에 결합되어 배치되고, 야금학적 접합부 가 상기 하우징 (2) 및 숄더 (6) 사이의 접합 영역 (7) 에서 생성된다. 본발명에 따르면, 숄더 (6) 가 냉각 요소 (1) 의 냉각된 하우징 (2) 과 연결되어 형성되므로, 숄더 (6) 는 반응기 벽 (4) 의 라이닝 (5) 을 지지하고 냉각할 뿐만 아니라 반응기 내의 가스 순환을 안내하는 작용도 한다 . 구리 또는 구리 합금으로 만들어진 본발명에 따른 하우징 (2) 은 예를들어, 필요한 경우 압연되는 플레이트 빌렛 (plate billet) 을 주조하여 형성된다. 냉각제 순환을 위한 채널 시스템 (3) 은 예를들어, 드릴링 또는 다른 공지의 수단에 의해 플레이트 빌렛 내에 형성된다. 상기 채널 시스템 (3) 은 냉각제를 채널 시스템에 공급하기 위한 채널 (12) 에 연결된다. 숄더 (6) 는 구리 또는 구리 합금 작업물을 형성하여 예를들어 주조와 압연으로 성형하여 제조된다.

본발명의 일실시형태에 따르면, 하우징과 숄더 사이의 야금학적 접합부는 확산 접합부로 만들어진다. 이러한 경우, 하우징 (2) 및 숄더 (6) 가 함께 가압되고, 접합 영역 (7) 이 적어도 1 단계로 가열되면, 용융된 고형물질의 확산과 연속적인 상변화 반응에 의해 접합부가 생성된다. 상기 하우징 (2) 및 숄더 (6) 사이의 접합 영역 (7) 에는 적어도 은, 구리 또는 주석을 함유하는 납땜제가 공급된다. 본발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 하우징 (2) 및 숄더 (6) 사이에 제공되는 상기 납땜제는 실질적으로 얇은 은 막이다. 이 은 막에는 주석이 코팅될 수도 있다. 결합이 이루어지려면 보통 약 600 ~ 800 도의 온도가 필요하고, 결합 두께는 수십 ㎛ 정도가 된다.

본발명에 따르면, 숄더 (6) 의 바닥 가장자리 (8) 는 유리하게 경사져 있어 숄더는 하우징 (2) 측에서 더 두껍게 되어 있다. 따라서, 반응기 가스 순환은 도면의 화살표 방향 즉, 유리하게도 반응기 벽 라이닝으로부터 멀어지는 방향으로 진행된다. 숄더는 하우징 (2) 의 상부 가장자리, 즉 반응기 안에서 윗쪽에 있는 가장자리에 배치된다. 숄더는 실질적으로 하우징의 높이의 단지 일부에서만 그 하우징의 상부 가장자리 (9) 의 전체 폭을 따라 신장되어 있다. 본발명에 따른 숄더 (6) 의 높이 (10) 는 130 ~ 180 mm 인 것이 바람직하다. 숄더 (6) 및 하우징 (2) 의 전체 두께는 적어도 상기 벽 라이닝 (5) 의 두께와 같아야 한다. 이렇게 하여, 냉각 요소 (1) 가 그 위에 배치된 벽 라이닝 (5) 을 바람직하게 지지하게 된다. 또한, 숄더 (6) 에는 냉각제 순환이 제공될 수 있는데, 이는 냉각 요소의 냉각 효과가 향상됨을 의미한다. 실시예에 따르면, 숄더 (6) 는 용융물과 접촉하는 하우징 요소의 측면에서 반응기 안에 배치된다. 또한, 본발명에 따른 숄더는 상기 벽에 접촉하는 하우징 요소의 측면에 배치될 수도 있다.

당업자에게는 본발명의 다양한 다른 실시형태가 가능함이 자명하며, 지금까지 설명한 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범위내에서 변할 수 있다.

Claims (14)

1. 냉각제 순환을 위한 채널 시스템 (3) 이 제공되어 있는, 구리 또는 구리 합금제의 하우징 (2) 을 포함하며, 금속 공정에서 사용되는 노와 같은 건식 야금 반응기의 구조에 사용되는 냉각 요소 (1) 로서, 구리 또는 구리 합금제의 숄더 (6) 가 실질적으로 반응기 벽 (4) 의 라이닝 (5) 아래에서 상기 하우징 (2) 에 결합되어 배치되고 하우징 및 숄더 사이의 접합 영역 (7) 에서 야금학적 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 숄더 (6) 는 유리하게도 바닥 가장자리 (8) 에서 경사져 있어, 숄더는 하우징 (2) 측에서 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
3. 전술한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 상기 숄더는 상기 하우징 (2) 의 상부 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 숄더 (6) 는 하우징 높이의 단지 일부에서만 실질적으로 상기 하우징 (2) 의 상부 가장자리의 전체 폭 (9) 을 따라 신장되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
5. 전술한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 숄더의 높이 (10) 는 유리하게도 130 ~ 180 mm 인 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
6. 전술한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 숄더 (6) 및 하우징 (2) 의 전체 두께는 적어도 그 위에 있는 상기 벽 라이닝 (5) 의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
7. 전술한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 상기 숄더 (6) 에는 냉각제 순환이 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
8. 전술한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 상기 숄더 (6) 는 용융물과 접촉하는 하우징 요소의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
9. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한항에 있어서, 상기 숄더 (6) 는 상기 벽 (4) 과 접촉하는 하우징 요소의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소.
10. 냉각제 순환을 위한 채널 시스템 (3) 이 제공되어 있는, 구리 또는 구리 합금제의 하우징 (2) 을 포함하며, 금속 공정에서 사용되는 노와 같은 건식 야금 반응기의 구조에 사용되는 냉각 요소의 제조방법으로서, 구리 또는 구리 합금제의 숄더 (6) 를 실질적으로 반응기 벽 (4) 의 라이닝 (5) 아래에서 상기 하우징 (2) 에 결합하여 배치하고, 하우징 및 숄더 사이의 접합부 (7) 에서 야금학적 접합부를 형 성하는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 하우징 (2) 및 숄더 (6) 는 확산 접합부에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 하우징 (2) 및 숄더 (6) 사이에 납땜제가 공급되고, 접합 영역은 1단계 이상으로 가열되는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 납땜제는 적어도 은, 구리 또는 주석을 함유하는 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조방법.
14. 제 10 항 내지 제 13 항중 어느 한항에 있어서, 사용되는 남땜제는 은 막인 것을 특징으로 하는 냉각 요소의 제조방법.

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