KR20070058605A - 노 단열체 - Google Patents

Abstract

로 단열체는 내부 체적이 노(爐) 공간을 이루는 실린더를 형성하도록 서로 맞닿게 배치되는 한편, 전기 저항 요소(5)를 상기 실린더의 내면(4)에 접촉하게 배치하여 고정시킬 수 있도록 되어 있는 적어도 2개의 실린더 세그먼트(2, 3; 7, 8)로 이루어진 섬유 모듈을 포함한다. 본 발명은, 상기 실린더의 내측 부분이 반경 방향 혹은 대체로 반경 방향으로 연장하는 하나 이상의 개구(12; 14)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

노 단열체{FURNACE INSULATION}

본 발명은, 전기 저항 요소에 의해 가열되는 노(爐)를 위한 노 단열체에 관한 것이다.

매우 높은 온도로 가열되는 노의 경우, 노에서 가열되는 체적을 단열시키는 데에 사용되는 재료에 대해 높은 요구 조건이 제기되고 있다. 또한, 단열재가 노의 가열되는 체적을 둘러싸기 때문에, 그 단열재는 매우 높은 온도로 될 것이다.

소정 형태의 전기 가열식 노의 온도는 통상의 조건하에서 수시간 동안 1700℃에 이를 것이다. 사용되는 단열재의 경우, 예를 들면 단열 섬유 또는 높은 등급의 벽돌로 이루어질 수 있다.

그러한 노에 대해 적용되는 기법에서 존재하는 하나의 공지의 문제점은 충분히 긴 시간의 기간에 걸쳐 유효하게 사용될 수 있도록 고온 응력에 견딜 수 있는 재료가 많이 알려져 있지 않다는 점에 있다. 공지의 재료는 통상 고온에서 수축하여, 그 공지의 재료가 사용된 노와 관련하여 밀봉 문제를 야기한다.

적절한 재료로는 본질적으로 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 및 규소 이산화물(SiO₂)로 이루어지는 것이 있다. 이러한 재료는 열에 대해 효과적으로 견딜 수 있지만, 고온에서 수축한다. 그러한 수축은 고온에서 증가한다. 수축은 가열됨에 따라 재료가 소결된다는 사실로 인한 것이다. 이는 1 내지 10시간과 같은 수시간의 작동 시간에 걸쳐 재료가 계속 수축하게 한다.

본원 출원인의 소위 슈퍼탈 모듈(superthal modules)의 경우, 서로 맞닿게 결합되어 노 공간(furnace space)을 이루는 실린더를 형성하는 2개의 반원통형 요소로서 설계된 섬유 모듈이 사용된다. 각 반원통형 요소는 종종 하나가 다른 하나의 반경 방향 외측에 놓이는 2개의 층, 즉 내층과 외층을 포함하고 있다.

내층은 예를 들면, 1700℃의 최대 사용 온도를 위한 진공 성형 섬유로 이루어진 것으로서, 400㎏/㎥의 밀도를 갖는다. 이러한 내층은 80%의 Al₂O₃와 20%의 SiO₂로 이루어질 수 있다. 외층은 예를 들면 1600℃의 최대 작업 온도를 위한 섬유로 이루어진 것으로서, 300㎏/㎥의 밀도를 갖는다. 이러한 외층은 50%의 Al₂O₃와 50%의 SiO₂로 이루어질 수 있다.

SMU(Superthal Muffle Unit) 타입의 모듈의 경우, 대개는 내층은 25㎜의 두께를 가지며, 외층은 75㎜의 두께를 갖는다. 내층은 그 내면에 나선형 전기 저항 요소를 수용하는 홈을 포함한다. 내층의 내경이 150㎜ 및 200㎜인 경우, 홈 내에서의 저항 요소의 위치는 파스너에 의해 고정된다.

SHC(Superthal half cylinder) 타입의 모듈의 경우, 대개는 내층은 75㎜의 두께를 가지며, 외층은 25㎜의 두께를 갖는다. 저항 요소는 파스너에 의해 단열체 상에 장착된다.

전술한 형태의 단열체를 포함하는 노가 가열되는 경우, 단열체는 고온에서 수축할 것이다. 노가 정지된 경우에 단열체에서 크랙이 관찰될 수 있다. 최악의 경우, 단열체의 전체 조각이 벗겨질 수도 있다.

이러한 문제점은 노 공간이 100 내지 125 ㎜ 정도의 크기의 내경을 갖는 경우에 보다 외양적 성질(aesthetic nature)에 관한 것이다. 그러한 문제점은 직경이 클수록 증가하여, 내부 단열체에 광범위한 크랙 및 변형을 초래하며, 또 절연체의 조각이 벗겨질 우려가 있다.

따라서, 그러한 단열체는 크랙의 형성으로 인해 효과가 떨어지게 된다.

단열체의 수축으로 인해 초래되는 하나의 심각한 문제점으로는 전술한 바와 같이 저항 요소가 절연체의 내면에 고정되어 있다는 점으로 인해 그 저항 요소가 떼어질 우려가 있다는 것이다. 단열체가 수축함에 따라 크랙이 형성되며, 이는 나아가서 단열체의 상이한 부분들을 서로에 대해 변위시키게 된다. 저항 요소가 단열체에 점선(punctilinearly) 형태로 고정되어 있기 때문에, 고정점들이 서로에 대해 변위하고, 이에 의해 저항 요소들은 그 저항 요소가 떼어지게 할 정도의 인장 응력과 굽힘 응력을 받게 된다.

그러한 문제점들은 본 발명에 의해 해결된다.

따라서, 본 발명은, 내부 체적이 노 공간을 이루는 실린더를 형성하도록 서로 맞닿게 배치되는 적어도 2개의 실린더 세그먼트로서 이루어진 섬유 모듈을 포함하며, 이 섬유 모듈은 전기 저항 요소가 실린더의 내면에 접촉하게 배치되어 그에 고정될 수 있도록 되어 있는 것인 노 단열체에 있어서, 반경 방향 혹은 대체로 반경 방향으로 연장하는 하나 이상의 개구가 상기 실린더의 내측 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 노 단열체에 관한 것이다.

이하, 본 발명은 부분적으로는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 예시적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 노의 사시도이며,

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 섬유 모듈의 상이한 실시 형태를 도시하는 도면이다.

도면에서는 SMU 타입의 노를 도시하고 하고 있지만, 본 발명은 SHC 타입의 노에도 적용할 수 있다.

도 1에는 섬유 모듈(2, 3)을 포함하는 노 단열체를 구비하는 노(1)가 도시되어 있다. 섬유 모듈(2, 3)은 반원통형 요소로서 형성되며, 그 중 하나의 반원통형 요소가 도 2에 도시되어 있다. 적어도 2개의 반원통형 요소(2, 3)가 서로 맞닿도록 배치되어, 노 공간을 이루는 내부 체적(4)을 갖는 실린더를 형성한다.

도 2 내지 도 5에는 단지 하나의 내부 섬유 모듈이 도시되어 있으며, 이 섬유 모듈은 도 1에 도시한 바와 같은 실린더를 형성하도록 다른 대응하는 섬유 모듈에 맞닿게 배치된다. 상기 실린더 상에는 다른 반원통형 요소 형태의 섬유 모듈이 배치되어, 2개의 서로 동심을 이루는 층을 포함하는 노를 형성할 수 있다.

단열체는 대체로 알루미늄 산화물과 규소 이산화물로 이루어진다.

노는 실린더의 내면(11)에 접촉하게 및/또는 그 내에 고정되게 배치되는 전기 저항 요소(5)를 포함한다. 이 저항 요소에 전력을 공급하기 위해 전원 연결 요소(6)도 마련된다.

도 1에는 2개의 서로 대면하고 있는 반원통형 요소(7, 8)를 2개의 외부 반원통형 요소(2, 3)가 둘러싸고 있는 실시 형태가 도시되어 있다. 저항 요소는 나선형 형상을 갖거나 다른 임의의 형상을 가질 수 있는 것으로서, 파스너(9)에 의해 실린더의 내면에 고정된다. 저항 요소는 도 2에 도시한 바와 같이 실린더의 내부(11)에 형성된 홈(10) 내에서 연장하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 반경 방향으로 향한 하나 이상의 개구(12)가 도 2에 도시한 바와 같이 실린더(7, 8)의 내측 부분에 마련된다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 반경 방향 개구는 도 5에 도시한 바와 같이, 노치형 크랙 인디케이터(15)로 이루어질 수 있다.

대안적인 바람직한 실시예에 따르면, 반경 방향 개구는 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 반경 방향으로 향한 홈 또는 슬롯(13)으로 이루어진다. 이들 홈(13)은 다소 반원통형 섬유 몰드(2, 3, 7, 8) 안으로 아래쪽으로 연장한다.

개구는 원추형 또는 둥근 형상과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다.

도 2의 실시 형태의 경우, 개구(12)는 내부 반원통형 섬유 몰드(8)의 대략 절반에 걸쳐 연장한다.

바람직한 실시 형태에서, 반경 방향 개구는 서로 동심을 이루는 층들 중 내 층의 두께의 대략 절반에 걸쳐 연장한다.

반경 방향의 개구는 크랙의 실제 형성을 방지하거나 적어도 크랙의 형성을 감소시키는 데에 기여하는 팽창 조인트로서 기능을 한다. 크랙이 형성되는 경우, 크랙은 반경 방향 개구의 존재로 인해 제어된 방식으로 형성될 것이다.

SHC 타입의 노의 경우, 이들 노에는 사행형 요소(meandering elements)가 장착되며, 반경 방향 개구는 사행형 요소의 굴곡 또는 만곡 위치에 배치된다.

반경 방향 개구는 도면 중에 도 2에 도시한 바와 같이 실린더를 따라 축방향으로 연장하는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 실시예에서 따르면, 섬유 모듈의 노 단열체는 도 4에 도시한 바와 같이 실린더를 형성하도록 서로 맞닿게 배치되는 3개의 이상의 실린더 세그먼트(15, 16)를 포함한다.

본 발명의 보다 바람직한 실시예에 따르면, 단열체는 섬유 모듈의 2개의 서로 동심을 이루는 층(1, 2; 7, 8)을 포함한다.

개구는 각 실린더 절반부 또는 실린더 세그먼트 내에서 둘레 방향으로 대체로 균일하게 분포되도록 배치되는 것이 매우 바람직하다.

그러나, 개구(12) 또는 노치형 크랙 인디케이터(14)는 도 3에 도시한 바와 같이 실린더의 내면에 대해 각도 V1, V2 또는 V3을 이룰 수 있다.

게다가, 개구(12) 또는 노치형 크랙 인디케이터(14)는 도 4에 쇄선(17)으로 나타낸 바와 같이 축방향으로 실린더의 종방향 축선에 대해 각도 V4를 이룰 수 있다.

본 발명을 다수의 예시적인 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 노 공간의 치수 및 형상은 달라질 수 있고, 노 단열체는 하나의 층으로 이루어지거나, 서로 동심을 이루는 다수의 층으로 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명은, 첨부된 청구 범위의 범주 내에서 변형이 이루어질 수 있다는 점에서 전술한 실시 형태에 한정되는 것으로 간주되지 않을 것이다.

Claims (11)

1. 내부 체적이 노(爐) 공간을 이루는 실린더를 형성하도록 서로 맞닿게 배치되는 한편, 전기 저항 요소(5)를 상기 실린더의 내면(4)에 접촉하게 배치하여 고정시킬 수 있도록 되어 있는 적어도 2개의 실린더 세그먼트(2, 3; 7, 8) 형태의 섬유 모듈을 포함하는 노 단열체에 있어서,

   상기 실린더의 내측 부분은 반경 방향 혹은 대체로 반경 방향으로 연장하는 하나 이상의 개구(12; 14)를 포함하는 것을 특징으로 노 단열체
2. 제1항에 있어서, 상기 반경 방향으로 연장하는 개구는 노치형 크랙 인디케이터(14)인 것을 특징으로 하는 노 단열체.
3. 제1항에 있어서, 상기 반경 방향으로 연장하는 개구는 반경 방향으로 연장하는 홈(12)인 것을 특징으로 하는 노 단열체.
4. 제3항에 있어서, 상기 반경 방향으로 연장하는 개구는 반경 방향을 향한 홈(12)으로 이루어지며, 이 홈은 상기 실린더의 내면에 대해 직각으로부터 벗어난 소정 각도(V1, V2, V3)로 형성되는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반경 방향으로 연장하는 개 구(12; 14)는 상기 실린더를 따라 축방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 모듈을 이루는 3개 이상의 실린더 세그먼트(15, 16)를 포함하며, 이들 세그먼트는 실린더를 형성하도록 서로 맞닿게 배치되는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 모듈을 이루는 적어도 2개의 서로 동심을 이루는 층(2, 3, 7, 8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반경 방향 홈(12)은 상기 동심의 층(2, 3, 7, 8)의 최내측의 두께의 대략 절반에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구(12; 14)는 각 실린더 절반부 또는 실린더 세그먼트의 내주 둘레로 대체로 균일하게 분포되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 산화물과 규소 이산화물로 대체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노 단열체.
11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따른 노 단열체를 포함하며, 노 공간은 실린더의 내부 체적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노.

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