KR20090089345A - 버너 장치 - Google Patents

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KR20090089345A
KR20090089345A KR1020097010909A KR20097010909A KR20090089345A KR 20090089345 A KR20090089345 A KR 20090089345A KR 1020097010909 A KR1020097010909 A KR 1020097010909A KR 20097010909 A KR20097010909 A KR 20097010909A KR 20090089345 A KR20090089345 A KR 20090089345A
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우도 팔켄렉
한스-위르겐 헥켄
요헨 슐뤼터
발터 바이쉐델
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Abstract

본 발명은, 특히 평평하게 배치되는 적어도 하나의 버너(2)로 구성되어, 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬(5)를 가열하거나, 건조하거나, 또는 보온하기 위한 버너 장치(1)에 관한 것이다. 본원의 경우 상기 버너(들)(2)는 다공 버너(10)로서 형성한다.
Figure 112009032052599-PCT00001
연속 주조 시스템, 버너 장치, 턴디쉬, 버너, 다공 버너, 송풍기

Description

버너 장치{BURNER ARRANGEMENT}
본 발명은 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 그리고/또는 보온하기 위한 버너 장치에 관한 것이다.
예컨대 연속 주조 시스템을 구비한 제강 공장에서와 같은 용융 작동 시에, 용융된 액상 금속은 대개 장입 레이들에 의해 연속 주조 시스템의 주조 스탠드로 이송된다. 고온의 액상 금속은 연속 주조 시스템의 다이 내로 유입되기 전에 예컨대 분배 슈트(dispensing chute)와 같은 턴디쉬에 의해 완충된다. 턴디쉬는 또한 장입 레이들의 연속적인 교체를 실행할 수 있고, 그에 따라 금속의 연속 주조를 실행할 수 있도록 하는 역할을 한다.
턴디쉬는 대개 주기적으로 새로 공급하고, 각각의 시퀀스 전에 경우에 따라서는 새로 중간 정비하며, 그리고 그 턴디쉬에는 침지 노즐을 장착한다. 그런 후에 턴디쉬는 건조 및 가열한다. 여기서 가열을 위해 천연 가스와 같은 화석 연료와 예컨대 공기와 같은 산소 운반체를 이용한 버너를 작동시킨다. 이때 버너는 판매용으로 구입할 수 있는 것을 이용하며, 가열 커버 안쪽에 내장한다.
불꽃을 발생시키는 일반적인 버너를 이용함으로써, 빠르게 이동하는 배출 가스가 발생하며, 이런 배출 가스는 층을 형성하는 경향을 나타내고, 전체적으로 낮 은 비율의 방사 에너지를 함유한다.
불꽃에 의해서는 점 형태의 가열이 발생하며, 이는 각각의 불꽃이 직접적으로 발생하는 곳에서 국부적인 과열을 야기할 수 있으며, 그리고 불꽃이 너무 멀리 떨어져 있는 다른 영역들은 그로 인해 오히려 너무 약하게 가열된다. 그렇게 함으로써 턴디쉬 내에 응력이 야기되며, 이는 균열 형성과, 그에 따라 전체 시스템의 고장을 야기할 수 있다. 또한, 불꽃을 이용한 불균일한 가열에 의해서는 건조 시간이 연장되고, 턴디쉬의 유효 수명은 단축되며, 이와 동시에 에너지 소모량은 매우 높게 나타난다. 그리고 CO2 배출량 역시도 매우 높다. 또한, 그렇게 함으로써, 균열 형성이 증가할 시에 턴디쉬의 벽돌 라이닝 재료를 상대적으로 더욱 빈번하게 교체해야 하므로, 그 벽돌 라이닝 재료의 소모량도 증가한다. 그렇게 함으로써, 에너지 공급을 위한 비용도 높으며, 이는 시스템의 경제성을 저하시킬뿐 아니라, 연소 배출 가스의 배출량도 매우 높아지고, 전체적으로는 환경 친화성이 상대적으로 떨어진다. 이런 점은 최근에 온실 효과에 대한 토론의 범주에서 특히 바람직하지 못한 것으로서 받아들여지고 있다.
상기와 같은 버너 장치는 예컨대 KR 102003005373 A, KR 1020030021728 A, KR 1020040011716 A, KR 1020010091068 A 및 KR 09122854 A로부터 공지되었다.
본 발명의 목적은 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 그리고/또는 보온하기 위한 버너 장치에 있어서, 이용하는 에너지의 개선된 활용과, CO2 배출량의 감소와 시스템의 높은 가용성을 달성하는 상기 버너 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 버너 장치를 바람직하게 제어하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다.
버너 장치와 관련한 상기 목적은, 평평하게 배치되는 적어도 하나의 버너로 구성되어, 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 그리고/또는 보온하기 위한 버너 장치에 있어서, 상기 버너(들)는 다공 버너로서 형성되는 상기 버너 장치에 의해 달성된다.
이와 관련하여 특히 바람직하게는, 다공 버너는 다공 버너 세그먼트들을 포함한다. 이때 다공 버너는 하나의 세그먼트를 포함하거나, 또는 서로 연결되고, 적어도 틈새가 극미해질 때까지 상호 간에 인접하여 배치되는 다수의 세그먼트를 포함한다. 연결되는 세그먼트들은 본 발명에 따라 연결 수단에 의해 연결되고, 그리고/또는 예컨대 인접하여 배치되는 세그먼트들에 의해 일체형 버너가 달성되는 방식으로 프레임에 의해 고정된다. 바람직한 실시예에 따라, 목적에 부합하게는, 다공 버너의 다공 버너 세그먼트들이 인접하는 열(row)들에 평평하게 배치된다.
연료와 산소 운반체의 공급과 관련하여 목적에 부합하게는, 다공 버너 세그먼트들은 각각 공급관을 통해 연료 및/또는 산소 운반체를 공급받는다. 여기서 바람직하게는 공급관 중 적어도 소수의 공급관은 공동의 공급 라인을 통해 연료 및/또는 산소 운반체를 공급받는다. 또한, 추가의 실시예에 따라 바람직하게는, 공급관들을 통해 산소 운반체를 공급하기 위한 송풍기가 제공된다. 그렇게 함으로써 송풍기에 의해, 예컨대 공기와 같은 산소 운반체가 공급관들을 통해 세그먼트들로 이송된다.
버너 장치의 조정과 관련하여 바람직하게는, 다공 버너 장치는 회동 가능한 홀딩 장치에 의해 고정되거나, 또는 조인트에 의해 회동 가능하게 형성되는 스윙 암에 의해 고정된다. 여기서 추가의 실시예에 따라 목적에 부합하게는, 송풍기도 마찬가지로 홀딩 장치 또는 스윙 암에 의해 고정되고, 그에 따라 송풍기 역시도 회동 가능하게 배치된다.
방법과 관련한 상기 목적은, 버너 장치를 제어하기 위한 방법에 있어서, 목표하는 가열 세기 내지 가열 용량에 따라 다공 버너 세그먼트가 전원에 접속되고, 그리고/또는 차단되는 상기 방법에 의해 달성된다. 여기서 목적에 부합하게는, 열들에 적어도 교호적으로 배치되거나, 또는 예컨대 바둑판 무늬 패턴으로 배치되는 세그먼트들이 전원에 접속되거나, 또는 차단된다.
바람직한 개선 실시예들은 종속항들에서 설명된다.
다음에서 본 발명은 도면에 따른 실시예들을 기반으로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 그리고/또는 보온하기 위한 본 발명에 따른 버너 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 버너 장치를 도시한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 버너 장치
2: 버너
3: 홀딩 장치, 스윙 암
4: 피봇 베어링
5: 턴디쉬
6: 송풍기
7: 공급 채널 또는 공급 라인
8: 가열 위치
9: 대기 위치
10: 다공 버너
11: 세그먼트
12: 세그먼트
13: 세그먼트
14: 공급관
15: 공급관
도 1은 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 그리고/또는 보온하기 위한 버너 장치(1)를 개략적으로 도시하고 있다. 여기서 버너 장치(1)는, 홀딩 장치(3)에 수용되고 피봇 베어링(4)을 구비한 홀딩 장치(3)에 의해 회동 가능하게 형성되는 버너(2)를 포함한다. 다시 말하면 홀딩 장치는 스윙 암을 형성 한다. 이와 관련하여 버너는 가열 위치(8)에서와 같이 턴디쉬(5) 위쪽에 위치하여 이 턴디쉬를 가열하거나, 또는 버너는 상부 방향을 향해 대기 위치(9)로 경동(tilting)될 수 있으며, 그럼으로써 버너는 본질적으로 직립하며, 그에 따라 추가 작업을 위해 턴디쉬에 본질적으로 자유롭게 접근할 수 있게 된다. 상기 두 위치 사이에서 스윙 암은 예컨대 유압 장치에 의해, 또는 압축 공기에 의해 작동되면서 회동될 수 있다.
이와 관련하여 버너(2)는 본 발명에 따라 다공 버너(10)로서 형성된다. 여기서 다공 버너(10)는, 가스 버너로서 거의 또는 완전하게 개방 불꽃을 형성하지 않고도 기능하는 다공성 구조 또는 셀에서 가스-공기 혼합기의 연소를 허용하는 바람직한 특징을 보유한다. 결과적으로 불꽃이 없는 가스-공기 혼합기의 체적 연소(volumetric combustion)가 달성된다. 그에 따라 다공성 구조 내에서의 연소가 달성되며, 그럼으로써 가스-공기 혼합기의 유입 후에 반응 생성물로서 배출 가스 흐름은 출구 쪽에서 생성된다.
예컨대 공기와 같은 산소 운반체는 예컨대 송풍기(6)에 의해 다공 버너(10) 내로 송풍된다. 여기서 산소 운반체는 송풍기에 의해 흡입되고, 공급 채널 또는 공급 라인(7)을 통해 다공 버너(10)로서 형성된 버너로 공급된다.
도 2에 도시한 다공 버너(10)는 바람직하게는 다수의 다공 버너 세그먼트로 구성되어 있다. 이와 관련하여 개별 세그먼트들(11, 12, 13)은 본질적으로 평평하게 배치되며, 적어도 하나의 공급관(14, 15)에 대한 연결부를 포함하며, 공급관(14, 15)을 통해서는 연료 및/또는 산소 운반체가 각각의 세그먼트로 공급된다. 이와 관련하여 앞서 설명했듯이 공기 또는 산소 운반체는 송풍기를 통해 다공 버너 세그먼트들 내로 유입될 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에 따라 연료-공기 혼합기용 공급관이 제공될 수도 있다.
이와 관련하여 평평하게 배치되는 세그먼트들은 바람직하게는 극미한 틈새 간격을 사이에 두고 연속해서 배치되며, 그럼으로써 다중 열로 평평하게 배치되는 다공 버너 세그먼트들이 제공된다. 더욱이 다공 버너 세그먼트들은 예컨대 스윙 암과 연결되는 홀딩 프레임에서와 같이 홀딩 수단들에 의해 고정될 수 있고, 그럼으로써 평평하게 배치되는 다공 버너 세그먼트들은 스윙 암과 함께 회동될 수 있게 된다.
다공 버너는 고온의 배출 가스 흐름을 생성하며, 그와 더불어 열 방사선을 생성한다. 이 열 방사선은 턴디쉬를 가열하고, 건조하고, 예열하거나, 또는 소정의 온도로 조절할 수 있도록 그 턴디쉬로 배향된다. 이때 고온의 배출 가스는 턴디쉬의 내부 챔버 또는 표면에 도달하고, 이런 점은 균일한 온도 분포를 야기하며, 그에 따라 층의 형성을 방지한다. 또한, 높은 비율의 에너지가 방사선으로 전환됨으로써, 턴디쉬는 마찬가지로 매우 효과적으로 가열될 수 있다.
특히 바람직하게는 다공 버너는 본질적으로 평평한 배치 구성으로서 형성되되, 이 배치 구성은 다공 버너들의 개별 세그먼트들로 조합된다. 그렇게 함으로써 바람직하게는 개별 세그먼트들 또는 개별 세그먼트 열들이 상호 간에 무관하게 전원에 접속 또는 차단되거나, 또는 개별 세그먼트들이 상호 간에 무관하게 전원에 접속 또는 차단되는 점이 제어되면서 진행될 수 있게 된다.
이와 관련하여, 각각 실행할 가열 세기 내지 가열 용량에 따라, 모든 다공 버너 세그먼트가 전원에 접속될 수 있거나, 또는 세그먼트 중에 소수의 세그먼트가 차단될 수 있다. 바람직하게는 적어도 교호적으로 열들에 분포되는 세그먼트들이 전원에 접속되거나, 또는 차단될 수 있다. 또한, 바람직하게는 바둑판 무늬 패턴으로 배치되는 세그먼트들이 교호적으로 전원에 접속되거나, 또는 차단될 수 있으며, 그럼으로써 세그먼트 중 일부만이 작동된다.

Claims (10)

  1. 평평하게 배치되는 적어도 하나의 버너(2)로 구성되어, 특히 연속 주조 시스템의 턴디쉬(5)를 가열하거나, 건조하거나, 또는 보온하기 위한 버너 장치(1)에 있어서, 상기 적어도 하나의 버너(2)는 다공 버너(10)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 버너 장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다공 버너(10)는 다공 버너 세그먼트들(11, 12, 13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다공 버너(10)의 다공 버너 세그먼트들(11, 12, 13)은 열에, 또는 열들에 평평하게 배치되는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공 버너 세그먼트들(11, 12, 13)은 각각 공급관(14)에 의해 연료 및/또는 산소 운반체를 공급받는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급관(14, 15) 중 적어도 소수의 공급관은 공동의 공급 라인을 통해 연료 및/또는 산소 운반체를 공급받는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급관들을 통해 산소 운반체를 공급하기 위한 송풍기(6)가 제공되는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공 버너 장치(10)는 조인트에 의해 회동될 수 있는 스윙 암(3)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송풍기(6)는 마찬가지로 상기 스윙 암(3)에 의해 고정되고, 그에 따라 상기 송풍기(6)는 회동될 수 있게 배치되는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따르는 버너 장치를 제어하기 위한 방법에 있어서, 목표하는 가열 세기 내지 가열 용량에 따라 다공 버너 세그먼트들(11, 12, 13)이 전원에 접속되고, 그리고/또는 차단되는 것을 특징으로 하는 버너 장치 제어 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따르는 버너 장치를 제어하기 위한 방법에 있어서, 적어도 교호적으로 열들에 배치되거나, 또는 바둑판 무늬 패턴으로 배치되는 세그먼트들(11, 12, 13)이 전원에 접속되거나, 또는 차단되는 것을 특징 으로 하는 버너 장치 제어 방법.
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