KR20090102134A - 전기로의 버너장치 - Google Patents

전기로의 버너장치

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KR20090102134A
KR20090102134A KR1020080027395A KR20080027395A KR20090102134A KR 20090102134 A KR20090102134 A KR 20090102134A KR 1020080027395 A KR1020080027395 A KR 1020080027395A KR 20080027395 A KR20080027395 A KR 20080027395A KR 20090102134 A KR20090102134 A KR 20090102134A
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박홍신
김종점
권오철
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Abstract

본 발명은 전기로의 버너장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 충격에 의한 손상을 방지할 수 있는 버너장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전기로의 버너장치는, 전기로 벽면에 배치되고, 그 내측면이 상기 전기로 벽면과 나란하게 형성되는 버너 자켓; 및 상기 버너 자켓에 결합되고, 가스가 토출되어 상기 전기로의 내부를 가열하는 버너를 포함한다. 본 발명에 의하면, 전기로 벽면에서 지금이 떨어지더라도 버너 자켓이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 전기로의 내화물이 손상되어 용강이 유출되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전기로의 버너장치{BURNER APPARATUS OF FURNACE}
본 발명은 전기로의 버너장치에 관한 것이다.
일반적으로 강재는 크게 제선공정, 제강공정 및 압연공정을 통해 생산된다.
상기 제선공정을 통해 나온 선철은 탄소함유량이 많고 상당량의 인, 황, 규소와 같은 불순물이 함유되어 경도가 높고 취약한 성질이 있다. 이러한 선철을 정련하여 탄소의 양을 감소시키고 불순물을 제거하기 위해 제강공정이 수행된다. 상기 제강공정에는 평로, 전로 및 전기로가 적용된다.
상기 제강공정에는 연속적으로 이루어질 수 있도록 2개의 전기로가 사용된다. 이때, 하나의 전기로에서는 용강을 형성함에 따라 실질적인 제강공정을 수행하고, 나머지 전기로에서는 스크랩을 장입 및 예열함에 따라 실질적인 제강공정을 준비한다. 상기 한 쌍의 전기로에는 분진과 오염가스를 포집하도록 집진기가 연결된다.
상기 전기로에서 분진과 오염가스가 배출될 때에 상기 전기로의 열기도 배출되므로, 상기 전기로의 벽면에는 다른 부분보다 상대적으로 온도가 낮은 부분인 콜드 스팟(cold spot)이 발생되었다. 상기 콜드 스팟에는 지금의 부착이 용이하므로, 상기 콜드 스판에 지금 형성 방지와 스크랩의 용해를 촉진하기 위해 연소가스를 분출하는 버너를 배치하였다. 여기서, 지금은 용강과 슬래그가 비산되어 전기로의 벽면에 부착된 물질을 의미한다.
또한, 상기 버너는 스크랩(scrap)을 예열 및 용해시키고 용강의 승온 효율(온도 상승 효율)을 증대시켜 전력 사용량을 감소시키는 기능도 한다. 상기 버너는 전기로의 벽면에 설치된 버너 자켓에 결합됨에 의해 상기 전기로에 설치된다.
상기 버너는 가급적 용강의 탕면에 근접하도록 설치되는 것이 승온 효과 등에는 유리하므로, 상기 버너 자켓을 전기로의 내부에 돌출시켜 상기 버너와 용강의 탕면이 가급적 가까워지도록 한다.
상기 버너 자켓에는 열에 의한 손상을 방지하기 위해 냉각수가 유동된다. 또한, 상기 전기로의 벽면과 루프를 냉각시키기 위해 냉각수를 유동시킬 수 있도록 수냉 패널이 배치된다.
그러나, 종래의 전기로는 버너 자켓이 전기로의 내부에 돌출되게 배치되므로, 상기 전기로의 벽면에 부착된 지금이 아래로 떨어짐에 의해 상기 버너 자켓이 손상될 수 있었다. 나아가, 상기 버너 자켓이 손상된 경우에는 냉각수가 누수될 수 있다.
또한, 상기 버너 자켓을 정비하기 위하여 버너 가동이 정지되면, 상기 전기로의 벽면에는 지금 형성이 가속화될 수 있다.
또한, 상기 버너 자켓의 온도가 낮아짐에 따라 버너 자켓의 표면에 지금이 부착되면, 상기 버너 자켓에 부착된 지금이 상기 버너의 출구를 막아버릴 수 있었다. 이때, 상기 버너를 재착화시키면 상기 버너의 화염이 역류하여 상기 버너 자켓, 버너 및 수냉 패널을 손상시킬 수 있었다. 나아가, 상기 버너 자켓과 수냉 패널로부터 냉각수가 누수될 수 있었다.
상기 버너 자켓 또는/및 수냉 패널에서 냉각수가 계속적으로 누수되면, 상기 전기로 하부의 내화물에 균열이 발생되거나 파손되어 용강이 유출될 수 있다.
상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기로의 벽면에서 지금이 떨어지더라도 버너 자켓이 손상되는 것을 방지할 수 있는 전기로의 버너장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전기로의 내화물이 손상되어 용강이 유출되는 것을 방지할 수 있는 전기로의 버너장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로의 버너장치는, 전기로 벽면에 배치되고, 그 내측면이 상기 전기로 벽면과 나란하게 형성되는 버너 자켓; 및 상기 버너 자켓에 결합되고, 가스가 토출되어 상기 전기로의 내부를 가열하는 버너를 포함한다.
상기 버너 자켓의 내측면은 상기 전기로 벽면과 동일평면을 이루거나 또는 전기로 벽면보다 외측에 위치될 수 있다. 상기 버너 자켓은 내부에 냉각 유로가 형성된 판 형태로 형성될 수 있다.
상기 버너는 45~35°경사지게 설치될 수 있다.
상기 버너 자켓의 내측면에는 슬래그 층이 부착될 수 있도록 요철된 형태의 슬래그 캐처를 형성할 수 있다. 상기 슬래그 캐처는 횡방향을 따라 길고 돌출된 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기로의 벽면에서 지금이 떨어지더라도 버너 자켓이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 전기로의 내화물이 손상되어 용강이 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기로와 집진장치를 도시한 상면도이다.
도 2는 도 1의 전기로를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 전기로를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 전기로의 버너장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 버너장치를 구성하는 버너 자켓을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1의 버너를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 버너를 도시한 조립도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 집진기 110: 전기로
120: 버너장치 130: 버너 자켓
131: 냉각수 유로 132: 결합홀
133: 슬래그 캐처 140: 버너
150: 산소랜스 160: 가스 취입관
170: 버너 케이싱 173: 스토퍼
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로의 버너장치에 관해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전기로와 집진장치를 도시한 상면도이고, 도 2는 전기로를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전기로(110)는 2개 이상 설치될 수 있다. 이때, 하나의 전기로(110)에서는 용강을 형성함에 따라 실질적인 제강공정을 수행하고, 나머지 전기로(110)에서는 스크랩을 장입 및 예열함에 따라 실질적인 제강공정을 준비할 수 있다. 상기 전기로(110)에는 집진기(10)가 연결된다. 상기 집진기(10)는 전기로(110)에서 발생되는 분진과 오염가스를 집진한다.
상기 전기로(110)는 전기로(110)의 하부를 형성하는 전기로 바닥(111)과, 상기 전기로 바닥(111)의 상측을 둘러싸도록 형성된 전기로 벽면(112)과, 상기 전기로 벽면(112)의 상측을 덮는 전기로 루프(115)를 포함할 수 있다.
상기 전기로 바닥(111)은 용강을 수용할 수 있도록 내화물(refractory)로 이루어진다. 상기 전기로 바닥(111)의 상측에는 베이스 연와(brick)(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 전기로 벽면(112)은 내부에 냉각수가 유동할 수 있도록 냉각수 유로(113)가 형성된 수냉 패널을 포함한다. 또한, 상기 전기로 루프(115) 역시 냉각수가 유동할 수 있도록 냉각수 유로(116)가 형성된다.
상기 전기로 바닥(111)에는 하부 전극(119)이 배치되고, 상기 전기로 루프(115)에는 전극봉(118)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 전기로 루프(115)의 일측에는 상기 집진기(10)와 연결되어 상기 전기로(110)에서 발생된 분진과 오염가스를 배출하는 배출부(117)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 배출부(117)의 하측에는 온도가 상대적으로 낮은 구역인 콜드 스팟(cold spot)이 형성된다. 상기 콜드 스팟에는 하나 이상의 버너장치(120)가 설치된다.
도 3은 전기로를 도시한 단면도이고, 도 4는 전기로의 버너장치를 도시한 단면도이며, 도 5는 버너장치를 구성하는 버너 자켓을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 버너장치(120)는 전기로 벽면(112)에 나란하게 배치되는 버너 자켓(130)(burner jacket)과, 상기 버너 자켓(130)에 결합되는 버너(140)를 포함할 수 있다.
상기 버너 자켓(130)은 내부에 냉각수 유로(131)가 형성된 판 형태로 형성되어 상기 전기로 벽면(112)에서 돌출되지 않는다. 이때, 상기 버너 자켓(130)의 내측면(135)은 상기 전기로 벽면(112)과 거의 동일 평면을 이루어 상기 전기로 벽면(112)과 거의 평행하게 설치될 수 있다. 또는, 상기 버너 자켓(130)의 내측면(135)은 전기로 벽면(112)보다 바깥쪽에 위치될 수 있다.
또한, 상기 버너 자켓(130)의 내부에는 냉각수가 유동될 수 있도록 냉각수 유로(113)가 형성된다. 이러한 버너 자켓(130)은 구리(Cu) 재질로 제작될 수 있다.
상기 버너(140)는 버너 자켓(130)에 대략 45~35° 경사지게 설치된다. 이때, 상기 버너 자켓(130)에는 상기 버너(140)가 경사지게 결합될 수 있도록 대략 45~35° 경사진 형태의 결합홀(132)이 형성된다.
상기 버너(140)의 결합 위치가 전기로(110)에서 낮아질수록 상기 버너(140)의 경사각은 35°에 가까워지고, 상기 버너(140)의 결합 위치가 전기로(110)에서 높아질수록 상기 버너(140)의 경사각은 45°에 가까워질 수 있다.
예를 들면, 상기 버너(140)의 토출단과 용강의 탕면까지의 거리는 대략 1200mm가 유지되고, 상기 버너(140)에서 분출되는 화염의 길이는 대략 900mm 정도가 유지되도록 한다. 이때, 상기 버너(140)의 토출단과 용강의 탕면의 거리가 대략 1200mm가 유지되는 경우, 상기 버너(140)의 경사각은 40°로 설치될 수 있다.
상기와 같이 버너(140)의 높이에 따라 버너(140)의 경사각을 45~35°로 유지시킴으로써, 상기 버너(140)에서 분출되는 화염이 상기 용강을 최적으로 가열하도록 할 수 있다.
상기 버너 자켓(130)의 내측면(135)에는 요철된 형태의 슬래그 캐처(133)(slag catcher)가 형성될 수 있다. 상기 슬래그 캐처(133)에는 슬래그 층(137)이 부착되거나 코팅되어 상기 버너 자켓(130)에서 비산된 지금을 용이하게 제거할 수 있도록 한다. 즉, 상기 슬래그 층(137)에 상기 전기로(110)에서 비산된 지금이 부착되는 경우, 상기 슬래그 층(137)을 분쇄하면 상기 슬래그 캐처(133)에서 슬래그 층(137)이 분쇄되어 떨어진다. 따라서, 상기 버너 자켓(130)을 깨끗하게 관리할 수 있게 된다.
상기 슬래그 캐처(133)는 횡방향을 따라 길고 돌출된 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 슬래그 캐처(133)가 중력 방향에 대하여 대략 수직하게 형성되므로, 상기 슬래그 층(137)이 안정되게 부착 및 지지되도록 하기 위함이다.
도 6은 버너를 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 버너를 도시한 조립도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 버너(140)에는 가스와 산소가 동시에 토출될 수 있도록 가스 유로와 산소 유로가 형성될 수 있다. 이때, 상기 버너(140)는 산소랜스(150), 가스 취입관(160) 및 버너 케이싱(170)이 3중관 형태로 결합될 수 있다. 이때, 상기 가스는 도시가스 등 다양한 가스가 사용될 수 있다.
상기 산소랜스(150)의 흡입단에는 플랜지(151)가 형성되고, 상기 플랜지(151)에는 체결홈(153)이 형성된다. 또한, 상기 산소랜스(150)의 토출단에는 산소 노즐(155)이 형성된다. 상기 산소 노즐(155)은 원형 유로 형태로 형성될 수 있다.
상기 산소랜스(150)는 가스 취입관(160)에 삽입된다. 상기 가스 취입관(160)의 흡입단에는 플랜지(161)가 형성되고, 상기 가스 취입관(160)의 플랜지(161) 근처에는 상기 산소랜스(150)의 체결홈(153)에 결합될 수 있도록 체결부재(164)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 가스 취입관(160)의 흡입단에는 가스 유입구(165)가 형성된다. 상기 가스 유입구(165)에는 가스배관이나 가스호스가 연결된다. 상기 가스 취입관(160)의 토출단에는 가스 노즐(167)이 형성된다. 상기 가스 노즐(167)은 다수의 가스 냉각수 토출구가 원주방향을 따라 형성되어 상기 산소 노즐(155)을 둘러싸도록 배치된다.
상기 가스 취입관(160)은 상기 버너 케이싱(170)에 삽입된다. 상기 버너 케이싱(170)의 일단에는 플랜지(171)가 형성되고, 상기 버너 케이싱(170)의 플랜지(171) 근처에는 결합부재(172)가 배치될 수 있다. 상기 버너 케이싱(170)의 외주면에는 스토퍼(173)가 형성된다. 상기 스토퍼(173)는 상기 버너(140)가 버너 자켓(130)의 결합홀(132)에 삽입될 때에 상기 결합홀(132)의 외측단에 걸려 일정한 깊이만 삽입될 수 있도록 한다.
상기 버너 케이싱(170)의 흡입단에는 냉각수 유입구(175)와 냉각수 토출구(176)가 형성된다. 이때, 상기 버너 케이싱(170)과 가스 취입관(160) 사이에는 냉각수가 유동됨에 따라 상기 버너 케이싱(170)을 냉각하여 상기 전기로(110)의 열기에 의해 버너(140)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버너 케이싱(170)의 토출단은 상기 냉각수가 누설되지 않도록 밀폐된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기로의 버너장치의 작용에 관해 설명하기로 한다.
상기 전기로(110)가 가동되지 않을 경우에도 상기 버너(140)에서는 가스와 산소가 소량 토출됨에 따라 상기 전기로(110)는 일정한 온도로 유지된다. 그리고, 상기 전기로(110)에 고철 및 스크랩을 장입한 후 상기 버너(140)에서 좀 더 많은 양의 가스와 산소가 토출되도록 함으로써 상기 고철과 스크랩을 예열시킨다. 또한, 상기 전기로(110)가 실질적으로 제강공정을 수행하는 경우 상기 버너(140)에서는 최적의 가스와 산소가 토출된다. 이처럼 상기 버너(140)는 조업 패턴에 따라 가스와 산소의 공급량이 가변된다.
도 3을 참조하면, 상기 전극봉(118)에 전류를 인가하면, 상기 전극봉(118)에서는 아크가 발생되어 상기 고철 및 스크랩을 용융시킴에 따라 용강이 된다. 이때, 상기 용강의 상측에는 비중이 상대적으로 작은 슬래그 층이 위치된다. 상기 슬래그(slag)는 고철이나 스크랩(scrap)에 포함된 이물질이다.
또한, 상기 전기로(110)의 내부에는 용강 생성시 분진과 오염가스가 발생된다. 상기 집진기(10)가 가동됨에 따라 상기 오염가스와 분진이 집진기(10)로 배출된다. 이때, 상기 전기로(110)의 열기 또한 상기 오염가스와 분진과 함께 배출된다.
또한, 상기 버너(140)에서는 고압으로 화염이 분출되므로, 상기 버너(140)의 화염과 압력에 의해 상기 슬래그 층의 일부 슬래그가 비산됨에 따라 상기 전기로 벽면(112)에 붙게 된다. 상기 슬래그가 전기로 벽면(112)에 부착된 상태로 냉각되어 지금을 형성한다. 상기 지금의 크기가 커지게 되면, 상기 전기로(110)의 하측으로 낙하할 수 있다.
이때, 상기 버너 자켓(130)이 전기로 벽면(112)과 거의 동일 평면을 이루게 되므로, 상기 버너 자켓(130)이 낙하하는 지금에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버너 자켓(130)을 보수하기 위해 버너(140) 가동을 정지하지 않아도 되므로, 상기 버너 자켓(130)의 표면에 지금이 급속도로 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 버너(140)의 냉각수 토출구(176)가 지금에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 버너장치(120)에서 냉각수가 누설되는 것을 원천적으로 차단함으로써, 상기 냉각수의 누수에 의해 내화물이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 전기로 벽면에서 지금이 떨어지더라도 버너 자켓이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 전기로의 내화물이 손상되어 용강이 유출되는 것을 방지할 수 있으므로, 산업상으로 현저한 이용 가능성이 있다.

Claims (6)

  1. 전기로 벽면에 배치되고, 그 내측면이 상기 전기로 벽면과 나란하게 형성되는 버너 자켓; 및
    상기 버너 자켓에 결합되고, 가스가 토출되어 상기 전기로의 내부를 가열하는 버너를 포함하는 전기로의 버너장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너 자켓의 내측면은 상기 전기로 벽면과 동일평면을 이루거나 또는 전기로 벽면보다 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는 전기로의 버너장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너 자켓은 내부에 냉각 유로가 형성된 판 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기로의 버너장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너는 45~35°경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 전기로의 버너장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너 자켓의 내측면에는 슬래그 층이 부착될 수 있도록 요철된 형태의 슬래그 캐처를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기로의 버너장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬래그 캐처는 횡방향을 따라 길고 돌출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전기로의 버너장치.
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KR20150136925A (ko) * 2014-05-28 2015-12-08 현대제철 주식회사 전기로 버너 장치
EP3807424A4 (en) * 2018-06-18 2022-03-16 Systems Spray-Cooled, Inc. BURNER PLATE FOR A METALLURGICAL FURNACE

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