KR20130016687A

KR20130016687A - 제철소 가열로용 허니컴 축열체

Info

Publication number: KR20130016687A
Application number: KR1020110078766A
Authority: KR
Inventors: 이종천; 한대곤
Original assignee: 주식회사 칸세라
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-02-18

Abstract

본 발명은 기존의 알루미나 볼과 다른 구조인 허니컴(honeycomb) 형태의 축열체로서 축열연소시스템에 적합하면서 고효율을 나타낼 수 있게 한 제철소 가열로용 허니컴 축열체가 개시된다. 이를 위한, 제철소 가열로용 허니컴 축열체는 특정 길이의 기둥형상으로 이루어진 몸체부와, 상기 몸체부의 길이방향을 따라 상기 몸체부를 관통하도록 형성된 복수의 관통부들과, 탄화규소로 이루어지고, 상기 관통부들과 인접하도록 형성되며, 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 관통부를 통하여 이동되는 기체에 포함된 열을 축적하는 복수의 축열부들을 포함한다.

Description

제철소 가열로용 허니컴 축열체{honeycomb regenerator for ironworks of burner}

본 발명은 제철소 가열로용 허니컴 축열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소 가열로에 배치하여 축열 또는 방열 기능을 실행하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체를 제공하는데 목적이 있다.

제철소는 철광석에서 철을 추출하여 강판, 강관 등의 철재를 생산하는 곳이다.

제철소 가열로의 축열식 연소시스템의 연소설비는 버너장치 내에 축열용기와 축열체를 장착하여 열을 축열하고 방열하는 역할을 한다. 축열 연소시스템의 축열체는 사용되는 온도가 900℃가 넘는 고온에서 사용되기 때문에 금속계열의 소재보다는 세라믹스가 위와 같은 사용요구조건에 적합하다.

기존에 축열체로 사용되고 있는 세라믹볼(ball)은 외형이 커 무겁고 연소시스템의 작동주기인 30초 내에 축열이 완전히 이루어지지 않아 상온의 연소공기 유입시 냉각되어 시스템 효율이 높지 않은 문제점이 있다. 또한 폐가스 및 공기의 유입에 의해 세라믹볼이 서로 부딪치며 마모되어 사용시간이 줄어들게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 기존의 알루미나 볼과 다른 구조인 허니컴(honeycomb) 형태의 축열체로서 축열연소시스템에 적합하면서 고효율을 나타낼 수 있게 한 제철소 가열로용 허니컴 축열체를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체 는, 특정 길이의 기둥형상으로 이루어진 몸체부와, 상기 몸체부의 길이방향을 따라 상기 몸체부를 관통하도록 형성된 복수의 관통부들과, 탄화규소(SiC), 질화규소(Si₃N₄), 알루미나(Al₂O₃)로 이루어지고, 상기 관통부들과 인접하도록 형성되며, 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 관통부를 통하여 이동되는 기체에 포함된 열을 축적하는 복수의 축열부들을 포함한다.

본 발명에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체는 축열부(open cell)과 관통부(closed cell)을 교차로 배치시켜서 축열연소시스템에 적합하다. 또한, 기존의 알루미나보다 열전도율, 비열이 높은 탄화규소(SiC)를 사용하여 축열과 방열 성능이 향상되어 효율이 향상될 수 있다. 그리고, 축열연소시스템내에 장착되어 고온의 유해가스로부터 축열을 하고 연소공기 유입시 방열을 하게 된다. 기존 볼(ball) 형태와 달리 사각의 허니컴(honeycomb) 구조로 이루어져서 폐가스와 연소공기의 유입시에도 흔들리지 않고 마모되지 않으며 고온의 유독가스에도 반응하지 않아 사용시간이 더욱 연장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체 의 사시도.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체 의 사시도.
도 3은, 도 2에 도시된 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체 에서 A-A’ 라인을 따라 취한 단면도.
도 4는, 도 2에 도시된 제철소 가열로용 허니컴 축열체 에서 관통부와 축열부의 변형예를 도시한 사시도.
도 5 내지 도 7은, 본 발명의 제철소 가열로용 허니컴 축열체 에서 관통부와 축열부가 차지하는 다양한 비율을 도시한 사시도.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제철소 가열로용 허니컴 축열체(100)는 몸체부(110)와, 관통부(120)들과, 축열부(130)들을 포함한다.

몸체부(110)는 특정 길이의 기둥형상으로 이루어진다. 몸체부(110)의 형상의 일예로 원기둥형상, 사각기둥형상 등으로 이루어질 수 있다. 몸체부(110)는 제철소 가열로용 허니컴 축열체(100)의 외형을 형성한다.

관통부(120)는 상기 몸체부(110)의 길이방향을 따라 상기 몸체부(110)를 관통하도록 형성된다.

축열부(130)는 탄화규소, 알루미나, 실리콘 나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 관통부(120)들과 인접하도록 형성된다. 그리고, 축열부(130)는 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 관통부(120)를 통하여 이동되는 기체, 즉, 폐가스에 포함된 열을 축적한다.

한편, 상기 몸체부(110)에서 상기 관통부(120)와 축열부(130)는 서로 교번하도록 형성되어 체크무늬 패턴을 이루는 것도 가능하다. 더욱 상세하게 설명하면, 하나의 관통부(120)는 4개의 축열부(130)로 둘러 쌓이게 된다. 이에 따라, 관통부(120)를 통과한 폐가스에 포함된 열이 관통부(120) 주변의 축열부(130)에 효율적으로 전달될 수 있다. 즉, 관통부(120)와 축열부(130) 각각의 단부가 체크무늬 패턴을 이루도록 형성됨에 따라. 폐가스에 포함된 열이 더욱 용이하게 축적될 수 있다.

한편, 전술한 몸체부(110)는 탄화규소, 알루미나, 실리콘 나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 즉, 몸체부(110)가 축열부(130)와 동일한 소재로 이루어짐으로써, 몸체부(110)와 축열부(130)를 한번에 압출성형하여 한번에 일체로 제조할 수 있다. 이에 따라, 제조시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 축열성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 제철소 가열로용 허니컴 축열체(100)는 제철소에서 폐가스가 배출되는 유로상에 배치되어 폐가스에 포함된 열을 축적시킬 수 있다. 탄화규소로 이루어진 축열부(130)를 포함하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체(100)는 종래의 제철소 가열로용 허니컴 축열체(100)에 포함된 알루미나볼보다 열전도도가 우수하여 폐가스에 포함된 열을 회수하는 능력이 높다. 또한, 폐가스과 공기가 혼입되어 유입되더라도 알루미나볼과 다르게 마모되지 않기 때문에, 사용시간이 더욱 연장될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 제철소 가열로용 허니컴 축열체(200)는 축열부(130, closed cell)과 관통부(120, open cell)을 교차로 배치시켜서 열의 방열과 축열이 우수하므로, 축열연소시스템에 적합하다. 또한, 기존의 알루미나보다 열전도율, 비열이 높은 탄화규소(SiC)를 사용하여 축열과 방열 성능이 더욱 향상되어 효율이 향상될 수 있다. 그리고, 축열연소시스템 내에 장착되어 고온의 유해가스로부터 축열을 하고 연소공기 유입시 방열을 하게 된다. 기존 볼(ball) 형태와 달리 사각의 허니컴(honeycomb) 구조로 이루어져서 폐가스와 연소공기의 유입시에도 흔들리지 않고 마모되지 않으며 고온의 유독가스에도 반응하지 않아 사용시간이 더욱 연장될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제철소 가열로용 허니컴 축열체(300)에서 축열부(130)와 관통부(120)는 삼각형 형상으로 이루어질 수 있다. 미도시되었으나, 상기와 다르게, 축열부(130)와 관통부(120)는 육각형 형상으로 이루어지는 것도 가능하다.

한편, 상기 관통부(120)는 상기 몸체부의 일단부의 전체 면적에서 1% 내지 99%를 차지하도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제철소 가열로용 허니컴 축열체(400)에서 상기 관통부(120)는 상기 몸체부의 일단부의 전체 면적에서 75%가 되도록 하는 것도 가능하다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 제철소 가열로용 허니컴 축열체(500)에서 상기 관통부(120)는 상기 몸체부의 일단부의 전체 면적에서 50%가 되도록 하는 것도 가능하다. 또한, 제철소 가열로용 허니컴 축열체(600)에서 상기 관통부(120)는 상기 몸체부의 일단부의 전체 면적에서 25%가 되도록 하는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 제철소 가열로용 허니컴 축열체
110: 몸체부
120: 관통부
130: 축열부

Claims

특정 길이의 기둥형상으로 이루어진 몸체부;
상기 몸체부의 길이방향을 따라 상기 몸체부를 관통하도록 형성된 복수의 관통부들; 및
탄화규소, 알루미나, 실리콘 나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 관통부들과 인접하도록 형성되며, 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 관통부를 통하여 이동되는 기체에 포함된 열을 축적하는 복수의 축열부들;
를 포함하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체.
제1항에 있어서,
상기 몸체부에서 상기 관통부와 축열부는 서로 교번하도록 형성되어 체크무늬 패턴을 이루는 것을 특징으로 하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는 탄화규소, 알루미나, 실리콘 나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체.
제1항에 있어서,
상기 관통부는 상기 몸체부의 일단부의 전체 면적에서 1% 내지 99%를 차지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 제철소 가열로용 허니컴 축열체.