KR20150021173A - 용융물 미립화 장치 - Google Patents

용융물 미립화 장치 Download PDF

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박흥수
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Abstract

용융물 미립화 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는 고온의 용융물과 접촉함에 따른 디스크의 손상을 방지하며, 디스크의 안정적인 성능 유지를 보장하며 동시에 유지 보수가 간편한 용융물 미립화 장치를 제공하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치는 용융물이 공급되는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공되며 상기 챔버로부터 낙하되는 용융물이 원심력에 의해 상기 챔버 내벽면에 부딪치도록 회전하는 디스크; 및 상기 디스크의 상부면에 교체 가능토록 제공되는 접촉패드;를 포함한다.

Description

용융물 미립화 장치 {MOLTEN MATERIAL ATOMIZATION APPARATUS}
본 발명은 용융물 미립화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강이나 야금 공정 등에서 발생하는 용융 슬래그 등의 용융물을 미세한 입자로 미립화하는데 활용되는 용융물 미립화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 철강이나 야금 공정 등에서 발생하는 부산물인 용융 슬래그는 약 1,400℃ 이상의 고온으로 배출되며, 이와 같이 고온으로 배출되는 용융 슬래그 등으로부터 열 에너지를 회수하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.
이러한 열 회수 기술로 용융물로부터의 열회수 능력을 증가시키기 위해 용융물 미립화 장치를 구비하고 있다.
용융물 미립화 장치는 용융물을 미세한 입자로 미립화하여 표면적을 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 열교환 면적의 증가가 이루어지며 열회수 능력이 증가된다.
종래의 용융물 미립화 장치로는, 챔버 내부에 회전 가능한 디스크를 포함한다.
이러한 용융물 미립화 장치는 챔버 내부로 유입된 용융물을 회전하는 디스크의 상부에 낙하시키고, 이 디스크의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 용융물이 챔버 내부에 부딪히는 충격력에 의해 미립화하고 있다.
그러나, 종래의 용융물 미립화 장치는 고온의 용융물과 직접 접촉하는 디스크의 상면은 거의 용융물의 온도에 도달하게 되며, 이로 인하여 기계적인 강도가 급격히 저하될 뿐만 아니라 산화에 의한 표면 손상, 마모, 열변형 또는 열응력 발생에 의한 파단 등의 현상이 발생한다. 이러한 현상은 디스크의 안정적이고 장기적인 성능 보장을 저해하는 가장 큰 요인으로 알려져 있다.
국내 공개번호 제10-2013-0042775호
본 발명의 일 실시예는 고온의 용융물과 접촉함에 따른 디스크의 손상을 방지하며, 디스크의 안정적인 성능 유지를 보장하며 동시에 유지 보수가 간편한 용융물 미립화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치는 용융물이 공급되는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공되며 상기 챔버로부터 낙하되는 용융물이 원심력에 의해 상기 챔버 내벽면에 부딪치도록 회전하는 디스크; 및 상기 디스크의 상부면에 교체 가능토록 제공되는 접촉패드;를 포함한다.
또한, 상기 접촉패드는 복수로 분할되어 상기 디스크의 상부에 각각 제공될 수 있다.
또한, 상기 접촉패드는 금속재질 또는 세라믹을 포함하는 내화물로 제조될 수 있다.
또한, 상기 디스크는 철강, 구리, 황동, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 금속재질로 제조될 수 있다.
또한, 상기 디스크는 내부가 중공되며, 하부에는 구동수단에 연계되는 회전축이 제공되고, 상기 회전축을 통해 상기 디스크 내부로 냉각수를 순환하도록 연계되는 냉각수 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온의 용융물과 접촉하는 디스크의 상부에 패드를 교환 가능하게 제공하여 디스크의 손상, 마모, 열변형을 방지할 수 있고, 손상된 패드를 손쉽게 교체할 수 있도록 하여 유지, 관리를 용이하게 할 수 있으며, 이에 따라 디스크의 내구성 향상 및 안정적이고 장기적인 성능을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 확대한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 도시한 단면도.
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 도시한 평면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 확대한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 용융물 미립화 장치(10)는 제강 공정이나 야금 공정 등에서 발생하는 용융 슬래그의 열 에너지를 회수하기 위한 열회수 시스템에 적용될 수 있다.
이러한 용융물 미립화 장치(10)는 용융 슬래그의 열 에너지 회수뿐만 아니라 다양한 산업설비에서 발생하는 고온의 용융물(Y)로부터 열 에너지를 회수하는데 활용될 수 있다.
용융물 미립화 장치(10)는 용융물(Y)을 미세한 입자들로 미립화하여 표면적을 넓힌 후 냉매와 접촉시키는 등의 열 회수 공정을 통해 용융물(Y)의 열 에너지를 회수할 수 있다.
이를 위해, 용융물 미립화 장치(10)는 고온의 용융물(Y)이 공급되는 챔버(20)를 포함할 수 있다.
이 챔버(20)는 상부에 용융물(Y)이 공급되는 유입구(22)가 제공될 수 있다. 또한, 챔버(20)의 하부는 미립화된 용융물(Y)이 배출되는 배출구가 마련될 수 있다.
또한, 이 챔버(20)의 내부에는 유입구(22)를 통해 낙하되는 용융물(Y)과 부딪치도록 제공된 디스크(30)가 제공될 수 있다. 이 디스크(30)는 모터와 같은 (도시되지 않은)구동수단에 연계되어 회전 가능하게 제공될 수 있다.
이러한 디스크(30)는 챔버(20)로 용융물(Y)이 낙하시 회전할 수 있으며, 이에 따라 디스크(30)는 낙하된 용융물(Y)을 회전에 의해 발생하는 원심력을 이용하여 원주방향의 챔버(20) 내벽면으로 날려 보내게 된다.
이때 용융물(Y)은 디스크(30)의 가장자리에서 작은 크기의 액적(液滴)으로 비산되며 챔버(20) 내벽면으로 날아가는 과정 및 챔버(20) 내벽면에 부딪치는 충격 등에 의해 미세한 입자 형태로 미립화될 수 있다.
한편, 디스크(30)의 상부면에는 낙하되는 용융물(Y)과 직접 접촉되는 접촉패드(40)가 제공될 수 있다.
본 실시예에서 접촉패드(40)는 디스크(30)의 상부면에 교체 가능토록 설치될 수 있다. 이를 위해, 접촉패드(40)에는 디스크(30)의 상부에 볼트 등의 체결부재(B)로 결합되도록 체결부재(B)가 삽입되는 구멍이 제공될 수 있다.
이러한 접촉패드(40)는 용융물(Y)과 접촉하는 과정에서 열적 손상이나, 기타 충격 등에 의해 손상시 체결부재(B)를 해체하여 다른 접촉패드(40)로 교체할 수 있다.
접촉패드(40)는 고온의 용융물(Y)을 접촉하는 사용환경에서 견딜 수 있도록 내마모성이 있고 고온강도가 유지되는 금속재질 또는 세라믹 등의 내화물로 제조될 수 있다.
한편, 디스크(30)는 접촉패드(40)의 열을 냉각할 수 있도록 냉각수(W)가 순환 가능하게 제공될 수 있다.
이를 위해, 디스크(30)는 접촉패드(40)가 체결부재(B)를 매개로 설치되는 상부 디스크(32)와, 상부 디스크(32)와의 사이에 소정의 중공부를 형성하며 결합되는 하부 디스크(34)를 포함할 수 있다.
또한, 하부 디스크(34)의 중앙부에는 구동수단에 연계되는 회전축(36)이 제공될 수 있다.
상부 디스크(32)와 하부 디스크(34) 사이에는 밀폐를 위한 씰링부(35), 예컨대 오링이 제공될 수 있다.
상부 디스크(32)와 하부 디스크(34)는 씰링부(35)를 개재한 상태에서 볼트 등의 체결부재(B)에 결합될 수 있다.
또한, 상부 디스크(32)는 접촉패드(40)와의 열전달 효율을 높일 수 있도록 열전달율이 높은 재질로 제조될 수 있다. 일례로, 상부 디스크(32)는 철강, 구리, 황동, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 금속재질로 제조될 수 있다.
또한, 디스크(30)는 중공된 내부 공간으로 냉각수(W)가 순환되며 접촉패드(40)를 냉각하도록 제공될 수 있다.
이를 위해, 하부 디스크(34)의 회전축(36)은 관통 형성될 수 있고, 회전축(36)을 통해 디스크(30) 내부로 냉각수(W)를 순환하도록 냉각수 공급부가 연계될 수 있다.
냉각수 공급부는 냉각수 공급원과 연결된 배관부재(38)를 포함할 수 있으며, 이 배관부재(38)를 통해 공급된 냉각수(W)가 디스크(30) 내부에 형성된 중공부를 순환한 후, 회전축(36)의 내부 공간을 통해 배출되도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 용융물 미립화 장치(10)는 디스크(30) 상부에 제공되는 접촉패드(40)에서 고온의 용융물(Y)과 직접적인 접촉이 이루어지므로, 고온의 용융물(Y)에 의한 디스크(30)의 기계적인 손상 및 고온의 용융물(Y)에 의한 열축적을 방지할 수 있다.
또한, 이러한 접촉패드(40)는 디스크(30)로부터 주기적으로 교체할 수 있어, 손상 등의 발생시 유지, 보수가 용이하고, 디스크(30)의 손상을 최소화할 수 있어 디스크(30)의 유지 관리에 소요되는 비용도 절감할 수 있다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융물 미립화 장치의 디스크를 도시한 평면도이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에서 접촉패드(40)는 복수로 분할되어 디스크(30)의 상부에 각각 설치될 수 있다.
예컨대 접촉패드(40)는, 도 4의 (a)와 같이, 중앙부분과 외곽부분으로 분할될 수 있고, 외곽 부분은 복수로 분할될 수 있다.
또한, 접촉패드(40)는, 도 4의 (b)와 같이, 중앙부분과 외곽부분으로만 분할되는 것도 가능하다.
또한, 접촉패드(40)는, 도 4의 (c)와 같이, 하나의 단일형으로 제공되는 것도 가능하다.
한편, 접촉패드(40)의 형태나 크기 등은 본 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예컨대 접촉패드(40)의 분할된 크기와 형태 등은 용융물 미립화 장치(10) 및 디스크(30)의 크기 등에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 용융물(Y)은 제철소에서 발생하는 용융 슬래그일 수 있으며, 이외에도 제강 공정이나 야금 공정 등의 다양한 설비에서 발생하는 다양한 용융물(Y)일 수 있으며, 이에 따라 접촉패드(40)도 용융물(Y)의 재질이나 점성, 이물질 포함 여부 등에 따라 재질이나 두께 등이 변경되는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서 접촉패드(40)는 볼트 등의 체결부재(B)에 의해 디스크(30)에 결합되는 것으로 설명하고 있으나, 접촉패드(40)의 결합방법은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예컨대, 체결부재(B)는 접촉패드(40)의 상부를 관통하여 디스크(30), 즉 상부디스크(30)에 결합되는 것으로 설명하고 있으나, 상부디스크(30)의 하부를 관통하여 접촉패드(40)의 하부에 체결되는 것도 가능하다. 이와 같이, 체결부재(B)가 접촉패드(40)의 하부에 체결되면, 체결부재(B)가 용융물(Y)에 노출되지 않아 체결부재(B)의 열적 손상에 의한 결합불량을 방지할 수 있다.
또한, 접촉부재는 체결부재(B) 외에도 접착제나 기타 다른 고정구조에 의해 디스크(30)에 결합되는 것도 가능하다.
전술된 바와 같이 제공된 용융물 미립화 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제강 공정이나 야금 공정에서 발생한 고온의 용융물(Y)이 직접 또는 다른 이송수단에 의해 챔버(20)의 유입구(22)로 공급된다.
그리고, 챔버(20)의 유입구(22)로 공급된 용융물(Y)은 디스크(30)로 낙하되며, 디스크(30) 상부에 제공된 접촉패드(40)와 접촉된다.
이때, 디스크(30)는 구동수단에 연계되어 회전하고 있는 상태로, 용융물(Y)은 디스크(30)의 회전에 의해 발생한 원심력에 의해 디스크(30)의 가장자리로 밀려나며 작은 액적으로 분할될 수 있다. 또한, 용융물(Y)은 디스크(30)의 가장자리로부터 이탈되며 원주방향으로 비산될 수 있다. 그리고, 디스크(30)로부터 비산된 용융물(Y)은 챔버(20)의 내벽면으로 날라가며 부딪치는 충격에 의해 더욱 미세한 입자로 부서지며 미립화될 수 있다.
또한, 디스크(30)는 냉각수 공급원과 연결된 배관부재(38)를 통해 냉각수(W)가 순환되며, 이 과정에서 고온의 용융물(Y)로부터 접촉패드(40)로 전달되는 열을 냉각한다.
한편, 접촉패드(40)는 고온의 용융물(Y)과 직접적인 접촉이 이루어짐에 따라 기계적인 마찰, 충격이 전달될 수 있고, 고온의 열에 의해 열적 손상이 발생할 수 있다.
이와 같이, 접촉패드(40)가 손상되면, 접촉패드(40)를 디스크(30)로부터 분리한다. 그리고, 접촉패드(40)가 분리된 위치에 새로운 접촉패드(40)를 설치한다. 이때, 접촉패드(40)는 볼트 등의 체결부재(B)에 의해 분리 또는 결합한다.
본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10: 용융물 미립화 장치 20: 챔버
22: 유입구 30: 디스크
32: 상부 디스크 34: 하부 디스크
35: 씰링부 36: 회전축
38: 배관부재 40: 접촉패드

Claims (5)

  1. 용융물이 공급되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 제공되며 상기 챔버로부터 낙하되는 용융물이 원심력에 의해 상기 챔버 내벽면에 부딪치도록 회전하는 디스크; 및
    상기 디스크의 상부면에 교체 가능토록 제공되는 접촉패드;
    를 포함하는 용융물 미립화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉패드는 복수로 분할되어 상기 디스크의 상부에 각각 제공되는 용융물 미립화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉패드는 금속재질 또는 세라믹을 포함하는 내화물로 제조되는 용융물 미립화 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 디스크는 철강, 구리, 황동, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 금속재질로 제조되는 용융물 미립화 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스크는 내부가 중공되며, 하부에는 구동수단에 연계되는 회전축이 제공되고,
    상기 회전축을 통해 상기 디스크 내부로 냉각수를 순환하도록 연계되는 냉각수 공급부를 더 포함하는 용융물 미립화 장치.


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