KR20170137120A - 야금 용기 내로의 상부 주입을 위한 랜스 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

야금 용기 내로의 상부 주입을 위한 랜스 및 이를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20170137120A
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KR1020177030472A
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마르틴 크라이에르호프
크리스티안 바르메르스
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비수비우스 크루서블 컴패니
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Abstract

본 발명은 균열 형성에 덜 취약한, 야금 용기 내로의 유체의 상부 주입을 위한 랜스에 관한 것으로서, 랜스는 (a) 내측 튜브(1), (b) 내측 튜브(1)를 둘러싸는 내화성 시스(2), (c) 상기 내측 튜브(1)에 견고하게 결합되고 내화성 시스(2) 내에 적어도 부분적으로 매립되는 앵커링 지점(4), (d) 내측 튜브를 내화성 시스로부터 분리시키는 환형 갭(1g), (e) 내측 튜브(1)를 둘러싸는 적어도 하나의 환형 가이드(5)를 포함하고, 환형 가이드는 내측 튜브(1)에 외접하는 환형 부분(5A), 및 환형 부분으로부터 횡방향으로 견고하게 연장되고 내화성 시스(2) 내에 적어도 부분적으로 매립되는 적어도 2개의 앵커 돌출부(5P)를 포함하고, 가이드 갭(5g)이 환형 부분과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 형성된다. 본 발명에 따르면, 상기 적어도 2개의 앵커 돌출부(5P)는 환형 부분의 외부 표면에 걸쳐 분포되고, 90° 내지 270°에 포함되는 각도만큼 서로 분리된다.

Description

야금 용기 내로의 상부 주입을 위한 랜스 및 이를 제조하기 위한 방법
본 발명은 선철(pig iron), 강(steel) 또는 페로니켈(ferronickel)과 같은 금속 생산의 제련 공정에 적합한 야금 용기(metallurgical vessel) 내로 유체 또는 고체 미립자 재료를 주입하기 위한 랜스(lance)에 관한 것이다. 특히, 그것은 열 구배(thermal gradient)에 의해 야기되는 균열 형성에 대해 보다 높은 저항을 생성하는 특정 설계를 갖는 랜스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 랜스를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
금속 생산은 흔히, 예를 들어 선철 및 강 생산의 제련 공정을 위해 유체, 일반적으로 고체 미립자 재료가 있거나 없는 가스의 주입을 필요로 한다. 도 1에 예시된 바와 같이, 세장형 랜스(elongated lance)가 이러한 목적에 사용되며, 이때 일 단부가 야금 용기(20) 내에 수용된 용융된 금속(21) 내에 침지된다. 랜스는 일반적으로 금속, 일반적으로 강으로 제조되는 중공형 내측 튜브(hollow inner tube)(1)로 구성되며, 이러한 내측 튜브는 내화성 재료(refractory material)의 시스(sheath)(2) 내에 부분적으로 매립되어, 랜스가 내부에 침지되는 고온의 용융된 금속과의 접촉으로부터 내측 튜브를 보호한다. 랜스가 흔히 용융된 금속 내로 실질적으로 수직으로 침지되기 때문에, 슬리브(sleeve)가 내측 튜브로부터 미끄러지는 것을 방지하기 위해 내측 튜브가 슬리브에 앵커링된다(anchored). 예를 들어, EP-A1-2712938호의 도 2 및 도 3이 모두 내측 튜브 길이를 따라 분포되는 앵커링 요소(anchoring element)를 예시한다.
도 2에 예시된 바와 같이, 사용시, 랜스가 내측 튜브 평균 온도 T1과 내화성 시스 평균 온도 T2 사이의 반경 방향으로의 극심한 시간 의존적 열 구배에 노출된다. 예를 들어, 시간 t0에서, 랜스가 용융된 금속 내로 침지될 때, 전체 랜스는 내화성 시스의 외측 표면에서 용융된 금속 외부의 주위 온도 TR(또는 예열된 온도)로부터 용융된 금속의 온도 TM으로 변하는 한편, 내측 튜브는 그것을 통해 유동하는 유체에 의해 냉각되어 비교적 저온으로 유지된다. 주입 공정 중에, 내측 튜브를 통해 주입되는 유체 및 입자의 유량 및 조성은 사전설정된 주입 시퀀스(pre-set injection sequence)에 의존하여 시간에 따라 달라질 수 있다. 내측 튜브의 온도가 그에 따라 달라질 것이다. 도 2를 참조하면, 내측 튜브 내에서의 유량이 시간 t1과 t2 사이에서 감소하는 경우, 내측 튜브 온도 T1이 증가할 것이고, 역으로, 유량이 시간 t3와 t4 사이에서 증가하거나 유체의 조성이 달라져 보다 높은 열 전도율을 생성하는 경우, 사용 중에, 열 구배 ΔT = T2 - T1의 추가의 변동을 갖고서, 내측 튜브의 온도 T1이 그에 따라 감소할 것이며; ΔT의 값은 대략 1000℃에 이를 수 있다. 랜스가 시간 t5에서 야금 용기로부터 인출될 때, 가스 유동이 일반적으로 중단되고, 내측 튜브 온도 T1이 T2와 함께 실온으로 점진적으로 하락하기 전에 증가한다.
강의 열 팽창 계수는 그러한 랜스를 제조하기 위해 통상 사용되는 내화성 재료의 열 팽창 계수보다 거의 두 자릿수 더 높을 수 있다. 열 팽창 계수의 차이 및 강한 온도 구배의 변동은 강 내측 튜브와 내화성 시스 재료 사이의 열 팽창의 상당한 차이를 발생시킨다. 앵커링 요소의 레벨(level)에서 내측 튜브와 외측 내화성 시스 사이의 상대 이동이 가능하지 않기 때문에, 사용 중에 내측 튜브와 내화성 시스 재료 사이의 상당한 전단 응력이 생성된다. 그 결과, 사용 중에 내화성 시스의 시간에 따른 열화 시퀀스를 도시하는 도 3에 예시된 바와 같이 내화성 재료 내에 균열이 형성된다. 균열이 내측 튜브로의 용융된 금속의 진입을 허용할 때, 랜스는 분명히 못쓰게 된다.
내화성 시스의 균열을 감소시키기 위해, DE-U1-29705901호는 내측 튜브보다 작은 직경의 금속 로드(rod) 및 앵커 노드(anchor node)에 의해 보강되는, 내화성 시스와 밀착 접촉하는 얇은 내측 금속 튜브로 제조되는 랜스를 제안하며, 로드는 내측 금속 튜브의 내부 공간 내부에서 중심설정되고, 금속 튜브의 하부 단부에 가까운 4개의 돌출부를 통해 내측 금속 튜브에 용접된다. 랜스의 강성은 금속 로드에 의해 부여된다. 아르곤이 내측 튜브와 금속 로드 사이에 생성된 공동(cavity) 내로 유입된다. 내측 튜브 벽의 두께가 작기 때문에, 가스의 유입이 벽을 냉각시키고, 내측 튜브가 축방향으로 팽창하는 것을 어느 정도 방지한다. 그러나, 내측 튜브가 여전히 내화성 시스와 밀착 접촉하기 때문에 결과가 불만족스럽다.
내화성 시스에 대한 내측 튜브의 대안적인 결합이 위에 인용된 EP-A1-2712938호에 개시된 것과 같은 전통적인 랜스에 비해 균열 형성의 감소를 허용하는 GB-A-2107034호에 제안된다. 내측 튜브의 원주 주위에 용접되는 앵커링 후크(anchoring hook)가 내측 튜브의 출구 단부에 제공된다. 앵커링 후크는 내화성 시스 내에 매립되고, 내화성 시스가 내측 튜브로부터 활주하는 것을 방지한다. 다수의 개별 (단일) 코일 강 스프링이 내화성 시스 내부에서 내측 튜브를 안정시키기 위해 내측 튜브의 매립된 부분의 나머지를 따라 분포된다. 앵커링 후크가 튜브에 고정식으로 부착된 상태에서, 코일 강 스프링이 코일 스프링에 대한 튜브의 축방향 이동을 제공한다. 스프링의 코일은 내측 튜브 상에 꼭 맞게 끼워맞춤되어, 스프링의 코일이 튜브를 파지하고, 따라서 튜브가 그것의 축방향 위치로 유지된다. 반경방향으로 연장되는 부재가 각각의 스프링 코일의 자유 단부에 의해 제공되고, 시스의 내화성 재료 내에 매립된다. 이러한 부재는 코일의 권선(turn)을 벌리는 데 도움을 주기 위한 레버로서의 역할을 하고, 따라서 스프링이 튜브의 길이를 따라 제위치로 자유로이 이동되게 할 수 있으며, 해제시, 코일이 수축되고, 스프링이 내측 튜브를 견고하게 파지한다.
GB-A-2107034호에 개시된 랜스의 바람직한 실시예에서, 접합 매트릭스(bonding matrix) 내의 세라믹 섬유와 같은 단열 재료의 슬리브가 튜브의 길이를 따라 연속적으로 연장되는 재료의 슬리브로서 또는 앵커링 수단들 사이에서 연장되는 일련의 보다 짧은 슬리브로서 튜브와 내화성 슬리브 사이에 제공된다. 대안적으로, 판지(cardboard) 또는 다른 가연성 재료의 슬리브가 내화성 슬리브와 튜브 사이에 제공될 수 있다. 랜스의 사용 중에, 판지 또는 다른 재료는 소실되어 내화성 슬리브와 튜브 사이에 공기 갭(air gap)을 형성할 것이다.
오직 내측 튜브의 출구 단부에 위치되는 고정된 앵커 및 내측 튜브의 나머지 길이에 걸쳐 분포되는 일련의 활주 앵커를 내측 튜브에 제공하는 GB-A-2107034호에 제안된 개념은, 그것이 내측 튜브의 강 및 시스의 내화성 재료가 임의의 상당한 전단 응력을 형성함이 없이 온도 구배 변동에 응답하여 서로 비교적 자유로이 팽창하도록 허용하기 때문에, 이론적으로는 흥미롭다. 그러나, GB-A-2107034호에 개시된 바와 같은 상기 개념의 실시화(reduction to practice)가 하기의 이유로 전혀 만족스럽지 못하다. 스프링의 코일은 시스의 내화성 재료를 주조하기 전에 이미 내측 튜브 상에 꼭 맞게 끼워맞춤된다. 내화성 시스가 형성되고 경화될 때, 코일 스프링이 상기 내화성 재료 내에 매립되고, 그것의 연장 부재가 스프링의 코일을 벌리도록 더 이상 이동할 수 없다. 사용시, 내측 튜브 및 코일 스프링의 온도 T1이 상승할 것이며, 따라서 반경방향으로 팽창할 것이다. 반면에, 코일 스프링은 그것들이 내화성 재료 내에 매립됨으로써 허용되는 것 이상으로 팽창할 수 없다. 결과적으로, 내측 튜브에 대한 코일 스프링의 파지가, 실제로 내화성 시스에 대한 내측 튜브의 이동이 더 이상 가능하지 않을 정도로 단단해진다. 결과적으로, 전통적인 랜스에서와 같이 상당한 전단 응력이 형성되어, 조기 균열 형성으로 이어진다.
따라서, 향후(henceforth) 달성되는 것보다 균열 형성에 더욱 강력히 저항하는, 야금 용기 내로 유체를 주입하기 위한 랜스가 여전히 필요하다. 본 발명은 신규한 독창적인 개념의 랜스 설계로 이러한 문제에 대한 해법을 제안한다. 본 발명의 이들 및 다른 이점이 하기에 더욱 상세히 기술된다.
본 발명은 첨부된 독립 청구항에 한정된다. 바람직한 실시예가 종속 청구항에 한정된다. 특히, 본 발명은 야금 용기들 내로의 유체 또는 미립자 재료의 상부 주입을 위한 랜스에 관한 것으로서, 랜스는:
(a) 중공형이고 금속으로 제조되며, 길이 L에 걸쳐 종방향 X1을 따라 입구 단부로부터 튜브 단부까지 연장되어, 튜브 입구로부터 튜브 단부에 또는 튜브 단부에 인접하게 위치되는 가스 출구까지 유체 유동 경로를 한정하는, 내측 튜브;
(b) 내측 튜브의 길이 L1 ≤ L에 걸쳐 튜브 단부로부터 내측 튜브를 둘러싸는 내화성 재료의 시스;
(c) 앵커 레벨(anchor level)에서 상기 내측 튜브에 견고하게 결합되고, 내화성 시스 내에 적어도 부분적으로 매립되어, 종방향 X1으로의 내화성 시스에 대한 앵커 레벨에서의 내측 튜브의 임의의 이동을 방지하는, 앵커링 지점(anchoring point);
(d) L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 내측 튜브를 내화성 시스로부터 분리시키는 환형 갭(annular gap);
(e) 내측 튜브를 둘러싸고 환형 갭의 길이 Lg 내에 위치되는 적어도 하나의 환형 가이드(annular guide)를 포함하고, 상기 환형 가이드는:
- 내측 튜브를 향하고 내측 튜브에 외접하는 내측 표면, 및 외측 표면을 갖는 환형 부분, 및
- 환형 부분의 외측 표면으로부터 횡방향으로 견고하게 연장되고 내화성 시스 내에 적어도 부분적으로 매립되는 적어도 2개의 앵커 돌출부(anchor protrusion)들을 포함하고, 가이드 갭(guide gap)이 환형 부분의 내측 표면의 50% 이상과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 형성되어, 종방향 X1을 따른 환형 가이드에 대한 내측 튜브의 이동을 허용하고,
상기 적어도 2개의 앵커 돌출부들은 환형 부분의 외부 표면에 걸쳐 분포되고, 환형 부분의 도심(centroid)으로부터 그리고 환형 가이드의 환형 부분의 외측 표면과의 2개의 앵커 돌출부들의 접촉점들 사이에서 측정되는 90° 내지 270°에 포함되는 각도만큼 서로 분리된다.
일부 경우에, 열 분해성(thermally degradable) 재료, 기계적으로 제거가능한(mechanically removable) 재료, 및/또는 열 제거성(thermally removable) 재료가 환형 갭 내에 존재할 수 있다. 이는 랜스가 내측 튜브 주위로부터 모든 그러한 재료들을 제거하기에 충분한 고온 또는 기계적 응력에 노출되지 않은 경우에 그러하다. 예를 들어, 랜스가 소성되지(fired) 않았거나 야금 용기에 사용되지 않았으면, 환형 갭의 전체 체적이 그러한 재료로 충전될 것이다. 대안적으로, 랜스의 사용 후에, 온도 조건이 상기 재료들 전체를 제거하기에 충분하지 않아, 환형 갭 내에 일부 파편들을 남겼을 수 있다. 이는 열 분해성 또는 열 제거성 시트(sheet) 재료의 층으로 적어도 부분적으로 덮일 수 있는 환형 부분의 외측 표면 및/또는 앵커 돌출부들의 일부 부분들에 동일하게 적용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 환형 갭의 최대 폭은 0.5 내지 15 mm, 바람직하게는 1 내지 10 mm, 그리고 더욱 바람직하게는 2 내지 5 mm에 포함된다. 환형 갭이 내측 튜브의 전체 원주에 걸쳐 균일한 것이 바람직하고, 그러한 결과는 일반적으로 후술되는 바와 같은 생산 방법으로 달성된다. 그러나, 내측 튜브가 환형 갭을 한정하는 공간 내에서 반경 방향으로 이동할 수 있기 때문에, 내측 튜브가 항상 환형 갭과 동축으로 유지될 것이 보장될 수 없다. 환형 갭 내에서의 내측 튜브의 이동의 자유를 제한하기 위해, 환형 가이드들이 사용될 수 있다. 이러한 기능을 충족시키기 위해, 환형 가이드의 환형 부분의 내측 표면과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 한정되는 가이드 갭이 환형 갭과 동일하거나 그보다 작은 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 가이드 갭의 최대 폭은 환형 갭의 최대 폭보다 작고, 바람직하게는 0.5 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 mm에 포함된다.
일 실시예에서, 환형 가이드의 환형 부분은 폐루프(closed loop)를 형성한다. 대안적인 실시예에서, 환형 가이드의 환형 부분은 환형 부분의 내측 주연부의 40% 이하의 폭의 슬릿(slit)을 가진 개루프(open loop)를 형성한다. 후자의 실시예는 그것이 재료를 덜 필요로 한다는 점에서, 그리고 환형 부분의 내경이 슬릿의 폭을 증가시키거나 감소시킴으로써 탄성적으로 달라질 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.
많은 랜스들에서, 튜브 단부에 인접하고 튜브 단부를 포함하는 내측 튜브의 출구 부분이 내측 튜브로부터 내화성 시스를 통해 가스 출구(들)까지 연장되는 하나 이상의 출구 튜브들에 결합되어, 내측 튜브의 내측 보어(inner bore)를 랜스의 외부와 유체 연통하게 하는 것이 바람직하다. 이러한 설계는 가스 및/또는 입자들의 유동(들)을 상이한 방향들로 배향시키도록 허용하고, 야금 용기의 고온에 대한 내측 튜브의 노출을 감소시킨다.
온도 구배들에 노출될 때 내측 튜브의 매립된 길이의 대부분에 내화성 시스에 대해 종방향으로 이동할 자유를 제공하기 위해, 단일 앵커링 지점이 상기 내측 튜브에 결합되는 것이 바람직하다. 수개의 앵커링 지점들이 내화성 시스에 의해 둘러싸이는 내측 튜브의 길이를 따라 분포되는 경우에, 종방향 X1으로 서로 가장 멀리 떨어진 2개의 앵커링 지점들의 내측 튜브에 대한 결합 위치들이 거리 L0만큼 분리되는 것이 필요하고, 여기서 L0 ≤ 5.5 10-6 / α [m]이며, α는 내측 튜브의 열 팽창 계수이다. 모든 경우에, 거리 L0가 어떠한 경우에도 50 cm 이하인 것이 필요하다.
랜스의 바람직한 설계에서, 단일 앵커링 지점 또는 입구 단부로부터 가장 멀리 위치되는 수개의 앵커링 지점들 중 하나는 튜브 단부의 또는 튜브 단부에 인접한 위치에서 내측 튜브에 결합된다. 이러한 구성은 하기의 이유로 유리하다. 내화성 재료들이 인장 모드(tensile mode)에서보다 압축시 보다 우수한 저항을 갖는 것이 잘 알려져 있다. 랜스가 일반적으로 내화성 시스로부터 돌출되는 내측 튜브의 상부 부분을 클램핑(clamping)함으로써 작동 위치로 유지되기 때문에, 사용시 앵커 지점으로부터 상류에 위치되는 내화성 시스의 중량이 앵커링 지점 상에 놓이고 압축된다. 인장 응력에 노출되는 내화성 재료의 부분은 앵커링 지점으로부터 하류로 연장되는 부분이다. 앵커링 지점을 내측 튜브의 튜브 단부 부근에 위치시킴으로써, 내화성 재료의 대부분이 앵커링 지점으로부터 상류에 위치되고 압축되는 반면에, 그것의 자중에 의해 생성되는 인장 응력에 노출되는, 앵커링 지점의 하류에 위치되는 내화성 재료의 부분은 상당히 더 작다(그리고 더 가벼움).
앵커 돌출부들은 서로 횡단하는 2개의 부분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그것들은 내화성 시스 내에 강한 앵커를 생성하기 위해 T-형상, V-형상, X-형상, 또는 Y-형상을 한정할 수 있다.
본 발명은 또한 하기의 단계들을 포함하는, 위에 한정된 바와 같은 랜스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다:
(a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브를 제공하는 단계로서, 내측 튜브는 튜브 단부, 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되는, 튜브 단부로부터 거리 La에 위치되는 앵커링 지점을 포함하고, La ≤ L인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
(b) 열 분해성 재료, 기계적으로 제거가능한 재료, 및/또는 열 제거성 재료로 제조되는 제1 튜브형 스페이서(tubular spacer)를 내측 튜브 위로 삽입하는 단계;
(c) 적어도 2개의 앵커링 돌출부들을 갖는 환형 가이드를, 환형 가이드가 제1 튜브형 스페이서의 에지 상에 놓일 때까지, 내측 튜브 위로 삽입하는 단계;
(d) 환형 가이드들의 원하는 개수에 도달할 때까지 그리고 튜브형 스페이서들과 환형 가이드들의 누적 길이가 환형 갭의 원하는 길이 Lg와 동일하거나 그보다 클 때까지, 단계들 (b) 및 (c)를 반복하는 단계;
(e) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이를 갖는 주조 주형(casting mould)을 제공하는 단계;
(f) 이와 같이 형성된 내측 튜브를, 튜브 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
(g) 내화성 재료를 주형 내로 주조하여, 이와 같이 형성된 내측 튜브 및 환형 가이드들의 앵커링 돌출부들의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계로서, Lg ≥ ½ L1인, 상기 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
(h) 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계.
위에 한정된 바와 같은 랜스가 또한 하기의 단계들을 포함하는 대안적인 방법에 의해 생성될 수 있다:
(a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브(1)를 제공하는 단계로서, 내측 튜브는 출구 단부(1d), 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되고 출구 단부(1d)로부터 거리 L1 내에 포함되는 앵커링 지점(4)을 포함하고, L1 ≤ L인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
(b) 거리 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 주어진 두께의 열 분해성, 기계적으로 제거가능한 재료, 및/또는 열 제거성 시트 재료(11W)로 내측 튜브(1)의 외측 표면을 감싸는 단계;
(c) 시트로 감싸진 내측 튜브(1) 위로, 사전한정된 거리만큼 서로 이격되는 원하는 만큼 많은 환형 가이드들(5)을 삽입하는 단계;
(d) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이의 주조 주형을 제공하는 단계;
(e) 이와 같이 감싸진 내측 튜브를, 출구 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
(f) 내화성 재료를 주형 내로 주조하여, 이와 같이 형성된 내측 튜브 및 환형 가이드들의 앵커링 돌출부들(5P)의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
(g) 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계.
랜스의 소성(firing) 중에 또는 랜스를 야금 용기 내로 침지시킬 때, 튜브형 스페이서들 또는 시트 재료의 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료가 열 분해되거나 제거될 수 있고 내측 튜브의 외측 표면으로부터 적어도 부분적으로 소실되고, 따라서:
Figure pct00001
내화성 시스에 대한 앵커링 지점(4)으로부터 멀리 떨어진 내측 튜브의 부분의 종방향 X1을 따른 이동을 허용하는 환형 갭이 내화성 시스의 길이 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 내측 튜브와 내화성 시스 사이에 형성되고,
Figure pct00002
종방향 X1을 따른 환형 가이드들에 대한 내측 튜브의 이동을 허용하는 가이드 갭이 환형 가이드들의 내측 표면의 주연부의 50% 이상에 걸쳐 형성된다.
위에 한정된 2가지 방법들 중 어느 하나는 열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료를, 상기 적어도 2개의 앵커 돌출부들 및/또는 환형 가이드들의 상기 환형 부분의 외측 표면의 적어도 일부분 상에 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 재료의 제거는 환형 가이드들의 환형 부분의 일정 정도의 반경방향 팽창을 허용하는 갭을 형성한다.
내화성 시스와 내측 튜브의 상이한 열 팽창 계수 및 열 사이클로 인한 균열에 더하여, 운반 중의 서투른 취급에 기인하는 작은 균열이 발생할 수 있다. 균열은 또한 용융된 금속의 욕(bath) 레벨의 영역에서 생성될 수 있다: 가스가 용융된 금속 욕 내로 유입됨에 따라, 기포들이 랜스를 따라 상승하고 용융된 금속 욕의 표면에서 파열되어 난류를 생성한다. 비산하는(splashing) 용융된 금속으로 인해 큰 기계적 힘이 발생되어, 용융된 금속의 침투에 의해 기존 균열들의 크기를 증가시키거나 새로운 균열들을 생성한다. 때때로, 반경방향 균열들이 매우 깊어, 내화성 시스를 2개의 부분들로 분할시키게 된다. 내화성 시스의 밀도가 용융된 금속의 밀도보다 낮기 때문에, 시스의 탈착된 상부 부분은 내측 튜브와 더 이상 연결되지 않아 떠오른다. 그러면, 내측 튜브는 더 이상 보호되지 않고 용융된 금속과 접촉하게 되어 궁극적으로 용융된다. 랜스의 하부 부분은 욕 내에서 소실된다.
그러한 경우에 랜스의 임의의 분할을 방지하기 위해, 본 발명의 유리한 실시예는 푸셔(pusher) 및 차단 요소(blocking element)를 포함한다. 차단 요소는 L1보다 큰 앵커 레벨로부터의 거리에 있는 상기 내측 튜브의 부분에서 내측 튜브에 견고하게 결합되며, 푸셔는 차단 요소에 탄성적으로 부착되고, 푸셔는 내화성 시스를 종축 X1의 방향을 따라 밀어내도록 구성된다. 다른 실시예에서, 푸셔는 앵커 레벨 반대편의 내화성 시스의 표면과 접촉하도록 구성되는 접촉 요소를 포함하고, 하나 이상의 탄성 요소들에 의해 차단 요소에 부착된다.
도 1은 (a) 야금 용기 내로의 도입 전 및 (b) 도입 후 그리고 고체 미립자 재료가 있거나 없는 유체의 주입 중의 랜스를 예시하는 도면.
도 2는 내측 튜브의 평균 온도 T1 및 내화성 시스의 평균 온도 T2(상부 그래프), 및 이용 시간의 함수로서 대응하는 온도 구배 ΔT = T2 - T1(하부 그래프)을 개략적으로 예시하는 도면. 두 그래프에서, 가로 좌표는 시간을 나타냄.
도 3은 사용 중 종래 기술의 랜스의 열화 시퀀스를 개략적으로 예시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 랜스의 4개의 실시예를 예시하는 도면.
도 5는 본 발명에 적합한 환형 가이드의 다양한 실시예를 예시하는 도면.
도 6은 본 발명에 적합한 환형 가이드의 대안적인 실시예를 예시하는 도면.
도 7은 환형 가이드의 환형 부분의 외측 표면 주위에서의 앵커 돌출부의 다양한 위치설정을 예시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 랜스의 생성을 위한 제1 실시예를 예시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 랜스의 생성을 위한 제2 실시예를 예시하는 도면.
도 10은 본 발명의 2개의 실시예에 따른 환형 가이드의 단면을 예시하는 도면.
도 11은 중심설정 요소가 제공된 환형 가이드의 바람직한 실시예를 예시하는 도면.
도 12는 푸셔 및 차단 요소를 포함하는 바람직한 실시예를 예시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 랜스의 다양한 실시예를 예시한다. 그것은, 중공형이고 금속, 일반적으로 강으로 제조되는 내측 튜브(1)를 포함한다. 그것은 길이 L에 걸쳐 종방향 X1을 따라 입구 단부(1u)로부터 튜브 단부(1d)까지 연장되어, 튜브 입구(1u)로부터 튜브 단부(1d)에 또는 그에 인접하게 위치되는 가스 출구(1t)까지의 유체 유동 경로를 한정한다. 용어 "가스 출구"는, 유체이든 고체 미립자 재료이든(예컨대, 가스 단독, 가스 또는 액체와 고체 입자의 혼합물, 또는 가스와 액적(liquid droplet)의 혼합물) 간에, 그것을 통해 주입되는 유체의 특성에 상관없이 본 명세서에 사용된다. 길이 L은 대략 수 미터, 전형적으로 0.5 내지 10 m, 그러나 더욱 일반적으로 4 내지 7 m, 그리고 심지어 약 5 내지 6 m의 길이일 수 있다. 내측 튜브는 반드시는 아니지만 일반적으로 실린더형이다. 출구(1t)는 종축 X1과 동축일 수 있고, 튜브 단부(1d)에 대응할 수 있지만, 예컨대 EP-A1-0802262호에서 논의된 바와 같이, 흔히 출구(1t)는 상기 튜브 단부(1d)로부터 - 또는 그에 인접하여 - 반드시는 아니지만 X1에 평행하게 연장되는 하나 이상의 보다 작은 채널 또는 튜브(6)로 구성된다.
내측 튜브(1)는 내측 튜브의 길이 L1 ≤ L에 걸쳐 튜브 단부(1d)로부터 내측 튜브(1)를 둘러싸는 내화성 재료로 제조되는 내화성 시스(2) 내에 부분적으로 매립된다. 사용시, 내화성 시스(2)는 용융된 금속의 고온으로 인해 내측 튜브를 불가피하게 열화시킬 용융된 금속과의 임의의 접촉으로부터 내측 튜브(1)를 보호한다. 그것은 단열 슬리브(insulating sleeve)로서의 역할을 한다. 내화성 시스에서의 균열 형성이 방지되어야 하는데, 왜냐하면 균열의 형성이 시스의 단열 기능에 유해하기 때문이다. 균열이 내측 튜브까지 전파되는 경우, 용융된 금속이 침투하여 내측 튜브와 접촉하고, 따라서 내측 튜브 내에 열교(thermal bridge) 및 대응하는 고온 영역을 형성할 수 있으며, 이는 내측 튜브를 급속히 열화시킬 것이다.
랜스는 통상 보유 수단(holding means)(22)(도 1(a)에서 볼 수 있음)이 내화성 시스로부터 돌출된 내측 튜브의 부분을 파지한 상태로 실질적으로 수직 작동 위치로 유지된다. 따라서, 수 미터 길이의 내화성 시스가 야금 용기 위에 자유로이 매달려 있다. 따라서, 그것은 내화성 시스가 내측 튜브로부터 미끄러져 용융된 금속 내로 떨어지는 것을 방지하도록 고정되어야 한다. 이러한 이유로, 앵커링 지점(4)이 앵커 레벨에서 상기 내측 튜브에 견고하게 결합되고, 내화성 시스 내에 적어도 부분적으로 매립되어, 종방향 X1으로의 내화성 시스에 대한 앵커 레벨에서의 내측 튜브의 임의의 이동을 방지한다. 출구(1t)가 종축과 동축이고 튜브 단부(1d)에 대응하는 경우에(도 4(d) 참조), 앵커링 레벨은 내측 튜브의 매립된 길이를 따라 어디에든, 바람직하게는 튜브 단부 부근에 또는 내화성 시스의 상류 부분 부근에 위치될 수 있으며, 여기서 "상류" 및 "하류"는 유체 유동에 관하여 정의된다.
흔히, 출구(1t)는 튜브 단부(1d)에 대응하지 않는다. 그러면, 출구(1t)는, 내측 튜브에 결합되고 내측 튜브로부터 내화성 시스를 통해 내화성 시스의 외측 표면까지 연장되는 그리고 내측 튜브의 내측 보어를 랜스의 외부와 유체 연통하게 하는 가스 출구(들)(1t)를 형성하는 하나 이상의 출구 튜브(6)의 단부에 제공된다. 출구 튜브(들)(6)는 튜브 단부(1d)에 또는 그에 인접하게 위치된다. 표현 "튜브 단부에 인접하게"는 여기서 튜브 단부로부터 L1의 10% 이내, 그리고 튜브 단부(1d)로부터 바람직하게는 50 cm 이하, 더욱 바람직하게는 30 cm 이하를 의미하도록 의도된다. 하나 초과의 출구 튜브(6)가 종축 X1을 횡단하는 경우, 그리고 그것들이 충분히 기계적으로 강한 경우, 출구 튜브는 도 4(c)에 예시된 바와 같이 앵커링 지점(4)으로서의 역할을 할 수 있다. 본 발명의 랜스에 사용될 수 있는 출구 튜브 또는 채널의 추가의 예가 EP-A1-0802262호에 묘사된다.
단일 앵커링 지점(4)이 바람직하다. 모든 앵커링 지점이 내화성 시스에 의해 둘러싸인 내측 튜브의 길이를 따라 분포되면, 서로 가장 멀리 떨어진 2개의 앵커링 지점의 결합 위치가 바람직하게는 5.5 10-6 / α [m]보다 작은 거리 L0(L0 ≤ 5.5 10-6 / α [m])만큼 분리되도록, 수개의 앵커링 지점(4)이 도 4(b)에 예시된 바와 같이 사용될 수 있으며, α는 내측 튜브(1)의 열 팽창 계수이다. 예를 들어, α (강) = 1.0 내지 1.3 10-5 K-1의 강 내측 튜브의 열 팽창 계수를 고려하면, L0 ≤ 5.5 10-6 m K-1 / (1 내지 1.3 10-5 K-1) = 0.42 내지 0.5 m이다. 종축 X1의 방향으로 측정되는 서로 가장 멀리 떨어진 2개의 앵커링 지점들 사이의 거리 L0는 바람직하게는 0.5 m 이하이다(L0 ≤ 0.5 m). 앵커링 레벨의 길이 L0에 대한 그러한 제약의 경우에, 내화성 시스가 내측 튜브에 안전하게 고정될 수 있고, 동시에, 앵커링 레벨의 열 유발 길이 변동이 내측 튜브의 나머지에 걸친 열 유발 길이 변동에 비해 무시해도 될 정도이다.
단일 앵커링 지점(4) 또는 입구 단부(1u)로부터 가장 멀리 위치되는 수개의 앵커링 지점들 중 하나는 바람직하게는 튜브 단부(1d)의 또는 그에 인접한 위치에서 내측 튜브에 결합된다. 출구 튜브(6)가 위에서 논의되고 도 4(c)에 예시된 앵커링 지점(4)으로서의 역할을 하는 경우가 이러한 실시예의 예이다. 대안적으로, 단일 앵커링 지점(4) 또는 입구 단부(1u)에 가장 가까이 위치되는 수개의 앵커링 지점들 중 하나는 내화성 시스의 상류 단부의 50 cm 내에 위치될 수 있다.
내화성 시스(2)는 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 연장되는 환형 갭(1g)에 의해 내측 튜브(1)로부터 분리된다. 환형 갭(1g)의 최대 폭은 바람직하게는 0.5 내지 15 mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 mm, 그리고 가장 바람직하게는 2 내지 5 mm에 포함된다. 내측 튜브의 외측 표면과 내화성 시스의 대향하는 내측 표면에 의해 한정되는 환형 갭은 내측 튜브의 상기 외측 표면이 상당한 전단 응력을 생성함이 없이 내화성 시스의 상기 내측 표면에 대해 이동하도록 허용한다. 결과적으로, 높은 열 구배에 노출되는 랜스의 부분들에서 계면(interface)을 형성하는 내측 튜브와 내화성 시스 사이의 접촉 부분을 감소시키기 위해, 가능한 한 긴 갭 길이 Lg를 갖는 것이 유리하다. 예를 들어, Lg가 내화성 시스 내에 매립된(또는 그에 의해 둘러싸인) 내측 튜브의 길이 L1의 60% 이상(Lg ≥ 0.6 L1), 바람직하게는 L1의 75% 이상(Lg ≥ ¾ L1)인 것이 바람직하다. 용어 "매립된"은 내측 튜브와 내화성 시스가 서로 접촉하여 계면을 형성하는 경우 및 그것들이 갭(1g)에 의해 분리되는 경우 둘 모두를 포함하기 위해 본 명세서에 사용되는 것에 유의하여야 한다.
내화성 시스의 소성 전에, 환형 갭이 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료에 의해 충전될 수 있다. 이러한 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료는 본 발명에 따른 랜스를 생성하기 위한 공정에 관하여 아래에서 더욱 상세히 논의될 것이다. 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료가 내화성 시스의 소성 중에(그것이 적용되는 경우에), 또는 야금 설비에서의 사용 중에(일부 경우에 내화성 시스는 소성되지 않음), 분해, 용융, 증발, 연소 또는 용해에 의해 환형 갭으로부터 제거된다고 말하는 것으로 충분하다. 소성 또는 사용 후에도, 상기 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료의 일부 스크랩(scrap)이 여전히 환형 갭 내에 남아 있을 수 있지만, 본 발명에 따른 랜스가 그것의 완전한 잠재력에 도달하기 위해서는, 사용 중에 바람직하게는 환형 갭의 체적의 80% 이상에 그러한 재료가 없어야 한다.
내측 튜브의 길이를 따라, 위에서 논의된 바와 같이, 오직 길이 L0의 단일 앵커 레벨에 집중되는 앵커링 지점과 함께 환형 갭(1g)은 앵커 레벨을 제외하고 그것의 전체 길이에 걸쳐 내화성 시스에 대한 내측 튜브의 이동을 허용한다. 그러나, 이러한 기하학적 구조는 그것 자체로 불안정할 것인데, 왜냐하면 사용시 내화성 시스에 결합되지 않은 튜브의 긴 부분(즉, 앵커 레벨을 제외함)이 진동하여 환형 갭(1g)을 한정하는 내화성 벽을 타격할 것이고, 따라서 내화성 재료 내에 균열을 야기할 것이기 때문이다.
랜스를 안정시키기 위해, 그것은, 내측 튜브를 둘러싸고 환형 갭(1g)의 길이 Lg 내에 위치되는 적어도 하나의 환형 가이드(5)를 포함하여야 한다. 도 5 내지 도 7은:
- 내측 튜브를 향하고 그것에 외접하는 내측 표면, 및 외측 표면을 갖는 환형 부분(5A), 및
- 환형 부분의 외측 표면으로부터 횡방향으로 견고하게 연장되고 내화성 시스(2) 내에 적어도 부분적으로 매립되는 적어도 2개의 앵커 돌출부(5P)를 포함하고,
가이드 갭(5g)이 환형 부분의 내측 표면의 50% 이상과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 형성되어 종방향 X1을 따른 환형 가이드에 대한 내측 튜브의 이동을 허용하는, 그러한 환형 가이드의 실시예를 예시한다. 실제로, 환형 갭(5g)이 가능한 한 많은 내측 표면에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다. 가이드 갭(5g)이 환형 부분의 내측 표면의 70% 이상과 내측 튜브의 외측 표면 사이에, 바람직하게는 그것의 80% 이상에 걸쳐, 더욱 바람직하게는 90% 이상에 걸쳐, 그리고 가장 바람직하게는 100%에 걸쳐 형성되어, 가이드 갭(5g)이 환형 부분(5A)의 내측 표면의 전체 영역과 내측 튜브(1) 사이에 한정되는 체적에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 환형 가이드(5)는, 상기 적어도 2개의 앵커 돌출부가 환형 부분(5A)의 외부 표면에 걸쳐 분포되고, 환형 부분의 도심으로부터 그리고 환형 가이드의 환형 부분(5A)의 외측 표면과의 2개의 앵커 돌출부(5P)의 접촉점들 사이에서 측정되는 90° 내지 270°에 포함되는 각도만큼 서로 분리되는 것을 특징으로 한다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(5P1)와 90 내지 270°에 포함되는 각도를 형성하는 적어도 제3 돌출부(5P2)가 있으면, 제1 및 제2 돌출부(5P1, 5P3)가 90°보다 작은 각도만큼 분리될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이 환형 가이드를 앵커링시키는 것 외에, 앵커 돌출부(5P)는 또한 시스를 형성하는 내화성 재료의 보강에 기여한다. 보강 목적을 위해 그리고 균일한 응력 분포를 위해, 환형 가이드당 적어도 3개의 앵커 돌출부가 바람직하다.
앵커 돌출부는, 그것들이 환형 가이드의 환형 부분(5A)의 외측 표면으로부터 돌출되고 따라서 시스의 내화성 재료 내에 매립될 수 있는 한, 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 특히, 앵커 돌출부(5P)는 일반적으로 서로 횡단하여 바람직하게는 T-형상(도 5 참조), V-형상(도 6(a) 참조), Y-형상(도 6(b) 참조), X-형상(도시되지 않음), L-형상(도시되지 않음) 등을 한정하는 2개의 부분을 포함한다. 환형 가이드의 환형 부분의 외측 표면의 원주에 걸친 적어도 2개의 앵커 돌출부(5P)의 분포는 종축 X1에 대한 환형 부분(5A)의 평행성(parallelism)에 관하여 환형 가이드의 안정성을 보장한다. 환형 부분(a)이 종축 X1에 실질적으로 평행하게, 바람직하게는 그것과 동축으로 유지되는 한, 내측 튜브(1)가 환형 부분(5A)을 통해 그리고 상기 환형 가이드의 레벨에서 내화성 시스에 대해 자유로이 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 환형 가이드에는 90 내지 270°(도 7(a) 참조)에 포함되는 각도만큼, 바람직하게는 120 내지 240°에 포함되는 각도만큼, 가장 바람직하게는 180°의 각도만큼(즉, 2개의 돌출부가 정반대 위치에 위치됨) 서로 분리되는 2개의 앵커 돌출부(5P)가 제공된다. 환형 가이드에는 도 5 및 도 7(a)에 예시된 바와 같이 3개의 앵커 돌출부가 제공될 수 있다. 그것에는 도 6에 예시된 바와 같이 4개의 앵커 돌출부(5P)가 제공될 수 있다. 더욱 많은 앵커 돌출부가 사용될 수 있지만, 우수한 결과가 이미 환형 가이드(5)당 2개 내지 4개의 앵커 돌출부로 획득될 수 있다. 앵커 돌출부(5P)의 개수 N에 상관없이, 그것들은 항상 - 반드시는 아니지만 - 환형 부분(5A)의 외측 표면 주위에 균일하게 분포될 수 있으며, 각각의 앵커 돌출부는 가장 가까운 이웃 앵커 돌출부로부터 360° / N의 각도(즉, N = 2개의 앵커 돌출부에 대해 180°, N = 3에 대해 120°, N = 4에 대해 90° 등)만큼 분리된다. 위에 한정된 바와 같이 환형 가이드의 환형 부분의 주연부 주위에 앵커 돌출부(5P)를 분포시키는 것이 사용 중에 환형 가이드에 큰 안정성을 제공하여, 그것들이 내측 튜브(1)와 실질적으로 동축으로 유지되는 것을 보장한다. 이는 예를 들어 내화성 재료 내로 연장되는, GB-A-2107034호에 개시된 코일 스프링의 자유 단부에서는 그렇지 않은데, 왜냐하면 그것들이 서로 매우 가까이 위치되어 코일 스프링을 일측에서만 앵커링시키고 따라서 코일 스프링을 외팔보식으로 유지시키기 때문이다. 결과적으로, 코일 스프링의 자유 단부 반대편의 위치에서 코일 스프링 상에 인가되는 비교적 작은 응력(예컨대, 열 팽창하는 내측 튜브의 마찰에 의해 생성됨)이 자유 단부의 레벨에서 높은 토크를 생성하여, 코일을 종축 X1에 대해 비스듬히 구동시킨다. 코일 스프링의 그러한 비틀림이, 자유 단부가 내화성 재료 내에 앵커링되는 영역 주위에 집중되는 높은 응력을 내화성 시스 내에 생성한다.
코일 스프링이 내측 튜브 상에 꼭 맞게 끼워맞춤되는, GB-A-2107034호에 개시된 랜스와 대조적으로, 본 발명에 따른 랜스에서는, 가이드 갭(5g)이 내측 튜브와 환형 가이드(5)의 환형 부분(5A) 사이에 제공된다. 가이드 갭(5g)은 환형 부분의 내측 표면의 50% 이상과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 존재하여야 한다. 이상적으로는, 가이드 갭(5g)은 내측 튜브(1)와 환형 부분(5A)의 전체 주연부에 걸쳐 연장된다. 가이드 갭(5g)은 내측 튜브가 내화성 재료 내에 상당한 전단 응력을 생성함이 없이 종방향 X1을 따라 환형 가이드에 대해 자유로이 이동할 수 있는 것을 보장한다. 가이드 갭(5g)의 최대 폭은 바람직하게는 환형 갭(1g)의 최대 폭보다 작다. 가이드 갭(5g)의 최대 폭은 바람직하게는 0.5 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 mm에 포함된다.
도 5(a) 및 도 5(d), 도 6(a), 도 7 및 도 11에 예시된 바와 같이, 환형 가이드(5)의 환형 부분은 폐루프를 형성할 수 있다. 대안적으로, 도 5(b) 및 도 5(c)와 도 6(b)에 예시된 바와 같이, 환형 가이드(5)의 환형 부분은 환형 부분(5A)의 주연부의 40% 이하의 폭의 슬릿(5S)을 가진 개루프를 형성할 수 있다. 슬릿(5S)을 가진 환형 부분(5A)은, 환형 부분에 의해 한정되는 직경이 내측 튜브(1) 위에 환형 가이드를 위치시킬 때 슬릿의 폭을 추가로 개방시킴으로써 증가될 수 있는 이점을 갖는다. 대부분의 내측 튜브는 실린더형이다(또는 적어도 실린더형 부분을 포함함). 이러한 경우에, 환형 가이드(5)는 환형 갭 폭 W5의 2배만큼 증가된 실린더형 내측 튜브(1)(내측 튜브의 실린더형 부분)의 외경 D1과 동일한 직경 D5, 즉 D5 = D1 + 2 W5의 환형 부분의 실질적으로 실린더형 내측 표면을 한정하여야 한다. 내측 튜브가 비-원형 단면을 갖는 경우에, 환형 부분(5A)의 내측 표면은 치수가 가이드 갭(5g)을 제공하도록 증가된, 실질적으로 내측 튜브와 동일한 단면을 한정하여야 한다. 환형 부분(5A)은 일반적으로 종축 X1의 방향을 따라 측정되는 높이를 가지며, 이는 반경 방향으로 측정되는 두께보다 크다. 예를 들어, 환형 부분의 높이는 1.5 내지 25 cm, 바람직하게는 5 내지 20 cm, 더욱 바람직하게는 7 내지 15 cm에 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 환형 부분(5A)의 내측 표면은 도 10(a)에 예시된 바와 같이 종축 X1에 평행한 벡터에 의해 한정된다. 대안적으로, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 환형 부분의 내측 표면은 종축 X1의 방향으로 만곡될 수 있다. 이러한 실시예는 환형 가이드가 종축 X1에 대해 오정렬되는 경우에 내측 튜브와 환형 가이드 사이의 마찰을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.
바람직한 실시예에서, 환형 부분(5A)의 내측 표면에는, 환형 부분의 중심을 향해 반경방향으로 돌출되고 내측 표면의 주연부 주위에 규칙적인 간격으로 분포되는, 도 11에 예시된 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의(또는 그 초과의) 중심설정 요소(5C)가 제공될 수 있다. 중심설정 요소(5C)는 바람직하게는 만곡된 표면을 갖는다. 그것들은 내측 표면으로부터 환형 갭(5g)의 폭에 대응하는 거리까지 돌출될 수 있다. 이러한 방식으로, 도 11(b)에 예시된 바와 같이, 환형 가이드가 내측 튜브(1)와의 유한한 개수의 점 접촉부(punctual contact)를 유지시킨다(3개의 점 접촉부가 도 11(b)에 도시됨). 이는 2가지 이점을 갖는다. 첫째, 환형 갭(5g)의 폭이 정확히 제어될 수 있고, 예를 들어 환형 가이드가 제공된 내측 튜브 주위의 주조 주형 내로의 내화성 재료의 주조 중에(예컨대, 도 8(a) 및 도 9(a) 참조) 유발되는 환형 가이드와 내측 튜브 사이의 오정렬의 위험이 없다(즉, 환형 가이드가 종축 X1과 동축으로 유지됨). 둘째, 사용 중에, 내측 튜브(1)가 환형 갭(5g)의 폭의 2배와 동일한 진폭으로 진동하는 것이 방지되어, 주입 작업 중에 훨씬 더 안정된 랜스를 생성한다. 동시에, 중심설정 요소(5C)와 내측 튜브 사이의 접촉이 순전히 점 접촉이기 때문에, 내측 튜브가 환형 가이드로부터의 방해 없이 치수를 온도의 함수로서 자유로이 변화시킨다. 바람직한 실시예에서, 중심설정 요소(5C)는 내측 튜브의 반경방향 팽창을 제공하기 위해 탄성 수단 상에 장착되거나 탄성 재료로 제조된다.
도 4(d)에 예시된 바와 같이, 앵커링 레벨로부터 바람직하게는 적어도 L1 / 2의 거리에 위치되는 단일 환형 가이드(5)만이 있을 수 있다. 그러나, 도 4(c)에 예시된 바와 같이, 적어도 2개의 환형 가이드(5)가 환형 갭(1g)의 길이 Lg를 따라 분포되는 것이 바람직하다. 보다 많은 환형 가이드(5)가 길이 Lg에 걸친 내측 튜브의 보다 높은 안정성을 생성하며, 여기서 내화성 시스의 부분이 환형 갭(1g)을 포함한다.
본 발명에 따른 랜스는 도 8에 예시된, 하기의 단계들을 포함하는 공정에 의해 생성될 수 있다:
(a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브(1)를 제공하는 단계로서, 내측 튜브는 튜브 단부(1d), 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되는, 튜브 단부(1d)로부터 거리 La에 위치되는 앵커링 지점(4)을 포함하고, La ≤ L1인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
(b) 열 분해성 재료, 기계적으로 제거가능한 재료, 및/또는 열 제거성 재료로 제조되는 제1 튜브형 스페이서(11.1)를 내측 튜브(1) 위로 삽입하는 단계;
(c) 적어도 2개의 앵커링 돌출부를 갖는 환형 가이드(5)를, 환형 가이드가 제1 튜브형 스페이서(11.1)의 에지 상에 놓일 때까지, 내측 튜브 위로 삽입하는 단계;
(d) 환형 가이드의 원하는 개수에 도달할 때까지 그리고 튜브형 스페이서와 환형 가이드의 누적 길이가 환형 갭(1g)의 원하는 길이 Lg와 동일하거나 그보다 클 때까지, 단계들 (b) 및 (c)를 반복하는 단계;
(e) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이를 갖는 주조 주형(12)을 제공하는 단계;
(f) 이와 같이 형성된 내측 튜브를, 튜브 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
(g) 내화성 재료를 주형 내로 주조하여, 이와 같이 형성된 내측 튜브 및 환형 가이드의 앵커링 돌출부(5P)의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계로서, Lg ≥ ½ L1인, 상기 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
(h) 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 환형 가이드(5)의 환형 부분의 내측 표면과 내측 튜브의 외측 표면 사이에 열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료의 시트(15)를 추가로 제공하는 것이 바람직하다. 시트(15)는 종축 X1과 동축으로, 내측 튜브(1)에 대한 환형 부분의 중심설정을 허용한다. 따라서, 환형 부분의 주연부 전체에 걸쳐 제어되고 실질적으로 일정한 폭의 가이드 갭(5g)이 획득될 수 있다. 유사하게, 열 팽창으로 인해 둘러싸는 내화성 재료 내에 가장 즉각적으로 응력을 생성하는 환형 부분(5A)의 외측 표면 및/또는 앵커 돌출부(5P)의 일부 부분이 또한 열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료(15)의 층으로 덮일 수 있다. 시트 재료의 분해 또는 제거시, 그에 따라 갭이 생성되어, 내화성 재료의 종방향 균열의 형성의 원인이 되는 응력을 생성함이 없이, 상기 환형 부분 및 앵커링 돌출부(5P)의 상기 부분이 특히 반경방향으로 자유로이 열 팽창하도록 허용한다.
이러한 공정은 가이드 갭(5g)의 폭이 환형 갭(1g)의 폭과 독립적으로 제어될 수 있는 이점을 갖는다. 가이드 갭(5g)이 환형 갭(1g)보다 작고, 따라서 환형 가이드(5)가 내측 튜브의 종방향 이동이 아닌 반경방향 이동을 제한하게 하는 것이 바람직하다. 이러한 공정의 다른 이점은, 튜브형 스페이서의 상부 에지 상에 놓임으로써, 환형 가이드(5)가 랜스의 생성 공정에도 불구하고 종축 X1과 우수한 정렬 상태로 유지된다는 것이다.
열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료는 대략 600 내지 1000℃의 온도에서 연소되는 임의의 재료일 수 있다. 그것은 종이 또는 판지, 중합체 시트 등으로 구성될 수 있다. 시트 재료는 또한 그러한 온도에서 용융되거나 증발될 수 있다. 예를 들어, 왁스 또는 저 용융 온도 열가소성 재료, 예컨대 폴리올레핀이 사용될 수 있다.
기계적으로 분해가능한 재료는 특히 랜스의 사용 중에 온도 변동에 노출시 내측 튜브(1)와 내화성 시스(2) 사이의 상이한 열 변동에 의해 유발되는 전단 응력의 인가시 기계적 응집성(mechanical coherence)을 상실할 임의의 취성 재료일 수 있다.
도 9에 예시된 대안적인 공정에서, 본 발명에 따른 랜스는 하기의 단계들로 생성될 수 있다:
(a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브(1)를 제공하는 단계로서, 내측 튜브는 출구 단부(1d), 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되고 출구 단부(1d)로부터 거리 L1 내에 포함되는 앵커링 지점(4)을 포함하고, L1 ≤ L인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
(b) 거리 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 주어진 두께의 열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료(11W)로 내측 튜브(1)의 외측 표면을 감싸는 단계;
(c) 시트로 감싸진 내측 튜브(1) 위로, 사전한정된 거리만큼 서로 이격되는 원하는 만큼 많은 환형 가이드(5)를 삽입하는 단계;
(d) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이의 주조 주형(15)을 제공하는 단계;
(e) 이와 같이 감싸진 내측 튜브를, 출구 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
(f) 내화성 재료를 주형 내로 주조하여, 이와 같이 형성된 내측 튜브 및 환형 가이드의 앵커링 돌출부(5P)의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
(g) 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계.
열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료(11W)는 바람직하게는 두께가 압축가능하다. 예를 들어, 골판지(corrugated cardboard) 시트 재료가 사용될 수 있거나, 대안적으로 합성 발포체(synthetic foam) 재료가 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 개루프 형상의 환형 부분을 가진 환형 가이드(5)를 사용하여, 환형 부분을 압축가능 시트 재료(11W)로 감싸진 내측 튜브를 통해 삽입할 때 슬릿(5S)이 원주방향 응력의 인가에 의해 증가되어 환형 부분의 개방 폭을 증가시킬 수 있는 것이 바람직하다. 응력 해제시, 환형 부분이 시트 재료(11W)로 감싸진 내측 튜브의 직경보다 작은 그것의 공칭 직경으로 복귀하여, 압축가능 시트 재료가 환형 부분(5A)에 의해 압축된다. 따라서, 시트 재료(11W)의 분해 또는 제거 후에, 환형 갭(1g)의 폭보다 작은 폭의 가이드 갭(5g)이 획득될 수 있다.
전술되고 도 8 및 도 9에 예시된 2가지 공정들 중 어느 공정이 본 발명에 따른 랜스를 생성하기 위해 사용되는지에 상관없이, 건조 후에, 내화성 재료는 소성될 수 있다. 모든 내화성 재료가 소성을 필요로 하지는 않지만, 많은 내화성 재료가 소성을 필요로 한다. 소성 단계 중에, 내화성 재료가 소결되고, 동시에, 튜브형 스페이서(11.1, 11.2, 11.n) 또는 시트 재료(11W)의 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료가 열 분해되거나 제거되고, 내측 튜브의 외측 표면으로부터 적어도 부분적으로 소실되고, 따라서:
Figure pct00003
내화성 시스에 대한 앵커링 지점(4)으로부터 멀리 떨어진 내측 튜브의 부분의 종방향 X1을 따른 이동을 허용하는, 내화성 시스의 길이 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 내측 튜브와 내화성 시스 사이에 있는 환형 갭(1g); 및
Figure pct00004
종방향 X1을 따른 환형 가이드에 대한 내측 튜브의 이동을 허용하는, 환형 가이드의 내측 표면의 주연부의 50% 이상에 걸친 가이드 갭(5g)이 형성된다.
내화성 재료가 소성을 필요로 하지 않는 경우에, 위에서 논의된 시트 재료의 분해 또는 소실은 용융된 금속의 욕 내에 최초로 침지된 랜스의 사용 중에 발생할 수 있다.
내화성 시멘트(refractory cement)가 수직으로 유지된 주조 주형(12) 내로 위로부터 주조되는 것으로 도 8 및 도 9에 도시된다. 이는 실제로 바람직한 실시예이다. 그러나, EP2712938호에 기술된 바와 같이 수평으로 유지된 주조 주형 내로 내화성 재료를 주조하는 것이 가능하다. 당업계에 알려진 바와 같이, 주조 주형은 내화성 재료의 주조 및 경화 중에 진동될 수 있다.
본 발명에 의하면, 고체 미립자 재료가 있거나 없는 유체를 용융된 금속으로 충전된 야금 용기 내로 주입하기 위한 랜스는 향후 달성가능한 것보다 상당히 더 긴 사용 수명을 갖는다. 랜스가 그것의 사용 중에 겪는 극심한 열 사이클에도 불구하고, 주로 금속 내측 튜브와 내화성 시스 사이의 열 팽창 불일치에 기인하는 전단 응력이 회피되고, 따라서 내화성 재료 완전성을 보다 긴 시간 동안 유지시키며, 이는 그에 따라 내측 튜브를 보호할 수 있다.
도 12는 푸셔(23) 및 차단 요소(24)를 포함하는 랜스를 예시한다. 균열이 내화성 시스를 2개의 부분으로 반경방향으로 분할시키기에 충분히 깊을 때, 내화성 시스(2)의 상부 부분이 푸셔(23)의 존재로 인해 유지되는데, 이러한 푸셔는 예컨대 푸셔(23)와 차단 요소(24), 예컨대 내측 튜브(1) 상에 용접되는 강판(steel plate) 사이에 설치되는 사전-응력부여된 스프링(pre-stressed spring)(25)과 같은 탄성 요소에 의해 내화성 시스의 상부 표면 상에 유지되는 강판이다. 내측 튜브의 축방향 팽창 - 예를 들어 가스가 끊어질 때 발생함 - 의 경우에, 차단 요소(24)가 내측 튜브와 함께 수직으로 이동한다. 사전-응력부여된 스프링(25)으로 인해, 푸셔(23)가 제위치로 유지되고, 내화성 시스(2)의 상부 부분의 임의의 축방향 이동을 방지한다.
Figure pct00005

Claims (15)

  1. 야금 용기(metallurgical vessel)들 내로의 유체 또는 미립자 재료의 상부 주입을 위한 랜스(lance)로서, 상기 랜스는:
    (a) 중공형(hollow)이고 금속으로 제조되며, 길이 L에 걸쳐 종방향 X1을 따라 입구 단부(1u)로부터 튜브 단부(1d)까지 연장되어, 튜브 입구(1u)로부터 상기 튜브 단부(1d)에 또는 상기 튜브 단부에 인접하게 위치되는 가스 출구(1t)까지 유체 유동 경로를 한정하는, 내측 튜브(inner tube)(1);
    (b) 상기 내측 튜브의 길이 L1 ≤ L에 걸쳐 상기 튜브 단부로부터 상기 내측 튜브(1)를 둘러싸는 내화성 재료(refractory material)의 시스(sheath)(2);
    (c) 앵커 레벨(anchor level)에서 상기 내측 튜브에 견고하게 결합되고, 상기 내화성 시스 내에 적어도 부분적으로 매립되어, 상기 종방향 X1으로의 상기 내화성 시스에 대한 상기 앵커 레벨에서의 상기 내측 튜브의 임의의 이동을 방지하는, 앵커링 지점(anchoring point)(4);
    (d) L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 상기 내측 튜브를 상기 내화성 시스로부터 분리시키는 환형 갭(annular gap)(1g);
    (e) 상기 내측 튜브를 둘러싸고 상기 환형 갭(1g)의 상기 길이 Lg 내에 위치되는 적어도 하나의 환형 가이드(annular guide)(5)를 포함하고, 상기 환형 가이드는:
    - 상기 내측 튜브를 향하고 상기 내측 튜브에 외접하는 내측 표면, 및 외측 표면을 갖는 환형 부분(5A), 및
    - 상기 환형 부분의 상기 외측 표면으로부터 횡방향으로 견고하게 연장되고 상기 내화성 시스(2) 내에 적어도 부분적으로 매립되는 적어도 2개의 앵커 돌출부(anchor protrusion)들(5P)을 포함하고,
    가이드 갭(guide gap)(5g)이 상기 환형 부분의 상기 내측 표면의 50% 이상과 상기 내측 튜브의 외측 표면 사이에 형성되어, 상기 종방향 X1을 따른 상기 환형 가이드에 대한 상기 내측 튜브의 이동을 허용하는, 상기 랜스에 있어서,
    상기 랜스가 상기 내화성 시스에 의해 둘러싸이는 상기 내측 튜브의 상기 길이를 따라 분포되는 수개의 앵커링 지점들을 포함할 때, 상기 종방향 X1으로 서로 가장 멀리 떨어진 상기 2개의 앵커링 지점들의 상기 내측 튜브에 대한 결합 위치들이 거리 L0만큼 분리되고, L0 ≤ 5.5 10-6 / α [m]이며, α는 상기 내측 튜브(1)의 열 팽창 계수이고, 상기 거리 L0는 어떠한 경우에도 50 cm 이하임을 조건으로 하여, 상기 적어도 2개의 앵커 돌출부들은 상기 환형 부분(5A)의 상기 외부 표면에 걸쳐 분포되고, 상기 환형 부분의 도심(centroid)으로부터 그리고 상기 환형 가이드의 상기 환형 부분(5A)의 상기 외측 표면과의 상기 2개의 앵커 돌출부들(5P)의 접촉점들 사이에서 측정되는 90° 내지 270°에 포함되는 각도만큼 서로 분리되는 것을 특징으로 하는, 랜스.
  2. 제1항에 있어서, 열 분해성(thermally degradable) 재료, 기계적으로 제거가능한(mechanically removable) 재료, 및/또는 열 제거성(thermally removable) 재료가 상기 환형 갭(1g) 내에 존재하는, 랜스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 갭(1g)의 최대 폭은 0.5 내지 15 mm, 바람직하게는 1 내지 10 mm, 그리고 더욱 바람직하게는 2 내지 5 mm에 포함되는, 랜스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 갭(5g)의 최대 폭은 상기 환형 갭(1g)의 상기 최대 폭보다 작고, 바람직하게는 0.5 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 mm에 포함되는, 랜스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 가이드(5)의 상기 환형 부분은 폐루프(closed loop)를 형성하거나, 대안적으로 상기 환형 가이드(5)의 상기 환형 부분은 상기 환형 부분의 내측 주연부의 40% 이하의 폭의 슬릿(slit)(5S)을 가진 개루프(open loop)를 형성하는, 랜스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브 단부에 인접하고 상기 튜브 단부를 포함하는 상기 내측 튜브의 출구 부분이 상기 내측 튜브로부터 상기 내화성 시스를 통해 상기 가스 출구(들)(1t)까지 연장되는 하나 이상의 출구 튜브들(6)에 결합되어, 상기 내측 튜브의 내측 보어(inner bore)를 상기 랜스의 외부와 유체 연통하게 하는, 랜스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 튜브에 결합되는 단일 앵커링 지점(4)을 포함하는, 랜스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단일 앵커링 지점(4) 또는 상기 입구 단부(1u)로부터 가장 멀리 위치되는 수개의 앵커링 지점들 중 하나는 상기 튜브 단부(1d)의 또는 상기 튜브 단부에 인접한 위치에서 상기 내측 튜브에 결합되는, 랜스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 앵커 돌출부들(5P)은 서로 횡단하여 바람직하게는 T-형상, V-형상, X-형상, 또는 Y-형상을 한정하는 2개의 부분들을 포함하는, 랜스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 부분(5A)의 상기 외측 표면 및/또는 상기 앵커 돌출부들(5P)의 일부 부분들은 열 분해성 또는 열 제거성 시트(sheet) 재료(15)의 층으로 적어도 부분적으로 덮이는, 랜스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 랜스를 제조하기 위한 방법으로서,
    (a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브(1)를 제공하는 단계로서, 상기 내측 튜브는 튜브 단부(1d), 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되는, 상기 튜브 단부(1d)로부터 거리 La에 위치되는 앵커링 지점(4)을 포함하고, La ≤ L인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
    (b) 열 분해성 재료, 기계적으로 제거가능한 재료, 및/또는 열 제거성 재료로 제조되는 제1 튜브형 스페이서(tubular spacer)(11.1)를 상기 내측 튜브(1) 위로 삽입하는 단계;
    (c) 적어도 2개의 앵커링 돌출부들을 갖는 환형 가이드(5)를, 상기 환형 가이드가 상기 제1 튜브형 스페이서(11.1)의 에지 상에 놓일 때까지, 상기 내측 튜브 위로 삽입하는 단계;
    (d) 환형 가이드들의 원하는 개수에 도달할 때까지 그리고 튜브형 스페이서들과 환형 가이드들의 누적 길이가 상기 환형 갭(1g)의 원하는 길이 Lg와 동일하거나 그보다 클 때까지, 단계들 (b) 및 (c)를 반복하는 단계;
    (e) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이를 갖는 주조 주형(casting mould)을 제공하는 단계;
    (f) 상기와 같이 형성된 내측 튜브를, 상기 튜브 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
    (g) 내화성 재료를 상기 주형 내로 주조하여, 상기와 같이 형성된 내측 튜브 및 상기 환형 가이드들의 상기 앵커링 돌출부들(5P)의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계로서, Lg ≥ ½ L1인, 상기 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
    (h) 상기 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 랜스를 제조하기 위한 방법으로서,
    (a) 외측 표면에 의해 한정되는 길이 L의 내측 튜브(1)를 제공하는 단계로서, 상기 내측 튜브는 출구 단부(1d), 및 상기 외측 표면에 견고하게 결합되고 상기 출구 단부(1d)로부터 거리 L1 내에 포함되는 앵커링 지점(4)을 포함하고, L1 ≤ L인, 상기 내측 튜브를 제공하는 단계;
    (b) 상기 거리 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 주어진 두께의 열 분해성, 기계적으로 제거가능한 재료, 및/또는 열 제거성 시트 재료(11W)로 상기 내측 튜브(1)의 상기 외측 표면을 감싸는 단계;
    (c) 상기 시트로 감싸진 내측 튜브(1) 위로, 사전한정된 거리만큼 서로 이격되는 원하는 만큼 많은 환형 가이드들(5)을 삽입하는 단계;
    (d) L1과 동일하거나 그보다 큰 길이의 주조 주형을 제공하는 단계;
    (e) 상기와 같이 감싸진 내측 튜브를, 상기 출구 단부가 상기 주형 내에 있는 상태로, 상기 주형 내에 위치시키는 단계;
    (f) 상기 내화성 재료를 상기 주형 내로 주조하여, 상기와 같이 형성된 내측 튜브 및 상기 환형 가이드들의 상기 앵커링 돌출부들(5P)의 적어도 일부분을 매립시키고, 그에 따라 길이 L1의 내화성 재료의 시스를 형성하는 단계;
    (g) 상기 내화성 재료를 적어도 부분적으로 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 랜스의 소성(firing) 중에 또는 상기 랜스를 야금 용기 내로 침지시킬 때, 상기 튜브형 스페이서들(11.1, 11.2, 11.n) 또는 상기 시트 재료(11W)의 상기 열 분해성 재료 또는 열 제거성 재료가 열 분해되거나 제거되고 상기 내측 튜브의 상기 외측 표면으로부터 적어도 부분적으로 소실되고, 따라서:
    Figure pct00006
    상기 내화성 시스에 대한 상기 앵커링 지점(4)으로부터 멀리 떨어진 상기 내측 튜브의 부분의 상기 종방향 X1을 따른 이동을 허용하는 환형 갭(1g)이 상기 내화성 시스의 상기 길이 L1의 50% 이상인 길이 Lg에 걸쳐 상기 내측 튜브와 상기 내화성 시스 사이에 형성되고,
    Figure pct00007
    상기 종방향 X1을 따른 상기 환형 가이드들에 대한 상기 내측 튜브의 이동을 허용하는 가이드 갭(5g)이 상기 환형 가이드들의 상기 내측 표면의 주연부의 50% 이상에 걸쳐 형성되는, 방법.
  14. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 열 분해성 또는 열 제거성 시트 재료(15)를, 상기 적어도 2개의 앵커 돌출부들(5P) 및/또는 상기 환형 가이드들의 상기 환형 부분(5A)의 상기 외측 표면의 적어도 일부분 상에 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 푸셔(pusher)(23) 및 차단 요소(blocking element)(24)를 추가로 포함하고, 상기 차단 요소(24)는 L1보다 큰 상기 앵커 레벨로부터의 거리에 있는 상기 내측 튜브의 부분에서 상기 내측 튜브(1)에 견고하게 결합되며, 상기 푸셔(23)는 상기 차단 요소(24)에 탄성적으로 부착되고, 상기 푸셔는 상기 내화성 시스를 상기 종축 X1의 방향을 따라 밀어내도록 구성되는, 랜스.
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