KR20180121490A - 용광로 시공 방법 및 조립체 - Google Patents

Abstract

용광로를 시공하는 방법뿐만 아니라 이를 위한 조립체 및 고정 구조물이 제시된다. 상기 방법은, 중심 축을 따라 연장되는 링형 벽을 포함하는 노 세그먼트를 제1 위치 상에 마련하는 단계, 및 상기 노 세그먼트를 제2 위치로 운반하는 단계, 그리고 제2 위치에서 하나 이상의 추가적인 고로 부분에 상기 노 세그먼트를 작동 가능하게 부착시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 노 세그먼트를 상기 제2 위치로 운반하는 단계 동안에, 상기 노 세그먼트가 적어도 하나의 고정 구조물을 포함하며, 상기 적어도 하나의 고정 구조물은, 상기 노 세그먼트의 형상을 결정하는 상기 벽에 부착된, 복수 개의 긴장된 인장 부재를 포함하는 것을 더 포함한다.

Description

용광로 시공 방법 및 조립체

본 개시내용은 용광로 시공 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 고로(blast furnace)와 같은 야금로의 시공 분야에 관한 것이다. 상기 시공은, 원래의 시공의 일부일 수도 있고 및/또는 예컨대 수리, 리퍼비시(refurbishment), 리노베이션(renovation) 등의 과정에서, (부분적인) 재시공의 일부일 수도 있다.

용광로(shaft furnace)는 일반적으로 축선을 따라 연장되는 링형 쉘(ring shell) 또는 링형 벽(ring wall)을 포함한다. 상기 링형 벽은 일반적으로 금속으로 되어 있으며, 상기 링형 벽에는 그 내측 표면의 적어도 일부 상에 보호용 라이닝(protective lining)이 마련되어 작동 중인 노의 내부에서의 극한의 온도 조건 및 극한의 프로세스 조건으로부터 벽이 보호되도록 한다.

관례상, 고로에 있어서, 냉각은 "스타브 쿨러(stave cooler)" 유형일 수도 있고 "플레이트 쿨러(plate cooler)" 유형일 수도 있다. 각각의 유형에 있어서, 상기 라이닝은 내화성 재료를 포함한다.

스타브 쿨러 개념에 있어서, 상기 내화성 재료 및 냉각용 요소는, 상기 링형 벽에 대해 연결되고 상기 링형 벽에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 모듈 또는 "스타브 쿨러" 내에 배치된다. 이웃한 스타브(stave)들 사이의 공간 그리고 상기 스타브와 상기 링형 벽 사이의 공간은 모르타르 및/또는 다른 내열성 재료로 충전된다.

플레이트 쿨러 개념에 있어서, 상기 링형 벽에는 액체 냉각식 플레이트가 마련되는데, 상기 액체 냉각식 플레이트는 상기 라이닝 내로 연장되며 복수 개의 수평방향 평면에서 그룹화(grouping)될 수 있다. 상기 라이닝은, 또한, 상기 플레이트 쿨러가 산재되어 있는 상기 링형 벽을 따라 배치되는 내화성 요소로 대부분 형성된다. 상기 내화성 요소는, 내화성 요소의 형상을 이용한 방식 그리고 중력 하에서의 적층(stacking) 이외의 방식으로의 상호 고정 없이 상기 링형 벽을 따라 대체로 적층되는 블록일 수 있다. 상기 링형 벽과 상기 내화성 요소 사이의 공간은 모르타르로 충전될 수도 있다. 상기 냉각용 요소와 상기 내화성 재료 사이의 열적 접촉은 상기 라이닝의 기능성 및 지속성을 위해 필수적이다.

상기 라이닝은 마모될 수 있다. 스타브는 수 년 동안 유지될 것으로 판단된다. 플레이트 쿨러 라이닝은, 심지어 수십 년까지, 현저하게 더 오래 동안 유지될 수도 있다. 따라서, 스타브 냉각식 노(stave cooled furnace)는 가끔 리퍼비시되어야만 하며, 이러한 스타브 냉각식 노는 플레이트 쿨러 유형으로 변환 및 재구성될 수도 있다. 용광로의 (재)구성을 위해, 상기 링형 벽은, 링형 벽을 형성하기 위해 함께 이어 붙여 완성되는 벽 부분으로부터 조립될 수 있다.

수리 작업 및/또는 다른 시공 작업으로 인한 용광로의 다운타임(downtime)은 일반적으로 최소한으로 유지되어야만 하며, 이는 또한 초기 시공에 관한 시간에 대해서도 적용된다. 결과적으로, 시공 방법에 있어서의 개선이 요구된다.

WO 2006/092053은 스플릿 쉘 원형 노(split shell circular furnace) 및 원형 노에 대한 결합 시스템(binding system)을 개시하고 있으며, US 3,258,510은 노 그리고 유사한 용기를 라이닝하는 방법을 개시하고 있지만, 시공 방법에 있어서의 추가적인 개선이 요구된다.

일 양태에 있어서, 용광로, 특히 고로와 같은 야금로를 시공하는 방법이 본원에 제시되어 있다. 상기 방법은 다음의 단계들, 즉

중심 축을 따라 연장되는 링형 벽을 포함하는 용광로 세그먼트(shaft furnace segment)를 제1 위치 상에 마련하는 단계;

상기 용광로 세그먼트를 제2 위치로 운반하고 제2 위치에서 상기 용광로 세그먼트를 하나 이상의 추가적인 용광로 부분에 작동 가능하게 부착시키는 단계

를 포함한다.

상기 방법은, 상기 용광로 세그먼트를 상기 제2 위치로 운반하는 상기 단계 동안에, 상기 용광로 세그먼트가 적어도 하나의 고정 구조물을 포함하며, 상기 적어도 하나의 고정 구조물은, 상기 용광로 세그먼트의 형상을 결정하는 상기 링형 벽에 부착된, 링형 벽의 내부 상의 하나 또는 복수 개의 긴장된 인장 부재, 바람직하게는 상기 축과 관련하여 실질적으로 반경방향의 긴장된 인장 부재 및/또는 접선방향의 긴장된 인장 부재를 포함하는 것을 더 포함한다.

상기 고정 구조물은, 상기 운반 중에 상기 용광로 세그먼트의 사전에 결정된 링 형상의 고정 및/또는 유지를 가능하게 한다. 인장 구조물은, 예컨대 지탱용 비임(carrying beam)과 같은 압축 부하형 구조물에 비해 중량이 가벼울 수도 있다. 따라서, 상기 용광로 세그먼트 및 상기 고정 구조물을 포함하는 조립체는, 심지어 크기가 큰 고로(직경 및/또는 높이가 수 미터이며 중량이 수십 톤 내지 수백 톤임)의 경우에도 취급을 위해 비교적 중량이 가벼울 수 있다. 또한, 상기 고정 구조물 자체(의 중량)로 인한 변형이 실질적으로 예방될 수 있다. 따라서, 상기 용광로는 모듈식으로 시공될 수 있으며, 여기서 링형 노 세그먼트 벽은, 상기 용광로가 하나 이상의 링으로 시공되도록 하기 위해, 모두 한꺼번에 설치될 수 있다. 이는 시공 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 인장 부재는, 예컨대 변형된 형상, 예를 들어 묶음 형상 및/또는 절첩 형상으로 저장 및 운반 가능하도록 케이블, 체인 등과 같이 가요성일 수도 있다.

구체적으로, 상기 방법은, 상기 용광로 세그먼트를 상기 제2 위치로 운반하기 전에 상기 용광로 세그먼트에 적어도 하나의 상기 고정 구조물을 제공하는 단계, 그리고 이후에 상기 고정 구조물(들)을 제거하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 고정 구조물은 허브(hub)를 포함하는데, 상기 허브에는 인장 부재들 중 적어도 일부가 부착된다. 상기 허브는 상기 축에 또는 상기 축에 근접하게 배치될 수 있다. 중앙에 배치되는 허브는, 상기 고정 구조물 또는 인장 부재들 중 적어도 하나 이상의 배치 및/또는 장력 인가를 용이하게 할 수 있다. 상기 인장 부재들 중 하나 이상은 상기 허브에 대해 실질적으로 반경방향으로 또는 접선방향으로 연장될 수 있다. 상기 인장 부재들 중 하나 이상이, 자전거 바퀴와 같은 스포크 휠(spoked wheel)에서의 스포크(spoke)와 유사한 소형 축방향 구성요소를 이용하여, 상기 허브와 상기 링형 벽 사이에 연장되는 것을 구상할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 인장 부재들 중 적어도 일부는 상기 링형 벽에 있는 하나 이상의 희생 벽 부분에 부착되며, 이때, 상기 방법은, 상기 용광로 세그먼트를 상기 제2 위치로 운반하는 상기 단계 이후에, 예컨대 용광로 세그먼트의 제2 위치에 있어서, 상기 링형 벽으로부터 상기 희생 벽 부분 중 하나 이상을 제거하여(즉 이에 따라 희생 벽 부분을 제거하여), 상기 링형 벽 내에 개구를 제공하고 상기 개구 내에 다른 요소를 부착시키는 단계를 포함한다.

따라서, 상기 인장 부재는 상기 용광로에서 나중에 다른 요소를 위해 사용되는(사용될) 희생 벽 부분에 부착되며, 상기 용광로는 그 후에 인장 부재를 위한 커넥터(커넥터의 나머지)에 의해 영향을 받지 않는다. 이러한 부착은 간단한 구성으로 되어 있을 수 있으며, 타이트(tight)한 공차를 고수할 필요가 없을 수도 있다.

상기 방법은, 상기 운반에 앞서 그리고 가능하다면 인장 요소를 희생 벽 부분에 부착하기에 앞서 희생 벽 부분을 부분적으로 절단 및/또는 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 상당한 시간 및/또는 노력을 필요로 할 수 있는 나머지 벽 부분의 추후 세부 작업을 비롯하여 상기 희생 벽 부분의 제거가 준비될 수 있는 반면, 실제적인 제거가 용이하게 될 수 있다.

준비를 위한 작업에 있어서 시간은 거의 제약요건이 되지 않을 수도 있는 반면, 일단 상기 용광로 세그먼트가 현장에 존재하고 희생 벽 부분 및/또는 고정 구조물의 제거가 순서대로 진행되면, 프로세스 시간이 중요해질 수도 있다.

후자를 고려하는 관점에서, 상기 방법은, 제1 위치에 있는 상기 용광로 세그먼트에 라이닝 재료, 특히 내화성 재료 요소를 제공하는 단계, 및 상기 용광로 세그먼트를 라이닝 재료와 함께 제2 위치로 운반하는 단계를 더 포함한다. 따라서, 상기 용광로 세그먼트는 추가적인 완성 상태에서 또한 제2 위치에 마련된다.

제1 위치에 있는 상기 용광로 세그먼트에 라이닝 재료, 특히 내화성 재료 요소를 제공하는 단계, 및 상기 용광로 세그먼트를 라이닝 재료와 함께 제2 위치로 운반하는 단계는, 보강 구조물 없이 또는 다른 유형의 보강 구조물을 이용하여 또한 행해질 수 있다는 것에 주의해야 한다.

일 실시예는, 라이닝 재료, 특히 내화성 재료 요소를 고정 구조물에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 고정 구조물의 제거 시에, 라이닝 재료의 고정부도 역시 제거될 수 있다.

상기 라이닝 재료의 고정은, 라이닝 재료의 원하는 형상의 형성 및/또는 보존, 예를 들어 라이닝 재료 부분들, 예컨대 내화성 재료 요소들의 서로에 대한 정렬을 가능하게 하고 전술한 형성 및 보존을 포함할 수 있다.

구체적인 실시예에 있어서, 상기 방법은 다양한 축방향 위치에서 링형 벽에 부착되는 복수 개의 구조물을 상기 용광로 세그먼트에 제공하는 단계, 및 이웃하는 고정 구조물들 사이에서 라이닝 재료를 클램핑함으로써 라이닝 재료를 고정시키는 단계를 포함한다. 이런 이유로, 각각의 고정 구조물들 중 하나 이상은, 원하는 클램핑 힘을 형성하기 위해 및/또는 특정한 라이닝 형상을 허용하기 위해 조정 가능할 수 있는 클램핑 구조물을 포함할 수 있다. 클램핑은, 어느 정도 영구적인 마크(mark), 예컨대 볼트, 용접부, 및/또는 접착제 제공부를 남길 수 있는 다른 고정 방법을 배제시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 용광로 세그먼트의 벽을 따라 축 방향으로 보강 구조물이 배치되며, 이 보강 구조물은 클램핑 구조물을 포함하는데, 상기 클램핑 구조물은 라이닝 재료, 예컨대 플레이트 쿨러 및/또는 내화성 재료 요소 상에 원하는 클램핑 힘을 형성하기 위해 및/또는 특정한 라이닝 형상을 허용하기 위해 조정 가능할 수 있다.

상기 방법의 일 실시예는, 존재하는 인장 요소들 중 하나 이상의 길이 및/또는 장력을 조절함으로써 어느 정도 용광로 세그먼트의 형상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 복수 개의 고정 구조물의 경우에 있어서, 각각의 고정 구조물은 부분적인 형상, 예컨대 다양한 축방향 위치에서의 다양한 단면 형상을 조정하기 위해 사용될 수도 있다. 시공에 의해 및/또는 사용에 의해 용광로는 설계 형상으로부터 약간 변형될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 본 실시예에 따르면, 상기 용광로 세그먼트의 형상은 수정될 수 있으며 및/또는 상기 용광로 세그먼트의 형상은, 용광로 세그먼트가 연결될 용광로 부분의 실제 형상에 순응하게 될 수 있다. 특정한 경우에 있어서 가능한 수정 수준은, 벽 및/또는 존재하는 라이닝의 물성에 따라 좌우될 수 있다.

본원에서 설명하는 방법 및/또는 조립체에서 사용하기 위한 고정 구조물은, 축 방향으로 연장되는 링형 벽 부분에 부착하기 위한 인장 부재를 포함할 수 있으며, 상기 고정 구조물은 상기 벽에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한 클램프, 예컨대 인장 부재가 장력을 받을 때 내화성 재료 요소 상에 클램핑하기 위한 클램프를 포함한다.

내화성 블록 및 플레이트 쿨러를 포함하는 사전 조립형 세그먼트를 이용함으로써 용광로를 재시공하는 것은 이전에 행해진 바 없다는 것에 주의해야 한다. 이는, 사전 조립형 세그먼트의 경우에 내화성 라이닝의 안정성 및 라이닝 조립체와 관련 설치 공차의 안정성이 보장될 수 없다는 이유 때문이다. 여기에 제시되는 기법은 이러한 문제를 해소하며, 전술한 재구성을 용이하게 한다.

전술한 바에 따르면, 일 양태는, 조립체로서, 용광로 세그먼트, 구체적으로 고로와 같은 야금로를 위한 세그먼트를 포함하고, 상기 용광로 세그먼트는 중심 축을 따라 연장되는 링형 벽을 포함하며 적어도 하나의 고정 구조물을 포함하는 것인 조립체를 포함한다. 상기 고정 구조물은, 상기 벽에 부착된, 링형 벽의 내부 상의 1개의 또는 바람직하게는 복수 개의 긴장된 인장 부재를 포함하며, 바람직하게는, 상기 벽에 부착되고 용광로 세그먼트의 형상을 결정하도록 구성되는 인장 부재로서, 상기 축과 관련하여 실질적으로 반경방향의 긴장된 인장 부재 및/또는 접선방향의 긴장된 인장 부재를 포함한다. 상기 용광로 세그먼트의 형상은, 고정 구조물로 인해 운반 중에 제한 및/또는 유지될 수 있다. 환형 대상물, 예컨대 관 형상의 링형 벽 세그먼트는, 고정 구조물에 의해, 예컨대 인장 부재에서의 장력을 조절함으로써 제공될 수 있는 압축력을 견딜 때 더욱 강력할 수 있다.

상기 고정 구조물은 허브(hub)를 포함할 수 있는데, 상기 허브에는 인장 부재들 중 적어도 일부가 부착된다. 상기 허브는 용광로 세그먼트에 대해 중앙에 위치하게 될 수 있으며, 예컨대 상기 축을 중심으로 센터링(centering)될 수 있다. 상기 용광로 세그먼트 및 상기 허브는 기본적인 링 형상으로서 둥글게 될 수 있지만, 반드시 그러해야 할 필요는 없다는 점에 주의해야 한다.

인장 부재들 중 적어도 일부는 상기 벽에 있는 하나 이상의 희생 벽 부분에 부착될 수 있으며, 상기 하나 이상의 희생 벽 부분은 바람직하게는 적어도 부분적으로 사전 절단된 벽 부분을 포함하고 및/또는 상기 적어도 부분적으로 사전 절단된 벽 부분에 의해 형성되며, 상기 벽은 희생 벽 부분의 제거에 의해 마련되는 벽 개구에 끼워지는 요소의 부착을 위한 하나 이상의 마운트(mount)를 포함한다. 이는 상기 용광로 세그먼트로부터의 고정 구조물의 제거를 용이하게 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 용광로 세그먼트는 냉각용 요소, 구체적으로 플레이트 쿨러를 포함할 수 있다. 냉각용 요소의 조립은, 세그먼트가 사용될 위치와 다른 위치에서 행해질 수 있다. 이는 용광로 세그먼트를 현장에서 장착하기 위한 시간을 단축시킨다.

마찬가지로, 상기 용광로 세그먼트는 내화성 재료 요소를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조립체는 상기 벽에 대해 다양한 축방향 위치에 부착되는 복수 개의 전술한 고정 구조물을 포함할 수 있으며, 내화성 재료 요소는, 상기 용광로 세그먼트를 내화성 재료 요소와 함께 제2 위치로 운반하기 위해 이웃한 고정 구조물들 사이에 고정될 수 있고, 예컨대 클램핑될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 고정 구조물들 중 적어도 하나는, 상기 벽에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한, 예컨대 내화성 재료 요소 상에 클램핑하기 위한, 하나 이상의 조정 가능한 클램프를 포함한다.

또한, 인장 부재는 장력의 조정을 가능하게 하기 위해 마련될 수 있으며, 장력의 완화에 의해 용이하게 제거될 수 있다.

전술한 장점 중 하나 이상을 나타내는, 본 개시내용의 다양한 양태 및/또는 실시예가 이하에 제시되어 있다.

일 양태는, 용광로, 특히 고로와 같은 야금로를 시공하는 방법으로서, 이하의 단계, 즉

중심 축을 따라 연장되는 링형 벽 부분을 포함하는 노 세그먼트(furnace segment)를 제1 위치 상에 마련하는 단계;

상기 노 세그먼트를 제2 위치로 운반하고 제2 위치에서 상기 노 세그먼트를 하나 이상의 추가적인 용광로 부분에 작동 가능하게 부착시키는 단계

를 포함하는 방법이며,

상기 방법은 다음의 단계들, 즉

링형 벽 부분의 내부를 따르는 내화성 재료 요소와 함께 노 세그먼트를 상기 제1 위치에 마련하는 단계 및/또는 상기 링형 벽 부분의 내부를 따라 전술한 내화성 재료 요소의 위치를 조정하는 단계;

상기 벽에 부착되는 복수 개의 긴장된 인장 부재를 포함하는 적어도 하나의 고정 구조물을 제공하는 단계;

상기 고정 구조물을 이용하여 상기 벽에 대해 내화성 재료 요소를 고정시키는 단계

를 더 포함하고,

상기 노 세그먼트를 제2 위치로 운반하는 단계는, 내화성 재료 요소와 함께 상기 노 세그먼트를 제2 위치로 운반하는 것을 포함한다.

또 하나의 양태에 있어서, 조립체는, 용광로 세그먼트, 구체적으로 고로와 같은 야금로를 위한 세그먼트를 포함하고, 상기 용광로 세그먼트는 중심 축을 따라 연장되는 링형 벽 부분을 포함하며 상기 링형 벽 부분의 내부를 따르는 내화성 재료 요소를 포함하고, 상기 용광로 세그먼트는 적어도 하나의 고정 구조물을 더 포함하며,

상기 고정 구조물은, 상기 벽에 대해 내화성 재료 요소를 고정시키는, 벽에 부착된 복수 개의 긴장된 인장 부재를 포함한다.

또 하나의 양태는 본원에서 설명된 방법 및/또는 조립체에서 사용하기 위한 고정 구조물이며, 상기 고정 구조물은, 축 방향으로 연장되는 링형 벽 부분에 부착하기 위한 인장 부재를 포함하고, 상기 고정 구조물은 상기 벽에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한 클램프, 예컨대 인장 부재가 장력을 받을 때 내화성 재료 요소 상에 클램핑하기 위한 클램프를 포함하는데, 상기 클램핑은 인장 부재에 장력을 가함으로써 행해질 수 있다.

앞서 설명한 양태는, 예로서 다수의 실시예를 도시하는 도면을 참고하여 추가적인 세부사항 및 장점과 함께 이하에서 더 설명될 것이다.
도 1은 고로 세그먼트(blast furnace segment) 및 2개의 고정 구조물을 포함하는 조립체를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은, 각각, 표시된 바와 같이 부분 절개된, 도 1의 조립체의 사시도 및 측면도이다.
도 4는 로마 숫자 IV로 표시된 바와 같은, 도 2의 세부도이다.
도 5 내지 도 7은 고로 세그먼트 및 고정 구조물을 포함하는 조립체의 다른 하나의 실시예의 다양한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 용광로(shaft furnace)의 시공에 관한 실시예의 방법 단계를 나타낸 것이다.
도 12는 다른 하나의 실시예의 세부사항을 단면도로 도시한 것이다.

도면은 개략적인 것이며, 반드시 축척대로 도시된 것은 아니라는 것, 그리고 본 발명을 이해하기 위해 필요하지 않은 세부사항은 생략되어 있을 수도 있다는 것에 주의해야 한다. 용어 "상방", "하방", "아래", "위" 등은, 달리 특정되지 않는 한, 도면에 배향된 바와 같은 실시예와 관련된다. 또한, 적어도 실질적으로 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 요소들은 동일한 도면부호로 표시되며, 이때 알파벳 접미사 또는 프라임(', ")을 이용하여 개별적으로 표시하는 것이 도움이 된다.

도 1은 조립체(1)의 상부도를 도시한 것이다. 도 2 및 도 3은, 각각, 도 1에서의 경로 A-A를 따라 부분적으로 절개된, 조립체(1)의 사시도 및 측면도이다. 도 4는 로마 숫자 "IV"로 표시된 바와 같은, 도 2의 세부도이다. 조립체(1)는 고로 세그먼트(3; blast furnace segment), 및 각각 고로 세그먼트(3)의 상부 및 하부 부근에서 벽(7)에 부착되는 2개의 고정 구조물(5)을 포함한다. 고정 구조물(5)은, 네트(net), 스파이더(spider), 및/또는 스파이더 웨브(spider web)라고 불릴 수도 있다.

고로 세그먼트(3)는, 고로 쉘(blast furnace shell)의 일부가 되는 링형 벽(7)을 포함한다. 여기서, 링형 벽(7)은 실질적으로 일정한 형상 및 크기를 갖는 단면에 있어서 대체로 둥글게 되어 있지만, 다른 실시예에서, 상기 링형 벽은 가변적인 직경으로 되어 있을 수도 있거나(예컨대, 절두 원추형으로 되어 있을 수도 있거나) 혹은 상기 링형 벽은 어느 정도 불룩하게 되어 있다. 상기 고로 세그먼트는 중심 축(C)을 따라 연장된다. 일반적으로, 사용 시에, 축(C)은 수직하게 연장되며, 링형 벽(7)은 하부 림(bottom rim) 및 상부 림(upper rim)을 갖는다. 상기 고정 구조물은 하부 림과 상부 림 사이에서 연장되며, 바람직하게는 하부 림과 상부 림 너머로 연장되지 않으며, 구체적으로 하부 림에서의 위치 혹은 하부 림 부근의 위치로부터, 상부 림에서의 위치 또는 상부 림 부근에서의 위치로 연장되고, 고정 구조물은 바람직하게는 노의 다른 부분에 대해 부착되지 않으면서 하부 림 및 상부 림에서 멀어진다.

고정 구조물(5)들은, 각각, 한편으로는 링형 벽(7)에 부착되고 다른 한편으로는 선택적인 허브(11)에 부착되는 복수 개의 인장 부재로서, 축(C)에 대해 실질적으로 반경방향인 복수 개의 인장 부재(9)를 포함한다. 여기서, 고정 구조물(5)은 축선(C)을 중심으로 실질적으로 대칭으로 배치 및 성형된다. 도시되어 있지는 않지만, 다른 실시예에 있어서, 인장 부재(9)는, 세그먼트 벽(7)의 둥근 형상의 현(chord)과 같이 세그먼트 벽(7) 및/또는 축(C)에 대해 대체로 접선방향으로 연장될 수 있고, 바람직하게는 또한 축(C)을 중심으로 실질적으로 대칭되게 배치 및 성형될 수 있다.

도시된 세그먼트(3)는, 도시된 예에 있어서, 세그먼트(3) 주위로 플레이트 쿨러(plate cooler)의 대체로 수평방향인 링을 대체로 반경방향으로 형성하며 벽(7)을 통해 연장되는, 자체로 알려져 있는 다수의 플레이트 쿨러(13)를 포함한다. 상기 플레이트 쿨러는 플레이트를 통해 냉각용 액체를 유동시킴으로써 액체식으로 냉각 가능하다. 또한, 내화성 재료 요소(15)의 층이 벽(7)을 따라 배치된다. 따라서, 세그먼트(3)에 대해 라이닝(lining)이 형성된다.

이제 또한 도 4를 참고하면, 도시된 실시예에서의 인장 부재(9)는 로드(rod) 유형이지만, 케이블, 체인 등도 가능하며, 상기 인장 부재는, 예컨대 여기서는 제1 부분(21) 및 제2 부분(23) 상에서의 나사에 대해 스패너(25)를 나사로 고정시킴으로써 인장 부재(9)의 길이방향 조정을 행하기 위해, 허브(11)[허브 상의 플랜지(19)]에 연결하기 위한 선택적인 커넥터(17), 선택적인 스패너(25; spanner)로 상호 결합되는 제1 부분(21) 및 제2 부분(23)을 포함하지만, 다른 유형의 스패너, 예컨대 래칫 스핀들(ratchet spindle)을 갖춘 와인딩 스패너(winding spanner)도 역시 가능하다는 것을 알 수 있다.

인장 부재(9)는, 여기서는 선택적인 커넥터(27) 및 텅(29; tongue)을 통해, 세그먼트(3)의 벽(7)에 부착된다. 여기서, 커넥터(17, 27)는, 각각, 플랜지(19)(의 구멍) 및 텅(29)(의 구멍)에 끼워지는 로크 볼트(28; lock bolt)와 함께 조우(jaw)로서 형성된다. 텅(29)은 벽(7)으로부터 적절하게 연장되며, 여기서는 용접에 의해 벽 부분(31)에 부착된다. 텅(29)은 다른 형상을 나타낼 수도 있으며, 이웃한 텅(29)들은 상호 연결되어 프레임 부분을 형성할 수 있다. 벽 부분(31)은 희생부이며, 즉 일단 고정 구조물(5)이 더 이상 필요하지 않으면, 벽 부분(31)은 벽(7)으로부터 절단된다. 이에 따라 형성된 벽(7)의 개구 내에는, 추가적인 플레이트 쿨러(13) 또는 다른 대상물이 장착될 수 있으며, 플레이트 쿨러(13)들 또는 다른 대상물들 사이에 끼어있는 공간은 추가적인 내화성 블록(15)의 삽입에 의해 페쇄될 수 있다.

개략적으로 표시된 바와 같이 다양하고 적절한 조성으로 이루어질 수 있는 내화성 블록(15)은, 벽(7)에 대해 느슨하게 적층(stacking)될 수 있으며, 즉 형상 및 중력을 이용한 방식 이외의 방식으로 특별히 고정되지 않은 상태에서 적층될 수 있다. 내화성 블록(15)의 움직임을 줄이기 위해 또는 방지하기 위해, 텅(29)에는, 상기 벽(7)에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한, 예컨대 내화성 재료 요소(15) 상에 클램핑하기 위한, 조정 가능한 클램프(33)가 마련된다.

여기서, 클램프(33)는 프레싱 플레이트(34; pressing plate)를 포함하며, 텅(29)에 대한 상기 프레싱 플레이트의 위치, 배향, 힘, 및/또는 방향은, 내화성 블록(15) 상에서의 클램핑 힘의 관련 양태의 조정을 허용하기 위해 마운팅 볼트(35; mounting bolt)를 통해 조정될 수 있다. 그러나, 다른 조정 시스템, 예컨대 래칫, 시저 잭(scissor jack) 등이 또한 채용될 수도 있다. 내화성 재료 요소(15) 및 플레이트 쿨러(13)의 서로에 대한 정확한 위치 설정은 고로의 적절한 기능 발휘와 큰 관련이 있다는 것에 주의해야 한다. 밀리미터 수준의 공차 및 밀리미터 미만의 공차, 예컨대, 0.5 mm 혹은 그보다 작은 공차는, 1 미터 미만 내지 최대 수십 미터의 높이 및/또는 직경 크기를 갖고 수십 톤 내지 수백 톤, 혹은 심지어 수천 톤의 범위에 속하는 중량을 갖는, 플레이트 쿨러(13) 및 내화성 재료 요소(15)를 포함하는 조립체를 운반할 때 달성 가능할 수 있다는 것이 고려된다.

0.5 mm 이하의 범위에 속하는 매우 타이트(tight)한 제조 공차 및 설치 공차는, 일반적으로 안정성 및 강건도를 위한 표준 및 요건을 충족하기 위해 고로에 대해 고수되어야 한다는 것에 주의해야 한다. 여기에 제시되는 기법은, 후처리 없이 또는 적어도 운반된 조립체의 현저한 후처리 없이 이를 가능하게 한다.

희생 벽 부분(31)의 제거를 용이하게 하기 위해, 희생 벽 부분의 일부는 사전에 절단될 수 있으며(도 2 및 도 3 참고), 예컨대, 여기서는 플레이트 쿨러(13)를 위해 마무리된 개구가 둥근 단부(37)를 가져야 하는 반면, 둥근 단부(37)들 사이에서 개구는 대체로 직선형 변을 가지며, 둥근 단부(37)는 벽(7) 내로 사전에 절단되고, 이에 따라 세그먼트(3)의 배치 이후에, 직선형 에지를 절단하는 단지 상대적으로 간단한 작용만이 남게 된다. 따라서, 세그먼트(3)를 갖춘 고로의 최종 조립을 위한 시간이 단축된다. 또한 혹은 대안으로, 다른 형상이 벽 내로 사전에 절단될 수 있으며, 및/또는 최종 처리를 위한 시간 및/또는 시공 중인 노에서의 현장에서의 조립을 위한 시간을 단축시키기 위해 다른 예비적인 조치가 취해질 수도 있다는 것에 주의해야 한다(이하 참고). 부품, 예컨대 플레이트 쿨러(13)의 벽(7) 내로의 장착은, 라이닝의 매우 강력한 냉각을 위해 바람직한 다수의 개구에 의해 관통되는, 벽의 구멍이 많은 구조와 관련하여 어느 정도 벽을 강화시킨다는 것에 주목해야 한다.

도 5 내지 도 7은 고로 세그먼트(3') 및 고정 구조물(5')을 포함하는 조립체(1')의 다른 하나의 실시예의(다른 하나의 실시예의 일부의) 다양한 도면이다. 이러한 세그먼트(3') 및 상기 고정 구조물(5')의 기본적인 구조는 도 1 내지 도 4의 실시예의 세그먼트 및 고정 구조물의 기본적인 구조와 유사하다(참조번호의 비교 요망). 그러나, 여기서는, 벽(7')이 하위에 있으며, 상기 벽에는 플레이트 쿨러 혹은 내화성 블록이 아직 마련되어 있지 않지만, 플레이트 쿨러 및 내화성 블록(여기서는 플레이트 쿨러의 2개의 링)을 위한 개구(39)가 존재한다. 일부 위치에는, 희생 벽 부분(31')이 남아 있으며, 이는 고정 구조물(5')의 부착을 위한 사전 절결부(37')로부터 알 수 있다. 이러한 실시예에서는, 클램프가 없으며, 텅(29')은 앞서 언급된 것보다 간단한 구성으로 되어 있다.

고로를 시공하는 방법이 제시되며, 여기서 상기 시공은 도 8 내지 도 11에 제시된 고로의 리퍼비시(refurbishment)를 포함한다. 기존의 고로(100)로부터, 세그먼트(101)가 제거된다(도 8의 화살표 참고). 하위 부분(104) 및 상위 부분(102)은 유지되고, 적절하게 지지된다. 이러한 작업 동안에 또는 이러한 작업 이전에, 대체 세그먼트(3A)는 노(100) 옆에서 고정 구조물(5A)과 함께, 여기서는 높게 위치하는 작동 지지부(S) 상에서 고정 구조물과 함께, 위치 설정 및 조립된다. 이후, 대체 세그먼트(3A) 및 고정 구조물(5A)의 조립체(1A)는 지지부(S) 위로 고로(100)(의 나머지)에 대해 운반된다(도 9의 화살표 참고). 이후 조립체(1A)는 상승되어, 보통 상위 부분(102)의 각각의 벽 및 세그먼트(3A)를 함께 용접함으로써, 고로(100)의 나머지 상위 부분(102)에 부착된다(도 10의 화살표 참고). 이러한 부착 이전에, 고정 구조물(5A)의 인장 부재들 중 하나 이상에서의 장력은 상위 부분(102)에 대해 대체 세그먼트(3A)가 순응하도록 조정될 수 있다. 부착 이후에, 대체 세그먼트(3A)로부터 하나의 고정 구조물 혹은 2개의 고정 구조물이 제거될 수 있다(도 10 참고).

이러한 단계들은, 제1 세그먼트(3A)에 부착되는, 고정 구조물(5B)을 갖춘 고로 세그먼트(3B)의 다른 하나의 조립체(1B)를 이용하여 반복된다(도 10 및 도 11의 화살표 참고).

다음으로, 지지부(S)는 제거되고, 폐쇄용 링으로서 작용하는 소형 세그먼트(예컨대, 도 5 내지 도 7 참고)는 지지부(S)에 의해 남겨진 공간 내에 삽입되며 리퍼비시된 고로(도시되어 있지 않음)의 다른 부분에 부착되어 폐쇄된 쉘을 제공한다. 고로를 마무리하기 위해, 나머지 고정 구조물 및/또는 희생 벽 부분이 제거되며, 라이닝은, 빠져 있는 플레이트 쿨러의 장착 및 내화성 재료를 이용한 보이드(void)의 충전에 의해 완성되고[상기 내화성 재료는 모르타르 및/또는 캐스터블 내화물(refractory castable)을 포함할 수 있음], 다른 연결이 마무리된다.

도 12는 고로 세그먼트(3) 및 고정 구조물(5")을 포함하는 다른 하나의 조립체(1")의 일부를 단면도로 도시한 것이다(도 2 및 도 3의 단면 평면의 우측 참고). 이러한 세그먼트(3)의 기본적인 구조는 도 1 내지 도 4의 실시예의 기본적인 구조와 유사하다(도면부호 비교 요망). 그러나, 여기서, 고정 구조물(5")은, 실질적으로 축방향으로 그리고 세그먼트(3)의 벽(7)에 대해 평행하게 연장되는 인장 부재(9")를 포함한다는 점에서 차이가 있다. 인장 부재(9")는, 희생 벽 부분(31)에 용접된 2개의 텅(29)에, 양측에서, 연결된다(여기서는 볼트로 연결됨). 내화성 요소(15)를 클램핑하기 위한 클램프(33)는 텅(29)에 장착된다. 이러한 실시예에 있어서, 내화성 요소(15) 상으로의 클램핑 힘은, 텅(29)에 대한 클램핑 플레이트(34)의 조정에 의해 및/또는 인장 부재(9")에서의 장력의 조정에 의해, 예컨대 제1 인장 부재 부분(21") 및 제2 인장 부재 부분(23") 각각으로 나사 결합된 스패너(25")를 조정함으로써 조정될 수 있으며, 이러한 경우에 있어서, 클램프(33)의 조정 가능성은, 클램프 설계를 더 간단하게 할 수 있도록 생략될 수 있다.

고정 구조물로 인해, 상당한 양의 라이닝 재료를 이용하여 완성되는 벽 세그먼트의 조립체가 지지부(S) 상에 조립될 수 있고, 전혀 변형이 없는 상태에서 혹은 적어도 허용 가능한 변형만이 존재하는 상태에서 그 최종 위치(예컨대, 도 8 내지 도 11 참고)로 운반될 수 있다. 고로 리퍼비시의 총 다운타임(downtime)은 이제 실질적으로는, 노의 절단, 원치 않는 세그먼트의 제거, 새로운 세그먼트의 삽입, 및 세그먼트들이 함께 부착되는 부착 영역에서의 라이닝의 마무리 혹은 상기 부착 영역 부근에서의 라이닝의 마무리를 위한 시간(time frame)에 의해서만 결정될 수 있다. 초기 계산에 따르면, 기존의 스타브 냉각식 고로를 플레이트 냉각식 고로로 리퍼비시 및 변환함에 있어서, 라이닝의 현장 설치, 특히 내화성 블록의 적층을 배제함으로써, 다운타임이 약 20일 정도 단축될 수 있음을 알게 된다.

본 개시내용은 앞서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예는 청구범위의 범주 내에서 다수의 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 더 많은 세그먼트, 더 적은 세그먼트, 및/또는 달리 성형된 세그먼트가 노의 (재)시공을 위해 사용될 수 있다. 고정 구조물에 있어서, 더 많은 인장 부재, 더 적은 인장 부재, 및/또는 달리 성형된 인장 부재가 마련될 수 있다. 고정 구조물들은 상호 연결될 수 있으며, 예컨대 이웃한 고정 구조물들의 허브들은 상호 연결될 수 있고, 반경방향 고정 구조물들은 하나 이상의 축방향 고정 구조물과 조합될 수 있고, 예컨대 각각 도 1 내지 도 4의 실시예(5) 및 도 12의 실시예(5")가 조합될 수 있으며, 여기서 달리 배향되는 인장 부재(9) 및 인장 부재(9")는 단일 텅(29)에 연결될 수 있다. 세그먼트는 서브 조립체로부터 구성될 수 있다. 다양한 고정 구조물은 인장 부재의 개수, 배치, 설계, 및/또는 구성과 관련하여 상이할 수 있다. 인장 부재는 분기될 수 있으며, 예컨대 "X"자 형상 혹은 "Y"자 형상을 가질 수 있다. 인장 부재의 커넥터는 상이할 수 있으며, 예컨대 와이어 루프(wire loop) 및/또는 섀클(shackle)일 수 있다. 라이닝 재료의 조정 및/또는 고정을 위한 추가적인 지지부 및/또는 클램프가 마련될 수 있으며, 예컨대 (추후) 플레이트 쿨러 및/또는 다른 대상물을 위한 개구에 연결되는 인서트 마운트(insert mount)로서 부착된다.

특정 실시예에 대해 혹은 특정 실시예와 관련하여 언급된 요소들 및 양태들은, 달리 명시적으로 언급되어 있지 않은 한, 다른 실시예의 요소들 및 양태들과 적절하게 조합될 수 있다.

Claims (15)

1. 용광로(100; shaft furnace), 특히 고로(blast furnace)와 같은 야금로를 시공하는 방법으로서, 이하의 단계, 즉
   중심 축(C, C')을 따라 연장되는 링형 벽(7, 7', 7")을 포함하는 용광로 세그먼트(shaft furnace segment; 3, 3', 3", 3A, 3B)를 제1 위치 상에 마련하는 단계;
   상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 제2 위치로 운반하고 제2 위치에서 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 하나 이상의 추가적인 용광로 부분(102, 104)에 작동 가능하게 부착시키는 단계
   를 포함하며,
   상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 상기 제2 위치로 운반하는 상기 단계 동안에, 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)가 적어도 하나의 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 고정 구조물은, 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)의 형상을 결정하는 상기 링형 벽(7, 7', 7")에 부착된, 링형 벽의 내부 상의 하나 이상의 긴장된 인장 부재(9, 9', 9"), 바람직하게는 상기 축(C, C')과 관련하여 실질적으로 반경방향의 긴장된 인장 부재(9, 9', 9") 및/또는 접선방향의 긴장된 인장 부재를 포함하는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)은 허브(11, 11')를 포함하며, 상기 인장 부재(9, 9', 9")의 적어도 일부는 허브(11, 11')에 부착되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 일부의 인장 부재(9, 9', 9")는 벽(7, 7', 7")에 있는 하나 이상의 희생 벽 부분(31)에 부착되며,
   상기 방법은, 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 제2 위치로 운반하는 상기 단계 이후에, 벽(7, 7', 7")으로부터 희생 벽 부분(31)을 제거하여, 벽(7, 7', 7")에 개구를 마련하고 이 개구에 다른 하나의 요소를 부착시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 바람직하게는 희생 벽 부분(7, 7', 7")에 인장 부재(9, 9', 9")를 부착시키기에 앞서 희생 벽 부분(31)들 중 하나 이상을 부분적으로 절단 및/또는 제거하는 단계를 포함하는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 다른 하나의 요소는 냉각용 요소, 특히 플레이트 쿨러(13; plate cooler)를 포함하는 것인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   제1 위치에 있는 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)에 라이닝 재료(15; lining material), 특히 내화성 재료 요소(15)를 제공하는 단계;
   상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 라이닝 재료(15)와 함께 제2 위치로 운반하는 단계
   를 더 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 라이닝 재료(15), 특히 내화성 재료 요소(15)를 고정 구조물(5, 5', 5", 5A, 5B)에 고정시키는 단계
   를 더 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 방법은 다양한 축방향 위치에서 벽(7)에 부착되는 복수 개의 상기 고정 구조물(5, 5', 5", 5A, 5B)을 상기 용광로 세그먼트(3, 3', 3", 3A, 3B)에 제공하는 단계, 및 이웃하는 고정 구조물(9, 9', 9")들 사이에서 라이닝 재료(15)를 클램핑함으로써 라이닝 재료(15)를 고정시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   인장 요소(9, 9', 9")들 중 하나 이상의 길이 및/또는 장력을 조절함으로써 용광로 세그먼트(3, 3', 3", 3A, 3B)의 형상을 조정하는 단계
   를 포함하는 방법.
9. 조립체(1, 1', 1")로서,
   용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B), 특히 고로(100)와 같은 야금로를 위한 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)
   를 포함하며,
   상기 용광로 세그먼트는 중심 축(C, C')을 따라 연장되는 링형 벽(7, 7', 7")을 포함하고 적어도 하나의 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)을 포함하며,
   상기 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)은 상기 링형 벽의 내부 상의 하나 이상의 긴장된 인장 부재(9, 9', 9")를 포함하며, 바람직하게는 벽(7, 7', 7")에 부착되고 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)의 형상을 결정하도록 구성되며 축(C, C')과 관련하여 실질적으로 반경방향으로 긴장된 인장 부재 및/또는 접선방향으로 긴장된 인장 부재(9, 9', 9")를 포함하는 것인 조립체.
10. 제9항에 있어서, 상기 고정 구조물(5)은 허브(11; hub)를 포함하며, 이 허브(11)에는 적어도 일부의 인장 부재(9)가 부착되는 것인 조립체.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 적어도 일부의 인장 부재(11)는 상기 벽(7)에 있는 하나 이상의 희생 벽 부분(31)에 부착되며, 상기 하나 이상의 희생 벽 부분(31)은 바람직하게는 적어도 부분적으로 사전 절단된 벽 부분(37)을 포함하고 및/또는 상기 적어도 부분적으로 사전 절단된 벽 부분에 의해 형성되며, 상기 벽(7)은 희생 벽 부분(31)의 제거에 의해 마련되는 벽 개구에 끼워지는 요소의 부착을 위한 하나 이상의 마운트(mount)를 포함하는 것인 조립체.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)는 냉각용 요소(13), 특히 플레이트 쿨러(13) 및/또는 내화성 재료 요소(15)를 포함하는 것인 조립체.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    다양한 축방향 위치에서 벽(7, 7', 7")에 부착되는 하나 이상의 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)
    을 포함하며, 상기 내화성 재료 요소(15)는, 내화성 재료 요소(15)와 함께 용광로 세그먼트(3, 3’, 3”, 3A, 3B)를 제2 위치로 운반하기 위해, 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)에 의해, 특히 이웃하는 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B) 사이에 고정되고, 예컨대 클램핑되는 것인 조립체.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)들 중 적어도 하나는, 상기 벽(7, 7', 7")에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한, 예컨대 내화성 재료 요소(15) 상에 클램핑하기 위한, 하나 이상의 조정 가능한 클램핑 부분(33; clamping portion)을 포함하는 것인 조립체.
15. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에서 및/또는 제9항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 조립체(1, 1', 1")에서 사용하기 위한 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)로서,
    축 방향으로 연장되는 링형 벽 부분(7, 7', 7")에 부착하기 위한 인장 부재(9, 9', 9")
    를 포함하며, 상기 고정 구조물(5, 5’, 5”, 5A, 5B)은 상기 벽(7, 7', 7")에서 또는 상기 벽 부근에서 실질적으로 축 방향으로 클램핑 힘을 인가하기 위한 클램프(33), 예컨대 인장 부재(9, 9', 9")가 장력을 받을 때 내화성 재료 요소(15) 상에 클램핑하기 위한 클램프를 포함하는 것인 고정 구조물.

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