KR20190050933A - 내화물 구조체 - Google Patents

Abstract

내화 재료로 구성된 내화물이 고정 부재의 편면측에 설치되고, 내화물의 내부에 기초부 및 분기부를 가진 스터드 부재가 설치된 내화물 구조체로서, 해당 스터드 부재는, 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 내열성 파이버재가 설치되어 있으면서, 또한, 분기부가 내화물의 내부를 향하도록 기초부가 고정 부재에 장착되어 있는 내화물 구조체.

Description

내화물 구조체

본 발명은, 내화 재료로 구성된 내화물이 고정 부재의 편면측에 설치된 내화물 구조체에 관한 것이다. 특히, 고정 부재의 편면측에 내화 재료로 구성된 내화물을 설치하여 고정 부재를 보호하도록 한 내화물 구조체에 있어서, 고정 부재의 편면측에 내화물이 적절하게 장착되도록 하기 위해서는, 기초부로부터 분지(分枝) 형상으로 된 분기부를 가진 스터드(stud) 부재를 내화물의 내부에 설치한 경우에 있어서, 열에 의한 스터드 부재의 변형이나 내화물 구조체의 진동 등에 의해, 내화물이 파손되거나 하는 것을 적절하게 방지 할 수 있도록 한 점에 특징을 가진 것이다.

종래부터, 금속제 고정 부재의 편면측에 캐스터블(castable)(부정형 단열재)와 같은 콘크리트 형상의 내화 재료로 구성된 내화물을 설치하여 고정 부재를 보호하도록 한 내화물 구조체로서, 가열로 등의 각종 노(爐) 벽이나, 연속 가열로에 설치한 워킹 빔(walking beam)에 있어서의 스키드 빔(skid beam)이나 포스트(post)(지주) 등이 알려져 있다.

또한, 이와 같은 내화물 구조체에 있어서는, 고정 부재의 편면측에 내화물이 적절하게 장착되도록 하기 위해, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 금속제의 스터드 부재를 내화물의 내부에 설치하는 것이 이루어지고 있다.

여기서 말하는 '기초부'란, 분지한 점으로부터 고정 부재측으로 연장된 막대(棒) 형상의 부재를 나타내고, '분기부'란, 분지한 점으로부터 고정 부재와 반대측으로 연장된 막대 형상의 부재를 나타낸다.

그리고, 이와같이 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 스터드 부재를 내화물의 내부에 설치할 때에는, 스터드 부재에 있어서의 기초부측을 상기의 고정 부재에 설치하도록 하고, 상기의 스터드 부재에 있어서의 분기부를 고온측 내화물의 내부를 향해 설치하도록 하고 있다.

여기서, 이와 같이 하여 금속제의 스터드 부재를 콘크리트 형상의 내화물의 내부에 설치한 경우, 내화물과 고정 부재나 스터드 부재와의 열 팽창의 차이 등에 의해, 생기는 힘에 따라 내화물이 파손된다라고 하는 문제가 있었다.

그리고, 종래에 있어서는, 특허 문헌 1, 2에 도시된 바와 같이, 스터드 부재의 외주(外周)에 종이나 파라핀 등의 완충층을 설치하고, 이 완충층에 의해 내화물과 스터드 부재와의 열 팽창의 차이에 따라 생기는 힘을 완화하게 하여, 내화물이 파손되는 것을 방지하도록 한 것이 제안되고 있다.

또한, 종래에 있어서는, 특허 문헌 3에 도시된 바와 같이, 스터드 부재에 있어서의 기초부측을 고정 부재에 장착함에 있어서, 스터드 부재를 고정 부재에 직접 고정하지 않고, 와이어 등의 가요성(可撓性)을 가진 완충 부재를 통해 스터드 부재를 고정 부재에 장착하도록 하고, 내화물과 고정 부재와의 사이의 열 팽창의 차이나, 스터드 부재 자체의 열 팽창을, 이 완충 부재에 의해 흡수하게 하여, 내화물이 파손되는 것을 방지하도록 한 것이 제안되고 있다.

그러나, 특허 문헌 1, 2에 도시된 바와 같이, 스터드 부재의 외주에 종이나 파라핀 등의 완충층을 설치한 경우, 종이나 파라핀 등의 완충층이 가열시에 있어서의 내화물의 온도 상승에 의해 소실(탄화, 감량)하고, 스터드 부재와 내화물과의 사이에 공간이 생기며, 상기 완충층의 두께가 얇아서, 이 공간이 작으면, 내화물과 스터드 부재와의 열 팽창의 차이에 따라 생기는 힘을 완화하게 할 수 없게 되어, 내화물이 파손되는 것을 충분히 방지 할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다.

한편, 상기 완충층의 두께를 두껍게 한 경우, 상기와 같이 종이나 파라핀 등의 완충층이 가열시에 있어서의 내화물의 온도 상승에 의해 소실함에 따라, 스터드 부재와 내화물과의 사이에 생기는 공간이 커지고, 가열로의 가동시에 있어서의 진동이나, 예를 들어, 특허 문헌 4에 도시된 바와 같이, 냉각수를 통과하게 하는 금속 파이프로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물이 설치된 한 스키드 빔의 경우에는, 스키드 빔의 구동시에 있어서의 진동에 의해, 스터드 부재나 내화물이 공간 부분에서 진동하고, 스터드 부재가 내화물에 충돌하여, 내화물이 파손된다고 하는 문제가 있었다 .

또한, 특허 문헌 3에 도시된 바와 같이, 스터드 부재에 있어서의 기초부측을 고정 부재에 장착함에 있어서, 와이어 등의 완충 부재를 통해 스터드 부재를 고정 부재에 장착하는 경우에는, 스터드 부재를 고정 부재에 장착하는 작업이 매우 번거로워서, 다수의 스터드 부재를 고정 부재에 장착하는 경우, 장착 작업에 많은 시간과 비용이 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이와 같이 종이나 파라핀 등의 완충층 완충재를 통해 스터드 부재를 고정 부재에 장착한 경우에 있어서도, 상기와 같이 열에 의한 스터드 부재의 변형이나 내화물 구조체의 진동 등에 의해, 스터드 부재가 내화물을 압박하거나, 충돌하여, 내화물이 파손된다고 하는 문제가 여전히 존재했다.

일본국 특개소58-19685호 공보 일본국 실개소60-189000호 공보 일본국 실개소62-19599호 공보 일본국 실개소55-164356호 공보

본 발명은, 고정 부재의 편면측에 내화 재료로 구성된 내화물을 설치하고, 고정 부재를 보호하도록 한 내화물 구조체에 있어서, 고정 부재의 편면측에 내화물이 적절하게 장착되도록 하기 위해, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 스터드 부재를 내화물의 내부에 설치한 경우에 있어서의 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 있어서는, 상기와 같은 내화물 구조체에 있어서, 열에 의한 스터드 부재의 변형이나 내화물 구조체의 진동 등에 의해, 내화물이 파손되거나 하는 것을 적절하게 방지 할 수 있도록 한 점에 특징을 가진 것이다.

본 발명에 관힌 내화물 구조체에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 내화 재료로 구성된 내화물이 고정 부재의 편면측에 설치되는 동시에, 상기 내화물의 내부에, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 스터드 부재가 설치된 내화물 구조체에 있어서, 상기 스터드 부재에 있어서의 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버(fiber)재가 설치된 스터드 부재를 이용해, 이 스터드 부재의 기초부측을 상기의 고정 부재에 장착하도록 하고, 상기의 분기부를 내화물의 내부를 향하도록 설치했다.

이와 같이, 스터드 부재에 있어서의 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버재를 설치하면, 종이나 파라핀 등의 완충층을 설치한 종래의 경우와 같이, 내열성 파이버재가, 가열시에 있어서의 내화물의 완충층과 같이 온도 상승에 의해 소실되어 공간이 발생하는 일 없이, 쿠션성을 유지 할 수 있다. 그럼으로써 내화물과 스터드 부재와의 열 팽창의 차이에 따라 발생하는 힘이, 상기의 내열성 파이버재에 의해 충분히 완화되게 되는 동시에, 스터드 부재와 내화물과의 사이에 생기는 공간 부분에 있어서, 스터드 부재나 내화물이 진동한다고 하는 일도 없어진다.

여기서, 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버재가 설치된 스터드 부재를, 상기와 같이 그 기초부측을 고정 부재에 장착하도록 하고, 분기부를 내화물의 내부에 향하도록 설치할 때에는, 상기의 스터드 부재에 있어서의 분기부의 선단부가, 상기의 고정 부재로부터 떨어진 방향을 향하도록 하여 내화물의 내부에 설치하게 한다. 이와 같이 스터드 부재의 분기부의 선단부가, 고정 부재로부터 떨어지도록 하여 내화물의 내부에 설치하면, 이 스터드 부재를 통해 고정 부재와 반대측에 있어서의 고온측 내화물의 열이, 스터드 부재를 통해 고정 부재에 전해지는 것이 억제된다.

또한, 상기와 같이 스터드 부재에 있어서의 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버재를 설치할 때에는, 내열성 파이버재의 두께가, 상기 분기부의 선단에 있어서 그것 이상의 부분보다 두꺼워지도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 스터드 부재를 통해 고정 부재와 반대측에 있어서의 고온측 내화물의 열이, 스터드 부재를 통해 고정 부재에 전해지는 것이 한층 억제되게 된다.

또한, 스터드 부재에 있어서 가장 열 연장이 크게 나타나는 선단부에 대해, 쿠션성을 크게 하는 것으로 내화물로의 압박이 한층 완화된다.

또한, 선단부에서 열 연장이 생기더라도 공간을 발생하게 하지 않고, 쿠션성을 유지할 수 있다.

여기서, 본 발명에 관한 내화물 구조체의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 연속 가열로의 워킹 빔에 있어서의 냉각수를 통과하게 하는 금속 파이프로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물이 설치된 스키드 빔으로 이루어진 내화물 구조체에 사용할 수 있고, 그 외, 가열로의 노 벽 등에 이용하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서의 내화물 구조체에 있어서는, 고정 부재의 편면측에 설치된 내화 재료로 구성된 내화물의 내부에, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 스터드 부재를 설치할 때, 스터드 부재에 있어서의 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버재를 설치하고, 스터드 부재의 기초부측을 고정 부재에 장착하도록 하여, 분기부를 내화물의 내부를 향하도록 설치했기 때문에, 종이나 파라핀 등의 완충층을 설치한 종래의 경우와 같이, 내열성 파이버재가, 가열시 에 있어서의 내화물의 온도 상승에 의해 완충층과 같이 소실되어 공간이 발생하는 일 없이, 내화물과 스터드 부재와의 열 팽창의 차이에 따라 발생하는 힘이, 상기 의 내열성 파이버재의 쿠션성에 의해 충분히 완화되게 되는 동시에, 스터드 부재와 내화물과의 사이에 생기는 공간 부분에 있어서, 스터드 부재나 내화물이 진동한다고 하는 일도 없어진다.

이 결과, 본 발명에 있어서의 내화물 구조체에서는, 열에 의한 스터드 부재의 변형이나 내화물 구조체의 진동 등에 의해, 내화물이 파손되거나 하는 것을 적절하게 방지 할 수 있게 된다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관한 내화물 구조체에 있어서, 냉각수를 통과하게 하는 금속 파이프로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물을 설치하는 동시에, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 복수의 스터드 부재를, 각각 기초부측을 상기의 금속 파이프에 장착하도록 하고, 상기의 분기부를 내화물의 내부를 향하도록 설치한 스키드 빔의 예를 나타낸 개략 설명도이다.
도 2는, 상기의 실시 형태에 관한 내화물 구조체에 있어서, 기초부 길이의 중간 부분으로부터 분기부의 선단부에 이르도록 하여, 스터드 부재의 외주를 커버하도록 내열성 파이버재를 설치한 스터드 부재를 이용하고, 이 스터드 부재의 기초부측을 금속 파이프에 장착하도록 하여, 분기부의 선단부를 내화물의 내부를 향하도록 설치한 상태를 나타낸 부분 확대 설명도이다.
도 3은, 상기의 실시 형태에 관한 내화물 구조체에 있어서, 스터드 부재의 기초부 길이의 중간 부분으로부터 분기부의 선단부에 이르게 하여, 스터드 부재의 외주를 커버하도록 내열성 파이버재를 설치한 일례를 나타내고, (A)는 스터드 부재의 외주를 커버하는 상기의 내열성 파이버재를, 스터드 부재의 양측에 분할해 배치한 상태를 나타낸 개략 분해 사시도, (B)는 스터드 부재의 양측에 분할해 배치한 내열성 파이버를, 스터드 부재의 기초부 길이의 중간 부분으로부터 분기부의 선단부에 이르게 하여, 스터드 부재의 외주를 커버하도록 장착한 상태를 나타낸 개략 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 내화물 구조체에 있어서, 가열로 등의 철피(鐵皮)로 이루어진 고정 부재의 내측에, 내화 재료로 구성된 내화물을 설치하는 동시에, 기초부로부터 분지 형상으로 된 분기부를 가진 스터드 부재를, 그 기초부를 상기의 철피에 장착하도록 하여, 상기의 분기부를 내화물의 내부를 향하도록 설치한 가열로의 노 벽의 예를 나타낸 부분 확대 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 내화물 구조체를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에 관한 내화물 구조체는, 하기의 실시 형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서, 적절하게 변경하여 실시 할 수 있는 것이다.

이 실시 형태에 있어서는, 내화물 구조체가, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각수(w)를 통과하게 하는 금속 파이프(11)로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물(12)이 설치된 스키드 빔(A1)인 경우에 대해 설명한다.

그리고, 이 실시 형태의 스키드 빔(A1)에 있어서는, 상기의 금속 파이프(11)의 외주의 상부로부터 상기의 내화물(12)을 관통해 상방으로 돌출하도록 하고, 강재(鋼材) 등의 피처리재(도시하지 않음)를 유지하여 반송하게 하는 유지 부재(13)를 설치하는 동시에, 상기의 내화물(12)의 내부에, 막대 형상의 기초부(21)로부터 2갈래(股)의 Y자 형상으로 분지한 막대 형상의 분기부(22)를 가진 스터드 부재(20)를 설치하고, 또한 상기의 금속 파이프(11)의 외주를 커버하도록 하여 세라믹 파이버 등으로 구성된 단열층(14)을 설치하고 있다.

여기서, 이 실시 형태의 스키드 빔(A1)에 있어서는, 상기의 스터드 부재(20)의 기초부(21)를 금속 파이프(11)의 외주에 장착하는 동시에, 이 스터드 부재(20)의 분기부(22)의 선단부가, 금속 파이프(11)로부터 떨어진 내화물(12)의 외주측을 향하도록 하여, 내화물(12)의 내부에 설치하도록 하고 있다. 또한, 이 실시 형태에 있어서는, 스터드 부재(20)에 있어서의 분기부(22)가 금속 파이프(11)로부터 떨어진 내화물(12)의 외주측을 향하도록 설치할 때, 각 스터드 부재(20)에 있어서의 분기부(22)가, 스키드 빔(A1)의 둘레 방향에 대해 일정 방향으로 정렬되도록 하여 설치한 예를 나타냈지만, 각 스터드 부재(20)에 있어서의 분기부(22)가, 스키드 빔(A1)의 둘레 방향에 대해 다양한 방향으로 랜덤으로 향하도록 설치하는 것도 가능하다.

또한, 이 실시 형태에 있어서는, 상기의 스터드 부재(20)로서, 상기의 기초부(21) 길이의 중간 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에 이르도록 하여, 스터드 부재(20)의 외주를 커버하도록 내열성 파이버재(23)를 설치한 것을 이용하고, 특히, 도 2 중 A로 나타낸 바와 같이, 갈라진 형상으로 된 분기부(22)의 선단부에 있어서의 내열성 파이버재(23)의 두께를, 다른 부분보다 두껍게 하고 있다. 여기서, 상기의 내열성 파이버재(23)로서는, 예를 들면, 세라믹 파이버나 유리 파이버 등의 내열성 파이버를 이용할 수 있다. 또한, 실시 형태에 있어서는, 스터드 부재(20)에서의 분기부(22)가, 기초부(21)로부터 2갈래의 Y자 형상으로 분지한 것을 이용하도록 했는데, 도시하고 있지 않지만, 더욱 많이 분지한 것이나, 분지가 없는 것을 이용하는 것도 가능하다.

그리고, 상기의 스터드 부재(20)를 제조함에 있어서는, 예컨대, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 기초부(21)로부터 분지 형상으로 된 분기부(22)가 설치되어 Y자 형상으로 된 기재(20a)에 대해, 기초부(21)에 있어서의 분기부(22)측 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에 이르는 내열성 파이버재(23)를 분할해 상기 기재(20a)의 양측에 배치하고, 이 상태에서, 도 3(B)에 도시한 바와 같이, 스터드 부재(20)의 양측으로 분할해 배치한 내열성 파이버재(23)를, 스터드 부재(20)의 기초부(21)에 있어서의 분기부(22)측 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에 이르도록 하고, 스터드 부재(20)의 외주를 커버하도록 장착하여, 상기와 같이 분할된 내열성 파이버재(23)의 분할 부분을 접착제 등으로 접착해 제조 할 수 있다.

또한, 도시하고 있지 않지만, 내열성 파이버재(23)를 분산하게 한 액체 중에, 상기의 기재(20a)를 상기의 분기부(22)측으로부터 침지하게 해서, 기재(20a)의 기초부(21) 길이의 중간 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에, 내열성 파이버재(23)가 분산한 액체를 부여하고, 그 후, 이것을 건조해, 스터드 부재(20)의 기초부(21) 길이의 중간 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에 이르도록 하여, 내열성 파이버(23)를 스터드 부재(20)의 외주를 커버하도록 장착하게 하거나, 또한 통(筒) 형상으로 형성한 내열성 파이버재(23)로 이루어진 중공(中空) 형상의 직물이나 편물을. 기재(20a)에 있어서의 분기부(22)의 선단측으로부터 덮어씌우게 해서, 내열성 파이버재(23)를 기재(20a)에서의 분기부(22)에 장착하도록 하는 것도 가능하다. 물론, 시트 형상의 내열성 파이버재(23)를 기재(20a)에 감는 것만으로도 괜찮은 것은 말할 것도 없다.

또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 내화물 구조체가, 냉각수(w)를 통과하게 하는 금속 파이프(11)로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물(12)이 설치된 스키드 빔(A1)인 경우에 대해 설명했지만, 내화물 구조체는 이런 것에 한정되지 않는다.

예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 가열로 등에 있어서의 노 벽(A2)에서, 철피(15)로부터 고정 부재의 내측에, 세라믹 파이버 등으로 구성된 단열층(16)을 통해 캐스터블 등의 내화 재료로 구성된 내화물(17)을 설치하는 동시에, 기초부(21)로부터 분지 형상으로 된 분기부(22)를 가진 스터드 부재(20)를, 그 기초부(21)측을 상기의 철피(15)에 장착하도록 하고, 상기 분기부(22)의 선단부를 내화물(17)의 내부를 향하도록 설치하게 하는 것도 가능하다. 여기서, 이 경우에 있어서도, 도시하고 있지 않지만, 복수의 스터드 부재(20)를 이용해, 각 스터드 부재(20)를, 상기와 같이 기초부(21)측을 상기의 철피(15)에 장착하도록 하고, 상기 분기부(22)를 내화물(17)의 내부를 향하도록 설치하게 한다. 또한, 이 경우에 있어서도, 각 스터드 부재(20)에 있어서의 분기부(22)를 내화물(17)의 내부를 향하도록 설치함에 있어서, 각 분기부(22)의 방향이 다르게 배치하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 실시 형태에 있어서의 내화물 구조체에서, 상기의 스터드 부재(20)로서, 내열성 파이버재(23)를, 기초부(21) 길이의 중간 부분으로부터 분기부(22)의 선단부에 이르도록 설치한 것을 사용했다. 그러나, 도시하고 있지 않지만, 내열성 파이버재(23)가, 스터드 부재(20)의 기초부(21) 전장(全長)에 이르도록 설치한 것을 이용하는 것도 당연히 가능하다.

11 : 금속 파이프 (고정 부재)
12 : 내화물
13 : 유지 부재
14 : 단열층
15 : 철피 (고정 부재)
16 : 단열층
17 : 내화물
20 : 스터드 부재
20a : 기재
21 : 기초부
22 : 분기부
23 : 내열성 파이버재
A1 : 스키드 빔 (내화물 구조체)
A2 : 노 벽 (내화물 구조체)
w : 냉각수

Claims (4)

1. 내화 재료로 구성된 내화물이 고정 부재의 편면측에 설치되는 동시에, 상기 내화물의 내부에, 기초부로부터 분지(分枝) 형상으로 된 분기부(分岐部)를 가진 스터드(stud) 부재가 설치된 내화물 구조체에 있어서, 상기 스터드 부재에 있어서의 적어도 분기부의 외주측을 커버하도록 하여 내열성 파이버(fiber)재가 설치된 스터드 부재를 이용하고, 이 스터드 부재의 기초부측을 상기의 고정 부재에 장착하도록 해, 상기의 분기부를 내화물의 내부를 향하도록 설치한 것을 특징으로 하는 내화물 구조체.
2. 청구항 1의 기재에 있어서,
   상기의 스터드 부재에 있어서의 분기부의 선단부가, 상기의 고정 부재로부터 떨어진 방향을 향해 상기 내화물의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내화물 구조체.
3. 청구항 1 또는 청구항 2의 기재에 있어서,
   상기의 스터드 부재에 설치한 내열성 파이버재의 두께가, 상기 분기부의 선단에 있어서 그 이상의 부분보다 두꺼워져 있는 것을 특징으로 하는 내화물 구조체.
4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항의 기재에 있어서,
   연속 가열로의 워킹 빔(walking beam)에 있어서의 냉각수를 통과하게 하는 금속 파이프로 이루어진 고정 부재의 외주에, 내화 재료로 구성된 내화물이 설치된 스키드 빔(skid beam)인 것을 특징으로 하는 내화물 구조체.
   
   

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