KR20190058153A

KR20190058153A - 처리 장치

Info

Publication number: KR20190058153A
Application number: KR1020170155868A
Authority: KR
Inventors: 김정일; 최병철; 김준한
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-05-29
Also published as: KR102083533B1; WO2019103233A1

Abstract

본 발명은, 장입물을 처리할 수 있는 공간이 내부에 형성되는 용기, 용기의 내주면을 보호하도록 설치되고, 일면이 공간을 향하고, 타면이 내주면을 향하는 보호 부재, 일면의 복수 위치에 오목하게 형성되는 홈, 홈에 결합되어 일면 전체를 보호하는 복수개의 정형 내화물, 및 복수개의 정형 내화물을 보호하도록 형성되는 비정형 내화물부를 포함하며, 홈은 상면의 전방에 타면을 향하는 방향으로 하향 경사진 제1경사면이 형성되고, 상면의 후방에 타면을 향하는 방향으로 상향 경사진 제2경사면이 형성되는 처리 장치로서, 장입물에 의한 마모로부터 본체를 장시간 보호하고 장입물을 처리하는 공정의 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 처리 장치가 제시된다.

Description

처리 장치{PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장입물에 의한 마모로부터 본체를 장시간 보호하고 장입물을 처리하는 공정의 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 처리 장치에 관한 것이다.

고로는 용선을 생산하기 위한 고온, 고압의 반응기다. 고로에서 용선을 생산하는 공정을 예컨대 고로 공정이라 하는데, 그 과정은 다음과 같다. 고로 하부에서 코크스와 미분탄을 열풍으로 연소시켜 환원가스를 발생시킨다. 그리고 환원가스를 고로 상부로 이동시키며 환원가스로 철광석을 환원, 용융시켜 용선을 생산한다.

이러한 과정으로 용선을 생산할 때, 고로 본체가 고온의 열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여, 고로 본체의 내주면에 스테이브가 설치되고, 스테이브의 전면(前面)에 내화물 벽돌이 구축되며, 스테이브의 내부에 냉각수 유로가 구비된다.

고로 공정 중에 내화물 벽돌이 마모되어 스테이브의 전면이 노출되면, 고로 장입물과 스테이브가 직접 접촉하게 된다. 고로 장입물과 스테이브가 직접 접촉하면, 고로 장입물보다 경도가 약한 스테이브가 쉽게 마모되며 스테이브가 빠르게 손상된다. 이에, 고로 본체가 열에 직접 노출되는 문제점이 발생한다. 또한, 마모에 의해 냉각수 유로가 노출되어 고로내로 냉각수가 유출되는 문제점이 발생한다.

한편, 스테이브의 전면에 내화물 벽돌을 구축하기 위하여, 스테이브의 전면에는 요철이 구비되고, 요철에 내화물 벽돌이 끼움 결합된다.

고로 공정 중에 내화물 벽돌이 마모되면 스테이브의 전면이 노출된다. 이때, 요철이 환원가스의 통로 역할을 하면서 환원가스의 정상적인 흐름을 방해한다. 이에, 공정 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR

10-1360127

B1

KR

10-2012-0101736

A

본 발명은 장입물에 의한 마모로부터 본체를 장시간 보호할 수 있는 처리 장치를 제공한다.

본 발명은 본체를 보호하는 내화물부들이 공정 중에 마모되더라도 공정 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리 장치는, 장입물을 처리할 수 있는 공간이 내부에 형성되는 용기; 상기 용기의 내주면을 보호하도록 설치되는 보호 부재; 상기 보호 부재의 일면에 오목하게 형성되는 홈; 및 상기 일면을 보호하도록 상기 홈에 결합되는 정형 내화물부;을 포함한다. 이때, 상기 홈은 후방으로 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면을 구비한다.

상기 제1경사면과 상기 제2경사면은 상기 홈의 측면에 구비되고, 상기 제1경사면의 경사각은 상기 장입물의 안식각을 포함할 수 있다.

상기 제1경사면이 상기 제2경사면보다 전방에 위치하며, 상기 제1경사면과 상기 제2경사면은 경사각의 크기가 서로 다를 수 있다.

상기 제1경사면의 연장 길이가 상기 제2경사면의 연장 길이보다 크고, 상기 제1경사면의 최고점 높이보다 상기 제2경사면의 최고점 높이가 낮을 수 있다.

상기 정형 내화물부는, 복수개의 내화물 블록; 상기 내화물 블록에서 돌출되고, 상기 홈에 삽입되는 돌기;를 포함하고, 상기 돌기의 상면은 상기 홈의 상면의 형상을 따라 형성될 수 있다.

상기 복수개의 내화물 블록은 상기 일면에 배치되어 서로 접촉되며, 서로 이웃하는 상기 내화물 블록은 서로 다른 재질을 포함할 수 있다.

상기 홈 및 상기 돌기는 모서리가 곡면 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 처리 장치는 본 발명의 상술한 일 실시 형태에 따른 처리 장치의 구성들과, 상기 정형 내화물부를 보호하도록 상기 정형 내화물부의 전방에 형성되는 비정형 내화물부;를 포함할 수 있다.

상기 정형 내화물부와 상기 비정형 내화물부 사이에 배치되고, 상기 비정형 내화물부를 지지하는 지지 부재;를 포함할 수 있다.

상기 지지 부재는 상기 보호 부재 또는 상기 정형 내화물부에 장착될 수 있다.

상기 지지 부재는, 상기 정형 내화물부의 형상을 따라 형성되는 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트를 상기 보호 부재 또는 상기 정형 내화물부에 연결시키는 지지 바;를 포함할 수 있다.

상기 정형 내화물부의 일부분은 상기 공간측으로 더 돌출되고, 상기 지지 부재는, 상기 정형 내화물부의 형상을 따라 형성되는 지지 플레이트; 및 상기 일부분이 삽입될 수 있도록 상기 지지 플레이트를 관통하는 관통 홀;을 포함할 수 있다.

상기 지지 부재는 상기 비정형 내화물부를 지지하도록 상기 비정형 내화물부내로 삽입되는 앵커를 포함할 수 있다.

상기 지지 부재는 내열 금속 및 세라믹 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 처리 장치는, 장입물을 처리할 수 있는 공간이 내부에 형성되는 용기; 상기 용기의 내주면을 보호하도록 설치되는 보호 부재; 상기 보호 부재의 일면을 보호하도록 상기 일면에 결합되는 정형 내화물부; 상기 정형 내화물부를 보호하도록 형성되는 비정형 내화물부;를 포함한다.

상기 정형 내화물부의 일부분은 상기 공간측으로 더 돌출되고, 상기 지지 부재는, 상기 정형 내화물부의 형상을 따라 형성되는 지지 플레이트; 상기 일부분이 삽입될 수 있도록 상기 지지 플레이트를 관통하는 관통 홀;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태들에 따르면, 고로 본체의 내주면에 정형 내화물부와 비정형 내화물부를 이중으로 구축하고, 장입물에 의한 마모로부터 고로 본체를 장시간 보호할 수 있다. 이때, 정형 내화물부와 비정형 내화물부 사이에 지지 부재를 배치하고, 이를 이용하여 비정형 내화물부를 안정적으로 구축 및 지지할 수 있다.

또한, 정형 내화물부가 결합되는 보호 부재의 홈에 장입물의 안식각을 따라 형성된 경사면을 구비하고, 공정 중에 장입물에 의해 내화물부들이 마모되어 홈이 노출되면 홈에 구비된 경사면을 이용하여 홈의 내부로 장입물을 최대한 채워 넣을 수 있다. 즉, 노출된 홈의 내부에 빈 공간이 생성되는 것을 억제하고, 노출된 홈이 환원가스 통로로 활용되는 것을 억제할 수 있다. 이에, 공정 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태들에 따른 보호 부재의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태들에 따른 정형 내화물부의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 장입물을 처리하기 위한 처리 장치로서, 장입물에 의한 마모로부터 본체를 장시간 보호하고, 장입물을 처리하는 공정의 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 기술적 특징을 제시한다. 이하에서는 제철소의 제선 설비를 기준으로 실시 예들을 상세하게 설명한다. 물론, 본 발명은 여러 산업 분야의 각종 처리 설비에 다양하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 부분 확대도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 형태들에 따른 보호 부재의 개략도이며, 도 4는 본 발명의 실시 형태들에 따른 정형 내화물부의 개략도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시 형태들에 따른 처리 장치의 모식도이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태(제1 실시 예)에 따른 처리 장치(1000)를 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 처리 장치(1000)는, 장입물을 처리할 수 있는 공간(120)이 내부에 형성되는 용기(100), 용기(100)의 내주면을 보호하도록 설치되는 보호 부재(210), 보호 부재(210)의 일면에 오목하게 형성되는 홈(220), 및 보호 부재(210)의 일면을 보호하도록 홈(220)에 결합되는 정형 내화물부(230)을 포함한다. 이때, 홈(220)은 후방으로 하향 경사진 제1경사면(221A)과 후방으로 상향 경사진 제2경사면(221B)을 구비한다.

정형 내화물부(230)가 홈(220)에서 탈락되기 전까지 제2경사면(221B)이 정형 내화물부(230)를 견고하게 지지하고, 정형 내화물부(230)가 홈(220)에서 탈락된 이후 제1경사면(221A)이 홈(220)의 내부로 장입물을 원활하게 유입시킬 수 있다.

즉, 홈(220)은 제2경사면(221B)을 이용하여 정형 내화물부(230)의 탈락을 지연시키고, 정형 내화물부(230)의 탈락 후에 제1경사면(221A)을 이용하여 홈(220)이 환원가스의 통로로 사용되는 것을 억제 내지는 방지할 수 있다. 이하에서, 홈(220)을 설명할 때 제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)을 상세하게 설명하기로 한다.

용기(100)는 예컨대 제철소의 고로 본체일 수 있다. 용기(100)는 내부에 공간(120)이 형성되는 원통형의 철피(110), 철피(110)의 내주면을 보호하도록 설치되는 단열 부재(111), 및 철피(110)의 하부를 관통하여 형성되는 출선구(130)를 포함할 수 있다.

철피(110)는 상부에 장입구가 형성된다. 장입구를 통해 공간(120)에 고로 장입물이 장입될 수 있다. 단열 부재(111)는 예컨대 캐스터블 내화물을 포함한다. 단열 부재(111)는 보호 부재(210)가 철피(110)에 직접 접촉하는 것을 방지하며, 보호 부재(210)와 철피(110) 사이의 열 교환을 억제 내지 방지할 수 있다.

물론, 단열 부재(111) 없이 철피(110)와 보호 부재(210)가 직접 접촉될 수도 있다. 또는, 철피(110)와 보호 부재(210)가 이격되되, 철피(110)의 내주면이 단열 부재(111)에 의해 보호되는 대신, 보호 부재(210)에 직접 노출될 수도 있다.

출선구(130)보다 높은 높이에 철피(110)를 방사상으로 관통하여 복수개의 풍구(미도시)가 형성되고, 풍구에 링 형상의 열풍 공급부(미도시)가 장착될 수 있다.

물론, 용기(100)는 상술한 고로 본체 외에도 다양한 처리물 용기일 수 있다.

용기(100)를 이용한 처리 공정 예컨대 고로 공정을 간략하게 설명한다.

용기(100)의 내부에 장입물을 장입한다. 장입물은 철광석, 소결광 및 코크스를 포함할 수 있다. 풍구를 통하여 용기(100)의 하부에 열풍과 미분탄을 취입하고, 열풍을 이용하여 코크스와 미분탄을 연소시켜 환원가스를 생성한다. 환원가스를 용기(100)의 하부에서 상부로 이동시켜 철광석과 소결광에 접촉시키고, 철광석과 소결광을 환원, 용융시켜 용선을 생산한다. 용선은 용기(100)의 하부에 저장되는데, 일정 시간이 경과하면 출선구(130)를 개방하여 용선을 출선한다.

고로 공정을 수행하는 중에, 고온의 환원가스와 장입물이 철피(110)에 직접 접촉하는 것을 막기 위하여, 철피(110)의 내주면에 보호 부재(210)가 설치되고, 보호 부재(210)의 일면 예컨대 전면(前面)에 정형 내화물부(230)가 구축될 수 있다.

보호 부재(210)는 용기(100)의 내주면을 보호하도록 설치된다. 예컨대 보호 부재(210)는 철피(110)의 내주면을 커버하도록 설치된다. 이때, 철피(110)와 보호 부재(210) 사이에 단열 부재(111)가 배치될 수도 있다. 보호 부재(210)는 높이 방향(3) 및 수평 방향(2)으로 이격된 복수의 위치에 설치되는데, 철피(110)의 내주면 둘레를 따라 배열될 수 있다. 이때, 높이 방향(3)과 수평 방향(2)으로 서로 이웃하는 보호 부재(210)들이 서로 접촉할 수 있고, 이에, 보호 부재(210)들이 철피(110)의 내주면 전체를 보호할 수 있다. 보호 부재(210)는 철피(110)의 내주면을 고온의 열로부터 보호할 수 있다.

보호 부재(210)는 높이 방향(3)과 수평 방향(2)과 두께 방향(1)으로 연장될 수 있고, 사각판 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 보호 부재(210)의 형상은 사각판 외에도 다양할 수 있다. 보호 부재(210)를 "스테이브"라고도 지칭할 수 있다.

보호 부재(210)는 일면이 공간(120)을 향하고, 타면이 용기(110)의 내주면을 향한다. 예컨대 보호 부재(210)의 일면을 전면(前面)이라 하고, 보호 부재(210)의 타면을 배면이라 한다. 보호 부재(210)의 일면과 타면 각각은 높이 방향(3)과 수평 방향(2)으로 연장된다. 보호 부재(210)는 구리 재질을 포함할 수 있다.

이하에서, 보호 부재(210)의 일면에서 타면을 향하는 방향이 전방이고, 보호 부재(210)의 타면에서 일면을 향하는 방향이 후방이다. 즉, 전방은 공간(120)을 향하는 방향이고, 후방은 공간(120)에서 멀어지는 방향이다.

정형 내화물부(230)를 보호 부재(210)에 결합시키기 위한 목적으로, 보호 부재(210)의 일면에는 홈(220)이 형성될 수 있다.

홈(220)은 보호 부재(210)의 일면에 오목하게 형성될 수 있다. 홈(220)은 예컨대 "더브테일 홈"이라 지칭할 수도 있다. 홈(220)은 보호 부재(210)의 일면의 복수 위치에 오목하게 형성된다. 예컨대 홈(220)은 높이 방향(3)으로 이격된 복수 위치에 형성될 수 있고, 각각의 홈(220)은 수평 방향(2)으로 연장될 수 있다.

홈(220)은 수평 방향(2)으로 연장된 각 모서리가 곡면 형상일 수 있다. 즉, 홈(220)의 수평 방향(2)의 모서리들은 챔퍼(chamfer) 또는 필릿(fillet) 처리될 수 있다. 따라서, 홈(220)의 수평 방향(2)의 모서리들이 라운드지게 형성되어, 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

홈(220)은 측면들과 바닥면을 포함한다. 측면들은 높이 방향(3)으로 이격되어 서로 마주볼 수 있고, 각각의 위치에서 보호 부재(210)의 일면에 연속적으로 연결될 수 있다. 바닥면은 보호 부재(210)의 일면보다 후방에 위치하며, 측면들 사이를 연결할 수 있다. 이때, 측면들은 상측면(221)과 하측면(222)을 포함한다.

상술한 홈(220)은 정형 내화물부(230)를 보호 부재(210)에 끼움 결합시키는 역할 뿐만 아니라, 정형 내화물부(230)의 탈락 시 장입물을 홈(220) 부근에 정체시켜 보호 부재(210)의 전방에 부착물을 생성시킬 수 있는 기초 구조물로서의 역할도 가진다. 따라서, 보호 부재(210)의 일면에 홈(220)을 형성하는 것이 필수적이다.

하지만, 공정 중에 정형 내화물부(230)가 마모되어 탈락되게 되면, 홈(220)의 내부로 장입물이 유입되는데, 이때, 홈(220)의 측면들 특히 상측면(221)이 장입물의 유입을 방해하는 요인이 된다. 즉, 장입물은 고유의 안식각을 가지는데, 장입물이 홈(220)으로 유입될 때 안식각에 의해 상측면(221) 아래에 빈 공간이 생긴다.

여기서 안식각이란 예컨대 흙이나 모래 따위를 쌓아 올릴 때 흙이나 모래 따위의 적재층이 안전하게 안정을 이루는 경사각을 의미하는 것이다. 본 발명의 실시 예에서는 용기(100)의 내부에 층층이 장입된 장입물의 각 적재층이 용기(100)의 바닥면에 대해 소정의 경사면을 이룰 때, 그 경사면의 각도를 안식각이라 한다.

한편, 홈(220) 내부에 빈 공간이 형성되면, 빈 공간이 환원가스의 통로 역할을 한다. 이에 따라 공정 효율이 저하되는 문제점이 생긴다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 정형 내화물부(230)의 탈락 이후의 장입물 거동을 제어하여 홈(220)의 내부에 빈 공간이 생기는 것을 최소화하거나 빈 공간이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 홈(220)의 측면 구조를 아래와 같이 구성하였다.

홈(220)의 측면들 중 적어도 한 측면에 제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)이 구비될 수 있다. 특히, 상측면(221)에 제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)이 구비될 수 있다. 여기서, 제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)을 통칭하여 경사면들이라고 하면, 홈(220)은 측면들 중 장입물의 유입과 관련이 깊은 상측면(221)에 경사 방향과 경사각이 서로 다른 경사면들이 형성될 수 있다.

홈(220)의 상측면(221)에 경사 방향과 경사각이 서로 다른 경사면들이 모두 구비되어야 하는 이유는 다음과 같다. 상측면(221)은 정형 내화물부(230)이 탈락되기 전까지 정형 내화물(221)을 견고하게 지지해야 한다. 또한, 상측면(221)은 정형 내화물부(230)의 탈락 이후 홈(220)의 내부로 장입물을 원활하게 유입시켜야 한다. 이때, 정형 내화물(221)을 견고하게 지지할 수 있는 경사면 구조와, 장입물을 원활하게 유입시킬 수 있는 경사면 구조는 서로 다르다.

이러한 이유로 본 발명의 실시 예에서는 홈(220)의 상측면(221)에 복수의 경사면을 가진 이를테면 복합 경사면 구조를 마련하고, 상측면(221)이 가지는 역할들을 모두 만족시킬 수 있다. 이하, 경사면들을 이어서 설명한다.

홈(220)의 상측면(221)에 제1경사면(221A) 및 제2경사면(221B)이 구비될 수 있다. 이때, 상측면(221)의 전방에 보호 부재(210)의 타면을 향하는 방향으로 하향 경사진 제1경사면(221A)이 구비되고, 상측면(221)의 후방에 보호 부재(210)의 타면을 향하는 방향으로 상향 경사진 제2경사면(221B)이 구비된다.

즉, 보호 부재(210)의 일면에 제1경사면(221A)이 연결되고, 제1경사면(221A)에 제2경사면(221B)이 연결되고, 제2경사면(221B)에 홈(220)의 바닥면이 연결된다. 이어서, 홈(220)의 바닥면에 홈(220)의 하측면(222)과 보호 부재(210)의 일면이 순서대로 연결된다. 이처럼 제1경사면(221A)이 제2경사면(221B)보다 전방에 위치하므로 홈(220)으로의 장입물의 유입이 원활할 수 있다.

제1경사면(221A)의 경사각은 장입물의 안식각을 포함할 수 있다. 따라서, 정형 내화물부(230)의 탈락 이후 정형 내화물부(230)의 탈락에 의해 공간(120)측으로 노출된 홈(220) 부근에서, 장입물 입자들이 제1경사면(221A)에서 이격되거나 제1경사면(221A)과 충돌하지 않고, 제1경사면(221A)과 나란하게 거동하면서 홈(220)내로 원활하게 유입될 수 있다. 안식각의 범위는 장입물의 물성에 따라 다양하므로 실시 예에서는 이를 특별히 수치 한정하지 않는다.

홈(220)의 상측면(221)의 전체 영역 중, 제1경사면(221A)이 차지하는 영역이 제2경사면(221B)이 차지하는 영역보다 크도록 경사면들은 아래의 구조를 가진다.

제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)은 경사각의 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 제1경사면(221A)의 경사각(θ1)이 제2경사면(221B)의 경사각(θ2)보다 작을 수 있다. 또한, 제1경사면(221A)의 연장 길이(L1)가 제2경사면(221B)의 연장 길이(L2)보다 클 수 있다. 또한, 제1경사면(221A)의 최고점(P1) 높이보다 제2경사면(221B)의 최고점(P2) 높이가 낮을 수 있다. 이 같은 구조에 의해, 홈(220)이 정형 내화물부(230)를 원활하게 지지하고, 정형 내화물부(230)의 탈락 시 홈(220)의 내부에 빈 공간이 생기는 것을 최소화할 수 있고, 공극율이 증가하는 것을 억제할 수 있다.

물론, 상술한 경사각들의 크기 관계와 최고점들의 높이 관계와 연장 길이들의 크기 관계는 상기한 바 외에도 다양하게 변경될 수 있다.

홈(220)의 하측면(222)는 후방으로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 물론, 하측면(222)의 형상을 이에 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 홈(220)의 하측면(222)에도 경사면들이 형성될 수 있다. 즉, 경사면들은 홈(220)의 상측면(221)과 하측면(222) 중 적어도 일측면에 형성될 수 있다. 또한, 경사면들은 높이 방향(3)을 이격된 홈(220)들에 모두 구비된다, 물론, 경사면들은 홈(220)들의 일부에 구비될 수도 있고, 경사면이 구비된 홈과 경사면이 구비되지 않은 홈이 높이 방향(3)으로 교대로 또는 번갈아 위치할 수 있다. 즉, 높이 방향(3)으로 서로 이웃하는 어느 하나의 홈과 다른 하나의 홈 중, 어느 하나의 홈에 경사면들이 형성되거나 다른 하나의 홈에 경사면들이 형성된다. 즉, 경사면의 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 보호 부재(210)의 타면을 관통하여 냉각 라인(221)이 설치될 수 있다. 냉각 라인(221)은 냉매 예컨대 냉각수가 흐를 수 있는 소정의 배관이고, 철피(110)의 외측에서 철피(110)와 단열 부재(111)를 관통하고, 보호 부재(210)의 타면을 관통하여 보호 부재(210)의 내부로 연장될 수 있다.

정형 내화물부(230)는 상기와 같이 형성되는 홈(220)들에 끼움 결합될 수 있다. 정형 내화물부(230)는 보호 부재(210)의 일면을 보호하도록 홈(220)들에 결합된다. 이때, 정형 내화물부(230)이 홈(220)들에 결합되어 보호 부재(210)의 일면 전체를 보호할 수 있다. 정형 내화물부(230)를 내화 벽돌부라고 지칭할 수도 있다.

정형 내화물부(230)는, 보호 부재(210)의 일면에 배치되는 복수개의 내화물 블록(231), 보호 부재(210)의 타면을 향하는 방향으로 내화물 블록(231)에서 돌출되고, 홈(220)에 삽입되는 돌기(232)를 포함할 수 있다.

복수개의 내화물 블록(231)은 예컨대 각종 육면체 형상으로 형성될 수 있고, 보호 부재(210)의 일면에 배치되어 높이 방향(3)과 수평 방향(2)으로 서로 접촉될 수 있다. 돌기(232)는 홈(220)에 끼움 결합될 수 있는 형상으로 형성될 수 있고, 예컨대 더브 테일 이음의 형태일 수 있다. 이때, 돌기(232)의 상면은 홈(220)의 상측면의 형상을 따라 형성될 수 있다. 또한, 돌기(232)의 수평 방향(2)의 모서리들은 곡면 형상일 수 있다. 한편, 돌기(232)의 상면은 전방 구간과 후방 구간의 각도가 각각 제1경사면(221A)과 제2경사면(221B)의 경사각에 대응할 수 있다. 한편, 돌기(232)와 홈(220) 사이에는 모르타르 등의 접착제가 마련될 수도 있다.

상술한 정형 내화물부(230)는 내화물 재질을 포함하는데, 이때, 서로 이웃하는 내화물 블록은 서로 다른 내화물 재질을 포함할 수 있다. 내화물 재질은 제1 재질로 카본계 또는 그라파이트계 내화물을 포함하고, 제2 재질로 탄화규소계 내화물을 포함할 수 있다. 예컨대 제1 재질의 정형 내화물(230A)과 제2 재질의 정형 내화물(230B)이 격자 구조로 엇갈리게 배치되어 정형 내화물부(230)를 구성할 수 있다.

상기한 바에 의하여 내화물 팽창에 의한 파손 문제가 해소될 수 있다. 이때, 정형 내화물들의 배치는 다양할 수 있다. 예컨대 용기(100)의 하부에 위치하는 정형 내화물부(230)에 비교적 고온에 잘 견디는 제1 재질의 정형 내화물(230A)을 더 많이 배치할 수 있고, 용기(100)의 상부에 위치하는 정형 내화물부(230)에 제2 재질의 정형 내화물(230B)을 더 많이 배치하여 내마모성을 향상시킬 수 있다. 물론, 정형 내화물부(230)의 위치에 따라서 내화물 재질을 단일 내화물 재질로 사용할 수도 있다.

상술한 보호 부재(210), 홈(220) 및 정형 내화물부(230)를 통칭하여, 제1 실시 예에 따른 냉각 장치(200)라고 할 수 있다.

상기에서 본 발명의 제1 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 이하의 제2 실시 예와 제3 실시 예를 포함하여 다양한 형태로 구현된다. 예컨대 제2 실시 예에서는 제1 실시 예의 구성들에, 비정형 내화물부(240) 및 지지 부재(250)의 구성을 더 포함한다. 또한, 제3 실시 예에서는 제1 실시 예의 구성 일부가 제외되고, 비정형 내화물부(240) 및 지지 부재(250)의 구성이 포함된다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 형태(제2 실시 예)에 따른 처리 장치(1000)를 설명한다. 이때, 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 처리 장치(1000)는, 상술한 제1 실시 예의 구성에 더하여, 정형 내화물부(230)를 보호하도록 정형 내화물부(230)의 전방에 형성되는 비정형 내화물부(240) 및, 정형 내화물부(230)와 비정형 내화물부(240) 사이에 배치되고, 비정형 내화물부(240)를 지지하는 지지 부재(250)를 포함할 수 있다.

우선, "정형 내화물"은 벽돌 등의 형태로 이미 형상이 정해진 내화물을 의미하고, "비정형 내화물"은 분말이나 반죽의 형태로 마련된 후 원하는 위치에 도포되거나 부착되어 소정 형상으로 경화 및 정형될 수 있는 내화물을 의미한다.

비정형 내화물부(240)는 정형 내화물부(230)의 마모를 지연시키는 역할을 한다. 비정형 내화물부(240)는 정형 내화물부(230)의 전방에서 정형 내화물부(230)의 전체 면적을 보호할 수 있는 형태로 형성될 수 있으며, 이의 형태를 특별히 한정하지 않는다. 예컨대, 비정형 내화물부(240)는 사각판 형태로 형성될 수 있다.

비정형 내화물부(240)를 정형 내화물부(230)의 전방에 구축하기 위해 지지 부재(250)가 사용된다. 지지 부재(250)는 보호 부재(210)나 정형 내화물부(230)에 장착될 수 있다. 우선, 지지 부재(250)가 보호 부재(210)에 장착되는 구조를 먼저 설명한다. 지지 부재(250)는 정형 내화물부(230)의 형상을 따라 판 형상으로 형성되는 지지 플레이트(251), 및 지지 플레이트(251)를 보호 부재(210)에 연결시키는 지지 바(252)를 포함할 수 있다. 이때, 지지 바(252)는 보호 부재(210)를 관통하여 장착될 수 있으나, 이 외에도, 정형 내화물부(230)를 관통하여 장착될 수도 있다.

지지 바(252)는 설치 구조가 다양할 수 있다. 예컨대 지지 바(252)는 정형 내화물부(230), 보호 부재(210), 단열 부재(111) 및 철피(110)를 모두 관통하고, 철피(110)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.

또는, 지지 바(252)는 정형 내화물부(240) 및 보호 부재(210)를 관통하여 보호 부재(210)의 타면에 고정 설치될 수 있다. 또는, 지지 바(252)는 정형 내화물부(230)를 관통하여 보호 부재(210)의 일면에 예컨대 용접 방식으로 고정 설치될 수 있다. 또는, 지지 바(252)는 정형 내화물부(230)를 관통하여 정형 내화물부(230) 사이에서 고정될 수 있다. 이 외에도, 지지 바(252)는 설치 구조는 다양할 수 있다.

다음으로, 지지 부재(250)가 정형 내화물부(230)에 장착되는 구조를 설명한다. 이를 위하여 정형 내화물부(230)의 일부분은 공간(120)측으로 더 돌출되며, 지지 부재(250)는 정형 내화물부(230)의 형상을 따라 형성되는 판 형상의 지지 플레이트(251), 및 정형 내화물부(230)의 돌출된 일부분이 삽입될 수 있도록 지지 플레이트(251)를 관통하는 관통 홀(미도시)을 포함하고, 관통 홀에 정형 내화물부(230)의 돌출된 일부분이 끼움 결합될 수 있다. 이 외에도, 지지 부재(250)의 설치 구조는 다양할 수 있다.

지지 부재(250)는 내열 금속 및 세라믹 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이때, 내열 금속으로 강철을 예시할 수도 있고, 물론, 강철 외에도 다양한 내열 금속과 그 합금이 지지 부재(250)로 사용될 수 있다. 이를 특별히 한정하지 않는다.

한편, 지지 부재(250)는 비정형 내화물부(240)를 지지하도록 비정형 내화물부(240)내로 삽입되는 앵커(253)를 더 포함할 수 있다. 앵커(253)는 "V"형, 구부러진 "I"형, "S"형 및 "벌집"형 등의 단일 형상이나 이들의 조합 형상으로 형성될 수 있다. 앵커(253)들은 지지 플레이트(251)의 전면에 돌출 형성될 수 있다.

지지 부재(250)와 비정형 내화물부(240)에 의하여 정형 내화물부(230)의 전방에 새로운 보호층이 형성될 수 있고, 이에, 정형 내화물부(230)의 마모가 상당시간 지연될 수 있다. 또한, 지지 부재(250)가 앵커(253)와 같은 접촉력 증가 구조물을 구비하여 비정형 내화물(240)과의 결합력이 증대될 수 있고, 지지 바(252)나 관통 홀(미도시)을 구비하여 정형 내화물(230) 및 보호 부재(210)와의 결합력이 증대될 수 있다. 상술한 보호 부재(210) 내지 지지 부재(250)를 통칭하여 제2 실시 예의 냉각 장치(200)라고 할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시 형태(제3 실시 예)에 따른 처리 장치(1000)를 설명한다. 이때, 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 처리 장치(1000)는 상술한 제2 실시 예의 처리 장치(1000)의 구성에서 홈(220)의 측면 구조가 단순화된 특징을 가진다. 제3 실시 예에서는 홈(220)의 상측면(221)이 후방으로 상향 경사진 형상으로 형성될 수가 있다. 이에, 정형 내화물부(230)의 제조 과정이 단순화되고, 정형 내화물부(230)의 구축이 용이할 수 있다. 즉, 제3 실시 예의 냉각 장치(200)는 홈(220)의 구조는 단순화되고, 내화물부는 이중으로 구비되는 특징을 가진다.

이 외에도, 본 발명의 실시 예들에 따른 처리 장치(1000)의 구성들은 다양하게 교차 결합되어 다양한 실시 예와 변형 예들로 구현될 수 있음이 당연하다.

도 5를 참조하여, 비정형 내화물부(240)의 역할과 홈(220)의 기능을 살펴본다. 본 발명의 제2 실시 예와 제3 실시 예에 따른 처리 장치(1000)는 용기(100) 내부의 최전방에 비정형 내화물부(240)가 구비된다. 이에, 비정형 내화물부(240)가 장입물에 먼저 접촉하여 마모되는 동안 정형 내화물부(230)가 보호될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예에 따른 처리 장치(1000)는 홈(220)의 상측면에 경사면들을 구비한다. 따라서, 정형 내화물부(230)의 일부가 마모되어 적어도 하나의 홈(220)이 장입물에 노출되었을 때, 장입물(s)이 홈(220)의 내부로 원활하게 유입되고, 빈 공간(e)의 형성이 최소화될 수 있다. 이때, 도면을 보면 장입물(s)의 안식각과 홈(220)의 상측면(221)의 전방의 경사각이 대응하기 때문에 장입물(s)이 원활하게 유입됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 용기 110: 철피
200: 냉각 장치 210: 보호 부재
220: 홈 221A: 제1경사면
230: 정형 내화물부 240: 비정형 내화물부

Claims

장입물을 처리할 수 있는 공간이 내부에 형성되는 용기;
상기 용기의 내주면을 보호하도록 설치되는 보호 부재;
상기 보호 부재의 일면에 오목하게 형성되는 홈;
상기 일면을 보호하도록 상기 홈에 결합되는 정형 내화물부;을 포함하고,
상기 홈은 후방으로 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면을 구비하는 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1경사면과 상기 제2경사면은 상기 홈의 측면에 구비되고,
상기 제1경사면의 경사각은 상기 장입물의 안식각을 포함하는 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1경사면이 상기 제2경사면보다 전방에 위치하며,
상기 제1경사면과 상기 제2경사면은 경사각의 크기가 서로 다른 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정형 내화물부는,
복수개의 내화물 블록;
상기 내화물 블록에서 돌출되고, 상기 홈에 삽입되는 돌기;를 포함하고,
상기 돌기의 상면은 상기 홈의 측면의 형상을 따라 형성되는 처리 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 복수개의 내화물 블록은 상기 일면에 배치되어 서로 접촉되며,
서로 이웃하는 상기 내화물 블록은 서로 다른 재질을 포함하는 처리 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 홈 및 상기 돌기는 모서리가 곡면 형상인 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정형 내화물부를 보호하도록 상기 정형 내화물부의 전방에 형성되는 비정형 내화물부;를 포함하는 처리 장치.
장입물을 처리할 수 있는 공간이 내부에 형성되는 용기;
상기 용기의 내주면을 보호하도록 설치되는 보호 부재;
상기 보호 부재의 일면을 보호하도록 상기 일면에 결합되는 정형 내화물부;
상기 정형 내화물부를 보호하도록 형성되는 비정형 내화물부;를 포함하는 처리 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 정형 내화물부와 상기 비정형 내화물부 사이에 배치되고, 상기 비정형 내화물부를 지지하는 지지 부재;를 포함하는 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 지지 부재는 상기 보호 부재 또는 상기 정형 내화물부에 장착되는 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 지지 부재는,
상기 정형 내화물부의 형상을 따라 형성되는 지지 플레이트;
상기 지지 플레이트를 상기 보호 부재 또는 상기 정형 내화물부에 연결시키는 지지 바;를 포함하는 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 정형 내화물부의 일부분은 상기 공간측으로 더 돌출되고,
상기 지지 부재는,
상기 정형 내화물부의 형상을 따라 형성되는 지지 플레이트;
상기 일부분이 삽입될 수 있도록 상기 지지 플레이트를 관통하는 관통 홀;을 포함하는 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 지지 부재는 상기 비정형 내화물부를 지지하도록 상기 비정형 내화물부내로 삽입되는 앵커를 포함하는 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 지지 부재는 내열 금속 및 세라믹 중 어느 하나를 포함하는 처리 장치.