KR20190123614A - 건조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 횡단면이 아치 형상인 피처리물이 상면에 안착될 수 있는 면적으로 형성되는 베이스부, 및 상면의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성되는 열풍 공급부를 포함하는 건조 장치로서, 피처리물의 건조에 소모되는 연료량을 줄일 수 있는 건조 장치 및 방법이 제시된다.

Description

건조 장치 및 방법{DRYING APPARATUS AND METHOD FOR OBJECT}

본 발명은 건조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피처리물의 건조에 소모되는 연료량을 줄일 수 있는 건조 장치 및 방법에 관한 것이다.

고로는 용선을 생산하기 위한 반응기로서, 고로에서 생산되는 용선은 고로의 하부에 저장되고, 출선구를 통하여 주상의 대탕도에 배출된다. 용선이 대탕도를 지나가는 동안 복사열이 주변으로 방출되는 것을 차단하도록 커버가 대탕도에 설치된다. 이를 대탕도 커버라고 한다.

대탕도 커버는 철피와 부정형 내화물로 구성된다. 철피는 개수로와 같은 U자형 관을 뒤집어 놓은 형태이며, 그 횡단면은 아치 형상이다. 부정형 내화물은 철피의 내측에 시공되고, 약 1,400℃ 이상의 용선으로부터 철피를 보호한다.

대탕도 커버는 가혹한 온도 조건에서 팽창과 수축을 반복하고, 이에, 부정형 내화물이 박리 및 탈락되며, 철피가 고온에 노출되어 변형된다. 따라서, 대탕도 커버의 교체 및 보수 작업이 빈번하다. 교체된 대탕도 커버는 다음 번 사용을 위하여 일련의 보수 과정을 거치는데, 예컨대 철피 내측에서 부정형 내화물을 모두 제거한 후, 철피 내측에 새로운 부정형 내화물을 시공하고, 대탕도 커버를 자연 건조 예컨대 양생시켜 부정형 내화물 내의 수분을 제거한다.

이후, 대탕도 커버를 강제 건조시켜 부정형 내화물 내의 잔여 수분을 제거한다. 이때, 종래에는 대탕도 커버를 평평한 작업장 바닥에 내려놓은 뒤 외주면에 개구들이 형성된 기다란 파이프를 대탕도 커버와 바닥 사이에 여러 개 밀어 넣고, 파이프들에 가스를 주입하여 개구들로 분출시키며, 개구들에서 분출되는 가스를 점화시켜 화염을 형성하고, 화염으로 부정형 내화물을 직접 가열하여 강제 건조시켰다.

종래의 방식은 부정형 내화물이 가열되는 영역이 화염이 형성된 개구들 부근으로 집중되고, 점화를 위한 산소 공급을 작업장 바닥과 대탕도 커버 사이의 자유 기류에만 의존하기 때문에, 부정형 내화물을 균등하게 건조시키기 어려운 문제점이 있다. 또한, 외란에 의해 화염이 소멸하면, 가스가 누출되어 작업자가 가스에 중독되는 문제점이 있다. 또한, 원활한 건조를 위해서는 소정의 패턴에 따라 가열 온도를 달리해야 하는데, 이때, 화염 조절을 작업자의 경험에 의존하므로, 작업 부하가 늘어나고, 작업자의 숙련도에 따른 작업 효율의 편차가 크다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR 10-1489381 B1

본 발명은 피처리물의 건조에 소모되는 연료량을 줄일 수 있는 건조 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 피처리물의 온도 편차를 줄일 수 있는 건조 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 피처리물의 온도 제어가 용이한 건조 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 건조 장치는, 횡단면이 아치 형상인 피처리물의 내부를 건조시키는 건조 장치로서, 상면이 상기 피처리물이 안착될 수 있는 면적으로 형성되는 베이스부; 및 상기 상면의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성되는 열풍 공급부;를 포함한다.

상기 상면에 안착되는 피처리물의 전후방 개구부들을 차단할 수 있도록 상기 상면에 위치하는 차폐부;를 포함하고, 상기 열풍 공급부는 상기 차폐부와 상기 베이스부와 상기 피처리물로 둘러싸인 공간에 열풍을 취입할 수 있다.

상기 피처리물의 하방 개구부와 상기 상면 사이에 형성되는 틈을 차단할 수 있도록 상기 상면에 위치하는 덮개부;를 포함할 수 있다.

상기 상면에 배치되는 온도 센서부;를 포함할 수 있다.

상기 차폐부에 설치되는 배풍부;를 포함할 수 있다.

상기 상면은 상기 피처리물과 접촉하는 주변부의 높이보다 중심부의 높이가 높을 수 있다.

상기 상면에는 홈이 형성되고, 상기 홈은 상기 상면의 중심부에서 주변부를 향하여 연장될 수 있다.

상기 열풍 공급부는, 연소실, 점화 수단 및 화염 감지 수단을 구비하는 열풍 생성기; 상기 열풍 생성기에 연료를 공급하는 연료 조절기; 상기 열풍 생성기에 공기를 공급하는 공기 조절기; 상기 온도 센서부에 연결되고, 온도 패턴과 상기 온도 센서부의 측정값을 이용하여 상기 연료 조절기와 공기 조절기의 작동을 제어하는 연소 제어기; 상기 열풍 생성기에 연결되고, 상기 차폐부를 관통하는 열풍 취입관;을 포함할 수 있다.

상기 열풍 공급부는, 상기 온도 센서부의 측정값을 입력받아 작업 이력을 생성하는 저장 수단; 상기 연소 제어기에 온도 패턴을 입력하는 입력 수단; 상기 온도 패턴 및 작업 이력과 상기 열풍 생성기, 연료 조절기, 공기 조절기 및 연소 제어기의 작동 상태를 표시하는 표시 수단;을 포함할 수 있다.

상기 차폐부는, 상기 피처리물의 전방 개구의 형상으로 형성되는 전방 차폐판; 상기 피처리물의 후방 개구의 형상으로 형성되는 후방 차폐판;을 포함하고, 상기 전방 차폐판과 후방 차폐판은 상기 피처리물이 연장되는 방향으로 상호 이격될 수 있다.

상기 덮개부는, 상기 피처리물이 안착되는 상기 상면의 주변부에 위치하고, 상기 피처리물의 하방 개구부를 따라 연장 또는 배열되는 덮개판들;을 포함할 수 있다.

상기 배풍부는, 상기 차폐부를 관통하는 배풍구; 상기 배풍구에 장착되고, 배풍량을 조절 가능한 배풍구 밸브;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 건조 방법은, 횡단면이 아치 형상인 피처리물의 내부를 건조시키는 건조 방법으로서, 상기 피처리물을 베이스부에 안착시켜, 상기 피처리물의 하방 개구부를 차단하는 과정; 및 상기 피처리물과 상기 베이스부 사이에 열풍을 취입하며 상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정;을 포함한다.

차폐부를 이용하여 상기 피처리물의 전후방 개구부를 차단하는 과정;을 포함하고, 상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은, 상기 차폐부에 연결된 열풍 공급부를 이용하여 상기 차폐부와 상기 베이스부와 상기 피처리물로 둘러싸인 공간에 열풍을 취입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은, 상기 베이스부의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성된 열풍 공급부의 내부에 연료와 공기를 공급하고, 상기 연료를 연소시켜 열풍을 생성하는 과정; 설정된 온도 패턴에 따라, 상기 피처리물과 상기 베이스부 사이에 상기 열풍을 취입하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은, 상기 베이스부의 볼록한 상면 및 상기 상면에 형성되는 홈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피처리물이 안착된 상기 상면의 주변부의 외측으로 수분을 배출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은, 상기 베이스부의 상면에 배치된 온도 센서부로부터 측정값을 입력받아 상기 측정값이 상기 온도 패턴을 추종하도록 상기 연료와 공기의 공급을 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은, 상기 피처리물이 연장된 방향으로 열풍을 취입하는 과정; 상기 차폐부에 장착된 배풍부를 이용하여, 상기 피처리물이 연장된 방향으로 되돌아나오는 증기를 포함한 열풍을 배풍하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 피처리물은 대탕도 커버를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 열풍을 이용하여 피처리물을 건조시킬 수 있다. 따라서, 피처리물의 건조에 소모되는 연료량을 줄일 수 있고, 피처리물의 온도 편차를 줄일 수 있고, 피처리물의 온도 제어가 용이할 수 있다.

예컨대 대탕도 커버의 건조에 적용되면, 베이스부에 대탕도 커버를 안치시키고, 차폐부로 대탕도 커버의 전후방 개구부들을 막고, 덮개부로 대탕도 커버의 하방 개구부와 베이스부의 상면 사이의 틈을 막고, 이후, 차폐부에 연결된 열풍 공급부를 이용하여 대탕도 커버와 베이스부 사이의 공간에 열풍을 취입하여, 대탕도 커버의 철피 내에 시공된 부정형 내화물을 건조시킨다. 종래와 다르게 열풍으로 부정형 내화물에 열을 공급하기 때문에, 부정형 내화물을 전체적으로 균일하게 가열할 수 있고, 건조 시간을 단축시킬 수 있고, 부정형 내화물의 위치별 온도 편차를 줄일 수 있고, 직접 화염으로 가열하는 것에 비하여 열 손실 및 연료 소모량을 줄일 수 있다.

또한, 연료로 사용되는 코크스 오븐 가스를 열풍 공급부의 내부에서 연소시켜 열풍을 생성하기 때문에, 열풍의 온도 제어가 용이할 수 있고, 부정형 내화물의 온도 제어가 용이할 수 있으며, 대기 중으로 코크스 오븐 가스가 유출되는 것을 원천 방지할 수 있다.

또한, 차폐부에 배풍구를 설치하고, 배풍구에 배풍구 밸브를 장착하여, 외기의 유입은 차단하면서 필요에 따라 열풍과 수증기를 외기 중에 배출하여, 차폐부와 베이스부와 대탕도 커버로 둘러싸인 공간의 압력이 불필요하게 높아지는 것을 방지할 수 있고, 열풍 흐름을 제어할 수 있다.

또한, 베이스부의 상면을 중심부가 볼록하게 형성하고, 수분이 흘러 나갈 수 있도록 홈을 형성하여, 베이스부의 바닥에 수분이 모이는 것을 방지하고, 차폐부와 베이스부와 대탕도 커버로 둘러싸인 공간으로부터 수분을 신속히 배출할 수 있다.

따라서, 대탕도 커버의 건조 작업의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있고, 건조가 완료된 대탕도 커버의 내화물 품질을 고품질로 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피처리물이 사용되는 설비의 개략도이다.
도 2는 도 1의 피처리물 부분을 확대하여 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치에 피처리물이 안착된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치 및 피처리물의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치 및 피처리물의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 패턴의 일 예를 도시한 그래프이다.

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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피처리물이 사용되는 설비의 개략도이고, 도 2는 도 1의 피처리물 부분을 확대하여 도시한 개략도이다.

도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 피처리물이 사용되는 설비를 설명한다.

피처리물이 사용되는 설비는 예컨대 고로 설비를 포함할 수 있다. 고로 설비는 고로(100), 출선구(200), 대탕도(300) 및 피처리물(400)을 포함하는데, 여기서, 피처리물(400)은 대탕도 커버를 포함할 수 있다.

고로(100)에서 생산된 용선은 고로(100)의 하부에 저장되고, 출선구(200)를 통하여 주상의 대탕도(300)에 배출된다. 용선이 대탕도(300)를 지나가는 동안 복사열이 주변으로 방출되는 것과 용선 및 슬래그가 비산하는 것을 차단하기 위하여 피처리물(400)이 대탕도(300)의 상부에 장착될 수 있다.

대탕도(300)는 용선이 흐를 수 있는 내부 공간을 가지며 상부가 개방된 개수로 예컨대 U자형 관 형상이다. 대탕도(300)는 최외각 철피(310), 최외각 철피(310)의 내주면에 설치되는 내화 연와부(320) 및 내화 연와부(320)의 내주면에 시공되는 내화물부(330)를 포함할 수 있다.

피처리물(400)은 철피와 부정형 내화물로 구성된다. 철피는 개수로와 같은 U자형 관을 뒤집어 놓은 형태이며, 횡단면이 아치 형상일 수 있다. 부정형 내화물은 철피의 내측에 시공될 수 있다.

피처리물(400)는 용선에 의한 가혹한 온도 조건에서 손상될 수 있다. 손상된 피처리물(400)을 대신하여 새로운 피처리물이 대탕도(300)에 교체 장착될 수 있다. 손상된 피처리물(400)은 다음 번 사용을 위하여, 일련의 보수 과정을 거치는데, 그중 철피의 내측에 새로 시공된 부정형 내화물의 잔여 수분을 배출시키는 과정인 건조 과정은 건조 장치(500)에서 수행될 수 있다. 한편, 건조 장치(500)를 열풍 건조 장치라고 지칭할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치에 피처리물이 안착된 모습을 보여주는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치 및 피처리물의 횡단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치 및 피처리물의 종단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 패턴의 일 예를 도시한 그래프이다.

도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치(500)를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치는 횡단면이 아치 형상인 피처리물(400)의 내부를 건조시키는 건조 장치(500)로서, 상면이 일방향 및 타방향으로 연장되어 피처리물(400)이 안착될 수 있는 면적으로 형성되는 베이스부(510), 베이스부(510)의 상면의 상측에 열풍(a)을 취입할 수 있도록 형성되는 열풍 공급부(520)를 포함한다.

피처리물(400)은 일방향 예컨대 전후방향으로 연장되고, 횡단면이 아치 형상이며, 전후방과 하방에 각각 개구부가 형성될 수 있다. 피처리물(400)은 대탕도 커버를 포함할 수 있다. 물론, 피처리물(400)은 대탕도 커버와 유사한 형태의 구조물들을 더 포함할 수 있다. 피처리물(400)은 건조 장치(500)를 이용하여 내부의 부정형 내화물로부터 수분을 강제 배출시킬 수 있다.

여기서, 부정형은 시공 이전까지 형태가 정해지지 않은 것을 의미한다. 부정형 내화물은 철피의 내주면에 철피의 내주면 형상으로 시공된 이후 그 형태를 유지할 수 있다.

한편, 타방향은 좌우방향이라 하고, 전후방향과 좌우방향을 통칭하여 수평방향이라 하고, 수평방향에 교차하는 방향을 상하방향이라 한다.

베이스부(510)는 상면이 피처리물(400)이 안착될 수 있는 면적으로 형성된다. 베이스부(510)의 전후방향 너비와 좌우방향 너비는 피처리물(400)의 전후방향 너비와 좌우방향 너비보다 클 수 있다. 즉, 베이스부(510)는 상면이 피처리물(400)의 하방 개구부의 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다.

베이스부(510)는 내화물 재질을 포함할 수 있다. 예컨대 베이스부(510)는 전후방향으로 각각 연장되고 좌우방향으로 상호 이격되는 베이스 프레임(미도시), 베이스 프레임의 내측에 내화물 재질로 시공되는 바닥판(미도시)을 구비할 수 있다.

베이스부(510)의 상면은 피처리물(400)과 접촉하는 주변부의 높이보다 주변부를 제외한 중심부의 높이가 높을 수 있다. 이때, 주변부는 좌우방향의 양측 가장자리부를 지칭하고, 중심부는 좌우방향의 중심부를 지칭할 수 있다.

주변부와 중심부를 다른 방식으로 설명하면, 주변부는 베이스부(510)의 좌우방향의 양측 에지에 가까운 소정의 영역이고, 중심부는 주변부 사이의 영역이다.

즉, 바닥판을 시공함에 있어 상면의 중심부가 높고 주변부가 낮게 시공하여, 피처리물(400)의 건조 과정에서 발생하는 응축수를 중심부에서 주변부로 유도하고, 주변부의 외측으로 배출시킬 수 있다.

응축수를 효과적으로 배출시키도록, 베이스부(510)는 상면에 홈(511)이 형성될 수 있다. 홈(511)은 베이스부(510)의 상면의 중심부에서 주변부를 향하여, 예컨대 좌우방향으로, 연장될 수 있다. 홈(511)에 의하여 베이스부(510)상의 열풍의 기류에 영향을 받지 않고, 응축수를 베이스부(510)의 상면의 주변부의 외측으로 원활하게 배출시킬 수 있다. 홈(511)은 복수개 형성되고, 전후방향으로 상호 이격될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치(500)는 베이스부(510)의 상면에 배치되는 온도 센서부(550)를 포함할 수 있다. 온도 센서부(550)는 복수 위치에 배치되어 배치된 위치별 열풍 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서부(550)는 전후방향 및 좌우방향으로 이격된 복수 위치에 배치되는데, 전후방향 및 좌우방향으로 이격된 여섯 개소에 각각 배치될 수 있다. 물론, 온도 센서부(500)의 위치 및 개수는 다양할 수 있다. 온도 센서부(550)는 열전대를 포함할 수 있다. 열전대는 열풍 공급부(520)에 전기적으로 연결될 수 있다. 온도 센서부(550)의 측정값들은 열풍 공급부(520)의 작동을 제어하는 것에 활용될 수 있다.

열풍 공급부(520)는 베이스부(510)의 상면의 상측에 열풍(a)을 취입할 수 있도록 형성될 수 있다. 열풍 공급부(520)는 열풍을 이용한 간접 건조 방식을 채택함으로써, 표준화된 건조 패턴 예컨대 온도 패턴으로 부정형 내화물을 균일하게 건조시킬 수 있다. 이에, 연료 절감, 부정형 내화물 품질 향상 및 공정 자동화를 달성할 수 있다.

열풍 공급부(520)는 베이스부(520)의 일측 예컨대 전방 일측에 위치할 수 있다. 물론, 열풍 공급부(520)의 위치는 다양할 수 있다. 열풍 공급부(520)는 베이스부(510)와 피처리물(400)로 둘러싸인 피처리물(400)의 내부에 열풍(a)을 공급할 수 있다. 이때, 열풍 공급부(520)는 열풍(a)을 다양한 방향으로 공급할 수 있다. 예컨대 열풍 공급부(520)는 열풍(a)을 전후방향, 좌우방향, 또는 상하방향으로 공급할 수 있다. 또한, 열풍 공급부(520)는 열풍(a)을 전후방향, 좌우방향 및 상하방향 중 임의로 선택되는 적어도 둘 이상의 방향으로 공급할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서는 베이스부(520)의 전방 일측에서 베이스부(510)와 피처리물(400)로 둘러싸인 피처리물(400)의 내부에 전후방향으로 열풍(a)을 공급할 수 있도록 형성된 열풍 공급부(520)를 기준으로 본 발명의 실시 예를 설명한다.

열풍 공급부(520)는, 연소실, 점화 수단 및 화염 감지 수단을 내외부에 각기 구비하는 열풍 생성기(524), 유틸리티 밸브(526)와 유틸리티 공급관(527)에 연결될 수 있고, 유틸리티 공급관(527)으로부터 연료를 공급받아 열풍 생성기(524)에 연료를 공급하는 연료 조절기(521), 내부에 블로어(미도시)를 구비하며, 외부로부터 공기를 공급받아 열풍 생성기(524)에 공기를 공급하는 공기 조절기(522), 온도 센서부(550)에 연결되고, 미리 입력되거나 건조 과정 중에 수정 입력되는 온도 패턴 및 온도 센서부(550)의 측정값을 활용하여 연료 조절기(521)와 공기 조절기(522)의 작동을 제어하는 연소 제어기(523), 및 일단이 열풍 생성기(524)에 연결되고, 타단이 베이스부(510)와 피처리물(400)로 둘러싸인 공간인 피처리물(400)의 내부에 연결되는 열풍 취입관(525)을 포함할 수 있다.

화염 감지 수단은 연소실 내에 화염이 정상적으로 형성되고 있는지를 감지하여 이상이 발생하면 연료 조절기(521)의 작동을 정지시켜 연소실로의 연료 공급을 차단하고, 후술하는 표시 수단(미도시)를 통하여 경보를 생성할 수 있다.

물론, 열풍 공급부(520)의 구성은 다양할 수 있으며, 피처리물(400)의 내부에 열풍을 원하는 온도와 풍량으로 조절하면서 공급할 수 있는 것을 만족하는 범주 내에서 그 구성이 다양하게 변경될 수 있다.

열풍 공급부(520)는 부정형 내화물의 균일한 건조를 위해, 도 7에 도시된 그래프와 같이, 표준화된 온도 패턴에 따라 건조가 진행되는 시간별로 열풍의 온도를 조절할 수 있다. 이때, 도면에서 가로 축은 건조 시간 축이고, 세로 축은 열풍 온도 축을 의미한다. 도 7은 표준화된 온도 패턴의 일 예시이다.

도 7을 참조하면, 열풍 공급부(520)는 건조 개시 시점부터 10 시간이 경과하는 시점까지 시간당 30℃씩 열풍의 온도를 올리며 열풍을 피처리물(400)의 내부에 취입하고, 이후부터 36 시간이 경과하는 시점까지 300℃의 열풍을 피처리물(400)의 내부에 취입하고, 이후부터 8 시간이 경과하는 시점까지 시간당 25℃씩 열풍의 온도를 올리며 열풍을 피처리물(400)의 내부에 취입하고, 이후부터 36 시간이 경과하는 시점까지 500℃의 열풍을 피처리물(400)의 내부에 취입하고, 이후부터 12 시간이 경과하는 시점까지 열풍의 최종 온도가 100℃를 추종하도록 열풍의 온도를 서서히 낮추며 열풍을 피처리물(400)의 내부에 취입할 수 있다. 이러한 온도 패턴은 일 예시이고, 부정형 내화물의 조성, 시공 두께 등에 따라 이러한 온도 패턴은 다양하게 정해질 수 있다. 한편, 건조 시간에 따른 열풍의 풍량도 패턴으로 정해질 수 있다. 이때, 풍량 패턴은 피처리물(400)의 크기나 부정형 내화물의 두께 등에 따라 다양할 수 있으므로, 풍량 패턴에 대한 설명은 생략한다.

온도 패턴은 상술한 바와 같이 건조가 진행되는 경과 시간에 따른 온도값의 집합으로서, 도면처럼 그래프의 형태로 주어지거나, 그 외에도 예컨대 행렬과 같은 형태로 주어질 수도 있다. 또는, 온도 패턴은 시간 경과에 따른 온도값을 도출할 수 있는 다양한 방정식의 형태로 주어질 수도 있다.

연소 제어기(523)는 표준화된 온도 패턴에 따라 연소실로 공급되는 연료량과 공기량을 조절하여 열풍의 온도 및 풍량을 제어할 수 있다. 연소 제어기(523)는 온도 센서부(550)와 전기적으로 연결되고, 온도 센서부(550)로부터 측정되는 측정값들을 활용하여, 피처리물(400)의 내부 공간의 열풍 온도가 온도 패턴에 부합하도록 연소실로 공급되는 연료량과 공기량을 조절하여 연소실의 연소 조건을 조절할 수 있다. 즉, 연소 제어기(523)는 자동 온도 조절기의 역할을 할 수 있다. 이때, 연소 제어기(523)는 풍량 패턴도 함께 고려하여 연소 조건을 조절할 수도 있다.

연소 제어기(523)는 연소 효율을 높이기 위해 연료에 따라 주어지는 최적의 공연비에 맞게 연료량과 공기량을 조절할 수 있고, 수 내지 십수℃의 크기로 열풍의 온도를 정밀하게 조절할 수 있다.

열풍 공급부(520)는, 온도 센서부(550)의 측정값을 입력받아 기록 및 저장하여 작업 이력을 생성하는 저장 수단(미도시), 부정형 내화물에 맞도록 주어진 표준화된 온도 패턴을 연소 제어기(523)에 입력하는 입력 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 열풍 공급부(520)는, 온도 패턴, 작업 이력, 열풍 생성기(524), 연료 조절기(521), 공기 조절기(522), 연소 제어기(523)의 작동 상태를 화면이나 램프 등을 이용하여 텍스트, 그래프 및 불빛 등의 다양한 방식으로 표시하는 표시 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 저장 수단에 의하여, 피처리물(400)의 건조 시의 작업 이력을 정확하게 관리할 수 있다. 저장 수단에 저장된 작업 이력은 별도의 데이터 베이스로 송출될 수 있고, 또한, 표시 수단을 통하여 화면에 보여질 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치(500)는 베이스부(510)의 상면에 안착되는 피처리물(400)의 전후방 개구부들을 차단할 수 있도록 베이스부(510)의 상면에 위치하는 차폐부(530)를 더 포함할 수 있다.

즉, 건조 장치(500)는 차폐부(530) 없이 베이스부(510)와 열풍 공급부(520)를 가지고 피처리물(400)을 건조시킬 수도 있고, 또는, 베이스부(510)와 열풍 공급부(520)와 차폐부(530)를 가지고 피처리물(400)을 건조시킬 수 있다.

이때, 열풍 공급부(520)는 차폐부(530)에 연결될 수 있고, 차폐부(530)를 통하여 피처리물(400)의 내부에 연통할 수 있다. 이를테면, 열풍 취입관(525)의 타단이 차폐부(530)를 관통함으로써, 열풍 공급부(520)가 차폐부(530)와 베이스부(510)와 피처리물(400)로 둘러싸인 공간에 열풍(a)을 취입하고, 이때, 차폐부(530)는 열풍과 열기가 외기로 빠져나가는 것을 차폐할 수 있다.

한편, 이 외에도, 열풍 취입관(525)의 타단은 베이스부(510)를 관통할 수도 있고, 이에, 열풍 공급부(520)는 베이스부(510)를 통하여 피처리물(400)의 내부에 연통할 수도 있다.

차폐부(530)는 피처리물(400)의 전방 개구의 형상으로 형성될 수 있는 전방 차폐판(531), 및 피처리물(400)의 후방 개구의 형상으로 형성될 수 있는 후방 차폐판(532)를 포함할 수 있다. 여기서, 개구의 형상으로 형성되는 것은 개구에 부합하는 형상으로 형성된다는 의미이다. 이들 차폐판은 개구의 형상을 따라 형성되어 개구부를 외기로부터 차단할 수 있다. 이들 차폐판은 피처리물(400)이 연장되는 방향으로 상호 이격되고, 그 사이에 피처리물(400)이 수용될 수 있다.

전방 차폐판(531)의 좌우방향의 중심부에는 흡기구가 관통 형성되고, 흡기구에 열풍 취입관(525)이 장착될 수 있다. 이에, 부정형 내화물의 좌우측의 균형적인 건조가 가능하다.

이들 차폐판은 고온의 열풍을 견딜 수 있도록 서로 마주보는 면에 단열재가 시공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치(500)는 베이스부(510)의 상면에 안착되는 피처리물(400)의 하방 개구부와 베이스부(510)의 상면 사이에 형성되는 틈을 차단할 수 있도록 베이스부(510)의 상면에 위치하는 덮개부(540)를 포함할 수 있다.

덮개부(540)는 피처리물(400)이 안착되는 베이스부(510)의 상면의 주변부에 위치하고, 피처리물(400)의 하방 개구부를 따라 연장 또는 배열되는 덮개판들을 포함할 수 있다. 덮개판들은 베이스부(510)의 상면의 좌측 주변부에 전후방향으로 길게 연장되고, 베이스부(510)의 상면의 우측 주변부에 전후방향으로 길게 연장될 수 있다. 또는, 덮개판들은 좌우측 주변부에 각각 복수개씩 배열 될 수 있다.

각 덮개판은 하나 이상의 판 부재를 구비할 수 있다. 판 부재는 예컨대 힌지에 의해 회전 가능하게 베이스부(510)의 상면에 설치될 수 있다. 물론, 판 부재는 베이스부(510)의 상면에 탈부착 가능하게 설치 또는 배치될 수도 있다. 한편, 덮개판들의 적어도 일부는 홈(511)이 형성된 위치를 커버하도록 위치할 수도 있다.

예컨대 반복 사용에 의해 피처리물(400)의 하방 개구부가 변형되더라도 덮개판들에 의해 피처리물(400)의 하방 개구부와 베이스부(510) 사이의 틈을 원활하게 차단시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치(500)는 차폐부(530)에 설치되는 배풍부를 포함할 수 있다. 배풍부(560)는 차폐부(530)를 관통하는 예컨대 곡관 형상의 배풍구(561), 배풍구(561)에 장착되고, 배풍량을 조절 가능한 배풍구 밸브(562)를 포함할 수 있다. 배풍부(560)를 통하여 증기를 포함하는 열풍이 배풍될 수 있다.

배풍구(561)는 전방 차폐판(531)의 좌우방향의 양측 가장자리에 각각 장착될 수 있다. 배풍구(561)들의 사이에 열풍 취입관(525)이 위치할 수 있다. 이에, 좌우 균형적인 건조가 가능하다. 배풍구 밸브(562)는 배풍량의 조절에 차압을 이용한 방식, 전기 신호를 받아서 작동하는 방식 등 다양한 방식을 적용할 수 있다.

배풍구(561)들은 후방 차폐판(532)에도 추가 설치될 수 있고, 그 외에도, 후방 차폐판(531)에만 설치될 수도 있다. 즉, 다양한 위치에 설치될 수 있다.

한편, 배풍구(561)를 배기구라고 지칭할 수도 있고, 배풍구 밸브(562)를 배기구 밸브라고 지칭할 수도 있다.

도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 건조 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 건조 방법은, 횡단면이 아치 형상인 피처리물의 내부를 건조시키는 건조 방법으로서, 피처리물(400)을 베이스부(510)에 안착시켜, 피처리물(400)의 하방 개구부를 차단하는 과정, 및 피처리물(400)과 베이스부(510) 사이에 열풍(a)을 취입하며 피처리물(400)의 내부를 건조시키는 과정을 포함한다.

우선, 피처리물(400) 예컨대 대탕도 커버를 베이스부(510)에 안착시켜, 피처리물(400)의 하방 개구부를 차단한다. 베이스부(510)의 상면의 좌우측 주변부에 피처리물(400)의 하면이 접촉하도록 피처리물(400)이 베이스부(510)에 안착된다.

이후, 차폐부(530)를 이용하여 피처리물(400)의 전후방 개구부를 차단한다. 이에, 피처리물(400)의 내부는 차폐부(530)와 베이스부(510)에 둘러싸여 외부 환경으로부터 보호될 수 있다.

한편, 피처리물(400)의 하방 개구부를 정의하는 피처리물(400)의 밑면과 베이스부(410) 사이에 틈이 생길 수 있고, 이를 덮개부(540)를 이용해서 차단한다.

이후, 피처리물(400)과 베이스부(510) 사이의 공간에 열풍(a)을 취입하며 피처리물(400)의 내부의 부정형 내화물을 건조시킨다. 보다 상세하게는, 차폐부(530)를 관통하여 설치된 열풍 공급부(520)를 이용하여 차폐부(530)와 베이스부(510)와 피처리물(400)로 둘러싸인 공간, 즉, 피처리물(400)의 내부 공간에 열풍(a)을 취입하며 피처리물(400)의 내부의 부정형 내화물을 건조시킨다. 이 과정은 하기의 과정들을 포함할 수 있다.

피처리물(400)의 내부를 건조시키는 과정은, 베이스부(400)의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성된 열풍 공급부(520)의 내부에 연료와 공기를 공급하고, 연료를 연소시켜 열풍을 생성하는 과정, 설정된 온도 패턴에 따라, 피처리물(400)과 베이스부(510) 사이에 열풍(a)을 취입하는 과정, 베이스부(510)의 볼록한 상면 및 이에 형성된 홈(511) 중 적어도 하나를 이용하여 베이스부(510)의 상면의 주변부의 외측으로 수분을 배출하는 과정, 베이스부(510)의 상면에 배치된 온도 센서부(550)로부터 측정값을 입력받고, 측정값이 열풍 공급부(520)에 입력된 표준화된 온도 패턴을 추종하도록 연료와 공기의 공급을 조절하는 과정을 포함할 수 있다.

이러한 일련의 과정을 통하여 피처리물(400)의 내부를 균일하게 가열하며 부정형 내화물로부터 잔류 수분을 배출시킬 수 있다. 이때, 도 7에 도시된 것처럼 건조 시간에 따라 열풍의 공급온도를 조절하고, 도면으로 도시하지는 않았으나, 건조 시간에 따라 열풍의 공급량(풍량)도 조절하면서 건조를 수행할 수 있다.

한편, 피처리물이 연장된 방향으로 열풍을 취입하는 과정 중에, 배풍부(560)를 이용하여, 피처리물(400)의 내부에서 전후방향으로 되돌아나오는 증기를 포함한 열풍을 배풍한다. 이에, 수분을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 열풍을 피처리물(400)의 내부에 가둘 수도 있고, 증기가 함유된 열풍을 피처리물(400)의 내부에서 배풍하면서, 건조한 상태의 열풍을 피처리물(400)의 내부에 공급하여 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 열풍의 공급 방식을 다양하게 선택할 수 있다.

예컨대 온도 패턴이 300℃에 해당하는 건조 구간에서는 부정형 내화물에 잔류하는 수분의 약 75%가 부정형 내화물로부터 배출되는데, 이때, 배풍량을 증가시키거나 배풍을 개시하여 피처리물(400)의 내부에서 증기를 원활하게 빼줄 수 있다.

온도 패턴에 따라 열풍의 공급이 완료되면, 열풍의 공급을 중단하고, 건조를 종료한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건조 장치 및 건조 방법은, 피처리물(400)의 내부를 전체적으로 균일하게 승온시킬 수 있고, 이에, 건조 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 피처리물(400)의 건조에 종래와 같이 화염을 이용하게 되면 부정형 내화물의 온도가 위치별로 약 210℃에서 500℃ 정도 차이가 생기는데, 이는 약 60%의 온도 편차이다. 본 발명의 실시 예에서는 열풍을 이용하기 때문에, 이러한 온도 차이를 종래의 약 10% 정도의 수준으로 줄일 수 있다.

또한, 열풍을 이용한 방식은 화염을 이용하는 것에 비하여 온도 제어가 용이하므로, 피처리물(400) 내부의 온도 제어 시 오버 슈트와 같이 온도가 급격히 올라가는 현상을 최대한 억제할 수 있고, 피처리물(400) 내의 실제 측정된 온도가 표준화된 온도 패턴을 잘 추종할 수 있다.

또한, 열풍을 이용한 방식은 종래보다 연료 예컨대 코크스 오븐 가스의 사용량을 80 내지 90% 정도 저감시킬 수 있고, 부정형 내화물의 품질 예컨대 압축강도, 기공률, 곡강도 및 수명 등의 품질을 수% 내지 십수% 정도 향상시킬 수 있다.

또한, 열풍을 부정형 내화물을 향하여 취입하는 것이 아니라, 피처리물(400)의 내부를 전후방향으로 가로지르도록 취입하고, 차폐부(530)에 열풍을 충돌시켜 피처리물(400)의 내부에 고루 분산시킬 수 있어서 피처리물(400)에 열이 국부적으로 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 피처리물(400)의 부정형 내화물의 품질이 저하되는 것을 방지하고, 사용 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 온도 센서부(550)로부터 피처리물(400)의 내부의 온도를 측정하여, 측정된 온도가 온도 패턴에 부합하도록 열풍의 온도를 자동 제어하기 때문에, 작업자의 업무 부담이 현저히 줄어들 수 있고, 표준화된 온도 패턴에 따라 정확하게 열풍의 공급 시간과 공급 온도를 제어할 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: 고로 200: 출선구
300: 대탕도 400: 피처리물
500: 건조 장치 510: 베이스부
520: 열풍 공급부 530: 차폐부

Claims (19)

1. 횡단면이 아치 형상인 피처리물의 내부를 건조시키는 건조 장치로서,
   상면이 상기 피처리물이 안착될 수 있는 면적으로 형성되는 베이스부; 및
   상기 상면의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성되는 열풍 공급부;를 포함하는 건조 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상면에 안착되는 피처리물의 전후방 개구부들을 차단할 수 있도록 상기 상면에 위치하는 차폐부;를 포함하고,
   상기 열풍 공급부는 상기 차폐부와 상기 베이스부와 상기 피처리물로 둘러싸인 공간에 열풍을 취입하는 건조 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 피처리물의 하방 개구부와 상기 상면 사이에 형성되는 틈을 차단할 수 있도록 상기 상면에 위치하는 덮개부;를 포함하는 건조 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 상면에 배치되는 온도 센서부;를 포함하는 건조 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 차폐부에 설치되는 배풍부;를 포함하는 건조 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 상면은 상기 피처리물과 접촉하는 주변부의 높이보다 중심부의 높이가 높은 건조 장치.
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 상면에는 홈이 형성되고,
   상기 홈은 상기 상면의 중심부에서 주변부를 향하여 연장되는 건조 장치.
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 열풍 공급부는,
   연소실, 점화 수단 및 화염 감지 수단을 구비하는 열풍 생성기;
   상기 열풍 생성기에 연료를 공급하는 연료 조절기;
   상기 열풍 생성기에 공기를 공급하는 공기 조절기;
   상기 온도 센서부에 연결되고, 온도 패턴과 상기 온도 센서부의 측정값을 이용하여 상기 연료 조절기와 공기 조절기의 작동을 제어하는 연소 제어기;
   상기 열풍 생성기에 연결되고, 상기 차폐부를 관통하는 열풍 취입관;을 포함하는 건조 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 열풍 공급부는,
   상기 온도 센서부의 측정값을 입력받아 작업 이력을 생성하는 저장 수단;
   상기 연소 제어기에 온도 패턴을 입력하는 입력 수단;
   상기 온도 패턴 및 작업 이력과 상기 열풍 생성기, 연료 조절기, 공기 조절기 및 연소 제어기의 작동 상태를 표시하는 표시 수단;을 포함하는 건조 장치.
10. 청구항 2에 있어서,
    상기 차폐부는,
    상기 피처리물의 전방 개구의 형상으로 형성되는 전방 차폐판;
    상기 피처리물의 후방 개구의 형상으로 형성되는 후방 차폐판;을 포함하고,
    상기 전방 차폐판과 후방 차폐판은 상기 피처리물이 연장되는 방향으로 상호 이격되는 건조 장치.
11. 청구항 3에 있어서,
    상기 덮개부는,
    상기 피처리물이 안착되는 상기 상면의 주변부에 위치하고, 상기 피처리물의 하방 개구부를 따라 연장 또는 배열되는 덮개판들;을 포함하는 건조 장치.
12. 청구항 5에 있어서,
    상기 배풍부는,
    상기 차폐부를 관통하는 배풍구;
    상기 배풍구에 장착되고, 배풍량을 조절 가능한 배풍구 밸브;를 포함하는 건조 장치.
13. 횡단면이 아치 형상인 피처리물의 내부를 건조시키는 건조 방법으로서,
    상기 피처리물을 베이스부에 안착시켜, 상기 피처리물의 하방 개구부를 차단하는 과정; 및
    상기 피처리물과 상기 베이스부 사이에 열풍을 취입하며 상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정;을 포함하는 건조 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    차폐부를 이용하여 상기 피처리물의 전후방 개구부를 차단하는 과정;을 포함하고,
    상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은,
    상기 차폐부에 연결된 열풍 공급부를 이용하여 상기 차폐부와 상기 베이스부와 상기 피처리물로 둘러싸인 공간에 열풍을 취입하는 과정을 포함하는 건조 방법.
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은,
    상기 베이스부의 상측에 열풍을 취입할 수 있도록 형성된 열풍 공급부의 내부에 연료와 공기를 공급하고, 상기 연료를 연소시켜 열풍을 생성하는 과정;
    설정된 온도 패턴에 따라, 상기 피처리물과 상기 베이스부 사이에 상기 열풍을 취입하는 과정;을 포함하는 건조 방법.
16. 청구항 13에 있어서,
    상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은,
    상기 베이스부의 볼록한 상면 및 상기 상면에 형성되는 홈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피처리물이 안착된 상기 상면의 주변부의 외측으로 수분을 배출하는 과정;을 포함하는 건조 방법.
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은,
    상기 베이스부의 상면에 배치된 온도 센서부로부터 측정값을 입력받아 상기 측정값이 상기 온도 패턴을 추종하도록 상기 연료와 공기의 공급을 조절하는 과정;을 포함하는 건조 방법.
18. 청구항 14에 있어서,
    상기 피처리물의 내부를 건조시키는 과정은,
    상기 피처리물이 연장된 방향으로 열풍을 취입하는 과정;
    상기 차폐부에 장착된 배풍부를 이용하여, 상기 피처리물이 연장된 방향으로 되돌아나오는 증기를 포함한 열풍을 배풍하는 과정;을 포함하는 건조 방법.
19. 청구항 13에 있어서,
    상기 피처리물은 대탕도 커버를 포함하는 건조 방법.

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