KR20200132867A

KR20200132867A - 스테이브 보호 시스템

Info

Publication number: KR20200132867A
Application number: KR1020207026129A
Authority: KR
Inventors: 제임스 앳킨슨; 이안 제임스 맥도널드; 데이비드 오즈번
Original assignee: 프리메탈스 테크놀로지스, 리미티드
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-11-25
Also published as: EP4043589B1; JP7237977B2; JP2021518522A; CN110273034B; CN210826223U; EP3540081A1; EP4043589A1; EP3540081B1; CN110273034A; WO2019175245A1

Abstract

야금로용 스테이브 보호 시스템은, 스테이브(100)의 전방면(102) 상에 배치된 복수의 리세스(110)를 포함하는 스테이브(100); 및 리세스(110) 각각에 의해 각각 수용되는 복수의 인서트로서, 그렇게 수용된 인서트(200)는 스테이브(100)의 전방면(102)으로부터 돌출되므로, 사용시 노 장입 재료가 인서트(200)에 의해 포획되어 스테이브(100)의 전방면(102) 상에 장입 재료의 보호층을 제공하는, 복수의 인서트(200)를 포함한다. 각각의 인서트(200)는 세그먼트(202a-f) 세트 및 리테이너를 포함하고, 리테이너는 세그먼트(202a-f)가 리세스(110)의 표면(110b)과의 마찰 접촉에 의해 리세스(110)에 고정되도록 각각의 리세스(110)의 표면(110b)에 대해 세그먼트(202a-f)를 압박한다.

Description

스테이브 보호 시스템

본 발명은, 예를 들어 용광로와 같은 야금로용 스테이브 보호 시스템에 관한 것이다.

종래의 용광로는 스택(stack), 벨리(belly), 보시(bosh), 송풍구(tuyere), 노상(hearth) 및 탭홀을 비롯한 여러 섹션 및 구성요소를 포함한다. 용광로의 내부 쉘은 스테이브(stave)로 명명되는 수냉식 냉각 판으로 보호될 수 있으며, 냉각 판은 용광로 내에서 발생하는 환원 프로세스 동안 쉘이 과열되는 것을 방지한다. 현대의 스테이브는 통상적으로 구리 또는 구리 합금으로 구성되지만, 다른 재료, 예를 들어 강철 또는 주철이 사용될 수 있다.

스테이브는 용광로를 통해 하강할 때 용광로에 장입되는 고체 원료로부터 연삭 마멸되기 쉬울 수 있다. 특히, 코크스는 매우 연마성을 갖는다. 일부 상황에서는, 마멸의 심각성으로 인해 계획된 서비스 수명이 완료되기 전에 스테이브를 교체해야 한다. 이는 용광로 정지 시간으로 인해 비용이 많이 든다. 따라서, 서비스 수명을 연장시키기 위해 마멸을 견디도록 스테이브를 설계하는 것이 중요하다.

작동 중에 스테이브의 전방면에 결빙 슬래그 유착물을 형성함으로써 스테이브의 마멸이 감소되는 것으로 알려져 있다. 이를 위해, 스테이브는 유착물을 스테이브 상에 유지하는 리브와 홈을 포함하는, 기계가공된 전방면 또는 고온 면을 갖는다. 이러한 유형의 예시적인 구리 스테이브의 일부가 도 1에 도시되어 있다.

이 개념의 개선은, 구리 기본 재료보다 단단하지만 여전히 면에서 결빙됨으로써 보호 유착층이 형성되게 하는, 전방면 보호 재료 또는 클래딩을 추가한 것이다. 이는, 구리 스테이브와 그 단면을 도시하는 도 2에 예시된 바와 같이, 실리콘 카바이드와 흑연 벽돌의 조합을 사용하여 달성되었다.

WO2009/147192호는 내화 벽돌 라이닝, 내화 거나이팅(refractory guniting) 또는 프로세스 생성된 유착층을 면에 고정하기 위한 고정 수단을 형성하는 리브 및 홈을 포함하는 전방면을 갖는 스테이브를 기술한다. 도 3에 개략적으로 예시된 바와 같이 금속 인서트가 홈에 제공된다. 금속 인서트는 리브의 측벽을 덮어 리브를 침식으로부터 보호한다. 그러나, 이 해결책의 가능한 문제는, 금속 인서트가 뒤틀림 및/또는 좌굴되기 쉬울 수 있고, 스테이브 본체(구리인 경우)보다 전도성이 낮은 재료를 사용함으로써 스테이브의 열 성능이 저하되어 보호 유착층의 결빙에 영향을 줄 수 있다는 것이다.

따라서, 스테이브의 마멸율을 감소시키기 위한 기존 해결책은 다음을 포함한다:

i) 스테이브 내에 또는 전방에 내화/세라믹 마멸 라이닝을 설치하는 것;

ii) 더 두꺼운 유착물 축적을 촉진하기 위해 스테이브의 전방면에 레지(ledge)를 설치하는 것; 및

iii) 전방면에서 기계가공된 형상 내에 클래딩을 설치하는 것.

이들 해결책이 일부 개선을 초래하였지만, 서비스 수명을 연장하고 용광로 정지 시간을 감소시키기 위해 스테이브의 마멸율을 감소시킬 수 있는 새로운 기술에 대한 요구가 남아 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 야금로용 스테이브 보호 시스템이 제공되며, 이 스테이브 보호 시스템은, 스테이브의 전방면 상에 배치된 복수의 리세스를 포함하는 스테이브; 및 리세스 각각에 의해 각각 수용되는 복수의 인서트로서, 그렇게 수용된 인서트는 스테이브의 전방면으로부터 돌출되므로, 사용시 노 장입 재료가 인서트에 의해 포획되어 스테이브의 전방면 상에 장입 재료의 보호층을 제공하는, 복수의 인서트를 포함하고, 각각의 인서트는 세그먼트 세트 및 리테이너를 포함하고, 리테이너는 세그먼트가 리세스의 표면과의 마찰 접촉에 의해 리세스에 고정되도록 각각의 리세스의 표면에 대해 세그먼트를 압박한다.

본 명세서에서 나중에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 인서트는 노 장입 재료의 보호층이 전방면에 형성되도록 촉진하는 스테이브의 전방면(또는 고온 면)을 위한 클래딩을 제공한다. 인서트는 마찰만으로 리세스에 부착됨으로써, 인서트를 부착하기 위해 전방면의 표면을 수정할 어떠한 필요도 없다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "장입 재료"는 (i) 용광로 내의 철 함유 재료, 예를 들어 철광석 또는 철광석 펠릿, 및 (ii) 용광로 슬래그, 즉 철광석 또는 철 펠릿, 코크스 및 플럭스(예를 들어, 석회석 또는 백운석)가 용광로에서 함께 용융되고 고형화될 때 형성되는 슬래그 중 하나 또는 둘 모두를 지칭한다.

리테이너는 내부 부분과 외부 부분을 포함할 수 있으며; 세그먼트 세트의 제1 서브세트를 형성하는 세그먼트 중 적어도 하나는 내부 부분에 의해 리세스에 고정되고; 세그먼트 세트의 제2 서브세트를 형성하는 세그먼트 중 적어도 하나는 외부 부분에 의해서만 리세스에 고정되어, 사용시, 장입 재료의 침식 효과에 의한 리테이너의 외부 부분의 제거는, 제1 서브세트를 해제하여 장입 재료가 제1 서브세트에 의해 비워진 리세스의 부분을 차지할 수 있고; 장입 재료의 침식 효과에 의한 리테이너의 내부 부분의 제거는, 제2 서브세트를 해제하여 장입 재료가 제2 서브세트에 의해 비워진 리세스의 부분을 차지할 수 있다.

스테이브 보호 시스템은 리세스에 세그먼트 세트의 제1 서브세트를 위치결정하도록 구성된 로케이터 요소를 포함할 수 있다. 로케이터 요소는 리테이너의 내부 및 외부 부분을 지지하도록 구성될 수 있다.

리세스 각각은 육각형 형상을 가질 수 있고 세그먼트 세트는 각각의 리세스를 보완하도록 육각형으로 배치된 6개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 세그먼트 세트의 제1 서브세트는 4개의 세그먼트를 포함할 수 있고 세그먼트 세트의 제2 서브세트는 2개의 세그먼트를 포함할 수 있다.

각각의 인서트의 세그먼트 및/또는 리테이너는 내마모성 내화 재료를 포함할 수 있다. 내마모성 내화 재료는 실리콘 카바이드 또는 알루미나를 포함할 수 있다.

각각의 인서트의 세그먼트 및/또는 리테이너는 금속 재료를 포함할 수 있다. 금속 재료는 구리, 구리 합금, 강철 또는 주철을 포함할 수 있다.

세그먼트 각각은 간극에 의해 인접한 세그먼트로부터 분리될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 야금로 스테이브 본체가 제공되며, 야금로 스테이브 본체는, 전방면, 후방면, 및 전방면 및 후방면을 연결하는 에지; 본체를 통해 연장되는 적어도 하나의 냉각 통로; 및 전방면 상에 배치된 복수의 개별 리세스를 포함하고, 리세스 중 적어도 하나는 전방면의 일부에 의해 둘러싸여 있어, 사용시 노 장입 재료가 리세스에 의해 수용되고 유지되어 전방면 상에 장입 재료의 보호층을 제공한다.

리세스는 전방면을 기계가공함으로써 형성될 수 있다. 스테이브 본체는 주물일 수 있다.

스테이브 본체는 구리, 구리 합금, 강철 또는 주철로 구성될 수 있다.

리세스는 육각형 형상을 가질 수 있다.

하나 이상의 리세스는 노 장입 재료를 포획하기 위한 돌출 인서트를 수용하도록 구성될 수 있다.

리세스는 균일한 패턴으로 배치될 수 있다. 균일한 패턴은 행과 열을 갖는 어레이를 포함할 수 있다. 스테이브 본체는 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 동일한 굽힘 강성을 가질 수 있다.

바람직하게는, 리세스는 육각형 형상을 가지며 행과 열을 갖는 어레이로 배치됨으로써, 리세스의 허니콤 패턴을 제공한다. 허니콤 패턴은 스테이브 본체에 고유한 강성을 부여하며 스테이브 본체는 도 1에 도시된 종류의 종래의 홈형 스테이브보다 더 균일한 강성을 갖는 경향이 있게 된다.

이제, 실시예를 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명할 것이다.
도 1은 용광로를 위한 종래의 구리 스테이브의 일부를 도시하고;
도 2는 실리콘 카바이드와 흑연 벽돌을 포함하는 종래의 구리 스테이브를 도시하며;
도 3은 금속 인서트를 포함하는 종래의 구리 스테이브의 일부를 도시하고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스테이브를 도시하며;
도 5a는 도 4의 스테이브에 설치된 인서트 세트를 도시하고, 도 5b는 설치된 인서트 중 하나의 절결도를 도시하며;
도 6a 내지 도 6d는 인서트의 일부를 도시하고;
도 7a 내지 도 7e는 스테이브에서 인서트의 설치를 도시하며;
도 8a 내지 도 8d는 인서트가 설치된 스테이브의 사용에 관한 것이고;
도 9a 내지 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이브 및 인서트 세트를 도시한다.

도 4를 참조하면, 직사각형 냉각 판 또는 스테이브(100)는 전방면(또는 고온 면)(102), 후방면(104), 및 에지(106a-d)를 포함한다. 스테이브(100)는 용광로에서 사용하기 위한 복수의 유사한 스테이브 중 하나인 것으로 의도된다.

이 예시적인 실시예에서, 스테이브(100)는 구리 합금으로 구성된다. 대안적인 재료는 구리, 강철 및 주철을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

이 실시예에서, 스테이브는 약 1.5 m의 길이, 약 1.0 m의 폭, 및 약 120 mm의 두께를 갖는다.

스테이브(100)의 내부는 수냉 통로(도시되지 않음)를 포함한다. 스테이브(100) 본체는 달리 대체로 중실형이다.

스테이브(100)의 전방면(102)에 복수의 리세스(110)가 형성된다. 리세스(110)는 기계가공에 의해 형성된다. 대안적으로, 리세스(110)는 주물에 의해 형성될 수 있다.

리세스(110) 각각은 베이스 또는 바닥(110a) 및 벽(110b)을 포함한다. 바닥(110a)은, 예를 들어 스테이브(100)의 전방면(102)과 평행하도록 평탄하다. 이 실시예에서, 리세스(110) 각각은 개구에서 약 165 mm의 폭과 약 45 mm의 깊이(개구로부터 바닥(110a)까지)를 갖는다. 다른 실시예에서, 깊이는 약 35 내지 55 mm일 수 있다.

각각의 리세스(110)의 벽(110b)은, 예를 들어 전방면(102)에서 리세스(110)의 바닥(110a)과 개구 사이에서 수렴하도록 테이퍼를 갖는다. 따라서, 리세스(110)의 단면적은 개구에서보다 바닥(110a)에서 더 크다.

리세스(110)는 개별 리세스이다. 즉, 리세스(110) 각각은 스테이브(100)의 본체의 재료에 의해 다른 모든 리세스(110)로부터 분리된다. 따라서, 리세스(110)는 스테이브(100)에서 포켓으로 간주될 수 있으며, 각각의 포켓은 나머지 포켓으로부터 격리된다.

또한, 대부분의 리세스(110)는 전방면(102)의 일부에 의해 개구가 완전히 둘러싸여 있다(몇몇의 예외는 스테이브(100)의 에지에 위치된 리세스(110) 임). 다시 말해서, 리세스(110)의 대부분은 각각 무단 주변에 의해 경계 설정 및 형성된다.

더욱이, 리세스(110) 각각은 스테이브(100)의 전방면(102)의 작은 부분 또는 분율만을 가로질러 연장되고; 리세스(110) 중 어느 것도 전방면(102)의 길이 또는 폭 전체에 걸쳐 연장되지 않는다.

이 실시예에서, 리세스(110)는 패턴, 구체적으로 균일한 패턴, 보다 구체적으로 여전히 어레이로 배치된다. 리세스(110)의 균일한 간격의 결과로, 직사각형 스테이브는 가로 방향(폭 방향 X)과 길이 방향(종방향 Y)으로 동일한 굽힘 강성을 갖는다.

리세스(110)의 어레이는 15개의 (수평) 행과 4개의 (수직) 열을 포함한다. 대안적으로, 어레이는 상이한 수의 행 및 열, 예를 들어 20개의 행 및 5개의 열을 포함할 수 있다.

이 실시예에서, 리세스는, 예를 들어 허니콤 패턴을 형성하도록 육각형(정면에서)이다. 다음의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 리세스(110) 중 하나 이상은 원형, 삼각형, 정사각형을 비롯한 직사각형, 오각형, 칠각형, 또는 팔각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 형상을 취할 수 있다.

이제, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 인서트(200)가 스테이브(100)의 리세스(110)에 설치된다. 스테이브(100)와 인서트(200)는 조합하여 스테이브 보호 시스템을 포함한다.

인서트(200) 각각은 복수의 구성요소 피스 또는 세그먼트를 포함하고, 이 실시예에서 인서트(200) 당 6개의 세그먼트(202a-f)가 있다. 세그먼트(202a-f)는 각각의 리세스(110)의 중심축(Z) 둘레에 배치되고, 중심축(Z)은 스테이브(100)의 전방면(102)에 수직이다.

이 실시예에서, 세그먼트(202a-f) 각각은 실리콘 카바이드를 포함한다. 대안적으로, 세그먼트(202a-f)는 주철 또는 강철을 포함할 수 있다.

각각의 인서트(200)는 이 실시예에서 내부 부분(204) 및 외부 부분(206)을 포함하는 리테이너를 더 포함한다. 이 실시예에서, 리테이너의 내부 부분(204) 및 외부 부분(206) 각각은 강철을 포함한다. 대안적으로, 내부 부분(204) 및 외부 부분(206)은 실리콘 카바이드를 포함할 수 있다.

이 실시예에서, 인서트(200)는 또한 로케이터 피스(208)를 포함한다. 로케이터 피스(208)는 강철을 포함한다. 대안적으로, 로케이터 피스(208)는 실리콘 카바이드를 포함할 수 있다.

따라서, 인서트 각각은 다수의 구성 부품을 포함하고 이들 부품의 조립체로서 간주될 수 있다. 이제, 인서트(200)의 부품을 특히 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 도 6a를 참조하면, 로케이터 피스(208)는, 서로 평행하고 주변 벽(208c)에 의해 연결되는 대체로 평탄한 상부 및 하부 표면(208a, 208b)을 포함한다. 로케이터 피스(208)의 단부 부분(208d)에서, 벽(208c)은 볼록하고 더욱이 상부 표면(208a)으로부터 하부 표면(208b)으로 발산 테이퍼진다. 로케이터 피스(208)의 측면 부분(208e)에서, 벽(208c)은 측면 부분(208e)이 평탄하도록 상부 및 하부 표면(208a, 208b)에 수직이다. 로케이터 피스(208)는 또한 직립 스템(208f)을 포함한다.

이제, 도 6b를 참조하면, 리테이너의 외부 부분(206)은 대체로 평탄한 상부 및 하부 표면(206a, 206b)을 갖는 원형 본체를 포함하며, 상부 및 하부 표면은 서로 평행하고 상부 표면(206a)으로부터 하부 표면(206b)으로 수렴 테이퍼진 주변 벽(206c)에 의해 연결된다. 다시 말해서, 리테이너의 외부 부분(206)은 원추의 (얕은) 절두체이다. 외부 부분(206)은 또한 로케이터 피스(208)의 직립 스템(208f)을 꼭 맞게 수용하도록 크기 설정된 중앙 관통 구멍(206d)을 포함한다.

이제, 도 6c를 참조하면, 리테이너의 내부 부분(204)은 외부 부분(206)의 일부와 유사한 형상을 갖는 본체를 포함하여, 내부 부분(204)은 대체로 평탄한 상부 및 하부 표면(204a, 204b)을 포함하고, 상부 및 하부 표면은 서로 평행하고 상부 표면(204a)으로부터 하부 표면(204b)으로 수렴 테이퍼진 주변 벽(204c)에 의해 연결된다. 그러나, 내부 부분(204)은, 내부 부분(204)이 D 형상을 형성하도록 원의 세그먼트(즉, 외부 부분(206))가 없다는 점에서 외부 부분(206)과 상이하다. 따라서, 내부 부분(204)은 상부 및 하부 표면(204a, 204b)에 수직인 평탄한 에지(204d)를 포함한다. 내부 부분(204)은 또한 로케이터 피스(208)의 직립형 스템(208f)을 꼭 맞게 수용하도록 크기 설정된 중앙 관통 구멍(204e)을 포함한다.

이제, 도 6d를 참조하면, 예시적인 세그먼트(202a)는 주변 벽에 의해 연결된 대체로 평탄한 상부 및 하부 표면(202a1, 202a2)을 포함한다. 주변 벽은 2개의 측면(202a5)에 의해 연결된 내부 및 외부면(202a3, 202a4)을 포함한다. 외부면(202a4)은 스테이브(100)의 리세스(110)의 테이퍼진 벽(110b)을 보완하도록 형상화된다. 측면(202a5)은 대체로 평탄하고 인접한 세그먼트의 유사한 측면에 맞닿도록 구성된다. 내부면(202a3)은 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206) 각각의 주변 벽(204c, 206c)의 반경에 대응하는 반경을 포함한다.

내부면(202a3)의 하부 부분에는 하부 표면(202a2)으로 연장되는 얕은 언더컷(202a6)이 제공된다. 언더컷(202a6)은 로케이터 피스(208)의 단부 부분(208d) 중 하나의 볼록 벽(208c)을 보완하도록 오목하게 형상화된다. 언더컷(202a6)과 상부 표면(202a1) 사이에서 연장되는 내부면(202a3)의 다른 부분은 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206) 각각의 경사진 주변 벽(204c, 206c)을 보완하도록 형상화된다. 정점(202a7)은 내부면(202a3)의 하부 부분(하부 표면(202a2)까지 연장되는 얕은 언더컷(202a6)이 제공되는)을 내부면(202a3)의 다른 부분(언더컷(202a6)과 상부 표면(202a1) 사이에서 연장되는)으로부터 분리시킨다.

이제, 각각의 리세스(110)에 인서트(200) 세트를 설치하는 것에 대해 특히 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명한다. 간결함을 위해, 작동은 리세스(110) 중 하나에서 인서트(200) 중 하나에 관해서만 제공될 것이다. 그러나, 설치 원리는 모든 인서트(200)에 대해 동일하다는 것이 이해될 것이다.

스테이브(100)는 인서트(200)의 설치를 위해 가장 편리하게 먼저 수평 위치에 배치된다. 즉, 전방면(102)은 수평 평면에 놓일 것이다. 이 위치에서, 리세스(110)의 중심축(Z)은 전방면(102)으로부터 수직으로 연장된다는 것이 이해될 것이다.

먼저, 도 7a를 참조하면, 설치 절차의 제1 단계에서, 인서트(200)의 6개의 세그먼트(202a-f) 세트 중 4개의 세그먼트(202c-f)가 스테이브(100)의 리세스(110)에 직립으로 배치되어, 세그먼트(202c-f) 각각의 하부 표면(202c2-202f2)은 리세스(110)의 바닥(110a)에 놓인다. 세그먼트(202c-f)는 그 측면(202c5-202f5)이 서로 인접하도록 함께 모인다. 4개의 세그먼트(202c-f) 각각의 주변 벽의 외부면(202c4-202f4)은 리세스(110)의 벽(110b)과 맞닿아 있다. 4개의 세그먼트(202c-f)는 리세스(110)의 중심축(Z)을 부분적으로 둘러싼다.

이제, 도 7b를 참조하면, 설치 절차의 제2 단계에서, 로케이터 피스(208)가 리세스(110)에 직립으로 배치되어, 로케이터 피스(208)의 하부 표면(208b)이 리세스(110)의 바닥(110a)에 놓인다. 처음에, 로케이터 피스(208)는 4개의 세그먼트(202c-f)로부터 측방향으로 오프셋된다. 이어서, 로케이터 피스(208)는 리세스(110)의 바닥(110a) 위에서, 최단부 세그먼트(202c, 202f)의 노출된 측면들 사이의 개구를 통해 활주되고, 2개의 최단부 세그먼트(202c, 202f) 사이의 위치로 회전되어, 로케이터 피스(208)의 단부 부분(208d) 각각의 볼록한 주변 벽(208c)은 2개의 최단부 세그먼트(202c, 202f)의 상보적인 오목한 언더컷(202c6, 202f6) 각각과 접촉하게 된다. 이 위치에서, 로케이터 피스(208)의 스템(208f)은 리세스(110)의 중심축(Z)과 일치한다.

위치로 회전되면, 로케이터 피스(208)는 2개의 최단부 세그먼트(202c, 202f)에 외향 반경방향 힘을 가하여 이들 세그먼트(202c, 202f) - 및 이에 의해 또한 2개의 최내부 세그먼트(202d, 202e) - 를 리세스(110)의 벽(110b)에 대해 제자리에 꼭 맞게 유지한다.

이 단계에서, 4개의 세그먼트(202c-f)는 리세스(110) 내에서 측방향으로 이동하는 것이 방지될 정도로 충분히 고정된다.

이제, 도 7c를 참조하면, 설치 절차의 제3 단계에서, 리테이너의 내부 부분(204)은 4개의 세그먼트(202c-f)에 의해 형성되는 중앙(부분) 구멍 위에 잠시 동안 위치 설정된다. 이 초기 위치에서, 내부 부분(204)은 그 상부 표면(204a)이 최상부가 되도록 배향되고, 관통 구멍(204e)은 리세스(110)의 축(Z)과 일치한다. 내부 부분(204)의 만곡된 경사진 주변 벽(204c)은 4개의 세그먼트(202c-f)의 내부면(202c3-202f3) 위에 놓이고 D 형상의 내부 부분(204)의 평탄한 에지(204d)는 로케이터 피스(208)의 평탄한 측면 부분(208e) 중 하나 위에 놓인다. 이어서, 리테이너의 내부 부분(204)은, 관통 구멍(204e)이 로케이터 피스(208)의 직립 스템(208f) 위를 통과하도록 하강된다. 스템(208f)은 세그먼트(202c-f) 사이에서의 하강 동안 내부 부분(204)에 대한 가이드 역할을 한다.

내부 부분(204)은 내부 부분(204)의 하부 표면(204b)이 로케이터 피스(208)의 상부 표면(208a)과 접촉할 때까지 하방으로 (예를 들어, 손으로 또는 적절한 가압 도구를 사용하여) 가압된다. 이 위치에서, 반경방향 힘은 내부 부분(204)의 만곡된 경사진 주변 벽(204c)으로부터 4개의 세그먼트(202c-f) 각각의 만곡된 경사진 내부면(202c3-202f3)으로 전달된다. 이는 4개의 세그먼트(202c-f)가 중심축(Z)의 외향으로 변위되게 하여, 4개의 세그먼트(202c-f)의 외부면(202c4-202f4)이 리세스(110)의 벽(110b)에 대해 가압된다. 즉, 4개의 세그먼트(202c-f)는 리세스(110)의 벽(110b)에 대해 압박되고 리테이너의 내부 부분(204)과 벽(110b) 사이에서 효과적으로 압착된다. 이 방식으로, 4개의 세그먼트(202c-f)는 리테이너의 내부 부분(204)에 의해 리세스(110)에 완전히 고정된다.

리테이너의 내부 부분(204)에 의해 리세스(110)에 고정된 4개의 세그먼트(202c-f)는, 본 명세서에서 나중에 더 설명되는 바와 같이, 인서트(200)의 6개의 세그먼트(202a-f) 세트의 제1 서브세트(S1)를 형성한다.

이제, 도 7d를 참조하면, 설치 절차의 제4 단계에서, 6개의 세그먼트(202a-f) 세트 중 나머지 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 리세스(110)에서 직립으로 배치되어, 세그먼트(202a, 202b) 각각의 하부 표면(202a2, 202b2)이 리세스(110)의 바닥(110a)에 놓인다. 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 2개의 세그먼트(202a, 202b) 각각의 한 측면(202a5, 202b5)이 2개의 세그먼트(202a, 202b) 중 다른 하나의 측면(202a5, 202b5)에 인접하고 다른 측면(202a5, 202b5)은 인접한 세그먼트(202c, 202f) 중 하나의 측면(202c5, 202f5)에 인접하도록 위치 설정된다. 2개의 세그먼트(202a, 202b) 각각의 주변 벽의 외부면(202a4, 202b4)은 리세스(110)의 벽(110b)과 맞닿아 있다. 6개의 세그먼트(202a-f)는 리세스(110)의 중심축(Z)을 완전히 둘러싸서 육각형을 형성한다.

이제, 도 7e를 참조하면, 설치 절차의 제5 단계에서, 리테이너의 외부 부분(206)은 6개의 세그먼트(202a-f)에 의해 형성되는 중앙 구멍 위에 잠시 동안 위치 설정된다. 이 초기 위치에서, 외부 부분(206)은 그 상부 표면(206a)이 최상부가 되도록 배향되고, 관통 구멍(206d)은 리세스(110)의 축(Z)과 일치한다. 외부 부분(206)의 만곡된 경사진 주변 벽(206c)은 6개의 세그먼트(202a-f)의 내부면(202a3-202f3) 위에 놓인다. 이어서, 리테이너의 외부 부분(206)은 관통 구멍(206d)이 로케이터 피스(208)의 직립 스템(208f) 위를 통과하도록 하강된다. 스템(208f)은 세그먼트(202a-f) 사이에서의 하강 동안 외부 부분(206)에 대한 가이드 역할을 한다.

외부 부분(206)은, 외부 부분(206)의 만곡된 경사진 주변 벽(206c)이 6개의 세그먼트(202a-f) 각각의 만곡된 경사진 내부면(202a3-202f3)과 접촉하도록 (예를 들어, 손에 의해 또는 적절한 가압 도구를 사용하여) 하방으로 가압된다. 이 위치에서, 외부 부분(206)의 하부 표면(206b)과 리테이너의 내부 부분(204)의 상부 표면(204a) 사이에 작은 간극(도 7e에서는 보이지 않음)이 존재한다.

또한, 이 위치에서, 반경방향 힘은 외부 부분(206)의 만곡된 경사진 주변 벽(206c)으로부터 6개의 세그먼트(202a-f) 각각의 만곡된 경사진 내부면(202a3-202f3)으로 전달된다. 이는 2개의 세그먼트(202a, 202b)(세그먼트의 제1 서브세트(S1)의 4개의 세그먼트(202c-f)와 달리, 내부 부분(204)에 의해 리세스(110)에 고정되지 않는)가 중심축(Z)의 외향으로 변위되게 하여, 2개의 세그먼트(202a, 202b)의 외부면(202a4, 202b4)은 리세스(110)의 벽(110b)에 대해 가압된다. 즉, 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 리세스(110)의 벽(110b)에 대해 압박되고 리테이너의 외부 부분(206)과 벽(110b) 사이에서 효과적으로 압착된다. 세그먼트의 제1 서브세트(S1)의 4개의 세그먼트(202c-f)가 또한 동일한 방식으로 외부 부분(204)에 의해 리세스(110)에 고정된다는 것이 이해될 것이다. 이 방식으로, 6개의 세그먼트(202a-f)는 리테이너의 외부 부분(206)에 의해 리세스(110)에 완전히 고정된다.

리테이너의 외부 부분(206)에 의해서만(즉, 내부 부분(204)에 의해서가 아닌) 리세스(110)에 고정된 2개의 세그먼트(202a, 202b)는, 본 명세서에 나중에 더 설명되는 바와 같이, 인서트(200)의 6개의 세그먼트(202a-f) 세트의 제2 서브세트(S2)를 형성한다.

본 명세서에서 나중에 더 설명되는 바와 같이, 이 실시예에서, 고정된 세그먼트(202a-f)의 인접한 측면(202a5-202f5)의 각 쌍 사이에 작은 간극이 존재한다.

벽(110b)이 전방면(102)에서 리세스(110)의 바닥(110a)과 리세스(110)의 개구 사이에서 수렴 테이퍼진다는 것이 상기될 것이다. 테이퍼는 6개의 세그먼트(202a-f)에 쐐기 효과를 가지며, 이는 리세스(110)에서 세그먼트(202a-f)의 끼워맞춤의 견고함을 향상시킨다. 또한, 테이퍼는, 세그먼트(202a-f) 각각의 상보적인 형상의 외부면(202a4-202f4)과 조합하여, 전방면(102)으로부터 멀어지는 방향으로 리세스(110)로부터 세그먼트(202a-f)의 변위를 저지하는 강력한 "도브테일" 조인트를 제공한다.

본 명세서에서 전술한 바와 같이 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206)에 의해 가해지는 반경방향 힘은, 리세스(110)의 벽(110b)으로부터 세그먼트(202a-f)로 전달되는 반력에 의해 각각 상쇄될 것이다. 반력은 내부 및 외부 부분(204, 206)의 경사진 주변 벽(204c, 206c)이 세그먼트(202a-f)의 만곡된 경사진 내부면(202a3-202f3) 위로 (상향) 활주되게 하지 않는다는 것이 중요한데, 그러한 활주는 세그먼트(202a-f)의 외부면(202a4-202f4)을 벽(110b)으로부터 멀어지게 이완시킴으로써 리세스(110)에서 세그먼트(202a-f)의 고정을 손상시키는 경향이 있기 때문이다.

이러한 이유로, 정합 표면들, 즉 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206)의 각각의 주변 벽(204c, 206c)과 세그먼트(202a-f)의 내부면(202a3-202f3)은 그 사이의 미끄러짐을 방지하기에 충분한 정도의 마찰을 제공하도록 배치된다. 예를 들어, 재료의 신중한 선택 및/또는 정합 표면들의 처리에 의해 필요한 마찰량이 달성될 수 있다. 대안적으로, 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206) 중 하나 또는 둘 모두는 쐐기 잠금 와셔, 예를 들어 노드락(Nord-Lock)(RTM) 와셔와 같은 적절한 고정 장치에 의해 제자리에 고정될 수 있다.

따라서, 설치 절차가 완료되면, 인서트(200)가 스테이브(100)의 리세스(110)에 완전히 고정된다. 보다 구체적으로, 인서트 세트의 6개의 세그먼트(202a-f) 각각은 리세스(110)에 완전히 고정된다. 보다 구체적으로, 여전히:

i) 세그먼트 세트의 모든 6개의 세그먼트(202a-f)는 리테이너의 외부 부분(206)에 의해 고정되고;

ii) 세그먼트 세트의 제1 서브세트(S1)를 형성하는 4개의 세그먼트(202c-f)는 리테이너의 내부 부분(204)에 의해 추가로 고정되며;

iii) 세그먼트 세트의 제2 서브세트(S2)를 형성하는 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 리테이너의 외부 부분(206)에 의해서만 고정된다.

세그먼트(202a-f)는 세그먼트(202a-f)의 외부면(202a4-202f4)과 리세스(110)의 벽(110b)의 표면 사이의 마찰에 의해 리세스(110)에 고정된다. 이러한 마찰은 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206)이 세그먼트(202a-f)를 벽(110b)에 대해 견고하게 푸시하는 외향 반경방향 힘을 가하기 때문에 발생한다. 따라서, 인서트(200)는 리버스 클램프(reverse clamp) 또는 스프레더(spreader)로서 간주될 수 있다. 리테이너의 내부 부분(204) 및 외부 부분(206)이 6개의 세그먼트(202a-f)에 의해 형성된 중앙 구멍 내에 푸시되는 방식을 고려하여, 내부 부분(204) 및 외부 부분(206) 각각은 고정 플러그로서 간주될 수 있다.

설치된 인서트(200)와 리세스(110) 사이의 연결은 본질적으로 간섭 끼워맞춤(압입 끼워맞춤 또는 마찰 끼워맞춤으로도 공지됨)이다. 즉, 인서트(200)는 임의의 다른 체결 수단보다는 마찰에 의해 리세스(110)의 벽(110b)에 부착된다. 따라서, 인서트는, 스테이브(100)의 재료에 제공될 나사부 또는 구멍을 필요로 하는 나사, 볼트 또는 리벳과 같은 종래의 체결구에 의존하지 않는다. 이는, 수냉 통로 근방에서 스테이브 재료의 약한 섹션을 남겨서 구조적 고장 및 이에 의해 서비스 중에 치명적인 누수를 초래할 수 있기 때문에 나사부 또는 구멍을 제공하는 것이 바람직하지 않으므로, 매우 유리하다.

인서트(200)의 설치도 용접 또는 브레이징을 수반하지 않는다. 따라서, 인서트(200)를 수용하기 위해 어떤 방식으로든 스테이브(100)의 표면 재료를 수정할 필요가 없는 방식으로 인서트(200)가 리세스(110)에 부착된다는 것이 이해될 것이다.

리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206) 각각은, 바람직하게는 내부 및 외부 부분(204, 206)의 파괴 없이 세그먼트(202a-f)의 내부면(202a3-202f3)으로부터 분리되고 제거될 수 있으므로, 인서트(200)는 본질적으로 본 명세서에서 전술한 설치 절차의 반대인 설치 해제 절차에서 제거할 수 있다. 따라서, 설치되면, 인서트(200)는 리세스(110)에 제거 가능하게 부착된다는 것이 이해될 것이다.

설치된 인서트(200)는 스테이브(100)의 전방면(102)으로부터 돌출되거나 튀어나오고, 인서트(200)는 함께 전방면(102)을 위한 보호 클래딩을 형성한다. 이제, 스테이브(100)가 용광로에 설치된 상태에서 클래딩의 사용을 특히 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명한다.

먼저 도 8a를 참조하면, 패널형 스테이브(100)는 직립 방식으로 용광로의 내부 벽에 설치된다. 스테이브(100)의 일부만이 도면에 도시되어 있다는 것이 이해될 것이다. 전방면(102)은 인서트(200)가 전방면(102)으로부터 실질적으로 수평 방향으로 돌출하도록 용광로의 내부를 향한다.

용광로가 사용되는 동안, 장입 재료는 중력 하에 용광로의 내부를 하방으로 통과한다. 장입 재료는, 예를 들어 응축 증기, 고체화된 슬래그, 및 금속을 포함할 수 있다. 용광로를 통과하는 벌크 장입 재료의 질량 유량은 통상적으로 시간당 약 240 내지 1,100 톤이다.

장입 재료의 외부 부분은 스테이브(100)의 전방면(102) 위를 그리고 인서트(200) 사이에서 유동할 것이다. 이 장입 재료의 일부는 인서트(200)에 의해 포획되게 된다. 포획된 장입 재료는 스테이브(100)의 전방면(102)의 냉각된 표면(뿐만 아니라 인서트(200)의 표면)과 접촉된 상태로 유지되고 장입 재료가 환원된 액체 또는 반액체 상태일 때 보호층을 형성하도록 표면에 부착되게 된다.

설명된 실시예에서, 장입 재료를 포획하는 인서트(200)의 능력은 다음과 같이 인서트(200)의 특정 형태 및 스테이브(100)의 전방면(102) 상에서의 그 배열에 의해 최적화된다.

다시 도 8a를 참조하면, 육각형 인서트(200)는 인서트(200) 사이에 채널(C)을 형성하도록 배치된다. 즉, 돌출 세그먼트(202a-f)의 외부면(202a4-202f4)의 노출된 부분은 채널(C)의 벽을 형성하고, 스테이브(100)의 전방면(102)은 채널(C)의 베이스를 형성한다.

또한, 이제 도 8b를 참조하면, 예시적인 제1 및 제2 채널(C1, C2)은 제1 육각형 인서트(200)와 2개의 인접한 육각형 인서트(200) 사이에 형성되고, 이들 인서트(200) 각각은 스테이브(100) 상의 인서트(200)의 제1(및 최상부) 행에 속한다. 더욱이, 예시적인 제3 및 제4 채널(C3, C4)은 제1 육각형 인서트(200)와 2개의 인접한 다른 육각형 인서트(200) 사이에 형성되고, 이들 다른 인서트(200) 각각은 인서트(200)의 제1 행 아래에 있는 인서트(200)의 제2 행에 속한다. 제1 및 제2 채널(C1, C2) 각각은 분기되고, 제1 채널(C1)의 분기 중 하나는 제3 채널(C3)로 이어지고 제2 채널(C2)의 분기 중 하나는 제4 채널(C4)로 이어진다. 더욱이, 제3 및 제4 채널(C3, C4)은 수렴한다.

도 8b의 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 장입 재료의 유동 스트림(F)(자체는 도시되지 않음)은 제1 및 제2 채널(C1, C2) 각각을 통해 유동하고 채널(C1, C2) 각각의 분기점에서 나온다. 제1 채널(C1)의 장입 재료의 약 절반이 제3 채널(C3)로 유동하고 제2 채널(C1)의 장입 재료의 약 절반이 제4 채널(C4)로 유동할 것이다. 장입 재료의 2개의 스트림은 제3 및 제4 채널(C3, C4)이 수렴하는 지점에서 만나게 된다.

이 수렴 지점에서, 육각형 인서트(200)의 3개의 근접 지점(P)에 의해 경계 설정되는 스테이브(100)의 전방면(102)의 구역(T)이 형성된다는 것을 알 수 있을 것이다. 지점(P)은 육각형 인서트(200)의 정점의 2차원 표현이라는 것이 이해될 것이다. 구역(T)은 사실상 장입 재료의 유동에 대한 "병목"이며, 장입 재료는 육각형 인서트(200)의 3개의 지점(P) 사이의 구역(T)에 포획되는 경향이 있다. 따라서, 육각형 인서트(200)의 배열은 채널(C1-C4)에 의해 구역(T)으로 지향되는 장입 재료를 유지하기 위한 매우 효과적인 "3점 앵커"를 제공한다.

이 예시적인 실시예에서, 3개의 지점(P) 중 임의의 2개의 지점 사이의 거리는 약 55 mm인데, 그 이유는 장입 재료에 포함된 통상적인 입자의 크기이기 때문이다. 이 간격은 장입 재료 사양의 임의의 크기에 맞도록 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

이제, 클래딩의 사용을 특히 도 8c 및 도 8d를 참조하여 더 설명한다.

먼저 도 8c를 참조하면, 인서트(200)의 6개의 세그먼트(202a-f) 세트가 본 명세서에서 전술한 설치 절차에 따라 스테이브(100)의 리세스(110)에 새로 끼워진다. (단 하나의 리세스(110) 및 하나의 인서트(200)만이 도시되어 있지만, 예를 들어 도 8a에 도시된 바와 같이, 스테이브(100)는 복수의 유사한 리세스(110) 및 인서트(200)를 포함한다는 것이 이해될 것이다). 따라서, 도 8c에 도시된 인서트(200)는 용광로에서 스테이브(100)의 서비스 개시 시에 새로운 인서트(200)를 나타낸다.

설명된 실시예에서, 인서트(200)의 세그먼트(202a-f) 각각은 실리콘 카바이드를 포함한다는 것이 상기될 것이다. 실리콘 카바이드는 매우 내구성이 강한 재료이지만, 용광로의 가혹한 조건은, 세그먼트(202a-f)가 세그먼트 위 및 그 둘레를 통과하는 연마성 장입 재료에 의해 점진적으로 침식될 것으로 예상될 수 있도록 되어 있다. 따라서, 시간이 지남에 따라, 세그먼트(202a-f)는 장입 재료에 의해 마멸될 것이다. 더욱이, 최상부 세그먼트(202a, 202b)가 다른 세그먼트(202c-f)보다 더 빠른 속도로 침식될 가능성이 있는데, 그 이유는, 장입 재료가 용광로를 통해 그리고 스테이브(100) 위를 하강할 때 최상부 세그먼트(202a, 202b)가 장입 재료의 힘을 가장 크게 받기 때문이다.

결국, 세그먼트(202a-f) - 특히 방금 언급한 이유로 최상부 세그먼트(202a, 202b) - 는 리테이너의 외부 부분(206)의 수준까지 마멸될 것이다. 이 단계에서, 외부 부분(206)은 또한 유동하는 장입 재료의 연마 효과에 노출될 것이다. 시간이 지남에 따라, 외부 부분(206)도 필연적으로 마멸될 것이다.

2개의 최상부 세그먼트(202a, 202b)는 리테이너의 외부 부분(206)에 의해서만 리세스(110)에 고정되는 6개의 세그먼트(202a-f) 세트의 제2 서브세트(S2)를 형성한다는 것이 상기될 것이다. 외부 부분(206)이 장입 재료의 침식 효과에 의해 파괴되면, 리세스(110)에 2개의 최상부 세그먼트(202a, 202b)를 유지할 것(잔존시키는 것)이 전혀 없고, 따라서 2개의 최상부 세그먼트는 리세스(110)로부터 해제될 것이다. 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 유동하는 장입 재료에 동반되어 리세스(110)로부터 멀리 운반될 것이다. 이윽고, 2개의 세그먼트는 스테이브(100)의 전방면(102)으로부터 상당한 거리만큼 운반될 것이다.

도 8d는 외부 부분(206)이 파괴되고 2개의 최상부 세그먼트(202a, 202b)가 해제되어 리세스(110)로부터 멀리 운반된 단계에서, 부분적으로 마멸된 상태의 인서트(200)를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 리세스(110)의 일부는 비워진 세그먼트(202a, 202b)에 의해 비워진 상태로 있다.

장입 재료는 리세스(110)의 빈 부분으로 유동하여 그 바닥(110a)과 벽(110b)에 부착되는 경향을 보일 것이다. 이 방식으로, 장입 재료는, 인서트(200)의 일부가 손실된 후에도, 스테이브(100)를 위한 보호층을 제공한다.

여전히 도 8d를 참조하면, 나머지 4개의 세그먼트(202c-f)는 장입 재료의 침식 효과에 계속 노출될 것이며 결국 리테이너의 내부 부분(204) 수준까지 마멸될 것이다. 이 단계에서, 내부 부분(204)은 또한 유동하는 장입 재료의 연마 효과에 노출될 것이다. 시간이 지남에 따라, 내부 부분(204)도 필연적으로 마멸될 것이다.

4개의 세그먼트(202c-f)는 리테이너의 내부 부분(204)에 의해(뿐만 아니라 인서트(200)의 설치 지점에서 외부 부분(206)에 의해) 리세스에 고정되는 6개의 세그먼트(202a-f) 세트의 제1 서브세트(S1)를 형성한다는 것이 상기될 것이다. 내부 부분(204)이 장입 재료의 침식 효과에 파괴되면(리테이너의 외부 부분(206)은 이미 파괴되었음), 리세스(110)에 4개의 세그먼트(202c-f)를 유지할 것(잔존시키는 것)이 전혀 없고, 따라서 4개의 세그먼트는 로케이터 피스(208)와 함께 리세스(110)로부터 해제될 것이다. 4개의 세그먼트(202c-f) 및 로케이터 피스(208)는 유동하는 장입 재료에 동반되어 리세스(110)로부터 멀리 운반될 것이다. 이윽고, 4개의 세그먼트는 스테이브(100)의 전방면(102)으로부터 상당한 거리만큼 운반될 것이다.

리세스(110)의 일부는 비워진 세그먼트(202c-f)에 의해 비워진 상태로 있을 것이다. 장입 재료는 리세스(110)의 빈 부분으로 유동하여 그 바닥(110a)과 벽(110b)에 부착되는 경향을 보일 것이다. 이 방식으로, 장입 재료는, 전체 인서트(200)가 손실된 후에도, 스테이브(100)를 위한 보호층을 제공한다.

따라서, 설명된 실시예에 따른 본 발명은, 장입 재료가 스테이브의 전방면에 부착되어 그 위에 보호층을 형성하도록 장입 재료를 포획하는 인서트를 제공한다. 유동하는 대량의 장입 재료의 침식 작용에 의해 가장 마멸되기 쉬운 각각의 인서트의 최상부 세그먼트는, 특정 마멸 단계에서 리세스로부터 해제되도록 구성되어, 장입 재료가 리세스 내의 그 자리를 차지하여 전방면에 부착되게 될 수 있다. 인서트의 나머지 세그먼트도 특정 마멸 단계에 도달하면 나중에 리세스로부터 해제되도록 구성된다. 이어서, 나머지 세그먼트가 차지했던 리세스 부분은 전방면에 부착되는 장입 재료가 점유하게 된다. 리세스는, 장입 재료가 차지할 때, 인서트의 모든 세그먼트가 마멸되어 손실된 후에도 스테이브를 보호하는 "돌상자"이다.

인서트는 세그먼트의 단계적 해제를 제공한다. 세그먼트가 해제되는 마멸 단계는 리테이너의 부분과 세그먼트의 단부면의 상대 위치(즉, 스테이브의 전방면으로부터의 거리)에 의해 미리 결정된다. 다시 말해서, 리테이너의 부분이 세그먼트의 단부면으로부터 세그먼트 사이에 움푹 들어가는 정도이다. 세그먼트가 마멸됨에 따라, 리테이너의 부분이 연마성 장입 재료의 유동에 노출되어 침식될 때까지 리세스의 깊이가 감소된다.

인서트 각각은 리세스로부터 조기에 해제되지 않고 열 사이클링을 받아들일 수 있다. 이는 인서트가 열 응력 하에서 독립적으로 굴곡될 수 있지만 조립의 용이성을 위해 전체적으로 고정될 수 있는 복수의 세그먼트로 구성되기 때문이다. 고정된 세그먼트의 인접한 측면의 각 쌍 사이에 작은 간극이 존재한다는 것이 상기될 것이다. 이들 간극은 세그먼트가 독립적으로 굴곡될 수 있게 한다. 더욱이, 간극은 먼지 형태의 물질 유입을 촉진하여 탄성 분할 막으로서 작용하므로 열 사이클링 효과에 탄력성을 추가한다. 덜 선호되는 다른 실시예에서, 세그먼트가 서로 맞닿도록 간극이 생략된다.

설명된 실시예에서, 리테이너의 내부 부분(204)은 4개의 세그먼트(202c-f)(제1 서브세트 S1)를 고정하고 외부 부분(206)은 6개의 세그먼트(202a-f)를 고정하여, 2개의 세그먼트(202a, 202b)(제2 서브세트 S2)는 외부 부분(206)에 의해서만 고정된다. 따라서, 2개의 세그먼트(202a, 202b)는 외부 부분(206)이 파괴될 때 해제되고, 이어서 내부 부분(204)이 파괴될 때 4개의 세그먼트(202c-f)가 해제된다. 그러나, 인서트(200)의 세그먼트(202) 세트의 서브세트(S1, S2)는, 제1 서브세트(S1)를 형성하는 세그먼트(202) 중 적어도 하나가 내부 부분(204)에 의해 리세스(110)에 고정되고 제2 서브세트(S2)를 형성하는 세그먼트(202) 중 적어도 하나가 외부 부분(206)에 의해서만 리세스(110)에 고정된다면, 상이하게 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

한편, 설명된 실시예는 리테이너의 내부 부분과 외부 부분을 모두 포함하지만, 인서트는 대안적으로 하나의 리테이너 부분만을 사용하여 고정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이어서, 유일한 리테이너 부분이 인서트의 모든 세그먼트를 고정시킬 것이다. 물론, 하나의 리테이너 부분만을 포함하는 실시예는 본 명세서에서 전술한 방식으로 세그먼트의 단계적 해제를 제공하도록 구성되지 않는다. 대신에, 유일한 리테이너 부분이 파괴되면, 모든 세그먼트가 실질적으로 동시에 리세스로부터 해제된다.

대안적으로, 인서트는 2개보다 많은 리테이너 부분을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 세그먼트는 리테이너 부분의 수에 따라 시간이 지남에 따라 다수의 단계에서 해제될 수 있다.

설명된 실시예가 육각형으로 배치된 6개의 세그먼트를 각각 포함하는 인서트에 관한 것이지만, 각각의 인서트는 임의의 수의 세그먼트를 포함할 수 있고 이들은 임의의 형상으로 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 인서트는 원으로 배치될 수 있는 2개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 인서트는 삼각형으로 배치될 수 있는 3개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 인서트는 직사각형, 예를 들어 정사각형으로 배치될 수 있는 4개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 인서트는 오각형으로 배치될 수 있는 5개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 인서트는 칠각형으로 배치될 수 있는 7개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 인서트는 팔각형으로 배치될 수 있는 8개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 기타 등등이다. 세그먼트의 수는 변경될 수 있고 세그먼트는 임의의 형태의 다각형으로 배치될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 숙련자에게 자명할 것이다. 이들 형상 및 배열 모두는 청구된 발명의 범위 내에 있다. 물론, 스테이브의 전방면에 있는 리세스는 인서트의 형상에 대응하도록 형상화될 수 있다.

복수의 인서트는 상이한 형상 및/또는 크기의 인서트를 포함할 수 있다. 더욱이, 인서트의 세그먼트 세트는 상이한 형상 및/또는 크기의 세그먼트를 포함할 수 있다.

실시예에서, 로케이터 피스(208)는 생략된다. 로케이터 피스(208)는 리세스(110)의 벽(110b)에 세그먼트(200a-f)를 완전히 고정시키는 역할을 하지 않기 때문에 인서트(200)를 리세스(110)에 고정하는 데에 필수적이지 않다는 것이 이해될 것이고; 오히려, 이는 리테이너의 내부 및 외부 부분(204, 206)의 기능이다. 이 실시예에서, 언더컷(세그먼트의 내부면의 하부 부분에 있는)이 또한 생략되는데, 언더컷은 로케이터 피스(208) 와 접경하는 역할만을 하기 때문이다.

실시예에서, 리테이너의 내부 및/또는 외부 부분은 세그먼트의 내부면과의 마찰 접촉 이외의 수단, 예를 들어 나사, 볼트 또는 다른 종류의 체결구에 의해, 또는 용접에 의해 추가로 고정된다. 그러한 일 실시예에서, 로케이터 피스의 직립 스템은 나사부를 포함하고, 리테이너의 내부 및/또는 외부 부분 중 하나 또는 둘 모두는 나사부와 맞물리는 너트에 의해 고정된다.

실시예에서, 리세스(110)의 벽(110b)은 리세스(110)의 중심축(Z)과 평행하고 따라서 테이퍼를 포함하지 않는다. 이에 의해 리세스를 보다 간단하게 가공할 수 있다. 다른 한편으로, 이 실시예는 덜 선호되는데, 그 이유는 세그먼트(202a-f)의 외부면이 이 외부면에 가해진 반경방향 힘에 의해 리세스(110)의 벽에 대해 고정되고, 유리한 쐐기 효과 및 강한 도브테일 조인트가 없기 때문이다.

도 9a 내지 도 10b를 참조하면, 실시예에서, 각각의 인서트의 하나 이상의 세그먼트가 확장되고(인서트의 다른 세그먼트와 비교하여), 인서트가 스테이브에 설치될 때 다른 인서트의 유사하게 확장된 세그먼트의 유사한 외부면과 접촉하기 위한 외부면을 포함한다. 이는 스테이브에서 2개의 인접한 행의 인서트가 서로 접촉하여 인서트들 사이에서 장입 재료의 통과를 방지할 수 있는 연속적인 레지를 형성할 수 있게 한다. 이는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 스테이브의 바닥에서 특히 유용할 수 있는 데, 그 이유는 장입 재료가 용광로를 통해 스테이브 아래로 하강하기 전에 가능한 한 많은 장입 재료를 스테이브에 유지하려고 하는 것이 바람직하기 때문이다.

Claims

야금로용 스테이브 보호 시스템으로서,
스테이브의 전방면 상에 배치된 복수의 리세스를 포함하는 스테이브; 및
리세스 각각에 의해 각각 수용되는 복수의 인서트로서, 그렇게 수용된 인서트는 스테이브의 전방면으로부터 돌출되므로, 사용시 노 장입 재료가 인서트에 의해 포획되어 스테이브의 전방면 상에 장입 재료의 보호층을 제공하는, 복수의 인서트를 포함하고,
각각의 인서트는 세그먼트 세트 및 리테이너를 포함하고, 리테이너는 세그먼트가 리세스의 표면과의 마찰 접촉에 의해 리세스에 고정되도록 각각의 리세스의 표면에 대해 세그먼트를 압박하는, 스테이브 보호 시스템.
제1항에 있어서,
리테이너는 내부 부분과 외부 부분을 포함하고;
세그먼트 세트의 제1 서브세트를 형성하는, 세그먼트 중 적어도 하나는, 내부 부분에 의해 리세스에 고정되고;
세그먼트 세트의 제2 서브세트를 형성하는, 세그먼트 중 적어도 하나는, 외부 부분에 의해서만 리세스에 고정되어,
사용시:
장입 재료의 침식 효과에 의한, 리테이너의 외부 부분의 제거는, 제1 서브세트를 해제하여 장입 재료가 제1 서브세트에 의해 비워진 리세스의 부분을 차지할 수 있고;
장입 재료의 침식 효과에 의한, 리테이너의 내부 부분의 제거는, 제2 서브세트를 해제하여 장입 재료가 제2 서브세트에 의해 비워진 리세스의 부분을 차지할 수 있는, 스테이브 보호 시스템.
제2항에 있어서, 상기 리세스에 세그먼트 세트의 제1 서브세트를 위치결정하도록 구성된 로케이터 요소를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제3항에 있어서, 상기 로케이터 요소는 리테이너의 내부 및 외부 부분을 지지하도록 구성되는, 스테이브 보호 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 리세스 각각은 육각형 형상을 갖고 세그먼트 세트는 각각의 리세스를 보완하도록 육각형으로 배치된 6개의 세그먼트를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제5항에 있어서, 세그먼트 세트의 제1 서브세트는 4개의 세그먼트를 포함하고 세그먼트 세트의 제2 서브세트는 2개의 세그먼트를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 인서트의 세그먼트 및/또는 리테이너는 내마모성 내화 재료를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제7항에 있어서, 상기 내마모성 내화 재료는 실리콘 카바이드 또는 알루미나를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 인서트의 세그먼트 및/또는 리테이너는 금속 재료를 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제9항에 있어서, 상기 금속 재료는 구리, 구리 합금, 강철 또는 주철을 포함하는, 스테이브 보호 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 세그먼트 각각은 간극에 의해 인접한 세그먼트로부터 분리되는, 스테이브 보호 시스템.
야금로 스테이브 본체로서,
전방면, 후방면, 및 전방면 및 후방면을 연결하는 에지;
본체를 통해 연장되는 적어도 하나의 냉각 통로; 및
전방면 상에 배치된 복수의 개별 리세스를 포함하고, 리세스 중 적어도 하나는 전방면의 일부에 의해 둘러싸여 있어, 사용시 노 장입 재료가 리세스에 의해 수용되고 유지되어 전방면 상에 장입 재료의 보호층을 제공하는, 야금로 스테이브 본체.
제12항에 있어서, 스테이브 본체는 구리, 구리 합금, 강철 또는 주철로 구성되는, 야금로 스테이브 본체.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 리세스는 육각형 형상을 갖는, 야금로 스테이브 본체.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리세스는, 스테이브 본체가 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 동일한 굽힘 강성을 갖도록 균일한 패턴으로 배치되는, 야금로 스테이브 본체.