KR20210113724A - 고온물질 이송관 - Google Patents

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Abstract

고온물질 이송관을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관은 관체; 관체의 단부에 장착되는 플랜지; 관체의 단부와 플랜지 사이에 개재되어 틈을 밀봉하는 세라믹 밀봉부재; 및 플랜지를 관체에 체결하는 체결장치;를 포함하고, 체결장치는 일단이 플랜지에 체결된 상태에서 플랜지로부터 관체의 외측을 통하여 관체의 길이방향으로 연장된 복수의 결속볼트; 및 플랜지와 결합되는 관체의 단부로부터 관체의 길이방향으로 이격된 위치의 관체의 외면에 각각 마련되며, 복수의 결속볼트가 체결되는 복수의 볼트체결부를 포함한다.

Description

고온물질 이송관{HOT MATERIAL TRANSFER PIPE}
본 발명은 플랜지와 관체의 연결부분이 열변형에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 고온물질 이송관에 관한 것이다.
용철을 제조하는 파이넥스(FINEX) 공정은 가루형태의 철광석을 분상의 환원철로 환원하는 다단의 유동환원로를 구비한다. 유동환원로는 가루형태의 철광석을 고온의 환원가스와 접촉시켜 산소를 제거하는 방식으로 직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)을 제조한다.
용철제조설비의 유동환원로에서 환원된 환원철은 이송관로에 의해 후속공정으로 이송될 수 있다. 즉 제1유동환원로에서 배출되는 환원철은 이송관로를 통하여 제2유동환원로로 이송되고, 제2유동환원로에서 배출되는 환원철은 역시 이송관로를 통하여 제3유동환원로로 이송되는 식이다.
각 유동환원로를 연결하는 이송관로는 복수의 이송관이 플랜지이음 방식에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 각 이송관은 환원철을 이송하는 관체와, 관체의 단부에 다른 이송관과 연결을 플랜지를 구비한다.
이송관들은 대략 750℃ 이상의 고온물질(환원철)의 이송이 가능 해야 한다. 따라서 이송관은 내열주조강으로 관체를 원심주조방식으로 제조한 후, 별도로 제작한 플랜지를 관체에 용접하는 방식으로 제조한다.
그러나 이러한 이송관은 환원철과 같은 고온물질을 이송하기 때문에 장시간 사용 시 관체와 플랜지의 용접부분에 열변형이 생기면서 관체와 플랜지의 연결부분이 파손되는 문제가 있었다. 관체와 플랜지의 연변형정도가 다르기 때문에 관체와 플랜지의 용접부분에 크랙(crack)이 발생하면서 파손될 수 있었다.
본 발명의 일 측면은 관체와 플랜지의 연결부분이 열변형에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 고온물질 이송관을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 관체와 플랜지 연결부분의 열변형을 허용하면서도 관체와 플랜지 연결부분의 밀봉을 유지할 수 있는 고온물질 이송관을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 관체; 상기 관체의 단부에 장착되는 플랜지; 상기 관체의 단부와 상기 플랜지 사이에 개재되어 틈을 밀봉하는 세라믹 밀봉부재; 및 상기 플랜지를 상기 관체에 체결하는 체결장치;를 포함하고, 상기 체결장치는 일단이 상기 플랜지에 체결된 상태에서 상기 플랜지로부터 상기 관체의 외측을 통하여 상기 관체의 길이방향으로 연장된 복수의 결속볼트; 및 상기 플랜지와 결합되는 상기 관체의 단부로부터 상기 관체의 길이방향으로 이격된 위치의 상기 관체의 외면에 각각 마련되며, 상기 복수의 결속볼트가 체결되는 복수의 볼트체결부;를 포함하는 고온물질 이송관이 제공될 수 있다.
상기 관체의 단부와 상기 복수의 볼트체결부의 이격거리는 상기 관체의 직경보다 크게 설정될 수 있다.
상기 복수의 볼트체결부는 상기 관체의 둘레 방향으로 어긋나게 배치되며, 고정나사 체결에 의해 상기 관체 외면에 고정될 수 있다.
상기 고온물질 이송관은 상기 플랜지로부터 상기 관체의 단부 쪽 외면을 덮도록 연장되며 상기 관체 단부의 결합을 안내하는 복수의 체결안내부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 체결안내부는 상기 관체의 중심과 상기 플랜지의 중심이 일치한 상태에서 상기 관체의 외면과 이격된 상태를 유지하여, 상기 관체 단부의 반경방향 열변형을 허용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관은 관체의 단부와 플랜지가 복수의 결속볼트에 의해 체결되어 관체의 단부와 플랜지의 열변형을 허용하기 때문에 관체와 플랜지의 연결부분이 열변형에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관은 관체의 단부와 플랜지의 틈이 밀봉부재에 의해 밀봉되기 때문에 관체와 플랜지 연결부분의 열변형에도 불구하고 플랜지 연결부분의 밀봉을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관이 적용된 용철제조설비의 유동환원로를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관의 요부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관의 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관의 요부 분해 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고온물질 이송관이 적용된 용철제조설비의 유동환원로를 나타낸다. 유동환원로(10)는 가루형태의 철광석을 고온의 환원가스와 접촉시켜 산소를 제거하는 방식으로 직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)을 제조한다.
이러한 유동환원로(10)에는 다른 유동환원로로부터 배출되는 대략 750℃의 환원철을 그 내부로 이송하기 위한 이송관로(20)가 연결된다. 이송관로(20)는 도 1에 도시한 예처럼 복수의 이송관(100)이 플랜지이음방식에 의해 직렬로 연결될 수 있고, 관로를 개폐하는 밸브 등을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 이송관로(20)를 구성하는 이송관(100)은 환원철을 이송하는 관체(110), 다른 이송관의 연결을 위해 관체(110)의 단부에 연결되는 플랜지(120), 관체(110)의 단부와 플랜지(120) 사이에 개재되어 틈을 밀봉하는 밀봉부재(130), 플랜지(120)를 관체(110)에 체결하는 체결장치(140)를 포함할 수 있다. 도 2에서 부호 200은 유동환원로(10)에 이송관(100)을 설치할 때 이송관(100)의 외측에 설치되는 밀봉관이다.
관체(110)는 대략 750℃의 환원철과 같은 고온물질을 이송해야 하므로, 내열성이 우수한 주조강으로 제조될 수 있다. 플랜지(120)는 내열 주조강 또는 다른 금속소재에 의해 별도로 제조된 후 관체(110)의 단부에 장착된다.
밀봉부재(130)는 플랜지(120)와 관체(110)의 단부 사이에 개재되어 플랜지(120)와 관체(110) 단부 사이의 틈을 밀봉함으로써 관체(110)를 통하여 이송되는 고온물질을 누설되는 것을 방지한다. 밀봉부재(130)는 내열성이 우수한 세라믹소재에 의해 링형태로 제조될 수 있다.
플랜지(120)를 관체(110)에 체결하는 체결장치(140)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 결속볼트(141), 복수의 볼트체결부(142), 다수의 너트(144), 복수의 체결안내부(145)를 포함한다.
플랜지(120)는 복수의 결속볼트(141)를 각각 체결할 수 있도록 그 중심에 대하여 대칭을 이루도록 형성된 복수의 볼트결합공(121)을 구비한다. 복수의 볼트결합공(121)은 각 결속볼트(141)의 머리부(141a)를 완전히 수용한 상태에서 각 결속볼트(141)의 머리부(141a)가 걸려서 지지되도록 할 수 있다.
복수의 결속볼트(141)는 머리부(141a)가 위치하는 한쪽 단이 플랜지(120)의 볼트결합공(121)에 각각 체결된다. 복수의 결속볼트(141)는 일단이 플랜지(120)에 체결된 상태에서 관체(110)의 외측을 통하여 관체(110)의 길이방향으로 길게 연장된다. 본 실시 예는 플랜지(120)에 결합되는 4개의 결속볼트(141)가 관체(110)의 외측에 둘레를 따라 등 간격으로 배치된 상태다.
복수의 볼트체결부(142)는 복수의 결속볼트(141)가 각각 체결될 수 있도록 복수의 결속볼트(141) 위치와 대응하는 관체(110)의 외면에 각각 설치된다. 각 볼트체결부(142)는 복수의 고정나사(143) 체결에 의해 관체(110)의 외면에 고정되며, 각 결속볼트(141)가 길이방향으로 관통하는 관통공(142a)을 구비한다.
복수의 결속볼트(141)는 각각 관체(110) 외면의 볼트체결부(142)에 끼워진 상태에서 복수의 너트(144)를 체결하여 조이는 방식으로 결속할 수 있다. 이처럼 복수의 결속볼트(144)를 체결하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 관체(110)의 단부와 플랜지(120) 사이에 개재된 밀봉부재(130)가 플랜지(120)에 의해 압착되면서 관체(110)의 단부와 플랜지(120) 사이의 틈이 밀봉될 수 있다.
복수의 볼트체결부(142)는 플랜지(120)와 결합되는 관체(110)의 단부로부터 관체의 길이방향으로 설정거리(L1, L2)만큼 이격된 위치에 장착된다. 이때 관체(110)의 단부와 복수의 볼트체결부(142)의 이격거리(L1,L2)는 관체(110)의 직경(D)보다 크게 설정될 수 있다.
복수의 볼트체결부(142)를 관체(110)의 단부로부터 이격되게 배치하는 것은 고온물질의 이송과정에서 관체(110)가 열변형에 의해 확관이 되는 경우에도 연결부분의 파손 없이 관체(110)의 단부와 플랜지(120) 사이의 밀봉이 유지되도록 하기 위함이다. 이처럼 복수의 볼트체결부(142) 위치와 관체(110)의 단부가 이격되면, 관체(110)의 단부와 플랜지(120)의 열변형에 차이가 생기더라도 관체(110)와 플랜지(120) 연결부분의 파손을 방지할 수 있고, 복수의 결속볼트(141) 변형을 허용하여 복수의 결속볼트(141) 파손 역시 방지할 수 있다.
복수의 볼트체결부(142)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상호 인접하는 볼트체결부(142)가 관체(110)의 둘레방향으로 어긋나게 배치된다. 이는 복수의 볼트체결부(142)가 각각 다수의 고정나사(143)체결에 의해 고정되는 경우에도 관체(110)의 강성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. 복수의 볼트체결부(142)가 관체(110)의 둘레방향으로 어긋나게 배치되면, 다수의 고정나사(143) 체결위치가 관체(110)의 둘레방향으로 어긋나게 되므로 다수의 고정나사(143)를 체결하더라도 관체(110)의 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 복수의 체결안내부(145)는 플랜지(120)로부터 관체(110)의 단부 쪽 외면을 덮도록 연장됨으로써 관체(110)의 단부에 플랜지(120)를 장착할 때 관체(110)와 플랜지(120)의 원활한 결합을 안내할 수 있다. 복수의 체결안내부(145)는 도 4에 도시한 바와 같이, 플랜지(120)의 중심에 대하여 대칭을 이루어도록 배치될 수 있다.
복수의 체결안내부(145)는 관체(110)의 단부에 플랜지(120)가 장착된 상태에서 관체(110)의 단부 외측을 지지하기 때문에 플랜지(120)가 결합위치를 이탈하는 방지할 수 있다. 또 플랜지(120)와 관체(110) 단부의 열변형에도 불구하고 플랜지(120)와 관체(110) 단부 사이에 개재되는 밀봉부재(130)가 제 위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
복수의 체결안내부(145)는 도 3에 도시한 바와 같이, 관체(110)의 중심과 플랜지(120)의 중심이 일치한 상태에서 관체(110)의 외면과 이격된 상태를 유지함으로써 관체(110) 단부의 열변형을 허용할 수 있다.
이처럼 본 실시 예에 따른 고온물질 이송관(100)은 관체(110)의 단부와 플랜지(120)가 복수의 결속볼트(141)에 의해 체결되어 관체(110)의 단부와 플랜지(120)의 열변형을 허용하기 때문에 관체(110)와 플랜지(120)의 연결부분이 열변형에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또 본 실시 예에 따른 고온물질 이송관(100)은 관체(110)의 단부와 플랜지(120)의 틈이 밀봉부재(130)에 의해 밀봉되기 때문에 관체(110)와 플랜지(120) 연결부분의 열변형에도 불구하고 플랜지(120) 연결부분의 밀봉을 유지할 수 있다.
10: 유동환원로, 100: 고온물질 이송관,
110: 관체, 120: 플랜지,
130: 밀봉부재, 140: 체결장치,
141: 결속볼트, 142: 볼트체결부,
144: 너트, 145: 체결안내부.

Claims (5)

  1. 관체;
    상기 관체의 단부에 장착되는 플랜지;
    상기 관체의 단부와 상기 플랜지 사이에 개재되어 틈을 밀봉하는 세라믹 밀봉부재; 및
    상기 플랜지를 상기 관체에 체결하는 체결장치;를 포함하고,
    상기 체결장치는,
    일단이 상기 플랜지에 체결된 상태에서 상기 플랜지로부터 상기 관체의 외측을 통하여 상기 관체의 길이방향으로 연장된 복수의 결속볼트; 및
    상기 플랜지와 결합되는 상기 관체의 단부로부터 상기 관체의 길이방향으로 이격된 위치의 상기 관체의 외면에 각각 마련되며, 상기 복수의 결속볼트가 체결되는 복수의 볼트체결부;를 포함하는 고온물질 이송관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관체의 단부와 상기 복수의 볼트체결부의 이격거리는 상기 관체의 직경보다 크게 설정되는 고온물질 이송관.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 볼트체결부는 상기 관체의 둘레 방향으로 어긋나게 배치되며, 고정나사 체결에 의해 상기 관체 외면에 고정되는 고온물질 이송관.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지로부터 상기 관체의 단부 쪽 외면을 덮도록 연장되며 상기 관체 단부의 결합을 안내하는 복수의 체결안내부;를 더 포함하는 고온물질 이송관.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 체결안내부는 상기 관체의 중심과 상기 플랜지의 중심이 일치한 상태에서 상기 관체의 외면과 이격된 상태를 유지하여, 상기 관체 단부의 열변형을 허용하는 고온물질 이송관.
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