KR840001329B1 - 절두 삼각형 스키드관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

절두 삼각형 스키드관

제1도는 최상부에 분리식 시키드 레일이 용접된 종래의 원형 스키드관의 확대 단면도.

제2도는 관 주위에 절연체가 둘러싸여 있고 내화재와의 주변 간극에 내화 시멘트가 위치되어 있으며 금속형태의 저부는 스키드 레일의 상부에 놓여있고 슬래그가 내화 시멘트 보호재료의 한쪽 상부에 퇴적되어 있는 종래의 원형 스키드관의 확대 단면도.

제3도는 외향돌출 견부를 포함하는 본 발명의 스키드관의 단면도.

제4도는 상부부재가 금속형태와 견부와 표면이라운딩 기부재를 직접 지지하는 본 발명의 다른 실시예의 확대 단면도.

본 발명은 절두 삼각형 스키드관, 특히 절두된 관의 상부에, 상향수렴되는 벽의 외측으로 연장되는 한쌍의 측벽을 갖는 절두 삼각형 스키드관에 관한 것이다.

제강 및 관련 야금산업에서는 공장에서 출고하기 전에 다른 금속형태로 최종 가공되는 슬랩이나 빌릿 또는 블룸등의 기초 금속형태를 형성시키는 것이 보통이다.

금속형태를 재가공하기 위해서는 재가공 작업중 전성(展性)을 높이기 위해 금속형태를 재열시켜야 하는 일이 자주 요구된다. 대표적인 야금로는 미는식 로의 경우에, 재열공정중 금속형태를 로내에 밀어 넣을 수 있도록 상부면을 따라 내마모성 금속스트립이 설치된 수평 원형 수냉 보조스키관 로망을 지지하는 복잡한 수평·수직 수냉관로망을 갖고 있다.

로작동중에, 금속형태가 스키드관을 따라 이동하면 스키드관에는 대량의 응력과 굽힘력이 작용되게 된다. 이 힘들은 고온환경과 조합되어 로내에서 스키드관 계통부분에 파괴 및 심각한 저질화를 초래하게 되어 수리하기 위해서는 로의작동을 정지시켜야 한다.

보통 원형 수냉관과, 관주의를 덮는 내화 재료와, 관의 상부에 고정된 내마모성 스트립 또는 스키드등을 포함하는 스키드관은 스키드를 횡단하여 밀려지는 금속형태를 충분히 지지해야 하고 스키드관 시스템을 유지하기 위해 내부에는 충분한 양의 냉각수를 흘려 보낼 수 있으며 진동 및 커플링 효과 또는 모멘트에 충분히 저항할 수 있어야 하고, 스키드 자체를 제외하고는 로로부터 관으로의 열손실을 감소시키는 스키드 레일 주위의 내화재료를 충분히 유지시킬 수 있어야 한다.

현대 산업에서는 일반적으로 원형 수냉관과 이 원형관의 상부에 용접 또는 설치된 금속 스키드와, 대부분의 수냉관을 둘러싸는 고온 처리된 세라믹 벽돌 내화재료등을 포함하는 스키드관을 사용하고 있다. 그러나 관으로부터 외향 돌출되는 금속 스터드를 내화재료내의 대응 요흠에 맞도록 관에 용접시켜 가지고는 원형관 주위에 무거운 고온처리된 세라믹 내화벽돌재료를 유지시키는데 충분하지 못하였다. 관에 스터드를 용접하는 공정은 지루하고 비용이 많이들 뿐만 아니라 내화재료를 수냉스키드관에 설치하는 데도 막대한 양의 노동력이 요구된다. 고온 슬래그는 슬래그가 파괴되어 금속형태로부터 낙하함에 따라 수냉관 상부에 퇴적된다. 이리하여 슬래그는 내화재료와 관사이의 간극으로 침투되고 단시간에 내화재료를 파괴시켜 스키드레일 시스템으로부터 낙하게 한다. 더욱이, 스키드레일 상에서 금속형태가 이동함으로써 발생되는 진동은 스키드관시스템을 따라 전달되어 취성를 갖는 세라믹 타일이나 고온처리된 세라믹 내화 벽돌재료가 관으로부터 금속스터드를 파괴시키게 되며 수냉 스키드관은 단시간 내에 절연효과를 잃게 되고 로내에는 막대한 양의 에너지 손실이 야기된다.

내화재료와 내화재료 사이 또는 내화재료와 수냉관 사이의 간극을 보호하고 보강하기 위해 내화 시멘트를 사용하면, 진동이 취성 시멘트를 단시간내에 스키드 레일로부터 파괴시키게 하는한 역시 바람직하지 못한것으로 판명되었다.

여러가지 모양, 예를들면 타원형, 삼각형, 물방울형의 스키드레일등과 이에 유사한 형태의 수냉스 키드관을 제조하여 시험해 보았지만 이들 형태는 “섀도우 효과(shadow effect)”를 감소시키는 데는 유용했다. 섀도우 효과란 야금 재열로에서 스키드관 상의 저온 금속스키드와 접촉하고 금속형태의 대응표면으로부터 나타나는 현상으로, 불균형한 양의 열을 빼앗아 이 열을 내부의 냉각수로 전달하는 현상을 뜻한다. 그러나 스키드관 시스템에 사용되어 오던 수냉관의 여러 가지 형상은, 근본적인 문제, 즉 스키드관이로 작동중에 작용되는 힘과 진동, 모멘트등을 견디는 능력을 증가시키는 문제와, 스키드관과 절연체 사이의 간극으로 슬래그가 침투되어 주의 내화재료가 수냉 스키드관으로부터 떨어져 나감으로써 허용치 이상의 열이 냉각수에 전달되고로 외부로 소실되어 버리는 것을 방지하는 문제를 해결할 수 있는 방책이 되지는 못하였다.

본 발명은 절두된 관의 상부에 상향 수렴되는 벽의 외측으로 연장되는 한쌍의 측벽을 갖는 절두 삼각형스키드관에 관한 것이다. 구조부재가 스키드 레일로서 사용되는 경우에, 상부부재 상에는로 작동중에로를 통하여 스키드를 따라 금속형태를 밀어넣을 수 있는 모든 형태의 내마모성 스키드를 고정할수 있다. 스키드관으로서 사용되는 경우에는 본 발명의 내부통로의 횡단면적은 본 발명을 현존하는 스키드관로망의 수류 패턴에신 속하게 적응할 수 있도록 현재의 원형관의 내부통로 단면적과 거의 같게 하는 것이 바람직하다. 관의 기부재와, 수렴형 측부부재와, 외향연장되는 견부를 포함하는 상부부재는 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 관의 상부부재에 고정된 내마모성 스키드 레일은 용접된 스키드레일을 냉각할때 자주 발생되는 스키드관의 뒤틀림을 감소시키고 관과 일체가 되도록 관의 잔여부에 형성할 수도 있다.

스키드관으로서 사용할 때 주위 내화재료의 상단부는 수냉스키드관의 견부에 밀착시킬 수도 있다. 이리하여 견부는 금속형태 부분이 스키드관 시스템의 잔여부로 스키드 레일상에서 미끄러질 때 발생되는 내화재료의 유해부분을 감소시킨다. 더욱이, 스키드 주위와 관의 상부부재상에 퇴적되는 슬래그와 스케일은 내화재료와 관의 견부 사이에 간극에 직접 영향을 미치지 않게 되므로 간극내에서 슬래그의 침식은 크게 감소된다. 이리하여 관상의 유지능력에 의해 측정되는 내화재료의 유효수명은 크게 향상된다.

구조부재는 고온환경 이외의 곳에도 2중 I비임이나 I비임등의 구조 지지부재를 대치하여 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 원형관 보다 작동중에 발생하는 힘, 진동, 모멘트에 대한 저항성이 더욱 큰 수냉 스키드관을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 주위 내화재료가 금속형태에 직접 접촉되지 않아도 보호기능을 향상시킨 스키드관을 제공하는 것이다.

본 발의 또다른 목적은 주의 절연체 또는 내화재료와 수냉 스키드관 사이의 간극으로 슬래그가 침투되는 것은 크게 감소시키는 수냉 스키드관을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 2중 I비임 같은 하중지지부재로서 사용하는데 적합한 개선된 구조 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적과 장점은 하기 설명과 청구범위 및 도면을 참고하면 잘 알 수 있을 것이다.

제1도는 내부에 통로(4)를 갖는 원형관과, 용접부(8)에 의해 원형관(2)에 종래 방식으로 고정된 금속스트립 또는 스키드 레일(6)을 포함하는 종래의 스키드관을 도시한 것이다. 통로(4)의 내부에는 구조적 파괴 및 스키드관의 스케일링을 방지하기 위해 스키드관의 온도를 작동 한계내에서 유지시키기 위해 유체 보통은 냉각수가 통과된다.

제2도에는 로에서부터 관을 통하여 로외부로 흐르는 냉각수에 열이 전달되어 회수불가능한 열손실의 발생을 감소시키기 위해 적당한 내화재료에 의해 스키드레일 부분을 제외한 나머지 부분이 절연된 스키드관이 도시되어 있다. 내화재료 절연체(12)는 예를들어 절연체내의 요홈에 수용되는 스드관에 용접된 금속 스터드(14)에 의해 스키드관에 고정할 수 있다.

스터드(14)와 요홈(16)은 통상적으로 절연체가 조합된 스키드관의 양측에 위치되며 또 스키드 관에 의해 절연체(12)를 지지할 수 있는 충분히 잦은 간격을 두고 위치된다.

제2도에 도시한 바와같이, 슬랩, 발릿, 또는 블룸같은 금속형태(10)는 길이 방향으로 밀어넣을 때 스키드레일(6)에 의해 지지된다. 슬래그(20)는 금속형태(10)로부터 스키드관에 부착되고 스키드관과 내화재료(12) 사이에 위치된 간극(21) 사이로 침투되는 곳에 퇴적된다. 슬래그(20)가 간극(21)으로 침투되면 내화재료(12)의 저질화를 초래하여 내화재료가 분리되고 스키드관으로부터 떨어지게 된다. 이리하여 단시간내에 슬래그(20)의 악영향은 스키드관으로부터 절연체(12)가 이탈되게 하며 스키드관을 통한 열손실, 스키드관의 스케일링, 그리고 심지어는 스키드관의 구조적 결함을 증가시킨다.

취성 내화 시멘트(19)는 스키드관과 내화재료 상부 간극에 통상적으로 도포되며 이는 슬래그(20)가 간극(21)으로 침투되는 것을 최소화시키기 위한 것이다. 금속형태(10)가 스키드레일(6)을 따라 이동하면 스키드관은 진동 및 굽힘을 발생하게 된다. 또 이런 진동 및 굽힘을 발생하게 된다. 또 이런 진동 및 굽힘은 취성 내화재료(18)를 균열, 파괴시켜 스키드관 상의제 위치로부터 이탈시켜 버린다. 더욱이, 금속형태(10)는 스키드레 일로(6)부터 미끄러져나가 내화 시멘트(18)에 직접 접촉되어 내화 시멘트가 스키드관으로부터 분리되게 하고 간극(21)이 슬래그(20)에 노출되게 한다. 이리하여 굽힘에 대해 강도가 더욱 크게 주위 절연체가 금속형태(10)에 직접 접촉되거나 슬래그(20)의 악영향으로부터 보호하는 스키드관을 제공하는 것은 매우 바람직하다.

제3도와 제4도에는 본 발명의 스키드관이 도시되어 있다. 제3도에는 기부재(24)를 갖는 절두 삼각형 스키드관이 도시되어 있다. 제1측 부부재(26)와 제2측 부부재(28)는 도시한 바와같이 서로 수렴되면서 상향연장된다. 측부부재(26,28)의 최상부는 상부부재(30)에 연결되어 있다. 통로(36)는 주위 기부재(24), 측부부재(26,28) 그리고 상부부재(30)에 의해 제한되며 이 통로는 내부에 유체를 통과시키기에 적합하게 되어 있다. 통로(36)의 단면적은, 유량제어 시스템의 변화를 최소화하기 위해 현존하는 로에도 맞출 수 있도록 종래의 통로(4)의 단면적과 크게 차이가 나지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한 쌍의 견부(32,34)는 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이 각각 제1 및 제2 측부부재의 최상부로부터 외향돌출되어 있다. 견부(32,34)는 또 상부부재의 접부위로부터 외향돌출되어 있고 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이 상부부재(30)의 연장부로 구성할 수도 있다. 기부재(24)와 수렴형 측부부재(26,28)의 외측에는 적당한 절연체를 입힐 수 있다. 내화 절연체는 견부(32,34)의 인접부위에 맞닿게 하면 좋다. 견부(32,34)는 스키드관의 잔여부 상에서 종래의 스키드레일(38)을 미끄러져 나가는 금속형태에 대한 더욱 확실한 보호장치를 제공한다. 이리하여 주위 절연체는 이런 환경하에서 스키드관으로부터 충격을 덜 받게 된다.

견부(32,34)는 또 스키드관 상에 슬래그가 퇴적하는 악효과에 대한 효과적인 장벽을 제공한다. 상부부재(30)와 견부(32,34)는 슬래그가 스키드관상에 부착됨에 따라 이를 효과적으로 수용한다. 견부는 측부부로재부터 외향 돌출되기 때문에 견부(32,34)와 주위 절연체(도시되어 있지는 않음)사이에 위치되는 간극(42,40)은 수직 위치로부터 오배열되어 간극 사이로 슬래그가 침투되려는 경향을 감소시킨다. 더우기, 견부(32,34)를 사용하면 취성 내화시멘트를 사용할 필요가 없게 되므로 간극(42,40)은 내화 시멘트가 떨어져 나감에 따른 슬래그 침투에 노출되지 않게 된다.

제4도에는 스키드관의 새로운 실시예가 도시되어 있다. 제4도의 실시예는 고온환경 밖에서 내부통로(36)를 통하여 유체를 흘려보낼 필요가 없이 사용할 때는 구조부재라고도 말할 수 있다. 제4도의 실시예의 물리적 강도는 변화되지 않는다. 제4도에 도시한 실시예는, 스키드관으로 사용할 때 상부부재(30)가 금속 형태를 지지하고 그에 접촉하는 장치로 된다. 상부부재(30)는 평평하게 하거나 지지 금속 형태상에서 섀도우 효과를 감소시키기 위해 약간 볼록하게 형성할 수도 있다. 제4도에 명확히 도시한 바와 같이, 견부(32,34)와 기부재(24)의 제1 및 제2단부, 그리고 통로(36)의 내부 모서리는 날카로운 모서리와는 반대로 둥글게 할 수도 있다. 이리하여, 제4도에 도시한 실시예는 일체의 스키드관으로 쉽게 연장시킬 수 있고, 상부부재(30)의 인접부위에 일체로, 측부부재(26,28)의 최상부와 일체로 형성되며 측부부재(26,28)는 각각 기부재(24)의 제1, 제2단부에 일체로 고정할 수 있다. 기술분야에서 숙련된 자라면 제3도에 도시한 바와같은 스키드 레일(38)같은 적당한 스키드 레일이나 다른 지지형태를 제4도에 도시한 실시예와 같이 일체로 연장시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것에이.

본 발명의 특이한 형상 때문에 제3도 및 제4도, 도시한 바와같은 스키드관과 구조부재는 종래의 통상적인 원형관과는 대조적으로 굴곡을 감소시킨다. 표준형 10.6cm(4인치) 원형관과 비교하여 보니 제4도에 도시한 바와같은 절두 삼각형 스키드관과 구조부재의 비교치수는 다음과 같다.

상기표의 계산된 최대 굽힘 모멘트와 파괴강도는 제4도에 도시한 실시예에서 최종응력 4218.6kg/㎠(6,000psi)에서 균일분포하중을 받는 단위길이(30.48cm : 12인치)의 부재에 대하여 얻은 것이다.

상기 실험예는 종래의 10.16cm짜리 원형관에 비하여 제4도에 도시한 점두 삼각형관이 종래형태의 강도의 약 172.9%에 가까운 강도를 갖는다는 것을 보여준다.

따라서 상술한 바와같이 본 발명은 상기 목적에 충분히 부합되는 것임이 명백하다. 외향 연장되는 견부를 구비한 절두 삼각형의 특수한 모양은 야금재열로의 작동에 더욱 강력하고 더욱 안정된 스키드관을 제공하는 것이다. 또 이런 특수한 모양은 고온환경 외부에서도 사용하는데 높은 구조적 강도를 가지며 효율적으로 배치할 수 있는 구조적 지지부재를 제공한다. 스키드관으로 사용할때는 강도 및 안정성이 증가되어 스키드관의 휨을 감소시켜 더욱 강성이 큰 스키드관을 제공하며 주위 절연체 상에서 뒤틀림에 의한 악영향을 감소시킨다. 더욱이, 외향연장되는 견부는 금속형태가 스키드관 주위의 절연체상에서 직접 접촉할 가능성을 줄이게 된다. 또 외향연장되는 견부의 독특한 기능은 축적된 슬래그가 주위 절연체와 스키드관 사이의 간극으로 침투될 가능성을 최소화시킨다. 이리하여 본 발명은 더욱 강하고 더욱 안정된 금속형태 지지체를 제공할 뿐만 아니라 로작동중에 절연체의 유효수명을 더욱 연장시키고 시간 및 에너지 손실을 감소시킨다.

이제까지 본 발명의 실시예를 기준으로 설명하였으나 하기한 청구범위의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 부품이나 다른 등가구조를 여러가지로 변경 또는 수정할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (1)

1. 고온환경하에서 금속형태를 지지하기 위한 수냉 스키드관에 있어서, 제1, 제2 단부를 갖는 기부재(24)와, 상기 기부재(24)의 제1, 제2 단부로부터 서로 상향수렴 연장되는 제1, 제2 측부부재(26,28)와, 상기 기부재, 측부부재와 연결되어 점두 삼각형을 형성하도록 측부부재(26,28)의 최상부를 연결하는 상부부재(30)와, 상기 제1, 제2 측부부재(26,28)의 최상부 및 상부부재(30)로부터 외향돌출된 견부(32,34)와, 상기 기부재와 측부 부재와 상부부재에 의해 제한되며 유체를 전달하기 위한 통로(36)와, 금속형태(10)를 지지하기 위한 스키드 레일(38)로 구성된 것을 특징으로 하는 절두 삼각형 스키드관.

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