KR880000948Y1

KR880000948Y1 - Water-cooled refractory lined furnaces

Info

Publication number: KR880000948Y1
Application number: KR2019870012684U
Authority: KR
Inventors: 알란 미들톤 존; 링컨 오드와이어 토마스
Original assignee: 컴버스쳔 엔지니어링, 인코포레이티드; 엘돈 에이취. 루터
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1988-03-16

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Water-cooled furnace built in refractory

제 1도는 본 고안에 의한 용선로의 부분 단면이 도시된 정면도.1 is a front view showing a partial cross section of the molten iron furnace according to the present invention.

제2도, 제3도 및 제4도는 내화 블록 혹은 타일의 세부 구조와 타일을 노벽에 부착하는 방법의 도면.2, 3 and 4 show the detailed structure of a fire block or tile and a method of attaching the tile to the furnace wall.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 용선로 12 : 송풍구10: chartered furnace 12: blowhole

14 : 출탕구 16 : 금속 셀14: hot water outlet 16: metal cell

22A, 22B : 내화 블록 28 : 채널22A, 22B: fireproof block 28: channel

32 : 용접 플러그32: welding plug

본 고안은 수냉로, 특히 어떤 물질을 녹이기 위하여 사용된 수냉로, 혹은 노안에서 용융 슬라그 혹은 금속이 노벽과 접촉하는 수냉로에 관한 것이다. 상기노의 실예를 들면 용선로, 전기 아크식 용융로 및 석탄가스 발생로이다. 본고안은 용선로에 특히 적합하므로 그러한 장치를 참고하여 설명하기로 한다.The present invention relates to a water cooling furnace, in particular a water cooling furnace used for melting certain substances, or a water cooling furnace in which molten slag or metal contacts the furnace wall in the presbyopia. Examples of the furnace are molten iron, electric arc melting furnace and coal gas generating furnace. This draft is particularly suitable for charterers and will be described with reference to such equipment.

수냉 용선로가 출현하게 된 최근에 이르기까지 수세기 전부터 용선로는 내화물로 내장되었었다. 내화물질의 기본적인 기능은 고온 금속, 슬라스 및 연소가스에 견디는 것이였으며, 또한 내화물은 마모와 열 충격에 저항성이 있을 것이 요구되고 있다. 용선로에서의 내화 조건은 실제적인 야금 작업에서 가장 엄격한 조건에 속한다. 매일 8시간 조업후 라이닝(lining)을 수리하거나 라이닝의 일부를 교체하는 것이 통상적으로 필요했다. 이것은 매일의 휴지 기간의 영향과 값시싼 내화물 가격을 최소로 하는데 많은 자본 투자를 초래하였다.For centuries, molten iron has been built as refractory until the recent appearance of water-cooled molten iron. The basic function of the refractory material was to withstand high temperature metals, slabs and combustion gases, and the refractory is required to be resistant to abrasion and thermal shock. Refractory conditions in the cupola are among the most stringent in practical metallurgical work. It was usually necessary to repair the lining or replace part of the lining after 8 hours of operation each day. This has resulted in a lot of capital investment to minimize the impact of daily downtime and cheap refractory prices.

상기 단전때문에 수냉 용선로가 개발되었다. 전형적인 수냉 용선로는 용선로의 정상부를 향하여 내부로 약간 경사지는 금속 케이싱 혹은 셀을 가진다. 정상부에서 경사진 구간의 외부면에 물줄기를 공급하는 수단이 제공되고, 이것에 의하여 물은 셀은 외부 표면 위를 폭포수처럼 흘러내려서 거기서부터 열을 제거하든가, 혹은 다른 방법으로서 물 쟈켓을 통하여 흘러내리게 된다. 어느 경우에서나 금속 셀은 약 65.6℃(150℉)의 충분히 낮은 온도에서 유지된다. 이것은 금속 셀의 내부 표면에 냉동된 금속 및 혹은 슬라그의 보호층이 만들어지게 한다.Water-cooled molten iron has been developed because of the above disconnection. Typical water-cooled cupolas have metal casings or cells that slope slightly inward toward the top of the cupola. Means are provided for supplying a stream of water to the outer surface of the inclined section at the top, whereby the water flows down the outer surface like a cascade to remove heat from it, or alternatively through the water jacket. do. In either case, the metal cell is maintained at a sufficiently low temperature of about 65.6 ° C. (150 ° F.). This causes a protective layer of frozen metal and / or slag to be made on the inner surface of the metal cell.

수냉 용선로가 매일 라이닝을 수선하는 것과 같은 내화 라이닝과 관련된 문제점을 제거하지만 셀을 통한 높은 열 손실로 인하여 에너지 손실이 있다. 상기 에너지 손실은 코크스 소비를 많게 하고, 이는 코크스에 대한 철의 비를 감소시킨다. 이거시는 코크스 원가를 많이 들게 하고, 용선로로부터 오염 물질의 방출을 증가시키며(그러므로 오염물 제어 설비를 크게 다)뿐만 아니라 열의 낭비가 많게 된다.Water-cooled cupolas eliminate the problems associated with refractory lining, such as daily lining repairs, but there is energy loss due to high heat losses through the cells. The energy loss leads to high coke consumption, which reduces the ratio of iron to coke. This adds to the cost of coke, increases emissions of contaminants from the charter (and thus greatly contaminates pollutant control equipment) and wastes heat.

본 고안은 수냉 라이닝 내화 라이닝이 조합된 노에 관한 것이다. 수냉 라이닝과 내화 라이닝을 조합시킴으로써 수냉 및 내화의 이득이 얻어지고 동시에 각각의 단점이 해결된다. 특히, 본 고안은 용선로와 수냉로의 내화 라이닝을 포함하는데, 내화 물질은 열 손실을 낮게 유지하고 적절한 노 작동을 위해 온도 균형을 유지하며 내와 손실을 최소로 유지할 수 있도록 선택되어 있다. 하나의 수저예로서, 노 내에서 상이한 높이에 따라 온도가 다른 것에 일치하도록 여러가지 내화물이 선택되어 있다.The present invention relates to a furnace in which a water-cooled lining fireproof lining is combined. By combining water-cooled linings with refractory linings, the benefits of water-cooling and refractory linings are obtained and at the same time each disadvantage is solved. In particular, the present invention includes refractory linings of molten iron and water cooling furnaces, where the refractory material has been selected to keep the heat loss low, balance the temperature for proper furnace operation, and keep the heat and loss to a minimum. As one cutlery, various refractory materials have been selected so that the temperature coincides with different heights at different heights in the furnace.

본 고안의 특징은 내화 라이닝이 미리 불에 구워진 내화 블록이고, 이들 내화 블록은 내장 부위 전체에 걸쳐 비교적 균일한 두께를 가진다는데 있다.A feature of the present invention is that the fireproof linings are fire-resistant blocks which have been roasted in advance, and these fireproof blocks have a relatively uniform thickness throughout the internal parts.

본 고안의 다른 주요한 특징은 미리 불에 구워진 내화 블록이 금속 노 셀에 기계적으로 부착됨으로써 라이닝의 마모로 인하여 작동중에 라이닝의 일부가 나머지 라이닝으로부터 떨러져나가지 않게 하는데 있다. 이에 따라 내화 라이닝은 마모된 후에도 제 위치를 유지할 것이며, 따라서 라이니의 기계적 및 구조적 완전성이 장기간 유지될 것이다.Another major feature of the present invention is that the pre-baked fireproof block is mechanically attached to the metal furnace cell so that part of the lining does not fall off from the rest of the lining during operation due to wear of the lining. Accordingly, the fire resistant lining will remain in place even after wear, and thus the mechanical and structural integrity of the lining will be maintained for a long time.

본 고안의 양호한 실시예는 용선로와 내화 라이닝 물질이 도시된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 이러한 특정한 실시예에 제한받지 않는다. 본 고안은 물을 유동시킴으로써 냉작되는 금속셀을 가진 노, 예를 들면 전기 아크식 용융로, 석탄로, 석탄로, 석탄 가스 발생로 또는 자기 유체 역학적 유니트에 적용시킬 수 있다.Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings showing the molten iron and the refractory lining material. However, the present invention is not limited to this particular embodiment. The invention can be applied to furnaces with metal cells that are cold-pressed by flowing water, for example electric arc furnaces, coal furnaces, coal furnaces, coal gas generators or magnetohydrodynamic units.

제1도는 용선로의 둘레에서 간격이 떨어져 바닥 부근에 송풍구(12)가 장착되어 있는 용선로(10)를 도시한다. 상기 송풍구는 보통 용선로의 내부로 약간 연장하며, 물로 냉각된다. 출탕구(14)가 용융 금속 및 슬라그를 추출하기 위하여 설치된다.FIG. 1 shows the molten iron furnace 10 in which the tuyeres 12 are mounted in the vicinity of the floor spaced apart from the circumference of the molten iron furnace. The tuyeres usually extend slightly into the interior of the molten iron and are cooled with water. A tap opening 14 is provided for extracting molten metal and slag.

종래 수냉 용선로의 기본적인 구조적 성분은 금속 셀(16)이다. 상기 셀은 헤더(18)로부터 금속 셀(16)의 외부면을 따라 아래로 흘러내리는 물에 의해 냉각 된다. 냉각수를 모으기 위하여 용선로의 바닥 부근에 어떤 종류의 수집 물통(도시되지 않음)이 제공된다.The basic structural component of the conventional water cooling molten iron is the metal cell 16. The cell is cooled by water flowing down from the header 18 along the outer surface of the metal cell 16. Some type of collection bucket (not shown) is provided near the bottom of the cupola to collect the coolant.

그러한 종래 수냉 용선로에서, 헤더(18)와 송풍구 영역사이의 금속 셀에는 본 고안과는 반대로 내장되어 있지 않고, 본 고안에서는 이 구역에 제1도에 도시한 바와 같이 내화 물질로 내장되어 있다.In such a conventional water-cooled molten iron, the metal cell between the header 18 and the tuyere region is not built in contrary to the present invention, and in the present invention is embedded in this zone as a refractory material as shown in FIG.

용선로에는 송풍구(12)의 영역에서 가혹한 상태를 견디는 탄소 블록(19)과 같은 물질로 보통 내장된다. 또한, 종래 용선로에는 헤더(18)위에 있는 충전영역에서 주철 피복 벽돌(20)과 같은 물질로 내장되어 있을 수 있다. 상기 주철 피복 벽돌은 충전 작업에 의해 부여된 가혹한 마모 상태를 견디기 위한 것이다. 송풍구(12)와 헤더(18) 사이의 영역에서 본 고안의 금속 셀에는 어떤 적절한 내화 혼합물로 형성되는 블록 또는 타일의 형태로 된 불에 구워진 내화물이 내장된다.The molten iron is usually embedded with a material such as carbon block 19 that withstands harsh conditions in the region of the tuyeres 12. In addition, the conventional molten iron may be embedded with the same material as the cast iron-coated brick 20 in the filling area on the header (18). The cast iron clad bricks are intended to withstand the harsh wear conditions imparted by the filling operation. In the region between the tuyeres 12 and the header 18, the metal cells of the present invention contain roasted refractory in the form of blocks or tiles formed of any suitable refractory mixture.

용선로 내부에서 가장 가혹한 상태는 송풍구(12)의 영역에서 마주치기 때문에, 이러한 특정한 영역에서의 상태를 견딜 수 있는 내화 라이닝을 선택하여야 한다. 그러므로, 평형 상태에 도달한 상태에서 남아 있는 내화 물질의 양이 라이닝의 기계적 및 구조적 완전성을 유지하기 위해 충분할 정도의 열 전도도를 자지는 미리 불에 구워진 내화 블록 또는 타일을 선택한다.Since the most severe conditions inside the molten iron are encountered in the region of the tuyeres 12, it is necessary to select a fireproof lining that can withstand the conditions in this particular region. Therefore, the amount of refractory material remaining in the equilibrium state is selected for the pre-baked refractory block or tile to sleep enough thermal conductivity to maintain the mechanical and structural integrity of the lining.

여기서 평형 상태란 말은 내화물이 노내의 온도와 다른 상태로 인하여 마모되어서 실제적인 내화 온도가 감소할 만큼 열 손실이 커지게 되는 어떤 지점에 이르고(수냉과 증가된 열 전달 때문에), 더 이상의 마모가 일어나지 않게 되는 상태를 말한다. 전형적인 형식의 수냉 용선로에 34.60㎉/㎡/hr/㎝/℃(18BTU/ft²/hr/in/℉)의 열 전도도를 가지는 7.62㎝(3인치) 두께의 불에 구워진 블록을 설치하면, 라이닝은 송풍구 영역에서 최소한 약 0.953㎝(3/8인치)의 물질이 남아 있는 평형점까지 마모될 것이라는 것을 알게 되었다. 마모량은 송풍구에서 멀리 떨어져서 헤더(18) 영역의 위에 있는 위치에서 감소할 것이고, 마모된다 하더라도 대단히 적을 것이다. 이것은 평형 상태에 도달할때, 충분한 절연 정도를 제공하고 또한 라이닝의 구조적 완전성을 장기간 보장하기 충분한 내화 물질이 남아있을 것임에 의미한다. 송풍구의 고온 부위에서 래밍(ramming) 또는 거닝(gunning) 내화물과 같은 불에 구워지지 않은 재료로된 라이닝은 본고안과 같은 결과를 만들지 않게 될 것이다. 불에 구워지지 않은 재료는 수냉때문에 금속 셀과 반응하지 않고 또한 소결되지 않게 되며, 이에 따라 벽의 제위치에 유지해야 하는 기계적 능력을 단기간에 상실하게 된다.Equilibrium here means that at some point where the refractory wears out due to a different temperature from the furnace and the heat loss is increased enough to reduce the actual refractory temperature (due to water cooling and increased heat transfer), The state that does not happen. In a typical type of water-cooled cupola, a 7.62 cm (3 in.) Thick roasted block with a thermal conductivity of 18 BTU / ft ² / hr / in / ℉ is installed. The lining found that at least about 0.953 cm (3/8 inch) of material would wear out in the vent area. The amount of wear will decrease at a position above the header 18 area away from the tuyeres, and will be very low if worn. This means that when reaching equilibrium, there will be enough refractory material to provide sufficient degree of insulation and also to ensure long term structural integrity of the lining. Linings made from unbaked materials, such as ramming or gunning refractory, at the hot spots of the tuyeres will not produce results as in this paper. Unroasted materials do not react with the metal cells due to water cooling and do not sinter, thus losing the mechanical ability to hold them in place in a short time.

상술한 34.60의 열 전도도를 가진 7.6㎝ 두께의 타일은 실예에 불과하다. 약 7.62㎝의 두께가 바람직 하나, 처리되는 재료의 함수로써 용선로 내부의 온도, 선택하는 특별한 내화 물질의 열 전도도 및 외부에서 물로 냉각되는 양에 따라 최적 두께가 변할 것이다. 또한 선택하는 내화 물질의 열 전도도가 별할 수 있다. 적어도 송풍구의 영역에서 28.38㎉/㎡/hr/㎝/℃(15BTU/ft²/hr/in/℉)이하의 열 전도도는 실용적이지 못하다는 것을 알게 되었다. 다른 한편으로는, 실리콘 카바이드 라이닝 재료를 사용하면 전도도는 192.2 정도에 이를 것이다. 내화 물질의 전도도에 관한 상기 한계는 송풍구의 영역에서만 적응한다. 용선로의 상단 부분에서 전도도가 다른 내화 물질을 사용할 수 있는 가능성을 설명하기로 한다.The 7.6 cm thick tiles with a thermal conductivity of 34.60 described above are merely illustrative. A thickness of about 7.62 cm is preferred, but the optimum thickness will vary depending on the temperature inside the molten iron as a function of the material to be treated, the thermal conductivity of the particular refractory material chosen and the amount of water cooled outside. In addition, the thermal conductivity of the refractory material to be selected can be distinguished. It has been found that thermal conductivity below 28.38 mW / m 2 / hr / cm / ° C. (15 BTU / ft ² / hr / in / ° F.), at least in the region of the tuyeres, is not practical. On the other hand, using silicon carbide lining material, the conductivity would be around 192.2. The above limitations on the conductivity of the refractory material only adapt in the region of the tuyeres. The possibility of using refractory materials of different conductivity in the upper part of the cupola will be described.

내화 라이닝의 내부면이 용선로에서 재로의 용융점점과 대략 동일한 온도에 이를때 상기에 설명한 평형상태가 도달한다. 예를 들면, 철의 용융점은 약 1182.2℃(2160℉)인데, 고온면의 온도가 상기 용융점까지 내려 가도록 내화 라이닝이 마모되었을때 내화 물질의 부식은 더이상 일어나지 않는다. 특정한 재료의 용융 온도에 따라 상기 정확한 온도는 변할 것이다.The equilibrium described above is reached when the inner surface of the refractory lining reaches a temperature approximately equal to the melting point of the ash in the molten iron. For example, the melting point of iron is about 1182.2 ° C. (2160 ° F.), and corrosion of the refractory material no longer occurs when the refractory lining is worn such that the temperature of the hot surface drops to the melting point. The exact temperature will vary depending on the melting temperature of the particular material.

평형 상태에서 용선로로부터 냉각수와 주변 공기로 인한 열 손실은 내장되지 않은 용선로와 비교할 때 60%까지 감소될 것이다. 열 손실이 감소되기 때문에, 코크스를 충분히 적게 하면서 용선로 온도를 적절한 수준에서 유지할 수 있다. 예를들면, 보통 1대 6의 코크스 대 철의 비가 1대 18의 비율까지 감소딜 것이다.At equilibrium, the heat loss from the coolant and ambient air from the molten iron will be reduced by 60% compared to the unbuilt molten iron. Since the heat loss is reduced, it is possible to keep the furnace temperature at an appropriate level while keeping the coke low enough. For example, the coke to iron ratio of 1 to 6 will usually be reduced to a ratio of 1 to 18.

코크스가 적음으로써 일사화탄소 및 이산화탄소를 더 적게 생성하게 되고, 따라서 공기 오염물을 더 적게 생성하고 필요로 하는 공기 오염물 제어 설비의 정도를 축소시킨다. 게다가, 필요로 하는 코크스가 적고 코크스 대철의 비율이 감소되기 때문에, 특정한 용선로에서 단위 사간당 생산할 수 있는 철의 양이 더 많아진다.Less coke produces less carbon monoxide and carbon dioxide, thus producing less air pollutants and reducing the amount of air pollutant control equipment needed. In addition, because less coke is needed and the proportion of coke iron is reduced, the amount of iron that can be produced per unit time in a particular cupola is higher.

냉각수를 사용하는 종래 비내장식 용선로는 약 815.6℃(1500℉)의 셀 온도를 유지할 것이다. 이러한 셀은 비교적 짧은 수명을 가질 것이며, 이 시간이 지나면 셀을 교체해야만 한다. 본 고안의 내화 라이닝은 이러한 수명을 유효하게 연장시킬 것이다.Conventional non-embedded charter furnaces using cooling water will maintain a cell temperature of about 815.6 ° C. (1500 ° F.). Such cells will have a relatively short lifespan, after which time the cells must be replaced. The fire resistant lining of the present invention will effectively extend this life.

제2도, 제3도 및 제4도는 본 고안에서 사용되는 전형적인 형식의 내화 타일을 도시하고 있다. 제2도는 서로 접하게 놓여 있는 2개의 타일(22)을 도시하고, 제3도는 고온면(24) 및 저온면(26)을 도시하는 하나의 타일의 측면도이다. 이들 두개의 도면의 타일의 측면에 형성되는 반원통형 채널(28)을 도시한다. 상기 채널(28)은 고온면(24)에서 타일 두께를 관통하여 연장하는 반원통형이고, 도시한 바와 같이 저온면(26)을 향하여 내부로 경사지는 경사부(30)를 이룬다. 제2도에 도시된 바와 같이, 2개의 타일이 서로 인접하게 놓여 있을 때 상기 채널은 서로 결합하여 원통형 채널을 형성하게 된다. 상기 채널은 제3도에 도시한 바와 같이 경사진 용접 플러그(32)에 의하여 금속 저면에서 타일을 유지하기 위한 것이다. 상기 용접 플러그는 채널내에 설치되는 종래 방식에 속하는데, 이 플러그는 경사부(30) 내에 적합하게 끼워진 다음에 금속 저면에 용접되어서 타일을 제 위치에 유지한다. 타일은 원통형 용선로 형태와 부합해야 하기 때문데 제4도에 도시한 바와 같이 인접한 타일이 서로 적절하게 결합하도록 측면(34,36)이 굴곡을 이룬다. 타일이 금속 리테이너에 부착된 후에, 리테이너 구멍은 내화 물질로 채워진다.2, 3 and 4 illustrate the typical type of fire resistant tiles used in the present invention. FIG. 2 shows two tiles 22 lying in contact with each other, and FIG. 3 is a side view of one tile showing the hot surface 24 and the cold surface 26. The semicylindrical channel 28 is shown formed on the side of the tiles in these two figures. The channel 28 has a semi-cylindrical shape extending from the hot surface 24 through the tile thickness, and forms an inclined portion 30 inclined inward toward the cold surface 26 as shown. As shown in FIG. 2, when two tiles are placed adjacent to each other, the channels combine with each other to form a cylindrical channel. The channel is for holding the tile on the metal bottom by the inclined welding plug 32 as shown in FIG. The welding plugs belong to a conventional manner in which they are installed in the channel, which plugs fit into the inclined portion 30 and is then welded to the metal bottom to hold the tile in place. Since the tiles must conform to the shape of the cylindrical cupola, the sides 34 and 36 are bent so that adjacent tiles properly engage each other as shown in FIG. After the tiles are attached to the metal retainers, the retainer holes are filled with refractory material.

본 고안의 변경된 형태로서, 마주치게 되는 상이한 온도에 대응하기 위하여 용선로내의 상이한 높이에 따라 다른 내화 혼합물을 선택한다. 예를들면, 제1도는 용선로 내의 영역 아래에서 송풍구 부근에 있는 내화블록(22a)과, 송풍구에서 멀리 떨어진 용선로의 상단 부분에 있는 내화 블록(22b)을 도시한다. 매우 큰 고온 부위에 있는 내화 블록(22a)은 상술한 바와 같은 28.83 내지 192.2(15 내지 100)에 속하거나 이보다 더 높은 열전도도를 가지고, 반면에 내화 블록(22b)은 대략 0.769 내지 38.44㎉/㎡/hr/㎝/℃(0.4 내지 20BTU/ft²/hr/in/℉)에 속하는 비교적 낮은 열 전도도를 가진다.In a modified form of the present invention, different refractory mixtures are selected according to different heights in the molten iron furnace to correspond to the different temperatures encountered. For example, FIG. 1 shows a fire block 22a near the tuyeres below an area in the molten iron furnace, and a fire block 22b at the upper portion of the tugboat away from the tuyeres. The refractory block 22a at a very high temperature site belongs to or has a higher thermal conductivity of 28.83 to 192.2 (15 to 100) as described above, while the fire block 22b is approximately 0.769 to 38.44 dl / m 2. It has a relatively low thermal conductivity belonging to / hr / cm / ° C. (0.4 to 20 BTU / ft ² / hr / in / ° F.).

이러한 기술에 따라 비교적 균일한 두께의 내화 블록을 사용할 수 있고, 용선로의 상단 부분에서 내화 블록(22b)의 한계 온도를 초과하지 않고 열 손실을 크게 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 이것은 내화 라이닝의 완전성을 보존하면서 용선로로부터 열 손실을 더욱 감소시키는데 사용할 수 있는 기술이다.According to this technique, it is possible to use a refractory block having a relatively uniform thickness and to significantly reduce heat loss without exceeding the limit temperature of the refractory block 22b in the upper portion of the molten iron furnace. In other words, this is a technique that can be used to further reduce heat loss from the molten iron while preserving the integrity of the refractory lining.

Claims

In a water cooling furnace comprising a metal furnace cell 16, a device for sprinkling water on an outer surface of the metal furnace cell for cooling, and a fire lining attached to the inner surface of the metal furnace cell, the refractory lining is relatively uniform. A welding plug consisting of a pre-baked fire block 22a, 22b of a thickness, and having a channel 28 passing through each fire block and a inside of the channel welded to the metal furnace cell 16 32) A water cooling furnace comprising 32).

The water cooling furnace of claim 1, wherein the water cooling furnace has a high temperature portion at the lower portion and a low temperature portion at the upper portion, and the fire block at the low temperature portion has a lower thermal conductivity than the fire block at the high temperature portion. .