KR920004474B1 - 로의 냉각장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

로의 냉각장치 및 방법

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 상기 목적들 및 또다른 목적과 장점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 기술하는 이하로부터 명백해질 것이며, 첨부도면에 있어 동일부호는 전 도면에 동일부품을 나타낸다. 첨부도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명의 냉각장치를 실시하는 천정에 있어서의 일부분이 제거된 상부 평면도이다.

제 2 도는 제 1 도의 선 2-2를 따른 확대 수직 단면도이다.

제 3 도는 제 1 도의 선 3-3를 따른 확대 수직 단면도이다.

제 4 도는 제 1 도의 선 4-4를 따른 확대 수직 단면도이다.

제 5 도는 제 2 도의 부분 단면도이다.

제 6 도는 제 2 도의 선 6-6을 따른 확대 부분도이다.

제 7 도는 제 6 도의 선 7-7을 따른 부분도이다.

제 8 도는 자유단을 지지하기 위한 브래킷을 도시한 분무파이프중의 한 파이프의 자유단에 대한 부품 배열 사시도이다.

제 9 도는 본 발명의 변형예로써 델타(delta)가 천정의 잔부와 마찬가지로 분무냉각형인 제 1 도와 유사한 평면도이다.

제 10 도는 제 9 도의 선 10-10을 따른 부분 확대 수직 단면도이다.

제 11 도는 분무헤더가 로의 벽에 갖춰진 본 발명의 또다른 형태의 상부 평면도이다.

제 12 도는 제 11 도의 선 12-12를 따른 단면도이다.

제 13 도는 본 발명에서 사용되는 냉각유체제거 또는 청소수단의 확대 부분 단면도이다.

제 14 도는 제 13 도의 부분 평면도이다.

제 15 도는 냉각구역에서 냉각유체를 배출시키는데 사용하기 적합한 벤튜리 펌프수단의 부분 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 로의 냉각에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기아크로, 플라즈마아크로 및 레이들로의 천정 및/ 또는 측벽을 냉각시키기 위한 개선된 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 로, 특히 전기아크로, 플라즈마아크로 및 레이들로의 천정 및/또는 측벽과 염기성 산소용기(vessel)의 퓨움배출 후드를 냉각시키기 위한 방법에 관한 것이다.

[배경기술]

금속의 용해나 용탕을 처리하기 위한 종래의 로에 있어서는, 로의 천정이 내화물로 라이닝되거나 강철판넬로 구성되어 내부에 순환 냉각수장치를 갖고 있는 것이 전형적이었다. 후자에 있어서의 냉각수는 고용량 및 고압하에서 순환된다.

전형적인 선행기술 장치들의 예로는 미합중국 특허 제205,274호, 제1,840,247호, 제4,015,068호, 제4,107,449호, 제4,132,852호, 제4,197,422호, 제4,216,348호, 제4,723,949호, 제4,345,332호, 제4,375,449호, 제4,410,996호, 제4,411,311호, 제4,423,513호, 제4,425,656호 제4,449,221호, 독일특허 명세서 제 3027465.8-24호 및 제1108372호와 일본국 특허출원공고 제57-48615호 및 제45-29728호 기재된 것들이 있다.

상기 특허 제4,410,996호에서의 구조는 현수 부재들이 수냉형 파이프인 현수형 내화 천정뿐 아니라 측벽 내화물을 이용하고 있다. 이 특허에서 설명하고 있는 단 하나의 분무냉각은 측벽 가스배출 도관(11a 및 11b)에 있으며, 분무가 도관을 빠져나가는 가스들을 냉각시킨다.

특허 제1,840,247호 및 제4,449,221호 양자에서는 냉각수의 분무가 로의 측벽에 있는 금속 플레이트를 향하게 하여 내화물을 냉각시켜 내화물의 수명을 연장시키도록 한 로를 설명하고 있다.

특허 제 4,107,449호에서는 천정 및 측벽이 내화물로 라이닝되어 있고, 천정을 냉각시키기 위하여 냉각수가 별개의 천정판넬이나 섹션을 통해 순환 되도록한 로를 설명하고 있다. 이 특허의 제 7 도에 냉각수 공급 장치의 일부가 도시되어 있으며, 컬럼 6의 5~8라인에 걸쳐 홀(28)이 있는 파이프(27)가 냉각수의 흐름을 천정판넬로 향하게 하는 것으로 기술되어 있다. 그러나 분무에 대한 언급은 없다. 이 특허에서 천정의 냉각은 냉각되어질 표면으로 냉각수를 넘쳐 흐르게 함으로써 이루어진다고 보여진다.

특허 제 205,274호 및 제4,411,311호 양자에서는 내화물을 냉각시키기 위해 별개의 단면들이 로의 측벽에 갖춰져 냉각수가 그곳을 통해 순환되는 용광로 냉각장치를 설명하고 있다.

특허제 4,105,068호 및 제4,375,449호 양자에서는 냉각수가 로의 외부면 전체에 걸쳐 흐르도록한 장치를 설명하고 있다.

기타 상기의 특허들에서는 파이프, 판넬등을 통해 밀폐장치에서 냉각수가 순환되는 장치들을 설명하고 있다. 이들 장치에서는 냉각수가 고압하에서 큰 용량으로 순환된다. 이들 장치들은 주의깊게 유지하고 작동되어야만 하는데, 왜냐하면 냉각수의 흐름이 어떠한 이유로 인해 방해를 받게 되면 물이 증기로 되어 갑작스럽고도 위험하게 압력증가를 유발시켜 로 천정의 파괴 및 용탕으로 물이 유입되면 폭발을 일으킬 염려가 있기 때문이다. 또한 이 냉각장치에서는, 냉각장치에서의 누수가 발생하는 경우, 특히 냉각수의 양이 많고 장치에서의 압력이 높을 경우 비슷한 결과가 발생된다.

[발명의 개시]

따라서, 본 발명의 주목적은 로안으로 냉각유체의 누수위험이 감소되고 종래의 장치에 비해 냉각율이 향상된, 로의 작업 플레이트 및 로의 부분품을 분무냉각시키기 위한 저가이면서 경량인 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 물과 같은 냉각유체의 비말이 로의 플레이트 상으로 분무되어, 분무된 물방울의 큰 표면적으로 인해 유출냉각에 비해 냉각 효과를 증가시킬 수 있고, 냉각유체는 플레이트상으로 분무되어진 다음 냉각구역으로부터 배출되는 로의 작업 플레이트 및 로의 부분품을 냉가시키기 위한 분무냉각 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 냉각공간내로 냉각유체의 비빌을 도입하기 위해 분무헤더장치가 냉각공간으로 뻗어 있고, 이 분무헤더장치는 플레이트를 지지하는 골조로 되어있어 간단하고 경량의 단일체 구조를 이루는, 로 및 로부분품의 작업 플레이트를 냉각시키는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 로의 측벽 및 천정 또는 기타 로의 부분품상에의 내화물 라이닝의 필요성을 배제시킨 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 이들 목적 및 다른 목적들과 장점들은 로, 특히 전기아크로, 플라즈마아크로 및 레이들로와 염기성 산소 용기를 냉각시키기 위한 본 발명의 장치 및 방법에 의해 달성된다. 본 발명은 또한 아크로 배출구 및 피이드 개구부(feed opening), 철믹서(고정)용기천정 및 BOF 후두등에 응용할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 냉각유체의 분무는 호의 천정 및/또는 로 측벽의 작업 판넬로 향하게 된다. 이들 판넬은 강으로 만들어지며, 로의 가동중 용해된 슬래그가 프레이트 쪽으로 튀길 때 이 용해 슬래그를 포집하기 위해 그 내부면 상에 다수의 스터드(stud)를 바람직스럽게 갖고 있다. 그러나, 본 발명에 따라서 냉각된 로의 측벽 및 천정상에 내화물 라이닝을 할 필요성은 배제된다. 이것은 앞서 언급한 바와같이, 로내의 용해 슬래그가 로의 가동중 플레이트상에 절연 라이닝을 형성할 것이라고 이해되기는 하지만, 예를들어 내화벽돌과 같은 제조된 내화물로 강철플레이트상에 졀연 라이닝을 취할 필요가 없다는 것을 의미한다.

이 냉각장치는 냉각유체를 플레이트를 향해 분무시키기 위하여 플레이트에 대해 사실상 균일하게 배열된 분무헤더군의 장치와, 냉각액을 냉각액 공간으로부터 완전히 제거하거나 배출하기 위한 냉각액 배출수단을 포함한다. 냉각액의 완전한 제거 또는 배출수단은 냉각액이 작업 플레이트 쪽으로 분무되어진 다음 냉각공간으로부터 냉각액이 신속하고도 효과적으로 제거되게 하여, 로가 기울어 졌을 때 냉각유체가 국부적으로 모이거나 이동하여 잠재적으로 유해할 수 있는 가능성을 미연에 방지하게 된다. 이것은 완전한 배출수단을 갖고 있지 않는 종래의 분무냉각장치와 다른점이다.

냉각유체는 바람직하게는 물 또는 물을 기본으로 하는 유체로써, 분무방울이 표면접촉에 의해 열을 흡수하고 플레이트를 가로질러 “댄스(dance)”또는 이동하여 방울로서 완전히 제거되거나 배출될 정도의 양으로 분무된다. 플레이트내에는 온도를 측정하기 위한 열전대가 내장되어 있고, 이 열전대는 냉각액 흐름율을 조절하여 원하는 온도로 유지하기 위해 적당한 제어부와 연결되어 있다. 분무장치로부터 나오는 냉각유체 방울들은 매우 큰 표면적을 만들므로 냉각용량이 커지게 된다. 더구나, 냉각유체(물)의 온도가 정상적으로 100℃(212˚F)에 도달하지 않을지라도, 일시적 과열점등의 발생으로 인해 그와 같은 온도에 도달한다면, 냉각액 방울들이 증기로 바뀌게 되어 냉각액의 기화 잠열이 작업 플레이트를 냉각시키는데 사용되어 결국 유츨냉각으로 할 수 있는 것보다 10배나 많은 열량제거의 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명의 장치는 종래의 장치보다 훨씬 적은 양의 물을 사용하면서도 고도의 효율을 갖게 된다.

예를들어, 본 발명의 장치를 사용하는 한 실시예에서는, 종래의 전형적인 장치에서 사용되는 냉각액의 약 절반만이 사용된다. 이렇게 필요한 냉각수의 상당한 감소는 수냉장치를 통상 사용하는데 필요한 물이나 용수설비를 갖지 못하고 있는 금속 제조업자에게는 특히 중요하다. 또한, 작업 플레이트에 대한 분무의 세척 작용은 플레이트 표면을 깨끗하게 유지시켜서, 냉각 효과를 상승시킴은 물론 로 및/또는 로부분품의 수명을 연장시키게 된다. 종래의 장치에서는 스케일 및 슬러지가 파이프안이나 밀폐된 구조물내에 축적되려는 경향으로 인해 효과적인 냉각을 위해서는 자주 청소를 해야만 했다.

바람직하게도 본 발명의 장치는 종래의 가압장치에서 요구되었던 구리 유지비가 훨씬 적어진다. 예를들어, 종래의 가압장치에서는 수온이 60℃(140˚F)를 초과하게 되면, 석출물이 침전되어 스케일을 형성시켜 냉각될 표면에 쌓이게 되어 냉각효율을 감소시키게 된다. 더구나 종래 가압장치에서 수온이 100℃(212˚F)를 초과하는 경우에는 증기가 발생하여 폭발 가능성의 위험상황을 일으킨다. 또, 만약 이들 종래장치에서 수압이 감소되는 경우에는 고형물이 물로부터 침전되어 냉각효율을 감소시키며 최종적으로 단면을 손상시키게 된다. 또한 압력손실은 증기형성을 증가시킨다. 본 발명으로서 이들 모든 문제점들을 해소 시킬 수 있다. 앞서 언급한 바와같이 물의 분무로서 냉각될 표면상에 문질러 세척하는 효과를 볼수 있어서 표면을 스케일등이 없는 깨끗한 상태로 유지시킬 수 있다. 더구나 본 발명의 장치는 분무를 행하기에 충분한 압력만 받고, 냉각공간 및 플레이트에도 용이하게 접근할 수 있어 필요시 세척이나 수선을 용이하게 할 수 있다. 반면, 종래의 장치에서는 판넬의 수명을 유지하기 위해서는 떼어내어 물로 세척하여야만 하는 개개의 판넬로 되어있었다. 또한 이와같은 종래의 장치에서는 연결, 차단 및 보스를 위해 많은 수의 호스, 파이프 및 밸브 등을 필요로하게 된다. 본 발명 장치는 더우기, 구조물에 내화 라이닝이 없으므로 내화물 라이닝을 갖는 로에 요구되는 중량 및 비경제성과 유지에 필요한 시간소비등을 해소시킬 수 있다.

본 발명의 분무냉각장치는 단지 최소압력만 받고, 작업 플레이트의 보전을 유지하느니데 필요한 물의 양만이 열전대로 측정되는 작업 플레이트의 실제 온도에 감응해서 제공되기 때문에 본 장치에서 생기는 누수의 경우에도 폭발이 일어날 가능성은 거의 없다. 따라서 본 발명의 분무장치는 종래의 가압장치에서 보다 휠씬 안전하게 된다. 사실상, 본 발명에서는 냉각유체가 냉각구역으로부터 배출되고 또 냉각유체가 압력을 받지 않기 때문에, 냉각유체가 로속으로 누출될 가능성을 거의 없다.

천정안에 설치된 본 발명의 냉각장치를 갖는 천정의 원자재비도 역시 저렴해진다. 예를들어, 일반적으로 이용되는 장치들은 비용이 많이 드는 공장내의 예비작업을 요한다. 즉 천정용 예비판넬, 물밸브, 스테인레스강 호스 및 파이프 작업등이 포함된다. 이들을 위한 비용은 천정자체의 초기비용의 60%에 달하기가 쉽다. 본 발명에서의 이들 비용은 천정비용의 약 10% 이하밖에 되지 않는다. 또한 본 발명의 분무냉각형 천정의 독특한 구조로 천정을 경량화시킬 수 있어서, 천정이 내화물 천정에 비해 그 중량이

로 줄어들고 또한 통상 사용되는 가압 수냉형 천정보다 더 가볍게 된다. 본 발명의 천정은 또한 일체형으로 설계되어 있어서, 고온가스류, 화염 및 기타방사물이 완전히 봉쇄된다. 반면에 현재 통용되는 가압형 장치는 분리형의 개별적인판넬부분으로 구성되어 있다. 이러한 구조는 본질적으로 판넬들 사이에 틈을 갖고 있어서 이곳을 통해 화염 및 고온가스류가 빠져나가 상부의 로 구조물에 잠재적 손상을 주게 되고 기타 다른 오염물질도 이들 틈을 통해 로 주변으로 빠져나가게 된다. 본 발명의 천정내에는 이러한 틈이 없어서 상기와 같은 문제점들이 발생하지 않으며 또, 외부공기가 로 속으로 유입되는 것을 방지할 수 있는데, 로 속으로 외부공기가 유입되면 전극이 산화되고 전력(KWH) 소비가 증가된다. 더구나 천정의 경계 내에서 노출되는 전극이 적기 때문에, 본 발명 천정의 비교적 하부 프로파일은 전극의 산화를 감소시키게 된다.

따라서 본 발명의 천정은 종래의 천정보다 더욱 많은 열을 발생시킬 수 있으면서, 수명이 길게 된다. 이러한 수명증가는 냉각수 분무에 노출되는 작업 플레이트의 면에 완전하고 쉽게 접근할 수 있어, 가압장치의 수명을 단축시키는 오물 및 형성 퇴적물이 없는 상태로 플레이트를 유지할 수 있기 때문이다. 본 발명 천정의 경량구조는 또한 갠트리지지체(gantry support)등의 응력을 감소시켜 그들의 수명을 연장시키고 관련된 로 부분품에 대한 유지 보수의 필요성을 감소시킨다. 더구나 본 발명의 장치는 냉각공간으로부터 냉각유체를 배출하기 위한 배출수단은 어떤 부가적인 에너지 공급원이나 값비싼 펌프 및 모우터등을 필요로하지 않는다. 대신에, 간단한 벤튜리가 냉각유체가 전략적으로 배치된 슬롯 및/또는 청소 흡인용 파이프를 통해 빨아들여지도록 로의 또다른 지역에서 배출액으로부터 작동한다.

따라서 본 발명의 장치는 목적하는 효율이 증가되고, 원자재비 및 가동비를 줄일 수 있으며 안정성이 크게 개선된 것으로서 종래장치에 비해 진일보한 것이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 제 1 도에서, 본 발명의 첫 번째 형태인 장치(10)는 Ⅰ형비임(12)들의 결합으로 형성되는 뼈대를 갖고 있는 로천정구조물(R) 및 천정 외변에서의 링형주헤더(14), 반사상으로 연장되는 보조헤더(16), 원주상으로 연장되는 분무파이프(18)를 포함하는 분무장치로 구성된다. 덮개플레이트(20)는 뼈대의 상부에 고착되고, 바닥 또는 작업플레이트(22)는 뼈대의 하부에 고착된다. 출입구뚜껑(24)은 분무장치의 유지보수, 검사등을 위해 분무장치로의 출입용으로 덮개 플레이트를 관통하여 갖춰진다. 작업플레이트들은 분무장치로부터 작업플레이트상에 분무되는 물에 의해 냉각된다.

천정 구조물의 중시부는 다수의 전극(28)을 지지하기 위한 수단을 갖고 있는 델타(26)를 포함하고, 통풍연돌구(30)가 천정의 한 부위를 통과하여 형성된다. 델타지지플레이트(32)는 델타 주위로 연장되어 있고, 환형분무링(34)은 통풍연돌에 냉각액을 분무하는 통풍연돌구 주위로 연장되어 있다. 물은 주헤더(14)에 연결된 파이프(17')를 통해 분무링(34)으로 공급된다.

제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 냉각유체, 즉 물은 천정 주위에 뻗어 있는 링형 주 헤더(14)에 연결된 주급수파이프(36)를 통해 분무장치로 공급된다. 방사방향 안쪽으로 연장되어 있는 다수의 보조헤더(16)들은 헤더(18)들은 각각이 보조헤더(16)의 한쪽에서 돌출되어, 방사상으로 연장되는 Ⅰ형비임(12)과 매우 근접하게끔 연장되며 분무 파이프중 여러개는 천정주변에 놓여진다. 보조헤더(16) 및 Ⅰ형비임(12)들은 천정을 사실상 동일한 크기의 6개구역(38)으로 나눈다. Ⅰ형비임들과 함께 주헤더 및 보조헤더들은 천정 구조물용 프레임을 한정하고, 또 상부나 덮개 플레이트 및 하부나 작업플레이트(22)들을 지지한다.

다수의 분무노즐(40)들은 제 6 도 및 제 7 도에서 도면부호(42)로 나타낸 바와 같이 적절한 고정수단에 의해 각각의 분무파이프(18)에 고정된다. 분무 파이프의 자유단들은, Ⅰ형비임에 고정되고 분무파이프의 평평한 단부(46)가 삽입되는 개구부를 갖고 있는 브래킷(44)에 의해 Ⅰ형비임(12)에서 지지된다. 분무파이프들의 다른 단부들은 종래의 캠-록크장치와 같이 신속히 차단되는 적절한 커플링(48)에 의해 보조헤더들에 연결된다(상세히 도시되지 않았음).

제 2 도, 제 3 도 및 제 4 도에서 볼수 있는 바와 같이, 환형 또는 링형 제 2 보조 배출도관(50)은 주헤더(14) 바로밑의 천정주위로 연장된다. 천정하부 플레이트의 하변은 도관(50)의 중앙부근에서 도관과 연결되고, 본 발명의 한 실시예에서는 냉각유체배출구 또는 슬롯(52)이 덮개플레이트와 하부플레이트 사이의 냉각 공간으로부터 냉각액을 완전히 배출시키기 위해 도관(50)의 측벽에 형성된다. 하나 또는 그 이상의 배출파이프(54)는 냉각액을 냉각구역으로부터 완전 배출시키기 위해 도관(50)으로부터 연장되어 펌프수단(56)(제15도)에까지 이른다.

이 구역에서의 보조헤더(16")는 타보조헤더(16)드로보다 직경이 더 작다는 것을 제 3 도에서 알 수 있는데, 이것은 통풍연돌구(30)의 존재로 인해 훨씬 더 짧은 분무파이프(18')들이 사용되기 때문이다.

제 2 도 및 제 3 도에서 약간 개략적으로 도시된 바와 같이, 작업플레이트의 온도를 모니터하기 위해 열전대(58)가 작업플레이트내에 마련된다. 열전대는 원하는 온도로 유지하기 위하여 냉각되어지는 천정의 어느 또는 모든 부위나 다른 구조물로의 냉각액의 흐름율을 조절하기 위하여 와이어(60)를 통해 적절한 제어부(도시되지 않았음)에 연결된다.

보강용 이음플레이트(62)는 천정 원주 주위지저미에 위치한 링에 용접되어 있으며, 제 1 도에서와 같이, 리프트후크 또는 브래킹(64)이 천정을 올리고 지지하기 위해 천정의 여러지점에 갖춰진다. 또한, 제 2 도 및 제 5 도에서와 같이 급수파이프(36)는 한쌍의 브래킷(66)에 의해 지지된다.

제 9 도 및 제 10 도에서는 분무냉각수단이 델타(26')에도 갖춰진, 본 발명의 변형예가 도시되어 있다. 이 분무장치는 보조헤더(16)의 상단에서 천정의 정점까지 연장되어 있는 일련의 스포우크(spoke)형 분무헤더(68)와 원주상으로 연장하는 분무파이프에 의하여 지지되는 다수의 분무노즐(72)을 갖는 분무파이프(70)로 되어 있다. 링형도관(74)은 델타의 바닥플레이트(76)의 저변 또는 외변에 접합되며, 냉각액 배출구(78)는 델타내의 냉각 구역에서 냉각액을 제거하기 위해 도관(74)내에 형성된다. 전극(28)에는 절연된 개구부(80)가 갖춰진다.

제 11 도 및 제 12 도에는 측벽(S)을 냉각하기 위한 분무장치가 도시되어 있는데, 이것은 하부지역 둘레로 연장되는 동심상으로 배열되고 인접된 한쌍의 급수링 또는 헤더(82)와, 외부헤더(82)와 인접하여 연장되어 있는 귀환 또는 배수파이프(84)와, 공급파이프에서 벽상부의 환형헤더(88)까지 위쪽으로 연장되어 있는 다수의 곧게선 공급헤더(86)와, 원주상으로 연장되어 있는 다수의 분무파이프(90)들로 구성되고, 각 분무파이프는 제 12 도에서 쇄선으로 도시한 바와 같이 분무패턴을 만들기위한 다수의 분무노즐(92)을 갖추고 있다. 직립공급 헤더들은 벽주위 원주상에 매 30˚정도의 간격으로 위치하며 통상적으로 이용되는 버크 스테이(buk stay)관을 대신한다. 내부 또는 작업플레이트(94)는 분무장치의 내측상에 지지되며, 외부덮개플레트(96)는 냉각유체용 냉각구역을 한정하도록 분무장치 외측상에 지지된다. 다수의 청소파이프들은 적절한 펌프수단을 통해 냉각구역에서 냉각액을 배출시키기 위해 벽주변 원주상에 매 30˚간격으로 배치되어 있다. 필요하다면, 견고한 작업플레이트 대신에 개개의 이동가능한 다수의 판넬을 이용할 수도 있다.

로 하부주위로 연장하는 공급헤더(82) 및 배수파이프(84)는 도어잼(door jam)을 제공하도록 위치(100)에서 상향으로 변형되어 있다. 이들 파이프들은 출탕구 지역에서 쇄선(100')으로 나타나 있다.

제 13 도 및 제 14 도에서는 본 발명의 세 번째 변형예가 도시되어 있으며, 여기에서 냉각수는 제 2 도 및 제 3 도의 슬롯(52)을 통해서가 아니라 청소파이프(102) 및 펌프수단에 의해 완전히 배출되거나 제거된다.

제 15 도에서 볼수 있는 바와 같이, 펌프수단 (56)은 파이프(106)내의 벤튜리(104)를 포함할 수 있으며, 이 벤튜리는 로의 타구역으로부터 폐수를 운반한다. 배출파이프(54)는 벤튜리에 연결되어, 물이 파이프(106)를 통해 흐를 때 파이프(54)내에 저압이 생겨서 냉각액을 냉각공간으로부터 제거하게 된다.

노즐(40)에서 분무된 냉각수는 작은 물방울들을 형성하여 그 표면적이 매우 넓게 되므로 냉각능력이 향상된다. 더구나, 냉각수의 물방울이 증기로 바뀌어도 과압화 및 폭발의 위험성은 없다. 대신에, 물의 증발로 인해 종래의 유동냉각법에 비해 냉각효과면에 있어서 10배이상의 증대를 가져온다. 냉각구역으로부터의 물의 완전배출은 냉각구역에서 냉각액의 누적을 방지하고 저압을 유지하여서 로속으로 냉각액이 누출될 가능성이 거의 없게 된다.

본 발명을 실시하는 시험적인 장치에서, 천정구조물의 측방 및 하부플레이트는 15.9mm(5/8") 두께의 강으로 구성되며, 반면에 덮개플레이트는 같거나 조금 얇은 두께의 강으로 이루어진다. 주헤더파이프(14) 및 배출도관(50)은 12.7mm(1/2") 두께벽을 갖는 표준형 102mm(4") 파이프이다. 분무파이프(18)는 표준형 38.1mm(1 1/2")파이프이다. 보조헤더가 Ⅰ형비임(12)가 평행하게 연장되어 있는 곳에서의 Ⅰ형비임은 대략 178mm(7") 깊이로 되어 있는데 비해, Ⅰ형비임이 분무헤더를 수반하지 않는 곳에서의 Ⅰ형비임의 깊이는 대략 305mm(12")로 된다. 제 11 도 및 제 12 도에 도시된 본 발명 형태에서의 측벽플레이트(94)는 15.9mm(5/8")두께의 강판이며, 제 9 도 및 제 10 도에 도시된 형태에서는 76.2mm(3") 파이프가 전극공 주위에 사용된다. 본 발명의 이러한 형태를 위해 청소수단이 델타주변에 약 90˚간격으로 배치되고 주청소장치와 통하게 된다.

지금까지 이 시험장치는 1800번 가열하는 동안 성공적으로 작동되어 왔으며, 종래의 유출냉각 장치보다 약 40% 증가된 냉각율을 나타냈다. 더구나, 냉각액 사용량이 종래장치에 있어서는 냉각표면적 ㎡당 183-204ℓ/m(1평방피트당 1분에 4.5 내지 5.0갈론)이었던것에 비해 본 발명에서는 106ℓ(2.6갈론)만의 냉각액이 사용되었다. 시험장치에서의 펌프는 벤튜리로 구성되며, 이 벤튜리를 통해 로의 또다른 지역으로부터 나온 폐수가 흐르게되어, 청소장치내를 저압으로 만들어 냉각공간으로부터 냉각유체를 배출시키게 된다. 펌프의 작동이 본 발명의 성공적인 작동에 필수적인바, 이것은 펌프없이는 냉각구역에서의 수량 조절이 어렵기 때문이다. 본 시험장치를 통한 시험에서 펌프가 작동하지 않을때는 냉각구역이 물로 채워지고 검사용 출입구를 통해서 누수발생이 있었다.

상기에서는 바람직한 예를 통해 본 발명을 상세히 설명하였지만 첨부되는 특허청구범위의 본 발명 사상의 범위내에서 다양한 변형이 있을 수도 있다.

Claims (22)

1. 사이의 둘러싸는 공간을 형성하는 외부플레이트(20,96)와 용기, 로 또는 그 부분품의 내부열에 노출되는 내부플레이트(22,76,94)를 갖고 있고 상기 내부플레이트는 용기, 로 또는 그 부분품을 냉각시키는 방법에 있어서, 분무방울들이 표면적 접촉으로 열을 흡수할 수 있는 양으로 작은 물방울 형태인 액체 냉각제의 분무를 상기 내부플레이트 쪽으로 향하게 하는 단계와, 상기 내부플레이트상에 냉각액의 불필요한 누적을 방지하게 되는 사실상 냉각액이 액체 형태로 될 때 내부 플레이트 표면으로부터 냉각액을 제거시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각액 방울이 100℃(212℉) 이하의 온도로 유지됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각액 방울이 60℃(140℉) 이하의 온도로 유지됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각액 펌프수단(56)에 의해 상기 둘러싸인 공간으로부터 제거됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 펌프수단으로서 벤튜리(104)가 사용됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각액을 상기 공간으로부터 배출시키기 위해 저압을 만들도록 폐수가 용기 또는 로의 또다른 지역으로부터 상기 벤튜리(104)를 통해 순환됨을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 냉각액은 물이고 가압하에서 상기 내부 플레이트(22,76,94)쪽으로 분무됨을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 플레이트(22,76,94)의 온도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 온도에 대응하는 냉각액의 흐름율을 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 사이의 둘러싸는 공간을 형성하는 외부플레이트(20,96)와 용기, 로 또는 그 부분품의 내부열에 노출되는 내부플레이트(22,76,94)를 갖고 있고, 상기 내부플레이트는 용기, 로 또는 그 부분품을 냉각시키기 위한 장치에 있어서, 분무방울들이 표면적 접촉으로 열을 흡수할 수 있는 양으로 작은 물방울 형태인 액체 냉각제의 분무를 상기 내부플레이트쪽으로 향하게 하기위해 상기 둘러싸인 공간으로 연장된 분무수단(14,16,16',16",18,18',34,40,68,70,72,82,86,88,90,92)과, 상기 내부플레이트상에 냉각액의 불필요한 누적을 방지하게 되는 사실상 냉각액이 액체형태로 될 때 내부플레이트 표면으로부터 냉각익을 제거시키기 위해 상기 둘러싸인 공간과 연결된 배출수단(50,54,56,74,84,98,102,104,106)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 분무수단은 냉각액 공급원에 연결되는 헤더파이프 분무수단(14,16,16',16",68,82,86,88), 상기 헤더파이프 수단으로부터 냉각액을 수용하기 위해서 상기 헤더파이프 수단에 연결되는 다수의 분무 파이프(18,18",70,90), 및 상기 분무파이프에 의해 둘러싸인 공간 전체에 걸쳐 냉각액이 균일하게 분무되도록 하는 다수의 분무노즐(40,70,92)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 배출수단이 펌프수단(56)으로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 펌프수단 벤튜리(104)로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 내부플레이트(22,76,94)가 내화물로 제조되어 있지 않음을 하는 장치.
14. 제 9 항에 있어서, 상기 분무수단(14,16,16',16",18,18',40,68,70,72,82,86,88,90,92)이 상기 내부 및 외부플레이트(20,22,76,94,96)을 위한 지지뼈대를 형성함을 특징으로 하는 장치.
15. 제 8 항에 있어서, 내부플레이트(22)의 온도를 모니터하기 위해 온도측정수단(58)이 내부플레이트에 연결되어 있고, 제어수단이 측정된 온도에 응답하여 냉각액의 흐름율을 조절하기 위해 상기 온도측정수단에 연결되어 있음을 특징으로 하는 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 측정수단이 상기 내부플레이트(22)에 내장된 열전대로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
17. 제 8 항에 있어서, 상기 부분품은 용기 또는 로의 천정(R)임을 특징으로 하는 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 내부 및 외부플레이트(20,22)는 용기 또는 로의 일체형 천정구조물(R)을 형성하도록 상기 분무수단(14,16,16',16",18,18',34,40,68,70,72)에 지지됨을 특징으로 하는 장치.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 원위치의 조사, 유지 및 보수를 위해 둘러싸인 공간으로 출입할 수 있도록 적어도 상기 외부플레이트(20)를 통해 출입수단(24)이 갖춰져 있음을 특징으로 하는 장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 천정(R)은 다수의 구역(38)으로 이루어지며, 각 구역들은 천정의 예정된 각도구역을 걸쳐 연장되어 있으며; 또 내부 및 외부플레이트(20,22)를 포함하고, 상기 분무수단(14,16,16',18,18',34,40)이 각 구역을 걸쳐서 균일하게 분포되어 있으며; 상기 구역들은 상기 일체형 구조물의 형태에 연결되어 있음을 특징으로 하는 장치.
21. 제 17 항에 있어서, 상기 천정(R)은 전극(28)이 로의 내부로 연장되는 입구를 갖고 있는 델타(26')를 포함하며, 상기 델타는 둘러싸인 공간을 형성하는 내부 및 외부금속플레이트로 되어있고; 상기 분무수단(68,70,72)은 내부플레이트(76)를 냉각하도록 내부플레이트쪽으로 액체 냉각제를 향하게 상기 공간속으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
22. 제 9 항에 있어서, 상기 용기 또는 로는 사이의 둘러싸인 공간을 형성하는 내부 및 외부플레이트(94,96)를 갖고 있는 측벽(S)으로 되어 있고, 분무수단(82,86,88,90,92)이 측벽의 내부플레이트(94)를 냉각시키도록 측벽내의 둘러싸인 공간으로 연장되어 있음을 특징으로 하는 장치.

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