KR940005093B1 - 표면에 내화물을 형성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

표면에 내화물을 형성하기 위한 방법 및 장치

제1도는 입자물질이 주입선을 따라 란스로 주입되는 수단의 구체예를 나타내는 개략도.

제2도는 보충 기체를 주입선에 도입하는 수단을 포함하는 주입선 콘넥터의 단면도.

제3도는 안전성 절단을 포함하는 주입선 콘넥터의 부분 단면도.

제4도는 란스의 구체예의 개략적 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

0 : 배출구 1 : 란스

2 : 입자 3 : 호우퍼(hopper)

4 : 개방 원추형 베이스 5 : 패들(paddle)

6 : 수직축 7 : 판

8 : 독터 9 : 슈우트

10 : 벤츄리 11 : 선

12 : 호오스 부분 13 : 콘넥터

14 : 두 번째 호오스 부분 15 : 산소 공급원

16 : 밸브 17 : 보충 기체 공급 호오스

18 : 불활성 기체 공급원 19 : 외부 슬리브

20 : 연결관 22 : 부쉬의 한쪽 끝

23 : 부쉬(bush) 24 : 부쉬의 한쪽 끝

25 : 내부 슬리브 26 : 부쉬의 다른쪽 끝

27 : 구멍 29 : 환상 공간

31 : 칼라 32 : O - 링

33 : 고정고리 35 : 절단끝선

36 : 콘넥터 조각 37 : O - 링

38 : 칼라 39 : 첫 번째 나사

40 : 보유 칼라 41 : 케니지

42 : 구멍 43 : 두 번째 나사

44 : 버트끝 45 : 보충 주입 콘넥터

본 발명은 조연제(助燃劑) 담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 란스의 배출구로부터 표면에 분무함으로써, 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시, 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 내화물을 형성시키는, 표면에 내화물을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 조연제담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 표면에 분무함으로써 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 내화물을 형성시키는 장치로, 상기 입자와 담체 기류를 혼합하는 수단, 이들이 분무되는 배출구를 갖는 란스, 및 담체 기체와 연행된 입자를 란스 배출구에 운반하는 주입선으로 구성된 내화물 형성장체에 관한 것이다.

그러한 방법들은 내화블럭 및 다른 표면상에 내화피복을 형성하는데 유용하고, 현장에서 노내장(爐內裝)을 수선하거나 강화하는 데 특히 적당하고 몇몇 경우에 노(爐)가 아직 작동하는 동안에 사용될 수 있다. 이 방법들은 내화제및 용해금속 즉 노내에서 철 및 강철 공업에 사용되는 전환기 및 레이들 사이의 접촉에 의해 발생된 부식을 수선하는 용도에 특히 적절하다.

이 분야의 선행 기술로는 영국 특히 제1 330 894호(글라베르벨) 및 제2 053 524A호(석탄 공업[특허]사)명세서에 개시된 것들이 있다.

잘 알다시피, 내화입자는 형성되는 물질에 원하는 내화성을 부여하도록, 예를 들면 내화입자가 분무될 내화 지지체의 화학적 조성을 어울리게 하거나 그 표면상에 보다 양질의 내화 표면을 형성하도록 선택된다. 산화될 수 있는 물질로서는, 형성될 내화물에 특정 성질을 부여하는 것이 필요할 때 마그네슘 및 지르코늄과 같은 다른 물질의 입자가 사용될 수 있으나, 규소 및/또는 알루미늄 입자를 사용하는 것이 가장 보편적이다. 물론 사용할 수 있는 다른 물질이 있으나 일반적으로 이들을 덜 바람직하다. 50㎛ 이하 또는 심지어 10㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 산화될 수 있는 입자를 사용할 것을 추천한다(영국 특허 제1 330 894A호).

원하는 정도의 연소를 위해 충분한 산소를 이용하는 것이 물론 명백하게 바람직하고 실질적으로 초과량의 산소를 공급하는 것이 추천되었다. 예를 들면, 영국 특허 제1 330 894A호에서는 담체 기체로 산소를 사용할 것을 추천하고 그 실시예에서는, 1200L 산소내에서 혼합 입자를 시속 60㎏의 속도로, 480L 산소에서는 혼합 입자를 시속 30㎏으로 주입할 것을 설명한다.

산화될 수 있는 물질을 항상 내화물의 질을 저하시키므로, 형성된 내화물질은 산화될 수 있는 물질을 실질적으로 포함하지 않아야 하며, 타지 않은 물질은 분무시 열을 생성하지 않아 버려져야 한다. 이것은 불필요하게도 공정 비용에 추가된다. 잔존하는 산화될 수 있는 물질이 형성되는 내화물내에 파묻히면 태우기가 힘들기 때문에, 산화될 수 있는 물질이 분무될 표면에 노출된 동안에, 또는 그의 주기동안에 태워야 한다. 사용시, 물질이 분무되는 란스 끝의 배출구는 내화물이 형성되는 표면으로부터 10-30cm 정도의 거리를 유지해야 하고 그 결과 산화될 수 있는 물질이 빠르게 타는 것이 바람직하다. 그러한 빠른 연소는 산소가 풍부한 기류에 잘 혼합된 매우 작은 산화될 수 있는 입자를 사용함으로써 촉진된다.

또한 형성된 내화물의 내구성을 증진시키기 위해, 특히 내화물이 그 작동시 용해된 금속과 접촉할 경우 내화물이 기공이 없는 것이 바람직하다. 다량의 담체 기체를 사용할 때 다공성 내화물이 형성될 위험이 커진다.

산소가 풍부한 기류에 잘 혼합된 매우 작은 산화될 수 있는 입자를 주입하는 것이 란스로부터 배출될 때의 빠르고 효율적인 연소에 가장 유익하다; 그러나 이것은 연소가 란스 배출구로 유도되는 주입선내에서 발생될 수 있다는 조건을 형성한다. 이것은 공정을 분명히 정지시키며 사용된 장치에 손상을 가져올 수 있다. 그러한 연소는 몇몇 경우에 불꽃 번식 속도가 물질이 란스로부터 나오는 속도보다 클 때 란스 배출구로부터의 역화에 의해 개시된다. 주입선내에서의 연소의 위험성은 매우 작은 산화될 수 있는 입자를 사용함으로써, 내화입자의 비율에 대해 산화될 수 있는 입자의 중량 비율이 증가함으로써, 담체 기류내의 산소의 비율을 증가시킴으로써, 그리고 주입선의 직경을 증가시킴으로써 증가된다. 역화는 비교적 온건한 형태를 위하여 단순한 란스 배출구의 차단을 유도하거나 더욱 심각할 때에는 입자가 산소 담체 기류와 혼합된 점까지 돌아간다. 이러한 이유 때문에, 글라베르벨 명의의 영국 특허 제1 330 894A호에서는 여러 가지 안전한 모양을 갖는 장치의 사용을 추천한다.

영국 특허 제2 035 524A호에서는 산화될 수 있는 입자의 산화(공기가 추천됨) 및 란스 주변 그 배출구에 대한 산소 공급을 지지하지 않는 담체 기체내의 입자의 혼합물을 주입함으로써 발생되는 역화의 문제점을 극복하는 것을 제안하였다. 공기의 2-4배의 부피 속도로 산소를 공급하면서 3000-6000L 공기내의 시간당 혼합 입자 30㎏의 주입속도를 추천하고 예시하였다. 분명히 산화를 지지하지 않는 담체 기체내의 역화를 번식시킬 수 있는 불꽃이 없을 것이다. 더욱이 152㎛까지의 다소 큰 산화될 수 있는 입자를 선택함으로써, 란스 끝 차단의 문제를 감소시킬 수 있음을 그 상세한 설명에서 제시하고 있다, 실제로 혼합물의 연소는 산소가 혼합입자와 충분히 혼합되는 란스로부터 조금 떨어진 곳에서 시작되지는 않는다. 따라서 타지 않은 산화될 수 있는 물질이 형성된 내화물에 포함될 위험이 있다. 또한 사용된 입자의 양에 대해 많은 양의 기체를 사용하는 것은 다공성 내화물의 형성을 촉진시키는 경향이 있다.

선행 명세서에 개시된 물질 주입속도는 형성될 내화물의 오히려 낮은 구성 속도를 수반한다. 내화물의 구성 속도를 실질적으로 증가시키기 위해서, 란스에 대해 하나 이상의 주입선을 사용하거나 이것이 불편하면 주입선 직경을 증가시켜 입자 혼합물의 더 큰 흐름을 수용할 수 있는 것이 필요하다. 직경이 큰 주입선을 사용하는 것은 직경이 큰 파이프내에서 불꽃이 번식하는 것을 더욱 쉽게 하기 때문에, 주입선내에서 연소의 위험을 증가시키는 경향이 있다.

란스 배출구로부터의 역화와는 별개로, 주입선내에서의 연소의 다른 중요한 위치적 원인이 있다. 입자들이 운반될 때, 서로간에, 또한 주입선의 벽과 부딪치는 것을 생각해야 한다. 이것은 열을 생성하고, 형성되는 내화물의 구성을 빠르게 하는데 바람직한 높은 담체 기체 및 입자속도에서 이 열은 특히 산화될 수 있는 입자들이 산소가 풍부한 기류에서 운반될 때 이들의 자연적인 연소를 유도하기에 충분하다.

본 발명의 목적은 내화물의 빠른 구성을 위해 물질의 높은 송출량을 허용하고 동시에 물질이 송출되는 주입선내에서 연소의 위험을 수용할 수 있을 정도로 적게하는 다용도 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 조연제담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 란스의 배출구로부터 표면에 분무함으로써, 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시에, 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 내화물을 형성하는 방법으로, 입자의 상기 혼합물이 그 자체로 담체 기류와 혼합되고, 란스 배출구로 향하는 선을 따라 주입되고, 산소가 이를 따라 적어도 한 위치에서 상기 주입선에 도입되고 란스 배출구에 도달하기전 란스 배출구를 향해 유동할 동안 담체 기체/입자 혼합물과 혼합되는 것을 것을 특징으로 하는, 표면에 내화물을 형성하는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법으로, 발생되는 자연 연소 또는 역화의 위험을 감소시키고 성취되어야 할 높은 물질 송출량과 동시에 란스 배출구로부터 배출됨과 동시에 분무된 물질이 매우 효율적인 연소를 하게 하여 타지 않은 산화될 수 있는 물질을 함유하지 않거나 거의 함유하지 않은 조밀하고 견고한 내화물을 빠른 형성을 제공한다. 견고한 내화물의 급속한 형성은, 그러한 장치에 대한 어떠한 수선도 장치의 세척을 위한 시간동안에 수행하여 충전, 진행, 비움 및 재충전을 위한 세척 준비의 정상적 조작 사이클을 방해하지 않기 때문에, 금속 공정에 사용되는 내화장치의 수선에 특히 중요하다.

산소가 란스의 끝에 주입되는 공지 공정에 비교할 때, 입자와 혼합되기 위해 도입된 산소에 시간이 주어지고 이것이 설명한 바와 같이 효과적인 연소에 유익하다. 물론 이것은 역화 또는 자연 연소가 몇몇 상황하에서 산소가 도입되는 지점 및 란스 배출구 사이의 주입선에서 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 입자가 원래 혼합되는 담체 기류는 산화될 수 있는 입자의 연소에 필요한 산소 모두를 함유한 필요는 없고 결과적으로, 연소는 산소가 도입되는 점의 주입선 상승량에서는 거의 발생하지 않을 것이다. 또한 상승류의 주입선 부분에서의 기체 속도는 주어진 입자 주입 속도를 위해 감소될 수 있다. 그러므로 이 공정은 필요한 장비의 가장 민감하고 비싼 부분, 즉 입자가 담체 기류와 혼합되는 장치가 손상되는 것을 방지하는 방법으로 쉽게 수행될 수 있다. 또한 발생되는 역화 또는 자연 연소는 산소 공급 스위치를 끔으로써 방지할 수 있다.

본 발명의 몇몇 바람직한 구체예에서, 상기 담체 기류는 불활성 기체를 포함한다. 기류내의 그러한 불화성 기체의 비율은, 산소가 도입되는 점의 주임선 상승류내에서 역화 또는 자연 연소의 위험을 낮추고 동시에 분무시에 효율적인 연소를 위해 쉽게 조절될 수 있다. 그러한 불활성 기체는 바람직하게는 질소이다. 질소는 저렴하고 용이하게 구할 수 있으며, 본 발명의 몇몇 구체예에서 입자가 혼합되는 담체 기체는 실질적으로 거의 질소로 구성되어 있다. 그러나 본 발명의 방법의 최선의 수행을 위해 입자와 먼저 혼합되는 담체 기체에 산소가 없어야 한다는 것은 결코 필수적인 것은 아니다. 실제로, 본 발명의 몇 명 바람직한 구체예에서, 그러한 담체 기체는 분무된 혼합물에 혼입되어야 할 덜 불활성인 기체를 필요로 하기 때문에 산소 일부분을 함유하며, 이는 개선된 질을 갖는 내화 생산물의 형을 높인다. 공기의 성분으로 불화성 기체 질소를 도입하는 것이 적당하다. 불화성 기체는 입자가 혼합되는 담체 기류의 적어도 30부피%를 구성하는 것이 바람직하다. 특히 추천되는 담체 기류 조성물은(산소 도입전) 산소 50부피% 및 공기 50부피%(즉 약 60%의 산소 및 40%의 질소)이다. 엄격히 말해서 불화성은 아니지만 이에도 불구하고 연소 저지 성질을 갖는 기체를 사용함으로써 유사한 이점을 얻을 수 있다. 예를 들면 이산화탄소는 입자와 먼저 혼합될 때 연소를 돕는 담체 기체의 능력을 감소시키거나 제거하기 위해 사용될 수 있다.

산소가 담체 기류로 도입되는 위치 또는 위치들은 이것의 란스 배출구(또는 란스를 따라 다른 위치들에 여러개가 있을 때 가장 근접한 배출구)를 향하여 유동하는 통로의 남은 길이를 통과하는 동안 입자 혼합물과 혼합될 수 있는 양에 대해 중요하다. 분무된 입자의 효과적인 연소를 위한 혼합의 충분한 정도는 1미터 이내의 잔존 유동 통로 길이내에서 발생할 수 있으나 그러한 혼합을 촉진시키기 위해서 산소를 란스 배출구로부터 적어도 1미터의 주입선으로 도입하는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다.

주입선내의 자연 연소의 위험을 감소시키기 위해서, 주입선안으로 도입되어야 할 산소 적어도 일부분을 발생할 혼합을 위해 충분한 잔존 유통 통로를 허락함과 함께 가능한한 먼쪽 하향류에서 도입되는 것이 바람직하다. 첫째, 이것은 산화될 수 있는 입자의 연소가 주입선내에서 지지되거나 그 안의 기체로 쉽게 지지될 수 있는 주입선의 길이를 감소시키는 경향이 있다. 둘째로, 실행에 있어, 연소선이 입자가 담체 기체에 혼입되는 지역과 란스 사이를 직진하지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명에 관한 종류에 보통 사용되는 장치에 있어서, 입자의 혼합물을 유연한 주입 호오스를 따라 란스로 옮긴다. 마찰열이 주입선내의 어떤 굽은 곳 특히 날카롭게 굽은 곳에서 생성된다는 것은 자명하다. 따라서 란스의 버트에서 또는 그 바로전에서 주입선에 산소를 도입하는 것이 바람직하다.

발생할 혼합을 위해 충분한 잔존 유통 통로를 허락하면서 가능한한 하향류 먼쪽에서 주입선에 산소 적어도 일부분을 공급하는 다른 중요한 이점은 다음과 같다. 실제로는, 기체가 주어진 수준 이상으로 공급될 때 압력을 올리는 것이 보통 편리하지 않으며 따라서 주입선에 따르는 총압력 저하가 제한되다, 산소가 하향류 방향으로 주입선을 따라 도입되는 점을 옮김으로써 선을 따르는 주어진 총 압력 저하가 선을 따라 물질 유동 속도를 증가시켜 내화물 구성속도를 증가시키는데 기여하는 것이 가능하다.

본 발명의 몇몇 바람직한 구체예에서, 산소를 주입선을 따라 떨어진 적어도 두 위치에서 주입선내로 도입한다. 이것은 한편으로는 혼합을 촉진시키는 것과 역화 및 자연 연소의 효과 및 위험을 감소시키는 것 및 다른 한편으로는 높은 유동 속도를 촉진시키는 것 사이의 우수한 절충점을 얻을 수 있도록 다른 조절 변수를 허용한다.

본 발명의 가장 바람직한 구체예에서, 산소를 주입선 인접벽에 도입하여 초기에 입자 및 주입선의 벽사이에 슬리브를 형성한다. 물론 그 슬리브의 산소를 담체 기체의 주류와 곧 혼합하지만 이것은 산소 도입점의 주입선 하향류의 벽과 입자의 흐름 사이의 충돌에 대해 부분적인 차단층을 제공하여 생성될 마찰열을 감소시키고 주입선내의 자연 연소를 저지한다.

그러한 산소는 주입선 주변에 분포된 일련의 별도의 오리피스를 통해 도입할 수 있으나 더욱 균일한 기체 슬리브를 제공하는 이유로 인해 환상흐름으로 주입선안으로 상기 산소를 도입하는 것이 바람직하다.

유익하게는, 산소는 주입선의 단면적이 증가된 지역의 주입선으로 도입한다. 본 발명의 이 바람직한 임의적 특징의 채택은 입자의 유동 저해를 일으키는 주입선내의 상당한 배압(back-pressure)을 형성하지 않고 담체 기류내로 산소가 도입될 수 있게 한다. 이 특징의 채택은 또한 주입 방향과 평행하게 주입선내로 산소가 도입될 수 있게 하며, 이것은 담체 기류내의 입자 혼합물의 유동을 촉진시키는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 가장 바람직한 구체예에서, 상기 입자를 벤츄리내의 담체 기체에 도입한다. 이것은 매끄럽고 잘 조절된 방식의 매우 간단한 입자 도입 방법이다. 이 목적을 위해 벤츄리를 사용함으로써 담체 기류내로 입자를 연속적으로 주입할 수 있고, 그러한 입자를 위해 가압 용기의 사용이 필요치 않다.

본 발명의 방법을 수행할 때 발생할 수 있는 역화 또는 자연 연소는, 산소 공급 스위치를 끔으로써 방지할 수 있는 것으로 거론되었다. 그러한 연소를 정지시키는 다른 방법들이 있으며, 이 방법들은 손으로 조절할 수 있다. 그러나 주입선내의 연소를 자동적으로 정지시키는 본 발병의 구체예에는 특별한 안정성 이점들이 있고 따라서 연소를 나타내는 상기 주입선내의 배압의 갑작스런 증가 또는 주입선의 차단은, 주입선을 따라 입자가 란스 배출구로 주입되는 것을 종결시키는 데 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 몇몇 구체예에서, 압력의 증가는 주입선을 분리하는 데 사용된다. 이것은 란스 배출구로 주입되는 것을 분명히 종결시키고 주입선의 부분과 밀착되어 있는 콘넥터를 주입선에 함입시켜서 매우 단순한 방법으로 수행할 수 있다. 그러한 콘넥터 및 선(line) 부분의 분리에 대한 저항은 선내의 연소 또는 그 차단에 기인한 선내의 압력의 실질적인 상승으로 극복될 수 있는 한편 정상적 작동을 제공하기에 충분하도록 쉽게 배열될 수 있다. 그러한 분리는 그 자체로 사용될 수 있고, 바람직하게는 사용된 물질의 소모를 방지하기 위해 입자가 도입되는 기류를 끄고/끄거나 담체 기류내로 입자 혼합물이 도입되는 것을 정지하는 것으로 사용할 수 있다. 예를 들면 그러한 분리는 전기 제어 회로를 차단함으로써 발생될 수 있다.

대신에 또는 그 외에 주입선의 차단 또는 그 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 급격한 증가는 불활성 기체가 상기 주입선으로 도입되는 것을 개시하기 위해 사용된다. 기체의 그러한 도입은 주입선내의 임의의 연소를 저지하는 경향이 있고, 이 효과는 바람직하게는 그러한 압력의 증가가 상기 산소의 도입 대신에 불활성 기체가 주입선으로 도입되는 것을 개시하기 위해 사용될 때 향상된다.

본 발명의 여기에 기술된 방법을 수행하는데 사용하기에 적당한 장치에 관한 것이고, 따라서 조연제담체기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 표면에 분무함으로써 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시, 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 표면상에 내화물을 형성하기 위한 장치로, 상기 입자를 담체 기류와 혼합하는 수단, 및 담체 기류와 연행된 입자를 이들이 분무될 란스 배출구로 운반하는 주입선으로 구성되고, 산소를 란스의 배출구로부터 적어도 1m 및 혼합수단의 선하향류내의 하나 또는 그 이상의 오리피스를 통해 담체 기체/입자 혼합물내로 수소를 도입하는 수단이 제공된 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.

이것은 여기에 나타난 방법을 수행하기 위한 매우 간단한 장치이다. 담체 기류를 적절히 선택함으로써, 선내의 실질적인 연소 위험을 산소 도입 오리피스(들)의 하항류인 주입선 부분에 한정하여서 필요한 장비의 가장 민간하고 비싼 부분 즉 입자가 담체 기류와 혼합되는 부분을 손상으로부터 보존할 수 있다. 동시에, 산소가 담체 기류 및 입자와 완전히 혼합되는 유동 통로의 충분한 길이가 남아 있어서 란스 배출구로부터 배출시 효과적인 연소를 촉진한다. 또한 선내의 연소는 산소 공급 스위치를 끔으로써 정지시킬 수 있다.

바람직하게는 란스의 버트 또는 그 직전의 주입선내에 산소 도입 오리피스가 있다. 이것은 담체 기체/입자 혼합물에 산소를 적어도 일부분 도입하는 것을 연기하면서 란스의 단순한 구성을 허락한다.

본 발명의 몇몇 바람직한 구체예에서, 산소 도입 오리피스는 상기 주입선을 따라 떨어진 적어도 두 위치에 제공된다. 이것은 여러 위치에서 도입될 수 있는 산소의 양에 대한 장치의 다양성을 증가시켜서 장치의 효율성 및 안정성을 기여한다.

유익하게는 그러한 산소 도입 오리피스(들)는 주입선 주변에 주입선을 따라 적어도 한 위치에 분포되어 있다. 이 특징을 채택함으로써, 산소를 주입선에 도입하여, 입자 및 주입선의 벽 사이에 기체 슬리브를 형성하도록 한다. 물론 그 슬리브의 산소는 담체 기체의 주류에 곧 혼합되지만, 산소 도입점의 주입선 하항류와 입자의 흐름 사이의 충돌에 대한 부분적인 차단층을 제공하여 생성될 마찰열을 감소시키고 주입선내의 자연 연소를 저지한다.

바람직하게는, 환상 산소 도입 오리피스는 더욱 균일한 기체 슬리브의 형성을 촉진하기 때문에 적어도 하나가 필요하다.

본 발명에 따르는 장치의 바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 산소 도입 오리피스가 주입선의 단면적인 증가되는 지역에서 주입선내에 제공된다. 이것은 주입선을 따라 란스까지의 입자의 유동을 방해하는, 주입선내의 실질적인 배압이 생겨남이 없이 산소 도입을 발생시킨다. 이러한 특징의 채택은 상기한 바와 같이 형성된 기체 슬리브를 연장시켜서 주입선내의 자연 연소에 대해 제공되는 보호를 증진시킨다.

유익하게도 적어도 하나의 산소 도입 오리피스는 주입선의 축을 따라 배열된다. 이것은 담체 흐름내 입자의 유동을 촉진하는 경향이 있는 도입된 산소의 유동을 초래하기 때문에 바람직하다.

바람직하게는 입자의 담체 기류를 혼합하는 수단은 벤츄리이다. 이것은 입자가 매끄럽고 잘 조절된 방식으로 담체 기류와 혼합될 수 있도록 하는 간단한 장치이다. 이 목적을 위해 벤츄리를 사용함으로써, 입자가 담체 기류로 연속적으로 주입될 수 있게 하고, 그러한 입자를 위한 기압 용기의 사용을 필요로 하지 않는다.

주입선의 차단 또는 주입선내의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 급격한 증가를 감응하는 수단을 제공하여 입자가 주입선을 따라 란스 배출구로 주입되는 것을 종결시키는 것이 특히 바람직하다. 이것은 선내의 연소를 자동적으로 정지시키는 수단을 제공함으로써 조작시 안전성의 이점을 준다. 입자들의 주입의 종결은 주입선을 따른 모든 유동을 종결시키거나 입자 혼합물을 담체 기체안으로 주입하는 것을 정지함으로써 수행할 수 있다.

본 발명의 몇몇 바람직한 구체예에서, 그러한 압력 감응 수단은 주입선을 분리하기 위해 작동된다. 이것은 입자들이 란스 배출구로 모두 주입되는 것을 종결시키고 매우 간단한 방법으로 수행할 수 있다. 바람직하게는, 그러한 압력 감응 수단은 두 번째 부재내로 슬라이드될 수 있는 첫 번째 관형 부재 및 주입선내의 압력이 분리를 행하기에 충분하게 증가될때까지 그 분리를 저지하는 부재들 사이에 원하는 고정 압력을 내는 수단으로 구성되어 있다. 예를 들면, 주입선의 부분과 꼭 맞게 밀착되어 있는 콘넥터를 주입선에 함입시키는 배열을 할 수 있다. 그러한 콘넥터 및 선부분의 분리에 대한 저항은 그 차단 또는 선내의 연소에 기인한 선내의 실질적인 압력 증가로 극복될 수 있으면서 정상적인 조작에 적응하기에 충분하도록 쉽게 배열할 수 있다.

대신에 또는 그 외에, 장치는 주입선에 불활성 기체 공급원을 연결시키기 위해, 불활성 기체 공급원, 및 주입선의 차단 또는 주입선 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 급격한 증가를 감응하기 위해 제공된 수단을 포함하는 것이 바람직하며 그러한 구체예에서, 그러한 압력 감응 수단은 산소가 주입선에 도입되는 것을 차단하도록 그리고 불활성 기체 공급원이 적어도 하나의 산소 도입 오리피스를 통해 주입선으로 연결되게 하도록 조작된다.

이 같은 방법으로, 담체 기체는 산소의 공급을 감소시키거나 불활성 기체의 공급을 증가시킴으로써(또는 둘다 행함으로써) 비-조연제로 되어 개조된 기체 담체가 주입선내의 연소를 지지하지 않을 것이다.

본 발명의 바람직한 구체예는 하기의 도면들을 참고로 상세히 설명한다.

제1도에 있어서, 배출구(0)를 갖는 란스(1)은 조연제담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 표면에 분무함으로써, 산화될 수 있는 입자의 연소시 적어도 내화입자의 표면을 용해시커거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 그 표면에 내화물을 형성하기 위해 제공된 것이다. 분무될 입자들(2)의 바람직한 혼합물은, 수직축(6)상에서 회전할 수 있는 패들(5)을 포함하고 개방 원추형 베이스(4)를 갖는 호우퍼(3)안에 놓는다. 판(7)은 호우퍼의 베이스(4)에 있는 열린곳 아래의 축(6)에 의해 옮겨지고 독터(8)는 판으로부터 물질을 흩어내리기 위해 호우퍼의 베이스의 바깥쪽에 제공되어 그것이 슈우트(9)로 떨어져 벤츄리(10)로 가게 한다. 담체 기류를 선(11)을 따라 벤츄리(10)에 주입하고 분무될 입자 물질을 벤츄리(10)로부터 나온 휠수 있는 호오스 부분(12)으로 끌어내고 콘넥터(13), 두 번째 휠수 있는 호오스(17)를 부분(14) 및 란스91)로 향하게 한다. 산소공급원(15)를 제공하고 이것을 밸브(6) 및 휠수 있는 보충 기체 공급 호오스 통해 콘넥터(13)에 연결하여 담체 기체/입자 혼합물이 란스 배출구(0)에 도달하기 전에 산소가 주입선 (12), (13), (14), (1)내에 도입될 수 있게 한다. 또한 공급원(15)으로부터의 산소 대신에 콘넥터(13)에 선택적으로 주입할 수 있는 질소와 같은 불활성 기체의 공급원(18)도 밸브(16)에 연결된다.

이 구체예의 여러 가지 변화에서, 두 번째 휠수 있는 호오스 부분914)이 빠질 수 있는 콘넥터(13)는 란스(1)의 버트 끝에 직접적으로 부착될 수 있다.

제2도에는, 콘넥터(13) 및 이것이 휠수 있는 호오스 부분(12)와 (14)사이 또는 란스(1)의 버트에서 주입선에 부착된 방법이 상세히 나타나 있다. 콘넥터(13)은 보충 기체 공급선(17)과의 연결을 위해 연결관(20)이 결합되어 있는 외부 슬리브(19)를 포함한다. 슬리브(19)는 입자가 담체 기류내로 혼합되는 벤츄리(10)로부터 나온 호오스 부분(12)에 다른 끝(24)을 맞추는 부쉬(23)의 한쪽 끝(22)을 받기 위한 한쪽 끝에서 (21)로 내부 연결된다. 부쉬의 다른쪽 끝(24)은 호오스(12)로부터 콘넥터(13)를 통하여 물질의 매끄러운 유동을 촉진하는 경사진 내부 표면을 갖는다. 휠수 있는 호오스(12)는 바람직한 방법으로 부쉬의 다른쪽 끝(24)에 부착되어 있다. 내부 슬리브(25)의 상승류 말단은 부쉬(23)의 결합된 끝(22)내에 부착되어 있어서, 외부 슬리브(19)내의 구멍(27)을 통해 연결관(20)과 통해 있는 환상공간926)을 외부 슬리브(19)로 경계를 정한다. 내부 슬리브(25)의 안쪽면은 부쉬(23)의 경사진 내부표면의 안쪽면으로 실질적으로 매끄러운 연결이어서 다시 매끄러운 유동을 촉진시킨다. 내부 슬리브의 하향류 끝에서, 분무될 입자를 유동통과시키는 콘넥터(13)의 내부 표면은 지역(28)상의 단면적 및 직경이 증가되어서 하항류의 휠수 있는 호오스 부분(14)의 내부 표면으로 매끄럽게 이동할 수 있게 한다. 증가된 단면적을 갖는 지역(28)내에서, 환상공간(26)은 콘넥터(13)과 동축방향으로 배열된 환상 오리피스(29)내에서 종결된다. 이것은 입자의 유동을 방해하는 주입선내의 상당한 배압을 일으킴이 없이 담체 기류내로 산소가 도입되게 하고 또한, 담체 기류내 입자의 혼합물 유동을 촉진시키는 경향이 있다. 더욱이, 이 구조를 채택함으로써, 산소가 주입선내로 도입되어 주입선의 벽과 입자사이에 슬리브를 형성할 수 있다. 물론, 이 슬리브의 산소는 담체 기체의 주류와 곧 혼합될 것이나 산소도입점의 주입선 하향류와 입자류 사이의 충돌에 대해 부분적인 차단층을 제공하여 생성될 마찰열을 감소시키고 주입선내의 자연 연소를 저지한다.

외부 슬리브(19)의 하항류 끝은(30)에서 외부로 연결되어 칼라(31)를 받아들이고 있고 이곳으로 하항류의 휠수 있는 호오스 부분(14) 또는 란스(1)가 들어가 맞추어져 있고 주입선 부분 주위의 휠수 있는 O-링(32)는 고정고리(33)에 의해 칼라(31) 및 호오스 부분(14) 또는 란스(1)에 받쳐져 있다. 하항류의 휠수 있는 주입선 부분(14) 또는 란스(1)는 O-링(32)에 의한 고정력에 의해 콘넥터(13)에 연결되어 있다. O-링(32)에 의한 고정력을 조절하여 란스 배출구 또는 주입선의 차단 또는 주입선내의 연소를 나타내는 주입선에서의 배압의 급격하고 충분한 증가가 호오스(14) 또는 란스(1)로 구성된 하항류 주입선 부분 및 콘넥터(13) 사이의 연결부에서 주입선의 분리를 발생시켜 입자가 란스 배출구로 주입되는 것을 종결시킬 수 있다. 대신에 그러한 고정력은 호오스(14) 또는 란스(1)로 구성된 하항류 주입선 부분의 유지를 보장한다.

후자의 경우에 있어서, 배압의 갑작스럽고 충분한 증가의 결과로 인한 주입선의 분리는 제3도에 나타난 바와 같이 다른 콘넥터를 포함함으로써 확정될 수 있다.

제3도에 있어서 (12) 또는 (14)와 같은 주입선 호오스 부분은 선내의 돌발적인 초과 압력의 발생시 주입선의 자동절단을 위한 일반적으로 (34)로 표시된, 콘넥터를 삽입하기에 적당한 위치에서 절단한다. 주입선 호오스 부분의 두 절단 끝은 단지 부분만 나타난 콘넥터 조각(36)의 몸체내의 (35)에서 말단 대 말단 관계로 인접하여 위치한다. O-링(37)는 조연체(12,14)의 일부분을 둘러싸고 있는 바람직한 고정력을 발휘하기 위하여 콘넥터 조각(36)상의 첫 번째 나사(39)로 죌수 있는 칼라(38)를 이용하여 주입선 부분에 맞물리게 한다. 보유 칼라(40)는 주입선 호오스 부분에 빨리 만들어지고 다수의 구멍(42)이 뚫려진 그 호오스 부분 주변의 케이지(41)는 두 칼라를 닫기 위해 콘넥터 조각(36)상의 두 번째 나사(43)로 죈다. 케이지(41)는 콘넥터 조각(36)을 남겨두기 위해 주입선 호오스 부분의 끝에 대해 충분한 길이를 갖는다. 주입선912,14)내의 압력이 O-링(37)의 고정 효과를 극복하도록 충분히 올라가면, 주입선 호오스 부분의 끝은 콘넥터 조각(36)을 미끄러져 나가게 할 것이나 케이지(41)의 끝으로 보유 칼라(40)를 맞물려서 케이지내에 보유된다. 담체 기체는 케이지의 구멍(42)을 통하여 주입선으로부터 나가고 주입선을 통한 물질의 주입이 그칠 것이다. 기체는 여전히 빠져나가면서 불꽃이 구멍(42)을 통해 나가는 것을 방지하기 위하여, 필요하다면 케이지(41)을 암면(岩綿)층이나 유사하 내연성(耐燃性)의 기체 투과성 물질층으로 둘러싼다. 콘넥터는 주입선 호오스 부분(12,14)의 절단 끝선(35)에 대해 대칭이거나 대신에 다른 주입선 부분이 몇몇 다른 수단(도면에 나타나 있지 않음)으로 콘넥터 조각(36)에 은밀히 고정되어 있다. 기술하지 않은 벽경에서, 콘넥터 조각(36)은 물질을 분무하는 란스 배출구(0)까지 주입선 일부분을 형성하는 란스(1)의 끝마침으로 구성된다.

제4도에는 담체 기체내의 입자 혼합물을 분무하기 위한 배출구(0)을 갖는 란스(1)의 구체예를 나타냈다. 란스(1)는 담체 기체내의 바람직한 입자 혼합물을 운반하는 주입 호오스의 부착을 위해 기술된 구체예에서, 란스 축에 대해 40°의 각도로 그 버터 끝(44)으로 비스듬히 연결되는 첫 번째 콘넥터(43)를 갖는다. 이 담체 기체는 산소, 불활성 기체 또는 산소와 불활성 기체의 혼합물이다. 란스(1)의 버트 끝(44)으로 침투된 것은 란스를 통해 그 배출구(0)로 주입되는 산소의 총량을 콘넥터(43)를 통해 주입된 혼합물내의 산화될 수 있는 입자의 효과적인 연소를 일으키는 양으로 공급하기에 충분한 속도로 산소를 공급하기 위한 보충 주입 콘넥터(45)이다. 묘사한 구체예어서, 란스는 버트 끝(44)에서 배출구(0)까지 총 길이가 3m이고 보충 주입 콘넥터(45)는 약 75㎝로 란스에 침투된다. 란스(1)내의 주입선의 잔존 길이는 란스 배출구(0)에 도달하기 전에 초기 담체 기체 및 입자와 보충 주입 콘넥터(45)를 통해 도입된 산소를 완전히 혼합시키는 것을 보장하기에 충분하다.

본 발명의 여러 가지 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1]

1000℃ 이상의 온도인, 기초 내화 블럭으로 형성된 노벽상에 란스를 사용하여 담체 기체내의 마그네시아 92％, 규소 4％ 및 알루미늄 4％(이상 중량％)로 구성된 입자의 혼합물을 분무함으로써 피복을 형성한다. 사용한 마그네시아는 100㎛-2㎜의 입자 크기를 갖는다. 규소 및 알루미늄 입자는 각각 10㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖고 규소는 4000㎠/g의 비표면적을 갖고 알루미늄은 6000㎠/g의 비표면적을 갖는다.

입자의 혼합물을 970㎏/hr의 속도로 벤츄리(10)에서 담체 기류내로 도입한다. 벤츄리를 통과하는 담체기체는 공기 50부피％로 구성되고 나머지는 산소로 구성되어 산호 60％ 및 질소 40％를 포함하는 혼합 담체기체를 더고 이것은 175N㎥/hr의 속도로 주입된다.

보충 산소는 110N㎥/hr의 속도로 콘넥터(13)에서 란스로 주입선에 도입된다.

콘넥터는 란스의 버트에 위치하고 란스는 길이가 약 3m이다.

그러한 공정은 혼합물 연소의 뛰어난 연속성을 주어 주입선내 연소의 위험성이 적고 매우 높은 침전 속도로 기공성이 적은 높은 품질의 내화물을 형성시킨다.

이 실시예의 첫번째 변경에서, 175N㎥/hr의 속도로 벤츄리를 통과한 혼합 담체 기체는 같은 중량부의 질소 및 산소로 구성되어 있다. 이것은 탁월한 결과를 준다.

이 실시예의 두번째 변경에서, 175N㎥/hr의 속도로 벤츄리를 통과한 담체 기체는 질소로 구성되어 있다. 이것도 좋은 결과를 준다.

[실시예 2]

다수의 갈라진 틈이 트리디마이트 형태의 주로 실리카 블럭으로 형성된 노벽에서 발견되었다. 이러한 틈들은 1150℃의 온도인 벽에 란스를 사용하여 담체 기체내의 실리카 87％, 규소 12％ 및 알루미늄 1％(이상 중량％)로 구성된 입자 혼합물을 분무함으로 수선한다. 사용된 실리카는 입자 크기 100㎛-2㎜인 트리디마이크 2중량부 및 홍연석 3중량부로 구성되어 있다. 규소 및 알루미늄 입자는 각가 10㎛ 이하의 평균 입자 크기를 가지며 규소는 4000㎠/g의 비표면적을 갖고 알루미늄은 6000㎠/g의 비표면적을 갖는다.

입자 혼합물을 600㎏/hr의 속도로 벤츄리(10)에서 담체 기류로 도입한다. 벤츄리를 통과하는 담체 기체는 공기이며 170N㎥/hr의 속도로 주입된다.

보충 산호는 또한 170N㎥/hr의 속돌 콘넥터(13)에서 란스로 유도된 휠수 있는 호오스로 도입된다. 콘넥터는 란스의 버트로부터 약 2m에 위치한다.

그러한 공정은 혼합물 연소의 뛰어난 연속성을 주어 선을 따라 입자가 담체 기류에 먼저 도입되는 벤츄리까지의 역화 위험성이 적고 높은 침전 속도로 기공성이 높은 품질의 내화물을 형성시킨다.

[실시예 3]

내화물의 균일한 층을 블럭이 약 1200℃의 온도일 때, 입자 혼합물을 분무함으로써 일렉트로 캐스트 코어하아트 작크9상표) 블럭(지르코니아, 알루미나 및 실리카로 만들어짐)상에 부착시킨다.

사용된 입자의 혼합물은 지르코니아 35중량％ 및 규소와 알루미늄의 혼합물(이 혼합물의 규소 함량은 8％이고 알루미늄의 함량은 4％이다)내의 알루미나 53중량％로 구성된다.

알루미나 및 지르코니아 입자는 50㎛-500㎛의 입자 크기를 갖고 규소 및 알루미늄 입자는 실시예 1에 나타난 각각의 그래눌로미터를 갖는다.

란스로부터 입자의 방출 속도는 750㎏/hr이다. 벤츄리를 통과하는 담체 기체는 아르곤이고 이것은 150N㎥/hr의 속도로 주입된다.

산소는 50N㎥/hr의 속도로 벤츄리(10)의 하향류에 위치한 첫번째 콘넥터(13)에서 란스로 향하는 주입선으로 도입되고 보충 산호는 150N㎥/hr의 속도로 두번째 콘넥터(13)를 통하여 란스 버트에서 주입선으로 도입된다.

이 실시예에 따라 조작하여 입자가 먼저 담체 기류에 도입되는 벤츄리까지의 역화, 주입선내의 연소의 낮은 위험성과 함께 형성된 내화물의 질 및 침전 속도의 면에서 매우 좋은 결과를 얻는다.

Claims (27)

1. 조연제(助然劑) 담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 란스의 배출구로부터 표면에 대하여 분무하여, 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시, 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 내화물을 형성하는 방법으로서, 입자의 상기 혼합물이 그 자체로 담체 기류와 혼합되고 란스 배출구로 향하는 선을 따라 주입되고 산소가 이를 따라 적어도 한 위치에서 주입선에 도입되고, 배출구에 도달하기전 란스 배출구를 향해 유동할 동안 담체 기체/입자 혼합물과 혼합되는 것을 특징으로 하는, 표면에 내화물을 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 담체 기류가 불활성 기체를 포함하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 란스 배출구로부터 적어도 1m에서 상기 주입선에 도입되는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 란스의 버트에서 또는 그 바로전에서 상기 주입선에 도입되는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 이를 따라 떨어진 적어도 두 위치에서 상기 주입선에 도입되는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 초기에 입자와 주입선의 벽 사이에 슬리브를 형성하기 위해 그 벽 근처의 주입선에 도입되는 방법.
7. 제6항에 있어서, 산소가 환상 기류내의 상기 주입선으로 도입되는 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 선의 단면적이 증가하는 지역에서 주입선에 도입되는 방법.
9. 제8항에 있어서, 산소가 주입 방향에 평행하게 주입선에 도입되는 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입자가 벤츄리내의 담체 기체안으로 도입되는 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주입선의 차단 또는 그 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 갑작스런 증가를 주입선을 따른 란스 배출구로의 입자의 주입을 종결시키기 위해 사용하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 압력의 그러한 증가가 주입선을 분리하기 위해 사용되는 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서 주입선의 차단 또는 그 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 갑작스런 증가를, 주입선에 불활성 기체의 도입을 개시하기 위해 사용하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 압력의 증가를, 산소의 도입 대신에 주입선에 불활성 기체의 도입을 개시하기 위해 사용하는 방법.
15. 입자와 담체 기류를 혼합하는 수단, 및 담체 기체와 연행된 입자를 이들이 분무되는 란스 배출구로 운반하는 주입선으로 구성되고, 조연제담체 기체내의 산화될 수 있는 입자 및 내화입자의 혼합물을 표면에 대하여 분무함으로써, 상기 산화될 수 있는 입자의 연소시, 적어도 내화입자의 표면을 용해시키거나 연화시키는 충분한 열이 생성되어 내화물을 형성하는 장치로서, 란스의 배출구로부터 적어도 1m 및 상기 혼합 수단의 상기 선 하향류내의 하나 또는 그 이상의 오리피스를 통해 산소를 담체 기체/입자 혼합물로 도입하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 표면에 내화물을 형성하기 위한 장치.
16. 제15항에 있어서, 산소 도입 오리피스가 란스의 버트에 또는 그 직전에 있는 주입선내에 있는 장치.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 산소 도입 오리피스가 주입선을 따라 떨어진 적어도 두 개의 위치에 제공되는 장치.
18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 산소 도입 오리피스(들)가 주입선 주변에 이를 따라 적어도 한 위치에 분포되어 있는 장치.
19. 제18항에 있어서, 적어도 하나의 환상 산소 도입 오리피스가 있는 장치.
20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 적어도 하나의 산소 도입 오리피스가 주입선의 단면적이 증가되는 지역에서 주입선내에 제공되는 장치.
21. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 산소 도입 오리피스가 주입선의 축으로 배열된 장치.
22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 입자와 담체 기류를 혼합하는 수단이 벤츄리인 장치.
23. 제15항 또는 제16항에 있어서, 입자가 주입선을 따라 란스 배출구로 주입되는 것을 종결시키기 위해, 주입선의 차단 또는 그 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압(背壓)의 갑작스런 증가에 감응하는 수단이 제공되는 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 압력 감응 수단이 주입선을 분리하기 위해 조작되는 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 압력 감응 수단이, 두 번째 관형 부재내로 슬라이드될 수 있는 첫 번째 관형 부재 및 주입선내의 압력이 분리를 수행하기에 충분하게 증가될 때까지 그 분리를 저지하기 위해 상기 부재들 사이에 소요의 고정 압력을 내는 수단으로 구성되는 장치.
26. 제15항 또는 제16항에 있어서, 장치가 불활성 기체 공급원을 포함하고, 주입선에 상기 공급원을 연결시키기 위해, 주입선의 차단 또는 그 안에서의 연소를 나타내는 주입선내의 배압의 갑작스런 증가에 감응하는 수단이 제공되는 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 압력 감응 수단이 주입선에 산소의 도입을 차단하도록, 그리고 적어도 하나의 산소 도입 오리피스를 통해 주입선에 불활성 기체 공급원을 연결하도록 조작되는 장치.

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