KR910000005B1 - 용광로 투입장치용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용광로 투입장치용 냉각장치

제1도는 본 발명에 의한 투입장치를 통한 수직 단면도.

제2도는 공급 파이프의 수준에서 본 공급 시스템의 단면 상세도.

제3도는 통로상에서 본 황상 블록을 통한 수직 단면도.

제4도는 환상 블록내의 검사구를 통한 단면도.

제5도는 배출 시스템의 상세도.

제6도는 냉각 시스템의 조작에 관한 개요도.

본 발명은 용광로 투입장치용 냉각장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 용광로 헤드(head)의 중앙에 수직으로 위치한 고정 공급 챈널(fixed feed channel), 상기 공급 챈널 주위에 동축상으로 장착된 로터리 셀(rotary shell), 상기 셀의 외부에 동축상으로 장착되어 있으며 측면에서 셀과 함께 거의 환상의 실(annular chamber)(이는 로터리 셀과 함께 연결된 로터리 자켓(rotary jacket)에 의해 용광로의 내부로 부터 격리되어 있지는 않지만 분리되어 있다)을 한정하는 고정 외부 프레임(fixed outer frame), 로터리 자켓에 원추형으로 장착된 분배 스파우트(distribution spout), 셀, 자켓 및 스파우트가 용광로 및 공급 챈널의 수직축에 대해 단일 유니트로서 회전할 수 있도록 하는 제1구동장치 및, 제1구동장치에 의한 운동과는 독립적으로 수평축(이에 의하여 스파우트가 셀에 현수됨)의 주위로 스파우트가 셀에 현수됨)의 주위로 스파우트가 선회할 수 있도록 하는 제2구동장치로 이루어진 용광로 투입장치용 냉각장치에 관한 것이다.

상술한 바와같은 유형의 투입장치는 미합중국 특허 제3,880,302호에 기술되어 있는데, 상기 특허는 전세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 벨-레스(bell-less) 투입장치 즉, 투입장치가 작동되기 곤란한 조건하, 특히 부식성 분진 및 연마성 물질이 존재하는 고온, 고압의 열악을 조건하에서 매우 만족스럽게작동되는 유형에 관한 것이다.

이러한 유형의 투입장치에 있어서, 가장 많이 노출된 부분에 의한 악영향을 감소시키기 위해서 지금까지는 투입장치에 냉각 불활성 가스를 가압 순환시키는 순환 시스템이 채택되어 왔다. 이러한 순환 시스템은 이중의 목적을 지니고 있다. 즉, 가스는 순환 시스템과 접촉하고 있는 부분을 냉각시킬 뿐 아니라, 그의 압력이 용광로 내부의 압력보다 높기 때문에 고정된 부분과 이동부분 간격을 통해 용광로의 내부를 향하여 부식성 분진이 환상의 실 내부로 내려가는 것을 방지하는 흐름을 발생한다.

이러한 가스 냉각 시스템을 이용하게 되면 투입장치내에 어떤 특별한 구조장치를 필요로 하지 않는 장점이 있는 반면에, 세척, 냉각 및 가스 압축용의 부속장비가 매우 고가이고, 많은 양의 에너지가 소모될 뿐 아니라 많은 보수작업을 필요로 한다.

이러한 높은 유지비를 줄이기 위하여, 가스 냉각 시스템을 수냉 시스템으로 대체시켜야 한다는 의견이 이미 제안되었다. 그럼에도 불구하고 이러한 제안을 아직 실현에 옮기지 못했는데, 이는 장치의 크기를 감안할때 냉각시킬 고정된 부분과 이동부분간에 밀봉 및 내구성 있는 통로를 제공할 수 없기 때문이었다.

본 발명은 용광로 투입장치용의 신규의 수냉장치를 제공하여 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명에 의하여, 용광로 헤드의 중앙에 수직으로 위치한 고정 공급 챈널, 상기 공급 챈널 주위에 동축상으로 장착된 로터리 셀, 상기 셀의 외부에 동축상으로 장착되어 있으며 측면에서 셀과 함께, 상기 로터리 셀과 일체의 로터리 자켓에 의해 용광로의 내부로 부터 격리되어 있지는 않지만 분리되어 있는 거의 환상의 실을 한정하는 고정 외부 프레임, 로터리 자켓에 원추형으로 장착된 분배 스파우트, 셀, 자켓 및 스파우트가 용광로 및 공급 챈널의 수직축에 대해 단일 유니트로서 회전할 수 있도록 하는 제1구동장치 및, 제1구동장치에 의한 운동과는 독립적으로 수평축(이에 의하여 스파우트가 셀에 현수됨)의 주위로 스파우트가 선회할 수 있도록 하는 제2구동장치로 이루어진 용광로 투입장치용 냉각장치에 있어서, 로터리 셀의 상부 가장자리에 장착되어 있으며, 그의 두 동심상의 벽 즉, 외벽과 내벽이 적어도 하나의 냉각수 유입 파이프 하방에서, 프레임의 상부에 고정된 환상 블록내에 삽입된 접합부와 함께 미끌어지고, 로터리 자켓 주위에 위치되고 파이프에 의해 환상 배트에 각각 연결된 다수의 냉각 코일을 통해 중력에 의해 배트에서의 물의 통로를 제공하도록 작용하는 1 이상의 개구가 구비되어 있는 환상의 공급 배트(annular feed vat) ; 외부 프레임에 장착되어 있는 환상의 도관(annular conduit) ; 상기 도관과 결합되어 있으며 로터리 자켓에 장착되어 있는 로터리 환상 커버(rotary annular cover) ; 및 물이 파이프와 코일을 통해 환상 배트와 환상 도관 사이의 중력에 의해 흐를 수 있도록 각 코일을 로터리 커버를 통해 상기 도관에 연결시키는 파이프로 구성됨을 특징으로 하는 냉각장치가 제공된다.

환상 블록내의 통로는 유입 파이프에 대해 각을 갖고 단(段)이 지게 하는 것이 바람직하며, 상기 단부의 상방으로는, 냉각수가 흐르는 거의 수평인 그루브(groove)가 형성되어 있다.

냉각 코일의 공급 파이프 및 배출 파이프는 열 및 기계적 변형을 보상하도록 가요성이 있는 것이 바람직하다.

환상 공급 배트를 세척할 수 있도록, 프레임의 상부와 환상 블록을 통해 접근할 수 있는 개구를 설치한다.

이동성 자켓의 내측면은 볼트로 자켓에 고정된 내화성 강철 플레이트로 보강된 절연 패널과 정렬되어 있고, "열적 교량부"를 제거하기 위해 절연 섬유가 삽입되어 있다.

외부 프레임과 로터리 자켓간의 절연성 라비린스부(a labyrinth)는 분진이 환상실내로 유입되는 것을 방지하여 준다. 또한 환상의 실 내부 압력을 용광로 내의 압력으로 하는 것도 분진이 상기 환상실 내로 유입되는 것을 방지하여 준다.

본 발명을 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 분배 스파우트(10)의 상부를 나타낸 것으로서 이의 구동 및 현수장치(전체를 12로 표시)는 미합중국 특허 제3,880,302호에 기술된 유형의 것으로 본원에서는 상세히 설명하지 않는다.

구동장치는 각각 중앙 공급 챈널 주위로 셀(18)을 회전시킴으로써 용광로의 종축 주위로 분배 스파우트(10)를 회전시키며, 상기 종축에 대해 스파우트(10)의 각도를 조정하는 2개의 기어부(14 및 16)로 구성되어 있다. 두 기어부(14 및 16)는 본 도면에는 도시되지 않는 제1 및 제2모터에 의해 각각 구동된다. 스파우트가 현수된 축과 기어부(16)간의 운동을 전달하는 장치는 톱니형 림(rim)과 두 기어 케이스(본 도면에는 도시되어 있지 않으나, 전술한 미합중국 특허에는 상세히 기재되어 있음)로 구성된다.

외부 프레임(24)은 축방향으로 로터리 셀(18)과 함께, 환상 실(26)을 한정한다. 환상 실(26)은 스파우트 현수용의 자켓(31)에 의해 용광로의 내부와 분리되어 있으며, 이 자켓(31)은 로터리 셀과 일체로 되어 있다.

용광로의 열에 직접 노출되는 부분은 자켓(31)의 벽이며, 공급 챈널(20)도 어느정도 노출된다. 자켓(31)을 고온으로 부터 보호하고, 베어링 전동장치와 같은 기타의 다른 부분으로 열이 전도 또는 복사에 의해 전달되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 상기 자켓을 수개의 냉각 코일(제1도에는 4개의 코일 30,32,34 및 36으로 표시됨)로 둘러 싸고, 냉각 코일 내를 물이 중력에 의해 순환하도록 하는 구성을 제공한다. 이들 코일의 각각은 셀(18)을 따라 위치한 수직 파이프(38)를 통해 로터리 셀의 상부 가장자리에 부착되고 제2도에 상세히 도시된 환상 공급 배트(40)에 연결되어 있다.

단면이 장방형인 환상 실(40)은 셀(18)에 외부 벽(42)을 설치하므로써 쉽게 형성시킬 수 있는데, 외부 벽은 셀과 함께 상기 배트(40)의 측면 가장자리를 형성한다. 이 측면 가장자리는 스파우트의 회전시 외부 프레임(24)의 상부(50)에 장착된 환상 블록(44)의 그루브(groove) 내에서 미끄럼 운동한다. 배트(40)의 외측 가장자리와, 블록(44)의 그루브의 내측 가장자리에 결합된 두 접합부(46 및 48)는 분진이 상기 배트(40) 내로 침투해 들어가는 것을 방지한다. 두 접합부(46 및 48)는 "꽉죄인 접합부(tight joints)"를 형성하도록 의도된 것은 아니다.

블록(44)에는 통로(52)가 있으며, 이 통로를 통하여 배트(40)는 냉각수 유입 파이프(54)와 연통된다.

제2도 및 제3도에 나타난 바와같이, 통로(52)는 공급 파이프(54)의 전방에 위치하고 있지 않고, 거의 수평인 그루브(56)를 통해 연통되며, 이 그루브는 유입 파이프(54)가 단 하나만 존재할 경우, 실제적으로 환상블록(44)의 전체 주위로 연속할 수 있다. 냉각수를 그루브(56)로 유입시키는 목적은 상기 블록(44)을 냉각시키기 위함이다.

배트(40)를 세척하기 위해 적어도 하나의 진입 개구(58)(참조 : 제1도 및 제4도)가 갖추어져 있으며, 이 개구는 프레임의 상부(50)와 환상 블록(44)을 관통한다.

모든 냉각회로로 부터 물을 배출시키는 것은 프레임(24)의 내벽에 장착된 환상 도관(60)을 통해 수행한다(제1도 및 제5도 참조). 자켓(31)과 관련된 냉각회로를 회전시키기 위해 도관(60)은 자켓(31)에 장착된 환상 커버(62)를 구비하며, 이 환상 커버는 상기 자켓이 회전할시 도관(60)을 경계짓는 두 벽상을 미끄럼 운동한다. 각 냉각회로는 배출 파이프(64)를 통해 도관(60)과 연결되어 있으며, 배출 파이프는 연결박스(66)에 의해 커버(62)에 장착되어 있다. 열 및 기계적 변형을 보상하기 위해서 각 파이프(38 및 64)에 벨로우(bellow)형의 보상기(68)를 갖추는 것이 바람직하다.

제1도에 나타난 바와같이, 자켓(31)의 하면은 내열 강철 시트(72)로 보강된 단열 패널(70)과 정렬되어 있으며, 단열 패널은 자켓의 벽에 볼트(74)에 의해 부착되어 있고 단열 섬유(76)과 실(26)과 용과오 내부간의 "열적 교량부"를 제거시키기 위해 삽입되어 있다. 단열 패널(70)은 약 75㎜의 두께를 갖는다. 자켓(30)의 수직벽도 마찬가지로 단열 패널(78)과 정렬되며, 수평표면보다 노출이 덜하기 때문에 두께를 작게할 수 있다(약 25㎜).

본 발명의 또다른 특징은 프레임과 로터리 자켓(30) 사이의 라비린스형 접합부(a labyrinthine joint)에 있다. 그런데 이러한 접합의 목적은 실(26)과 용광로 내부 사이간의 분리를 더욱 효과적으로 하는데 있다. 이러한 라비린스형 접합부는 프레임(24)에 장착되고 자켓(30)의 원주시트(82)와 결합되는 원형 그루브(80)로 구성되며, 시트(82)는 그루브(80) 내에서 일정하게 돌출되어 있다. 이러한 라비린스형 접합부의 목적은 가스내에 현탁 상태로 존재하는 어떠한 분진이 용광로 입구내 압력변화로 인해 실(26)로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다. 압력 변화가 없을 경우, 이러한 분진의 이동은 실(26)내의 압력을 용광로 자체내의 압력으로 조정함으로써 방지할 수 있다.

또한 자켓(30)과 챈널(20) 사이의 시트(84)에 의해 예시된 바와같이, 고정 챈널(20)과 로터리 셀(18) 사이에도 유사한 라비린스형 접합부를 형성할 수 있다.

제1도에 나타난 바와같은 냉각회로와는 별도로, 스파우트가 현수된 축에 대해 냉각회로를 갖추는 것이 바람직한데, 이 냉각회로는 룩셈부르크 특히 제84520호에 기술된 것과 유사하다. 이러한 냉각회로는 또한 본원에 기술된 회로와 평행하게 위치시킬 수 있다. 즉 공급 배트(40)와 도관(60) 사이에 연결시켜 물을 단순히 중력에 의해 유동시킬 수 있다.

냉각장치의 작동은 제6도에 나타난 개요도를 참조하여 설명키로 한다. 제6도에 있어서 참고번호(24)는 공급 배트(40)와 도관(60)을 포함하는 프레임을 표시하며, 공급 배트(40)와 도관(60) 사이의 높이 △H로 인하여 냉각수가 중력에 의해 흐르게 된다. 스파우트의 축을 위한 냉각회로(86 및 88)는 배트(40)와 도관(60) 사이에 연결되어 있다.

도관(60)과 배트(40) 사이의 냉각수의 순환은 1조의 순환펌프(40)에 의해 이루어진다. 순환수는 열교환기(92), 유량제(94) 및 자동 비례 밸브(96)를 통해 흐른다. 자동 밸브를 구비한 보조회로(98)는 물을 추가로 회로내로 유입시켜 증발 손실된 물을 보충하는데 이용된다. 또한 회로에는 자동밸브(104)가 결합되어 있는 배출 파이프(102)가 갖추어져 있다.

냉각수의 순환은 배트(40)에 결합된 4개의 수준 측정장치 및 도관(60)내의 4개의 수준 측정장치에 의해 자동적으로 조절된다.

정상적인 작동 조건하에서 도관(60)의 수준은 수준 최소₁및 최대₁의 사이에 있어야 한다. 어떤 이유로 인하여 수준이 최소₁까지 떨어지게 되면 경보신호가 발생됨과 동시에 공급수가 자동밸브(100)를 통해 자동적으로 공급된다. 만일 계속해서 최소₁이하로 떨어지게 되면 펌프(90)가 자동적으로 수준 최소₂에서 정지되어 공회전이 방지된다. 파이프(98)을 통해 물을 공급함으로써 수준이 올라가게 되면 밸브(100)는 수준이 최대₁에 도달하는 순간 자동적으로 폐쇄된다. 밸브(100)을 폐쇄함에도 불구하고 수분이 점점 상승할시는 밸브(104)가 자동적으로 개방되어 배출 파이프(102)를 통해 물이 흐름으로써 용광로 내로 넘쳐 흐르지 않게 된다.

정상적인 조작 조건하에 배트(40)에 있어서 수준은 최소₁과 최대₁사이에 있어야 한다. 만일 수준이 최소₁까지 내려가게 되면 펌프(90)가 최대 속력으로 회전하며, 밸브(96)는 완전히 개방된다. 수준이 점점 올라가 최대₁에 도달하게 되면, 비례 밸브(96)에 의해 흐름이 점진적으로 감소되며 이에 상응하게 펌프(90)의 작동 속도도 점진적으로 감소된다.

수준이 최대₂의 경계치에 도달할시,밸브(96)는 완전히 폐쇄되고 펌프(90)의 작동이 중단된다.

정상적인 작동 조건하에서 수준은 최소₁이하로 떨어지지 않아야 한다. 그럼에도 불구하고 최소₁이하로 떨어지게 되면 자동 밸브(100)가 개방되어 도관(60)을 통해 물이 공급된다. 펌프(90)의 작동결과 배트(40)내의 수준은 다시금 상승된다. 파이프(98)을 통해물을 제공급하고 펌프를 작동시킴에도 불구하고 배트(40)내의 수준이 계속해서 떨어지게 되면 최소₂에서 경보신호가 울리게 되는데, 이는 소비장치(86,88)중의 하나에서 누수의 가능성이 있음을 의미한다. 환언하면, 정상적인 작동 조건하에서 배트(40) 및 도관(60)은 수준 최소₂에 도달하지 않아야 하며, 마찬가지로 최대₂를 초과해서도 안된다. 만일 수준이 이러한 경계점을 벗어난다면 배트, 도관(60) 또는 소비장치에서 누수와 같은 작동상의 결함이 있음을 의미한다.

Claims (9)

1. 용광로 헤드의 중앙에 수직으로 위치한 고정 공급 채널 ; 상기 공급 챈널 주위에 동축상으로 장착된 로터리 셀 ; 상기 셀의 외부에 동축상으로 장착되어 있으며 측면에는 셀과 함께, 상기 로터리 셀과 일체로 된 로터리 자켓에 의해 용광로의 내부로 부터 격리되어 있지는 않지만 분리되어 있는 환상 실을 한정하는 고정 외부 프레임 ; 로터리 자켓에 원추형으로 장착된 분배 스파우트 ; 셀, 자켓 및 스파우트가 용광로 및 공급 챈널의 수직축에 대해 단일 유니트로서 회전할 수 있도록 하는 제1구동장치 ; 및 제1구동장치에 의한 운동과는 독립적으로 수평축(이에 의하여 스파우트가 셀에 현수됨)에 대하여 스파우트가 선회할 수 있도록 하는 제2구동장치로 이루어진 용광로 투입장치용 냉각장치에 있어서, 로터리 셀의 상부 가장자리에 장착되어 있으며, 그의 2동심상의 벽, 즉 외벽과 내벽이 적어도 하나의 냉각수 유입 파이프 하방에서, 프레임의 상부에 고정된 환상 블록내에 삽입된 접합부와 함께 미끌어지고, 로터리 자켓 주위에 위치되고 파이프에 의해 환상 배트에 각각 연결된 다수의 냉각 코일을 통해 중력에 의해 배트에서의 물의 통로를 제공하도록 작용하는 1 이상의 개구가 구비되어 있는 환상 공급 배트 ; 외부 프레임에 장착되어 있는 환상 도관 ; 상기 도관과 결합되어 있으며 로터리 자켓에 장착되어 있는 로터리 환상 커버 ; 및 물이 파이프와 코일을 통해, 환상 배트와 도관 사이의 중력에 의해 흐를 수 있도록 각 코일을 로터리 커버를 통해 상기 도관에 연결시키는 파이프로 구성됨을 특징으로 하는 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 환상 블록내의 통로가 유입 파이프에 의해 각을 갖고 단(段)이 지며, 그 단부의 상방으로는 냉각수가 흐르는 대체로 수평 그루브(groove)가 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 코일의 공급 파이프 및 배출 파이프를 가요성으로 형성하여 열 및 기계적 변형을 보상하도록 한 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 프레임의 상부와 환상 블록을 통해 진입 개구가 제공됨을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항 내지 4항중의 어느 하나에 있어서, 이동성 자켓의 내부 표면은, 볼트로 자켓에 장착되어 있는 내화성 강판에 보강된 절연 패널과 정렬되어 있고, 절연섬유를 삽입시켜 "열적 교량부"를 배제시킴을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 프레임과 로터리 자켓간의 절연성 라비린스부가 제공됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 배트 및 도관이 자동 조작을 측정하고 결함을 검지할 수 있는 수준 검지기와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 스파우트의 현수축용의 2개의 냉각회로를 구비하며, 이 냉각회로는 배트와 도관간에 연결되어 있음을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 접합부가 분진을 배제할 수 있도록 설계된 접합부임을 특징으로 하는 장치.

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