KR20140101931A - 전기로 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로 냉각장치에 관한 것으로, 수냉파이프와 수냉파이프를 연결하는 캡 및 수냉파이프의 외주에 설치되는 앵커를 구비하는 전기로 냉각장치에 있어서, 상기 앵커는 원통 형상으로 형성되는 원통부와 상기 원통부의 선단에 상기 원통부의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 원판부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 전기로 냉각장치를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 수냉파이프와 캡을 견고하게 고정하고, 수냉파이프의 외주에 다수의 앵커를 설치하여 용강에 포함된 슬래그를 앵커에 부착하여 제거한다.

Description

전기로 냉각장치{COOLING UNIT OF ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 전기로 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉파이프의 캡연결구조를 견고하게 하고, 전기로 내부의 슬래그를 부착하여 제거하는 전기로 냉각장치에 관한 것이다.

전기로의 내부에는 고온 용강(鎔鋼)으로부터 전기로의 벽체 또는 철피를 보호하기 위한 구조물이 설치되었는데 종래에는 단순히 내화물을 사용하여 왔으나, 최근에는 주로 수냉파이프를 사용한 냉각장치를 사용하고 있다.

종래의 전기로 냉각장치는 냉각수가 흐르고 일정간격으로 배열설치된 고온배관용 탄소강 재질의 수냉파이프, 냉각수가 수냉파이프를 순차적으로 흐를 수 있도록 인접한 복수 개의 수냉파이프 종단을 연결하는 캡 및 수냉파이프의 외주에 설치되어 캐스타블 또는 슬래그가 부착되도록 하는 앵커를 포함한다.

캡은 주물작업을 통해서 제작한 후 수냉파이프와 용접하기 때문에, 주물작업과정에서 발생되는 기포 및 수냉파이프와의 용접부위에 크랙이 진전되어 물이 누수됨에 따라 종래의 전기로 냉각장치는 캡의 빈번한 보수 및 교체작업으로 인해 전기로의 작업생산성에 큰 지장을 초래하였다.

따라서 종래의 전기로 냉각장치는 캡의 크랙 등을 적절히 보수하지 않을 경우, 누수된 냉각수가 전기로 내부로 유입되면서 전기분해된 수소가스에 의하여 전기로 내부에서 폭발이 발생하는 문제점이 있었다.

한편, 앵커는 일직선의 막대를 'V'형 혹은 'Y'형으로 수냉파이프의 외주에 용접으로 장착하여 사용한다.

하지만, 앵커의 열팽창율이 캐스터블에 비하여 상대적으로 크기 때문에 앵커의 선단으로 팽창계수의 차에 의한 응력이 집중되어 캐스터블에 균열이 발생하거나 심할 경우 캐스터블 덩어리가 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 일 예가 대한민국 특허 등록번호 제10-0726416호(2007년06월14일자 공고, 이하 '특허문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.

도 1은 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 캡의 분리 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 앵커의 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치는 다수 개가 일정간격으로 배열 설치되는 수냉파이프(1), 프레스 단조되어 인접한 수냉파이프(1)를 연결하는 복수의 캡(2) 및 양측이 개방된 파이프를 축방향으로 일정각만큼 절단하여 형성되고 수냉파이프(1)의 외주에 설치되는 복수의 앵커(3)로 이루어진다.

캡(2)은 수냉파이프(1)와 유사한 재질로 냉간(상온상태) 프레스 단조로 제작되고, 수냉파이프(1)의 단부가 캡(2)의 상단부와 밀착되어 냉각수가 흐를 수 있도록 상부가 개방되어 양측이 수냉파이프(1)의 치수와 대응되는 치수를 갖도록 형성된다.

그리고 앵커(3)는 양종단이 개방된 원통의 측면이 일정각(90°)만큼 절단되어 절단면이 상부를 향하도록 수냉파이프(1)에 부착되며, 앵커(3)의 수냉파이프(1)와 부착부위는 수냉파이프(1)의 외주에 대응되도록 만곡 형성되어 용접작업 중 정밀도 있게 결합되도록 한다.

이와 같은 구성을 갖는 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치는 캡(2)을 수냉파이프(1)와 유사한 재질로 사용하므로 사용 중 열팽창 계수의 차이로 인한 크랙이나 파손을 막아 폭발사고 등의 안전사고를 방지한다.

하지만, 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치는 수냉파이프(1) 설치시 도 2에 도시된 바와 같이, 차단판(4)을 이용해 중심의 공간부를 차단하게 된다.

이때, 수냉파이프(1)의 단면은 원형이지만, 차단판(4)으로 일부 차단된 공간부의 형상은 차단판(4) 쪽이 찌그러진 원형으로 형성됨에 따라 캡(2)과 수냉파이프(1) 사이 공간을 통해 냉각수가 누수되고, 누수된 냉각수가 전기로 내부로 유입되면서 전기분해된 수소가스에 의하여 전기로 내부에서 폭발이 발생하는 문제점이 있었다.

한편, 전기로에 금속을 용해하여 용융하는 과정에서 슬래그(slag)가 발생하는데, 이러한 슬래그는 용강의 성분 조성을 변화시켜 제품의 품질을 저하시키게 된다.

그래서, 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 슬래그를 제거하기 위해 원통 형상의 앵커(3) 측면을 일정각만큼 절단하여 형성된 공간에 슬래그가 부착되게 하여 슬래그를 제거하도록 구성된다.

하지만, 특허문헌 1에 따른 전기로 냉각장치는 앵커(3)의 절단된 부위를 통해 슬래그가 충분히 유입되지 않음에 따라 슬래그를 충분하게 제거할 수 없었고, 또한 앵커(3) 내부에 부착된 슬래그를 제거하는데 많은 시간과 노력이 필요한 문제점이 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0726416호(2007년06월14일자 공고)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수냉파이프와 캡을 견고하게 연결하여 냉각수의 유출을 방지하는 전기로 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용강에 포함된 슬래그를 부착하여 제거할 수 있는 전기로 냉각장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 수냉파이프와 수냉파이프를 연결하는 캡 및 수냉파이프의 외주에 설치되는 앵커를 구비하는 전기로 냉각장치에 있어서, 상기 앵커는 원통 형상으로 형성되는 원통부와 상기 원통부의 선단에 상기 원통부의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 원판부를 포함한다.

상기 원통부는 상기 수냉파이프와 접하는 면에 상기 수냉파이프의 외주에 대응되도록 굴곡지게 형성되는 만곡면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 만곡면은 상기 수냉파이프의 외주에 서로 대응되는 두 점 부위만 용접 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 캡은 상기 수냉파이프 한 쌍이 결합되도록 내부에 서로 일정거리만큼 이격된 한 쌍의 원형 공간을 구비하고, 상기 한 쌍의 원형 공간 상면 사이에는 차단판이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 차단판의 양측에는 상기 수냉파이프의 외주에 대응되는 곡면이 형성되고, 상기 차단판의 상하측에는 상기 캡의 상면에 대응되는 형상으로 굴곡면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 수냉파이프의 외주에 다수의 앵커를 설치하여 용강에 포함된 슬래그를 앵커에 부착하여 제거한다.

즉, 본 발명은 수냉파이프의 외주에 원통부의 선단에 원통부보다 큰 직경으로 원판부를 형성하여 슬래그의 부착면적으로 넓힘으로써, 슬래그의 제거효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명은 캡의 내부공간 상면에 한 쌍의 원형 공간을 서로 겹치지 않도록 형성하고, 캡의 내부공간 상면을 수냉파이프의 단면에 대응하는 형상으로 형성된 차단판을 결합시켜 차폐한다.

이에 따라, 본 발명은 수냉파이프와 캡을 견고하게 고정하여 냉각수가 전기로 내부로 누수되는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 수냉파이프와 동일한 열팽창 계수를 갖는 유사한 재질로 캡을 형성함에 따라 용강의 용융 과정 및 냉각 과정에서 수냉파이프와 캡의 열팽창 계수 차이에 의한 크랙을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전기로 냉각장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 캡의 분리 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 앵커의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 냉각장치의 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 캡의 단면도.
도 6 및 도 7은 도 4에 도시된 앵커의 사시도 및 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 냉각장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 냉각장치의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 캡의 단면도이며, 도 6 및 도 7은 도 4에 도시된 앵커의 사시도 및 단면도이다.

일반적으로 전기로는 일측이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 전기로의 개구된 일측은 원반 형상의 덮개를 이용하여 차폐된다.

본 발명에 따른 전기로 냉각장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 덮개의 내부에 다수가 일정간격으로 배열되어 설치되고 전기로 및 그 내부에 용융된 용강을 냉각하도록 냉각수가 이동하는 수냉파이프(10), 서로 인접한 수냉파이프(10)를 연결하는 캡(20) 및 수냉파이프(10)의 외주에 설치되는 다수의 앵커(30)를 포함한다.

캡(20)은 수냉파이프(10)와 유사한 재질, 예컨대 JIS 철 및 강의 규격에 있어서 압력용기용 탄소강에 사용하는 SB410 재질을 사용하여 주조, 900℃ 이상으로 가열한 후 프레스로 가압하여 성형하는 열간 단조 및 상온에서의 냉간 단조 중 어느 한 가지 방법으로 제작된다.

이러한 캡(20)에는 한 쌍의 수냉파이프(10)의 단부가 결합되고, 냉각수는 어느 하나의 수냉파이프(10)에서 캡(20)의 내부 공간을 경유하여 다음 수냉파이프(10)로 흐르게 된다.

이를 위하여, 캡(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 대략 상면이 개구된 반원판 형상으로 형성된다.

상세하게 설명하면, 캡(20)의 A-A선에 대한 단면은 대략 반원 형상이고, 캡(20)의 상면은 상부에서 보았을 때 겹치지 않은 두 개의 원을 한 쌍의 직선으로 연결한 형상으로 형성된다.

즉, 개구된 캡(20)의 내부공간 상면은 차단판(23)에 의해 두 개의 원형 공간(21,22)으로 분리되며, 각 원형 공간(21,22)과 연결되도록 수냉파이프(10)가 용접된다.

차단판(23)의 양측에는 수냉파이프(10)의 외주에 대응되는 형상으로 곡면(24)이 형성되고, 차단판(23)의 상하측에는 캡(20)의 개구부에 대응되는 형상으로 굴곡면(25)이 형성된다.

차단판(23)은 한 쌍의 곡면(24) 사이의 거리가 캡(20)에 의해 연결되는 한 쌍의 수냉파이프(10) 사이의 거리보다 약간 크게 형성되고, 한 쌍의 굴곡면(25) 사이의 거리가 대응되는 캡(20)의 내부공간 상면의 상하단 사이의 거리보다 약간 크게 형성되어 캡(20)에 억지끼움 결합되는 것이 바람직하다.

물론 차단판(23)을 캡(20)의 개구부 크기에 대응되는 크기로 형성하거나, 캡(20)의 개구부보다 크게 형성한 후 캡(20)의 상단에 용접하여 고정할 수도 있다.

한편, 수냉파이프(10)의 내부공간 선단면과 캡(20)의 원형 공간(21,22) 선단면은 냉각수가 원활하게 이동하도록 동일한 직경의 원 형상으로 형성되어 용접에 의해 연결된다.

이때, 용접작업을 원활하게 수행할 수 있도록 수냉파이프(10) 및 캡(20)의 마주보는 선단은 선반에 의해 평면가공된 후 약 20-40° 경사를 갖도록 대칭되게 면치되는 것이 바람직하다.

앵커(30)는 수냉파이프(10)의 외주에 설치되어 용강에 포함된 슬래그를 부착하여 제거하는 역할을 한다.

이를 위하여, 앵커(30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 형성되는 원통부(31)와 원통부(31)의 선단에 일체로 형성되는 원판부(32)를 포함한다.

원통부(31)는 수냉파이프(10)에 설치되는 일측면에 수냉파이프(10)의 외주에 대응되도록 굴곡지게 형성되는 만곡면(33)을 구비한다.

이러한 원통부(31)는 원기둥 형상으로 형성될 수도 있으나, 원통 형상으로 내부에 공간을 형성하여 앵커(30) 제작시 소요되는 원료를 감소시켜 부품의 제작단가를 절감하는 것이 바람직하다.

원판부(32)는 슬래그의 부착 면적을 크게 하기 위하여 원통부(31)의 직경보다 크게 형성된다.

이러한 앵커(30)는 수냉파이프(10)의 외주에 용접되어 설치되는데, 슬래그가 부착된 후에 앵커(30)를 수냉파이프(10)로부터 분리하여 슬래그를 용이하게 제거할 수 있도록 만곡면(33)의 서로 대칭되는 두 점부위만 수냉파이프(10)의 외주에 용접되어 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 앵커(30)는 서로 일정 간격만큼 이격되어 설치되는데, 이웃한 수냉파이프(10)에 설치된 앵커(30)에 슬래그가 부착되면서 앵커(30) 사이가 연결되는 것을 방지하도록 앵커(30)는 인접한 수냉파이프(10)에 설치되는 앵커(30)의 설치위치와 지그재그가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명은 수냉파이프의 외주면에 원통부 및 원판부를 포함하는 다수의 앵커를 설치하여 용강에 포함된 슬래그를 부착하여 제거할 수 있다.

그리고 본 발명은 캡의 내부공간 상면에 한 쌍의 원형 공간을 서로 겹치지 않도록 형성하고, 캡의 내부공간 상면을 수냉파이프의 단면에 대응하는 형상으로 형성된 차단판을 억지끼움 결합한 후 용접하여 차폐한다.

이에 따라, 본 발명은 수냉파이프와 캡을 견고하게 고정하여 냉각수가 전기로 내부로 누수되는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 냉각장치의 결합관계를 설명한다.

캡(20)의 내부공간에 형성되는 한 쌍의 원형 공간(21,22)에 각각 수냉파이프(10)를 결합시키고, 이어서 한 쌍의 원형 공간(21,22)의 상면 사이에 차단판(23)을 억지끼움 결합시켜 한 쌍의 수냉파이프(10) 사이의 공간을 차폐한다.

이때, 캡(20)과 캡(20)의 원형 공간(21,22)에 결합된 수냉파이프(10)는 차단판(23)의 결합에 의해 견고하게 고정한 후, 캡(20)과 수냉파이프(10) 및 차단판(23)을 용접한다.

따라서 본 발명은 수냉파이프와 캡 사이의 공간을 통해 냉각수가 누수되는 것을 막아 냉각수의 전기로 유입에 따른 폭발 등의 안전사고를 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은 수냉파이프와 동일한 열팽창 계수를 갖는 유사한 재질로 캡을 형성함에 따라 용강의 용융 과정 및 냉각 과정에서 수냉파이프와 캡의 열팽창 계수 차이에 의한 크랙을 방지할 수 있다.

이어서 수냉파이프(10)의 외주에 앵커(30)를 용접하여 설치한다.

이때, 앵커(30)는 인접한 앵커(30)와의 사이에 슬래그가 부착되면서 앵커(30)들끼리 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있도록 동일 수냉파이프(10)에 설치되는 앵커(30)와 일정 간격만큼 이격되어 설치되고, 인접한 수냉파이프(10)에 설치되는 앵커(30)의 설치위치와 지그재그가 되도록 설치된다.

그리고 앵커(30)는 수냉파이프(10)의 외주에 용접시 앵커(30)를 용이하게 분리할 수 있도록 만곡면(33)의 서로 대칭되는 두 점 부위만을 용접하여 설치된다.

물론, 앵커(30)를 분리하지 않고 수냉파이프(10) 외주에 설치된 상태에서 앵커(30)에 부착된 슬래그를 제거하는 경우에는 앵커(30)는 만곡면(33)의 외주를 따라 수냉파이프(10)의 외주에 전체적으로 용접하여 설치할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명은 앵커의 원통부 선단에 원통부의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 원판부를 형성하여 슬래그의 부착 면적을 넓힘으로써, 슬래그의 제거 효율을 높일 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 냉각장치의 슬래그 제거방법을 상세하게 설명한다.

용강의 용융 과정 및 냉각 과정이 진행되면서, 수냉파이프(10)에 설치된 다수의 앵커(30)에는 용강에 포함된 슬래그가 부착된다.

그러면, 냉각과정이 완료된 후 수냉파이프(10)에서 앵커(30)를 분리하여 앵커(30)에 부착된 슬래그를 제거한다.

하지만, 본 발명은 앵커(30)를 반드시 수냉파이프(10)로부터 분리해야만 하는 것은 아니고, 수냉파이프(10)에 설치된 상태에서 앵커(30)에 부착된 슬래그를 제거할 수도 있다.

만약, 앵커(30)를 분리한 경우에는 슬래그를 제거한 후 다시 수냉파이프(10)에 용접하여 설치하면 된다.

반면, 앵커(30)를 분리하지 않는 경우에는 원통부(31)의 만곡면(33)을 따라 수냉파이프(10)의 외주에 전체적으로 용접하여 설치하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 수냉파이프와 캡을 견고하게 고정하고, 수냉파이프의 외주에 다수의 앵커를 설치하여 용강에 포함된 슬래그를 앵커에 부착하여 제거한다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 수냉파이프 20: 캡
21,22: 원형 공간 23: 차단판
24: 곡면 25: 굴곡면
30: 앵커 31: 원통부
32: 원판부 33: 만곡면

Claims (5)

1. 수냉파이프와 수냉파이프를 연결하는 캡 및 수냉파이프의 외주에 설치되는 앵커를 구비하는 전기로 냉각장치에 있어서,
   상기 앵커는
   원통 형상으로 형성되는 원통부와
   상기 원통부의 선단에 상기 원통부의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 원판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원통부는
   상기 수냉파이프와 접하는 면에 상기 수냉파이프의 외주에 대응되도록 굴곡지게 형성되는 만곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 만곡면은
   상기 수냉파이프의 외주에 서로 대응되는 두 점 부위만 용접 설치되는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡은
   상기 수냉파이프 한 쌍이 결합되도록 내부에 서로 일정거리만큼 이격된 한 쌍의 원형 공간을 구비하고,
   상기 한 쌍의 원형 공간 상면 사이에는 차단판이 결합되는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 차단판의 양측에는 상기 수냉파이프의 외주에 대응되는 곡면이 형성되고,
   상기 차단판의 상하측에는 상기 캡의 상면에 대응되는 형상으로 굴곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각장치.

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