KR-20260061671-A - monitoring apparatus of cooling water leakage for furnace stave

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Abstract

본 발명은 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고로에 설치되는 스테이브의 냉각라인에서 냉각수가 누출될 경우 이를 용이하게 감지할 수 있는 냉각수 누출 감시장치에 관한 것이다. 본 발명의 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치는 내부에 냉각수가 유입되기 위한 내부공간이 마련된 하우징과, 고로에 설치된 스테이브의 냉각라인과 연결되어 상기 하우징의 하부에 결합되는 하부캡과, 하우징의 상부에 결합되는 상부캡과, 하우징의 수위 변동에 의해 상기 냉각라인으로 가스 유입을 감지할 수 있도록 상기 하우징의 수위가 하강하여 설정수위에 도달하면 신호를 출력하기 위한 알람수단을 구비한다.

Inventors

장한진

Assignees

(주)미르엔지니어링

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (4)

내부에 냉각수가 유입되기 위한 내부공간이 마련된 하우징과; 고로에 설치된 스테이브의 냉각라인과 연결되어 상기 하우징의 하부에 결합되는 하부캡과; 상기 하우징의 상부에 결합되는 상부캡과; 상기 하우징의 수위 변동에 의해 상기 냉각라인으로 가스 유입을 감지할 수 있도록 상기 하우징의 수위가 하강하여 설정수위에 도달하면 신호를 출력하기 위한 알람수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치.
제 1항에 있어서, 상기 상기 알람수단은 상기 하우징에 수직하게 설치되는 지지관과, 부력에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 이동가능하며 자성체가 내장된 플로트와, 상기 플로트의 이동에 의해 온오프될 수 있도록 상기 지지관에 내장되며 상기 설정수위와 대응되는 위치에 설치되는 리드스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치.
제 1항에 있어서, 상기 상부캡의 상부에 설치되어 상기 알람수단과 전기적으로 연결되는 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되는 네임플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치.
제 1항에 있어서, 상기 지지관의 외주면에는 방오필름이 부착된 것을 특징으로 하는 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치.

Description

고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치{monitoring apparatus of cooling water leakage for furnace stave} 본 발명은 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고로에 설치되는 스테이브의 냉각라인에서 냉각수가 누출될 경우 이를 용이하게 감지할 수 있는 냉각수 누출 감시장치에 관한 것이다. 일반적으로 고로는 상부로 철광석과 코크스를 번갈아 가면서 장입하고 하부의 풍구를 통해 약 1100 ~ 1200℃의 공기(이하, 열풍이라 함)를 송풍하여, 그 결과 생성되는 쇳물(용선)을 풍구 아래에 형성된 용선배출구를 통해 연속적으로 배출하는 설비이다. 도 1에 도시된 바와 같이 통상적으로 고로(1)는 외부를 철피(11)가 둘러싸고 있고, 고로(1)의 내부면에는 내화부(12)가 설치된다. 그리고 고로(1) 내부에서 발생되는 고열로부터 철피(11)를 보호하기 위하여 철피(11)의 내측에는 다수의 스테이브(13)가 설치된다. 고로 조업시, 고로의 내벽은 용융 철에 의해 야기되는 부식 및 열응력에 의해 야기되는 취화에 의해 손상을 입게 된다. 이러한 손상을 방지하기 위해 고로의 내벽을 냉각시키는 것이 가장 효율적이다. 고로의 내벽을 냉각시키는 방법 중 하나는 스테이브 내에 냉각수를 순환시켜 고로의 내벽을 냉각하는 방법이다. 이를 위해 스테이브에 냉각수를 순환시키기 위해서 냉각라인이 스테이브에 설치된다. 그러나 연속적인 고로조업 작업에 의한 장입물의 마찰과 고온으로 인해 스테이브는 마모되거나 크랙이 발생하게 된다. 스테이브가 마모되거나 크랙이 발생하면 스테이브 내의 냉각라인이 손상되어 스테이브를 순환하는 냉각수가 고로 내부로 누출된다. 냉각수의 누출은 고로의 온도를 설정온도 이하로 떨어트리고, 고로의 연료비 변동, 노황 불안정 등을 일으킨다. 이에 냉각수의 누출을 감시하기 위한 다양한 장치가 개발되어 사용되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2013-0014802호에는 스태브 설비 파손 검지장치가 개시되어 있다. 상기 검지장치는 부유볼의 높이를 통해 스태브 설비의 냉각수의 순환라인에서 배출된 냉각수로부터 고로가스 존재유무를 인지하여 스태브 설비의 파손여부를 검지할 수 있도록 구성되어 있다. 그러나 상기 검지장치는 관리자가 부유볼의 높이를 항시 육안으로 직접 확인하여야 하는 문제점이 있다. 도 1은 고로의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 예에 따른 냉각수 누출 감시장치가 고로의 스테이브의 냉각라인에 설치된 모습을 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 2의 냉각수 누출 감시장치의 내부를 나타내는 단면도이고, 도 4는 냉각수가 누출되지 않는 정상 상황에서 도 2의 냉각수 누출 감시장치의 모습을 나타낸 단면도이고, 도 5는 냉각수가 누출되는 이상 상황에서 도 2의 냉각수 누출 감시장치의 모습을 나타낸 단면도이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 고로 스테이브의 냉각수 누출 감시장치(20)는 내부에 냉각수가 유입되기 위한 내부공간이 마련된 하우징(21)과, 하우징(21)의 하부에 결합되는 하부캡(23)과, 하우징(21)의 상부에 결합되는 상부캡(27)과, 하우징(21)의 수위가 하강하여 설정수위에 도달하면 신호를 출력하기 위한 알람수단을 구비한다. 하우징(21)은 상하 방향으로 길게 형성된다. 하우징(21)은 내부가 비어있고 상하부가 개방된 원통형 구조로 이루어진다. 하우징(21)은 내부가 보이도록 투명한 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 하우징(21)은 내부가 비어있으므로 내부로 냉각수가 유입될 수 있는 내부공간이 마련된다. 하부캡(23)은 하우징(21)의 하부에 결합된다. 하부캡(23)은 하우징(21)의 하부에 나사결합되거나 끼움 결합될 수 있다. 하부캡(23)은 스테이브(13)의 냉각라인(1)의 배출관(3)과 연결될 수 있다. 가령, 배출관(3)의 중간에 T자형 연결관(7)이 설치되고, T자형 연결관(7)의 상부측에 하부캡(23)이 연결된다. 이를 위해 하부캡(23)에는 냉각수유입구가 형성되고, 냉각수유입구에 조인트관(26)이 설치된다. 조인트관(26)은 T자형 연결관(7)에 나사결합될 수 있다. 고로에 설치되는 스테이브(13)에는 철피(11)로 열이 전달되는 것을 차단하기 위한 냉각라인(1)이 형성된다. 스테이브(13)와 철피(11) 사이에는 캐스터블(15)이 충진된다. 스테이브(13)의 냉각라인(1)의 일측에는 냉각수가 유입되는 유입관(2)이 연결되고, 타측에는 냉각수가 배출되는 배출관(3)이 설치된다. 스테이브(13)의 냉각라인(1)의 배출관(3)을 통해 순환하는 냉각수는 조인트관(26)을 통해 하우징(21)의 내부로 유입된다. 상부캡(27)은 하우징(21)의 상부에 결합된다. 상부캡(27)은 하우징(21)의 상부를 밀폐하는 역할을 한다. 상부캡(27)의 일측에는 가스배출밸브(29)가 설치된다. 가스배출밸브(29)는 상부캡(27)의 내측 공간과 연통된다. 따라서 하우징(21) 내부로 가스가 유입될 경우 가스배출밸브(29)를 개방하여 가스를 하우징(21)의 외부로 배출시킬 수 있다. 상부캡(27)의 상부에는 헤드부(31)가 설치된다. 헤드부(31)는 알람수단과 전기적으로 연결된다. 헤드부(31)에는 알람수단으로부터 출력되는 전기적 신호를 외부로 보내기 위한 케이블(33)이 연결된다. 헤드부(31)에는 네임플레이트(35)가 설치될 수 있다. 네임플레이트(35)는 헤드부(31)에 장착된 연결끈(36)에 결합될 수 있다. 네임플레이트(35)에는 관리번호 등 각종 정보가 표기될 수 있다. 알람수단은 하우징(21)의 내부에 설치된다. 알람수단은 스테이브(13)의 냉각라인(1)으로 가스의 유입을 감지하는 방식을 통해 스테이브(13)의 냉각라인에서 냉각수 유출을 감시한다. 스테이브(13)의 냉각라인(1)에 파손이 발생할 경우, 파손된 부위를 통해 고로의 가스가 스테이브(13)의 냉각라인(1)으로 유입된다. 스테이브의 냉각라인(1)으로 유입된 가스는 배출관(3)을 따라 이동하여 하우징(21)의 내부로 유입된다. 하우징(21)의 내부로 가스가 유입되면 하우징(21)의 수위가 하강한다. 그리고 수위가 하강하여 설정수위에 도달하면 알람수단은 신호를 출력한다. 도시된 알람수단은 하우징(21)에 수직하게 설치되는 지지관(41)과, 부력에 의해 지지관(41)을 따라 상하로 이동가능하며 자성체(44)가 내장된 플로트(43)와, 플로트(43)의 이동에 의해 온오프될 수 있도록 지지관(41)에 내장되며 설정수위와 대응되는 위치에 설치되는 리드스위치(45)를 구비한다. 지지관(41)은 내부가 중공인 관체로 형성된다. 지지관(41)의 내부로 냉각수가 유입되는 것을 방지하기 위해 지지관(41)의 상부와 하부는 막혀있다. 지지관(41)의 하부를 지지하기 위해 하부캡(23)의 내측에는 지지패드(24)가 마련된다. 지지패드(24)는 하부캡(23)의 바닥으로부터 이격되게 설치된다. 그리고 지지관(41)의 상부는 상부캡(27)에 의해 지지된다. 플로트(43)는 부력에 의해 지지관(41)을 따라 상하로 이동가능하도록 설치된다. 플로트(43)는 중앙에 관통홀이 형성된 도우넛 구조로 이루어진다. 플로트(43)가 부력을 가질 수 있도록 플로트는 비중이 작은 소재로 형성되거나, 내부에 부력체가 채워질 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이 하우징(21) 내의 수위 변동에 따라 플로트(43)는 상하 방향으로 이동할 수 있다. 플로트(43)의 내부에는 자성체(44)가 설치된다. 자성체(44)로 영구자석을 이용할 수 있다. 리드스위치(45)는 전선(65)과 연결되는 2개의 강자성 리드(47)가 비활성 가스를 충전한 유리관(46) 속에 설치된 구성을 갖는다. 플로트(43)가 수위 변동에 의해 리드스위치(45)의 위치로 이동하게 되면 플로트(43)에 내장된 자성체(44)로부터 발생하는 자력선은 상호 떨어진 2개의 리드(47)를 접촉하게 함으로써 전류의 온/오프기능을 수행한다. 리드스위치(45)는 접점의 동작·복귀가 빠르고, 또한 신뢰도가 높다는 장점을 가진다. 리드스위치(45)의 위치는 설정수위와 대응되는 위치에 설치된다. 따라서 하우징(21) 내부의 수위가 설정수위까지 하강하면 플로트(43) 역시 설정수위까지 하강하여 리드스위치(45)를 접촉시킨다. 냉각수가 누출되지 않는 정상 상황시 하우징(21)의 내부에는 냉각수가 가득차 있는 상태를 유지한다. 따라서 도 4와 같이 플로트(43)는 지지관(21)을 따라 최대로 상승한 위치에 머문다. 그리고 스테이브(13)의 냉각라인(1)이 파손되는 이상 상황이 발생할 경우, 파손된 부위를 통해 고로의 가스가 스테이브(13)의 냉각라인(1)으로 유입된다. 스테이브(13)의 냉각라인(1)으로 유입된 가스는 배출관(3)을 따라 이동하여 하우징(21)의 내부로 유입된다. 하우징(21)의 내부로 가스가 유입되면 하우징(21)의 수위가 하강한다. 이에 따라 플로트(43) 역시 하강한다. 그리고 수위가 계속 하강하여 도 5와 같이 수위가 설정수위(A)에 도달하면 플로트(43) 역시 설정수위까지 하강한다. 이에 따라 리드스위치(45)의 양 리드가 접촉하면서 온(ON) 상태가 되어 전기적 신호를 발생시킨다. 리드스위치(45)의 온(ON) 신호는 케이블(33)을 통해 외부의 디스플레이 또는 관리나 관리서버로 경고신호를 출력한다. 이와 같이 본 발명은 스테이브의 냉각라인과 연결되어 가스의 유입에 의해 발생되는 냉각수의 수위 변동을 자동으로 감지하여 이상신호를 출력하는 방식으로 스테이브의 냉각라인의 누출을 상시적으로 감시할 수 있다. 한편, 도시되지 않았지만 본 발명은 지지관의 외주면에 방오필름이 부착될 수 있다. 방오필름은 냉각수 중에 함유된 미세 이물질이 지지관의 외주면에 부착되는 것을 방지한다. 냉각수 중에 함유된 이물질은 하우징의 내부로 냉각수와 함께 유입된다. 이러한 이물질이 지지관의 표면에 부착될 경우 플로트의 상하 이동을 방해할 수 있다. 따라서 지지관의 외주면에 얇은 방오필름을 부착하여 이물질이 부착하는 것을 방지할 수 있다. 방오필름은 소수성 또는 초소수성인 것이 바람직하다. 이러한 방오필름을 일 예로 실리콘과