特許 7444491 送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システム

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/00 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

C21B7/00 307

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022537126

(86)(22)【出願日】2022-02-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-08

(86)【国際出願番号】 KR2022002574

(87)【国際公開番号】W WO2022182097

(87)【国際公開日】2022-09-01

【審査請求日】2022-07-01

(31)【優先権主張番号】10-2021-0025498

(32)【優先日】2021-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0020021

(32)【優先日】2022-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】518355814

【氏名又は名称】エクセロ カンパニー，リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】パク，ソン ジェ

【審査官】岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０４０４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６３８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００１４７４５（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００９２３５０（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０８２８１５４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】中国実用新案第２０２９６８５８５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０２８４９４５２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０１７７９３６６（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ７／００－７／２４

Ｃ２１Ｂ ９／００－９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高温の空気と接触する流路が内面に形成される耐火物層；
前記耐火物層の外面に配置され、前記耐火物層から伝達された熱によって加熱される熱伝導層；
前記熱伝導層の外面に配置され、前記熱伝導層の熱が外部に伝達されたり、外部の熱が前記熱伝導層に伝達されることを遮断する外部断熱層；及び
前記熱伝導層の温度を感知するための温度センサー；を含むことを特徴とする送風支管。

【請求項2】

前記耐火物層と前記熱伝導層との間に配置され、前記耐火物層と接触する内面の温度が予め設定された温度を超える場合、変形しながら熱伝導率が急激に上昇する内部断熱層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の送風支管。

【請求項3】

前記温度センサーは、前記熱伝導層の少なくとも一部である温度測定領域の温度を感知し、
前記熱伝導層は、前記温度測定領域の少なくとも一部を形成するパターン部を有することを特徴とする、請求項１に記載の送風支管。

【請求項4】

前記パターン部は、
前記温度センサーの感知部に連結される第１内側領域と、前記第１内側領域から第１直線距離だけ離隔して配置される第１外側領域と、前記第１内側領域と第１外側領域とを連結する第１延長部と、を有する第１パターン部；及び
前記温度センサーの感知部に連結される第２内側領域と、前記第２内側領域から前記第１直線距離より長い第２直線距離だけ離隔して配置される第２外側領域と、前記第２内側領域と第２外側領域とを連結する第２延長部と、を有する第２パターン部；を含むことを特徴とする、請求項３に記載の送風支管。

【請求項5】

前記第１延長部及び前記第２延長部の長さは同一であることを特徴とする、請求項４に記載の送風支管。

【請求項6】

前記第１延長部と前記第２延長部とは互いに異なる長さを有し、
前記第１延長部は第１熱伝導率を有し、
前記第２延長部は、前記第１熱伝導率より大きい第２熱伝導率を有することを特徴とする、請求項４に記載の送風支管。

【請求項7】

前記第１延長部と前記第２延長部とは互いに異なる長さを有し、
前記第１延長部は第１面積を有し、
前記第２延長部は、前記第１面積より広い第２面積を有することを特徴とする、請求項４に記載の送風支管。

【請求項8】

前記熱伝導層は、
前記第１外側領域又は前記第２外側領域に配置され、前記耐火物層から伝達される熱を収集する熱収集部；をさらに含み、
前記熱収集部は、前記第１パターン部及び前記第２パターン部より熱伝導率が大きい素材を含むことを特徴とする、請求項４に記載の送風支管。

【請求項9】

供給部から供給される高温の空気を溶解炉の内部に供給するための送風支管の製造方法であって、
外皮層の内面に外部断熱層を形成する外部断熱層形成段階；
前記外部断熱層の内面に熱伝導層を形成する熱伝導層形成段階；
前記熱伝導層の内面にインサート部材を挿入し、前記インサート部材と前記熱伝導層との間に耐火物層を形成する耐火物層形成段階；及び
前記インサート部材を除去するインサート部材除去段階；を含むことを特徴とする送風支管の製造方法。

【請求項10】

前記熱伝導層形成段階後に行われ、
前記熱伝導層の内面に内部断熱層を形成する内部断熱層形成段階；をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の送風支管の製造方法。

【請求項11】

前記外部断熱層形成段階において、
前記熱伝導層に温度センサーの感知部が接触するように、前記温度センサーの少なくとも一部を前記外部断熱層に埋めることを特徴とする、請求項９に記載の送風支管の製造方法。

【請求項12】

溶解炉に高温の空気を供給するための供給部；
前記供給部に連結される送風主管；
前記送風主管と前記溶解炉とを連結し、前記送風主管から高温の空気を分配しながら前記溶解炉に供給するための請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の送風支管；及び
前記送風支管の温度と、予め設定された基準温度とを比較して、前記送風支管の損傷の有無を判断する温度管理モジュール；を含むことを特徴とする溶解炉送風システム。

【請求項13】

前記温度管理モジュールは、
前記温度センサーで感知された前記熱伝導層の温度を基にして、高温の空気と接触する前記耐火物層の温度をリアルタイムで算出することを特徴とする、請求項１２に記載の溶解炉送風システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システムに関し、より詳細には、赤熱、亀裂、流路の変形などのような送風支管の損傷の有無をリアルタイムでモニタリングし、事故を未然に予防することができ、溶解炉に向かって高温の空気を安定的に供給できる送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システムに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄鉱石などの原料を溶解しながら溶鉄を生産する溶解炉（主に、高炉又は溶鉱炉と言う）は、原料を溶解するための熱源として約１２００℃乃至１４００℃で加熱された空気の供給を受ける。

【0003】

このような高温の空気を溶解炉に供給するための送風装置としては、高温で加熱された空気を供給する供給部と、供給部に連結され、溶解炉の周囲を取り囲むようにリング状に形成される送風主管と、送風主管と溶解炉とを連結し、送風主管から分配される高温の空気を溶解炉に供給する送風支管とが使用される。

【0004】

一般に、送風支管は、送風主管と溶解炉の空気流入ホールとの間の相対的な角度及び位置条件を充足しながら施工性及び整備性を備えるために、分解及び組み立てが可能な複数の連結管を組み立てることによって送風主管と溶解炉の空気流入ホールとを連結するようになる。

【0005】

このような送風支管においては、一部の領域で発熱温度が高くなるという問題が発生し、このように局部的な温度差が発生すると、熱膨張の差によって耐久性の差が局部的に表れ得る。その結果、内部に流れる高温高圧の空気によって送風支管に赤熱現象が発生したり、ひどい場合は、流路の変形又は亀裂が発生し得る。

【0006】

また、溶解炉で原料を溶解する間には、常に一定の範囲の温度が維持されなければならないが、送風支管に亀裂や流路の変形が発生すると、溶解炉に適正な温度の空気が供給されなくなり、溶解品質が低下し得る。

【0007】

また、送風支管に発生した亀裂や流路の変形部分は、継続して供給される高温高圧の空気によって送風支管の破損を誘発するおそれがあり、その結果、全体の設備の破損のみならず、大きな事故を誘発し得る。

【0008】

韓国登録特許第０８２８１５４号公報（２００８．０５．０８．公告）には、熱風炉設備の発熱及び赤熱状態を早期に検出し、これ以上損傷が進行しないように冷却させる熱風管の冷却装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】韓国登録特許第０８２８１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述した問題を解決するための本発明の課題は、送風支管の赤熱、亀裂、流路の変形などのような損傷の有無をリアルタイムでモニタリングし、事故を未然に予防することができ、溶解炉に向かって高温の空気を安定的に供給できる送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システムを提供することにある。

【0011】

本発明の他の課題は、作業者の接近が不可能であったり、温度の測定が難しい環境に設置される送風支管に、コンパクトな構造の温度センサーモジュールを含むことによって、送風支管の温度を迅速且つ正確に獲得できる送風支管、送風支管の製造方法及び溶解炉送風システムを提供することにある。

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されなく、言及していない他の課題は、下記の記載から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解され得るだろう。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上述した課題を解決するための本発明の実施例に係る送風支管は、高温の空気と接触する流路が内面に形成される耐火物層；前記耐火物層の外面に配置され、前記耐火物層から伝達された熱によって加熱される熱伝導層；前記熱伝導層の外面に配置され、前記熱伝導層の熱が外部に伝達されたり、外部の熱が前記熱伝導層に伝達されることを遮断する外部断熱層；及び前記熱伝導層の温度を感知するための温度センサー；を含む。

【0014】

本実施例に係る送風支管において、前記耐火物層と前記熱伝導層との間に配置され、前記耐火物層と接触する内面の温度が予め設定された温度を超える場合、変形しながら熱伝導率が急激に上昇する内部断熱層をさらに含み得る。

【0015】

本実施例に係る送風支管において、前記温度センサーは、前記熱伝導層の少なくとも一部である温度測定領域の温度を感知することができ、この場合、前記熱伝導層は、前記温度測定領域の少なくとも一部を形成するパターン部を有することができる。

【0016】

本実施例に係る送風支管において、前記パターン部は、前記温度センサーの感知部に連結される第１内側領域と、前記第１内側領域から第１直線距離だけ離隔して配置される第１外側領域と、前記第１内側領域と第１外側領域とを連結する第１延長部とを有する第１パターン部；及び前記温度センサーの感知部に連結される第２内側領域と、前記第２内側領域から前記第１直線距離より長い第２直線距離だけ離隔して配置される第２外側領域と、前記第２内側領域と第２外側領域とを連結する第２延長部とを有する第２パターン部；を含み得る。

【0017】

本実施例に係る送風支管において、前記第１延長部と前記第２延長部の長さは同一であり得る。

【0018】

本実施例に係る送風支管において、前記第１延長部と前記第２延長部は互いに異なる長さを有することができ、この場合、前記第１延長部は第１熱伝導率を有することができ、前記第２延長部は、前記第１熱伝導率より大きい第２熱伝導率を有することができる。

【0019】

本実施例に係る送風支管において、前記第１延長部と前記第２延長部は互いに異なる長さを有することができ、この場合、前記第１延長部は第１面積を有することができ、前記第２延長部は、前記第１面積より広い第２面積を有することができる。

【0020】

本実施例に係る送風支管において、前記熱伝導層は、前記第１外側領域又は前記第２外側領域に配置され、前記耐火物層から伝達される熱を収集する熱収集部；をさらに含むことができ、この場合、前記熱収集部は、前記第１パターン部及び前記第２パターン部より熱伝導率が大きい素材を含むことができる。

【0021】

一方、本発明の実施例に係る送風支管の製造方法は、外皮層の内面に外部断熱層を形成する外部断熱層形成段階；前記外部断熱層の内面に熱伝導層を形成する熱伝導層形成段階；前記熱伝導層の内面にインサート部材を挿入し、前記インサート部材と前記熱伝導層との間に耐火物層を形成する耐火物層形成段階；及び前記インサート部材を除去するインサート部材除去段階；を含む。

【0022】

本実施例に係る送風支管の製造方法において、前記熱伝導層形成段階後に行うことができ、前記熱伝導層の内面に内部断熱層を形成する内部断熱層形成段階；をさらに含み得る。

【0023】

本実施例に係る送風支管の製造方法において、前記外部断熱層形成段階では、前記熱伝導層に温度センサーの感知部が接触するように前記温度センサーの少なくとも一部を前記外部断熱層に埋めることができる。

【0024】

一方、本発明の実施例に係る溶解炉送風システムは、溶解炉に高温の空気を供給するための供給部；前記供給部に連結される送風主管；前記送風主管と前記溶解炉とを連結し、前記送風主管から高温の空気を分配しながら前記溶解炉に供給するための上述した送風支管；及び前記送風支管の温度と予め設定された基準温度とを比較して、前記送風支管の損傷の有無を判断する温度管理モジュール；を含む。

【0025】

本実施例に係る溶解炉送風システムにおいて、前記温度管理モジュールは、前記温度センサーで感知された前記熱伝導層の温度を基にして、高温の空気と接触する前記耐火物層の温度をリアルタイムで算出することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によると、送風支管の温度状態及び局部的な温度差をリアルタイムで測定及びモニタリングすることによって、送風支管での赤熱、亀裂、流路の変形などの損傷部位、損傷が発生した時間及び損傷の規模を迅速且つ正確に感知及び判断することができる。また、これを基にして送風支管を冷却させたり、作業者又は点検者が迅速に対処できるようにし、事故を未然に予防することができる。

【0027】

本発明によると、送風支管の温度状態及び局部的な温度差をリアルタイムで測定及びモニタリングすることによって、送風支管の外部に放出される高温の空気及び熱を感知及び判断することができ、これによって、溶解炉に向かって高温の空気を安定的に供給し、溶解炉での溶解品質を高めることができる。

【0028】

本発明によると、温度センサーの感知部に連結された状態で測定領域の表面に沿って延長形成される熱伝導層を含み、送風支管に伝達される温度を正確に測定及び処理することができ、このように獲得された温度情報から送風支管に対する安定的且つ体系的な管理が可能である。

【0029】

本発明の効果は、上記のような効果に限定されるものではなく、本発明の詳細な説明又は特許請求の範囲に記載の発明の構成から推論可能な全ての効果を含むものと理解しなければならない。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施例に係る溶解炉送風システムの側面例示図である。

【図2】本発明の一実施例に係る溶解炉送風システムの平面例示図である。

【図3】本発明の一実施例に係る送風支管を示した例示図である。

【図4】本発明の他の実施例に係る送風支管を示した例示図である。

【図5】本発明の一実施例に係る熱伝導層を示した平面例示図である。

【図6】本発明の第１実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【図7】図６の変形例を示した平面例示図である。

【図8】本発明の第２実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【図9】本発明の第３実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【図10】本発明の第４実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【図11】本発明の一実施例に係る送風支管の製造方法を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、上述した解決しようとする課題が具体的に実現され得る本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して説明する。本実施例を説明するにおいて、同一の構成に対しては同一の名称及び同一の符号を使用することができ、これによる付加的な説明は省略される場合がある。

【0032】

図１は、本発明の一実施例に係る溶解炉送風システムの側面例示図で、図２は、本発明の一実施例に係る溶解炉送風システムの平面例示図で、図３は、本発明の一実施例に係る送風支管を示した例示図である。

【0033】

図１乃至図３を参照すると、本発明の実施例に係る溶解炉送風システムは、赤熱、亀裂、流路の変形などのような送風支管４０の温度及び損傷の有無をリアルタイムでモニタリングし、送風支管４０の損傷を判断したとき、作業者又は点検者の迅速な対処で事故を未然に予防し、溶解炉１０に向かって高温の空気を安定的に提供することができる。

【0034】

このための本発明の一実施例に係る溶解炉送風システムは、溶解炉１０、供給部２０、送風主管３０、送風支管４０及び温度管理モジュール６０を含んでもよい。

【0035】

溶解炉１０は、内部に溶解空間を有し、溶解空間には、焼結工程で生産された原料と高温の空気を流入し、溶解された溶鉄を生産することができる。

【0036】

溶解炉１０の下端部の周囲には、高温の空気の供給を受けるための流入ホールが備えられてもよい。流入ホールは、溶解炉１０の周囲に沿って離隔して複数個が設けられてもよい。

【0037】

供給部２０は、溶解炉１０側に高温の空気を供給するためのものであって、加熱部で加熱された高温の空気を加圧しながら送風主管３０に押し送ることができる。このような供給部２０としてはポンプが使用されてもよい。

【0038】

送風主管３０は、供給部２０に連結され、供給部２０から押し送られた高温の空気を送風支管４０に供給することができる。

【0039】

このような送風主管３０は、溶解炉１０の周囲を取り囲むリング状を有してもよい。

【0040】

送風支管４０は、送風主管３０と溶解炉１０とを連結し、送風主管３０から供給される高温の空気を分配しながら溶解炉１０側に供給することができる。

【0041】

このような送風支管４０は、リング状の送風主管３０に対して溶解炉１０の周囲に沿って離隔して複数個が配置されてもよく、溶解炉１０に備えられた複数の流入ホールにそれぞれ結合されてもよい。

【0042】

したがって、複数の送風支管４０を介して溶解炉１０の周囲に沿って均一な容量で分配された高温の空気を溶解炉１０側に供給することができる。

【0043】

送風支管４０は、上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄを含んでもよい。

【0044】

上部管４０Ａは、一端部が送風主管３０に連結されてもよい。また、上部管４０Ａは、送風主管３０から溶解炉１０の流入ホールに向かうように傾斜して延長形成されてもよい。

【0045】

下部管４０Ｂは、一端部が上部管４０Ａに連結されてもよい。また、下部管４０Ｂは、上部管４０Ａから溶解炉１０の流入ホールに向かうように傾斜して延長形成されてもよい。

【0046】

エルボー管４０Ｃは、一端部が下部管４０Ｂに連結されてもよく、他端部は、溶解炉１０の流入ホールに対して水平に対向するようにベンディング形成されてもよい。

【0047】

ブロー管４０Ｄは、一端部がエルボー管４０Ｃに連結されてもよく、他端部は、溶解炉１０の流入ホールに挿入され、溶解炉１０の溶解空間の内側に延長されてもよい。

【0048】

このように送風支管４０には、溶解炉１０の流入ホールに挿入・装着されるブロー管４０Ｄの角度及び位置条件を満足させるために上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄが着脱可能に結合され得る。

【0049】

また、上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄのうち少なくとも一つは、流動方向と並んだ軸方向又は横方向に対して衝撃による変位を吸収できる構造を有してもよい。例えば、上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄのうち少なくとも一つは、ベローズ（Ｂｅｌｌｏｗｓ）連結部を有してもよい。これによって、送風支管４０は、使用中に高温又は高圧の空気から発生する衝撃による変位を効果的に吸収することができる。

【0050】

一方、送風支管４０は温度センサー５０を含んでもよい。

【0051】

温度センサー５０は、送風支管４０の温度をリアルタイムで感知することができる。

【0052】

温度センサー５０は、温度を測定するための接触式の感知部５１（図６参照）を有してもよい。

【0053】

実施例に係る温度センサー５０は、感知部５１を熱接点とする熱電対部と、熱電対部の冷接点に連結され、熱電対部の温度による熱起電力から温度を算出する処理部とを含んでもよい。具体的に、熱電対部は、互いに異なる種類の金属線を含み、前記金属線の両側端部を接続したとき、金属線の一側接続端部である熱接点（測温接点）と、金属線の他側接続端部である冷接点（基準接点）との間の温度差により、金属線には電流が流れるようになる。このような熱電対部の熱接点が感知部５１に該当することができ、熱接点を含む熱電対部は、チューブなどのカバー部材が埋められて保護され得る。そして、処理部は、熱電対部の熱接点と冷接点との間の温度差値と、熱電対部で発生する熱起電力との関係により、前記熱接点での実際の温度情報を獲得することができる。このような処理部としては電圧計が使用されてもよい。もちろん、温度センサー５０としては、測定対象となる熱源の種類によって、熱電対のみならず、公知の多様な種類の温度センサーが使用されてもよい。

【0054】

また、温度センサー５０は、第１通信部をさらに有してもよく、第１通信部は、温度センサー５０で測定及び処理された温度情報を温度管理モジュール６０に送信することができ、温度管理モジュール６０から伝達される制御信号を受信することができる。

【0055】

また、それぞれの送風支管４０ごとに複数個の温度センサー５０が備えられてもよく、各送風支管４０の耐火物層４１に接触する熱伝導層４２の少なくとも一部である温度測定領域Ａごとに一つの温度センサーが備えられてもよい。

【0056】

温度管理モジュール６０は、温度センサー５０で感知された送風支管４０の温度と、予め設定された基準温度とを比較して、送風支管４０の赤熱、亀裂、流路の変形などの損傷の有無を判断することができ、これを作業者又は点検者に提供することができる。

【0057】

また、温度管理モジュール６０は、判断された送風支管４０の損傷の有無によって冷却モジュールを動作させることができ、或いは溶解炉送風システムを非常停止させることもできる。

【0058】

また、温度管理モジュール６０は第２通信部を有してもよく、第２通信部は、温度センサー５０で測定及び処理された温度情報を受信することができ、制御信号を温度センサー５０に送信することができる。そして、温度管理モジュール６０は、温度センサー５０で測定及び処理された温度情報を処理し、これを多様な出力値の形態で表示することができ、管理者は、温度管理モジュール６０に表示される温度情報をリアルタイムでモニタリングしながら送風支管４０の動作及び状態に対する管理を効果的に行うことができる。

【0059】

このような温度管理モジュール６０は、コンピューターであってもよく、或いは管理者が携帯可能なタブレットやスマートフォンであってもよい。

【0060】

送風支管４０は、使用中に局部的な温度差が発生し得るが、例えば、送風主管３０に連結される上部管４０Ａ領域で発熱温度が相対的に高くなり得る。このように送風支管４０に局部的な温度差が発生すると、熱膨張や熱収縮の差によって局部的に耐久性の差が発生し得る。これによって、送風支管４０は、内部に流れる高温の空気によって赤熱現象が発生したり、ひどい場合は、流路の変形又は亀裂が発生し得る。そこで、温度センサー５０を通じてそれぞれの送風支管４０での温度状態及び局部的な温度差をリアルタイムで測定及びモニタリングすることによって、送風支管４０が損傷する前に冷却モジュールを動作させ、送風支管４０の過熱を防止ししたり、又は局部的な温度差を補償することができ、作業者又は点検者に迅速な対処のための情報を提供することができる。

【0061】

これに加えて、本実施例に係る溶解炉送風システムは、送風支管４０の損傷部位、損傷が発生した時間及び損傷の規模をより迅速且つ正確に感知及び判断することができ、これによって、より安定的且つ迅速な管理が可能になる。

【0062】

以下、本発明の実施例に係る送風支管に対してより詳細に説明する。

【0063】

図３を参照すると、本実施例に係る送風支管４０は、耐火物層４１、熱伝導層４２、外部断熱層４３及び外皮層４４をさらに含んでもよい。

【0064】

耐火物層４１は、送風支管４０を通過する高温の空気と直接接触する部分であり、高温の空気と接触する流路Ｓが内面に形成されてもよい。

【0065】

耐火物層４１は、耐熱性に優れた材質で製作可能であり、予め設定された許容耐火温度を有してもよい。このような耐火物層４１は、高温の空気によって耐火物層４１が許容された耐火温度を超えた状態で一定時間が維持される場合、亀裂が発生したり、流路の変形をもたらし得る。その結果、耐火物層４１の耐熱性が急激に低下し、高温の空気及び熱が外部に放出され得る。

【0066】

熱伝導層４２は、金属などの熱伝導に優れた材質で製作可能であり、耐火物層４１の外面に配置されてもよい。これによって、熱伝導層４２は、耐火物層４１から伝達された熱によって加熱され、温度が上昇し得る。

【0067】

外部断熱層４３は、断熱素材で製作可能であり、熱伝導層４２の外面に配置されてもよい。これによって、外部断熱層４３は、熱伝導層４２の熱が外部に伝達されたり、外部の熱が熱伝導層４２に伝達されることを遮断することができる。

【0068】

外皮層４４は、外部断熱層４３の外面に配置され、送風支管４０の外形を形成することができる。外皮層４４は、外部衝撃から送風支管４０が保護されるように鉄などの金属材質で製作され得る。

【0069】

このとき、温度センサー５０は外部断熱層４３に設置されてもよく、外部断熱層４３に設置された温度センサー５０の感知部５１は熱伝導層４２に接触してもよい。よって、温度センサー５０は、熱伝導層４２の温度を感知することができ、これを温度管理モジュール６０に伝送することができる。

【0070】

したがって、温度管理モジュール６０は、複数個の温度センサー５０で感知された熱伝導層４２の温度を基にして、高温の空気と接触する耐火物層４１の全体の領域に対する温度分布をリアルタイムで確認することができる。

【0071】

図面では、送風支管４０のうち上部管４０Ａの断面構造に対して説明しているが、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄも同一の断面構造を有することができる。

【0072】

上記のように、耐火物層４１から伝達された熱によって加熱される熱伝導層４２と、熱伝導層４２を中心に耐火物層４１の反対側領域に温度センサー５０を配置することによって、高温の空気に対する温度センサー５０の耐久性低下を防止できると共に、熱伝導層４２の温度変化を迅速且つ正確に測定することができる。これによって、温度管理モジュール６０は、温度センサー５０で感知された熱伝導層４２の温度と予め設定された基準温度とを比較して、耐火物層４１で発生する損傷部位、時間及び規模を直ぐ測定及び判断することができる。これによって、送風支管４０の事故を予防できると共に、溶解炉１０に向かって高温の空気を安定的に提供することができる。

【0073】

一方、本実施例に係る溶解炉送風システムは、冷却モジュールをさらに含んでもよい。

【0074】

冷却モジュールは、冷却流路及び冷媒供給部を有してもよい。

【0075】

冷却流路は、送風支管４０に配置されてもよく、耐火物層４１に形成されてもよい。

【0076】

冷媒供給部は、冷媒を加圧し、冷却流路に沿って冷媒を循環させることができる。これによって、温度センサー５０によって感知された送風支管４０の温度が基準温度を超える場合、温度管理モジュール６０は、冷却モジュールを動作させ、送風支管４０の温度を冷却させることができる。

【0077】

また、冷却モジュールは、温度センサー５０が設置される温度測定領域Ａごとに複数個が独立的に設置されてもよい。これによって、送風支管４０の局部的な温度差が発生する領域に対して独立的に冷却させることができ、これによって、送風支管４０の局部的な温度差が発生することを抑制することができる。

【0078】

一方、温度管理モジュール６０は、予め設定された冷却モジュール動作温度を有してもよく、このとき、冷却モジュール動作温度は、基準温度より低く設定されてもよい。すなわち、温度センサー５０で感知された熱伝導層４２の温度が基準温度に到逹する前に、冷却モジュール動作温度に先に到逹すると、温度管理モジュール６０は、送風支管４０が過熱状態であると判断し、冷却モジュールを動作させ、送風支管４０を冷却させることができる。これによって、送風支管４０の亀裂や流路の変形などの損傷を未然に予防することができる。

【0079】

図４は、本発明の他の実施例に係る送風支管を示した例示図である。

【0080】

図４を参照すると、本実施例に係る送風支管４０は、耐火物層４１と熱伝導層４２との間に配置される内部断熱層４５をさらに含んでもよい。

【0081】

内部断熱層４５は、通常、耐火物層４１から熱伝導層４２に向かう過度な熱伝達を抑制することができる。これによって、内部断熱層４５がない場合と比較して、熱伝導層４２の温度は低くなり得る。

【0082】

また、内部断熱層４５は、耐火物層４１と接触する内面の温度が予め設定された温度を超える場合、変形しながら熱伝導率が急激に上昇し得る。これによって、耐火物層４１から伝達された熱は、熱伝導層４２に迅速に伝達され、熱伝導層４２を急速に加熱することができる。

【0083】

内部断熱層４５がない場合と比較して、内部断熱層４５がある場合は、熱伝導層４２が耐火物層４１の損傷の有無によってより広い温度範囲と高い温度変化率を有するようになる。

【0084】

結果的に、温度センサー５０は、 熱伝導層４２の変化温度をより正確且つ迅速に測定することができる。また、相対的に低価の温度センサー５０を使用した場合にも、熱伝導層４２の温度を正確に測定することができる。

【0085】

内部断熱層４５は真空断熱材で製作可能であり、真空断熱材は、優れた断熱性を有しながらも、真空が壊れると断熱性が急激に低くなる。

【0086】

一方、図５は、本発明の実施例に係る熱伝導層を示した平面例示図である。

【0087】

図５をさらに参照すると、本実施例に係る熱伝導層４２０は、温度センサー５０の感知部５１（図６参照）に連結された状態で耐火物層４１に接触する温度測定領域Ａを有してもよい。

【0088】

温度測定領域Ａは、熱伝導層４２０の枠部に沿って延長される仮想の外郭線によって区画される領域であってもよい。そして、熱伝導層４２０は、仮想の区画線によって区画される複数個の温度測定領域Ａで構成され得る。

【0089】

熱伝導層４２０は、耐火物層４１から温度測定領域Ａに伝達される熱を収集し、これを温度測定領域Ａの表面に沿って温度センサー５０の感知部５１に伝達することができる。

【0090】

また、熱伝導層４２０はパターン部を有してもよく、パターン部は、基本的に感知部５１を中心に温度測定領域Ａの枠領域に行くほど全体的に均一なパターンを有し得る。そして、パターン部は、温度測定領域Ａの少なくとも一部を形成することができる。すなわち、熱伝導層４２０は、平面図上で外部断熱層４３を完全に覆うように設けられてもよく、外部断熱層４３の一部のみをカバーするパターンを有してもよい。

【0091】

以下、図６乃至図１０を参照して、本発明の多様な実施例に係るパターン部を有する熱伝導層に対して詳細に説明する。

【0092】

図６は、本発明の第１実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【0093】

図６を参照すると、本実施例に係る熱伝導層４２０はパターン部を有してもよく、パターン部は、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを有してもよい。

【0094】

第１パターン部４２０Ａは、第１内側領域４２１Ａ、第１外側領域４２２Ａ及び第１延長部４２３Ａを有してもよい。

【0095】

第１内側領域４２１Ａは、温度測定領域Ａの内側中心領域に配置されてもよく、温度センサー５０の感知部５１に連結されてもよい。

【0096】

第１外側領域４２２Ａは、温度測定領域Ａの外側枠領域に配置されてもよく、第１内側領域４２１Ａから第１直線距離ｄ１だけ離隔して配置されてもよい。

【0097】

第１延長部４２３Ａは、第１内側領域４２１Ａと第１外側領域４２２Ａとを連結することができる。第１延長部４２３Ａは、第１直線距離ｄ１と同一の長さを有してもよく、第１直線距離ｄ１より長くてもよい。例えば、第１延長部４２３Ａは、平面図上でジグザグ状や弧状などの非定型形状を有し、第１内側領域４２１Ａから第１外側領域４２２Ａに向かって延長形成されてもよい。

【0098】

第２パターン部４２０Ｂは、第２内側領域４２１Ｂ、第２外側領域４２２Ｂ及び第２延長部４２３Ｂを有してもよい。

【0099】

第２内側領域４２１Ｂは、温度測定領域Ａの内側中心領域に配置されてもよく、温度センサー５０の感知部５１に連結されてもよい。

【0100】

第２外側領域４２２Ｂは、温度測定領域Ａの外側枠領域に配置されてもよく、第２内側領域４２１Ｂから第２直線距離ｄ２だけ離隔して配置されてもよい。このとき、第２直線距離ｄ２は、第１直線距離ｄ１より長く形成されてもよい。

【0101】

第２延長部４２３Ｂは、第２内側領域４２１Ｂと第２外側領域４２２Ｂとを連結することができる。第２延長部４２３Ｂは、第２直線距離ｄ２と同一の長さを有してもよく、第２直線距離ｄ２より長くてもよい。例えば、第２延長部４２３Ｂは、平面図上でジグザグ状や弧状などの非定型形状を有し、第２内側領域４２１Ｂから第２外側領域４２２Ｂに向かって延長形成されてもよい。

【0102】

ここで、本実施例によると、第１直線距離ｄ１と第２直線距離ｄ２との差とは関係なく、第１延長部４２３Ａと第２延長部４２３Ｂの長さＬ１は互いに同一であってもよい。すなわち、第１直線距離ｄ１と第２直線距離ｄ２との差が発生することによって、第１延長部４２３Ａと第２延長部４２３Ｂが同一の長さＬ１を有するためには、図示したように、互いに異なる形状のパターンを有するようになる。

【0103】

結果的に、第１延長部４２３Ａと第２延長部４２３Ｂの長さＬ１を同一に設定することによって、第１外側領域４２２Ａ及び第２外側領域４２２Ｂから感知部５１にそれぞれ伝達される熱伝逹率の直線距離ｄ１、ｄ２の差による変化を補償することができる。

【0104】

また、感知部５１から第１直線距離ｄ１だけ離隔した第１外側領域４２２Ａに伝達された熱と、第２直線距離ｄ２だけ離隔した第２外側領域４２２Ｂに伝達された熱は、第１延長部４２３Ａ及び第２延長部４２３Ｂに沿って移動した後、同一の時間に感知部５１に到逹できるようになる。これによって、温度センサー５０は、温度測定領域Ａに対する温度を特定の時間帯に迅速且つ正確に獲得できるようになる。

【0105】

図６に示したように、平面図上で四角形状の温度測定領域Ａを有する熱伝導層４２０に対して感知部５１が温度測定領域Ａの中心部に配置される場合、感知部５１から相対的に近い側面領域の熱と、感知部５１から相対的に遠いコーナー領域の熱は、第１延長部４２３Ａ及び第２延長部４２３Ｂをそれぞれ経た後、同一の時間に感知部５１に到逹できるようになる。

【0106】

図７は、図６の変形例を示した平面例示図である。

【0107】

図７に示すように、温度センサー５０の感知部５１は、熱源の種類或いは熱源を収容する耐火物層４１の与件によって、熱伝導層４２０によって区画される温度測定領域Ａの内側空間に干渉構造物ＳＴが配置されてもよい。これによって、温度センサー５０の感知部５１は、温度測定領域Ａの中心部からずれて偏心した位置に設置される必要がある。

【0108】

このように、温度センサー５０の感知部５１が温度測定領域Ａの中心部から偏心した位置に配置された場合にも、上述したように、第１延長部４２３０Ａと第２延長部４２３０Ｂの長さＬ１を同一に設定することによって、第１外側領域４２２Ａ及び第２外側領域４２２Ｂから感知部５１にそれぞれ伝達される熱伝逹率の直線距離の差による変化を補償することができる。

【0109】

また、感知部５１から第１直線距離ｄ１だけ離隔した第１外側領域４２２Ａに伝達された熱と、感知部５１から第２直線距離ｄ２だけ離隔した第２外側領域４２２Ｂに伝達された熱は、第１延長部４２３０Ａ及び第２延長部４２３０Ｂに沿って移動した後、同一の時間に感知部５１に到逹できるようになる。

【0110】

図８は、本発明の第２実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【0111】

図８を参照すると、上述したように、パターン部は、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを有してもよい。そして、第１パターン部４２０Ａは、第１内側領域４２１Ａ、第１外側領域４２２Ａ及び第１延長部４２３１Ａを有してもよく、第２パターン部４２０Ｂは、第２内側領域４２１Ｂ、第２外側領域４２２Ｂ及び第２延長部４２３１Ｂを有してもよい。これに対する重複説明は省略する。

【0112】

ここで、本実施例によると、第１直線距離ｄ１と第２直線距離ｄ２との差により、第１延長部４２３１Ａと第２延長部４２３１Ｂは互いに異なる長さを有してもよく、このとき、第１延長部４２３１Ａと第２延長部４２３１Ｂは、互いに異なる熱伝導率を有する素材からなってもよい。すなわち、第１延長部４２３１Ａは第１熱伝導率λ１を有してもよく、第２延長部４２３１Ｂは、第１熱伝導率λ１より大きい第２熱伝導率λ２を有してもよい。

【0113】

結果的に、第１延長部４２３１Ａ及び第２延長部４２３１Ｂの熱伝導率を互いに異なるように設定することによって、第１外側領域４２２Ａ及び第２外側領域４２２Ｂから感知部５１にそれぞれ伝達される熱伝逹率の直線距離ｄ１、ｄ２の差による変化を補償することができる。

【0114】

図９は、本発明の第３実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【0115】

図９を参照すると、上述したように、パターン部は、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを有してもよい。そして、第１パターン部４２０Ａは、第１内側領域４２１Ａ、第１外側領域４２２Ａ及び第１延長部４２３２Ａを有してもよく、第２パターン部４２０Ｂは、第２内側領域４２１Ｂ、第２外側領域４２２Ｂ及び第２延長部４２３２Ｂを有してもよい。これに対する重複説明は省略する。

【0116】

ここで、本実施例によると、第１直線距離ｄ１と第２直線距離ｄ２との差により、第１延長部４２３２Ａと第２延長部４２３２Ｂは互いに異なる長さを有してもよく、このとき、第１延長部４２３２Ａと第２延長部４２３２Ｂは互いに異なる面積を有してもよい。すなわち、第１延長部４２３２Ａは第１面積Ａ１を有してもよく、第２延長部４２３２Ｂは、第１面積Ａ１より広い第２面積Ａ２を有してもよい。

【0117】

結果的に、第１延長部４２３２Ａと第２延長部４２３２Ｂの面積を互いに異なるように設定することによって、第１外側領域４２２Ａ及び第２外側領域４２２Ｂから感知部５１にそれぞれ伝達される熱伝逹率の直線距離ｄ１、ｄ２の差による変化を補償することができる。

【0118】

図１０は、本発明の第４実施例に係る熱伝導層のパターン部を示した平面例示図である。

【0119】

図１０を参照すると、上述したように、パターン部は、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを有してもよい。そして、第１パターン部４２０Ａは、第１内側領域４２１Ａ、第１外側領域４２２Ａ及び第１延長部４２３３Ａを有してもよく、第２パターン部４２０Ｂは、第２内側領域４２１Ｂ、第２外側領域４２２Ｂ及び第２延長部４２３３Ｂを有してもよい。また、第１パターン部４２０Ａは、第１外側領域４２２Ａに配置される第１熱収集部４２５Ａをさらに有してもよく、第２パターン部４２０Ｂは、第２外側領域４２２Ｂに配置される第２熱収集部４２５Ｂをさらに有してもよい。

【0120】

ここで、本実施例によると、第１直線距離ｄ１と第２直線距離ｄ２との差により、第１延長部４２３３Ａと第２延長部４２３３Ｂは互いに異なる長さを有してもよく、このとき、第１熱収集部４２５Ａと第２熱収集部４２５Ｂは互いに異なる熱伝導率を有する素材からなってもよい。すなわち、第１熱収集部４２５Ａは第３熱伝導率を有してもよく、第２熱収集部４２５Ｂは、第３熱伝導率より大きい第４熱伝導率を有してもよい。

【0121】

結果的に、第１外側領域４２２Ａと第２外側領域４２２Ｂに互いに異なる熱伝導率を有する素材を配置し、第１内側領域４２１Ａと第１外側領域４２２Ａとの間の温度差と、第２内側領域４２１Ｂと第２外側領域４２２Ｂとの間の温度差とを互いに異なるように設定することによって、第１外側領域４２２Ａ及び第２外側領域４２２Ｂから感知部５１にそれぞれ伝達される熱伝逹率の直線距離ｄ１、ｄ２の差による変化を補償することができる。

【0122】

また、第１熱収集部４２５Ａ及び第２熱収集部４２５Ｂをさらに備えることによって、耐火物層４１の熱は、熱伝導層４２０の外側領域に伝達された後、感知部５１により速く到逹できるようになる。

【0123】

図６乃至図１０を通じて説明した多様な実施例では、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを形成するとき、第１延長部４２３Ａ及び第２延長部４２３Ｂの長さ、熱伝導率及び面積の設定値を個別的に調節することを説明したが、第１パターン部４２０Ａ及び第２パターン部４２０Ｂを形成するとき、第１延長部４２３Ａ及び第２延長部４２３Ｂの長さ、熱伝導率及び面積のうち少なくともいずれか一つの設定値を調節することによって、第１延長部４２３Ａ及び第２延長部４２３Ｂを経由する熱伝逹率の直線距離ｄ１、ｄ２の差による変化を補償することができる。そして、このように熱伝導層４２０に備えられるパターン部の長さ、熱伝導率及び面積の設定値は、耐火物層４１の種類、感知部５１の設置位置によって適宜調節され得る。

【0124】

一方、図示していないが、本実施例に係る熱伝導層４２０は、パターン部がなく、温度測定領域Ａに相応する形状の平板形態を有してもよい。

【0125】

すなわち、実施例に係る温度測定領域Ａは円形状を有してもよく、温度測定領域Ａの中心部に温度センサー５０の感知部５１が配置されてもよい。そして、熱伝導層４２０は、円形状の温度測定領域Ａに対応して感知部５１を中心に一定の半径を有する円形状を有してもよい。

【0126】

このように、感知部５１を中心に一定の半径を有する円形状の熱伝導層４２０は、パターン部がなくても、熱伝導層４２０の外側領域から感知部５１に伝達される熱伝逹率が均一になり得る。また、耐火物層４１から熱伝導層４２０の外側領域に伝達された熱は、感知部５１に連結された内側領域に同一の時間に到逹できるようになる。

【0127】

もちろん、感知部５１を中心に一定の半径を有する円形状の熱伝導層４２０もパターン部を有し得るが、この場合、パターン部は、感知部５１に連結される内側領域を中心に外側領域に向かって同一の長さ、熱伝導率及び面積を有する放射状のパターン部を有してもよく、これによって、耐火物層４１から熱伝導層４２０の外側領域に伝達された熱は、感知部５１に連結された内側領域により速く到逹できるようになる。

【0128】

図１１は、本発明の一実施例に係る送風支管の製造方法を示したフローチャートである。

【0129】

図１１を参照すると、本発明の実施例に係る送風支管の製造方法は、外皮層形成段階（Ｓ１１）、外部断熱層形成段階（Ｓ１２）、熱伝導層形成段階（Ｓ１３）、内部断熱層形成段階（Ｓ１４）、耐火物層形成段階（Ｓ１５）及びインサート部材除去段階（Ｓ１６）を含んでもよい。

【0130】

外皮層形成段階（Ｓ１１）は、外皮層４４を形成する段階であり得る。

【0131】

外部断熱層形成段階（Ｓ１２）は、外皮層４４の内面に外部断熱層４３を形成する段階であり得る。

【0132】

外部断熱層形成段階（Ｓ１２）において、温度センサー５０は、外部断熱層４３に一体に組み立てられてもよい。すなわち、温度センサー５０の感知部５１が外部断熱層４３の内面に露出するように、温度センサー５０の少なくとも一部は、外部断熱層４３の形成過程で外部断熱層４３に埋められてもよい。よって、温度センサー５０は、外部断熱層４３の内面に形成される熱伝導層４２の温度を測定することができる。

【0133】

熱伝導層形成段階（Ｓ１３）は、外部断熱層４３の内面に熱伝導層４２を形成する段階であり得る。

【0134】

上述したように、図５乃至図１０に示した多様なパターン部を有する熱伝導層４２０が形成されてもよい。

【0135】

内部断熱層形成段階（Ｓ１４）は、熱伝導層４２の内面に内部断熱層４５を形成する段階であり得る。耐火物層形成段階（Ｓ１５）は、熱伝導層４２の内面に流路Ｓに相応する形状のインサート部材を挿入し、インサート部材と熱伝導層４２との間に耐火物層４１を形成する段階であり得る。よって、耐火物層４１の形成が完了すると、耐火物層４１の内面には、高温の空気が流動する流路Ｓが設けられ得る。

【0136】

インサート部材除去段階（Ｓ１６）は、インサート部材を除去する段階であり得る。すなわち、耐火物層４１の形成が完了すると、インサート部材を除去することによって送風支管４０の製造を完了するようになる。

【0137】

一方、上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄのそれぞれは、上述した外皮層４４、外部断熱層４３、熱伝導層４２、内部断熱層４５及び耐火物層４１を有してもよく、個別的に製作された上部管４０Ａ、下部管４０Ｂ、エルボー管４０Ｃ及びブロー管４０Ｄは、送風主管３０及び溶解炉１０の相対位置及び角度によって別途の締結部材を用いて現場で適宜組み立てられ得る。

【0138】

上述したように、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正又は変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0139】

本発明は、溶解炉設備である送風支管の温度状態及び局部的な温度差をリアルタイムで測定及びモニタリングすることによって、送風支管での赤熱、亀裂、流路の変形などのような損傷部位、損傷が発生した時間及び損傷の規模を迅速且つ正確に感知及び判断することができ、これによって溶解炉での溶解品質を高めるだけでなく、溶解炉設備で発生し得る事故を未然に予防できるので、溶解炉分野で広く使用可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】