KR100522540B1 - 공업용 로의 카본 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공업용 로 내에서 용해되는 금속으로 카본을 공급할 때 최적의 압력으로 분사 공급하여 로 내의 높은 슬래그 생성효율 및 이에 따른 용융 금속의 보온성을 높이도록 하며, 카본의 분사에 의한 버너의 손상을 감소시키고, 로에 장착되는 버너의 장착상태가 가장 이상적인 각도에서 안정적으로 유지될 수 있도록 한 공업용 로의 카본 버너에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 로(1)의 내부에 용융될 금속 작업물이 투입되면, 작업물을 용융하고 용융되는 작업물에 입자형태의 분체 탄소인 카본을 공급하기 위해 로(1)의 일측에 관체 형태의 카본 공급수단이 마련된 공업용 로에 있어서,

상기 카본공급수단은, 로(1)의 내, 외부에 걸쳐 구비되어 로(1) 외부에서 카본을 공급받아 로(1)의 내부에서 용융되는 작업물에 카본을 분사 공급하며, 내부에 카본이 공급되는 통로를 형성하기 위한 카본 통로형성부재(70)가 장착되고, 이 카본 통로형성부재(70)가 세라믹으로 형성된 카본 공급기구(10)와; 상기 로(1)의 벽체에 고정 설치되고, 일측에 카본 공급기구(10)가 장착되기 위한 장착기구(23)가 설치되며, 카본 공급기구(10)가 장착기구(23)에 결합된 상태에서 카본이 분사되는 끝단부가 작업물이 투입되는 상측으로 은폐될 수 있도록 하기 위해 상측부가 일측으로 돌출형성되어 은폐부(22a)가 형성된 자켓(22)으로 구성되며, 상기 장착기구(23)는, 브레킷(24)이 로(1)의 벽체에 고정설치되고, 브레킷(24)의 끝단에 카본이 분사되는 방향을 전방으로 하여 전, 후방으로 각도회전되며 카본 공급기구(10)의 외면을 홀딩하는 홀더(25)가 결합되며, 상기 홀더(25)는 카본 공급기구(10)의 외면을 홀딩하기 위해 자체 탄성을 갖는 한쌍의 핑거 플레이트(26)로 구성된다.

Description

공업용 로의 카본 버너{CARBON BURNERS FOR INDUSTRIAL FURNACE}

본 발명은 공업용 로의 카본 버너에 관한 것으로써, 상세하게는 공업용 로 내에서 용해되는 금속으로 카본을 공급할 때 최적의 압력으로 분사 공급하여 로 내의 높은 슬래그 생성효율 및 이에 따른 용융 금속의 보온성을 높이도록 하며, 카본의 분사에 의한 버너의 손상을 감소시키고, 로에 장착되는 버너의 장착상태가 가장 이상적인 각도에서 안정적으로 유지될 수 있도록 한 것이다.

공업용 로는 제강이나 합금철의 제조 등의 작업을 수행하도록 하기 위해 로의 내부에 목적하는 금속 및 금속 혼합물(이하, 작업물)을 투입하고, 이를 가열하여 투입된 금속과 금속 혼합물이 용해되며 혼합되도록 하는 것이다.

도 1은 상기된 공업용 로 중 전기로를 나타내며, 전기로 중 로에 투입된 작업물과 전극심재의 사이에서 아-크를 발생시켜 작업물을 용융하는 아-크로를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 전기로(아-크로)는 작업물을 용해하기 위한 공간을 제공하는 로(1), 로의 일측에 결합되어 로(1)의 내측으로 불꽃을 분출하는 토치 버너(2), 로(1)의 천정부에서 하측으로 관통설치되어 외부의 전원을 공급받아 아-크를 발생시키는 전극심재(3)로 이루어진 기본 구성을 갖는다.

더불어, 상기 전기로는 용융되는 작업물(O)의 상측 표면에 슬래그(S)를 형성하여 그 보온효율을 얻어내기 위해 용융 작업물(O)로 카본을 공급하는 수단을 수반한다. 참고적으로, 상기 카본은 입자형태의 분체 탄소를 의미한다.

상기 카본을 공급하는 종래의 수단은 로(1)의 일측에 통공을 형성하고, 이 통공을 통해 공급관체(4)를 삽입하여 공급관체(4)를 통해 카본을 공급거나, 아예 카본으로 형성된 봉체를 통공을 통해 용융 작업물(O)에 침전시켜 카본을 공급하는 방법등이 적용된다.

이와 같이 구성된 전기로는 로(1)의 내부에 작업물을 투입하고, 전극심재(3)를 장착시킨 후 토치 버너(2)를 구동시켜 작업물을 용융시키는 작업을 수행하며, 동시에 용융되는 작업물(O)에 카본을 공급하여 슬래그(S)의 생성효율을 높이게 된다.

상기된 전기로에서 종래의 카본 공급수단은 용융되는 작업물의 일측에 침전되어 카본이 투입되는 작업형태를 갖기 때문에 용융된 액상의 작업물 내에서 카본이 일측으로 편중되어 용해되기 때문에 전체적인 작업구간에 대한 슬래그 형성 효율이 대단히 낮아지게 되며, 이로 인해 슬래그에 의해 용융 작업물의 높은 보온효과를 기대하기 어렵게 된다.

또한, 상기와 같이 공급되는 카본은 표면이 거친 입자의 형태이기 때문에 카본을 공급하는 관체의 내면이 쉽게 파손되어 공급관체를 교체해야 하거나 공급관체 내경이 확장되어 목적하는 량으로 카본을 정확하게 공급하기 어렵게 된다.

더불어, 상기 로의 내부로 고형의 작업물을 투입시킬 때, 카본 공급수단이 장착된 상태이면 고중량의 작업물에 의해 쉽게 파손되어 작업시 카본 공급수단을 분리/장착시켜야 하는 불편함을 수반하게 된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로써, 카본이 최적의 압력에 의해 용융되는 작업물로 투입되도록 하여 카본의 투입에 의해 슬래그 형성효율을 높이도록 한 카본 버너를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 카본이 공급되는 통로의 재질을 세라믹으로 선택적용하여 공급수단의 파손에 따른 통로의 직경변화 우려를 해소한 카본 버너를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공급수단이 항상 로에 결합된 상태를 유지하며 고형의 작업물 투입시에도 파손 우려를 해소하고, 그 결합된 상태를 최적의 각도로 유지시킬 수 있도록 한 카본 버너를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래와 같은 구성을 갖는다.

본 발명은, 로의 내부에 용융될 금속 작업물이 투입되면, 작업물을 용융하고 용융되는 작업물에 카본을 공급하기 위해 로의 일측에 관체 형태의 카본 공급수단이 마련된 공업용 로에 있어서,

상기 카본 공급수단은, 로의 외측 끝단부에 카본이 공급되기 위한 유입관부가 형성되고, 타측 단부가 로의 내부측에 구비되어, 공급된 카본이 용융되는 작업물로 분사되는 카본 통관과; 상기 카본 통관의 외측에 설치되고, 분사되는 카본의 연소를 활성화시키기 위해 로의 외부측에 형성된 끝단에서 산소를 공급받아 로의 내측에 구비된 타측 단으로 분사하는 산소 통관과; 상기 카본 통관과 산소통관의 로 내부측 끝단부에 결합되며, 카본과 산소가 통과되기 위한 카본분사공과 산소분사공이 로의 내부측으로 형성된 노즐과; 상기 산소 통관의 외측에 설치되고, 외부에서 공급되는 냉각유체가 유입, 순환, 배출되도록 형성되어 가열된 각각의 통관 및 노즐을 냉각시키는 냉각수단으로 이루어진다.

이에 따라 본 발명은 용융된 작업물 측으로 카본을 연소시키며 분사 공급하게 되고, 분사 공급된 카본이 용융된 작업물 내에서 보다 고르게 분포되어 용융 작업물의 전체구간에서 슬래그의 형성이 균일하게 된다.

본 발명은, 로의 내부에 용융될 금속 작업물이 투입되면, 작업물을 용융하고 용융되는 작업물에 카본을 공급하기 위해 로의 일측에 관체 형태의 카본 공급수단이 마련된 공업용 로에 있어서, 카본이 공급되는 수단의 내부에는 카본의 통로를 형성하기 위한 카본 통로 형성부재가 장착되고, 이 카본 통로 형성부재는 카본의 진행에 의한 스크래치에 대해 강성이 높은 세라믹으로 형성된다.

이에 따라 본 발명은 카본의 진행에 의한 카본 통로 형성부재의 스크래치 발생이 대폭 감소되어 카본 공급수단의 파손우려 해소 및 보다 정확한 량으로 카본을 공급할 수 있게 된다.

본 발명은, 로의 내부에 용융될 금속 작업물이 투입되면, 작업물을 용융하고 용융되는 작업물에 카본을 공급하기 위해 로의 일측에 관체 형태의 카본 공급수단이 마련된 공업용 로에 있어서,

상기 카본 공급수단은, 로의 내, 외부에 걸쳐 구비되어 로 외부에서 카본을 공급받아 로의 내부에서 용융되는 작업물에 카본을 분사 공급하는 카본 공급기구와; 상기 로의 벽체에 고정 설치되고, 일측에 카본 공급기구가 장착되기 위한 장착기구가 설치되며, 카본 공급기구가 장착기구에 결합된 상태에서 카본이 분사되는 끝단부가 작업물이 투입되는 상측으로 은폐될 수 있도록 하기 위해 상측부가 일측으로 돌출형성되어 은폐부가 형성된 자켓으로 이루어진다.

이에 따라 본 발명은 로의 내부측으로 카본을 분사하는 각도가 항상 최적의 각도를 유지할 수 있게 되며, 상측에서 낙하 투입되는 고형의 작업물에 대한 파손우려가 해소된다.

상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 버너의 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 버너는 용융되는 작업물(O)로 카본을 분사하기 위한 공급수단인 카본 공급기구(10), 로(1)에 고정결합되어 카본 공급기구(10)가 장착되는 자켓(20)으로 구성된다. 도면 중 도 1의 부호와 동일한 부호의 물품은 같은 것임을 밝혀둔다.

여기서, 상기 자켓(20)은 로(1)의 벽체에 고정되어 결합되며, 카본 공급기구(10)가 자켓(20)에 장착되어 로(1)의 내, 외부에 걸쳐 구비됨이 당연하다.

도 3은 상기 카본 공급기구의 내부 구성을 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 카본 공급기구(10)는 카본이 진행되는 카본 통관(30), 산소가 진행되는 산소 통관(40), 이들 각각의 통관(30, 40)을 통해 진행된 카본과 산소가 분사되는 노즐(50), 각각의 통관(30, 40), 노즐(50)이 작업 중 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단인 냉각부(60)로 구성된다.여기서, 상기 카본은 통상의 것과 같은 입자형태의 분체 탄소를 의미한다.

상기 카본 통관(30)은 일측에 외부에서 소정의 압력으로 카본을 공급받는 유입관부(31)가 결합되며, 그 타측단은 로(1) 내부에 간섭되어 작업물(O)에 대해 일정각도 유지하며 구비된다.

여기서, 상기 카본 통관(30)의 내측에는 세라믹 재질로 형성된 카본 통로 형성부재(70)가 장착되며, 카본 통로 형성부재(70) 역시 내측으로 카본이 진행되기 위한 관체의 형태를 유지하게 된다.

또한, 상기 카본 통로 형성부재(70)는 카본 통관(30)의 내측면을 세라믹 코팅하여 형성할 수 있지만, 상기 카본이 상당한 고압으로 분사됨을 감안하면 관체의 형태로 별도 제작하여 장착함이 바람직하다.

상기 산소통관(40)은 카본 통관(30)의 외측에서 카본 통관(30)의 외경보다 큰 내경을 가지고 장착되어 내부에 산소가 진행될 공간을 형성하게 되며, 로(1)의 외부에 구비되는 측단부에 산소가 주입되는 산소 주입구(41)가 형성된다.

상기 노즐(50)은 카본 통관(30)과 산소통관(40)의 로(1) 내부측 단부에 결합되며, 카본의 진행방향을 전방으로 하여 그 전, 후면에는 카본과 산소가 용융 작업물로 분사되기 위한 카본 분사공(51)과, 카본 분사공(51)의 외측으로 방사상 등간격으로 형성된 산소 분사공(52)이 형성된다.

상기 냉각부(60)는 산소통관(40)의 외측에서 산소 통관(40)의 외경보다 큰 내경을 가지고 장착되어 내부에 냉각유체(냉각수, 냉각유, 냉각된 공기 등의)가 순환되는 공간을 형성하는 냉각관체(61)와, 상기 냉각관체(61)의 로(1) 외부측 단부에 형성되어 냉각유체가 주입되기 위한 냉각유체 주입부(62)로 구성된다.

여기서, 상기 냉각유체는 외부의 펌프 및 컴프레서 등의 공급장치(미 도시)에 의해 공급된다.

도 4는 상기 자켓의 배면도이고, 도 5는 도 4의 자켓 우측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 자켓(20)은 로(1)의 벽체에 고정결합되는 프레임(21), 프레임(21)의 로(1) 내부측 면에 결합되는 관체(22), 프레임(21)의 로(1) 외부측 면에 결합되는 장착기구(23)로 구성된다.

상기 프레임(21)은 그 전면에 카본 공급기구(10)가 통과되기 위한 통공(21a)이 형성되며, 상기 관체(22)는 그 내부로 냉각유체가 진행되기 위해 관체(22)를 절곡하거나 여러 조각의 관체(22)를 연결결합하여 대략 사각의 형태를 유지하며 설치된다.

여기서, 상기 관체(22)는 프레임(21)의 통공(21a)이 형성된 구간에는 장착되지 않도록 하여 카본 공급기구(10)가 통과되는 선상에 간섭되지 않도록 하며, 상측의 관체(22)를 로(1)의 내부 측으로 돌출시켜 은폐부(22a)를 형성하여 카본 공급기구(10)가 통공(21a)을 통과하여 장착된 후, 로(1) 내부의 상측에서 낙하 투입되는 고형의 작업물(O)이 카본 공급기구(10)와 충돌됨을 방지한다.

상기 장착기구(23)는 프레임(21)과 고정결합, 또는 일체로 연장형성된 브레킷(24)과, 상기 브레킷(24)의 끝단에서 카본이 분사되는 방향을 전방으로 하여 전, 후방으로 각도회전되는 홀더(25)로 구성된다.

상기 홀더(25)는 카본 공급기구(10)의 외면(구체적으로 냉각관체)을 홀딩하기 위해 자체 탄성을 갖는 한쌍의 핑거 플레이트(26)로 구성되며, 각 핑거플레이트(26)의 상측부는 브레킷(24)에 힌지결합되고, 타측부 끝단은 카본 공급기구(10)를 홀딩한 후 보다 견고한 고정력을 제공하기 위해 볼트, 클램프 등의 체결수단이 결합되도록 절곡되어 구성된다.

도면 중 미 설명부호 27, 28은 관체의 내부로 냉각유체가 주입 및 배출되기 위한 주입구 및 배출구이다.

도 6는 본 발명에 의한 버너가 전기로에 장착된 상태 단면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 자켓(20)은 로(1)의 벽체에 볼트 등의 체결수단으로 결합되고, 장착기구(23)의 홀더(25)에 카본 공급기구(10)가 홀딩되어 결합된다.

여기서, 상기 홀더(25)는 브레킷(24) 상에서 전, 후로 각도회전 가능하여 카본 공급기구(10)가 용융 작업물(O)에 카본을 분사하는 최적의 각도를 설정할 수 있도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 카본 버너는 도 6에서와 같이 카본 공급기구(10)를 장착하고, 유입관부(31)를 통해 카본을 공급하여 노즐(50)의 카본 분사공(51)을 통해 로(1) 내부의 용융 작업물(O)로 분사하여 카본의 공급을 수행하게 된다.

이 때, 상기 카본과 더불어 카본의 연소되는 효율을 증가시키기 위해 산소 주입부(41)를 통해 산소를 주입하여 노즐(50)의 산소 분사공(52)을 통해 산소를 분사하면 분사되는 산소는 카본과 혼합되어 공급되고, 이에 따라 용융 작업물(O) 표면의 슬래그(S) 생성효율(슬래그가 생성되는 주요 성분인 이산화탄소()생성이 활성화되는 효율)이 높아지게 된다.

이와 같은 작업의 수행에서 상기 카본 통관(30) 내부의 카본 통로 형성부재(70)는 거친 입자인 카본의 진행에 의한 스크래치(긁힘)에 대해 파손이 최소한으로 억제되며, 이에 따라 카본 통로의 직경이 변화되는 우려를 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 자켓(20)은 전술된 것과 같이 홀더(25)의 각도변화에 의해 카본 공급기구(10)의 카본 분사각도를 최적으로 설정가능하며, 상측에 형성된 은폐부(22a)에 의해 고형의 작업물(O) 투입시 카본 공급기구(10)의 파손우려를 해소하게 된다.

더불어, 상기 자켓(20)의 관체(22) 내부로 냉각유체를 순환시켜 카본 공급기구(10)의 작업 중 냉각효율을 보다 증가시킬 수 있게 되며, 카본 공급기구(10)의 냉각부(60)와 호스 등에 의해 연결하여 냉각구성의 단순화 등을 만족시킬 수 있게 된다.

<다른 실시예>

도 7는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예의 버너는 카본 공급기구(10)에 LPG 등의 가스가 공급되기 위한 구성이 더 추가된 것을 나타내며, 이를 위해 상기 카본 통관(30)과 산소 통관(40)의 사이에 가스가 진행되기 위한 가스 통관(80)을 개제하여 구성한 것이다.

여기서, 상기 가스 통관(80)의 로 외부측 끝단에는 가스를 주입하기 위한 가스 주입부(81)가 형성되고, 노즐(50)이 가스 통관(80)이 추가됨에 의해 카본 분사공(30)과 산소분사공(40)의 사이에 방사상 등간격으로 가스 분사공(82)을 더 형성하여 구성된다.

이와 같이 구성된 다른 실시예의 버너는 카본, 산소의 공급과 동시에 가스공급이 이루어져 작업상의 연소효율을 대폭 증가시키도록 하는 것이다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 카본의 분사공급에 따른 슬래그의 형성효율이 높아짐에 의해 용융 작업물의 높은 보온성을 얻을 수 있게 되며, 카본이 공급되는 통로의 내벽 파손 우려를 감소시켜 제품의 사용수명 연장 및 보다 정확한 카본의 공급에 의한 작업성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 버너의 노즐이 자켓에 의해 은폐되어 상측에서 투입되는 고형의 작업물에 대해 파손 우려가 해소되며, 카본의 분사 각도가 최적의 각도로 설정 및 최적의 각도를 유지하기 위한 재 설정이 가능하여 작업성을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한 효과를 얻게 된다.

도 1은 일반적인 공업용 전기로를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 버너의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 버너의 결합상태 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 버너의 자켓 배면도.

도 5는 도 4의 자켓 우측면도.

도 6는 본 발명에 의한 버너가 전기로에 취부되는 상태 단면도.

도 7는 본 발명의 다른 실시예 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 카본 공급기구 20: 자켓

30: 카본 통관 40: 산소 통관

50: 노즐 60: 냉각부

70: 카본 통로 형성부재

Claims (3)

1. 로(1)의 내부에 용융될 금속 작업물이 투입되면, 작업물을 용융하고 용융되는 작업물에 입자형태의 분체 탄소인 카본을 공급하기 위해 로(1)의 일측에 관체 형태의 카본 공급수단이 마련된 공업용 로에 있어서,

   상기 카본공급수단은,

   로(1)의 내, 외부에 걸쳐 구비되어 로(1) 외부에서 카본을 공급받아 로(1)의 내부에서 용융되는 작업물에 카본을 분사 공급하며, 내부에 카본이 공급되는 통로를 형성하기 위한 카본 통로형성부재(70)가 장착되고, 이 카본 통로형성부재(70)가 세라믹으로 형성된 카본 공급기구(10)와; 상기 로(1)의 벽체에 고정 설치되고, 일측에 카본 공급기구(10)가 장착되기 위한 장착기구(23)가 설치되며, 카본 공급기구(10)가 장착기구(23)에 결합된 상태에서 카본이 분사되는 끝단부가 작업물이 투입되는 상측으로 은폐될 수 있도록 하기 위해 상측부가 일측으로 돌출형성되어 은폐부(22a)가 형성된 자켓(22)으로 구성되며,

   상기 장착기구(23)는, 브레킷(24)이 로(1)의 벽체에 고정설치되고, 브레킷(24)의 끝단에 카본이 분사되는 방향을 전방으로 하여 전, 후방으로 각도회전되며 카본 공급기구(10)의 외면을 홀딩하는 홀더(25)가 결합되며, 상기 홀더(25)는 카본 공급기구(10)의 외면을 홀딩하기 위해 자체 탄성을 갖는 한쌍의 핑거 플레이트(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 공업용 로의 카본 버너.
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