KR100621929B1 - 용강 래들의 슬래그 파쇄장치 - Google Patents

용강 래들의 슬래그 파쇄장치 Download PDF

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drill
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채용화
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Abstract

본 발명에 따른 용강 래들 내의 슬래그 파쇄장치는, 베이스 플레이트(11) 상에 천장 레일을 따라 이동하는 수평 이동롤러(15)와 이 수평 이동롤러(15)를 이동시키는 구동모터(14)가 장착된 수평 이동부(10); 상기 베이스 플레이트(11) 상부에 이동 플레이트(21)가 탄성 설치되되 작동 실린더(24)에 의해 수직으로 이동되도록 마련된 수직 이동부(20); 상기 이동 플레이트(21) 상에 장착된 자전용 모터(31)에는 자전 회전축(32)이 하방으로 연장되도록 연결 설치되고, 이 자전 회전축(32)의 끝단에는 태양 기어(38)가 설치되며, 상기 이동 플레이트(21) 상에 장착된 공전용 모터(33)에는 상기 자전 회전축(32)이 삽입되는 중공의 공전 회전축(36)이 연결 설치된 동력 전달부(30); 및, 상기 공전 회전축(36)의 끝단에 캐리어 블록(41)이 설치되고, 이 캐리어 블록(41)의 양 측단부에 마련된 하부 장착대(41a) 상에는 상기 태양 기어(38)에 맞물리는 유성기어(45)가 장착된 드릴 회전축(44)이 트러스트 베어링(47)이 설치된 부시(46)에 끼워져 회전 가능하게 설치되며, 상기 드릴 회전축(44)의 끝단에는 상기 파쇄용 드릴(50)이 자전 가능하게 설치된 슬래그 파쇄부(40)를 포함한다.
용강 래들, 슬래그, 공전, 자전

Description

용강 래들의 슬래그 파쇄장치{Apparatus for crushing slag in melting iron ladle}
도1a 및 도1b는 용강 래들의 슬래그 부착과정을 도시한 도면.
도2는 종래의 슬래그 파쇄장치를 도시한 도면.
도3은 본 발명에 따른 슬래그 파쇄장치의 전체 사시도.
도4는 본 발명에 따른 수평 이동부를 도시한 도면.
도5는 본 발명에 따른 수직 이동부를 도시한 도면.
도6은 본 발명에 따른 슬래그 파쇄부를 도시한 도면.
도7은 본 발명에 따른 동력 전달부를 도시한 도면.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1: 용강 래들 10: 수평 이동부
11: 베이스 플레이트 12: 관통구멍
13: 측면 플레이트 14: 구동모터
15: 수평 이동롤러 20: 수직 이동부
21: 장착 플레이트 22: 관통구멍
23: 실린더 지지대 24: 작동 실린더
25: 컴프레셔 26: 균압 밸브
27: 에어 라인 28: 탄성 스프링
29: 모터 브래킷 30: 동력 전달부
31: 자전용 모터 32: 자전 회전축
33: 공전용 모터 34: 피니언 기어
35: 기어 베어링 36: 공전 회전축
37: 축 베어링 38: 태양 기어
40: 슬래그 파쇄부 41: 캐리어 블록
41a: 하부 장착대 41b: 장착구멍
42: 고정 플레이트 43: 축 베어링
44: 드릴 회전축 45: 유성 기어
46: 부시 47: 트러스트 베어링
48: 고정 플레이트 49: 볼트
50: 파쇄용 드릴 51a: 내부 파쇄돌기
51b: 상부 파쇄돌기
본 발명은 용강 래들의 슬래그 파쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬래그 파쇄용 드릴이 용강 래들 내에서 공전과 동시에 자전할 수 있도록 설치함으로써 정련 과정에서 래들 상에 부착된 슬래그를 단시간 내에 파쇄하여 제거할 수 있도록 해주는 장치에 관한 것이다.
도1a 및 도1b는 정련 과정에서 용강 래들(1) 내에 슬래그(S)가 부착되는 경로를 나타낸다. 도1a에서 보듯이 전로(2)에서 취련 완료된 용강을 용강 래들(1)로의 출강하는 동안 큰 낙차에 의해 스패터가 사방으로 비산되고 그 일부가 용강 래들(1)의 상부에 부착된다. 또한, 출강 완료 후 전로(2)에서 슬래그가 유출되는 것을 방지하기 위해 전로(2)를 급격하게 경동하여 정립할 때에도 용강 래들(1)의 배재측 상부에 다량의 슬래그(S)가 부착되기도 한다(a). 한편, 용강 래들(1)에 RH 또는 LF 장치(3)를 장착하고 2차 정련을 실시하는 동안 급격한 산소 취입에 의해 용강이 비산하여 일부가 용강 래들(1)의 상부에 슬래그(S)로 부착된다(b).
또한, 도1b에서 보듯이 전로(2)로부터의 출강 또는 2차 정련 완료 후 공정 대기시에 대기와 접촉되는 탕면의 슬래그(S)가 응고되어 용강 래들(1)의 내부 표면에 슬래그 선을 형성하면서 부착되고(c), 연주기의 턴디쉬로 출강시킨 다음 잔류된 슬래그를 슬래그 포트(4)로 배재할 때 래들 표면과의 심한 온도차에 의해 잔류 슬래그가 급속히 냉각되면서 용강 래들(1)의 상부에 다량 부착된다(d).
이와 같은 경로를 통해 용강 래들(1)의 상부면이나 내부 표면에 다량의 슬래그가 부착되면 2차 정련시에 RH나 LF 등과 같은 2차 정련장치(3)가 용강 래들(1) 내로 들어가지 못해 슬래그(S)가 제거될 때까지 작업이 중단되는 사태가 빈번히 발생되었다. 또한 래들의 내부 표면에 다량 부착된 슬래그는 전로(2)에서 출강된 용강의 성분을 변화시켜 냉연 품질저하의 원인이 되므로 2차 정련시에 정확한 성분 제어를 위해 다량의 부원료를 투입하여야 하고 이로 인해 처리시간이 길어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 도2에 도시된 바와 같이 천장 레일(5)을 따라 이동 가능하게 장착된 보권 후크(6)에 연결 체인(7)을 매개로 제거 후크(8)를 설치하고, 이 제거 후크(8)를 이용하여 용강 래들(1)의 상부명과 내부 표면에 부착된 슬래그(S)를 제거하였다. 그러나, 제거 후크(8)를 사용하면 용강 래들(1) 상에 견고하게 부착된 슬래그(S)를 강제적으로 긁어내기 때문에 래들 연와가 같이 파손되어 더 이상 사용하지 못하므로 래들의 사용 수명이 단축되었을 뿐만 아니라 긴급히 다른 용강 래들로 대체하여야 했으므로 작업시간이 지연되었다.
더욱이, 상기 제거 후크(8)를 사용하는 때에는 천정 레일(5)의 보권 후크(6)에 제거 후크(8)를 체결하고 래들의 내부 표면을 따라 제거 후크(8)를 상하로 이동시키면서 일일이 슬래그(S) 표면을 긁어내어야 했으므로 상당한 작업시간이 소요되어 작업 생산성을 저하시키는 주요 원인이 되어왔다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 슬래그 파쇄용 드릴이 용강 래들의 내부 표면을 따라 공전과 동시에 자전하면서 슬래그를 파쇄하여 제거할 수 있는 장치를 제공하여 슬래그 제거 작업을 보다 더 신속하고 정확하게 행할 수 있도록 해주는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용강 래들의 슬래그 파쇄장치는, 베이스 플레이트 상에 천장 레일을 따라 이동하는 수평 이동롤러와 이 수평 이동롤러를 이동시키는 구동모터가 장착된 수평 이동부; 상기 베이스 플레이트 상부에 이동 플레이트가 탄성 설치되되 작동 실린더에 의해 수직으로 이동되도록 마련된 수직 이동부; 상기 이동 플레이트 상에 장착된 자전용 모터에는 자전 회전축이 하방으로 연장되도록 연결 설치되고, 이 자전 회전축의 끝단에는 태양 기어가 설치되며, 상기 이동 플레이트 상에 장착된 공전용 모터에는 상기 자전 회전축이 삽입되는 중공의 공전 회전축이 연결 설치된 동력 전달부; 및, 상기 공전 회전축의 끝단에 캐리어 블록이 설치되고, 이 캐리어 블록의 양 측단부에 마련된 하부 장착대 상에는 상기 태양 기어에 맞물리는 유성기어가 장착된 드릴 회전축이 트러스트 베어링이 설치된 부시에 끼워져 회전 가능하게 설치되며, 상기 드릴 회전축의 끝단에는 상기 파쇄용 드릴이 자전 가능하게 설치된 슬래그 파쇄부를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 용강 래들의 슬래그 파쇄장치의 일 실시예를 보다 상세히 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 슬래그 파쇄장치의 전체 사시도이고, 도4는 수평 이동부, 도5는 수직 이동부, 도6은 동력 전달부 및 도7은 슬래그 파쇄부를 각각 나타낸다.
본 발명은 크게 천장 레일을 따라 수평 이동하도록 구성된 수평 이동부(10), 이 수평 이동부(10) 상에 설치되어 후술하는 슬래그 파쇄부(40)를 수직으로 이동시켜주는 수직 이동부(20), 이 수직 이동부(20) 상에 설치되어 상기 슬래그 파쇄부(40)가 공전과 동시에 자전되도록 해주는 동력 전달부(30), 및 이 동력 전달부(30)의 끝단에 설치되어 공전과 동시에 자전하면서 용강 래들(1)의 상부면과 내부 펴면 면에 부착된 슬래그(S)를 직접 파쇄하여 제거하는 슬래그 파쇄부(40)로 이루어진다.
상기 수평 이동부(10)는 중앙에 관통구멍(12)이 형성된 베이스 플레이트(11) 가 마련되고, 이 베이스 플레이트(11)의 일측에는 측면 플레이트(13)가 사각의 프레임을 형성하도록 수직하게 설치되며, 베이스 플레이트(11)와 측면 플레이트(13) 상에는 정련 공장의 천장에 설치된 천장 레일(미도시)을 따라 이동하는 수평 이동롤러(15)가 설치되고, 이 수평 이동롤러(15)를 구동시키는 구동모터(14)가 상기 베이스 플레이트(11) 상에 설치된다. 도4에는 상기 수평 이동롤러(15)가 일방향으로만 이동되도록 설치되어 있으나, 필요에 따라서는 전·후, 좌·우 모든 방향을 따라 이동되도록 구성할 수도 있다.
상기 수직 이동부(20)는 상기 베이스 플레이트(11) 상부에 이동 플레이트(21)가 탄성 스프링(28)을 매개로 탄성 설치되고, 이 이동 플레이트(21)는 상기 베이스 플레이트(11)에 설치된 작동 실린더(24)에 의해 수직으로 이동되도록 마련된다. 본 실시예에서는 상기 탄성 스프링(28)으로 코일 스프링을 사용하였으나, 본 발명의 기술사상은 이에 한정되지 아니하며 다양한 형태의 스프링이 사용될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(11) 상에 네 개의 실린더 지지대(23)가 사각형을 이루도록 설치되고, 이 네 개의 실린더 지지대(23)에 의해 형성되는 내부 공간에 위치하도록 이동 플레이트(21)가 설치되며, 각 실린더 지지대(23)의 상단에는 상기 이동 플레이트(21)와 연결되는 작동 실린더(24)가 상하로 작동되도록 설치되고, 각 실린더 지지대(23)의 하부에는 탄성 스프링(28)이 이동 플레이트(21)를 탄성 지지하도록 장착된다. 본 실시예에서는 작동 실린더(24)로서 에어 실린더를 사용하였고, 이 에어 실린더를 작동시키기 위한 컴프레서(25)가 에어 라인(27)을 통해 각각의 작동 실린더(24)와 연결되며, 이 에어 라인(27) 상에는 각 작동 실린더(24)로 에어를 균일하게 공급하기 위한 균압 밸브(26)가 설치된다.
컴프레셔(25)에 의해 작동 실린더(24)가 작동되면 이동 플레이트(21)가 하방으로 이동하고, 작동 실린더(24)가 작동되지 않으면 탄성 스프링(28)의 복원력에 의해 이동 플레이트(21)가 다시 상방으로 이동하게 된다. 한편, 상기 이동 플레이트(21)에는 그 중앙에 관통구멍(22)이 형성되고, 그 일측에 후술하는 자전용 모터(31)가 장착되는 모터 브래킷(29)이 설치된다.
상기 동력 전달부(30)는 크게 슬래그 파쇄부(40)를 자전시키는 구성과 공전시키는 구성으로 이루어진다. 먼저, 슬래그 파쇄부(40)를 자전시키는 구성을 살펴보면, 상기 이동 플레이트(21) 상에 설치된 모터 브래킷(29)에 자전용 모터(31)가 설치되고, 이 자전용 모터(31)에는 자전 회전축(32)이 하방으로 연장되도록 연결 설치되며, 이 자전 회전축(32)의 끝단에는 태양 기어(38)가 설치된다. 이 태양 기어(38)에는 파쇄용 드릴(50)의 드릴 회전축(44)에 장착된 유성기어(45)가 맞물려 자전용 모터(31)의 회전력이 파쇄용 드릴(50)에까지 전달될 수 있도록 해준다.
한편, 슬래그 파쇄부(40)를 공전시키는 구성은 이동 플레이트(21) 상에 공전용 모터(33)가 설치되고, 이 공전용 모터(33)에는 상기 자전 회전축(32)이 삽입되는 중공의 공전 회전축(36)이 연결 설치된다. 본 실시예에서는 공전용 모터(33)로서 웜모터를 사용하였고, 이 웜모터의 회전력을 전달하게 위해 피니언 기어(34)가 공전 회전축(36) 상에 설치된다. 공전 회전축(36)의 내부에 삽입된 자전 회전축(32)은 공전 회전축(36)과 상호 접촉되지 않아 독립적으로 회전된다. 또한, 상기 피니언 기어(34)와 자전 회전축(32) 사이에는 피니언 기어(34)가 자전 회전축(32) 에 의해 회전되지 않도록 기어 베어링(35)이 삽입 설치되고, 상기 이동 플레이트(21)의 중앙에 형성된 관통구멍(22)과 공전 회전축(36)과의 사이에는 이동 플레이트(21)가 공전 회전축(36)에 의해 회전되지 않도록 축 베어링(37)이 삽입 설치된다. 상기 공전 회전축의 끝단에는 슬래그 파쇄부(40)의 베이스 프레임 역할을 하는 캐리어 블록(41)이 고정 설치된다. 이에 의해, 상기 공전용 모터(33)가 회전됨에 따라 캐리어 블록(41) 자체가 회전된다.
상기 슬래그 파쇄부(40)는 캐리어 블록(41)이 공전 회전축(36)의 끝단에 결합된 플레이트와 이 플레이트의 양측단에 설치된 "ㄴ"형태의 하부 장착대(41a)로 구성되고, 상기 플레이트와 하부 장착대(41a) 상에 형성된 장착구멍(41b)에 드릴 회전축(44)이 하방을 향하도록 연장되게 삽입 설치되며, 이 드릴 회전축(44)의 끝단에는 파쇄용 드릴(50)이 고정 설치된다. 이와 같이, 파쇄용 드릴(50)은 캐리어 블록(40)의 양측단에 일정 간격을 두고 설치되므로 캐리어 블록(41)이 회전됨에 따라 공전하게 된다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 다양한 크기의 용강 래들(1)에 모두 사용할 있도록 파쇄용 드릴(50) 사이의 간격을 확장하거나 축소하도록 구성할 수도 있다.
상기 드릴 회전축(44)은 베어링을 매개로 상기 캐리어 블록(41)에 회전 가능하게 설치된다. 보다 상세하게는 캐리어 블록(41)의 플레이트 상에 형성된 장착구멍(41b)에는 드릴 회전축(44)의 상단이 고정 플레이트(32)에 의해 볼트 결합되되 축 베어링(43)에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 하부 장착대(41a)의 장착구멍(41b)에 끼워지는 부위에는 회전력뿐만 아니라 수직하게 작용하는 힘에 의해서도 견딜 수 있도록 트러스트 베어링(47)이 장착된 부시(46)가 끼워져 삽입 설치된다. 또한, 드릴 회전축(44) 상에는 상기 자전 회전축(32)의 끝단에 설치된 태양 기어(38)와 맞물리도록 유성기어(45)가 장착되어 자전용 모터(31)의 회전력이 파쇄용 드릴(50)에까지 전달될 수 있도록 해준다.
한편, 상기 파쇄용 드릴(50)은 상기 드릴 회전축(44)의 끝단에 설치된 고정 플레이트(48)에 볼트(49)로 결합되고, 파쇄용 드릴(50)의 외부 표면 상에는 용강 래들(1)의 내부 표면에 부착된 슬래그를 파쇄하는 내부 파쇄돌기(51a)가 설치되고, 파쇄용 드릴(50)의 상부에는 용강 래들(1)의 상부면에 부착된 슬래그를 파쇄하는 상부 파쇄돌기(51b)가 설치된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 용강 래들의 슬래그 파쇄장치의 작용을 간단히 설명한다.
구동모터(14)로 수평 이동롤러(15)를 회전시켜 본 발명에 따른 파쇄장치를 천장 레일을 따라 용강 래들(1)이 위치한 곳까지 수평 이동시킨다. 컴프레서(25)로 작동 실린더(24)를 수직 하방으로 작동시켜 이동 플레이트(21)를 하방으로 이동시키면 이에 따라 슬래그 파쇄부(40) 전체가 하방으로 이동된다. 이러한 수직 이동은 파쇄용 드릴(50)이 용강 래들(1)의 슬래그 부착 부위에 위치할 때까지 계속된다.
그 후, 자전용 모터(31)를 고속으로 회전시키면, 그 회전력이 자전 회전축(32), 태양 기어(38), 유성 기어(45) 및 드릴 회전축(44)을 통해 전달되어 파쇄용 드릴(50)이 회전되면서 슬래그를 파쇄하기 시작한다. 그와 동시에 공전용 모터(33)를 저속으로 회전시키면, 그 회전력이 피니언 기어(34)와 공전 회전축(36)을 통해 전달되어 캐리어 블록(41)을 회전시킨다. 이 때, 캐리어 블록(41)의 양측단에 설치된 파쇄용 드릴(50)은 공전 회전축(36)을 중심으로 서서히 공전하기 시작한다. 이에 의해 파쇄용 드릴(50)은 용강 래들(1)의 내부 표면을 따라 공전과 동시에 자전하면서 내부 파쇄돌기(51a)는 래들의 내부 표면 상에 부착된 슬래그를 파쇄하고 상부 파쇄돌기(51b)는 래들의 상부면 상에 부착된 슬래그를 파쇄하여 제거하게 된다.
파쇄용 드릴(50)이 용강 래들(1)의 내부 표면을 한바퀴 돌아 슬래그의 파쇄작업이 완료된 다음에는 컴프레셔(25)에 의해 작동 실린더(24)로 공급되던 에어를 차단하여 탄성 스프링(28)의 복원력에 의해 이동 플레이트(21)가 상방으로 이동되도록 한다. 이에 의해 파쇄용 드릴(50)이 용강 래들(1)의 상부로 들어올려지고 구동모터(14)를 작동하여 파쇄장치를 원래의 위치로 복귀시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 용강 래들의 슬래그 파쇄장치에 의하면, 용강 래들 상에 부착된 슬래그를 신속하게 제거하므로 작업 대기시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용강 래들을 슬래그가 부착되지 않는 상태로 유지하여 슬래그에 의한 용강의 성분 변화를 방지해 줌으로써 최종 압연 제품의 품질을 향상시켜 준다.

Claims (4)

  1. 베이스 플레이트(11) 상에 천장 레일을 따라 이동하는 수평 이동롤러(15)와 이 수평 이동롤러(15)를 이동시키는 구동모터(14)가 장착된 수평 이동부(10); 상기 베이스 플레이트(11) 상부에 이동 플레이트(21)가 탄성 설치되되 작동 실린더(24)에 의해 수직으로 이동되도록 마련된 수직 이동부(20); 상기 이동 플레이트(21) 상에 장착된 자전용 모터(31)에는 자전 회전축(32)이 하방으로 연장되도록 연결 설치되고, 이 자전 회전축(32)의 끝단에는 태양 기어(38)가 설치되며, 상기 이동 플레이트(21) 상에 장착된 공전용 모터(33)에는 상기 자전 회전축(32)이 삽입되는 중공의 공전 회전축(36)이 연결 설치된 동력 전달부(30); 및, 상기 공전 회전축(36)의 끝단에 캐리어 블록(41)이 설치되고, 이 캐리어 블록(41)의 양 측단부에 마련된 하부 장착대(41a) 상에는 상기 태양 기어(38)에 맞물리는 유성기어(45)가 장착된 드릴 회전축(44)이 트러스트 베어링(47)이 설치된 부시(46)에 끼워져 회전 가능하게 설치되며, 상기 드릴 회전축(44)의 끝단에는 상기 파쇄용 드릴(50)이 자전 가능하게 설치된 슬래그 파쇄부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강 래들의 슬래그 파쇄장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 플레이트(11) 상에는 실린더 지지대(23)가 설치되고, 이 실린더 지지대(23)에 장착된 상기 작동 실린더(24)는 탄성 스프링(28)에 의해 지지되는 이동 플레이트(21)를 수직하게 이동시키도록 설치되며, 상기 베이스 플레이트(11)와 이동 플레이트(21)에는 상기 공전 회전축(36)이 관통 삽입되도록 관통구멍(12,22)이 형성되고, 상기 이동 플레이트(21)의 관통구멍(21)에는 공 전 회전축(36)과의 사이에 축 베어링(37)이 설치된 것을 특징으로 하는 용강 래들의 슬래그 파쇄장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 파쇄용 드릴(50)은 상기 드릴 회전축(44)의 끝단에 설치된 고정 플레이트(48)에 볼트 결합되고, 그 몸체에는 용강 래들(1)의 내부 표면에 부착된 슬래그를 파쇄하는 내부 파쇄돌기(51a)와 용강 래들(1)의 상부면에 부착된 슬래그를 파쇄하는 상부 파쇄돌기(51b)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 용강 래들의 슬래그 파쇄장치.
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