KR100796949B1 - 전기로 슬래그 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로 슬래그 제거장치에 관한 것으로, 전기로에서 슬래그를 수집하여 외부로 배출하여 제거하는 전기로 슬래그 제거장치에 있어서, 금속을 녹이는 전기로와; 쌍을 이루면서 파지동작을 수행하는 핑거와 상기 핑거에 연결되어 상기 핑거의 파지동작을 구동시키는 구동부를 구비하되, 상기 전기로 내에 투입되어 슬래그를 수집하고, 상기 수집된 슬래그를 상기 핑거의 상호 반복충격으로 부착된 슬래그를 분리하는 파지수단과; 상기 파지수단에 결합되며 유압모터를 구비하여 상기 파지수단을 자전시키는 자전수단과; 상기 자전수단에 결합되며 상기 파지수단을 상기 전기로 내외로 이동시키는 이동수단;을 포함하여 구성되어, 상기 파지수단이 전기로 내의 용융된 금속에 투입된 상태에서 상기 자전수단과 이동수단에 의해 자전하면서 이동하여 슬래그를 수집하게 되는 것을 특징으로, 수작업으로 제거하던 슬래그를 일률적이며 자동적인 전기로 슬래그 제거장치를 도입함으로 작업시간의 단축과 효율이 증가하고, 수작업으로 인한 열악한 작업환경의 개선으로 작업을 기피하는 비율이 줄어드는 효과가 있다.

파지수단, 핑거, 구동부, 자전수단, 이동수단, 고정부재

Description

전기로 슬래그 제거장치{Device for removing slag in electrofurnace}

본 발명은 전기로 슬래그 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기로에서 발생하는 슬래그를 수작업 대신 파지수단인 핑거를 장착한 자동 로봇 제거장치로 슬래그를 제거하는 전기로 슬래그 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 용해로 조업은 고철과 회수철등을 용해로 내에 잠입시키고, 고용량의 전기파워와 고주파수를 제어함으로써 전기의 양극(+)과 음극(-)의 스파크 반응을 일으켜서 융융물을 형성한다. 한편, 전기로에 잠입되는 고철이 순수한 철이 아니기 때문에 융융물에는 슬래그가 발생하게 되므로 이를 제거할 필요가 있다. 이때, 슬래그 제거 기구를 사용하여 수작업으로 슬래그를 제거하는 방법을 사용하였다.

도 1은 종래의 전기로에서 슬래그 제거를 도시하는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작업자가 특수하게 제작된 보호구(방열복과 상,하의 방열장갑 및 방열유리가 부착된 밀폐형식의 보호면)를 착용후 전기로(1) 측면에 진입하여 끝부분이 뽀족한 제거스틱(2)을 사용하여 전기로안의 슬래그를 수작업으로 제거한다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법은 전기로는 약 1450℃이상의 용탕을 배출하는 곳으로서 작업장소 협소 및 용융물 비산분출등의 위험요소가 산재되어 있어 수작업을 통해서는 작업자의 안전확보를 유지하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기로에서 수작업으로 제거하던 슬래그를 파지수단을 장착한 자동 로봇 제거장치로 슬래그를 제거하여 작업자를 안전하게 하는 전기로 슬래그 제거장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기로에서 슬래그를 수집하여 외부로 배출하여 제거하는 전기로 슬래그 제거장치에 있어서, 금속을 녹이는 전기로와; 쌍을 이루면서 파지동작을 수행하는 핑거와 상기 핑거에 연결되어 상기 핑거의 파지동작을 구동시키는 구동부를 구비하되, 상기 전기로 내에 투입되어 슬래그를 수집하고, 상기 수집된 슬래그를 상기 핑거의 상호 반복충격으로 부착된 슬래그를 분리하는 파지수단과; 상기 파지수단에 결합되며 유압모터를 구비하여 상기 파지수단을 자전시키는 자전수단과; 상기 자전수단에 결합되며 상기 파지수단을 상기 전기로 내외로 이동시키는 이동수단;을 포함하여 구성되어, 상기 파지수단이 전기로 내의 용융된 금속에 투입된 상태에서 상기 자전수단과 이동수단에 의해 자전하면서 이동하여 슬래그를 수집하게 되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 흑연이 혼합된 물이 채워진 카본용기를 더 포함하여, 전기로로 투입 전에 상기 파지수단을 상기 카본 용기내에 투입하여 상기 파지수단의 핑거 표면에 흑연을 코팅하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 카본 용기는 내부에 교반기가 장착되어 흑연이 하측으로 가라앉는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는, 상기 구동부 에어실린더를 구비하여 에어의 압력에 의해 작동이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 핑거는 상기 에어실린더 단부에 탈착이 가능한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이동수단은 지면에 고정된 고정부재와; 상기 고정부재 상측에 형성되어 좌우로 회전하는 회전부재와; 상기 회전부재에 결합되어 상기 회전부재의 회전에 따라 회전하는 하부부재와; 일측 말단은 상기 하부부재에 상하로 회전가능하도록 힌지로 결합되며 타측 말단은 개구된 공간이 형성된 상부부재와; 상기 하부부재와 상부부재에 결합되어 상기 상부부재를 상기 힌지를 중심으로 상하로 회전시켜 각도를 조절하게 되는 붐실린더와; 상기 상부부재 내의 공간에 삽입되어 상기 공간을 따라 전후로 이동하게 되는 연장부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 파지수단을 장착한 전기로 슬래그 제거장치로,

첫째, 수작업으로 제거하던 슬래그를 일률적이며 자동적인 전기로 슬래그 제거장치를 도입함으로 작업시간의 단축과 효율이 증가하는 효과가 있다.

둘째, 수작업으로 인한 열악한 작업환경의 개선으로 작업이 안전하여 작업을 기피하는 비율이 줄어드는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 전기로 슬래그 제거장치 를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기로 슬래그 제거장치를 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 파지수단과 자전수단을 도시하는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 고철과 회수철을 녹이는 전기로(1), 상기 전기로(1)에 이격되어 형성되고 쌍을 이루면서 외부면에 장착되고 파지동작을 수행하는 핑거(12)와 상기 핑거(12)에 링크로 연결되어 상기 핑거(12)의 파지동작을 구동시키는 구동부(14)를 구비하여 상기 전기로(1) 내에 투입되어 슬래그를 수집하고 분리하는 파지수단(10), 상기 파지수단(10)의 상측에 결합되며 유압모터를 구비하여 상기 파지수단(10)을 자전시키는 자전수단(20), 상기 자전수단(20)에 결합되며 상기 파지수단(10)을 상기 전기로(1) 내외 상하로 이동시키는 이동수단(100)으로 구성되어 있다.

각 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 전기로(1)는 1450℃이상의 용탕을 배출하는 곳으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 파지수단(10)은 사람으로 비교하면 손과 상기 손을 지탱하고 움직이는 근육에 해당하는 부분으로 상기 손이 상기 핑거(12)에 대응하고 상기 근육이 상기 구동부(14)에 대응한다.

상기 핑거(12)는 외주면에 수직으로 결합하여 쌍으로 존재하되 쌍으로 합쳐진 길이가 하단부의 직경보다 길어 상기 핑거(12)가 좌, 우로 구동되면 오므라들면서 서로 맞닿게 된다. 이는 전기로(1) 내에서 상기 핑거(12)로 슬래그를 수집한 후 상기 핑거(12) 외주면에 잔재하는 슬래그를 용이하게 분리시키기 위함으로, 사람이 손뼉을 쳐 손가락 또는 손바닥이 마주치듯이 상기 구동부(14)의 구동력으로 상기 핑거(12)를 오므라들면서 부딪히는 방법을 다수번 시행으로 완벽하게 분리하게 된다.

바람직하게는 상기 핑거(12)는 상기 전기로(1) 내에서 슬래그를 용이하게 수집하기 위해서 집게형상이 좋다.

바람직하게는 상기 핑거(12)는 표면에 잔재하는 슬래그를 제거하기 위해 오므라들면서 부딪히는 시행을 반복하여도 제거되지 못하는 슬래그로 인해 핑거의 오작동이 발생할 수 있고, 상기 핑거(12)의 장기간 사용으로 상기 핑거(12)가 노후화 되어 효율이 떨어지는 등의 문제로 교체가 가능하게 탈착 가능한 것이 좋다.

상기 구동부(14)는 상기 파지수단(10)의 내부에 형성되며 상기 핑거(12)와 링크(16)로 연결되고, 상기 핑거(12)의 파지동작(좌,우로 오므라들면서 서로 부딪히는 동작)을 구동시킨다. 그리고, 상기 구동부(14)에서 구동력이 전달되어 상기 핑거(12)가 기밀하게 동작 되도록 최소 3관절로 이루어진 링크(16)로 이루어진다.
단, 상기 링크(16)는 상기 구동부(14)의 구성요소 중의 하나이다.
구체적으로, 상기 구동부(14)의 동작에 연동하는 상기 링크(16)가 슬립로드를 따라 상승하면 도 3(a)와 같이 핑거(12)가 오므라들면서 상호간 충격이 가해지며, 상기 링크(16)가 슬립로드를 따라 하강하면 도 3(b)와 같이 상기 핑거(12)는 펴지게 된다. 따라서, 상기 구동부(14)의 동작에 연동하는 상기 링크(16)의 왕복 승강에 따라 상호 반복 충격에 의해서 슬래그가 용이하게 분리된다.
또한, 상기 핑거(12)는 전술한 바와 같이 탈착 가능하되, 구동부(14)의 단부와 탈착되던지 상기 핑거(12)와 상기 구동부(14)를 연결하는 링크(16)에 탈착 가능하게 결합되는 것을 도 3을 통해 확인할 수 있다.

바람직하게는 상기 구동부(14)는 에어실린더를 구비하여 반복적인 에어의 압 력에 의해 상기 핑거(12)를 작동시키는 것이 좋되, 작업환경에 따라 다양한 구동부(리니어 모터)등을 장착해도 무방하다.

상기 자전수단(20)은 상기 파지수단(10)의 구동부(14)와 연결되어 상기 파지수단(10)을 자전시킨다. 사람으로 비교하면 팔과 몸을 연결하는 관절 부분으로 유압모터를 구비하는 것이 좋지만 별도의 모터를 사용해도 무방하다.

상기 자전수단(20)은 상기 전기로(1) 내에 투입된 상기 핑거(12)를 상기 유압모터의 회전력에 의해 자전시켜 슬래그를 용이하게 수집할 수 있는데, 그 이유는 실타래에 실을 회전에 의해 용이하게 감듯이 전기로에 발생하는 슬래그를 핑거에 감듯이 수집하기 위해서이다.

상기 이동수단(100)은 상기 자전수단(20)에 결합되며 상기 파지수단(10)을 상기 전기로 내외 및 상하로 이동시키는 것으로, 상기 전기로(1)에 이격되어 지면에 고정되는 고정부재(110)와, 상기 고정부재(110) 상부면에 형성되어 좌우로 회전하는 회전부재(120)와, 상기 회전부재 내에 결합 되어 상기 회전부재의 회전에 따라 회전하는 하부부재(130)와, 일측 말단은 상기 하부부재(130)에 상하로 회전가능하도록 힌지(132)로 결합되며 타측 말단은 개구된 공간(142)이 형성된 상부부재(140)와, 상기 하부부재(130)와 상기 상부부재(140)에 결합되어 상기 상부부재(140)를 힌지(132)를 중심으로 상하로 회전시켜 각도를 조절하게 되는 붐실린더(150)와, 상기 상부부재(140) 내의 공간(142)에 삽입되어 상기 공간(142)을 따라 전후로 이동하게 되는 연장부재(160)로 구성된다.

삭제

상기 고정부재(110)는 상기 이동수단(100)을 지지할 다른 부재들을 지지하는 베이스로 전기로의 온도에 영향을 받지 않을 정도로 일정거리 유지되며, 지면과 단단하게 고정되기 위해 체결볼트(112)를 사용한다.

상기 회전부재(120)는 상기 고정부재(110) 상부면에 형성되어 상기 이동수단(100)을 회전시키지만 결국, 상기 이동수단(100)과 상기 파지수단(10)이 상기 자전수단(20)으로 연결되어 있어 상기 파지수단(10)이 상기 전기로(1) 위를 공전하듯이 좌우로 회전하게 된다. 이는 상기 전기로(1)의 전 범위에 걸쳐 슬래그를 수집하기 위함으로 상기 붐실린더(150)와 상기 연장부재(160) 및 상기 회전부재(120)에 의해 가능하게 되며 상기 붐실린더(150)와 상기 연장부재(160)의 구조에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 하부부재(130)는 상기 회전부재(120)의 상측에 형성되어 상기 이동수단(100)에서 회전되는 부분으로 끝단에는 힌지(132)가 결합될 수 있게 힌지공이 형성되고, 상기 상부부재(140)와 상기 연장부재(160)를 지지한다.

상기 상부부재(140)는 일측 말단은 힌지공이 형성되어 상기 하부부재(130)와 힌지(132) 결합하고 타측 말단은 단부면에서 일정거리 개구된 공간(142)이 형성된다.

상기 붐실린더(150)는 상기 상부부재(140)가 상기 전기로(1)측으로 기울어지도록 지지하기 위해 상기 상부부재(140)와 상기 하부부재(130) 측면으로 결합하고, 상기 붐실린더(150)는 길이 조절되어 상기 힌지(132)를 축으로 상기 상부부재가 상하로 회전할 수 있게 한다.

상기 연장부재(160)는 상기 상부부재(140)의 개구된 공간(142)에 삽입되어 형성되되, 상기 공간(142)의 내주면을 따라 전후 이동하여 상기 전기로(1) 상에서 거리조절이 가능하고 돌출된 끝단은 상기 자전수단(20)과 힌지(162)로 결합되어 상기 힌지(162)를 축으로 상기 전기로(1)와 항상 수직을 이루도록 조절된다.

도시된 (B)는 도시된 (A)에서 붐실린더(150)에 의해 상기 상부부재(140)가 지면으로부터 40°~45°에서 15°~20°로 각도 조절되며, 상기 연장부재(160)가 상기 상부부재(140)에서 일정거리 외부로 더 돌출되며, 상기 파지수단(10)과 상기 연장부재(160)는 힌지(162)를 축으로 각도가 25°~30°정도 변화시켜 상기 전기로(1)와 수직으로 유지시킨다.

즉, 상기 이동수단에 의해 상기 파지수단(10)이 상기 전기로(1) 전 범위를 자유롭게 이동(회전,거리조절,각도변화)가능한데, 상기 이동수단(100)의 회전부재(120)에 의해 상기 파지수단(10)이 상기 전기로(1)에서 회전 또는 공전하고, 상기 이동수단(100)의 붐실런더와 연장부재에 의해 상기 파지수단(10)이 상기 전기로(1)에서 전후 이동하면서 상하 이동된다.

그러나, 이동수단은 작업장에 구조에 따라 다양하게 제작이 가능 하되 길이 높이 및 회동가능하게 제작되어야 함은 물론이다. 일예로 직교좌표계를 가진 크레인이 천장에 장착되어 상기 전기로로 높이 및 회동가능하게 제작될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전기로 슬래그 제거장치로 슬래그를 제거하는 과정을 나타내는 실시예이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 파지수단(10)은 이동수단(100)에 의해 A,B,C,D 지점으로 이동이 가능하다. 먼저, 상기 파지수단(10)은 상기 이동수단(100)에 형성된 회전부재(120)에 의해 A위치에서 B위치로 이동한다. 다음으로, 상기 이동수단(100)에 형성된 붐실린더(150)와 연장부재(160)에 의해 B위치에서 C위치로 전진이동하면서 동시에 상기 파지수단(10)에 장착된 상기 핑거(12)가 상기 전기로(1) 안으로 투입된다. 동시에 상기 자전수단(20)에 의해 상기 핑거(12)가 회전하면서 슬래그를 수집한 후, 다음으로 상기 슬래그 수거용기(200)(C에서 D)로 이동한다. 상기 파지수단은 구동부(14)의 반복적인 구동력(공기압)에 의해 상기 핑거 쌍이 오므라들면서 부딪히는 것을 반복적으로 시행함으로 슬래그를 수거용기(200)로 분리한다.

다음으로, 파지수단(10)이 (D에서 C')로 이동후 다시 슬래그를 수집한 후 전술한 것처럼 수거용기(200)로 이동하여 슬래그를 분리하고 마찬가지로 파지수단(10)이 (D에서 C'')등 반복적으로 이동을 하고 슬래그를 분리할 수 있다.

한편, 파지수단(10)은 (C,C',C'')에서 상기 회전부재(120)에 의해 공전회전 하면서 상기 핑거는 자전수단에 의해 자전회전하면서 슬래그를 수집한다.

바람직하게는, 흑연이 혼합된 물이 채워진 카본 용기(E)가 상기 전기로(1)에 이격되어 상기 이동수단(100) 측면에 추가되어서, 상기 파지수단(10)이 A에서 B로 이동하기 전에 상기 카본 용기(E)속으로 상기 핑거(12)를 잠입하여 상기 핑거(12)의 외주면을 흑연으로 코팅한 후 A에서 B로 이동하는 것이 좋다. 왜냐하면, 흑연성분의 코팅으로 상기 핑거(12)에 붙어 있는 슬래그가 용이하게 분리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 카본은 흑연의 미세분말(100~120MESH) 상태로 물에 20~40%정도의 농도로 유지함이 바람직하다.

바람직하게는, 흑연이 혼합된 물속에는 흑연가루의 비중이 커 용기바닥으로 가라앉는 경우가 발생함으로, 이를 억제하기 위해 교반기를 상기 카본 용기 내부에 장착하는 것이 바람직하다.
단, 상기 교반기는 1분에 20~40RPM정도로 교반시켜 상기 핑거(12)의 표면에 골고루 코팅되어 수거한 슬래그를 분리하는데 용이하게 한다.
이와같이, 본 발명에서는 상기와 같은 비율로 흑연을 투입하는 것으로 기술하고 있으나, 이는 어디까지나 다양한 실시예 중의 하나이며, 흑연의 투입량이 슬래그 제거에 미치는 영향은 극히 미미한 바, 당업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다양한 범위 내에서 투입량을 적절하게 조절하여 실시할 수도 있음은 물론일 것이다.

이상과 같이 본 발명은 수작업으로 슬래그를 제거하는 방법을 전기로 슬래그 제거장치를 사용하여 자동으로 슬래그를 제거하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하며, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 전기로에서 슬래그 제거를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 전기로 슬래그 제거장치를 도시하는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 파지수단과 자전수단을 도시하는 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 전기로 슬래그 장치로 슬래그를 제거하는 과정을 나타내는 실시예.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

1: 전기로 2: 제거스틱

10: 파지수단 12: 핑거

14: 구동부 20: 자전수단

100: 이동수단 110: 고정부재

112: 체결볼트 120: 회전부재

130: 하부부재 132,162: 힌지

140: 상부부재 142: 공간

150: 붐실린더 160: 연장부재

200: 수거용기 16: 링크

Claims (7)

1. 전기로에서 슬래그를 수집하여 외부로 배출하여 제거하는 전기로 슬래그 제거장치에 있어서,

   금속을 녹이는 전기로와;

   쌍을 이루면서 파지동작을 수행하는 핑거와 상기 핑거에 연결되어 상기 핑거의 파지동작을 구동시키는 구동부를 구비하되, 상기 전기로 내에 투입되어 슬래그를 수집하고, 상기 수집된 슬래그를 상기 핑거의 상호 반복충격으로 부착된 슬래그를 분리하는 파지수단과;

   상기 파지수단에 결합되며 유압모터를 구비하여 상기 파지수단을 자전시키는 자전수단과;

   상기 자전수단에 결합되며 상기 파지수단을 상기 전기로 내외로 이동시키는 이동수단;을 포함하여 구성되어,

   상기 파지수단이 전기로 내의 용융된 금속에 투입된 상태에서 상기 자전수단과 이동수단에 의해 자전하면서 이동하여 슬래그를 수집하게 되는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거장치.
2. 제 1항에 있어서,

   흑연이 혼합된 물이 채워진 카본용기를 더 포함하여,

   전기로로 투입 전에 상기 파지수단을 상기 카본 용기내에 투입하여 상기 파지수단의 핑거 표면에 흑연을 코팅하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거 장 치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 카본 용기는 내부에 교반기가 장착되어 흑연이 하측으로 가라앉는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 구동부는 에어실린더를 구비하여 에어의 압력에 의해 작동이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 핑거는 상기 에어실린더 단부에 탈착이 가능한 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 이동수단은

   지면에 고정된 고정부재와;

   상기 고정부재 상측에 형성되어 좌우로 회전하는 회전부재와;

   상기 회전부재에 결합되어 상기 회전부재의 회전에 따라 회전하는 하부부재와;

   일측 말단은 상기 하부부재에 상하로 회전가능하도록 힌지로 결합되며 타측 말단은 개구된 공간이 형성된 상부부재와;

   상기 하부부재와 상부부재에 결합되어 상기 상부부재를 상기 힌지를 중심으로 상하로 회전시켜 각도를 조절하게 되는 붐실린더와;

   상기 상부부재 내의 공간에 삽입되어 상기 공간을 따라 전후로 이동하게 되는 연장부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 제거장치.

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