KR100824540B1 - 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정 크기의 관통구가 형성되어 있고 고로 출선구를 개공시키도록 작동하는 개공부재와, 상기 개공부재를 상기 고로 출선구로 이동하도록 안내하는 가이드 부재와, 상기 개공부재가 상기 가이드 부재를 따라서 상기 고로 출선구로 이동하여 상기 고로 출선구를 개공시키도록 상기 개공부재를 조작하는 조작부로 이루어진 개공기에 있어서, 상기 가이드 부재를 따라서 상기 개공부재의 후방에 위치하고 상기 개공부재의 관통구에 삽입가능한 산소파이프가 제공되어 있는 산소파이프 공급수단과, 상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프를 상기 개공부재의 관통구에 관통가능하도록 안내하는 안내부재와, 상기 개공부재의 관통구 내부를 유동하는 냉각매체에 의해 냉각되는 산소파이프에 드럼을 통해 연장된 플랙시블 호스가 연결되어 산소를 공급하기 위한 산소공급수단과, 상기 고로 출선구에서 발생하는 방사열로부터 상기 개공부재를 보호하도록 상기 개공부재 외부에 설치되는 방열 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하므로, 출선구의 개공작업 및 산소취입작업을 안전하게 실시할 수 있다.

산소파이프, 개공기 피더, 관통구, 혈절부

Description

고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기{Tap hole opener injectable oxygen into the tap hole of the blast furnace}

도 1은 본 발명에 따라서 산소취입장치가 설치된 개공기를 도시한 도면;

도 2는 본 발명에 따라서 산소파이프가 굴착비트를 관통한 상태를 도시한 도면;

도 3은 본 발명에 따른 개공기의 도면;

도 4는 산소파이프 공급수단과 안내수단을 도시한 도면;

도 5는 본 발명에 따른 산소파이프 안내수단의 정면도;

도 6은 본 발명에 따른 개공기의 개공부재를 분해도시한 도면;

도 7은 본 발명에 따른 산소취입작업상태를 도시한 도면;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 산소파이프

20 : 제1구동모터

23, 24 : 롤러

25 : 스프링

26 : 드럼

28 : 다듬질롤

37 : 개공기 피더

38 : 가이드 부재

본 발명은 산소를 이용하여 출선구를 개공시키거나 또는 노열을 조기에 승온시킬 수 있도록 출선구를 통해 산소를 고로 내부로 취입시킬 수 있는 개공기에 관한 것이고, 보다 상세하게는 출선구 개공작업 중 노내에서 냉입사고 발생시 노 내부의 코크스를 연소시켜 노열을 조기에 승온시킬 수 있도록 출선구를 통해서 노 내부로 산소를 취입시키거나 또는 혈절 발생으로 인하여 출선구 개공작업이 불가능할 때 산소개공작업을 수행할 수 있도록 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기에 관한 것이다.

통상적으로, 고로의 출선구를 개공시키기 위하여 굴착용 일발 개공기를 이용하며 상기 굴착용 일발 개공기에 의한 개공작업이 불가능한 경우에는 산소를 취입하면서 착화시킨다. 즉, 출선구 개공작업을 수행하기 위하여, 개공기에 굴착용 비트 탭핑 바를 장착시킨 후 드릴 모터(drill motor), 정타 해머(Hammer) 및 역타 해머를 유압에 의해서 작동시키고 또한 고압질소와 물을 공급한다. 그리고, 출선구에서 혈절 발생으로 인하여 상기 굴착용 일발 개공기에 의한 출선구 개공작업이 불 가능해지면 산소개공작업을 실시한다.

한편, 고로 내의 용선온도가 1430℃ 이하로 떨어져서 배출되는 경우에 슬래그가 흐르지 않고 응고되는 경우에는 응고된 슬래그를 용융시키기 위하여 출선구를 통하여 산소를 고로 내부에 취입시킨다.

이와 같은 산소개공작업 및 노내 산소취입작업을 수행하기 위하여 소정 직경의 산소파이프를 사용한다. 이때, 작업자는 수작업에 의해서 산소파이프를 출선구 내부에 강제로 집어넣은 다음 산소를 취입시킨다.

그러나, 이러한 작업을 수행하기 위하여 작업자가 출선구에 인접해서 위치하여야 하므로, 작업자는 출선구 주위 및 대탕도 주위의 복사열에 노출되므로, 작업자의 작업부하를 증가시키고 또한 작업능률을 저하시킨다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 산소개공작업 또는 노내 산소취입작업과 같이 산소를 사용하여 고로의 출선구를 개공시키거나 또는 출선구를 통해서 고로 내부로 산소를 취입하는 작업을 수행할 때 출선구 주위 및 대탕도 주위의 복사열에 의한 작업자의 작업부하저감 또는 작업효율감소를 방지하기 위하여 산소파이프를 출선구까지 인출시켜서 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 일정 크기의 관통구가 형성되어 있고 고로 출선구를 개공시키도록 작동하는 개공부재와, 상기 개공부재를 상기 고로 출선구로 이동하도록 안내하는 가이드 부재와, 상기 개공부재가 상기 가이드 부재를 따라서 상기 고로 출선구로 이동하여 상기 고로 출선구를 개공시키도록 상기 개공부재를 조작하는 조작부로 이루어진 개공기에 있어서, 상기 가이드 부재를 따라서 상기 개공부재의 후방에 위치하고 상기 개공부재의 관통구에 삽입가능한 산소파이프가 제공되어 있는 산소파이프 공급수단과, 상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프를 상기 개공부재의 관통구에 관통가능하도록 안내하는 안내부재와, 상기 개공부재의 관통구 내부를 유동하는 냉각매체에 의해 냉각되는 산소파이프에 드럼을 통해 연장된 플랙시블 호스가 연결되어 산소를 공급하기 위한 산소공급수단과, 상기 고로 출선구에서 발생하는 방사열로부터 상기 개공부재를 보호하도록 상기 개공부재 외부에 설치되는 방열 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

고로 출선구를 개공시키기 위한 개공기에는 브로우 튜브(Blow Tube; 33)와, 스크류 로드(Screw Rod; 32)와, 탭핑 소켓(Tapping Socket; 31)과, 탭핑 바(Tapping Bar; 30)와 굴착 비트(Bit; 30a)로 이루어진 개공부재가 제공된다. 이러한 개공부재에는 추후에 설명하는 산소파이프(11)가 원활하게 삽입되어 관통가능한 크기의 관통구가 제공된다. 즉, 상기 개공기는 조립되어 있는 스크류 로드(32)와, 탭핑 소켓(31)과, 브로우 튜브(33)와, 탭핑 바(30)와, 굴착 비트(30a)로 이루어진 개공부재를 갖고, 상기 개공부재 각각의 내부에는 냉각매체가 유동가능한 일정 직경의 관통구가 형성되어 있다. 상기 관통구의 직경은 하기에 설명되는 바와 같이 산소파이프 공급수단의 드럼(26)으로부터 공급되는 산소파이프(11)가 원활하게 관통할 수 있는 크기로 유지된다.

특히, 브로우 튜브(33) 입구, 즉 상기 관통구의 유입부에 부착된 나팔관 형태의 삽입구(70)에서부터 굴착 비트(30a)까지의 약 7500mm 정도의 전체길이를 산소파이프(11)가 원활하게 관통할 수 있도록 상기 개공부재 각각의 이음부에는 턱이 발생되지 않도록 동일한 직경으로 확대하여 조립되고, 브로우 튜브(33) 선단부에는 개폐가 가능한 자동밸브(36)가 설치되어 있다.

상기 개공부재는 방열 커버에 의해서 출선구 근처의 방사열로부터 보호된다. 상기 개공부재의 상부에는 추후에 설명되는 가이드 부재(38)에 이동가능하게 장착되는 개공기 피더(37)가 제공된다. 개공기 피더(37)는 조작부(A)에서의 조작에 의하여 가이드 부재(38)를 따라서 이동한다. 그 결과 상기 개공부재는 고로 출선구에 접근하거나 또는 이격된다.

본 발명에 따르면, 개공기에는 가이드 부재(38)를 따라서 상기 개공부재의 후방에 위치하여 산소파이프(11)가 권선되어 있는 드럼(26)을 포함하는 산소파이프 공급수단이 제공된다. 또한, 상기 산소파이프 공급수단에는 산소파이프(11)를 드럼(26)으로부터 공급하거나 또는 드럼(26)에 권선시킬 수 있도록 드럼(26)을 회전시키기 위한 제1구동모터(51)가 제공된다. 드럼(26)과 제1구동모터(51) 사이에는 감속기(52)가 제공된다. 드럼(26)은 볼트부재(54)를 통해서 상기 개공부재용 가이드 부재(38)에 고정된다.

그리고, 상기 산소파이프 공급수단에는 상기 개공부재용 가이드 부재(38)의 길이방향을 따라서 전후방향으로 이동하는 전진유도기(27) 및 산소파이프를 드럼(26)에 권선되어 있는 상태로 유지하기 위한 스토퍼(29)가 제공되고, 산소파이프(11)에 산소를 공급할 수 있도록 산소공급수단(미도시)으로부터 연장하고 있는 플랙시블 호스(53)는 드럼(26)을 통해서 산소파이프(11)에 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 개공기에는 상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프(11)를 상기 개공부재의 관통구에 강제로 밀어넣거나 또는 후퇴시키기 위한 안내부재가 제공된다. 상기 안내부재는 공급되는 산소파이프(11)를 직선형태로 교정시키는 교정수단과, 상기 교정수단을 통과한 산소파이프(11)를 상기 개공부재의 관통구로 진입시키는 인출수단으로 이루어진다.

상기 교정수단에는 교정파이프(straightening pipe)와 다듬질롤(smoothing roll)이 제공되고, 상기 인출수단에는 제2구동모터(20)에 의하여 회전하는 하부롤러(23)와, 하부롤러(23)에 맞물려 회전하는 상부롤러(24)와, 상부롤러(24)를 하방으로 탄성지지하는 스프링(25)이 제공된다. 제2구동모터(20)와 하부롤러(23) 사이에는 감속기(21)가 제공되고, 하부롤러(23)는 감속기(21)에 연결되어 있는 회전축(23c)에 설치된다. 회전축(23c)의 양단은 제1베어링(23b)이 개재된 상태에서 수직 프레임(80, 80a)에 회전가능하게 지지된다.

또한, 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프(11)를 개공부재의 관통구로 안내하는 안내부재의 수직 프레임(80, 80a)는 연결부재(77)에 의해서 개공기 피더(37)에 연결된다. 제2구동모터(20)와 감속기(21)는 지지대(50)에 볼트 결합된다. 그리고, 상부롤러(24)의 양단 각각에는 제2베어링(23a)에 의하여 수직 프레임(80, 80a)에 회전가능하게 지지되어 있는 소형축이 제공된다. 스프링(25)의 탄성작용에 의하여 상부롤러(24)가 수직 프레임(80, 80a)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록, 수직 프레임(80, 80a)에는 제2베어링(23a)의 이동을 안내하기 위한 안내홈(81a)이 제공된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프(11)를 필요에 따라 절단할 수 있도록 상기 개공부재와 상기 안내부재의 인출수단 사이에는 절단기가 제공된다. 상기 절단기는 지지대(50) 상에 고정된 하부 나이프(64)와 에어 실린더(61)에 의해 상하 이동되는 상부 나이프(63)로 이루어지고, 상부 나이프(63)와 하부 나이프(64)는 상하 대칭으로 맞대고 있는 형태로 구성된다. 또한, 상기 절단기의 상부 나이프(63)의 양측에는 상하이동을 안내하는 지지대(65)가 제공된다. 따라서, 상부 나이프(63)와 하부 나이프(64) 사이를 통과하고 있는 산소파이프(11)는 에어 실린더(61)에 의해서 상부 나이프(63)가 상하로 순간적으로 움직임에 따라 절단된다.

이하, 본 발명에 따른 개공기의 작동을 설명한다.

먼저, 용광로의 갑작스런 장기 휴풍과 냉입사태의 징후가 나타나 노저부 노심 코크스(100)에 승온이 필요하다고 판단되면 풍구옥토를 파쇄하고 노저 산소취입을 목적으로 휴풍을 실시한 후 출선구를 통해 노저에 산소를 취입한다.

즉, 개공기 후미에 부착된 드럼(26)에 권선된 산소파이프(11)를 공급준비 상태, 산소취입 준비상태로 유지하기 위해 제1구동모터(51)를 가동시켜 드럼(26)으로부터 권선되어 있는 산소파이프(11)을 조금씩 해제하면서 수작업으로 전진 유도기(27)에 삽입한다. 그리고, 산소파이프(11)를 교정 파이프(28a)와 다듬질롤(28)을 경유하여 상부롤러(24)와 하부롤러(23) 사이에 삽입시킨 후 상부 나이프(63)와 하부 나이프(64)를 지나서 개공부재의 관통구의 전단에 위치하는 삽입구(70)에 삽입시킨다.

한편, 일반적인 개공작업과 마찬가지로 탭핑 바(30)를 탭핑 소켓(31)에 결합시킨 후 개공기를 선회하여 출선구(10) 상부에 후커(39)를 고정시키고 개공기 피더(37)를 전진시켜 출선구 중심과 일치하도록 조정한 다음 개공기 해머(34, 35)와 드릴을 동작시켜 출선구 개공작업을 실시한다.

이때, 굴착 비트의 적열을 방지하고 굴착된 머드재를 출선구 외부로 배출하기 위해 고압의 질소가스와 분사용 냉각수, 즉 냉각매체(30b)를 출선구에 투입한다. 휴풍작업 중 노내의 용융물(110)이 전부 배출된 상태이므로 출선구(10)가 관통되어도 용융물(110)은 더 이상 배출되지 않는다. 상술된 바와 같은 출선구 관통작업이 완료된 상태에서 고압의 질소가스와 소량의 냉각매체(30b)는 상시 통입된다.

이와 같이 출선구가 관통된 상태에서, 공급대기 상태에 있는 산소파이프(11)를 공급한다. 이때, 산소파이프(11)의 미끄러짐을 방지하기 위해 수직 프레임(80, 80a) 사이에 제공된 스프링(25)의 장력을 볼트부재(25a)로 조정한다. 그리고, 제2구동모터(20)를 구동시킴과 동시에 드럼 구동용 제1구동모터(51)도 일정 속도로 가동시킨다.

드럼(26)으로부터 해제되는 산소파이프(11)가 원래의 권선형태로 복귀하게 되면 상기 관통구를 통해서 산소파이프(11)를 굴착비트(30a)까지 원활하게 진입시 키지 못하게 된다. 따라서, 산소파이프(11)는 고정 파이프(28a)와 다듬질롤(28)를 통과하면서 직선상태로 교정되고 또한 제2구동모터(20)의 구동에 의하여 회전하는 하부롤러(23)와 상부롤러(24) 사이를 통과하면서 강력한 추진력을 얻게 되어 상기 관통구를 원활하게 진행하게 된다.

한편, 상기 개공부재의 관통구를 따라서 진행하고 있는 산소파이프(11)는 상술된 바와 같이 스크류 로드(32), 탭핑 소켓(31), 브로우 튜브(33), 탭핑 바(30) 및 굴착 비트(30a) 각각의 내부에 형성된 관통 구멍(HOLE)을 통과하여 탭핑 바(30)를 내부에 유동하는 냉각매체(30b)에 의해 냉각되므로 출선구(10) 내부의 강한 열로부터 보호된다.

그리고, 산소파이프(11)가 굴착 비트(30a) 선단부를 관통하여 노 내부의 코크스(100)에 도착하면 산소 컨트롤 밸브(42)을 개방함으로써 산소공급수단으로부터 공급되는 산소는 산소파이프(11)를 따라서 노 내부로 공급되며, 그 결과 노 내부의 코크스(100)는 급격하게 연소되어 코크스 연소구역(120)을 형성하므로 노 내부의 승열작업을 신속하게 실시할 수 있다.

상술된 바와 같이 개공기를 이용하여 노심부의 승열작업을 실시함으로써 잔류된 용융물(110)의 온도를 상승시키고 또한 노 내부의 코크스(100)를 효과적으로 연소시키면 산소 컨트롤 밸브(42)를 폐쇄시켜 산소 취입을 중단한다. 그리고, 절단부의 에어 실린더(61)를 일시적으로 작동시켜 산소파이프(11)를 절단시킨 후 개공기 피더(37)를 후퇴시킨다. 그 결과 절단된 산소파이프(11)는 노내에 잔여분 만큼 남게 된다.

한편, 일발 개공작업 중 탭핑 바(30)가 출선구의 혈절부를 통과하지 못하고 더 이상 진행되지 않은 상태에서 굴착 비트(30a)가 소모되거나 또는 물림 현상이 발생되는 경우에는 산소개공작업을 실시한다.

먼저, 상술된 바와 같이, 산소파이프 공급수단의 드럼(26)으로부터 산소파이프를 공급하기 위한 준비상태를 완료한다.

그리고, 탭핑 바(30)를 후퇴시켜 굴착 비트(30a)를 출선구(10) 입구에 근접시킨 다음 제2구동모터(20)를 기동시킴과 동시에 드럼 구동용 제1구동모터(51)도 일정 속도로 가동시켜 산소파이프(11)를 출선구(10)의 혈절부까지 공급한다.

산소파이프(11)가 혈절부에 도착된 후 산소 컨트롤 밸브(42)을 개방시켜 산소공급수단으로부터 산소를 공급함과 동시에 산소파이프(11)를 통해 분출되는 산소를 착화시켜 출선구의 혈절부를 제거한다. 이 후에, 산소파이프(11)를 후퇴시켜 드럼(26)에 다시 권선시킨다.

한편, 후퇴하여 출선구(10) 입구측에 대기중인 탭핑 바(30)을 출선구(10)에 밀어넣어 혈절부 굴착작업을 개속 실시한다. 이때, 출선구에 혈절부가 다시 발생하거나 또는 밀림현상이 발생되면 상기된 바와 같은 과정을 반복적으로 실시하여 산소개공작업을 수행한다.

본 발명에 따르면, 용광로의 갑작스런 장기 휴풍과 냉입사태의 징후가 나타나 노저부 노심 코크스에 승온이 필요하다고 판단되면 용광로 조업 휴지상태에서 개공기를 이용하여 산소파이프를 통해서 산소를 노 내부로 취입시킴으로써 노심부 승열작업을 신속하게 실시할 수 있고 또한 출선구 개공작업시 굴착용 개공기에 의한 개공작업이 불가능해지면 산소파이프를 통해서 산소를 취입시켜 출선구를 개공시키는 산소개공작업을 수행함으로써 출선구 개공작업의 효율을 향상시킬 수 있고 또한 작업자의 안전사고 발생을 방지할 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (5)

1. 일정 크기의 관통구가 형성되어 있고 고로 출선구를 개공시키도록 작동하는 개공부재와, 상기 개공부재를 상기 고로 출선구로 이동하도록 안내하는 가이드 부재와, 상기 개공부재가 상기 가이드 부재를 따라서 상기 고로 출선구로 이동하여 상기 고로 출선구를 개공시키도록 상기 개공부재를 조작하는 조작부로 이루어진 개공기에 있어서,

   상기 가이드 부재를 따라서 상기 개공부재의 후방에 위치하고 상기 개공부재의 관통구에 삽입가능한 산소파이프가 제공되어 있는 산소파이프 공급수단과,

   상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프를 상기 개공부재의 관통구에 관통가능하도록 안내하는 안내부재와,

   상기 개공부재의 관통구 내부를 유동하는 냉각매체에 의해 냉각되는 산소파이프에 드럼을 통해 연장된 플랙시블 호스가 연결되어 산소를 공급하기 위한 산소공급수단과,

   상기 고로 출선구에서 발생하는 방사열로부터 상기 개공부재를 보호하도록 상기 개공부재 외부에 설치되는 방열 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 부재를 따르는 상기 개공부재의 이동에 연동해서 상기 안내부재가 이동하도록 상기 개공부재와 상기 안내부재를 연결하기 위한 연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 안내부재에는 상기 산소파이프 공급수단으로부터 공급되는 산소파이프를 평활하게 안내하는 교정파이프와, 상기 교정파이프를 통과한 산소파이프를 평탄하게 가공하는 다듬질롤과, 상기 다듬질롤을 통과한 산소파이프를 상기 개공부재의 관통구에 삽입되도록 인출시키는 인출수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 안내부재의 인출수단은 서로 맞물리는 한 쌍의 롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기.
5. 제3항에 있어서,

   상기 안내부재의 인출수단과 상기 개공부재의 관통구 사이에는 상기 산소파이프를 절단하기 위한 절단기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 고로 출선구에 산소취입이 가능한 개공기.

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