KR100855233B1 - 고로 개공기에 있어서의 태핑 소켓의 용선 역류방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 내에 수용된 용선을 인출하기 위해 고로 하부에 출선공을 천공하는 용도의 개공기에 있어서, 개공기의 천공 작업 중 용선이 태핑로드의 유로 및 태핑소켓을 통해 개공기로 역류되는 것을 원천 봉쇄함과 아울러 교체 및 유지보수 비용이 저렴하게 할 목적으로, 고로 굴착용 태핑로드와 개공기를 매개하는 태핑소켓 내부에 유로 방향으로 복수 개의 좁은 냉각공이 관통된 필터링 노즐을 장착하여 냉각수 및 질소의 이송을 저해하지 않으면서도 역류하는 용선을 효과적으로 경화시킬 수 있게 하는 태핑 소켓의 용선 역류방지구조가 개시된다.

Description

고로 개공기에 있어서의 태핑 소켓의 용선 역류방지구조{PREVENTION STRUCTURE OF FLOWING BACKWARD OF MOLTEN METAL INTO TAPPING MACHINE}

도 1은 종래 기술에 의한 고로 개공기의 천공 작업을 보인 측단면도.

도 2는 도 1의 고로 개공기의 천공 작업을 확대하여 보인 측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 고로 개공기에 있어서의 태핑 소켓의 내부 구조를 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 태핑 소켓 구조 내부에 장착되는 필터링 노즐의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 고로 개공기의 천공 작업을 확대하여 보인 측단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 고로 11 : 용선(鎔銑)

12 : 출선공(出銑孔) 20 : 태핑로드

21 : 유로(流路) 22 : 커터

30 : 태핑소켓 31 : 개공기 안착구

32 : 태핑로드 안착구 33 : 소켓 노즐부

34 : 노즐 안착구 35 : 경사단부

40 : 개공기(介孔機) 50 : 필터링 노즐

51 : 냉각공

본 발명은 고로 내에 수용된 용선을 인출하기 위해 고로 하부에 출선공을 천공하는 용도의 개공기에 있어서, 개공기의 천공 작업 중 용선이 태핑로드의 유로 및 태핑소켓을 통해 개공기로 역류되는 것을 방지하기 위한 태핑 소켓의 역류방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 고로는 원료인 철광석과 연료인 코크스를 적정 비율로 고로 상부에 투입한 다음 고온의 환경 하에 일정시간 방치하면 환원반응을 통해 광석이 용융된 용선을 얻게 되고, 이를 일정한 주기로 반복하여 고로 외부로 배출한다.

고로 내의 용선의 배출작업에 사용되는 장치로서 고로 내부의 용선을 고로 외부로 배출시키기 위한 통로를 출선공(Tap hole)이라 하며, 용선을 제조하기 위해서는 통상 출선공이 부정형의 내화물로 충진되어 폐쇄된 상태로 있다가 용선을 배출하기 위해서 부정형 내화물을 굴착하여 용선을 배출시키며, 이때 사용되는 장치가 개공기이다.

도 1은 종래 기술에 의한 고로 개공기의 천공 작업을 보인 측단면도이고, 도 2는 도 1의 고로 개공기의 천공 작업을 확대하여 보인 측단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 고로(10)에서 고온의 용선(11)이 형성되면, 개공기(40)를 이용하여 출선공을 굴착한다.

출선공(12)을 직접 굴착하는 장치인 태핑로드(20)는 일단이 태핑소켓(30)을 매개로 하여 개공기(30)와 연결되고, 타단은 커터(22)가 장착되어 고로(10)의 출선공(12)을 굴착하는데, 이때 커터(22)가 출선공(12)을 굴착할 때 고온의 부정형 내화물 또는 용선과 직접 닿게 되어 쉽게 마모되거나 열화로 인해 굴착능력이 현저히 저하된다.

따라서 개공기(40)기로부터 발생된 고압의 질소와 냉각수를 태핑로드(20)의 유로(21)를 통해 커터(22) 측으로 분사(도 2의 실선 화살표 참조)하여 커터(22)를 급속 냉각시키는데, 이러한 구조는 다음과 같은 문제점을 야기한다.

커터(22) 부근에 고열의 용선(11)이 냉각수 및 질소와 접하면 순간적인 폭발 압력으로 인해 용선(11)의 일부가 유로(21)를 통해 역류(도 2의 점선 화살표 참조)될 우려가 있고, 용선(11)의 역류는 자칫 태핑소켓(30)을 통해 개공기(40)까지 흘러들어가 개공기(40)를 소손시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선한 종래 기술로서 상기 태핑소켓(30) 내부에 일방향 흐름만을 허용하는 체크밸브를 설치하여 질소 및 냉각수의 흐름은 허용하는 반면 용선의 역류는 차단하는 기술이 사용되고 있으나, 역류하는 용선이 고열이라는 특성으로 인해 체크밸브의 기능이 쉽게 저하되어서 용선의 역류를 완벽하게 차단할 수 없고, 더욱이 체크밸브의 복잡한 구조 때문에 질소와 냉각수가 태핑로드(20) 측으로 충분히 공급되지 않으므로 태핑로드의 선단에 위치된 커터(22)의 내구성이 극히 저하된다.

따라서 체크밸브와 커터(22) 등을 빈번하게 교체해주어야 하므로 그에 따른 유지비용의 증가 문제는 여전히 해결해야만 하는 과제로 남아 있다.

이에 따라 상기의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 제1목적은, 고로에서 태핑로드의 유로를 통해 역류된 용선이 개공기 내부로 침투되는 것을 효과적으로 차단하여 안정성과 내구성을 향상시키고, 유지비용을 절감할 수 있는 태핑 소켓의 용선 역류방지구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은, 태핑소켓 내부의 역류방지수단이 소손되었더라도 용선이 역류하지 않게 하여 용선의 역류를 원천적으로 방지할 수 있고, 또한 역류방지수단을 간단하고 신속하게 교체할 수 있는 태핑소켓의 용선 역류방지구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고로 내에 수용된 용선을 인출하기 위해 고로에 출선공을 굴착하는 개공기에 있어서, 고로 굴착용 태핑로드와 개공기를 매개하는 태핑소켓 내부에 유로 방향으로 복수 개의 냉각공이 관통된 필터링 노즐이 형성되어 용선이 역류하여 상기 복수 개의 냉각공을 관통할 때 경화되게 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 필터링 노즐의 각 관통공은 원형으로 되되, 각 내경이 2.5 ~ 3.5mm 이고, 길이가 20 ~ 40mm 인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 고로 개공기에 있어서의 태핑 소켓의 내부 구조를 보인 단면도로서, 도 1 및 도 2와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 태핑소켓(30)은 태핑로드(20)와 개공기(40)를 매개하는 수단으로서 일측에 개공기(40)가 결합되는 개공기 안착구(31)가 형성되고, 타측에는 태핑로드(20)가 결합되는 태핑로드 안착구가 형성되며, 상기 개공기 안착구(31) 및 태핑로드 안착구(32) 사이에 소켓 노즐부(33)가 형성된다.

이때, 본 발명에 의한 태핑소켓(30)은 개공기 안착구(31)와 소켓 노즐부(33) 사이에 용선의 역류를 방지하는 필터링 노즐(50)이 결합되는 노즐 안착구(34)가 개재되고, 소켓 노즐부(33)에서 노즐 안착구(34) 방향으로는 내경이 점차 증가하는 경사부(35)가 형성된다.

도 4는 본 발명에 따른 태핑 소켓 구조 내부에 장착되는 필터링 노즐의 사시도로서, 용선의 역류방지수단인 필터링 노즐(50)은 태핑소켓(30)의 노즐 안착부(34)에 체결 및 해체 가능한 착탈 방식으로 결합되거나 또는 태핑소켓(30)과 일체로 가공된 것일 수 있다.

도 4를 참조하는 바와 같이, 필터링 노즐(50)이 착탈 방식으로 되어 태핑소켓(30)과 분리되는 경우, 노즐 안착구(34)에 결합되기 위해 원기둥 형태로 되고, 내부에는 원기둥의 길이 전체 구간을 관통한 복수 개의 냉각공(51)이 형성된 것으로, 상기 냉각공(51)의 수량은 제한이 없으며, 다만 냉각공(51)을 통해서 용선의 역류가 방지되게 한 본 발명에 의하면, 상기 냉각공(51)의 지름과 길이는 적절한 조건을 만족해야 한다.

도 5는 본 발명에 따른 고로 개공기의 천공 작업을 확대하여 보인 측단면도로서, 본 발명의 상기 필터링 노즐(50)에 의한 용선 역류 방지 작용에 관하여 설명하며, 이를 통해 본 발명이 더욱 구체화될 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이 개공기(40)의 작동에 의해서 태핑소켓(30)을 매개로 연결된 태핑로드(20)는 고로(10)의 출선공(12)을 굴착하는데, 이때 태핑로드(20)의 유로(21)를 통해 냉각수와 질소가스가 고압 분사되어 커터(22)를 냉각시키게 된다.

이 과정에서 고로(10) 내에 수용된 용선(11)의 일부는 유로(21)를 통해 역류하여 태핑소켓(30)의 소켓노즐부(33)까지 다다르는데, 소켓 노즐부(33)를 통과한 용선(11)은 면적이 급격히 확장된 경사부(35)에 의해 역류 속도가 급감함과 동시에 통로가 매우 좁은 복수 개의 냉각공(51)으로 분산 통과하게 된다.

용선(11)이 역류하여 냉각공(51)을 느린 속도로 통과하는 동안, 온도가 급격히 저하되면서 반 액체 상태의 용선이 고체 상태로 경화되고, 따라서 필터링 노즐(50)의 각 냉각공(51)이 폐쇄되면서 용선(11)이 개공기(40) 내부로 역류되는 것이 방지된다.

이와 같은 냉각, 경화 작용에 의해 용선이 냉각공(51)들을 폐쇄하면 개공기(40)로부터 태핑소켓(30)을 분리하고, 개방된 개공기 안착구(31)를 통해 필터링 노즐(50)을 분리하여 새것으로 교체한 다음, 다시 정상적인 출선공(12) 굴착 작업을 수행한다.

여기서 본 발명의 특이한 점은, 종전 체크밸브와 같은 용선의 역류방지수단은 체크밸브가 고장시 용선이 역류되어 개공기에 치명적인 손상을 가할 우려가 매우 높은 반면, 본 발명의 역류방지수단인 필터링 노즐(50)의 경우에는, 용선(11)을 경화시켜서 유로 자체를 폐쇄하므로, 용선(11)이 개공기(40)로 침투될 우려가 전혀 없게 되어 용선의 역류를 원천 봉쇄할 수 있다는 것이다.

한편, 용선(11)이 역류하여 냉각공(51)을 통과할 때 빠르고 정확하게 경화됨과 동시에 질소 및 냉각수가 태핑로드(20)로 이송되는 것을 저해하지 않도록 하기 위해서는 냉각공(51)의 내경 크기와 길이가 고려되어야 한다.

즉, 냉각공(51)의 지름이 지나치게 크고 길이가 짧은 경우에는 질소 및 냉각수가 태핑로드(20) 측으로 이송되는 것이 원활한 반면에, 용선(11)의 역류시 급속히 냉각시키지 못하여 개공기(40)까지 역류하게 할 것이다.

반대로, 냉각공(51)의 지름이 지나치게 작고 길이가 긴 경우에는 용선(11)의역류시 급속하게 냉각되어 역류를 확실하게 방지할 수 있는 반면에, 질소 및 냉각수가 태핑로드(20) 측으로의 이송을 저해하여 커터(22) 부분에 충분한 양의 질소 및 냉각수를 공급하지 못할 것이다.

이를 고려하면, 상기 필터링 노즐(50)의 각 관통공(51)의 개수는 제한이 없으나, 용선의 종류나 온도에 따라 냉각공(51)의 각 내경은 2.5 ~ 3.5mm 범위에서, 그리고 길이는 20 ~ 40mm 범위 내에서 조절될 수 있다.

비록 본 발명은 도시된 제한적인 실시예에 관해서만 설명하였지만, 본 발명은 예시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다 양한 수정과 변형이 가해질 수 있고, 그러한 변경은 하기의 특허청구범위 내에 있는 것이다.

이상 설명된 고로 개공기에 있어서의 태핑 소켓의 용선 역류방지구조에 의하면, 고로에서 태핑로드의 유로를 통해 역류된 용선이 경사부를 통해 속도가 현저히 저하되고, 동시에 폭이 좁은 통로인 냉각공으로 분산 통과되면서 냉각, 경화되어 냉각공을 폐쇄하므로 용선이 개공기로 침투되거나 역류되는 것을 원천 봉쇄할 수 있는 이점이 있다.

더욱이, 필터링 노즐의 구조 및 가공이 간단할 뿐 아니라, 냉각공의 폐쇄시에는 못쓰게 된 필터링 노즐을 태핑소켓으로부터 간단하게 분리, 교체할 수 있으므로, 유지 보수 비용이 저렴한 매우 유리한 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 고로 내에 수용된 용선을 인출하기 위해 고로에 출선공을 굴착하는 개공기에 있어서,

   고로 굴착용 태핑로드(20)와 개공기(40)를 매개하는 태핑소켓(30) 내부에 유로 방향으로 복수 개의 냉각공(51)이 관통된 필터링 노즐(50)이 형성되어 용선(11)이 상기 복수 개의 냉각공(51)을 관통할 때 경화되게 하고,

   상기 필터링 노즐(50)은 태핑소켓(30)의 개공기 안착구(31)와 소켓 노즐부(33) 사이에 위치되되, 소켓 노즐부(33)에서 필터링 노즐(50) 방향으로 내경이 점차 증가하는 경사부(35)가 형성된 것을 특징으로 하는 태핑 소켓의 용선 역류방지구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 필터링 노즐(50)의 각 관통공(51)은 원형으로 되되, 각 내경이 2.5 ~ 3.5mm 이고, 길이가 20 ~ 40mm 인 것을 특징으로 하는 태핑 소켓의 용선 역류방지구조.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 필터링 노즐(50)은 태핑소켓(30)에 착탈 방식으로 교체할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 태핑 소켓의 용선 역류방지구조.

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