KR100913160B1

KR100913160B1 - 용광로 출선구 관찰 장치

Info

Publication number: KR100913160B1
Application number: KR1020070119161A
Authority: KR
Inventors: 김석봉; 최금진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-08-19
Also published as: KR20090052578A

Abstract

용광로 출선구의 완전 개공 전에 출선구 내부의 내화물 표면을 관찰하여 손상 여부를 검출할 수 있도록, 용광로의 출선구로 장입되는 랜스파이프바와, 상기 랜스파이프바 선단에 설치되고 출선구 내부를 관찰하기 위한 카메라모듈과 조명모듈이 구비되는 렌스헤드, 퀵커플링을 매개로 상기 렌스파이프바가 체결되는 원통형파이프바, 상기 출선구를 개공하기 위한 개공기에 선택적으로 설치되는 어댑터와, 상기 개공기에 고정되고 상기 어댑터에 상기 원통형파이프바를 회동가능하게 연결하는 랜스케이싱부를 포함하는 관찰장치를 제공한다.

어댑터, 랜스케이싱부, 랜스파이프바, 랜스헤드, 카메라모듈

Description

용광로 출선구 관찰 장치{DEVICE FOR OBSERVING TAPPED HOLE OF BLAST FURNACE}

본 발명은 용광로에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 용광로에서 용융물이 배출되는 출선구를 통해 내부 내화물 표면을 관찰하는 관찰 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 고로 작업은 용광로의 상부로부터 철광석과 코크스를 장입한후 열풍로 설비에서 보내온 고온의 열풍을 하부 풍구로부터 불어넣어 그 열로서 철광석을 용융, 환원시켜 쇳물을 생산하게 된다.

상기와 같이 생성되는 쇳물은 고로의 측면에 형성되어 밀봉되어 있는 출선구를 개공기로 천공한 후 출선구를 통하여 배출시키게 된다.

여기서 상기 출선구의 내부에는 부정형 내화재인 머드재(MUD)가 충진되어 있기 때문에 개공기를 이용하여 천공하게 된다.

상기 개공기는 선단에 굴착용 비트를 장착하여 비트의 회전과 타격에 의해 천공작업을 수행하게 된다. 이에 상기 개공기 선단에 장착된 굴착용 비트의 선단부가 출선구의 전면 중앙에 위치되게 고정시킨 후 상기 비트를 회전 및 타격하면서 진행시켜 출선구를 관통함으로써 고로 내 용융물을 배출시키게 된다.

그러나 상기와 같은 작업 구조는 장기간 지속시 필연적으로 고로 내부를 감싸고 있는 내화물 세트 연와에 크랙과 같은 손상을 주어 고로 내 가스가 밖으로 새어나오는 등의 문제점이 발생된다. 더욱 심한 경우 크랙이 점점 커지면서 용융물이 분출하는 등 설비 사고로 이어질 수 있다.

이에 출선구의 완전 개공 전에 출선구 내부의 내화물 표면을 관찰하여 손상 여부를 검출할 수 있도록 된 용광로 출선구 관찰장치를 제공한다.

이를 위해 본 관찰장치는 용광로의 출선구로 장입되는 랜스파이프바와, 상기 랜스파이프바 선단에 설치되고 출선구 내부를 관찰하기 위한 카메라모듈이 구비되는 렌스헤드, 퀵커플링을 매개로 상기 렌스파이프바가 체결되는 원통형파이프바, 상기 출선구를 개공하기 위한 개공기에 선택적으로 설치되는 어댑터와, 상기 개공기에 고정되고 상기 어댑터에 상기 원통형파이프바를 회동가능하게 연결하는 랜스케이싱부를 포함할 수 있다.

이에 기존의 개공기에 본 관찰장치를 이루는 어댑터를 선택적으로 체결하여 필요한 출선구 관찰 작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 렌스헤드는 외측에 출선구의 내주면으로 돌출되는 돌기가 간격을 두고 형성된 프레이트원판이 더욱 설치될 수 있다.

또한, 상기 렌스헤드는 중심을 관통하는 홀이 형성되어 상기 개공기로부터 공급되는 질소가스를 분출함으로써 카메라모듈과 조명모듈을 보호할 수 있다.

상기 랜스케이싱부는 상기 개공기에 고정되고 중앙으로 상기 어댑터가 삽입되는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 상기 어댑터 선단에 고정 설치되고 표면에 홈이 형성된 회전원판, 상기 원통형파이프바 선단에 고정설치되고 외주면에 복수개 의 돌기가 돌출형성되며 원주방향을 따라 복수개의 홈이 형성된 돌기형원판, 상기 원통형파이프바를 관통하여 상기 케이스를 덮는 덮개, 상기 회전원판과 돌기형원판 사이의 홈 사이에 끼워지는 볼, 상기 덮개와 상기 돌기형원판 사이에 탄력설치되어 돌기형원판을 회전원판에 밀착시키는 탄성스프링, 상기 케이스 내주면으로 돌출되도록 체결되어 상기 돌기형원판의 돌기가 걸리도록 된 걸림볼트를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 장치는 기존에 구비하고 있는 용광로 출선구 천공용 개공기에 간단히 장착하여 간편하게 사용할 수 있게 된다.

또한, 눈으로 확인할 수 없는 출선구 내면을 영상으로 촬영하여 관찰할 수 있게 되어 내화물 손상부위를 점검하고 보주 주기를 검토할 수 있게 된다. 이에 용광로 출선구를 보다 안정적으로 관리하여 설비의 트러블을 사전에 예방하고 생산성을 높일 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용광로 출선구 관찰장치를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 관찰장치는 개공기(100)에 연결하여 설치하는 구조로 되어 있다. 이를 위해 본 장치는 개공기(100)의 탭핑소켓(110)에 선택적으로 끼워져 설치되는 어댑터(도 2의 10 참조)와, 개공기(100)의 마운팅베드(120)에 고정되는 랜스케이싱부(20)와, 렌스케이싱부(20) 내부에서 상기 어댑터(10)와 회전가능하게 연결되는 원통형파이프바(50), 상기 원통형파이프바(50)에 퀵커플링(60)을 매개로 설치되는 랜스파이프바(70) 및 상기 랜스파이프바(70) 선단에 설치되고 출선구 내부를 관찰하기 위한 카메라모듈(81)과 조명모듈(82)이 구비되는 렌스헤드(80)를 포함한다.

상기 어댑터(10)와 원통형파이프바(50) 및 랜스파이프바(70)와 렌스헤드(80)는 파이프 구조물로써 내부가 서로 연통되도록 연결된다. 이에 상기 개공기(100)의 질소공급라인(130)으로부터 공급되는 질소가스가 최종적으로 렌스헤드(80) 선단을 통해 분출되어 카메라모듈(81)과 조명모듈(82)을 출선구 내부의 고온으로부터 보호할 수 있게 된다.

도 2는 본 관찰장치의 각 구성요소를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 관찰장치의 조립 단면도로써, 상기 도면을 참조하여 각 구성요소를 보다 상세하게 설 명하면 다음과 같다.

상기 어댑터(10)는 원통형 파이프형 구조물로 이루어지며, 외주면에는 개공기(100) 탭핑소켓(110)에 삽입,배출이 가능하면서 회전 가능하게 고정되도록 컷트부 걸기 홈(11)이 형성된다. 또한, 상기 어댑터(10)는 선단이 다단으로 돌출되며 최 외측 선단은 상기 원통형파이프바(50) 내부로 끼워지는 구조로 되어 있다.

상기 랜스케이싱부(20)는 상기 개공기(100)의 마운팅베드(120)에 고정되고 중앙으로 상기 어댑터(10)가 삽입되는 케이스(21)와, 상기 케이스(21) 내부에서 상기 어댑터(10) 선단에 고정 설치되고 표면에 홈(31)이 형성된 회전원판(30), 상기 원통형파이프바(50) 선단에 고정설치되고 외주면에 복수개의 돌기(41)가 돌출형성되며 원주방향을 따라 복수개의 홈(42)이 형성된 돌기형원판(40), 상기 원통형파이프바(50)를 관통하여 상기 케이스(21)를 덮는 덮개(22), 상기 회전원판(30)과 돌기형원판(40) 사이의 홈(31,42) 사이에 끼워지는 볼(32), 상기 덮개(22)와 상기 돌기형원판(40) 사이에 탄력설치되어 돌기형원판(40)을 회전원판(30)에 밀착시키는 탄성스프링(43), 상기 케이스(21) 내주면으로 돌출되도록 체결되어 상기 돌기형원판(40)의 돌기(41)가 걸리도록 된 걸림볼트(44)를 포함한다.

상기 어댑터(10)는 선단에 형성된 베어링 삽입부에 끼워지는 베어링부재(33)를 매개로하여 상기 케이스(21)에 끼워진다. 또한, 상기 어댑터(10) 선단에 회전원판(30)이 끼워져 볼트(34)를 매개로 상호 고정설치된다.

상기 케이스(21)는 상기 마운팅베드(120) 전단에 고정될 수 있도록 상단에 수직으로 원형홀부재(23)가 설치되어 상기 마운팅베드(120)에 설치된 돌기(140)에 설치된다.

상기 돌기형원판(40) 또한 볼트(45)를 매개로 상기 원통형파이프바(50) 선단에 고정설치된다.

상기 케이스(21) 선단에는 볼트(24)를 매개로 덮개(22)고 고정되며, 상기 케이스(21)와 덮개(22)에 의해 만들어지는 내부 공간에는 돌기형원판(40)과 회전원판(30)이 서로 탄력적으로 밀착된 상태로 결합되어 있다. 즉, 덮개(22)에 지지된 탄성스프링(43)의 탄성복귀력에 의해 돌기형원판(40)이 밀려나가면서 회전원판(30)에 밀착되고, 상기 돌기형원판(40)과 회전원판(30) 사이에는 상기 원판이 한 클릭씩 회전될 수 있도록 하는 볼(32)이 홈(31,42) 사이에 끼워진 구조로 되어 있다.

또한, 상기 돌기형원판(40)의 외주면에는 한쌍의 돌기(41)가 180도 간격으로 배치되어 돌출형성된다.

상기 돌기(41)는 상기 돌기형원판(40)의 회전반경을 180도로 제한하기 위한 것으로, 상기 돌기형원판(40)의 회전에 따라 상기 돌기(41)가 걸릴 수 있도록, 상기 케이스(21)에는 180도 간격을 두고 걸림볼트(44)가 상기 돌기형원판(40)과 대응되는 위치에서 관통 체결된다.

이에 상기 돌기(41)가 케이스(21) 내부로 관통된 걸림볼트(44)에 걸려 그 회전이 제한될 수 있는 것이다.

또한 상기 덮개(22)와 상기 원통형파이프바(50) 사이에는 원통형파이프바(50)에 끼워지는 부싱(46)이 삽입된다.

상기 원통형파이프바(50)는 파이프형 구조물로, 상기 어댑터(10) 선단에 끼 워져 연결되며 다른쪽 선단에는 나사부가 형성되어 상기 퀵커플링(60)과 나사체결된다. 또한, 상기 원통형파이프바(50) 선단에는 길게 슬릿(51)이 형성되어 상기 슬릿을 통해 카메라모듈(81)과 조명모듈(82)에 전기적으로 연결되는 연결케이블(52)이 삽입된다.

상기 퀵커플링(60)(quick disconnect coupling)은 원통형파이프바(50) 선단의 나사부와 결합하면서 전단은 랜스파이프바(70)를 착탈가능하게 결합시키게 된다.

상기 퀵커플링(60)은 통상 두 개의 파이프를 원터치 형태로 결합시키는 일반적인 구조물로 이에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

상기 퀵커플링(60)에 체결되는 랜스파이프바(70)는 길게 연장되는 파이프 구조물로 내부로는 상기 연결케이블(52)이 지나가고 선단에는 나사부가 형성되어 랜스헤드(80)가 연결설치된다.

상기 랜스헤드(80)는 선단에 카메라모듈(81)과 조명모듈(82)이 설치되고 각 모듈은 상기 연결케이블(52)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 랜스헤드(80)의 중앙에는 카메라모듈(81)과 조명모듈(82) 쿨링용 질소가 분출될 수 있도록 홀(83)이 형성되어 상기 랜스파이프바(70) 내부와 연통된다.

또한, 상기 랜스헤드(80)는 외주면에 4개의 돌기(85)가 돌출형성된 프레이트원판(84)이 외주면 중심에 삽입되어 관찰 장치가 전,후진 및 회전시 흔들림을 방지할 수 있도록 되어 있다. 상기 프레이트원판(84)는 프레이트원판의 이탈을 방지하는 너트(86)가 랜스헤드(80)에 체결됨에 따라 랜스헤드(80)에 고정된다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 작용을 도 4을 참조하여 설명한다.

먼저, 용광로(200)의 출선구(210)를 내면을 촬영하기 위해서는 일발 굴착 비트(70mm이상)를 개공기(100) 탭핑소캣(110)에 삽입 설치하여 출선구(210)를 굴착한다. 이때 출선구의 굴착 깊이는 2500mm이상 굴착시 노내 용융물이 분출할 수 있으므로, 2500mm이하로 굴착한다.

상기와 같이 출선구(210)가 필요 깊이로 굴착되면 본 관찰장치를 개공기(100) 탭핑 소캣(70)에 삽입하여 결합시킨다.

본 관찰장치의 어댑터(10)가 상기 탭핑소켓(110)에 끼워지면 랜스케이싱부의 케이스(21)에 설치된 원형홀부재(23)가 상기 마운팅베드(120)에 설치된 돌기(140)에 조립되면서 랜스케이싱부(20)가 고정되고, 본 관찰장치는 탭핑소켓 회전에 맞쳐 회전과 전진이 자유롭게 이루어진다.

한편, 본 관찰장치를 장착한 개공기(100)를 운전하여 출선구(210)에 위치시키고 출선구와 랜스헤드(80)가 일치하면 마운팅 베드(120)를 서서히 전진하면서 랜스 헤드(80)를 출선구 내부로 삽입한다. 그리고 상기 삽입된 랜스헤드(80)를 전진과 후진 그리고 회전을 하면서 출선구(210) 내부 면을 랜스헤드(80)에 설치된 카메라모듈(81)을 통해 촬영한다. 이렇게 촬영된 영상정보는 외부 모니터를 통해 디스플레이한다.

또한, 개공기(100)에는 길이를 측정하는 엔코더가 설치되어 있어 랜스헤드(80) 전,후진시 출선구 내부 면의 크렉부위 깊이를 측정하여 운전자가 정확히 알 수 있도록 한다.

또한 상기 랜스헤드(80) 회전시 돌기형원판(40)에 형성된 돌기(41)가 걸림볼트(44)에 걸려 180도 이상은 회전이 제한됨으로써 무리한 회전으로 카메라모듈과 연결된 연결케이블(52)이 소손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 출선구(210)에 삽입된 랜스헤드(80)를 회전시 떨림을 방지하고 중심을 잡아 원하는 촬영이 이루어지도록 랜스헤드(80)에 프레이트원판(84)에 형성된 돌기(85)가 내화물과 랜스헤드(80)가 접촉하는 것을 막아 고열로부터 랜스헤드(80)를 보호한다.

또한 출선구 내부는 크렉으로 고온의 가스가 분출하고 고온의 내화물로 이루어져 랜스헤드(80)의 카메라모듈(81)과 조명모듈(82)에 손상을 줄 수 있으므로 랜스 내부로 고압의 질소(N₂)가 연속으로 퍼지되도록 하여 원활한 촬영정보를 얻을 수 있도록 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용광로 출선구 관찰장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용광로 출선구 관찰장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용광로 출선구 관찰장치의 사용상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 어댑터 20 : 랜스케이싱부

21 : 케이스 22 : 덮개

30 : 회전원판 32 : 볼

40 : 돌기형원판 41 : 돌기

43 : 탄성스프링 50 : 원통형파이프바

52 : 연결케이블 60 : 퀵커플링

70 : 랜스파이프바 80 : 랜스헤드

81 : 카메라모듈 82 : 조명모듈

83 : 홀 84 : 프레이트원판

85 : 돌기

Claims

개공기의 탭핑소켓에 선택적으로 설치되는 어댑터와, 상기 어댑터에 회전가능하게 연결되는 원통형 파이프바, 상기 개공기에 설치되어 상기 어댑터에 상기 원통형 파이프바를 회전가능하게 연결시키기 위한 렌스케이싱부, 상기 원통형 파이프바 선단에 퀵커플링을 매개로 설치되어 출선구로 장입되는 랜스파이프바, 상기 랜스파이프바 선단에 설치되고 출선구 내부를 관찰하기 위한 카메라모듈이 구비되는 렌스헤드를 포함하고,

상기 랜스케이싱부는 상기 개공기에 고정되고 중앙으로 상기 어댑터가 삽입되는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 상기 어댑터 선단에 고정 설치되고 표면에 홈이 형성된 회전원판, 상기 원통형파이프바 선단에 고정설치되고 외주면에 복수개의 돌기가 돌출형성되며 원주방향을 따라 복수개의 홈이 형성된 돌기형원판, 상기 원통형파이프바를 관통하여 상기 케이스를 덮는 덮개, 상기 회전원판과 돌기형원판 사이의 홈 사이에 끼워지는 볼, 상기 덮개와 상기 돌기형원판 사이에 탄력설치되어 돌기형원판을 회전원판에 밀착시키는 탄성스프링, 상기 케이스 내주면으로 돌출되도록 체결되어 상기 돌기형원판의 돌기가 걸리도록 된 걸림볼트를 포함하는 용광로 출선구 관찰 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 렌스헤드는 외측에 출선구의 내주면으로 돌출되는 돌기가 간격을 두고 형성된 프레이트원판이 더욱 설치된 용광로 출선구 관찰 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 렌스헤드는 중심을 관통하는 홀이 형성되어 상기 개공기로부터 공급되는 질소가스를 분출할 수 있도록 된 용광로 출선구 관찰 장치.
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