KR101010777B1 - 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스 - Google Patents

전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편심노저 출강방식을 사용하는 전기로에서 고철을 장입한 후 용해작업시 고철의 커팅 작업 및 용강정련 작업에 필수적으로 투입되는 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스에 관한 것으로, 로타리 조인트(4a)와 복합 랜스(3b)로 구성되며, 상기 복합 랜스(3b)는 외주에 턴 가이드(30)가 형성되고 턴 가이드(30)는 실린더(3e)의 작동부와 연결되며 복합 랜스(3b)의 헤드에는 냉각수 입구(3f)및 출구(3g)가 측면에 설치되며, 로타리 조인트(4a)는 샤프트(4b)를 통하여 상기 복합 랜스(3b)에 연결되며 샤프트(4b)의 외부는 베어링 하우징(5m)으로 지지되게 구성되어 전기로의 고철 용해 작업시 조업 초기부터 고철 커팅 작업을 수행할 수 있고 커팅 작업 및 정련작업시 랜스의 불꽃 방향과 유량을 조정하여 효율적인 작업을 하게 한다.
로타리 조인트, 랜스, 내관

Description

전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스{Rotary complex lance}
도1와 도2는 종래의 전기로와 랜스를 도시하는 단면도 및 평면도
도3a는 본 발명의 로타리 복합 랜스를 도시하는 도면이고, 도3b는 도3a의 A - A 단면도이고, 도3c는 도3a의 "B"부분의 종단면도이며, 도3d는 도3a의 "C"부분의 횡단면도이고, 도3e는 도3a의 "D"부분 단면도
도4는 본 발명의 로타리 조인트를 도시하는 확대도
도5는 본 발명의 2웨이 로타리 조인트의 구성을 도시하는 부분 단면도
도6a는 본 발명의 로타리 복합 랜스의 개스공급을 나타내는 도면이고, 도6b는 본 발명의 로타리 복합 랜스의 자체회전을 도시하는 단면도
도7은 본 발명의 로타리 복합 랜스를 이용한 전기로 저온 커팅 작업을 도시하는 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
4a: 로타리 조인트 3b: 복합 랜스
3d: 베어링 하우징 3e: 실린더
4c: 토치 랜스 30: 턴 가이드
5b: 입구 5c: 내관
4b: 샤프트 5f,5g: 스냅 링
5h: 스프링 5i: O링
본 발명은 편심노저 출강방식(Eccentric Bottom Tapping)을 사용하는 전기로에서 고철을 장입한 후 용해작업시 고철의 커팅(Cutting) 작업 및 용강정련 작업에 필수적으로 투입되는 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스에 관한 것이다.
전기로에서 용강을 제조하기 위해서는 고철을 전기로에 장입한 후 전극봉의 아킹(Arcing)에 의한 열원으로 상부에서부터 용해가 시작되고 어느 정도 열원이 확보되면 용해 및 정련에 필요한 산소와 가탄재를 2개의 노출구가 일체로 된 랜스 장치에 의해 노체 측면으로 투입하게 된다.
일반적으로 알려진 종래의 전기로 산소 및 가탄재 투입 랜스(Lance)의 사용방식은 도1에 도시된 바와 같이, 전기로(1a)에 스크랩(1b)을 장입한 후 상부의 전극봉(1c)과 하부의 전극봉(1d)에 통전을 실시하여 용해를 개시하면 상부 전극봉(1c) 주위의 스크랩이 용해되면서 풀(Pool)이 형성되기 시작한다.
이 때, 고철의 용해성을 돕고 가탄재 투입을 조기에 실시하기 위해서는 산소 랜스(1e)를 이용하여 디슬래징 도어(Deslaging Door)(1f)의 측면에 산재되어 있는 고철의 커팅 작업을 실시해야 한다.
그러나, 종래의 산소 랜스(1e)는 산소만을 분사하기 때문에 전기로내의 전극봉에 의한 아킹 작업으로 충분한 풀이 형성되지 않으면 스크랩 커팅(Scrap Cutting)의 효과를 얻을 수 없다.
또한, 종래의 산소 랜스는 고철의 커팅 작업시 목적하는 위치에 랜스의 노즐구를 이동시키는 장치로서 1개의 유압 장치(1g)가 설치되고 다수개의 실린더(1h)에 의해 상하강 동작을 실시하거나 도2에 도시된 스윙(Swing) 동작을 실시하나 랜스의 터닝(Turning) 동작은 불가능하여 자유로이 불꽃의 각도 조정을 할 수 없어 효과적으로 사용되지 못하고 있다.
이와 같은 산소 랜스의 문제점으로 인해 용강의 제조 시간이 길어지며 생산성이 저하된다.
본 발명의 목적은 전기로에 고철 장입 후 열원이 확보되지 않은 상태에서도 커팅 작업이 가능한 저온 커팅용 로타리 복합 랜스를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스는 로타리 조인트와 복합 랜스로 구성되며, 상기 복합 랜스는 외주에 턴 가이드가 형성되고 턴 가이드는 실린더의 작동부와 연결되며 복합 랜스의 헤드에는 냉각수 입구및 출구가 측면에 설치되며, 복합 랜스의 내부 유로에는 도시개스 공급관, 산소 공급관, 냉각수 유입관및 냉각수 토출관이 형성되고, 복합 랜스의 선단에는 1개의 도시개스 노즐과 2개의 산소 노즐이 형성되며, 상기 로타리 조인트는 샤프트를 통하여 상기 복합 랜스에 연결되는데, 로타리 조인트의 내측에는 샤프트가 내장되며 로타리 조인트는 일측에 작은 직경의 입구를 가지고 입구의 하방으로는 산소 공급관이 형성되며 타측에는 큰 직경의 몸체가 형성되고 도시개스 유입관의 소켓이 로타리 조인트의 입구에 연결되며, 로타리 조인트의 몸체의 내부에는 각각 내관과 샤프트가 끼워지고, 로타리 조인트의 몸체와 샤프트의 사이에는 일측으로부터 스냅 링, 스프링 및 샤프트 회전을 위한 베어링이 내장되고, 베어링은 스냅 링에 의해서 고정되며, 로타리 조인트와 내관이 접하는 부분과 로타리 조인트와 샤프트가 접하는 부분에는 2개의 O링이 삽입되고 로타리 조인트와 내관이 접하는 부분의 내관의 견부에는 스냅 링과 스프링이 설치되어 내관이 밀착되며, 로타리 조인트에 설치된 내관과 샤프트의 타측단은 복합 랜스와 연결되는데 커버 너트로 고정하고 그 사이에 가스켓이 끼워지고 샤프트의 외부는 베어링 하우징으로 지지되게 구성된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명한다.
도3a에는 본 발명의 로타리 복합 랜스가 도시되고, 도3b에는 도3a의 A - A 단면도가 도시되고, 도3c는 도3a의 "B"부분의 종단면도가 도시되며, 도3d에는 도3a의 "C"부분의 횡단면도가 도시되고, 도3e에는 도3a의 "D"부분 단면도가 도시된다.
도3a에는 로타리 복합 랜스의 전체 구성도가 도시되는데, 본 발명의 로타리 복합 랜스는 크게 로타리 조인트(Rotary Joint)(4a)와 복합 랜스(3b)로 나뉘어 진다.
복합 랜스(3b)는 로타리 조인트(4a)와 연결되는 헤드를 가지며 복합 랜스(3b)는 회전운동 시 중심이 되는 베어링 하우징(Bearing Housing)(3d)으로 고정되며, 복합 랜스(3b)에는 이를 120 도 각도로 회전시키는 실린더(Cylinder)(3e) 가 설치된다.
도3e를 참조하면, 복합 랜스(3b)의 외주에는 턴 가이드(Turn Guide)(30)가 형성되고 턴 가이드(30)는 실린더(3e)의 작동부와 연결되어 있다.
또한 복합 랜스(3b)에는 냉각수 입구(3f)및 출구(3g)가 측면에 설치되며, 각각의 냉각수 입, 출구에는 도시되지 않은 플랙시블 호스(Hose)로 연결되는 접속구(Connect)가 결합된다.
복합 랜스(3b)의 내부 유로 형성 구조는 도3b와 도3c에 도시되는데, 내부에는 총 4개의 내관이 형성되며 도면 부호 31은 열원인 도시개스(LPG)의 공급관이며 32는 산소 공급관이고 33은 냉각수 유입관이며 34는 냉각수 토출관으로 구성된다.
복합 랜스(3b)의 선단에는 도3d에 도시되듯이, 1개의 도시개스 노즐(35)과 2개의 산소 노즐(36)(37)이 형성된다.
본 발명의 로타리 조인트의 구성을 도4를 참조로 설명한다.
2개의 유로 형성을 하면서 회전방향을 바꾸는 로타리 조인트(4a)가 샤프트(4b)를 통하여 복합 랜스(3b)에 연결된다.
본 발명의 로타리 조인트의 내부 구성은 도5의 단면도에 도시된다.
도5를 참조하면, 로타리 조인트(4a)의 내측에는 샤프트(4b)가 내장되며, 샤프트(4b)는 플랜지(4d)를 가져서 복합 랜스(3b)에 볼트, 너트로 연결된다.
한편, 복합 랜스(3b)의 헤드는 불꽃원이 흐르는 2중 개스배관인 토치 랜스(Torch Lance)(4c)를 구비한다.
도시개스 및 산소를 통입하여 2개의 유로를 형성하면서 회전시키기 위한 로타리 조인트(4a)는 좌측에 작은 직경의 입구(5b)를 가지고 입구(5b)의 하방으로는 산소 공급관(5d)이 형성되며 우측에는 큰 직경의 몸체가 형성된다.
도시개스 유입관의 소켓(Socket)(5a)이 로타리 조인트(4a)의 입구(5b)에 연결되어 볼트로 고정되며, 로타리 조인트(4a)의 몸체의 내부에는 각각 2개의 유로 형성을 갖기 위한 방법으로 내관(Inner Tube)(5c)과 샤프트(4b)가 끼워진다.
로타리 조인트(4a)의 몸체와 샤프트(4b)의 사이에는 좌측으로부터 스냅링(Snap Ring)(5g), 스프링(5h) 및 샤프트(4b)의 회전을 위한 베어링(5e)이 내장되고, 베어링(5e)은 스냅 링(5f)에 의해서 고정된다.
또한 로타리 조인트(4a)와 내관(5c)이 접하는 부분과 로타리 조인트(4a)와 샤프트(4b)가 접하는 부분에는 2개의 O링(5i)이 삽입되어 기밀을 유지하게 구성된다.
로타리 조인트(4a)와 내관(5c)이 접하는 부분의 내관(5c)의 견부에는 스냅 링(5g)과 스프링(5h)가 설치되어 내관(5c)이 밀착된다.
또한, 로타리 조인트(4a)에 설치된 내관(5c)과 샤프트(4b)의 우측단은 복합 랜스(3b)와 연결되는데 커버 너트(5j)로 고정하고 그 사이에 가스켓(5k)이 끼워진다.
이렇게 하여 복합 랜스(3b)와 로타리 조인트(4a)는 연결되고 그 내부의 내관(5c)과 샤프트(4b)는 개스의 누기없이 회전이 가능하고 샤프트(4b)의 외부는 베어링 하우징(5m)으로 지지되게 구성된다.
도6a에는 본 발명의 로타리 복합 랜스의 개스공급이 도시되는데, LPG는 소켓(5a)에 공급되고, 산소는 산소 공급관(5d)에 공급되며, 냉각수는 냉각수 입구(3f)로 들어가서 냉각수 출구(3g)로 배출된다.
도6b에는 본 발명의 로타리 복합 랜스의 자체회전을 도시하는 단면도가 도시되는데, 복합 랜스(3b)의 선단에는 도시개스 노즐(35)과 산소 노즐(36, 37)이 도시된다.
복합 랜스(3b)는 도6b에 도시되지 않은 실린더(3e)의 작동으로 도면에 도시된 바와 같은 하방 120도 범위에서의 자체 회전이 가능하다.
본 발명의 전기로 저온 커팅이 가능한 로타리 복합 랜스의 작동을 설명한다.
본 발명의 로타리 복합 랜스는 저온에서도 랜스 자체의 열원으로 작용이 가능하도록 산소와 도시개스가 결합된 복합 랜스를 적용하여, 랜스 노즐의 선단에는 2개의 산소 노즐(36, 37)와 1개의 도시개스 노즐(35)가 상호 작용하여 불꽃이 점화되도록 하며 랜스 자체의 회전이 가능하게 하여 커팅 작업자는 고철 형성에 의한 불꽃 방향을 자유로이 조정하면서 효율적으로 작업을 실행할 수 있다.
결국 본 발명의 로타리 복합 랜스의 작용은 전기로 자체의 열원 없이도 아킹 초기에서부터 도7에 도시되듯이, 복합 랜스(3b)를 전기로(1a) 내부에서 상하이동, 스윙 및 랜스 자체의 회전으로 작업자가 요구하는 정확한 불꽃 방향을 조정할 수 있게 해 준다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스는 전기 로의 고철 용해 작업시 조업 초기부터 고철 커팅 작업을 수행할 수 있고 커팅 작업 및 정련작업시 랜스의 불꽃 방향과 유량을 조정하여 효율적인 작업을 하게 하며 전력사용의 원단위를 절감하고 작업 시간을 단축해서 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 로타리 조인트(4a)와 복합 랜스(3b)로 구성되며,
    상기 복합 랜스(3b)는 외주에 턴 가이드(30)가 형성되고 턴 가이드(30)는 실린더(3e)의 작동부와 연결되며 복합 랜스(3b)의 헤드에는 냉각수 입구(3f)및 출구(3g)가 측면에 설치되며, 복합 랜스(3b)의 내부에는 도시개스 공급관(31), 산소 공급관(32), 냉각수 유입관(33)및 냉각수 토출관(34)이 형성되고, 복합 랜스(3b)의 선단에는 1개의 도시개스 노즐(35)과 2개의 산소 노즐(36)(37)이 형성되며,
    상기 로타리 조인트(4a)는 샤프트(4b)를 통하여 상기 복합 랜스(3b)에 연결되는데, 로타리 조인트(4a)의 내측에는 샤프트(4b)가 내장되며 로타리 조인트(4a)는 일측에 작은 직경의 입구(5b)를 가지고 입구(5b)의 하방으로는 산소 공급관(5d)이 형성되며 타측에는 큰 직경의 몸체가 형성되고 도시개스 유입관의 소켓(5a)이 로타리 조인트(4a)의 입구(5b)에 연결되며, 로타리 조인트(4a)의 몸체의 내부에는 각각 내관(5c)과 샤프트(4b)가 끼워지고, 로타리 조인트(4a)의 몸체와 샤프트(4b)의 사이에는 일측으로부터 스냅 링(5g), 스프링(5h) 및 샤프트(4b)의 회전을 위한 베어링(5e)이 내장되고, 베어링(5e)은 스냅 링(5f)에 의해서 고정되며, 로타리 조인트(4a)와 내관(5c)이 접하는 부분과 로타리 조인트(4a)와 샤프트(4b)가 접하는 부분에는 2개의 O링(5i)이 삽입되고 로타리 조인트(4a)와 내관(5c)이 접하는 부분의 내관(5c)의 견부에는 스냅 링(5g)과 스프링(5h)이 설치되어 내관(5c)이 밀착되며, 로타리 조인트(4a)에 설치된 내관(5c)과 샤프트(4b)의 타측단은 복합 랜스(3b)와 연결되는데 커버 너트(5j)로 고정하고 그 사이에 가스켓(5k)이 끼워지고 샤프트(4b)의 외부는 베어링 하우징(5m)으로 지지되게 구성되며, 상기 복합 랜스(3b)는 상기 실린더(3e)의 작동으로 하방 120도 범위에서의 자체 회전이 가능한 전기로 저온 커팅용 로타리 복합 랜스.
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