KR101034355B1 - 합금철 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합금철 투입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소에서의 용강의 진공탈가스 작업시 진공조 내부로 압력차에 의한 합금철의 유입을 차단하는 합금철 투입장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 합금철 투입장치는 합금철이 적재되는 저장호퍼부와, 상기 저장호퍼부로부터 낙하된 합금철이 진공조 내로 투입되기 전 일시 저장되는 투입호퍼부와, 상기 투입호퍼부의 상측 및 하측에 연결된 투입관의 내부를 단속하는 한 쌍의 삽입형 차단부 및 상기 저장호퍼부, 상기 투입호퍼부 및 상기 삽입형 차단부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

진공탈가스, 제강, 합금철, RH, VTD

Description

합금철 투입장치{Apparatus of putting ferroalloy}

본 발명은 합금철 투입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소에서의 용강의 진공탈가스 작업시 진공조 내부로 압력차에 의한 합금철의 유입을 차단하는 합금철 투입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 진공탈가스 설비는 용강 중의 가스성분 제거와 미세성분 조정 등 고급강 생산에 있어서 중요한 제철소 내 제강설비이다. 이러한 진공탈가스 설비로는 RH(Ruhrstahl Heraues), VTD(Vacuum Tank Degassing) 설비 등이 있으며, 진공 상태가 유지되는 진공조 내에 용강의 성분을 조정하기 위한 각종 합금철을 투입하여 용강의 유해성분 가스를 탈가스시킨다.

종래의 합금철을 투입하는 장치는 합금철의 입자크기, 투입량 또는 합금철의 가공상태 등에 따라서 A계 투입장치와 B, C계 투입장치로 구분된다. 이에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 합금철 투입장치를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 합금철 투입장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 우선 A계 합금철 투입장치(20)는 일정한 규격 형태로 2차 가공된 합금철(F)을 소량씩 투입하는 장치로서, 저장호퍼(21)에 저장된 합금철(F)을 투입호퍼(23)에 절출하여 진공탈가스 처리가 이루어지는 동안 필요에 따라 투입호퍼(23)의 하부에 결합된 회전피더(Ratary feeder; 24)를 통하여 진공조(Vacuum vessel; 10)에 합금철(F)을 투입하게 된다. A계 합금철 투입장치(20)에서는 상부 밀폐밸브(Seal valve; 22)에 의해서 투입호퍼(23)의 내부가 진공조(10)와 동일하게 진공 상태로 유지된다.

한편, B, C계 합금철 투입장치(30)는 입자가 큰 합금철(F')을 다량 투입하거나 여러 종류의 합금철(F')을 동시에 투입할 때 사용하는 장치로서, 저장호퍼(31)에 저장된 합금철(F')을 평량호퍼(32) 및 투입호퍼(34)에 절출하고, 투입호퍼(34)로 절출된 합금철(F')을 진공조(10)에 투입하게 된다. B, C계 합금철 투입장치(30)는 투입호퍼(34)의 상부 및 하부에 각각 결합된 상부 밀폐밸브(33)와 하부 밀폐밸브(36)에 의해서 투입호퍼(34)의 내부가 대기압 상태로 유지된다.

그런데, 종래 기술에 따른 A계 합금철 투입장치(20) 및 B, C계 합금철 투입장치(30)에 있어서 진공탈가스 작업시 투입호퍼(23, 34)의 내부를 진공 상태로 유지해야 함에도 불구하고 덮개를 여닫는 방식의 밀폐밸브를 사용하기 때문에 그 내부를 완전하게 밀폐시키지 못하는 문제점이 있었다.

특히, 하나의 밸브를 사용하는 A계 합금철 투입장치(20)에서 외부 공간상에 밀폐수단인 덮개가 노출되는 상부 밀폐밸브(22)는 덮개 주위의 비산된 합금철의 작은 조각들이나 미세먼지 등이 덮개 주위에 안착되어 상부 밀폐밸브(22)의 여닫음을 방해하고 이로 인하여 진공탈가스 작업중인 진공조 내로 대기압이 합금철과 함께 순간적으로 유입되는 현상이 발생하였다. 압력 차이에 의해 유입된 합금철은 용강의 내부 성분을 불균일하게 하여 용강의 불량률이 증가되며, 더 나아가 탄소의 다량 유입으로 인하여 용강 주변의 화재 및 폭발 사고가 발생하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 용강의 진공탈가스 작업시 진공조 내부로 압력차에 의한 합금철의 유입을 차단할 수 있는 합금철 투입장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 합금철 투입장치는 합금철이 적재되는 저장호퍼부와, 상기 저장호퍼부로부터 낙하된 합금철이 진공조 내로 투입되기 전 일시 저장되는 투입호퍼부와, 상기 투입호퍼부의 상측 및 하측에 연결된 투입관의 내부를 단속하는 한 쌍의 삽입형 차단부 및 상기 저장호퍼부, 상기 투입호퍼부 및 상기 삽입형 차단부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따르면 진공탈가스 작업중 합금철 투입장치의 외부와 내부 사이의 압력차에 의한 용강 내 합금철의 유입을 방지함으로써 안정적으로 진공탈가스 작업을 수행하여 용강의 품질을 확보할 수 있다.

또한, 투입호퍼의 상측 및 하측에 각각 삽입형 차단부를 설치하여 진공탈가스 작업이 이루어지는 동안 진공 상태를 유지하여야 하는 투입호퍼의 내부로 합금철을 절출시킬 수 있어서 합금철의 투입시간이 단축되는 효과가 있다.

즉, 진공탈가스 설비의 가동률을 향상시켜 제강 생산량을 증가시키고, 다양한 강종 수요에 대응할 수 있는 경제적이고 안정적인 진공탈가스 설비를 운용할 수 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 합금철 투입장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 삽입형 차단부의 동작 상태도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 합금철 투입장치는 합금철(F)이 적재되는 저장호퍼부(200)와, 상기 저장호퍼부(200)로부터 낙하된 합금철(F)이 진공조(미도시; 도1참조) 내로 투입되기 전 일시 저장되는 투입호퍼부(300)와, 상기 투입호퍼부(300)의 상측 및 하측에 각각 연결된 투입관(400)의 내부를 단속하는 한 쌍의 삽입형 차단부(500) 및 상기 저장호퍼부(200), 상기 투입호퍼부(300) 및 상기 삽입형 차단부(500)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

저장호퍼부(200)는 외부에서 이송된 합금철(F)이 적재되는 용기로서, 합금철(F)이 저장되는 저장호퍼(210)와, 저장호퍼(210)의 하부를 개폐시켜 저장호퍼(210) 내에 저장된 합금철(F)을 하부로 절출시키는 절출피더(220)를 포함한다. 저장호퍼(210)와 절출피더(220)를 지면에 수직한 방향으로 결합시킬 수도 있으며, 본 실시예와 같이 상하 비스듬하게 위치시켜 절출피더(220)에 의한 합금철(F)의 절출량을 용이하게 조절할 수도 있다.

일단, 저장호퍼부(200)에서 절출된 합금철(F)은 절출피더(220)의 하측에 결합된 제 1 투입관(410)을 통해 투입호퍼부(300)로 낙하된다. 이 과정에서 제 1 투입관(410)의 경로상에 결합된 상부 삽입형 차단부(500a)에 의해서 합금철(F)의 낙하 여부가 결정된다.

투입호퍼부(300)는 용강의 진공탈가스 처리가 이루어지는 진공조 내로 합금철이 투입되기 전 일시 저장되는 용기로서, 제 1 투입관(410)을 통과한 합금철(F)을 담는 투입호퍼(310)와, 투입호퍼(310)의 하부에 결합되어 진공조로 투입되는 합금철(F)의 투입량을 조절하는 회전피더(320)를 포함한다.

투입호퍼(310)의 일측에는 투입호퍼(310)의 내부 압력을 감지하고 이에 따른 감지값을 외부에 신호 발생하는 진공발신기(312)가 부착된다. 즉, 진공발신기(312)는 투입호퍼(310)의 내부 압력 수치가 설정된 압력 값을 초과하게 되거나, 설정된 값보다 낮은 압력 값으로 감지되면 비상 신호를 발생시켜 작업자가 신속하게 합금철 투입장치를 정지시키는 등의 조치를 가능하게 한다.

회전피더(320)의 동작에 따라 투입호퍼(310)에 담긴 합금철(F)이 제 2 투입관(420)을 통과하여 그 하측에 설치된 진공조의 내부로 투입된다. 제 2 투입관(420)의 경로 상에도 합금철(F)의 낙하 여부를 단속하는 하부 삽입형 차단부(500b)가 결합된다.

도 2에 삽입형 차단부(500)를 일부 절개하고, 이를 확대하여 나타낸 A부분을 살펴보면, 삽입형 차단부(500)는 투입관(400)의 절곡부에 개방된 하단이 결합되며 원통형의 내부공간이 형성된 차단부 몸체(510)와, 차단부 몸체(510)의 내부공간에 삽입되어 투입관(400)의 내주면과 접하며 상하로 구동되는 차단부재(520)와, 차단부 몸체(510)의 상부에 결합되어 차단부재(520)에 구동력을 전달하는 구동부(540)를 포함한다.

본 발명에 따른 삽입형 차단부(500)는 투입관(400)를 덮개 방식으로 개폐하는 종래와 달리 투입관(400)의 내부를 차단부재(520)의 구동에 따라 밀폐시키는 방식을 사용하여 투입관(400)의 외부에 노출되지 않기 때문에 비산된 합금철(F)의 작은 조각들이나 먼지 등에 의한 영향을 받지 않아 투입관(400)을 확실하게 밀폐시킬 수 있다.

차단부재(520)와 구동부(540)는 구동축(530)에 의해 수직으로 결합되며, 본 실시예에 따른 차단부재(520)는 지면과 평행한 수평 단면의 최대 직경(R1)이 상기 투입관의 내경(P1)과 동일한 원추 형상으로 이루어지며, 원추 형상으로 이루어진 차단부재(520)의 하부에는 하측 방향으로 직경이 작아지는 테이퍼부(Taper)가 형성된다. 따라서, 테이퍼부가 형성된 차단부재(520)의 최하단면의 직경(R2)은 차단부재(520)의 수평 단면의 최대 직경(R1)보다 당연히 작게 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 투입관(400) 내에서 차단부재(520)가 투입관(400)의 내주면을 따라 하강하여 차단부재(520)의 하부에 형성된 테이퍼부가 투입관(400)을 막기 위해서 투입관(400)의 하측 부분의 직경이 작게 형성된다.

즉, 삽입형 차단부(500)가 결합되는 투입관(400) 부분의 직경(P1)보다 삽입형 차단부(500)의 차단부재(520)가 하강 운동하여 차단부재(520)의 테이퍼부가 투입관(400) 내에서 면접촉하고, 밀폐 효과를 향상시키기 위해서 투입관(400)의 직경이 작아진다. 이때, 작아지는 투입관(400)의 직경(P2)은 테이퍼부의 직경(R2)보다 더욱 작게 형성되어, 테이퍼부가 투입관(400)의 내주면과 접하게 되면 더 이상 하측으로 차단부재(520)가 하강하지 못하게 된다. 테이퍼부의 하측 테두리에는 밀폐 효과를 더욱 확실히 하기 위해 오링(o-ring)과 같은 링 형상의 밀폐재(522)가 사용된다.

삽입형 차단부(500)가 설치되기 위해서는 투입관(400)은 2개의 관로가 하나의 관로로 이어지는 분기부를 갖거나, 하나의 관로가 지면에 수직인 방향에서 절곡되는 절곡부를 갖는다. 분기부를 갖는 경우에는 절출피더(220)와 회전피더(320)에 연결되는 투입관에 각각 삽입형 차단부(500)가 결합된 투입관이 하나의 관으로 연결되며, 절곡부를 갖는 경우에는 절곡부의 상부 일측면에 삽입형 차단부(500)의 차단부 몸체(510)가 결합하기 위한 관통구가 형성된다. 본 실시예에서는 절출피더(220)와 회전피더(320)의 하부에 연결된 투입관을 지면에 대해 기울어지도록 구성하고, 기울어진 투입관의 하단부를 삽입형 차단부(500)가 연결된 수직의 투입관(400) 일측에 결합시켰다.

이러한 투입관(400)에 삽입형 차단부(500)는 구동부 및 구동축(530)의 일부가 외부로 노출되고, 투입관(400)의 내부에서 구동축(530)의 하단에 연결된 차단부재(520)가 상하로 구동된다. 즉, 수직 방향을 따라 일체로 투입관을 형성시키지 않고 측면으로 분기된 복수의 투입관을 결합시키거나 하나의 투입관에 절곡부를 형성하여 합금철(F)이 낙하되는 투입관(400)을 구성한다. 삽입형 차단부(500)의 하부에는 투입관(400)의 내부 압력을 측정하는 압력검출수단(412, 422)이 결합된다.

이상과 같이 본 발명에서는 투입호퍼부(300)의 상측, 하측에 각각 삽입형 차단부(500)를 설치함으로써, 진공조에서 진공탈가스 작업이 이루어지는 동안에도 저장호퍼(310)에서 합금철(F)을 안정적으로 절출할 수 있다. 즉, 상부 삽입형 차단부(500a)에 의해서 저장호퍼부(200)와 투입호퍼부(300) 사이가 밀폐되어 투입호퍼(310)의 내부 압력에 변화를 주지 않기 때문에 대기압에 의한 합금철(F)의 유입이 이루어지지 않게 된다. 따라서 진공탈가스 작업이 이루어지는 동안 진공조와 같은 진공 상태를 유지하여야 하는 투입호퍼(310)의 내부로 합금철(F)을 절출시킬 수 있어서 합금철(F)의 투입시간이 단축되는 효과가 있다. 또한, 진공배기가 이루어지는 경우에도 상부 삽입형 차단부(500a)와 하부 삽입형 차단부(500b)를 시간차를 두고 투입관(400)을 개폐하여 투입호퍼(310) 내로 압력차에 의한 불순물의 유입을 차단하여 안정적인 진공탈가스 작업을 수행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 합금철 투입장치는 진공탈가스 설비의 가동률을 향상시켜 제강의 생산량을 증가시키고, 다양한 강종 수요에 적극적으로 대응할 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 합금철 투입장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 합금철 투입장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 삽입형 차단부의 동작 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

200 : 저장호퍼부

210 : 저장호퍼 220 : 절출피더

300 : 투입호퍼부 310 : 투입호퍼

312 : 진공발신기 320 : 회전피더

400 : 투입관 412, 422 : 압력검출수단

500 : 삽입형 차단부 510 : 차단부 몸체

520 : 차단부재 530 : 구동축

540 : 구동부 F : 합금철

Claims (9)

1. 합금철이 적재되는 저장호퍼부와;

   상기 저장호퍼부로부터 낙하된 합금철이 진공조 내로 투입되기 전 일시 저장되는 투입호퍼부와;

   상기 투입호퍼부의 상측 및 하측에 연결된 투입관의 내부를 단속하는 한 쌍의 삽입형 차단부와;

   상기 투입호퍼부의 일측에 부착되어 상기 투입호퍼부의 내부 압력을 감지하고 외부로 신호를 발생하는 진공발신기; 및

   상기 저장호퍼부, 상기 투입호퍼부 및 상기 한 쌍의 삽입형 차단부의 동작을 제어하는 제어부;

   를 포함하는 합금철 투입장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 투입관은 상기 한 쌍의 삽입형 차단부가 연결되도록 2개의 관로가 하나로 이어지는 분기부를 갖거나, 하나의 관로가 지면에 수직인 방향에서 절곡되는 절곡부를 갖는 합금철 투입장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 한 쌍의 삽입형 차단부 각각은 상기 투입관의 분기부 또는 절곡부에 개방된 하단이 결합되며 원통형의 내부공간이 형성된 차단부 몸체와; 상기 차단부 몸체의 내부공간에 삽입되어 상기 투입관의 내주면과 접하며 상하로 구동되는 차단부재와; 상기 차단부 몸체의 상부에 결합되어 상기 차단부재에 구동력을 전달하는 구동부;를 포함하는 합금철 투입장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 차단부재는 지면과 평행한 수평 단면의 최대 직경이 상기 투입관의 내경과 동일한 원추 형상으로 이루어지며, 상기 원추 형상을 갖는 차단부재의 하부에는 하측 방향으로 직경이 작아지는 테이퍼부가 형성된 합금철 투입장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 투입관은 상기 차단부 몸체가 연결된 부분의 내경이 상기 차단부재에 형성된 테이퍼부가 접하는 내경보다 크게 형성되는 합금철 투입장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 저장호퍼부는 합금철이 저장되는 저장호퍼와; 상기 저장호퍼의 하부로 낙하되는 합금철을 절출시키는 절출피더;를 포함하는 합금철 투입장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 투입호퍼부는 합금철이 일시 저장되는 투입호퍼와; 상기 투입호퍼의 하부에 결합되어 상기 진공조로 투입되는 합금철의 투입량을 조절하는 회전피더;를 포함하는 합금철 투입장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 삽입형 차단부의 하부에는 상기 투입관의 내부 압력을 측정하는 압력검출수단이 포함되는 합금철 투입장치.
9. 삭제

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