KR101283994B1 - 고로의 압력공 관통장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 압력공 관통장치를 개시한다. 본 발명은 전원 공급에 의해 회전력과 타격력을 발생시키며, 선단에 연결부가 구비된 햄머드릴; 상기 햄머드릴의 구동력에 의해 고로 압력계 배관의 막힌 부분을 천공하는 드릴비트; 상기 햄머드릴과 드릴비트 사이에 개재되어 햄머드릴에서 발생한 구동력을 드릴비트로 전달하는 가변형 드릴로드;를 포함한다.
본 발명은 고로 상부에서 장입되는 광석과 코크스가 용융화되는 과정에서 고로의 각 원주 방향별로 설치된 압력공이 막힐 경우, 주위 시설물을 훼손하지 않은 상태에서 압력공의 관통작업을 실시할 수 있다.

Description

고로의 압력공 관통장치{Apparatus for penetrating pressure hole of blastfurnace}

본 발명은 고로의 내부로 장입되어 고로의 내벽에 부착된 고형 부착물에 의해 압력공이 막힐 경우 이를 용이하게 천공할 수 있도록 한 고로의 압력공 관통장치에 관한 것이다.

철강산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심 기간산업이다. 기초 소재를 공급하기 위해 제철 공정에서 일반적으로 사용되는 공법으로는, 철광석과 코크스 등의 재료를 고로(용광로) 내에 장입한 후 산소 등의 기체를 주입함으로써 선철(pig iron)을 제조하는 것이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 철광석과 코크스를 일정한 비율로 고로(1)의 상부로 장입하고, 열풍로에서 생산된 고온의 열풍(1200℃)을 풍구(5)를 통해 고로(1) 하부로 송풍하면 장입된 철광석과 코크스가 고온의 열풍에 의해 용융, 환원 반응을 일으켜 용선이 생산된다.

이 과정에서 고로(1) 내부에서는 가스와 함께 고압의 압력이 발생하게 되며 이 압력은 고로(1)의 각 지점에 부착된 배관 형태의 압력계(2)를 통해 검지된다.

검지된 신호는 압력계(2)와 연결된 압력검출관(3)으로부터 신호를 전송받아 고로 컴퓨터(도시 생략)에 디스플레이되며, 이 데이터를 근거로 하여 가스의 압력흐름이 한 방향으로 치우쳐 일정 부분이 고로(1) 상부로 터져나가는 폭발사고를 사전에 감지하게 된다.

이와 같이 감지된 사항에 의하여 상기 고로(1)의 원주 방향별로 작업자가 압력을 사전에 조정함으로써 고로 내부에 적정한 가스의 압력이 유지된다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 고로(1) 상부로부터 장입된 광석과 코크스가 용융화되는 과정에서 고로(1)의 각 원주방향으로 설치된 압력계(2)가 배관의 형태로 되어 있어 압력공(1a)의 막힘현상을 유발하게 된다.

이와 같은 압력공(1a)의 막힘현상이 발생할 경우, 작업부하와 함께 조업 중 압력공(1a)의 막힘시 고로 내부의 원주방향별, 단별 압력 예측이 불가능해 폭발 등 대형 설비사고가 일어나 조업이 중단되는 문제점이 있다.

이때, 압력공(1a)의 막힘현상 발생시 고로의 내부압력(4㎏/㎠)으로 인해 압력계 플랜지(도시 생략)에 의해 밀폐된 압력계(2)는 그 해체가 불가능하므로, 고로(1) 내부의 압력을 '0'으로 만든 후 작업자가 수동관통기(도시 생략)를 이용하여 압력계(2)의 고형 부착물(4)에 타격을 주어 관통시킨다.

그러나, 고로(1)의 압력계(2) 주변에 또 다른 시설물이 근접 위치할 경우, 압력계(2)와 주위 시설 간에 공간이 확보되지 않아, 일정한 크기 및 길이를 가진 관통기가 주위 시설물에 간섭이 되어 관통작업을 진행하는데 한계가 있다. 따라서, 위와 같은 상황에서는 작업자가 주위 시설물을 일시 제거한 후 작업을 진행하고, 작업이 완료되면 시설물 복구작업을 실시해야만 한다.

이와 같은 경우 작업시간이 많이 소요됨은 물론 작업자는 작업 부하 가중과 정기수리 시간 안에 작업을 마무리하지 못하는 심리적인 부담을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 고로의 압력계가 철광석과 코크스에 의한 고형 부착물에 의해 막힘현상 발생시 고로의 주변에 별도의 시설물의 존재 유무와 상관없이 고형 부착물의 관통작업을 용이하게 실시할 수 있도록 한 고로의 압력공 관통장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전원 공급에 의해 회전력과 타격력을 발생시키며, 선단에 연결부가 구비된 햄머드릴; 상기 햄머드릴의 구동력에 의해 고로 압력계 배관의 막힌 부분을 천공하는 드릴비트; 상기 햄머드릴과 드릴비트 사이에 개재되어 햄머드릴에서 발생한 구동력을 드릴비트로 전달하는 가변형 드릴로드;를 포함하는 고로의 압력공 관통장치를 제공한다.

본 발명은 상기 햄머드릴의 연결부와 드릴로드를 고정하는 제1 고정부재와, 상기 드릴비트와 드릴로드를 고정하는 제2 고정부재;를 더 포함한다.

상기 드릴로드는 복수의 철선이 꼬임 형성된 금속와이어를 포함한다.

본 발명은 상기 드릴로드의 회전 범위를 제한하는 회전가이드, 상기 회전가이드를 압력계 배관에 고정시켜 주는 플랜지를 더 포함한다.

상기 회전가이드는 그 길이 방향으로 절개부가 형성되고, 상기 절개부의 일측 단부는 타측 단부에 비해 외측으로 돌출된다.

상기 회전가이드에는 고정핀이 삽입되도록 핀홀이 형성된 고정대가 구비되고, 이에 대응되도록 플랜지에는 핀홈이 형성된 체결대가 구비된다.

본 발명은 고로 상부에서 장입되는 광석과 코크스가 용융화되는 과정에서 고로의 각 원주방향별로 설치된 압력공이 막힐 경우, 고로의 주변에 별도의 시설물의 존재 유무와 상관없이 고형 부착물의 관통작업을 용이하게 실시할 수 있으므로 주위 시설물을 훼손하지 않을 수 있다.

도 1은 일반적인 고로의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 고로에서, 압력계 "A부"의 구조를 상세히 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 압력공 관통장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 햄머드릴을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3에 따른 햄머드릴과 드릴로드의 결합 구조를 도시한 상세도이다.
도 6은 도 3에 따른 드릴로드와 드릴비트의 결합 구조를 도시한 상세도이다.
도 7은 도 3의 배관장치가 작업에 실질적으로 적용될 때 부가되는 가이드부재 및 체결부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 가이드부재를 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 고로의 주변에 간섭물이 없을 경우 본 발명에 의한 압력계 배관용 관통장치를 이용하여 관통작업을 수행하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 고로의 주변에 간섭물이 있을 경우 본 발명에 의한 압력계 배관용 관통장치를 이용하여 관통작업을 수행하는 상태를 도시한 단면도이다.

이하에서는, 본 발명에 의한 고로의 압력공 관통장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다. 이때, 본 발명에 적용되는 구성 요소 중 종래기술과 동일한 구성은 동일 부호를 부여하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 압력공 관통장치를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 따른 햄머드릴을 도시한 단면도이며, 도 5는 도 3에 따른 햄머드릴과 드릴로드의 결합 구조를 도시한 상세도이고, 도 6은 도 3에 따른 드릴로드와 드릴비트의 결합 구조를 도시한 상세도이며, 도 7은 도 3의 배관장치가 작업에 실질적으로 적용될 때 부가되는 가이드부재 및 체결부재를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 가이드부재를 도시한 단면도이다.

본 발명에 의한 고로의 압력공 관통장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 햄머드릴(100), 드릴비트(200), 드릴로드(300), 제1 고정부재(400), 제2 고정부재(500)를 포함한다.

햄머드릴(100)은 고형 부착물에 의해 막힌 고로의 압력공을 천공하기 위한 구동력을 제공한다.

이러한 햄머드릴(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일측에 스위치 버튼(120)이 구비된 햄머드릴 본체(110)를 포함한다. 햄머드릴 본체(110)의 선단에는 드릴로드(300)와의 연결을 위한 연결부(140)가 구비된다. 연결부(140)는 원기둥 또는 다각기둥으로 형성될 수 있고, 그 선단에는 제1 고정부재(400)와의 결합시 고정핀(P)이 삽입 결합되도록 제1 핀홈(141)이 형성된다.

햄머드릴 본체(110)에는 스위치 버튼(120)의 조작에 따란 온ㆍ오프 작동되는 구동수단(130)이 장착되고, 그 일측에는 구동수단(130)의 작동에 따라 회전되어 상측에 편심지게 결합된 커넥팅로드(111)를 왕복 운동시키는 크랭크축(112)이 맞물려 있다.

그리고 커넥팅로드(111)의 선단에는 크랭크축(112)의 회전 작동에 따라 실린더(113)의 내측에서 직선 왕복 운동하여 공기압을 발생시키는 피스톤(114)이 결합되며, 실린더(113)의 외측에는 크랭크축(112)과 맞물려 회전됨에 따라 실린더(113)를 회전시키는 회전축(115)이 설치된다.

한편, 피스톤(114)의 선단에는 소정간격을 두고 피스톤(114)에서 발생하는 공기압에 의해 전ㆍ후진 작동되는 타격자(116)가 삽입 설치되고, 그 선단에는 타격자(116)에서 전달되는 충격력 및 실린더(113)에서 전달되는 회전력을 드릴비트(200) 쪽으로 전달하는 중간자(117)가 슬라이드 가능하게 삽입 설치된다.

따라서, 스위치 버튼(120)의 조작에 따라 작동되는 구동수단(130)의 회전력이 크랭크축(112)으로 전달되면 커넥팅로드(111)는 회전 운동을 직선운동으로 전환시켜 피스톤(114)을 직선 왕복시키게 되고, 이에 따라 피스톤(114)의 압축력에 의해 소정의 공기압이 발생하면 타격자(116)가 전진하면서 중간자(117)를 타격하게 되며, 이 타격력은 다시 상기 중간자(117)에서 드릴로드(300)를 매개로 드릴비트(200)로 전달됨으로써 드릴비트(200)는 반복적인 타격력을 가하게 된다.

한편, 크랭크축(112)과 맞물려 회전되는 회전축(115)은 치차 결합에 의해 실린더(113)를 회전시키게 되며, 실린더(113)의 회전력은 다시 상기 중간자(117) 및 드릴비트(200)로 전달됨으로써 드릴비트(200)는 회전 및 타격 작동을 반복적으로 행하게 된다.

드릴비트(200)는 고형 부착물에 의해 막힌 고로의 압력공을 천공 및 파쇄한다.

드릴비트(200)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 선단의 천공부(210)와, 이 천공부(210)의 후단에 일체로 형성된 결합부(220)를 포함한다. 천공부(210)는 목표물에 접촉하여 목표물을 천공하며, 결합부(220)는 드릴로드(300)의 선단과 제2 고정부재(500)를 이용하여 상호 고정 체결되는 것으로, 결합부(220)의 일측에는 제2 핀홈(도시 생략)이 형성된다.

드릴비트(200)는 그 천공력을 극대화하기 위해 매우 높은 강도를 갖는 재질 예컨대, 탄소강(carbon steel), 고속도강(high speed steel), 카바이드(carbide) 중 적어도 어느 하나가 적용될 수 있다.

드릴로드(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 햄머드릴(100)로부터 발생한 구동력을 드릴비트(200)에 전달한다.

드릴로드(300)는 타격력과 회전력을 드릴비트(200)에 전달하기 위한 충분한 강도와 내구성이 요구된다. 또한, 본 실시예에 적용되는 드릴로드(300)는 충분한 강도와 내구성을 갖는 동시에 필요에 따라 플렉시블하게 가변될 수 있어야 한다. 따라서 드릴로드(300)는 수 가닥의 철선이 꼬인 형태의 금속와이어로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 본 발명의 관통장치는 제1 고정부재(400)와, 제2 고정부재(500)를 더 포함할 수 있다.

제1 고정부재(400)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형의 파이프 형태로 이루어지며, 햄머드릴의 연결부(140)와 드릴로드(300)를 상호 고정시켜 준다.

이때, 연결부(140)에는 제1 핀홈(141)이 형성되고 이에 대응되는 위치의 제1 고정부재(400)에는 제1 핀홀(410)이 형성되어 상호 간에 고정핀(P)을 매개로 고정되는 한편, 제1 고정부재(400)와 드릴로드(300)는 순간적으로 발생하는 기계적인 압력에 의해 형성되는 제1 펀칭부(420)에 의해 상호 고정되므로, 제1 고정부재(400)는 연결부(140)와 드릴로드(300) 간의 결합을 견고하게 할 수 있는 강도 및 내구성을 갖는 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다.

제2 고정부재(500)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 고정부재(400)와 마찬가지로 원통형의 파이프 형태로 이루어지며, 드릴비트(200)와 드릴로드(300)를 상호 고정시켜 준다.

드릴비트(200)의 결합부(220)에는 제2 핀홈(도시 생략)이 형성되고 이에 대응되는 위치의 제2 고정부재(500)에는 제2 핀홀(510)이 형성되어 상호 간에 고정핀(P)을 매개로 고정되는 한편, 제2 고정부재(500)와 드릴로드(300)는 순간적으로 발생하는 기계적인 압력에 의해 형성되는 제2 펀칭부(520)에 의해 상호 고정된다. 제2 고정부재 역시 금속재로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 관통장치는 가이드부재(600)와, 체결부재(700)를 더 포함할 수 있다.

가이드부재(600)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 원형 또는 타원형으로 이루어지며, 일측에는 길이 방향으로 절개부(610)가 형성된다. 절개부(610)는 드릴로드(300)가 삽입되거나, 삽입된 드릴로드(300)를 분리하기 위한 것이다.

이러한 가이드부재(600)는 햄머드릴(100)의 구동에 의해 드릴로드(300)가 회전할 때 그 회전 반경을 제한해 준다. 따라서 가이드부재(600)가 구비된 경우 작업 도중 드릴로드(300)가 주변 시설물과 접촉하여 상호 간에 파손이 일어나는 것을 방지하는 한편, 작업자에게 안전사고가 발생하는 것을 미연에 방지해 준다.

한편, 가이드부재(600) 내에 삽입된 상태로 드릴로드(300)가 회전할 때 절개부(610)를 통해 임의로 드릴로드(300)가 이탈하지 않도록 절개부(610)는 그 일측 단부(611)가 타측 단부(612)에 비해 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 따라서, 도 6에서와 같이 드릴로드(300)가 시계 반대 방향으로 회전하도록 햄머드릴(100)을 조작할 경우 드릴로드(300)는 가이드부재(600) 내에서만 타격 및 회전 동작을 반복하게 되고, 이로 인하여 타격력 및 회전력의 분산을 최소화하여 드릴피트에 전달함으로써 고로의 압력공을 막고 있는 고형 부착물을 쉽게 연삭 및 파쇄할 수 있다.

가이드부재(600)의 선단 상부에는 체결부재(700)와 결합하기 위한 고정대(620)가 구비된다. 고정대(620)는 수직 지지대(621)에 의해 가이드부재(600) 상에 고정된 상태로 그 일단이 체결부재(700) 측으로 연장되도록 대략 "ㄱ"자 형태로 형성된다. 고정대(620)에는 고정핀(P)이 삽입 결합되도록 제3 핀홀(620a)이 형성된다.

체결부재(700)는 가이드부재(600)를 배관 형태의 압력계에 고정시켜 주는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 체결부재 몸체(710)와, 플랜지(720)를 포함한다.

체결부재 몸체(710)는 가이드부재(600)의 일부가 삽입될 수 있는 직경을 갖는 원통형의 중공체로 이루어진다. 체결부재 몸체(710)의 상측에는 가이드부재(600)의 고정대(620)와 대응 결합되도록 체결대(711)가 형성된다. 체결대(711)의 상면에는 적어도 하나 이상의 제3 핀홈(711a)이 형성되어 가이드부재(600)의 고정대(620)와 고정핀(P)을 매개로 상호 고정 결합된다.

플랜지(720)는 체결부재 몸체(710)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 체결부재 몸체(710)의 선단에 형성되어 배관 형태의 압력계에 고정된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 관통장치를 이용하여 고로의 압력공을 천공하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

고로의 압력 검출방식은 외부의 압축공기를 압력계로 일정하게 불어 넣으면, 고로의 압력공으로 들어가 고로 내의 압력과 부딪쳐 압력 차이를 나타내게 된다. 이와 같은 방식을 토대로 측정된 압력검출관에서 고로의 압력이 특정 수치(4000g/㎤)를 초과할 경우 고로 컴퓨터에서는 압력계가 막혔다고 판단을 하게 된다.

이와 같은 경우, 본 발명의 관통장치를 이용하여 고형 부착물에 의해 막힌 고로의 압력공을 천공 및 파쇄하게 되며, 이때 압력계의 주변에 작업공간이 충분히 존재하는지 또는 작업공간이 충분하지 않는지의 2가지의 상황으로 크게 구분하여 작업을 진행할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 각각 고로의 주변에 간섭물이 없을 경우 본 발명에 의한 압력계 배관용 관통장치를 이용하여 관통작업을 수행하는 상태를 도시한 단면도이다.

고로(1) 특히, 압력계(2)의 주변에 별도의 시설물이나 기타 간섭물이 없을 경우에는 고로 압력공(1a)의 관통작업을 위한 충분한 작업 공간을 확보할 수 있게 된다.

따라서, 이 경우에는 가이드부재(600) 및 체결부재(700)가 압력계(2)에 고정된 상태에서, 햄머드릴(100)과 드릴로드(300) 그리고 드릴피트(200)를 일직선상으로 배치한다.

드릴로드(300)가 가이드부재(600) 내에 삽입된 상태에서, 햄머드릴(100)에 전원을 공급하게 되면 햄머드릴(100)은 구동수단과 연동하는 크랭크축의 회전에 의해 피스톤이 직선으로 왕복 이동하는 한편, 구동수단과 연동하는 회전축에 의해 실린더가 회전하여 이와 연결된 연결부(140)를 회전시킨다.

연결부(140)의 회전에 따라 연결부(140)와 고정된 드릴로드(300) 역시 타격력 및 회전력을 부여받게 되며, 이 타격력 및 회전력은 드릴피트(200)에 전달됨으로써, 드릴피트(200)는 고로 내에 투입된 고형 부착물(4)에 의해 막힌 압력공(1a)을 천공 및 파쇄하는 것이다.

도 10a 및 도 10b는 각각 고로의 주변에 간섭물이 있을 경우 본 발명에 의한 압력계 배관용 관통장치를 이용하여 관통작업을 수행하는 상태를 도시한 단면도이다.

고로(1) 특히, 압력계(2)의 주변에 별도의 시설물이나 기타 간섭물이 있을 경우에는 고로 압력공(1a)의 관통작업을 위한 충분한 작업 공간을 확보할 수 없게 된다.

따라서, 이 경우에는 드릴로드(300)를 적절한 위치로 절곡하는 등의 가변 동작을 진행한 후, 위에서 언급된 관통 작업을 진행하면 된다.

이와 같이 드릴로드(300)가 가변형으로 되어 있으므로, 고로 압력공(1a)의 관통작업시 주변 시설물 등에 대한 특별한 제약을 받지 않게 되고, 결과적으로 공간 활용성을 높일 수 있게 된다.

100 ; 햄머드릴 110 ; 햄머드릴 본체
140 ; 연결부 200 ; 드릴비트
210 ; 천공부 220 ; 결합부
221 ; 핀홈 300 ; 드릴로드
400 ; 제1 고정부재 410 ; 제1 핀홀
420 ; 제1 펀칭부 500 ; 제2 고정부재
510 ; 제2 핀홀 520 ; 제2 펀칭부
600 ; 가이드부재 610 ; 절개부
620 ; 고정대 620a ; 핀홀
621 ; 지지대 700 ; 체결부재
710 ; 체결부재 몸체 711 ; 체결대
711a ; 핀홈 720 ; 플랜지

Claims (9)

1. 전원 공급에 의해 회전력과 타격력을 발생시키며, 선단에 연결부가 구비된 햄머드릴;
   상기 햄머드릴의 구동력에 의해 고로 압력공의 폐색된 부분을 천공하는 드릴비트;
   상기 햄머드릴과 드릴비트 사이에 개재되어 햄머드릴에서 발생한 구동력을 드릴비트로 전달하는 가변형 드릴로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 햄머드릴의 연결부와 드릴로드를 고정하는 제1 고정부재와, 상기 드릴비트와 드릴로드를 고정하는 제2 고정부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 고정부재는 연결부와 고정핀으로 고정되는 제1 핀홀과, 드릴로드와 결합되는 펀칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 고정부재는 드릴비트와 고정핀으로 고정되는 제2 핀홀과, 드릴로드와 결합되는 펀칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 드릴로드는 복수의 철선이 꼬임 형성된 금속와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 드릴로드의 회전 범위를 제한하는 가이드부재, 상기 가이드부재를 압력계 배관에 고정시켜 주는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 가이드부재는 그 길이 방향으로 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 절개부의 일측 단부는 타측 단부에 비해 외측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 가이드부재에는 고정핀이 삽입되도록 제3 핀홀이 형성된 고정대가 구비되고, 이에 대응되도록 체결부재에는 제3 핀홈이 형성된 체결대가 구비되는 것을 특징으로 하는 고로의 압력공 관통장치.

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