KR101347607B1 - 전기로 출강구 개공 장치 - Google Patents

전기로 출강구 개공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온의 출강구에 조업자가 접근하여 개공 작업을 하지 않아도 되므로 안전사고를 예방할 수 있고, 조업자가 출강구로 이동하고 작업하는 시간을 줄여서 생산성을 향상시키고, 개공을 위한 전기로의 경동작업에 따른 슬래그의 출강을 막을 수 있어서 제강의 품질 저하를 막을 수 있도록 한 전기로 출강구 개공 장치에 관한 것이다.
본 발명의 전기로 출강구 개공 장치는 전기로 하부의 출강구를 개공하는 개공 장치에 있어서, 고압가스 또는 촉매가스를 분사하는 란스; 일측이 상기 란스와 연결되는 란스 고정부; 일측이 상기 란스 고정부에 연결되며, 상기 출강구의 직하방까지 상기 란스를 전진 및 후진시키는 제2 신축부; 내부에 상기 제2 신축부가 삽입되어 연결되며, 상기 제2 신축부를 전진 및 후진시키는 제1 신축부 및 상기 제1 신축부와 연결되며, 상기 출강구가 위치한 높이에 맞추어 상기 제1 신축부를 상승 및 하강시키고 상기 전기로 하부에 고정되어 설치되는 승강부를 포함하여 이루어진다.

Description

전기로 출강구 개공 장치{Tap hole opening device of electric furnace}
본 발명은 원격 조작하여 전기로 출강구를 개공하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레들에 담긴 용강의 원활한 출강을 도모하고, 원격 조작에 의해 조업자의 안전사고 예방을 도모한 전기로 출강구 개공 장치에 관한 것이다.
통상 제철소의 미니밀 공장에서는 전기로에서 고철을 용융하여 용강을 생산하며, 생산된 용강은 출강구를 통해 레들로 수용되어 후속 공정으로 이송된다. 이때, 전기로의 출강구는 용강의 유출을 막도록 통상 모래가 채워져 있고 용융 작업이 완료하면 모래를 제거하여 개공함으로써 용강을 출강시킨다. 이때 모래를 제거하기 위해 쓰이는 장치가 전기로 출강구 개공 장치이다.
도 1은 기존 전기로 출강구 개공 장치의 사용예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1(a)를 참조하면, 전기로(10)에 기존 전기로 출강구 개공 장치(60)가 설치된 상태와 평상시 조업자의 위치를 나타낸다. 도 1(b)를 참조하면, 전기로(10)의 출강구(40)가 자연적으로 개공되지 않아 전기로를 역경동시킨 후 출강구를 인위적으로 개공하기 위해 조업자가 직접 점검 플로워로 내려와 출강구(40)에 가까운 위치에서 기존 전기로 출강구 개공 장치(60)를 조작한다. 도1(c)를 참조하면, 조업자는 출강구(40)에 접근한 후에 노즐 파이프에 란스를 거치하고 출강구에 고압 가스 또는 촉매 가스를 분사하여 폐공재료(30)를 제거함으로써 출강구(40)를 개공한다.
이러한 종래 방식에 의할 경우, 출강구(40)를 역경동시킨 후에 조업자가 직접 출강구(40) 하측의 기존 전기로 출강구 개공 장치(60)가 설치된 위치에 까지 접근해야하므로 출강구(40)를 개공 하는 작업과 출강 작업에 오랜 시간이 걸리게 되고, 고온의 출강구에 조업자가 접근해서 작업함에 따른 안전사고가 일어나는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는 원격 조작을 통해 조업자의 안전사고를 예방하고, 조업시간 단축 및 생산성 향상을 도모한 전기로 출강구 개공 장치를 제안함에 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 전기로 출강구 개공 장치는 전기로 하부의 출강구를 개공하는 개공 장치에 있어서, 고압가스 또는 촉매가스를 분사하는 란스; 일측이 상기 란스와 연결되는 란스 고정부; 일측이 상기 란스 고정부에 연결되며, 상기 출강구의 직하방까지 상기 란스를 전진 및 후진시키는 제2 신축부; 내부에 상기 제2 신축부가 삽입되어 연결되며, 상기 제2 신축부를 전진 및 후진시키는 제1 신축부 및 상기 제1 신축부와 연결되며, 상기 출강구가 위치한 높이에 맞추어 상기 제1 신축부를 상승 및 하강시키고 상기 전기로 하부에 고정되어 설치되는 승강부를 포함하여 이루어진다.
바람직하게는 상기 제1 신축부는 랙기어가 내부면에 형성되고, 상기 제2 신축부를 수용하는 제1 구동축; 상기 제1 구동축의 랙기어와 맞물리며 상기 제1 구동축에 연결되는 제1 피니언기어; 상기 제1 피니언기어와 연결되며, 제1 구동축을 전진 및 후진시키기 위해 구동력을 발생시키는 제1 구동모터 및 상기 제1 구동축 외측에 설치되며, 상기 승강부와 상기 제1 구동축을 연결하는 제1 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2 신축부는 상기 란스 고정부와 연결되며, 외부면에 랙기어가 형성되고, 전진 및 후진이 가능한 제2 구동축; 상기 제2 구동축의 랙기어와 맞물리며 상기 제2 구동축에 연결되는 제2 피니언기어 및 상기 제2 피니언기어와 연결되며, 상기 제2 구동축을 전진 및 후진시키기 위해 구동력을 발생시키는 제2 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 승강부는 상기 제1 신축부와 연결되는 승강판; 상기 승강판을 승강운동시키기 위해 구동력을 발생시키는 승강모터; 상기 승강판의 승강운동을 안내하는 승강축 및 상기 승강축 외측에 설치되며, 상기 승강판과 상기 승강축을 연결시키는 승강롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 란스는 중앙부가 원형으로 말려 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 란스 종단의 위치를 자동 인식하는 센서부 및 상기 란스 종단이 상기 전기로 하부의 출강구에 삽입되는 경우에 고압 가스 또는 촉매가스를 상기 란스 종단에서 분사하도록 제어하며, 상기 센서부로부터 받은 신호를 이용하여 상기 란스, 제1 신축부 및 제2 신축부의 위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기로 출강구 개공 장치에 따르면, 고온의 출강구에 조업자가 접근하여 개공 작업을 하지 않아도 되므로 안전사고를 예방할 수 있고, 조업자가 출강구로 이동하고 작업하는 시간을 줄여서 생산성을 향상시키고, 개공을 위한 전기로의 경동작업에 따른 슬래그의 출강을 막을 수 있어서 제강의 품질 저하를 막을 수 있다.
도 1은 기존의 전기로 출강구 개공 장치의 사용예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 출강구 개공 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 출강구 개공 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 출강구 개공 장치의 측면도.
도 5는 전기로 하부 데크에 전기로 출강구 개공 장치가 설치된 도면.
도 6은 전기로 출강구 개공 장치의 동작상황을 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 출강구 개공 장치의 정면도이고, 도 3은 전기로 출강구 개공 장치의 평면도이고, 도 4는 전기로 출강구 개공 장치의 측면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 출강구 개공 장치(100)는 제1 신축부(110), 제2 신축부(120), 승강부(130) 및 란스(140)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 신축부(110)는 제2 신축부(120)를 전진 및 후진시키며, 제1 구동모터(112), 제1 구동축(111), 제1 구동롤러(113) 및 제1 피니언기어(114)를 포함하여 이루어진다.
제1 구동축(111) 내부면에는 랙기어가 형성된다. 제1 피니언기어(114)는 제1 구동축(111) 내부에 형성된 랙기어가 서로 맞물리며 제1 구동축(111)과 연결된다. 제1 구동모터(112)는 제1 구동축(111)을 전진 및 후진시키기 위해 구동력을 발생시킨다. 상세하게는, 제1 구동축(111)에 제1 구동모터(112)가 결속되어 고정되고, 제1 구동축(111)은 제1 구동모터(112)와 나란히 연결된 제1 피니언기어(114)와 함께 랙피니언 기어를 형성한다. 제1 구동롤러(113)는 제1 구동축(111) 외부면에 위치하고, 승강판(134)과 제1 구동축(111)을 연결하며, 제1 구동축(111)이 부드럽게 움직일 수 있도록 도와준다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 신축부(120)는 란스 고정부(141) 및 제1 구동축(111)과 연결되며, 제2 구동축(121), 제2 구동모터(122) 및 제2 피니언기어(123)를 포함하여 이루어진다.
제2 구동축(121)의 일측은 란스 고정부(141)에 삽입되어 연결된다. 제2 구동모터(122)는 제2 구동축(121)을 움직이기 위해 구동력을 발생시킨다. 제2 구동축(121) 외측면 일단에는 랙기어가 형성된다. 제2 피니언기어(123)는 제2 구동축(121)의 랙기어와 맞물려, 상기 제2 구동모터(122)에 의해 발생한 구동력을 제2 구동축(121)에 전달한다. 제1 구동축(111)과 제2 구동축(121)은 제2 구동모터(122) 및 제2 피니언기어(123)에 의해 연결되며, 상세하게는, 제1 구동축(111)에 제2 구동모터(122)가 결속되어 고정되고, 제2 구동축(121)은 제2 구동모터(122)와 나란히 연결된 제2 피니언기어(123)와 함께 랙피니언 기어를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 승강부(130)는 란스(140), 제1 신축부(110) 및 제2 신축부(120)를 상승 및 하강시키며, 승강모터(131), 승강롤러(132), 승강축(133) 및 승강판(134)을 포함하여 이루어진다.
승강판(134)은 제1 구동축(111) 및 승강모터(131)와 연결되며, 승강모터(131)는 승강판(134)과 승강판(134)에 연결된 제1 구동축(111)을 상승 및 하강시키기 위해 구동력을 발생 시킨다. 승강축(133) 내측면에는 랙기어가 형성되있다. 승강모터(131) 내부에는 피니언 기어가 설치된다. 상기 승강축(133)의 랙기어와 상기 승강모터(131) 내부의 피니언 기어가 맞물려, 상기 승강모터(131)에 의해 발생한 구동력을 제1 구동축(111)에 전달한다. 승강롤러(132)는 승강축(133)과 승강판(134)을 연결해주며, 승강판(134)이 승강축(133)을 부드럽게 상승 및 하강할 수 있도록 도와준다. 한편, 승강부(130)는 전기로(10) 하부에 고정되어 설치되어 전기로(10)가 움직임에 따라 전기로(10)와 같이 움직이게 된다. 상세하게는, 승강축(133)이 전기로(10) 하부데크(20)에 고정되어 설치된다. 그리고 전기로(10)가 경동함에 따라 전기로(10) 하부데크(20)에 고정된 승강축(133)도 경동하게되고, 전기로(10)가 역경동함에 따라 승강축(133)도 같이 역경동하게 된다. 전기로 출강구 개공 장치(100)는 상기 과정에 따라 전기로(10)가 경동하거나 역경동할 때 전기로(10)와 같은 움직임을 보이게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 란스(140)는 고압가스 또는 촉매가스를 분사하며, 전기로(10) 하부의 폐공재료를 제거하고, 란스 고정부(141)와 연결된다. 란스 고정부(141)는 란스(140)와 제2 구동축(121)을 연결하며, 란스 고정나사(142)는 외부의 힘이 작용 시에도 란스(140) 방향이 변형되지 않도록 란스(140)를 고정시킨다. 란스(140)와 란스 고정부(141)의 이음부위는 고압가스 또는 촉매가스가 누출되지 않도록 밀봉한다. 란스(140)는 제1 신축부(110)와 제2 신축부(120)의 움직임에 의해 전진 및 후진 운동을 하고, 승강부(130)에 의해 상승 및 하강 운동을 하게 된다. 란스(140)는 중앙부가 원형으로 말려서 제작된다. 중앙부를 원형으로 제작할 경우, 란스(140) 내부로 역 유입되는 용강을 차단할 수 있다. 란스(140)는 자체발화금속으로 이루어질 수 있고, 산소 고압가스를 분사하는 경우에는 고온의 화염이 란스(140)에서 분사된다. 상기 화염으로 인해 폐공재료(30)를 수월하게 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서부와 제어부는 전기로 출강구 개공 장치(100)에 설치된다. 센서부는 란스(140)의 종단 위치를 자동 인식한다. 란스(140)가 출강구(40) 직하방에 위치하게 되면, 센서부가 이를 감지하게 되고, 제1 신축부(110)와 제2 신축부(120)는 전진 운동을 멈춘다. 그 뒤에 승강부(130)가 동작하게 되고, 란스(140)의 종단이 출강구(140)에 삽입되는 걸 센서부가 감지하게 되면, 승강부(130)는 상승 운동을 멈춘다. 제어부는 란스(140)가 출강구(40)에 삽입되는 걸 센서부(150)가 감지하면, 고압 기체를 자동 제어하여 폐공재료(30)를 제거한다. 제어부는 센서부로부터 수신받은 신호를 이용해 란스(140), 제1 신축부(110), 제2 신축부(120) 및 승강부(130)의 위치를 인식하고 제어한다. 센서부와 제어부의 조작은 제어실(50)에서 무선으로 이루어 질 수 있다. 제어실(50)은 전기로 출강구 개공 장치(100)가 설치된 곳보다 원거리에 설치된다.
도 5는 전기로 하부 데크에 전기로 출강구 개공 장치가 설치된 도면이다. 도 5를 참조하면, 승강부(130)가 전기로(10) 하부데크(20)에 견고하게 고정된다. 조업자는 출강구(40)에서 원거리에 있는 제어실(50)에서 작업을 하게 되어, 안전하게 개공 작업을 할 수 있다. 예를 들면, 제어실(50)에서 출강구(40)의 개공 상태를 판단한 뒤, 전기로 출강구 개공 장치(100)의 조작 버튼을 눌러서 개공 작업을 하게 된다.
도 6은 전기로 출강구 개공 장치의 동작상황을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, (a)의 경우, 제1 신축부(110)가 동작하고 있는 상황이다. 제1 구동모터(112)의 회전운동을 제1 피니언기어(114)와 제1 구동축(111)의 랙기어를 통해 직선운동으로 전환시키게 된다. 그리고 란스(140), 제1 신축부(110) 및 제2 신축부(120)은 출강구(40)가 위치한 좌측으로 전진한다. (b)의 경우, 제2 신축부(120)가 동작하고 있는 상황이다. 제2 구동모터(122)의 회전운동을 제2 피니언기어(123)와 제2 구동축(121)의 랙기어를 통해 직선운동으로 전환시키게 된다. 그리고 란스(140) 및 제2 신축부(120)가 출강구(40)가 위치한 좌측으로 전진한다. 란스(140)의 종단이 출강구(40) 직하방에 위치하도록 제2 신축부(120)가 동작하게 된다. 이 경우, 센서부가 란스(140)의 위치를 감지하게 되고, 출강구(40)의 직하방 위치에서 제2 구동모터(122)에 신호를 보내게 되고, 란스(140)는 멈춘게 된다. (c)의 경우, 승강부(130)가 동작하고 있는 상황이다. 출강구(40)의 일정 깊이에 란스(140)가 삽입될 때 까지 승강부(130)는 란스(140), 제1 신축부(110) 및 제2 신축부(120)를 상승시킨다. 센서부에 의해 일정 높이까지 란스(140)가 상승한 것을 감지하는 경우, 승강부(130)는 멈추게 되고, 제어부에 의해 고압가스 또는 촉매가스가 란스(140)에서 분사된다. 상기 (a), (b), (c) 과정을 거쳐서, 전기로 출강구 개공 장치(100)가 폐공 재료를 제거하고, 원활한 출강 작업을 돕는다. 이와는 반대로, 출강구(40)의 개공이 끝난 경우에는 상기 과정의 역순으로 란스(140), 제1 신축부(110), 제2 신축부(120) 및 승강부(130)가 원위치로 돌아가게 된다. 먼저 승강부(130)의 동작으로 인해 다시 란스(140), 제1 신축부(110) 및 제2 신축부(120)가 승강축(133) 하단으로 내려오게 된다. 그 뒤에 제2 신축부(120)의 동작으로 인해 란스(140) 및 제2 신축부(120)가 우측으로 후진하게 된다. 마지막으로 제1 신축부(110)의 동작으로 인해 란스(140), 제1 신축부(110) 및 제2 신축부(120)가 우측으로 승강축(133)까지 후진하게 된다. 이 과정을 통해 도면 5의 상황으로 돌아가게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10 : 전기로 20 : 하부데크
30 : 폐공재료 40 : 출강구
50 : 제어실 60 : 기존 전기로 출강구 개공 장치
100 : 전기로 출강구 개공 장치 110 : 제1 신축부
111 : 제1 구동축 112 : 제1 구동모터
113 : 제1 구동롤러 114 : 제1 피니언기어
120 : 제2 신축부 121 : 제2 구동축
122 : 제2 구동모터 123 : 제2 피니언기어
130 : 승강부 131 : 승강모터
132 : 승강롤러 133 : 승강축
134 : 승강판 140 : 란스
141 : 란스 고정부 142 : 란스 고정나사

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 전기로 하부의 출강구를 개공하는 개공 장치에 있어서,
    고압가스 또는 촉매가스를 분사하는 란스;
    일측이 상기 란스와 연결되는 란스 고정부;
    일측이 상기 란스 고정부에 연결되며, 상기 출강구의 직하방까지 상기 란스를 전진 및 후진시키는 제2 신축부;
    내부에 상기 제2 신축부가 삽입되어 연결되며, 상기 제2 신축부를 전진 및 후진시키는 제1 신축부 및
    상기 제1 신축부와 연결되며, 상기 출강구가 위치한 높이에 맞추어 상기 제1 신축부를 상승 및 하강시키고 상기 전기로 하부에 고정되어 설치되는 승강부;를 포함하되, 상기 제1 신축부는,
    랙기어가 내부면에 형성되고, 상기 제2 신축부를 수용하는 제1 구동축과;
    상기 제1 구동축의 랙기어와 맞물리며 상기 제1 구동축에 연결되는 제1 피니언기어와;
    상기 제1 피니언기어와 연결되며, 제1 구동축을 전진 및 후진시키기 위해 구동력을 발생시키는 제1 구동모터 및
    상기 제1 구동축 외측에 설치되며, 상기 승강부와 상기 제1 구동축을 연결하는 제1 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 출강구 개공 장치.
  3. 전기로 하부의 출강구를 개공하는 개공 장치에 있어서,
    고압가스 또는 촉매가스를 분사하는 란스;
    일측이 상기 란스와 연결되는 란스 고정부;
    일측이 상기 란스 고정부에 연결되며, 상기 출강구의 직하방까지 상기 란스를 전진 및 후진시키는 제2 신축부;
    내부에 상기 제2 신축부가 삽입되어 연결되며, 상기 제2 신축부를 전진 및 후진시키는 제1 신축부 및
    상기 제1 신축부와 연결되며, 상기 출강구가 위치한 높이에 맞추어 상기 제1 신축부를 상승 및 하강시키고 상기 전기로 하부에 고정되어 설치되는 승강부;를 포함하되, 상기 제2 신축부는,
    상기 란스 고정부와 연결되며, 외부면에 랙기어가 형성되고, 전진 및 후진이 가능한 제2 구동축과;
    상기 제2 구동축의 랙기어와 맞물리며 상기 제2 구동축에 연결되는 제2 피니언기어 및
    상기 제2 피니언기어와 연결되며, 상기 제2 구동축을 전진 및 후진시키기 위해 구동력을 발생시키는 제2 구동모터를 포함함을 특징으로 하는 전기로 출강구 개공 장치.
  4. 전기로 하부의 출강구를 개공하는 개공 장치에 있어서,
    고압가스 또는 촉매가스를 분사하는 란스;
    일측이 상기 란스와 연결되는 란스 고정부;
    일측이 상기 란스 고정부에 연결되며, 상기 출강구의 직하방까지 상기 란스를 전진 및 후진시키는 제2 신축부;
    내부에 상기 제2 신축부가 삽입되어 연결되며, 상기 제2 신축부를 전진 및 후진시키는 제1 신축부 및
    상기 제1 신축부와 연결되며, 상기 출강구가 위치한 높이에 맞추어 상기 제1 신축부를 상승 및 하강시키고 상기 전기로 하부에 고정되어 설치되는 승강부;를 포함하되, 상기 승강부는
    상기 제1 신축부와 연결되는 승강판과;
    상기 승강판을 승강운동시키기 위해 구동력을 발생시키는 승강모터와;
    상기 승강판의 승강운동을 안내하는 승강축 및
    상기 승강축 외측에 설치되며, 상기 승강판과 상기 승강축을 연결시키는 승강롤러;를 포함함을 특징으로 하는 전기로 출강구 개공 장치.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 란스는 중앙부가 원형으로 말려 있는 것을 특징으로 하는 전기로 출강구 개공 장치.
  6. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 란스 종단의 위치를 자동 인식하는 센서부 및
    상기 센서부로부터 받은 신호를 이용하여 상기 란스, 상기 제1 신축부 및 상기 제2 신축부의 위치를 제어하며, 상기 란스 종단이 상기 전기로 하부의 출강구에 삽입되는 경우에 고압 가스 또는 촉매가스를 상기 란스 종단에서 분사하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 출강구 개공장치.
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