KR101489380B1 - 탄화실 보수 장치 - Google Patents

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KR101489380B1
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pipe
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임지원
김진영
김재환
김기범
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 코크스를 건류하는 탄화실을 보수하는 코크스 오븐 설비의 탄화실 보수 장치로서, 탄화실의 손상 부위로 보수용 원료를 분사하는 노즐을 구비하며, 수평 이동하여 상기 탄화실 내의 코크스를 압출하는 압출기에 장착되어, 압출기와 함께 전진 및 후진 이동하는 분사부 및 노즐과 연결되어 상기 노즐의 분사 높이를 조절하는 구동 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 탄화실의 손상 부위 위치까지 분사부의 이송이 용이하며, 분사부 노즐이 손상 부위까지 이송되면 상기 노즐을 상하 방향으로 회전시켜 분사 높이 조절이 가능하다. 이에 종래와 같이 작업자가 랜스를 직접 잡고 보수 작업을 실시할 때에 비해 손상 부위 위치에 구애 받지 않고 보수를 할 수 있으며, 탄화실 전체 영역에 대해 보수 작업이 용이하다. 또한, 안전하게 보수 작업을 실시할 수 있는 장점이 있다.

Description

탄화실 보수 장치{Apparatus for repairing brick of coke chamber}
본 발명은 탄화실 보수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화실 전체 영역에 대해 보수가 용이한 탄화실 보수 장치에 관한 것이다.
일반적으로 코크스 오븐의 탄화실에 장입된 석탄은 일정시간 건류되어 코크스화 되며, 코크스화된 석탄(즉, 코크스)은 탄화실에서 추출 또는 압출된다. 이와 같이 석탄을 건류시켜 코크스를 제조하는 일반적인 코크스 오븐 설비는 석탄이 장입되는 내부 공간을 가지며 일측에 입구가 마련되고 타측에 출구가 마련된 탄화실, 탄화실의 입구 및 출구에 장착된 도어, 수평 이동이 가능하여 탄화실 내부의 코크스를 압출하는 압출기 및 압출기를 전진, 후진 이동시키는 이동 장치를 포함한다. 여기서 압출기는 탄화실의 입구 면적이 부합하는 형상을 가지도록 형성되어 탄화실의 입구와 출구 사이를 수평 이동하는 람 헤드부, 람 헤드부와 이동 장치 사이를 연결하도록 설치된 람 바디부를 포함한다.
탄화실은 고온의 온도에서도 잘 견딜수 있도록 실리카(silica) 연와를 쌓아 제조되는데, 압출기를 탄화실 내부로 이동시켜 코크스를 압출하는 작업이나, 도어를 탄화실에 장착 또는 탈착하는 작업, 탄화실 내부의 고온의 열에 의해 탄화실의 벽이 파손되어 크랙이 발생된다.
따라서, 탄화실에 손상이 발생되는 경우, 보수 작업을 진행하는데, 세라믹 파우더를 고압의 산소와 혼합하고, 이를 랜스에 공급한다. 그리고, 작업자가 랜스를 직접 잡고 상기 랜스를 손상 위치까지 밀어 넣어, 보수용 원료(세라믹 파우더와 산소)를 분사한다. 이때, 탄화실의 열에 의해 세라믹 파우더와 산소가 반응하여 아크가 발생되고, 이에 따라 세라믹 파우더가 용융되면서 손상 부위에 융착된다.
한편, 일반적으로 탄화실은 그 내부의 폭이 약 15m로 대면적이기 때문에, 작업자로부터 멀리 떨어진 위치까지 랜스를 밀어 넣기가 어려워, 탄화실 전체 영역에 대해 보수 작업을 실시하는데 한계가 있다. 예컨대, 탄화실의 중앙 부위가 손상되었을 경우, 작업자가 랜스를 이용하여 중앙 부위의 손상을 보수하기가 어렵다.
또한, 일본공개특허 제1996-003564호에 개시된 바와 같이, 탄화실의 복수의 장입구 각각으로 노즐을 구비하는 랜스를 삽입하여 보수하는 방법이 있다. 그런데 일본공개특허 제1996-003564 호에서는 별도의 이동차를 탄화실 상부에 배치시키고, 상기 이동차를 이용하여 랜스를 이송시켜 복수의 장입구 안으로 장입시킨다. 이에, 이동차를 이용하여 좁은 장입구 안으로 랜스를 장입시키는데 어려움이 있고, 하나의 장입구 내에서 랜스의 이동이 자유롭지 못하게 때문에, 이동에 한계가 있어 탄화실 전체 영역을 보수하기가 어려운 문제가 있다.
일본공개특허 제1996-003564호
본 발명은 탄화실 전체 영역에 대해 보수가 용이한 탄화실 보수 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 수평 이동 및 상하 방향의 높이 조절이 가능한 탄화실 보수 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 탄화실 보수 장치는 코크스를 건류하는 탄화실을 보수하는 코크스 오븐 설비의 탄화실 보수 장치로서, 상기 탄화실의 손상 부위로 보수용 원료를 분사하는 노즐을 구비하며, 수평 이동하여 상기 탄화실 내의 코크스를 압출하는 압출기에 장착되어, 상기 압출기와 함께 전진 및 후진 이동하는 분사부; 및 상기 노즐과 연결되어 상기 노즐의 분사 높이를 조절하는 구동 유닛;을 포함한다.
상기 압출기는 수평 이동하여 상기 탄화실 내부의 코크스를 압출하는 람 헤드부와, 일 방향으로 연장되어 상기 람 헤드부의 후단에 연결된 람 바디부를 포함하고, 상기 노즐은 상기 람 헤드부에 장착되며, 상기 분사부는 상기 노즐의 후단에 연결되어, 상기 람 바디부에 장착되며, 상기 노즐로 보수용 원료를 이송시키는 원료 이송관을 포함한다.
상기 원료 이송관은 상기 노즐의 후단에 연결되며, 플랙서블(flexible)한 제 1 이송관 및 상기 제 1 이송관의 후단에 연결된 제 2 이송관을 포함한다.
상기 구동 유닛은, 상기 노즐이 회전되도록 하는 동력을 제공하는 구동부; 및 일단이 상기 노즐에 연결되고 타단이 상기 구동부에 연결되어, 상기 구동부의 동작에 의해 상기 노즐을 일축을 중심으로 회전시켜, 분사 높이를 조절하는 높이 조절부;를 포함한다.
상기 높이 조절부는, 상기 구동부와 노즐 사이에 설치되며, 회전 가능한 회전축; 상기 회전축을 사이에 두고 배치되며, 각각의 일단이 상기 회전축에 연결되어, 상기 회전축을 축으로하여 회전하는 제 1 및 제 2 연결 부재; 일단이 제 1 연결 부재에 연결되고, 타단이 상기 구동부에 연결되어, 상기 회전축이 위치한 방향으로의 전진 이동 및 상기 회전축과 반대 방향으로 후진 이동이 가능한 구동 부재;를 포함하고, 상기 제 2 연결 부재의 타단에 상기 노즐이 연결된다.
상기 구동부는 실린더이다.
상기 제 2 이송관과 연결되어, 상기 제 2 이송관으로 보수용 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함한다.
상기 원료 공급부는, 상기 보수용 원료가 저장된 용기; 일단이 상기 용기에 연결되고, 타단이 제 2 이송관에 연결되며, 플랙서블(flexible)한 원료 공급관; 상기 원료 공급관에 설치된 밸브; 일단이 상기 용기에 연결되도록 설치되어, 상기 용기 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관; 및 일단이 상기 용기 내부에 연결되도록 설치되어, 상기 용기 내부로 가스를 공급하는 가스 공급관;을 포함한다.
상기 밸브는 마그네틱 밸브(magnetic valve) 또는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)이고, 상기 밸브는 상기 코크스 오븐 설비의 동작을 제어한다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 전진 및 후진 이동이 가능한 압출기에 보수용 원료를 분사하는 분사부를 설치함으로써, 탄화실의 손상 부위 위치까지 분사부의 이송이 용이하다. 또한, 분사부 노즐이 손상 부위까지 이송되면 상기 노즐을 상하 방향으로 회전시켜 분사 높이 조절이 가능하다. 이에 종래와 같이 작업자가 랜스를 직접 잡고 보수 작업을 실시할 때에 비해 손상 부위 위치에 구애 받지 않고 보수를 할 수 있으며, 탄화실 전체 영역에 대해 보수 작업이 용이하다. 또한, 안전하게 보수 작업을 실시할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 분사부를 이송시키는 별도의 장치를 마련하지 않고, 압출기에 분사부를 장착하여 상기 분사부를 손상 위치까지 수평 이송시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치가 설치된 코크스 오븐 설비를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치가 설치된 코크스 오븐 설비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치의 노즐이 상향 경사지도록 회전한 상태를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치의 노즐이 하향 경사지도록 회전한 상태를 도시한 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치가 설치된 코크스 오븐 설비를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치가 설치된 코크스 오븐 설비의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 오븐 설비는 석탄이 장입되는 내부 공간을 가지며 일측에 입구가 마련되고 타측에 출구가 마련된 탄화실(100), 수평 이동이 가능하여 탄화실(100) 내부의 코크스를 압출하는 압출기(200), 압출기(200)를 탄화실(100) 내부 또는 외부에서 수평 이동시키는 이송 장치(600), 압출기(200)에 설치되어 상기 압출기(200)와 함께 수평 이동이 가능하며, 손상된 탄화실(100) 벽에 보수용 원료를 분사하는 노즐(411)을 구비하여, 탄화실(100)을 보수하는 탄화실 보수 장치(400)를 포함한다. 여기서, 탄화실(100)은 예컨대, 실리카(silica) 연와를 쌓아 올려 축조되어 제조되며, 탄화실(100)의 입구 및 출구에 장착되어 탄화실(100)을 밀폐하거나 오픈하는 도어가 설치된다.
본 발명의 실시예에 따른 코크스 오븐 설비를 구성하는 탄화실(100), 도어, 압출기(200) 및 이송 장치(600)는 동일 기술 분야에서 적용하고 있는 일반적이 코크스 오븐 설비와 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 압출기(200)를 간략히 설명하면, 탄화실(100)의 입구 면적과 부합하는 형상을 가지며, 탄화실(100)의 높이 방향(상하 방향) 및 너비 방향으로 연장 형성되며, 수평 이동에 의해 탄화실(100) 내부의 코크스를 밀어 압출하는 람 헤드부(210), 일단이 람 헤드부(210)와 연결되고 타단이 이송 장치(600)에 연결되어 상기 이송 장치(600)에 의해 람 헤드부(210)와 함께 수평 이동 가능한 람 바디부(220)를 포함한다. 여기서 람 바디부(220)는 람 헤드부(210)의 높이 방향과 교차하는 하도록 좌우 방향으로 연장된 형상일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치(400)는 탄화실(100)의 손상 부위로 보수용 원료를 분사하는 노즐(411)을 구비하며, 압출기(200)에 장착되어, 상기 압출기(200)와 함께 전진 및 후진 수평 이동이 가능한 분사부(410), 노즐(411)을 일축을 중심으로 회전시켜 노즐의 높이 조절이 가능하도록 하는 구동 유닛(420), 분사부(410)로 보수용 원료를 공급하는 원료 공급부(430)를 포함한다.
분사부(410)는 람 헤드부(210)의 외벽에 장착되어 탄화실(100)의 손상 부위에 보수용 원료를 분사하는 노즐(411), 일단이 노즐(411)에 연결되고 타단이 원료 공급부(430)와 연결되어 노즐(411)로 보수용 원료를 공급하는 원료 이송관(412)을 포함한다.
노즐(411)은 보수용 원료가 통과하며, 원료 이송관(412)의 내부 공간과 연통되는 내부 공간을 가지며, 노즐(411)의 일단에는 보수용 원료가 분사될 수 있는 복수의 분사구이 마련되고, 타단은 원료 이송관(412)과 연결된다. 여기서, 원료 이송관(412)과 연결된 노즐(411)의 타단을 후단이라 할 때, 복수의 분사구는 노즐(411)의 선단에 마련된다. 이러한 노즐(411)은 일 방향으로 연장 형성되어, 람 헤드부(210)의 높이 방향의 연장 방향과 교차하는 방향으로 상기 람 헤드부(210)의 외벽에 장착된다. 그리고 구동 유닛(420)이 동작하지 않을 때, 노즐(411)은 도 2에 도시된 바와 같이 어느 한쪽으로 기울지 않고 수평 상태를 유지하고 있다. 실시예에 따른 노즐(411)은 복수의 분사구가 마련된 선단이 람 헤드부(210)에 비해 전방에 위치하도록 설치된다. 물론 이에 한정되지 않고, 노즐(411)로부터 보수용 원료를 분사할 수 있는 위치라면 람 헤드부(210)의 어느 위치에 설치되어도 무방하다.
원료 이송관(412)은 내부로 보수용 원료가 통과하며, 노즐(411) 및 원료 공급부(430)와 연통될 수 있는 내부 공간을 가지는 배관이다. 이러한 원료 이송관(412)은 람 바디부(220)가 연장된 방향으로 대응 연장 형성되어, 람 바디부(220)에 장착된다. 즉, 원료 이송관(412)은 좌우 방향으로 연장 형성되어 람 바디부(220)의 외벽에 설치된다. 이러한 원료 이송관(412)은 노즐(411)의 후방에 위치하여, 일단이 상기 노즐(411)의 후단에 연결되며, 플랙서블(flexible)한 재료로 이루어진 제 1 이송관(412a), 일단이 제 1 이송관(412a)에 연결되고 타단이 원료 공급부(430)와 연결된 제 2 이송관(412b)을 포함한다. 여기서, 제 1 이송관(412a)이 플랙서블(flexible)한 재료로 이루어지는 것은 노즐(411)의 상하 방향의 높이 조절을 위해 구동 유닛(420)을 동작시킬 때, 상기 노즐(411)의 후단에 연결된 제 1 이송관(412a)의 플랙서블(flexible)한 성질에 의해 상기 노즐(411)이 자유롭게 회전되도록 하기 위함이다. 즉, 구동 유닛(420)의 동작에 의해 제 1 이송관(412a)이 상측 또는 하측 방향으로 휘어지게 됨에 따라, 상기 제 1 이송관(412a)에 연결된 노즐(411)이 상측 또는 하측 방향으로 용이하게 회전한다. 실시예에 따른 제 1 이송관(412a)은 고무로 이루어진 호스(hose) 일 수 있으며, 제 2 이송관(412b)은 금속 예컨대, 스테인레스 스틸(Stainless Steel: STS)일 수 있다. 물론 제 1 이송관(412a)은 고무 호스(hose) 에 한정되지 않고 플랙서블(flexible)한 성질을 가지며 내부 공간을 가지는 다양한 관이 사용될 수 있다.
구동 유닛(420)은 노즐(411)을 회전시켜 상기 노즐(411)의 분사 높이를 조절한다. 이러한 구동 유닛(420)은 노즐(411)을 회전시키는 동력을 제공하는 구동부(420b), 구동부(420b)의 동작에 의해 노즐(411)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 분사 높이를 조절하는 높이 조절부(420a)를 포함한다.
실시예에 따른 구동부(420b)는 예컨대, 실린더로서, 보다 구체적으로는 유압 실린더 일 수 있다. 이러한 구동부(420b)를 간략히 설명하면, 오일이 유입 또는 배출되는 내부 공간을 가지는 몸체(421b), 몸체(421b) 내부로 유입되는 유압에 의해 전후진 직선 운동이 가능한 로드(422b)를 포함한다.
높이 조절부(420a)는 구동부(420b)와 노즐(411) 사이에 설치되어 회전 가능한 회전축(422a), 회전축(422a)을 사이에 두고, 각각의 일단이 상기 회전축(422a)에 연결되어 회전 가능한 제 1 및 제 2 연결 부재(424a, 421a), 제 1 연결 부재(424a)와 구동부(420b) 사이에 설치된 구동 부재(423a)를 포함한다.
제 1 및 제 2 연결 부재(424a, 421a)는 람 헤드부(210)가 연장된 방향 즉, 람 헤드부(210)의 높이 방향으로 연장된 플레이트(plate) 또는 바(bar) 형상이며, 노즐(411)에 연결된다. 다른 말로 설명하면, 제 1 및 제 2 연결 부재(424a, 421a) 일방향으로 연장된 플레이트(plate) 또는 바(bar) 형상이며, 노즐(411)과 교차하는 방향, 보다 구체적으로는 노즐(411)의 연장 방향과 직교하도록 노즐(411)에 연결된다. 실시예에서는 제 1 연결 부재(424a)와 제 2 연결 부재(421a)가 상호 마주보도록 또는 대향하도록 회전축에 연결된다.
구동 부재(423a)는 람 바디부(220)가 연장된 방향 즉, 좌우 방향으로 연장된 바(bar) 형상이며, 일단이 회전축(422a)에 연결되고 타단이 구동부(420b)의 로드(422b)에 연결된다. 다른 말로 설명하면, 구동 부재(423a)는 일 방향으로 연장된 바(bar) 형상이며, 람 바디부(220)와 평행하도록 상기 람 바디부(220)에 설치된다.실시예에 따른 구동 부재(423a)는 도 2에 도시된 바와 같이, 람 바디부(220)의 상측에 위치하나, 이에 한정되지 않고 회전축(422a) 및 구동부(420b)와 연결될 수 있는 다양한 위치에 연결될 수 있다.
구동 유닛(420)의 동작을 살펴보면, 몸체(421b) 내부로 오일이 유입되면 로드(422b)가 구동 부재(423a) 또는 회전축(422a)이 위치한 방향으로 전진한다. 이때 로드(422b)에 연결된 구동 부재(423a)가 제 1 연결 부재(424a)가 위치한 방향으로 전진함으로써, 상기 제 1 연결 부재(424a)에 미는 힘이 작용한다. 제 1 연결 부재(424a)로 작용하는 미는 힘에 의해, 제 1 연결 부재(424a)와 회전축(422a)이 반시계 방향으로 회전하며, 이때 회전축(422a)에 연결된 제 2 연결 부재(421a)도 함께 반시계 방향으로 회전한다. 즉, 구동부(420b)에 의해 로드(422b)가 전진하면 제 1 연결 부재(424a) 및 제 2 연결 부재(421a)가 회전축(422a)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전하여 기울어진다. 따라서, 제 2 연결 부재(421a)에 연결된 노즐(411)이 반시계 방향으로 회전하며, 이에 따라 노즐(411)의 선단이 후단에 비해 하측에 위치하도록 기울어진다.
반대로 오일이 몸체(421b) 외부로 배출되면 로드(422b)가 구동 부재(423a) 또는 회전축(422a)과 반대 방향 즉, 몸체(421b) 내부로 후진한다. 이때 로드(422b)에 연결된 구동 부재(423a)가 제 1 연결 부재(424a)와 반대 방향으로 후진함으로써, 상기 제 1 연결 부재(424a)에 당기는 힘이 작용한다. 제 1 연결 부재(424a)에 가해지는 당기는 힘에 의해, 제 1 연결 부재(424a)와 회전축(422a)이 시계 방향으로 회전하며, 이때 회전축(422a)에 연결된 제 2 연결 부재(421a)도 함께 시계 방향으로 회전한다. 즉, 구동부(420b)에 의해 로드(422b)가 후진하면 제 1 연결 부재(424a) 및 제 2 연결 부재(421a)가 회전축(422a)을 중심으로 시계 방향으로 회전하여 기울어진다. 따라서, 제 2 연결 부재(421a)에 연결된 노즐(411)이 시계 방향으로 회전하며, 이에 따라 노즐(411)의 선단이 후단에 비해 상측에 위치하도록 기울어진다.
상기에서는 구동부(420b)로 실린더를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 구동 부재(423a)에 연결된 회전축(422a)을 회전축(422a)을 회전시킬 수 있는 다양한 수단이 적용 가능하다.
원료 공급부(430)는 원료 이송관(412)으로 보수용 원료를 제공하는 수단으로서, 보수용 원료가 저장된 용기(431), 일단이 용기(431)에 연결되고 타단이 제 2 이송관(412b)에 연결된 원료 공급관(432), 원료 공급관(432)에 설치된 밸브(434), 일단이 용기(431)에 연결되어 상기 용기(431) 내부로 고압의 산소를 공급하는 산소 공급관(433), 일단이 용기(431)에 연결되어 상기 용기(431) 내부로 가스 예컨대 에어(air)를 공급하는 가스 공급관(435)을 포함한다. 또한 도시되지는 않았지만, 산소가 저장되어 산소 공급관(433)과 연결된 산소 저장 탱크(미도시)와, 용기(431) 내부로 공급하기 위한 가스 예컨대, 에어(air)가 저장되며, 가스 공급관과 연결된 가스 저장부(미도시)를 포함한다.
용기(431) 내에 수용된 보수용 원료는 세라믹 파우더로서, 예컨대 실리카(Silica), 알루미나(Al2O3) 등의 파우더일 수 있다. 그리고 이러한 세라믹 파우더는 고압 산소와 함께 탄화실(100) 내부로 분사하면, 코크스를 건류시킨 탄화실(100) 내부의 열에 의해 세라믹 파우더와 산소가 산화 반응하여 아크(arc)가 발생되고, 이에 따라 세라믹 파우더가 용해되어 탄화실(100) 벽에 융착 또는 웰딩(welding)된다.
용기(431)와 제 2 이송관(412b)을 연결하는 원료 공급관(432)은 플랙서블(flexible)한 재질의 배관이며, 람 헤드부(210)에 설치된 노즐(411)이 탄화실(100)의 입구에서부터 출구까지의 이동될 때 그 이동이 원활하도록 충분한 길이를 가지도록 형성된다. 이러한 원료 공급관(432)은 고무로 이루어진 호스(hose) 일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 플랙서블(flexible)한 재질을 가지는 다양한 배관이 사용될 수 있다.
밸브(434)는 코크스 오븐 설비의 운전을 제어하는 운전실에서 제어가 가능한 밸브로서, 예컨대 마그네틱 밸브(magnetic valve; 전자 밸브) 또는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 사용할 수 있다. 따라서, 탄화실(100)의 보수가 필요할 때 운전실(500)에서 밸브(434)를 오픈할 수 있어, 작업자가 밸브(434)를 수동으로 직접 열지 않고도 탄화실의 보수 작업을 실시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치의 노즐이 상향 경사지도록 회전한 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치의 노즐이 하향 경사지도록 회전한 상태를 도시한 도면이다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치를 이용하여 탄화실을 보수하는 동작을 설명한다.
탄화실(100) 내부에서 석탄의 건류가 완료되면, 탄화실(100)의 입구 및 출구에 장착된 도어를 열고, 이송 장치(600)를 이용하여 람 헤드부(210)를 탄화실 내부로 전진시켜 코크스를 탄화실(100)의 출구로 압출한다.
한편, 탄화실(100)의 도어를 오픈하거나, 람 헤드부(210)를 수평 이동시켜 코크스를 압출하는 조업 시에, 탄화실(100) 벽에 크랙이 발생하는 등의 손상이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 탄화실 보수 장치(400)를 이용하여 탄화실(100)의 손상 부위를 보수한다. 이를 위해 이송 장치(600)를 이용하여 압출기(200)를 손상 부위 위치까지 수평 이동시키는데, 람 헤드부(210)에 장착된 노즐(411)이 손상 부위에 위치하도록 이송시킨다. 보다 구체적으로는 보수용 원료가 분사되는 노즐(411)의 선단에 마련된 복수의 분사구이 손상 부위의 일측에 위치하도록 이송시킨다.
압출기(200)에 위해 노즐(411)이 손상 부위까지 수평 이송되면, 손상 부위의 높이에 맞게 노즐(411)의 위치를 조절한다.
즉, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 손상 부위가 노즐(411)의 상측 또는 하측이 아닌 노즐(411) 바로 전방에 위치하는 경우, 구동 유닛(420)을 별도로 동작시키지 않고 노즐(411)을 수평 상태로 유지시킨 상태가 되도록 한다.
다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이 손상 부위가 수평 상태의 노즐(411)의 위치(점선)에 비해 하측에 위치하는 경우, 구동부(420b)를 동작시켜 로드(422b)를 회전축(422a)이 위치한 방향으로 전진시킨다. 이때 로드(422b)에 연결된 구동 부재(423a)가 제 1 연결 부재(424a)가 위치한 방향으로 전진함으로써, 제 1 연결 부재(424a)와 회전축(422a)이 반시계 방향으로 회전하며, 이때 회전축(422a)에 연결된 제 2 연결 부재(421a)도 함께 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 제 2 연결 부재(421a)에 연결된 노즐(411)이 반시계 방향으로 회전하여, 복수의 분사구가 마련된 노즐(411)의 선단이 후단에 비해 하측에 위치하도록 기울어진다. 이와 같이 노즐(411)이 회전축으로부터 하향 경사지도록 회전하는 경우 플랙서블(flexible)한 제 1 이송관(422a)이 하측으로 휠 수 있다.
또 다른 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 손상 부위가 수평 상태의 노즐(411)의 위치(점선)에 비해 상측에 위치하는 경우, 구동부(420b)를 동작시켜 로드(422b)를 회전축(422a)과 반대 방향 즉, 몸체(421b) 방향으로 당긴다. 이때 로드(422b)에 연결된 구동 부재(423a)가 제 1 연결 부재(424a)와 반대 방향으로 후진함으로써, 제 1 연결 부재(424a)와 회전축(422a)이 시계 방향으로 회전하며, 이때 회전축(422a)에 연결된 제 2 연결 부재(421a)도 함께 시계 방향으로 회전한다. 따라서, 제 2 연결 부재(421a)에 연결된 노즐(411)이 시계 방향으로 회전하여, 복수의 분사구이 마련된 노즐(411)의 선단이 후단에 비해 상측에 위치하도록 기울어진다. 이와 같이 노즐(411)이 회전축으로부터 상향 경사지도록 회전하는 경우 플랙서블한 제 1 이송관(422a)이 상측으로 휠 수 있다.
도 2 내지 도 4와 같이, 분사부(410)의 노즐(411)을 손상 부위까지 이송시킨 후, 노즐(411)의 높이 조절이 종료되면, 산소 공급관(433)으로부터 용기(431) 내로 고압의 산소를 공급하고, 가스 공급관(435)으로부터 용기(431) 내로 가스 예컨대, 에어(air)를 공급한다. 이후, 운전실(500)에서 원료 공급부(430)의 밸브(434)를 오픈하면, 용기(431) 내의 세라믹 파우더와 산소가 원료 공급관(432)을 통해 분사부(410)의 원료 이송관으로 이송된 후, 노즐(411)을 통해 분사된다.
노즐(411)을 통해 분사된 세라믹 파우더와 산소는 탄화실(100) 내부의 고온의 열에 의해 산화 반응하여 아크(arc)가 발생되고, 이에 따라 세라믹 파우더가 용해되어 손상 부위에 융착 또는 웰딩됨으로써, 상기 손상 부위가 보수된다.
이러한 보수 작업 시에, 손상 부위가 좁은 면적 또는 길이로 발생된 경우 압출기(200)의 이송을 중지한 상태에서 상기 손상 부위에 보수용 원료를 분사할 수 있다. 또한 손상 부위가 길게 형성된 경우, 압출기(200)를 통해 노즐(411) 및 원료 이송관(412)을 이송시키면서 길게 연장된 손상 부위에 보수용 원료를 연속적으로 분사하면서 보수 작업을 실시할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 압출기(200)를 이송시켜 분사부(410)의 노즐(411)을 손상 부위까지 이송시킨 후, 구동 유닛(420)을 이용하여 노즐(411)을 회전시킴으로써 노즐(411)의 분사 높이를 조절할 수 있다. 따라서, 압출기(200)의 수평 이송 및 구동 유닛(420)을 이용한 노즐(411)의 분사 높이 조절에 의해 탄화실(100) 전체에 영역에 대해 보수용 원료의 분사가 가능하다.
또한, 분사부(410)을 이송시키는 별도의 장치를 마련하지 않고, 압출기(200)에 분사부를 장착하여 상기 분사부(410)를 손상 위치까지 이송시킬 수 있다.
이에, 종래와 같이 작업자가 랜스를 직접 잡고 보수 작업을 실시할 때에 비해 손상 부위 위치에 구애 받지 않고 보수를 할 수 있으며, 탄화실(100) 전체 영역에 대해 보수 작업이 용이하다. 또한, 안전하게 보수 작업을 실시할 수 있는 장점이 있다.
100: 탄화실 210: 람 헤드부
220: 람 바디부 400: 탄화실 보수 장치
411: 노즐 412: 원료 이송관
420: 구동 유닛 430: 원료 공급부

Claims (9)

  1. 코크스를 건류하는 탄화실을 보수하는 코크스 오븐 설비의 탄화실 보수 장치로서,
    상기 탄화실의 손상 부위로 보수용 원료를 분사하는 노즐을 구비하며, 수평 이동하여 상기 탄화실 내의 코크스를 압출하는 압출기에 장착되어, 상기 압출기와 함께 전진 및 후진 이동하는 분사부; 및
    상기 노즐과 연결되어 상기 노즐을 일축을 중심으로 회전시켜, 상기 노즐의 분사 높이를 조절하는 높이 조절부를 구비하는 구동 유닛;
    을 포함하고,
    상기 높이 조절부는
    회전 가능한 회전축;
    상기 회전축을 사이에 두고 배치되며, 각각의 일단이 상기 회전축에 연결되어, 상기 회전축을 축으로하여 회전하는 제 1 및 제 2 연결 부재; 및
    일단이 제 1 연결 부재에 연결되어, 상기 회전축이 위치한 방향으로의 전진 이동 및 상기 회전축과 반대 방향으로 후진 이동이 가능한 구동 부재;
    를 포함하고,
    상기 제 2 연결 부재의 타단에 상기 노즐이 연결된 탄화실 보수 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압출기는 수평 이동하여 상기 탄화실 내부의 코크스를 압출하는 람 헤드부와, 일 방향으로 연장되어 상기 람 헤드부의 후단에 연결된 람 바디부를 포함하고,
    상기 노즐은 상기 람 헤드부에 장착되며,
    상기 분사부는 상기 노즐의 후단에 연결되어, 상기 람 바디부에 장착되며, 상기 노즐로 보수용 원료를 이송시키는 원료 이송관을 포함하는 탄화실 보수 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 원료 이송관은 상기 노즐의 후단에 연결되며, 플랙서블(flexible)한 제 1 이송관 및 상기 제 1 이송관의 후단에 연결된 제 2 이송관을 포함하는 탄화실 보수 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 구동 유닛은 상기 높이 조절부의 타단과 연결되며, 상기 노즐이 회전되도록 하는 동력을 제공하는 구동부를 포함하는 탄화실 보수 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전축은 상기 구동부와 노즐 사이에 설치되며,
    상기 구동 부재의 타단이 상기 구동부에 연결된 탄화실 보수 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 구동부는 실린더인 탄화실 보수 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 이송관과 연결되어, 상기 제 2 이송관으로 보수용 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하는 탄화실 보수 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 원료 공급부는,
    상기 보수용 원료가 저장된 용기;
    일단이 상기 용기에 연결되고, 타단이 제 2 이송관에 연결되며, 플랙서블(flexible)한 원료 공급관;
    상기 원료 공급관에 설치된 밸브;
    일단이 상기 용기에 연결되도록 설치되어, 상기 용기 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관; 및
    일단이 상기 용기 내부에 연결되도록 설치되어, 상기 용기 내부로 가스를 공급하는 가스 공급관;
    을 포함하는 탄화실 보수 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 밸브는 마그네틱 밸브(magnetic valve) 또는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)이고, 상기 밸브는 상기 코크스 오븐 설비의 동작을 제어하는 운전실에서 제어되는 탄화실 보수 장치.
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