KR101510286B1 - 슬래그 제거장치 - Google Patents

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KR101510286B1 KR20130135228A KR20130135228A KR101510286B1 KR 101510286 B1 KR101510286 B1 KR 101510286B1 KR 20130135228 A KR20130135228 A KR 20130135228A KR 20130135228 A KR20130135228 A KR 20130135228A KR 101510286 B1 KR101510286 B1 KR 101510286B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서, 상기 래들의 일측에 배치되며, 상기 래들을 향해 이동 및 승강 가능한 붐; 상기 붐의 일측부에 설치되어 상기 붐과 함께 이동 및 승강 가능하며, 상기 슬래그와 맞닿아 상기 슬래그를 배제하는 패들; 상기 패들이 이동함에 따라 상기 래들과 상기 패들의 접촉을 감지 가능한 센서유닛; 및 상기 센서유닛에서 상기 패들과 상기 래들의 접촉을 감지한 경우, 상기 패들을 상승시켜 상기 래들로부터 상기 패들을 이격시키는 제어기를 포함한다.

Description

슬래그 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING SLAG}
본 발명은 슬래그 제거장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 래들의 내부에서 전, 후진을 통해 슬래그를 제거하는 패들과 래들의 내벽의 접촉에 의해 발생하는 설비 파손을 방지 가능한 슬래그 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 전로, 래들과 같은 제강설비는 제강공정 중 용강의 상부에 슬래그가 존재한다. 슬래그는 용강의 온도저하를 방지하는 단열재 역할을 하는 장점이 있는 반면, 화학적 반응성에 의해 설비 가동면의 내화물 침식 및 그로 인한 설비 수명의 단축과 높은 산소 함유량에 의한 용강의 재산화 및 그에 따른 강의 청정도와 품질 저하 등 부작용의 주요 원인이 되고 있다. 그러므로, 제강 품질관리 및 합금 실효율 향상을 위하여 제강공정 중 슬래그의 두께 관리는 매우 중요하다.
따라서 래들에 용강이 담기게 되면 용강보다 비중이 가벼운 슬래그는 용강 상부로 떠올라 상부층을 이루게 되므로 용강을 정련로에 장입하기 전에 상부층을 이루는 슬래그를 제거하는 작업을 수행하여야한다. 이를 위해 용강을 담은 래들은 슬래그 배제스탠드로 옮겨져 스키머 제거판(패들)을 이용하여 용강 상부층인 슬래그를 슬래그포트로 제거한다.
하지만, 슬래그를 스키머 패들을 이용해 긁어 내는 과정에서 스키머 패들이 래들의 내벽과 부딪혀 패들을 고정하는 볼트가 파손되어 용탕 내부로 떨어져 품질결함을 유발시킬 수 있다. 또한, 패들과 내벽의 충돌을 방지하기 위해 래들을 과도하게 기울여 슬래그 배제작업을 할 경우, 용강이 슬래그와 함께 유출되어 안전사고의 위험 및 실수율이 감소되는 문제점이 존재하여 이에 대한 해결 방안이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 10-0797820호. 2008. 01. 24.
본 발명의 목적은 래들 내의 용강으로부터 슬래그를 용이하게 배재 가능한 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 슬래그를 제거하는 패들과 래들과의 충돌에 의한 설비 파손을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서, 상기 래들의 일측에 배치되며, 상기 래들을 향해 이동 및 승강 가능한 붐; 상기 붐의 일측부에 설치되어 상기 붐과 함께 이동 및 승강 가능하며, 상기 슬래그와 맞닿아 상기 슬래그를 배제하는 패들; 상기 패들이 이동함에 따라 상기 래들과 상기 패들의 접촉을 감지 가능한 센서유닛; 및 상기 센서유닛에서 상기 패들과 상기 래들의 접촉을 감지한 경우, 상기 패들을 상승시켜 상기 래들로부터 상기 패들을 이격시키는 제어기를 포함한다.
상기 패들과 상기 붐은 각각 회전축에 의해 축결합되며, 상기 붐의 이동방향과 대응되어 회전가능하며, 상기 센서유닛은, 상기 붐 상에 고정설치되는 접촉식 터치센서; 및 상기 패들의 일측에 수직설치되며, 상기 패들과 함께 이동하여 상기 접촉식 터치센서와 접촉하는 구동로드를 포함할 수 있다.
상기 슬래그 제거장치는, 상기 패들의 일면과 결합되어 상기 패들을 지지하여 함께 회전하며, 상기 붐의 일단부와 축결합되는 고정베이스; 상기 고정베이스와 기설정된 간격으로 이격배치되며, 상기 붐의 상부에 기립설치되는 가이드부재를 더 포함하되, 상기 구동로드는 일측이 상기 고정베이스와 수직연결되며, 상기 가이드부재에 형성된 가이드홀에 삽입되어 상기 패들의 회전에 의해 상기 접촉식 터치센서를 향해 이동할 수 있다.
상기 슬래그 제거장치는, 상기 고정베이스와 상기 가이드부재 사이에 설치되며, 상기 고정베이스를 향해 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 고정베이스는 상기 패들의 일면으로부터 상부로 돌출된 형상을 가지며, 상기 구동로드는 상기 고정베이스의 상단부에 연결될 수 있다.
상기 구동로드는 상기 접촉식 터치센서와 서로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 슬래그 제거장치는, 상기 붐의 타측부에 연결되어 상기 붐을 전진 및 후진 가능한 붐거더; 및 상기 붐거더에 연결되어 상기 붐거더를 승강하는 실린더를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 실린더와 상기 접촉식 터치센서와 각각 연결되어 상기 구동로드가 상기 접촉식 터치센서를 접촉할 경우, 상기 실린더를 상승할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 래들 내의 용강으로부터 슬래그를 용이하게 배제할 수 있다. 또한, 슬래그 배제작업 시 전진 및 후진하는 패들이 래들과 접촉하여 파손되는 문제점 및 기존의 패들과 래들의 접촉을 방지하기 위해 래들을 과도하게 기울여 용강이 함께 배출되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 일정한 작업결과를 얻음으로써 표준화된 작업으로 품질 및 실수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기존의 슬래그 배재 작업공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 슬래그 제거장치를 통해 발생하는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 3에 도시한 A를 확대한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시한 슬래그 제거장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3에 도시한 슬래그 제거장치의 작동 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서 언급하는 ‘연결’은 두 개의 구성요소가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통해 간접 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 기존의 슬래그 배제작업 공정을 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 슬래그 제거장치를 통해 발생하는 문제점을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 전기로나 정련로의 용강 제조과정 중에는 용강(1)과 함께 슬래그(3)가 발생한다. 특히, 전기로에서 발생하는 슬래그(3)는 정련과정을 하기 전에 배제작업을 해야하며, 이러한 배제작업은 용강(1)의 정련작업이 효율적으로 진행될 수 있도록 한다는 측면에서 매우 중요한 작업이다.
종래에는 래들(ladle)(10)로부터 슬래그(3)를 제거하기 위해 래들(10)을 기울인 다음 슬래그 제거장치인 스키머(100')의 패들(30)을 전, 후진하여 용강(1) 상부의 슬래그(3)를 긁음으로써 래들(10)의 일측에 형성된 스파우트(spout)(15)를 통해 슬래그 포트(17)로 배출하여 제거하였다.
반면, 이와 같이 슬래그(3)를 패들(30)을 통해 긁어내는 과정에서 패들(30)이 래들(10)의 내벽과 충돌하는 문제점이 발생한다. 패들(30)은 패들(30)을 전진 및 후진하는 붐(20)과 볼트(22)에 의해 체결되는데, 이와 같이 래들(10)과(스파우트의 내벽)과 충돌함에 따라 볼트(22) 및 패들(30)이 파손되어 용강(1) 내부로 인입됨에 따라 제품의 품질결함을 유발한다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 래들(10)을 과도하게 기울일 경우에는 슬래그(3)와 함께 용강(1) 유출사고가 발생하여 작업자의 안전사고가 발생할 수 있으며, 용강(1)이 유출됨에 따른 실수율이 감소하여 생산성을 저하하는 문제점이 있었다. 따라서, 이하에서는 앞서 설명한 문제점들을 방지하여 생산성을 높이고 원가 절감이 가능한 슬래그 제거장치(100)에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4 는 도 3에 도시한 A를 확대한 도면이다. 일반적으로 제강공정은 고로에서 토패도카(torpedo ladle car)(도시안함)로 이송된 용선, 고철 및 부원료를 노에 장입한 후 산소를 불어 넣어 용선 중의 불순물을 제거시키고 필요한 성분을 첨가시켜 목표성분과 적정온도의 용강을 만드는 공정이다. 그래서 래들(10)에 담겨진 용강(1)의 목표성분과 온도를 적절하게 제어하기 위해서 용강(1) 표면에 형성되는 슬래그(3)는 제거되어야 하며, 슬래그(3)는 용강(1)을 정련로에 장입시 부피가 증대하여 탈탄 효율을 저하시키고 각종 부원료합금철의 원단위상승, 취련시간 증대로 생산성 저하 및 금속 산화 증대로 인한 환원용 합금철의 과다 사용의 원인이 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 용강(1)이 채워진 래들(10)은 래들 스탠드(12)에 압착시키고, 용선크레인(도시안함)을 이용하여 주권으로 래들(10)을 들고 보권으로 필요한 각도만큼 기울일 수 있다. 반면, 래들(10)을 경동하는 방법은 변환될 수 있다. 예를 들어, 래들(10)의 측면에는 경동작업이 이루어지지 않는 동안 래들(10)을 안전하게 지지하기 위한 별도의 경동장치(도시안함)가 설치될 수 있으며, 경동장치는 측 방향으로 연장하여 래들(10)의 측면에 맞닿아 래들(10)의 상,하 이동 및 좌, 우 이동을 제한하여 용이하게 래들(10)을 경동시킬 수 있다.
슬래그 제거장치(100)는 데크(60) 위에 설치된 베이스(62)에 모터(도시안함)를 내장한 모터실(64)이 구비될 수 있으며, 모터실(64)의 옆에는 유압 발생을 위한 유압 탱크(66)가 설치되며, 전측 조정실린더(68)와 승하강 실린더(70)에 의해 작동 범위가 정해지는 붐거더(25)가 설치된다. 붐거더(25)에 설치되는 붐(20)은 모터와 체인(도시안함)에 의해 전, 후진할 수 있다. 붐(20)의 선단에는 패들(30)이 설치되며, 래들(10)을 기설정된 각도로 기울인 후 패들(30)은 붐(20)과 함께 전, 후진함으로써 래들(10)의 용강(1) 표면에 형성된 슬래그(3)를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 슬래그 제거장치(100)는 패들(30)이 이동함에 따라 래들(10)과 패들(30)의 접촉을 감지하는 센서유닛(40) 및 센서유닛(40)과 승하강 실린더(70)와 각각 연결되어 센서유닛(40)에서 패들(30)과 래들(10)의 접촉을 감지한 경우 패들(30)을 상승시키는 제어기(50)를 더 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 패들(30)과 붐(20) 사이에는 고정베이스(32)가 설치되며, 고정베이스(32)는 패들(30)의 일면으로부터 상부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 후술하는 센서유닛(40)은 붐(20) 상에 고정설치되는 접촉식 터치센서(45)와 접촉식 터치센서(45)를 향해 이동하여 접촉가능한 구동로드(35)를 포함한다.
고정베이스(32)와 붐(20)은 회전축(48)에 의해 축결합되며, 고정베이스(32) 및 고정베이스(32)에 연결된 패들(30)은 붐(20)의 이동방향과 대응되는 방향으로 회전가능하다. 고정베이스(32)의 상단부에는 구동로드(35)가 수직설치되며, 구동로드(35)는 고정베이스(32)의 상단부에 수직연결될 수 있다. 즉, 구동로드(35)는 패들(30)이 래들(10)의 내벽에 충돌할 경우, 패들(30)이 회전축(48)의 회전에 의해 회전됨으로써 패들(30)에 연결된 고정베이스(32) 및 구동로드(35)는 패들(30)의 회전과 대응되어 함께 회전된다.
붐(20)의 상부에는 가이드부재(42)가 기립설치되며, 가이드부재(42)는 접촉식 터치센서(45)와 고정베이스(32) 사이에 배치된다. 가이드부재(42)의 내면에는 가이드홀(43)이 형성되며, 구동로드(35)는 가이드홀(43)에 삽입되어 가이드홀(43)에 의해 접촉식 터치센서(45)를 향해 안내될 수 있다. 또한, 접촉식 터치센서(45)의 하단부에는 지지부재(46)가 설치될 수 있으며, 지지부재(46)는 붐(20)의 상부에 연결되어 접촉식 터치센서(45)가 구동로드(35)와 나란하게 배치되도록 접촉식 터치센서(45)를 고정한다.
고정베이스(32)와 가이드부재(42) 사이에는 탄성부재(38)가 구비되며, 탄성부재(38)는 탄성 스프링일 수 있다. 탄성부재(38)는 고정베이스(32)를 향해 탄성력을 제공하며, 패들(30)이 후진함으로써 래들(10)의 내벽과 충돌할 경우 완충작용을 함으로써 패들(30) 및 래들(10)의 파손을 최소화할 수 있다. 또한, 패들(30)이 래들(10)과 충돌한 이후 패들(30)을 상승시켜 래들(10)로부터 이격시킨 후, 탄성부재(38)는 패들(30)을 향해 탄성력을 가짐으로써 패들(30)을 초기 상태로 전환할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시한 슬래그 제거장치의 작동상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7은 도 3에 도시한 슬래그 제거장치의 작동 순서도이다. 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 슬래그 제거장치(100)는 붐(20)이 후진할 경우, 래들(10)의 내벽과 충돌이 발생한 경우, 회전축(48)에 의해 패들(30) 및 구동로드(35)는 함께 회전한다. 구동로드(35)는 회전축(48)이 회전함으로써 가이드홀(43)에 의해 안내되어 접촉식 터치센서(45)를 향해 이동하여 접촉식 터치센서(45)와 접촉한다.
제어기(50)는 접촉식 터치센서(45)와 승하강 실린더(70)와 각각 연결되어 구동로드(35)가 접촉식 터치센서(45)와 접촉한 경우 승하강 실린더(70)를 상승시켜 래들(10)의 내벽으로부터 패들(30)을 이격시킨다. 또한, 탄성부재(38)는 고정베이스(32)와 가이드부재(42) 사이에 구비됨으로써 패들(30)이 래들(10)과 충돌할 경우, 탄성부재(38)의 탄성력에 의해 완충하여 패들(30) 및 래들(10)의 충격을 최소화하여 설비의 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 제어기(50)는 구동로드(35)가 접촉식 터치센서(45)의 접촉 여부에 따라 패들(30)이 래들(10)의 내벽과의 충돌 여부를 확인가능함으로써 슬래그(3) 배제작업을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명은 래들(10) 내의 용강(1)으로부터 슬래그(3)를 용이하게 배제할 수 있다. 또한, 슬래그(3) 배제작업 시 전진 및 후진하는 패들(30)이 래들(10)과 접촉하여 파손되는 문제점 및 기존의 패들(30)과 래들(10)의 접촉을 방지하기 위해 래들(10)을 과도하게 기울여 용강(1)이 함께 배출되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 일정한 작업결과를 얻음으로써 표준화된 작업으로 품질 및 실수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 용강 3 : 슬래그
10 : 래들 12 : 래들 스탠드
15 : 스파우트 17 : 슬래그 포트
20 : 붐 25 : 붐거더
30 : 패들 32 : 고정베이스
35 : 구동로드 38 : 탄성부재
40 : 센서유닛 42 : 가이드부재
43 : 가이드홀 45 : 접촉식 터치센서
46 : 지지부재 48 : 회전축
50 : 제어기 60 : 데크
62 : 베이스 64 : 모터실
66 : 유압탱크 68 : 전측 조정실린더
70 : 승하강 실린더 100 : 슬래그 제거장치

Claims (7)

  1. 용강 및 용강의 상부에 위치하는 슬래그가 채워진 래들로부터 상기 슬래그를 제거하는 장치에 있어서,
    상기 래들의 일측에 배치되며, 상기 래들을 향해 이동 및 승강 가능한 붐;
    상기 붐의 일측부에 설치되어 상기 붐과 함께 이동 및 승강 가능하며, 상기 슬래그와 맞닿아 상기 슬래그를 배제하는 패들;
    상기 패들이 이동함에 따라 상기 래들과 상기 패들의 접촉을 감지 가능한 센서유닛; 및
    상기 센서유닛에서 상기 패들과 상기 래들의 접촉을 감지한 경우, 상기 패들을 상승시켜 상기 래들로부터 상기 패들을 이격시키는 제어기를 포함하되,
    상기 패들과 상기 붐은 각각 회전축에 의해 축결합되며, 상기 붐의 이동방향과 대응되어 회전가능하며,
    상기 센서유닛은,
    상기 붐 상에 고정설치되는 접촉식 터치센서; 및
    상기 패들의 일측에 수직설치되며, 상기 패들과 함께 이동하여 상기 접촉식 터치센서와 접촉하는 구동로드를 포함하며,
    상기 구동로드는 상기 접촉식 터치센서와 서로 나란하게 배치되는, 슬래그 제거장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 제거장치는,
    상기 패들의 일면과 결합되어 상기 패들을 지지하여 함께 회전하며, 상기 붐의 일단부와 축결합되는 고정베이스; 및
    상기 고정베이스와 기설정된 간격으로 이격 배치되며, 상기 붐의 상부에 기립설치되는 가이드부재를 더 포함하되,
    상기 구동로드는 일측이 상기 고정베이스와 수직연결되며, 상기 가이드부재에 형성된 가이드홀에 삽입되어 상기 패들의 회전에 의해 상기 접촉식 터치센서를 향해 이동하는, 슬래그 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬래그 제거장치는,
    상기 고정베이스와 상기 가이드부재 사이에 설치되며, 상기 고정베이스를 향해 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하는, 슬래그 제거장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정베이스는 상기 패들의 일면으로부터 상부로 돌출된 형상을 가지며, 상기 구동로드는 상기 고정베이스의 상단부에 연결되는, 슬래그 제거장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 제거장치는,
    상기 붐의 타측부에 연결되어 상기 붐을 전진 및 후진 가능한 붐거더; 및
    상기 붐거더에 연결되어 상기 붐거더를 승강하는 실린더를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 실린더와 상기 접촉식 터치센서와 각각 연결되어 상기 구동로드가 상기 접촉식 터치센서를 접촉할 경우, 상기 실린더를 상승하는, 슬래그 제거장치.
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