KR101530700B1 - 알루미늄 용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용해로 본체, 알루미늄 드로스를 제거하기 위하여 개폐되는 도어부, 용해로 내부의 압력을 제어하기 위한 로압 제어부 및 용해로 본체 하부를 냉각하는 냉각부를 포함하며, 상기 용해로 본체의 구조는 장입용 경사부가 용해로 본체 셀부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 용해로를 제공한다.
본 발명에 따르면, 장입용 경사부가 본체의 셀(shell)부의 내부에 위치하는 구조를 갖는 용해로 본체는 알루미늄 드로스 제거시 지게차의 밀대가 용탕 전 표면에 닿을 수 있음으로 드로스 제거가 용이하고, 로체 하부를 냉각하여 용해로 본체 하부의 열팽창을 억제함으로써 로체 하부 프레임의 열팽창에 의한 내화물의 크랙 발생을 저지하여 용탕의 침식 위험을 방지할 수 있으며, 더 나아가 알루미늄 용해로의 가열에 의한 용탕의 누설을 방지할 수 있다.

Description

알루미늄 용해로{ALRUMINIUM MELTING FURNACE}

본 발명은 용해로에 관한 것으로 더욱 상세하게는 알루미늄 용해로에 관한 것이다.

알루미늄은 가볍고 가공성이 좋으며 전기 및 열전도도가 높을 뿐 아니라, Si, Mg, Zn, Mn, Cu 등의 원소와 함께 다양한 종류의 고강도, 고내식성 합금으로 이용되는 금속이다. 이에 따라, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 음료 수 캔, 차량, 가전용품, 건축, 기계, 전기, 항공기 등 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

알루미늄 지금을 생산하기 위한 정련 과정에서, 용탕 표면에는 드로스(DROSS, 슬래그)가 부상하게 된다. 이러한 드로스는 고순도의 알루미늄 지금을 생산하기 위하여 제거된다. 일반적으로 플럭스 처리를 하지 않은 용탕 표면의 드로스에는 80 내지 90 중량%의 알루미늄이 함유되어 있고, 용탕의 청정화를 위해 플럭스 처리한 용탕 표면의 드로스에는 60 내지 70 중량%의 알루미늄이 함유되어 있다. 이와 같이 드로스에는 다량의 알루미늄이 함유되어 있으므로, 드로스로부터 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 회수하기 위한 노력이 계속되고 있다.

도 5a 및 도 5b는 종래 알루미늄 용해로를 도시한 것이다.

도 5a에서 보는 바와 같이, 알루미늄 용해로는 용해로 본체(100), 용해로 내부 압력을 제어하기 위한 로압을 제어하기 위한 댐퍼(420), 알루미늄 용해시 알루미늄 용탕 상부에 발생하는 드로스를 제거하기 위하여 개폐되는 도어부(200)를 포함한다.

상기 본체(100)의 내부는 도어부(200)로부터 장입된 알루미늄 스크랩(Scrap) 이나 원재료를 용해로 하부면으로 이동시키기 위한 장입용 경사부(110)가 형성되어 있다. 상기 장입용 경사부(110)는 용해로 본체의 셀(shell) 외부에 위치(즉 본체 상부를 기준으로 본체 하부가 돌출되어 있음)함에 따라 지게차 밀대를 이용하여 용탕 표면에 있는 알루미늄 드로스 제거시 지게차 밀대가 도어부 측면을 칠 가능성이 높아 용해로 본체 측면의 파손이 심함에 따라 도어부 파손으로 인한 보수 비용이 많이 소비된다. 또한 장입용 경사부(110)가 용해로 본체의 셀 외부에 위치함에 따라 도어부의 경사각(약 15도)이 크므로 도어 구동장치 및 집진 후드 설치가 불편하다.

또한 용해로 본체는 내화물(130)과 용해로 철피(140)로 이루어져 연속적으로 조업할 경우, 열에 의하여 내화물(130)의 열팽창률보다 용해로 철피(140)의 열팽창률이 큼에 따라 열팽창률의 차이만큼 용해로 냉각시 잔류 크랙이 남고, 이 크랙으로 액상의 알루미늄이 내화물(130)의 균열된 틈새로 침투되어 침식할 우려가 있다.

도 5b의 (a)는 종래 용해로의 평면도이고, 도 5b의 (b)는 종래 용해로의 도어부를 나타낸 것이다.

도 5b를 참조하면, 알루미늄 드로스를 지게차 밀대를 이용하여 제거시 도어 좌우의 구석진 부분(50)은 각진 부분으로 밀대에 의한 알루미늄 드로스의 제거가 어려우며 이에따라 구석진 부분(50)은 코런덤(Corundum)이 많이 쌓인다는 문제점이 있다(도 5b의 (a)참조).

또한 용해로의 도어부(도 5b의 (b)참조)는 4개의 가이드 롤러(21,22,23,24)가 도어 가이드를 따라 이동함에 따라 도어가 개폐되는 구조를 갖는다. 따라서 도어 프레임이 알루미늄 용해시 열에 의한 변형이 발생하는 경우, 4개의 가이드 롤러가 도어 가이드를 이탈함에 따라 도어 밀착성이 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서 알루미늄 드로스에 잔류하는 메탈을 회수하기 위하여 알루미늄 용탕 표면에 있는 알루미늄 드로스의 제거가 용이하고, 용해로 본체의 열팽창 정도를 최소화 함으로써 내화물 크랙 틈새로 용탕 침식을 원천적으로 방지할 수 있는 새로운 구조를 갖는 용해로의 개발이 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄 드로스의 제거가 용이하며, 연속 조업시 용해로 본체 하부의 열팽창을 억제하여 용탕의 침식을 방지하고, 용해로 내부 압력을 효과적으로 제어함으로써 고효율 및 내구성이 향상된 알루미늄 용해로를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 알루미늄 용해로는 장입용 경사부가 용해로 본체 셀부의 내부에 위치하는 용해로 본체, 알루미늄 드로스를 제거하기 위하여 개폐되는 도어부, 용해로 본체 하부를 냉각하는 냉각부 및 용해로 내부의 압력을 제어하기 위하여 닥트의 개방된 일측에 설치되는 댐퍼를 포함하며, 상기 댐퍼는 중심축을 따라 닥트의 개방된 부분을 회전하고 내화물로 라이닝되어 있는 댐퍼 날개, 댐퍼 날개의 일측은 회전 운동에 의하여 닥트를 개폐시키기 위하여 부채꼴 형상을 갖으며, 댐퍼 날개의 타측은 모터에 의한 댐퍼의 회전을 원활히 하기 위한 균형추가 연결되고, 댐퍼 날개가 최대 회전시 닥트 내측면의 내화물과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 상기 균형추의 일측과 닥트의 일측을 연결하는 접촉 방지 와이어를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 도어부는 도어 프레임 양측에 각각의 도어 가이드를 따라 이동하는 두개의 가이드 룰러를 포함한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 냉각부는 용해로 본체 하부에 형성되어 외부 공기가 유입되어 이동하는 통풍로 및 유입된 공기가 배기 브로어(blower)에 의하여 배출되는 배출구를 포함하며, 상기 배기 브로어에 의하여 배출되는 본체 하부의 냉각으로 얻어진 뜨거운 공기는 축열식 버너의 연소공기로 이용되는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 본 발명에 따르면, 장입용 경사부가 본체의 셀(shell)부의 내부에 위치하는 구조를 갖는 용해로 본체는 알루미늄 드로스 제거시 지게차의 밀대가 용탕 전 표면에 닿을 수 있음으로 드로스 제거가 용이하고, 로체 하부를 냉각하여 용해로 본체 하부의 열팽창을 억제함으로써 내화물의 크랙 발생을 저지하여 용탕의 침식을 방지할 수 있으며, 더 나아가 알루미늄 용해로 하부로의 용탕 누출로 인한 2차 사고 등을 예방할 수 있다.

또한 종래 15도의 경사각을 갖는 도어부보다 돌출이 작은 5도의 경사각을 갖는 도어부는 도어 상부에 도어 프레임을 구동시키기 위한 도어 구동부 또는 부대 장치물의 설치가 용이하다.

또한 종래 강제 공냉식 댐퍼보다 지지판이 대기 중에 노출되는 자연 냉각 구조를 갖고, 일측면이 개방된 닥트에 설치되어 외부에서 접근하기 용이한 간단한 구조를 갖음으로 가동 중에도 정비가 가능하고, 조립 설치가 용이하며, 댐퍼 날개에 내화물이 라이닝되어 내구성이 높아 수명이 오래갈 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로 본체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 평면도 및 도어부를 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 압력을 제어하기 위한 댐퍼를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 종래 알루미늄 용해로를 도시한 것이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로 본체의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 평면도 및 도어부를 나타낸 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 알루미늄 용해로(1000)는 용해로 본체(100), 알루미늄 드로스를 제거하기 위하여 개폐되는 도어부(200), 용해로 본체 하부를 냉각하는 냉각부(300) 및 용해로 내부의 압력을 제어하기 위한 로압 제어부(400)를 포함한다.

먼저 용해로 본체(100)의 구조는 장입용 경사부(110)가 본체의 셀(shell)부의 내부에 위치하며, 이에 따라 용해로 본체(100)의 상부의 일측과 하부의 일측이 측면에서 볼 경우, 거의 수직면상에 위치(111, 약 5도의 경사를 갖음)하여 용해로 본체 하부가 돌출되어 있지 않게 되므로 열변형에 의한 내구성을 갖게 된다.

도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 종래 알루미늄 용해로 본체(100)의 구조를 보여주는 사시도로, 장입용 경사부(110)가 본체의 셀부 외측에 위치하고 있음을 보여준다. 즉 종래 알루미늄 용해로 본체(100)는 용해로 본체의 셀부에 장입용 경사부(100)가 형성되어 있는 도어 장착부(120)가 접합하는 구조로, 장입용 경사부(110)가 본체의 셀부 외부에 위치할 수밖에 없어 도어 장착부(120)의 돌출이 크므로 알루미늄 드로스의 제거시 밀대가 도어부 옆면에 부딪칠 가능성이 높을 뿐 아니라 밀대가 닿지 않는 사각지역이 존재하게 된다.

한편 이와 대비되는 도 2의 (b)는 본 발명에 따른 알루미늄 용해로 본체(100)의 구조를 보여주는 사시도로, 장입용 경사부(110)가 본체의 셀부 내측에 위치하고 있음을 보여준다. 즉 알루미늄 용해로 본체(100) 내부에 장입용 경사부(100)가 형성되어 있는 구조로 도어 장착부(120)의 돌출이 상대적으로 작음으로 알루미늄 드로스의 제거시 밀대가 도어부 옆면에 부딪칠 가능성이 매우 낮음으로 알루미늄 드로스 제거시 지게차 밀대에 의한 용해로 본체(100)의 파손을 획기적으로 방지할 수 있다.

한편 도 3을 참조하면, 장입용 경사부(110)가 본체의 셀(shell)부의 내부에 위치하는 구조를 갖는 용해로 본체(100)는 알루미늄 드로스 제거시 지게차의 밀대(10)가 용탕 전 표면에 닿을 수 있음으로 드로스 제거에 대한 사각지역이 없다. 즉 종래 알루미늄 용해로의 거의 대부분이 알루미늄 본체의 셀부가 외부 돌출형으로 도어부가 15도 이상의 경사를 가지고 구성됨에 따라 알루미늄 드로스 제어시 밀대(10)의 접촉에 의한 도어 측면의 파손 및 드로스 제거시 사각지역이 존재하고 있었다.

그러나 장입용 경사부(110)가 본체의 셀(shell)부의 내부에 위치하는 구조를 갖는 용해로 본체(100)는 도어부가 약 5도의 경사를 가지고 구성됨에 따라 돌출이 적어 지게차 밀대에 의한 도어 측면의 파손을 현저히 낮출 수 있음과 종래 사각지역이 없음으로 알루미늄 드로스 제거를 용이하게 할 수 있다.

계속 도 3을 참조하면, 도어부(200)는 상대적으로 돌출이 작은 도어 장착부(120)상에 도어 가이드(221,222)가 형성되고, 상기 도어 가이드(221,222)을 따라 이동하는 가이드 롤러(211,212)를 포함한다. 즉 도어부(200)는 도어 프레임(210)의 양 측에 각각 하나의 가이드 롤러(211,212)가 도어 가이드(221, 222)를 따라 이동함에 따라 도어 프레임이 열에 의하여 변형되어도 하나의 도어 가이드(221) 상에는 하나의 가이드 롤러(211)만이 이동함으로 종래 하나의 도어 가이드 상에 두개의 가이드 롤러가 이동함과 대비하여 보면 밀착성이 향상될 수 있다. 또한 종래 15도의 경사각을 갖는 도어부보다 돌출이 작은 5도의 경사각을 갖는 도어부(200)는 도어 상부에 도어 프레임을 구동시키기 위한 도어 구동부(미도시) 또는 부대 장치물(집진 후드 등)의 설치가 용이하다.

다시 도 1을 참조하면, 냉각부(300)는 용해로 본체 하부에 형성되어 외부 공기가 유입되어 이동하는 통풍로(310) 및 유입된 공기가 배기 브로어(330, blower)에 의하여 배출되는 배출구(320)를 포함하며, 상기 배기 브로어에 의하여 배출되는 본체 하부의 냉각으로 얻어진 뜨거운 공기는 축열식 버너(도 3의 50참조)의 연소공기로 이용함으로써 에너지를 절감할 수 있다. 냉각부(300)는 로체 하부를 냉각하여 용해로 본체 하부의 열팽창을 억제함으로써 로체 하부 프레임의 열팽창에 위한 내화물의 크랙 발생을 저지하여 용탕의 침식 위험을 방지할 수 있으며, 더 나아가 알루미늄 용해로의 가열에 의한 용탕의 누설을 방지할 수 있다.

로압 제어부(400)는 닥트의 개방된 일측면에 설치되는 알루미늄 용해로 내부의 압력을 제어하기 위한 댐퍼(420, damper)를 포함할 수 있다. 종래 알루미늄 용해로에 설치되는 댐퍼(도 5a의 420 참조)는 구조가 복잡하고 댐퍼 날개를 강제 공냉식으로 냉각함으로써 냉각이 충분하지 않으면 수명이 짧아지며, 댐퍼 날개를 알루미늄(SUS310S)으로 제작 하여도 알루미늄 용해로로부터 배출되는 고온, 부식성의 가스의 영향으로 수명이 짧아지며, 제조원가 또한 고가이다. 따라서 종래 댐퍼의 상술한 문제점을 해결하기 위한 알루미늄 용해로에 설치되는 댐퍼가 요구되며, 이에 대하여는 도 4a 및 도 4b에서 상세히 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용해로의 압력을 제어하기 위한 댐퍼를 도시한 것이다.

도 4a에서 보는 바와 같이, 로압 제어부(400)는 내측면이 앵커(412)에 의하여 고정되는 내화물(411)로 이루어진 닥트(410)의 개방된 일측에 설치되는 댐퍼를 포함할 수 있다. 여기서 닥트(410)의 단면은 사각형의 형상을 갖는 것이 바람직하며, 이에따라 댐퍼 날개도 사각형의 형상을 갖음이 바람직하다.

상기 댐퍼는 중심축(430)을 따라 닥트(410)의 개방된 부분을 회전하는 댐퍼 날개(421), 댐퍼 날개(421)의 일측(422)은 회전 운동에 의하여 닥트를 개폐시키기 위하여 부채꼴 형상을 갖으며, 댐퍼 날개(421)의 타측은 모터에 의한 댐퍼의 회전을 원활히 하기 위한 균형추(424)가 연결될 수 있다.

또한 댐퍼는 댐퍼 날개(421)의 일측면을 따라 앵커에 의하여 고정되는 내화물(423)이 라이닝 되어 있어 알루미늄 용해로 내부로부터 배출되는 고온, 부식성의 가스에 대하여 내구성을 갖으며, 상기 내화물(423)을 지지하는 지지판(429)은 대기중에 노출되어 냉각이 충분히 이루어질 수 있다. 또한 댐퍼 날개(421)의 상기 균형추(424)와 인접한 부분과 닥트(410)의 일측과 접촉 방지 와이어(425)를 통하여 연결되어 댐퍼가 최대 회전시 닥트(410) 내측면의 내화물(411)과 접촉(k)하는 것을 방지할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 알루미늄 용해로 내부의 압력을 제어하기 위한 댐퍼의 회전은 모터(480)가 체인, 벨트, 기어 등의 동력 전달부재(481)를 통하여 중심축(730)과 연결되어 이루어 질 수 있으며, 상기 모터(480) 이외에도 실린더 등을 통하여도 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명의 댐퍼는 종래 강제 공냉식 댐퍼보다 지지판이 대기 중에 노출되는 자연 냉각 구조를 갖고, 일측면이 개방된 닥트에 설치되어 외부에서 접근하기 용이한 간단한 구조를 갖음으로 가동 중에도 정비가 가능하고, 조립 설치가 용이하며, 댐퍼 날개에 내화물이 라이닝되어 내구성이 높아 수명이 오래갈 수 있다.

한편 본 발명의 장입용 경사부가 본체의 셀부 내측에 위치하는 알루미늄 용해로의 본체 구조는 장입된 원재료를 용해하는 용해로뿐만 아니라, 용해로에서 용탕을 이탕 받아 필요한 성분의 합금재(Si, Mg, Cu, Zn, Fe 등) 추가하여 합금 용탕을 만드는 합금로 또는 상기 합금 용탕의 온도를 유지하는 보온로에도 적용할 수 있음은 당연하다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10:밀대 50:축열식 버너
100:용해로 본체 110:장입용 경사부
120:도어 장착부 200:도어부
210:도어 프레임 211,212:가이드 롤러
221,222:도어 가이드 300:냉각부
310:통풍로 320:배출구
330:배기 브로어 400:로압 제어부
410:닥트 411,423:내화물
412:앵커 421:댐퍼 날개
424:균형추 425:접촉 방지 와이어
429:지지판 430:중심축
480:모터 481:동력전달부재
1000:알루미늄 용해로

Claims (6)

1. 장입용 경사부가 용해로 본체 셀부의 내부에 위치하는 용해로 본체(100),
   알루미늄 드로스를 제거하기 위하여 개폐되는 도어부(200),
   용해로 본체 하부를 냉각하는 냉각부(300) 및
   용해로 내부의 압력을 제어하기 위하여 닥트의 개방된 일측에 설치되는 댐퍼(400)를 포함하며,
   상기 댐퍼(400)는
   중심축(430)을 따라 닥트(410)의 개방된 부분을 회전하고 내화물로 라이닝되어 있는 댐퍼 날개(421), 댐퍼 날개(421)의 일측은 회전 운동에 의하여 닥트를 개폐시키기 위하여 부채꼴 형상을 갖으며, 댐퍼 날개(421)의 타측은 모터에 의한 댐퍼의 회전을 원활히 하기 위한 균형추(424)가 연결되고, 댐퍼 날개가 최대 회전시 닥트 내측면의 내화물(411)과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 상기 균형추(424)의 일측과 닥트의 일측을 연결하는 접촉 방지 와이어(425)를 포함하는 알루미늄 용해로.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도어부는 도어 프레임 양측에 각각의 도어 가이드를 따라 이동하는 두개의 가이드 룰러를 포함하는 알루미늄 용해로.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각부는
   용해로 본체 하부에 형성되어 외부 공기가 유입되어 이동하는 통풍로 및
   유입된 공기가 배기 브로어에 의하여 배출되는 배출구를 포함하며,
   상기 배기 브로어에 의하여 배출되는 본체 하부의 냉각으로 얻어진 뜨거운 공기는 축열식 버너의 연소공기로 이용되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 용해로.
   
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