KR101656681B1 - 전기로의 루프 아크방지장치 - Google Patents

Abstract

전기로의 루프 아크방지장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기로의 루프 아크방지장치는 상부가 개방된 가열로의 상부를 개폐하며 전극봉이 삽입되는 전극홀을 갖는 루프의 일측에 설치되며, 루프 상부에서 발생되는 아크 전류가 흐를 수 있도록 유도하여 전달하는 아크 전달부 및 아크 전달부에 흐르는 아크 전류를 접지시키도록 가열로의 일측에 설치되며, 루프의 개폐동작과 연동하여 아크 전달부와 접촉하거나 접촉 해제되도록 마련되는 아크 접지부를 포함한다.

Description

전기로의 루프 아크방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING ARC OF ELECTRO FURNACE ROOF}

본 발명은 전기로의 루프 아크방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 루프 상부에서 발생하는 아크 전류에 의한 설비손상을 방지하는 전기로의 루프 아크방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기로는 전류의 열 효과를 이용하여 강을 제조하는 노이며, 전기로는 주로 전열 화학 제품의 제조, 금속의 정련, 용융, 열처리 등에 사용된다.

이와 같은 전기로는 도 1에 도시된 바와 같이, 스크랩이 장입되어 용융되는 가열로(10)와, 가열로(10)의 상부를 덮는 루프(11)와, 루프(11)를 관통하여 가열로(10) 내부로 진입하도록 설치되며 수직으로 승강할 수 있는 복수의 전극(12)과, 각 전극(12)을 지지하는 복수의 전극암(13)과, 각 전극암(13)를 지지함과 동시에 전극(12)의 승강이 필요할 때 전극암(13)을 상하로 이동시키는 유압실린더(14)와, 각 전극암(13)으로 전원을 공급하는 변압기 등의 전원장치(15)와, 전원장치(15)와 전극암(13)을 연결하는 전원케이블(16)을 포함한다.

이러한 전기로의 작업은 가열로(10) 내에 주 원료인 스크랩을 장입하고 루프(11)를 가열로(10)의 상부로 이동시켜 덮은 다음, 복수의 전극(12)을 루프(11)의 전극홀(17)을 통해 가열로(10) 내로 삽입한 후 전기를 인가하여 가열로(10) 내에서 승하강 시키면서 전기 방전에 의해 가열로(10) 내부의 스크랩을 용융시킨다.

이와 같은 전기로 작업 중에는 심한 진동이 발생되므로 도 2에 도시된 바와 같이, 전극홀(17) 주위에 붙어있는 지금과 전극(12)이 접촉되면서 발생하는 아크 전류가 루프(11)를 통해 루프(11) 냉각수 메인 배관과 접촉되어 있는 가열로(10) 상부 접촉면과의 전기적 아크 발생을 유도하여 루프(11) 냉각수 메인 배관의 손상을 야기함에 따라 냉각수가 누수되는 현상이 빈번히 발생하게 된다.

한국등록특허 제1330318호(2013.11.20 공고) 한국공개실용신안 실2001-0001284(2001.01.15 공개) 한국등록특허 제1022438호(2011.03.15 공고)

본 발명의 실시 예들은 전기로 작업 중 루프 상부에서 발생하는 아크 전류에 의한 설비 손상을 방지할 수 있는 전기로의 루프 아크방지장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가열로의 상부를 개폐하며 전극봉이 삽입되는 전극홀을 갖는 루프의 일측에 설치되며, 상기 루프 상부에서 발생되는 아크 전류가 흐를 수 있도록 유도하여 전달하는 아크 전달부 및 상기 아크 전달부에 흐르는 상기 아크 전류를 접지시키도록 상기 가열로의 일측에 설치되며, 상기 루프의 개폐동작과 연동하여 상기 아크 전달부와 접촉하거나 접촉 해제되도록 마련되는 아크 접지부를 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 아크 전달부는 상기 아크 전류를 상기 아크 접지부의 접지단자와 접촉하는 접속단자에 흐르도록 상기 루프의 상측에 배치되는 유도선을 포함한다.

또한 상기 아크 전달부는 상기 루프가 상기 가열로의 상부를 덮을 때 상기 아크 접지부의 접지단자가 상기 접속단자와 접촉될 수 있도록 상기 아크 접지부를 가압하여 회전 구동시키는 작동 암을 더 포함한다.

또한 상기 아크 접지부는 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되는 회전 암을 포함하고, 상기 회전 암은 상기 접지단자가 상기 접속단자와 접촉하는 제1위치와 상기 접지단자가 상기 접속단자와 이격되는 제2위치로 회전 가능할 수 있다.

또한 상기 회전 암은 상기 작동 암이 가압 접촉될 때 상기 제1위치로 이동할 수 있다.

또한 상기 아크 접지부는 상기 회전 암을 탄성 지지하여 외력이 제거된 경우 상기 회전 암을 상기 제2위치로 이동시키는 탄성 복원부를 더 포함한다.

또한 상기 아크 접지부는 상기 제1위치에서 상기 접지단자와 상기 접속단자의 접촉을 유지시키도록 상기 접지단자를 상기 접속단자에 가압하는 탄성 가압부를 더 포함한다.

또한 상기 루프가 상기 가열로를 닫을 때 상기 작동 암과 접촉할 수 있도록 상기 회전 암의 일측에서 연장 형성되는 작동리브를 포함한다.

또한 상기 작동 암과 접촉하도록 상기 작동리브의 상측에 형성된 접촉면은 하향 경사지게 마련될 수 있다.

또한 상기 탄성 복원부는 직선 왕복이동 가능하게 설치되며 상기 회전 암의 일측과 접촉하는 복원로드와, 상기 복원로드를 탄성 지지하여 상기 회전 암을 상기 제2위치로 이동시키는 탄성력을 제공하는 복원스프링을 포함한다.

또한 상기 탄성 가압부는 상기 회전 암의 일측에서 직선 왕복이동 가능하게 설치되며 단부에 상기 접지단자가 구비된 가압로드와, 상기 접지단자가 상기 접속단자를 가압하는 방향으로 상기 가압로드를 탄성 지지하는 가압스프링을 포함한다.

또한 상기 탄성 가압부는 상기 접지단자가 분리 가능하게 설치되는 접지단자 홀더를 더 포함하고, 상기 접지단자 홀더는 상기 가압로드의 단부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 전기로 작업 중 루프 상부에서 발생하는 아크 전류로 인한 설비사고를 방지함과 아울러 작업자의 안전을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 기존 전기로 작업공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 기존 전기로 작업 시 아크 발생 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열로가 개방된 상태에서의 루프 아크방지장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 루프 아크방지장치 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열로가 닫힌 상태에서의 루프 아크방지장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 루프 아크방지장치 부분을 확대하여 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

또한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원서 에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 제한 및 한정하려는 의도는 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서 에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열로가 개방된 상태에서의 루프 아크방지장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 루프 아크방지장치 부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기로의 루프 아크방지장치는 스크랩이 장입되어 용융되는 가열로(20)의 상부를 개폐하는 루프(30)의 일측에 설치되는 아크 전달부(40)와, 아크 전달부(40)와 접촉 가능하도록 가열로(20)의 일측에 설치되는 아크 접지부(50)를 포함한다.

루프(30)의 중앙영역에는 전극이 가열로(20) 내부로 진입되도록 하는 전극홀(21)이 형성되고, 전극은 전극홀(21)을 관통하여 가열로(20) 내부로 삽입된 후 수직으로 승하강 이동될 수 있다.

본 실시 예에서의 전극홀(21)은 3상(R,S,T)의 전류를 공급하는 3개의 전극이 삽입될 수 있도록 루프(30)의 중앙영역에 3개의 홀이 형성된 예를 도시하였으나, 전극홀(21)의 수는 필요에 따라 변경될 수 있다.

또한 루프(30)는 도시하지는 않았으나, 루프(30)의 냉각을 위한 냉각수가 흐르도록 일정 경로를 따라 배치되는 냉각수배관이 설치될 수 있다.

아크 전달부(40)는 전극홀(21) 주위에 부착된 지금과 전극홀(21)에 삽입되어 승강하는 전극의 접촉 또는 전기로 작업 특성상 유도전류 및 전극과의 접촉에 의해 발생되는 루프(30) 상부의 아크 전류가 흐르도록 유인하여 아크 접지부(50)에 전달할 수 있다.

이러한 아크 전달부(40)는 불규칙한 장소와 형태에서 발생되는 루프(30) 상부의 아크 전류를 유인하여 흐를 수 있도록 루프(30) 상측에 배치되는 유도선(41)과, 유도선(41)과 전기적으로 연결되도록 루프(30)의 일측에 마련되는 접속단자(42)를 포함한다.

유도선(41)은 루프(30)의 상측에서 일정 경로를 따라 배치되는 전도성을 갖는 금속 재질의 와이어로 마련될 수 있고, 루프(30) 상부의 열기로 인한 손상을 방지할 수 있도록 피복이 없는 형태로 구비될 수 있다. 이러한 유도선(41)은 전류가 잘 통하는 구리, 철 등과 같은 금속재질로 마련될 수 있고, 루프(30) 상부에서 발생하는 아크 전류가 충분히 흐를 수 있는 두께를 가질 수 있다. 또한 유도선(41)은 상대적으로 아크 발생이 빈번한 전극홀(21)의 주변에서 링 형태로 배열되는 제1부분과, 루프(30)의 상측 가장자리 부근에서 링 형태로 배열되는 제2부분으로 구분될 수 있고, 제1부분과 제2부분은 도선을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

접속단자(42)는 유도선(41)과 전기적 연결이 가능하게 유도선(41)의 일측과 연결될 수 있다. 접속단자(42)는 유도선(41)에 흐르는 아크 전류를 대지로 흘려 보내기 위한 접지선(58)과 전기적으로 연결된 접지단자(55)와 접촉되는 부분으로서, 아크 전류가 잘 흐를 수 있도록 탄소 재질로 이루어진 판상의 형태로 마련될 수 있다.

이러한 접속단자(42)는 일정기간 사용 후 마모 발생 시 교환이 용이하도록 루프(30)의 가장자리 일측에 구비되는 접속단자 홀더(44)에 볼트 체결방식 또는 착탈 방식에 의해 분리 가능하게 장착될 수 있다.

또한 아크 전달부(40)는 루프(30)가 가열로(20)의 개방된 상부를 덮을 때 아크 접지부(50)를 가압하여 회전 구동시키는 작동 암(47)을 포함한다.

작동 암(47)은 접속단자 홀더(44)에서 하방으로 연장 형성된 리브 형태로 마련될 수 있고, 루프(30)가 하강하는 동안 작동 암(47)의 하단은 아크 접지부(50)에 마련된 작동리브(52)와 접촉할 수 있다.

아크 접지부(50)는 가열로(20)의 측면 일측에 설치되어 루프(30)가 가열로(20)의 개방된 상부를 닫을 때 아크 전달부(40)의 접속단자(42)와 전기적으로 접속됨에 따라 유도선(41)에 흐르는 아크 전류를 대지에 흘러 보내도록 접지시키는 기능을 수행한다.

이러한 아크 접지부(50)는 루프(30)가 가열로(20)의 개방된 상부를 열고 닫는 개폐 동작과 연동하여 아크 접지부(50)의 접지단자(55)가 아크 전달부(40)의 접속단자(42)와 접촉하거나 접촉 해제되도록 마련될 수 있다.

이를 위해, 아크 접지부(50)는 루프(30)가 하강할 때 아크 전달부(40)의 작동 암(47)에 가압 접촉되는 작동리브(52)와, 아크 전달부(40)의 접속단자(42)와 접촉되는 접지단자(55)를 구비한 회전 암(51)을 포함한다.

회전 암(51)은 가열로(20)의 측면 일측에서 외측으로 연장 형성되게 마련되는 설치판(23)에 구비된 축 브래킷(25)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 회전 암(51)은 회전축(54)을 기준으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라 회전 암(51)에 구비된 접지단자(55)가 접속단자(42)와 접촉하는 제1위치와 접속단자(42)와 이격되는 제2위치로 이동할 수 있게 된다.

작동리브(52)는 루프(30)가 하강하는 동안에 아크 전달부(40)의 작동 암(47)과 접촉이 가능하도록 회전 암(51)의 일측에서 가열로(20)의 측벽을 향해 소정길이 연장 형성될 수 있고, 작동 암(47)과 접촉하는 상측에 형성된 접촉면(53)은 작동 암(47)의 가압 접촉 시 원활한 진입을 유도하기 위해 하향 경사지게 마련될 수 있다.

또한 아크 접지부(50)는 외력이 가해지지 않은 동안에는 접지단자(55)가 접속단자(42)와 이격되는 제2위치로 회전 암(51)을 이동시키기 위한 탄성 복원부(70)를 더 포함한다.

탄성 복원부(70)는 설치판(23) 위에 설치된 로드하우징(73)에서 상하방향으로 직선 왕복이동 가능하게 설치되는 복원로드(71)와, 복원로드(71)를 탄성 지지하는 복원스프링(72)을 포함한다.

복원스프링(72)은 복원로드(71)의 상단에 마련된 누름부(74)가 작동리브(52)의 저면에 가압 접촉되도록 복원로드(71)를 탄력 지지함에 따라 외력이 가해지지 않은 동안에는 회전 암(51)을 제2위치로 이동시키는 탄성력을 제공한다.

또한 아크 접지부(50)는 접지단자(55)가 접속단자(42)와 접촉하는 제1위치에서 접지단자(55)와 접속단자(42)의 일정 접촉력을 유지시키기 위한 탄성 가압부(60)를 포함한다.

탄성 가압부(60)는 회전 암(51)의 상부 일측에서 수평방향 전후로 전후 직선 왕복이동 가능하게 설치되며 접지단자(55)가 구비된 가압로드(61)와, 가압로드(61)를 탄성 지지하는 가압스프링(62)을 포함한다.

접지단자(55)는 대지와 연결된 접지선(58)과 전기적 연결이 가능하게 접지단자 홀더(56)에 장착될 수 있고, 탄소 재질로 이루어진 판상의 형태로 마련될 수 있다. 또한 접지단자(55)는 일정기간 사용 후 마모 발생 시 교환이 용이하도록 접지단자 홀더(56)에 볼트 체결방식 또는 착탈 방식에 의해 분리 가능하게 장착될 수 있다.

접지단자 홀더(56)는 회전 암(51)이 제1위치로 회전하는 동안 접지단자(55)와 접속단자(42)의 원활한 접촉을 위해 접속단자(42)와 마주하는 가압로드(61)의 단부에서 홀더 축(57)을 기준으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

가압스프링(62)은 가압로드(61)가 접속단자(42)를 가압하는 방향으로 가압로드(61)를 탄력 지지함에 따라 접속단자(42)와 접지단자(55)가 밀착 접촉되도록 하는 탄성력을 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전기로의 루프 아크방지장치의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 전기로(20)에 스크랩 장입을 위해 루프(30)를 개방한 상태에서 스크랩 장입이 이루어지고, 스크랩 장입이 완료되면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전기로(20)의 개방된 상부를 닫도록 루프(30)는 전기로(20)의 개방된 상부를 향해 하강하게 된다.

루프(30)가 하강하게 되면, 루프(30)의 일측에 설치된 작동 암(47)이 작동리브(52)와 접촉하여 작동리브(52)를 누르게 되므로 회전 암(54)은 루프(30)를 향해 회전되게 된다.

그리고 루프(30)가 전기로(20)의 상부를 닫는 위치에 도달하게 되면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 아크 전달부(40)의 접속단자(42)와 아크 접지부(50)의 접지단자(55)는 서로 접촉함에 따라 통전이 이루어지게 된다.

이에 따라 루프(30) 상부에서 발생하는 아크 전류는 루프(30) 상측에 설치된 유도선(41)에 유인되어 흐른 후 접속단자(42)와 접촉된 접지단자(55)를 통해 접지선(58)으로 전달되어 대지로 흐르게 된다.

따라서, 전기로 작업 중에 루프(30)의 상부에서 불규칙하게 발생되는 아크 전류로 인하여 루프(30)에 설치된 냉각수 배관의 손상을 방지할 수 있어, 설비 고장에 따른 생산중단이 발생하는 것을 방지하고, 작업자의 안전사고를 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

20: 가열로, 30: 루프,
40: 아크 전달부, 41: 유도선,
42: 접속단자, 47: 작동 암,
50: 아크 접지부, 51: 회전 암,
52: 작동리브, 53: 접촉면,
54: 회전축, 55: 접지단자,
56: 접지단자 홀더, 60: 탄성 가압부,
61: 가압로드, 62: 가압스프링,
70: 탄성 복원부, 71: 복원로드,
72: 복원스프링.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 가열로의 상부를 개폐하며 전극봉이 삽입되는 전극홀을 갖는 루프의 일측에 설치되며, 상기 루프 상부에서 발생되는 아크 전류가 흐를 수 있도록 유도하여 전달하는 아크 전달부; 및
   상기 아크 전달부에 흐르는 상기 아크 전류를 접지시키도록 상기 가열로의 일측에 설치되며, 상기 루프의 개폐동작과 연동하여 상기 아크 전달부와 접촉하거나 접촉 해제되도록 마련되는 아크 접지부;를 포함하고,
   상기 아크 전달부는 상기 아크 전류를 상기 아크 접지부의 접지단자와 접촉하는 접속단자에 흐르도록 상기 루프의 상측에 배치되는 유도선 및 상기 루프가 상기 가열로의 상부를 덮을 때 상기 아크 접지부의 접지단자가 상기 접속단자와 접촉될 수 있도록 상기 아크 접지부를 가압하여 회전 구동시키는 작동 암을 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 아크 접지부는 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되는 회전 암을 포함하고,
   상기 회전 암은 상기 접지단자가 상기 접속단자와 접촉하는 제1위치와 상기 접지단자가 상기 접속단자와 이격되는 제2위치로 회전 가능한 전기로의 루프 아크방지장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 회전 암은 상기 작동 암이 가압 접촉될 때 상기 제1위치로 이동하는 전기로의 루프 아크방지장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 아크 접지부는 상기 회전 암을 탄성 지지하여 외력이 제거된 경우 상기 회전 암을 상기 제2위치로 이동시키는 탄성 복원부를 더 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 아크 접지부는 상기 제1위치에서 상기 접지단자와 상기 접속단자의 접촉을 유지시키도록 상기 접지단자를 상기 접속단자에 가압하는 탄성 가압부를 더 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
8. 제 4항에 있어서,
   상기 루프가 상기 가열로를 닫을 때 상기 작동 암과 접촉할 수 있도록 상기 회전 암의 일측에서 연장 형성되는 작동리브를 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 작동 암과 접촉하도록 상기 작동리브의 상측에 형성된 접촉면은 하향 경사지게 마련되는 전기로의 루프 아크방지장치.
10. 제 6항에 있어서,
    상기 탄성 복원부는 직선 왕복이동 가능하게 설치되며 상기 회전 암의 일측과 접촉하는 복원로드와, 상기 복원로드를 탄성 지지하여 상기 회전 암을 상기 제2위치로 이동시키는 탄성력을 제공하는 복원스프링을 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
11. 제 7항에 있어서,
    상기 탄성 가압부는 상기 회전 암의 일측에서 직선 왕복이동 가능하게 설치되며 단부에 상기 접지단자가 구비된 가압로드와, 상기 접지단자가 상기 접속단자를 가압하는 방향으로 상기 가압로드를 탄성 지지하는 가압스프링을 포함하는 전기로의 루프 아크방지장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 탄성 가압부는 상기 접지단자가 분리 가능하게 설치되는 접지단자 홀더를 더 포함하고,
    상기 접지단자 홀더는 상기 가압로드의 단부에 회전 가능하게 결합되는 전기로의 루프 아크방지장치.
    
    
    
    
    
    

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