KR101712831B1

KR101712831B1 - 회전하는 용해로

Info

Publication number: KR101712831B1
Application number: KR1020150075669A
Authority: KR
Inventors: 최인순
Original assignee: 최인순
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2017-03-07
Also published as: KR20160139852A

Abstract

본 발명은 비철금속 또는 산화물을 수용한 상태로 용해시키기 위한 용해로에 있어서: 버너(12)로부터 화염이 공급되는 내화벽돌로 이루어진 가열공간(11)을 구비하고, 가열공간(11)에서 외부로 관통되는 입구(13)를 구비하는 가열부(10); 상기 가열부(10)의 상부에 가열공간(11)과 연통되어 화염으로부터 발생된 폐열을 외부로 배출하면서 비철금속 또는 산화물을 예열하게 가열공간(11)과 연통되는 배출로(21)로부터 폐열을 외부로 배출하는 연돌부(22)를 구비하고, 배출로(21)에 근접하여 비철금속 또는 산화물을 안착한 상태로 예열하는 예열판(23)을 구비하는 예열수단(20); 상기 가열부(10)의 입구(13) 상에 유입되어 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용하는 내부공간(31)을 구비하고, 일정 각도로 기울어지는 원형의 관 형태의 도가니(30); 상기 가열부(10)의 입구(13)와 대향되게 위치하고, 도가니(30)의 끝단을 고정한 상태로 회전 가능하게 구비되는 회전수단(40); 및 상기 도가니(30)의 내부에 온도센서(51)를 구비하고, 도가니(30)의 외부에 온도센서(51)와 맞물려 회전 시에도 연동하게 연결링(52)을 구비하여 설정된 시퀀스에 따라 예열수단(20)과 회전수단(40)을 작동시키게 제어기(53)를 구비하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 용해로의 내화벽돌 내부에 도가니를 감싸 보호하고, 도가니가 내화벽돌로 감싸므로 작업자의 안전성이 향상되며, 용해 시 발생되는 폐열을 이용하여 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함과 함께 도가니의 회전이 가능하기 때문에 비철금속 또는 산화물이 계속 뒤적이는 상태로 가열됨으로 용해 시간의 단축과 자동화로 인한 작업자의 편의성을 증진하는 효과를 제공한다.

Description

회전하는 용해로{rotating melt apparatus}

본 발명은 회전하는 용해로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용해로의 내화벽돌 내부에 도가니를 감싸 보호하고, 도가니가 내화벽돌로 감싸므로 작업자의 안전성이 향상되며, 용해 시 발생되는 폐열을 이용하여 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함과 함께 도가니의 회전이 가능하기 때문에 비철금속 또는 산화물이 계속 뒤적이는 상태로 가열됨으로 용해 시간의 단축과 자동화로 인한 작업자의 편의성을 증진하는 회전하는 용해로에 관한 것이다.

통상적으로, 용해로(鎔解爐)는 가공부산물인 비철금속 스크랩을 녹여서 잉고트(ingot)를 만들거나 용탕인 상태로 보온로를 리필하는데 이용되고, 비철금속의 산화물을 환원재로 처리하는데 이용된다. 스크랩은 잉고트와 달리 부스러기 형태로 표면적이 커서 용탕위에 떠오르기 때문에 쉽게 녹지 않고, 산화되어 버리기 때문에 용탕 수율이 매우 낮고, 또 산화물을 처리하는 경우 드로스(Dross)나 거품 등 비철금속의 산화물은 분말이 아닌 딱딱한 덩어리 형태로 형성되어 녹지 않기 때문에 이러한, 산화물을 쉽게 용해하기 위해서는 적정 온도보다 더 높은 온도로 가열해야만 용해가 되고, 수작업을 통해 산화물을 고루 섞어 뒤적여 주어야만 했다.

일예로, 한국 공개특허 제2014-0021986호에 따르면, ‘용해조(溶解槽)에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출부가, 상기 연소 공간의 가로측 개소로부터 가스 연료를 분출하도록 설치되고, 상기 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부가, 상기 연료 분출부의 상부 개소에 설치된 용해로용 연소 장치로서, 상기 연료 분출부로서, 연료 분출 길이 방향에서 볼 때, 특정 방향으로 배열된 제1 연료 분출부와 제2 연료 분출부를 구비하여 구성되며, 상기 제1 연료 분출부에 제1 연료 분출공을, 상기 제2 연료 분출부에 제2 연료 분출공을 각각 구비하고, 또한 상기 제1 연료 분출공과 상기 제2 연료 분출공을 상기 특정 방향으로 배열된 상태에서 배치하고, 상기 제1 연료 분출공으로부터 분출되는 제1 분출류와 상기 제2 연료 분출공으로부터 분출되는 제2 분출류가, 분출 하류측에서 충돌하도록 구성되어 있는, 용해로용 연소 장치.’를 제시한다.

하지만, 이러한 용해로용 연소 장치는 단순히 화염만을 통한 용해로 이루어지기 때문에 드로스나 거품 등이 발생하여 효율적 용해가 이루어지지 않고, 더 높은 온도를 가해주어야함으로 많은 가열 비용과 함께 산화되는 부분이 많이 발생함으로 문제가 발생한다.

한국 공개특허 제2014-0021986호 “용해로용 연소 장치”

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 용해로의 내화벽돌 내부에 도가니를 감싸 보호하고, 도가니가 내화벽돌로 감싸므로 작업자의 안전성이 향상되며, 용해 시 발생되는 폐열을 이용하여 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함과 함께 도가니의 회전이 가능하기 때문에 비철금속 또는 산화물이 계속 뒤적이는 상태로 가열됨으로 용해 시간의 단축과 자동화로 인한 작업자의 편의성을 증진하는 회전하는 용해로를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 비철금속 또는 산화물을 수용한 상태로 용해시키기 위한 용해로에 있어서: 버너로부터 화염이 공급되는 내화벽돌로 이루어진 가열공간을 구비하고, 가열공간에서 외부로 관통되는 입구를 구비하는 가열부; 상기 가열부의 상부에 가열공간과 연통되어 화염으로부터 발생된 폐열을 외부로 배출하면서 비철금속 또는 산화물을 예열하게 가열공간과 연통되는 배출로로부터 폐열을 외부로 배출하는 연돌부를 구비하고, 배출로에 근접하여 비철금속 또는 산화물을 안착한 상태로 예열하는 예열판을 구비하는 예열수단; 상기 가열부의 입구 상에 유입되어 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용하는 내부공간을 구비하고, 일정 각도로 기울어지는 원형의 관 형태의 도가니; 상기 가열부의 입구와 대향되게 위치하고, 도가니의 끝단을 고정한 상태로 회전 가능하게 구비되는 회전수단; 및 상기 도가니의 내부에 온도센서를 구비하고, 도가니의 외부에 온도센서와 맞물려 회전 시에도 연동하게 연결링을 구비하여 설정된 시퀀스에 따라 예열수단과 회전수단을 작동시키게 제어기를 구비하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 회전수단은 도가니의 끝단에 삽입돌부를 구비하는 축과, 축을 수용하는 덮개와, 삽입돌부가 삽설하는 절단홈을 구비하는 회전축과, 회전축에 회전력을 가하여 도가니를 회전시키는 모터와, 도가니의 하중을 지지하면서 회전을 용이하게 하는 베어링조합박스와, 도가니의 상측 외부를 지지하면서 회전이 용이하게 다수개의 지지베어링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 용해로의 내화벽돌 내부에 도가니를 감싸 보호하고, 도가니가 내화벽돌로 감싸므로 작업자의 안전성이 향상되며, 용해 시 발생되는 폐열을 이용하여 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함과 함께 도가니의 회전이 가능하기 때문에 비철금속 또는 산화물이 계속 뒤적이는 상태로 가열됨으로 용해 시간의 단축과 자동화로 인한 작업자의 편의성을 증진하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 전체적인 형태를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 도가니를 나타내는 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 회전수단을 나타내는 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 제어수단(50)을 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전하는 용해로의 회전수단을 나타내는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 전체적인 형태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 도가니를 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 회전수단을 나타내는 분해 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 회전하는 용해로의 제어수단(50)을 나타내는 단면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전하는 용해로의 회전수단을 나타내는 단면도이다.

본 발명은 비철금속 또는 산화물을 수용한 상태로 용해시키기 위한 용해로에 관련되며, 가열부(10), 예열수단(20), 도가니(30), 회전수단(40), 제어수단(50)을 주요 구성으로 한다.

본 발명에 따른 가열부(10)는 버너(12)로부터 화염이 공급되는 내화벽돌로 이루어진 가열공간(11)을 구비하고, 가열공간(11)에서 외부로 관통되는 입구(13)를 구비한다. 가열부(10)는 외부 전체가 내화벽돌을 통해 내부의 높은 온도의 화염과 열이 작업자에게로 배출되는 것을 방지한다. 가열부(10)는 내부에 가열공간(11)을 형성하여 후술하는 도가니(30)가 수용된 상태로 열을 가하는 바, 가열부(10)의 일측에는 내부로 연통되는 버너(12)를 통해 화염으로 가열하게 된다. 그리고, 가열부(10)에는 도가니(30)가 비스듬히 삽설 가능하게 입구(13)를 구비하는 바, 이는 후술하는 회전수단(40)과 함께 설명토록 한다. 또한, 입구(13)는 내부의 가스 등이 배출되는 것을 막기 위해 석면 등을 삽설할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 예열수단(20)은 상기 가열부(10)의 상부에 가열공간(11)과 연통되어 화염으로부터 발생된 폐열을 외부로 배출하면서 비철금속 또는 산화물을 예열한다. 예열수단(20)은 가열부(10)의 상부에 비철금속 또는 산화물을 미리 예열하는 구조이다.

이때, 상기 예열수단(20)은 가열공간(11)과 연통되는 배출로(21)로부터 폐열을 외부로 배출하는 연돌부(22)를 구비하고, 배출로(21)에 근접하여 비철금속 또는 산화물을 안착한 상태로 예열하는 예열판(23)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 예열수단(20)은 상술한 바와 같이 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함에 따라 가열부(10)에서 용해되는 비철금속 또는 산화물이은 짧은 시간 내에서 빠른 용해가 가능하도록 한다. 즉, 가열공간(11)에서 버너(12)에 의한 고열이 가열부(10)의 상부 방향에 형성된 배출로(21)에 유입되어 연돌부(22)로 이동되는 바, 배출로(21)에 근접에는 예열판(23)에 고열이 전달되도록 한다. 예열판(23)에는 미리 배치해놓은 비철금속 또는 산화물이 이동되는 폐열의 간접열을 통해 예열하게 된다.

또, 본 발명에 따른 도가니(30)는 상기 가열부(10)의 입구(13) 상에 유입되어 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용하는 내부공간(31)을 구비하고, 일정 각도로 기울어지는 원형의 관 형태로 형성된다. 도가니(30)는 원형의 관 형태로 형성되어 내부의 내부공간(31) 상에 예열수단(20)에 의해 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용하도록 한다. 도가니(30)는 입구(13)로 삽설되는 바, 약 20∼30°가량 기울어진 상태를 유지하게 되고, 버너(12)로부터 가열되면서 후술하는 회전수단(40)을 통해 회전하게 된다.

또, 본 발명에 따른 회전수단(40)은 상기 가열부(10)의 입구(13)와 대향되게 위치하고, 도가니(30)의 끝단을 고정한 상태로 회전 가능하게 구비한다. 회전수단(40)은 기울어진 상태로 입구(13)에 유입된 도가니(30)의 끝단부에 연결되고, 입구(13)와 서로 대향되게 설치되는 바, 이러한 도가니(30)를 전체적으로 회전시키는 역할을 수행한다. 이는, 도가니(30)를 연속적으로 회전시키게 됨으로 작업자가 수작업으로 섞을 필요 없이 자동으로 고루 섞어 뒤적여줄 수 있도록 한다.

이때, 상기 회전수단(40)은 도가니(30)의 끝단에 삽입돌부(41a)를 구비하는 축(41)과, 축(41)을 수용하는 덮개(42)와, 삽입돌부(41a)가 삽설하는 절단홈(43a)을 구비하는 회전축(43)과, 회전축(43)에 회전력을 가하여 도가니(30)를 회전시키는 모터(44)와, 도가니(30)의 하중을 지지하면서 회전을 용이하게 하는 베어링조합박스(46)와, 도가니(30)의 상측 외부를 지지하면서 회전이 용이하게 다수개의 지지베어링(45)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 회전수단(40)은 도가니(30)의 끝단에 축(41)이 형성되고, 축(41)에는 일자의 삽입돌부(41a)가 형성된다. 그리고, 축(41)을 수용하는 덮개(42)를 통해 축(41)에 발생되는 가압력을 분산시키면서 축(41)의 외부를 감싸므로 지지력이 강화되도록 한다. 또한, 상기 축(41)의 삽입돌부(41a)를 수용하게 일자의 절단홈(43a)을 구비하는 회전축(43)을 구비하는 바, 회전축(43)은 체인을 통해 모터(44)와 연결되어 모터(44)에 의해 회전하는 회전축(43)을 통해 절단홈(43a)에 삽설된 일자의 삽입돌부(41a)를 구비하는 축(41)이 함께 회전함으로 도가니(30)는 회전하여 용해가 이루어진다. 도가니(30)는 일정 각도로 기울어지게 형성됨으로 그 하부 방향에 모터(44)와 연결되는 베어링조합박스(46)를 통해 상기 도가니(30)의 하중을 지지함과 동시에 모터(44)로부터 전달되는 회전력을 통해 도가니(30)를 회전시키게 된다. 그리고, 가열부(10)의 입구 방향에 노출된 도가니(30)의 하부를 지지할 수 있도록 다수개의 지지베어링(45)이 형성되어 도가니(30)의 하중을 지지하면서 원활한 회전이 가능하도록 한다. 회전수단(40)의 모터(44)에는 별도의 감속기(미도시)를 더 구비하여 회전력을 더 부가시킬 수 있으며, 회전수단(40)을 통해 도가니(30)는 약 1분에 1∼3회 가량 회전할 수 있도록 한다.

또한, 상기 회전수단(40)은 덮개(42) 상에 삽설되는 볼트(46)를 구비하여 도가니(30)의 축(41)을 가압하여 구성될 수도 있다.

또, 본 발명에 따른 제어수단(50)은 상기 도가니(30)의 내부에 온도센서(51)를 구비하고, 도가니(30)의 외부에 온도센서(51)와 맞물려 회전 시에도 연동하게 연결링(52)을 구비하여 설정된 시퀀스에 따라 예열수단(20)과 회전수단(40)을 작동시키게 제어기(53)를 구비한다. 제어수단(50)은 도가니(30)의 내부에 형성된 수용부(54) 상에 온도센서(51)를 수용하고, 온도센서(51)에 의해 도가니(30) 내부 온도를 감지하는 바, 회전하는 도가니(30)에 항시 온도 감지가 필요함으로 수용부(54)에 수용된 온도센서(51)가 도가니(30) 외부에 형성된 연결링(52)과 맞물리게 되고, 연결링(52)에는 제어기(53)와 연결되면서 스프링(S)에 가압되는 연결핀(55)에 의해 연결링(52)을 가압함으로 상기 도가니(30)가 회전하더라도 온도를 항상 감지할 수 있게 된다. 그럼으로 그 수치에 맞게 가열부(10)의 가열공간(11)의 온도를 인지하고 그 온도에 맞게 유지할 수 있도록 한다. 즉, 예를 들면 도가니(30)의 내부공간(31)에 수용되는 비철금속 또는 산화물의 종류에 따라 달라질 수 있는데 아연의 경우 그 용해온도가 약 370℃이고, 알루미늄은 약 600℃로 다르기 때문에 미리 설정된 제어수단(50)을 통해 그 온도를 유지할 수 있게 되는 것이다. 그럼으로, 미리 온도를 설정하면 도가니(30) 내부의 온도에 따라 버너(12)가 작동하여 온도를 조절하게 되고, 회전수단(40)을 통하여 도가니(30)를 회전시켜 내부 비철금속 또는 산화물을 고루 뒤적여준다. 제어수단(50)의 경우 별도의 제어기(53)를 통해 작업자가 컨트롤 할 수 있도록 하는 바, 온도센서(51)에서 발생되는 전기적 신호를 수용하여 자동으로 이루어지게 된다. 여기서, 온도센서(51)는 끝부분에서 감지된 온도 정보가 두가닥으로 형성된 전선으로 제어기(53)와 연결하게 되고, 제어기(53)는 디지털과 아날로그 등 여러 타입으로 형성 가능하며, 감지된 온도가 육안으로 확인 가능하도록 표시되고, 온도 설정을 통해 컨트롤 할 수 있게 된다. 즉, 인지된 온도가 설정된 온도 보다 낮거나 높음에 따라 릴레이 접점이 부착하거나 분리됨에 따라 버너(12)와 연동하여 온도를 유지하게 된다.

그럼으로 스크랩이 강제로 뒤집어져 열을 고루 받을 수 있음으로 빠른 용해가 이루어짐으로 산화되는 양이 적어 용탕수율을 높일 수 있고, 적정 온도를 통해 유지할 수 있게 됨으로 연료의 절약이 가능해지며, 자동화를 통한 작업자의 편의성 및 안정성이 기대된다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 사용에 있어서, 먼저 내화벽돌로 이루어진 가열공간(11) 상에 버너(12)를 작동시켜 화염을 공급시켜 가열공간(11)과 연통되는 예열수단(20)에 의해 비철금속 또는 산화물을 어느 정도 예열을 시행한 다음, 가열부(10)의 가열공간(11) 상에 구성된 도가니(30)의 내부에 상기 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용시면 제어수단(50)의 온도센서(51)를 통해 설정된 온도에 맞게 버너(12)가 적정온도로 높여주고, 적정온도에 다다르면 꺼져 온도를 유지하면서 도가니(30)와 연결된 회전수단(40)에 의해 비철금속 또는 산화물을 고루 뒤적여주어 용해하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 용해로의 내화벽돌 내부에 도가니를 감싸 보호하고, 도가니가 내화벽돌로 감싸므로 작업자의 안전성이 향상되며, 용해 시 발생되는 폐열을 이용하여 비철금속 또는 산화물을 미리 예열함과 함께 도가니의 회전이 가능하기 때문에 비철금속 또는 산화물이 계속 뒤적이는 상태로 가열됨으로 용해 시간의 단축과 자동화로 인한 작업자의 편의성을 증진하는 효과를 제공한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 가열부 11: 가열공간
12: 버너 13: 입구
20: 예열수단 21: 배출로
22: 연돌부 23: 예열판
30: 도가니 31: 내부공간
40: 회전수단 41: 축
41a: 삽입돌부 42: 덮개
43: 회전축 43a: 절단홈
44: 모터 45: 지지베어링
46: 베어링조합박스 50: 제어수단
51: 온도센서 52: 연결링
53: 제어링 54: 수용부
55: 연결핀 S: 스프링

Claims

비철금속 또는 산화물을 수용한 상태로 용해시키기 위한 용해로에 있어서:
버너(12)로부터 화염이 공급되는 내화벽돌로 이루어진 가열공간(11)을 구비하고, 가열공간(11)에서 외부로 관통되는 입구(13)를 구비하는 가열부(10);
상기 가열부(10)의 상부에 가열공간(11)과 연통되어 화염으로부터 발생된 폐열을 외부로 배출하면서 비철금속 또는 산화물을 예열하게 가열공간(11)과 연통되는 배출로(21)로부터 폐열을 외부로 배출하는 연돌부(22)를 구비하고, 배출로(21)에 근접하여 비철금속 또는 산화물을 안착한 상태로 예열하는 예열판(23)을 구비하는 예열수단(20);
상기 가열부(10)의 입구(13) 상에 유입되어 예열된 비철금속 또는 산화물을 수용하는 내부공간(31)을 구비하고, 일정 각도로 기울어지는 원형의 관 형태의 도가니(30);
상기 가열부(10)의 입구(13)와 대향되게 위치하고, 도가니(30)의 끝단을 고정한 상태로 회전 가능하게 구비되는 회전수단(40); 및
상기 도가니(30)의 내부에 온도센서(51)를 구비하고, 도가니(30)의 외부에 온도센서(51)와 맞물려 회전 시에도 연동하게 연결링(52)을 구비하여 설정된 시퀀스에 따라 예열수단(20)과 회전수단(40)을 작동시키게 제어기(53)를 구비하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전하는 용해로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 회전수단(40)은 도가니(30)의 끝단에 삽입돌부(41a)를 구비하는 축(41)과, 축(41)을 수용하는 덮개(42)와, 삽입돌부(41a)가 삽설하는 절단홈(43a)을 구비하는 회전축(43)과, 회전축(43)에 회전력을 가하여 도가니(30)를 회전시키는 모터(44)와, 도가니(30)의 하중을 지지하면서 회전을 용이하게 하는 베어링조합박스(46)와, 도가니(30)의 상측 외부를 지지하면서 회전이 용이하게 다수개의 지지베어링(45)을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전하는 용해로.