KR101759172B1

KR101759172B1 - 금속스크랩공급장치 및 이를 이용한 금속스크랩공급방법

Info

Publication number: KR101759172B1
Application number: KR1020160013023A
Authority: KR
Inventors: 문병문; 정현도; 서종현
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-07-19

Abstract

본 발명은, 로드셀 및 제어부를 이용하여 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있는 금속스크랩공급장치 및 이를 이용한 금속스크랩공급방법에 관한 것으로, 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 금속스크랩공급장치에 있어서, 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 피더, 상기 금속스크랩이 투입 또는 저장되고, 상기 금속스크랩을 상기 피더로 공급하는 호퍼, 상기 피더의 하부에 설치되고, 상기 피더에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비하는 로드셀, 상기 로드셀이 측정한 상기 금속스크랩의 무게에 따라 상기 호퍼로부터 상기 피더로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하는 기능을 구비하는 제어부를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급장치는 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치를 제공한다.

Description

금속스크랩공급장치 및 이를 이용한 금속스크랩공급방법{Feeder for metallic scrap and method for feeding metallic scrap using the same}

본 발명은, 금속스크랩공급장치 및 이를 이용한 금속스크랩공급방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 로드셀 및 제어부를 이용하여 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있는 금속스크랩공급장치 및 이를 이용한 금속스크랩공급방법에 관한 것이다.

금속스크랩을 도가니에 공급하고, 도가니에 공급된 금속스크랩을 플라즈마, 전자빔, 유도코일, 반응성 가스 등을 사용하여 용융 및 정련하며, 정련된 금속스크랩 용융물을 잉곳으로 생산하는 금속스크랩정련공정에 있어서, 전체적인 공정을 제어하는 것은 중요한 문제이다. 특히 사용자는 어느 정도 양의 금속스크랩을 정련할 것인지를 결정하고, 그만한 양의 금속스크랩이 정련될 수 있는 공정 조건을 고려하여야 하는데, 전체적인 공정이 연속적으로 이루어질 수 있는 공정 조건을 갖추면 공정 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 경제적·환경적 이득이 뒤따를 수 있다. 금속스크랩정련공정이 연속적으로 이루어지려면 금속스크랩의 공급, 용융, 정련 및 잉곳 생산의 각 공정 간에 시간 간격이 크지 않아야 할 뿐만 아니라, 각 공정 내에서도 여러 가지 과정들이 시간 간격이 크지 않게 이루어져야 한다.

금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 공급하는 공정은 통상적으로 사용자가 직접 금속스크랩공급장치에 금속스크랩을 투입하면 금속스크랩공급장치가 투입된 금속스크랩을 도가니에 공급하게 된다. 그러나 사용자가 직접 금속스크랩공급장치에 금속스크랩을 투입하는 것은 금속스크랩 공급 공정의 연속성을 저해할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 금속스크랩정련공정의 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 또한 금속스크랩공급장치의 외부에서 금속스크랩의 무게를 측정한 다음, 원하는 양의 금속스크랩을 금속스크랩공급장치에 투입하였다고 하더라도, 그 투입과정에서 그 양의 오차가 있을 수 있어 정확히 어느 정도 양의 금속스크랩이 금속스크랩공급장치에 투입되어 도가니로 장입되는지 파악하기 어려울 수 있다.

금속스크랩공급방법과 관련하여 대한민국 등록특허 10-1368078호(발명의 명칭 : 로 내로 공급되는 적재 재료 또는 고철을 측정하고 제어하기 위한 장치와 그에 관련된 방법, 이하 종래기술 1이라 한다.)에서는 스틸(steel)을 제련하기 위하여, 적재 재료를 연속적으로 예비가열(preheating)하는 단계를 포함하며, 용해하고 제련하기 위하여 철, 직접 환원철 또는 그들의 혼합물을 포함하는 재료 및 고철 금속을 전기아크로 내로 연속적으로 공급하는 단계를 포함하고, 슬래그 형성 요소(slag forming element)를 스틸 생산(steel production)을 위하여 전기아크로 내로 공급하는 단계를 포함하며, 스틸 생산을 위하여 침탄 요소(carburizing element)를 전기아크로 내로 삽입(introducing)하는 단계를 포함하고, 적재 재료 또는 고철 금속을 용해시켜서 용해된 금속 상에 용해된 슬래그 층(layer)을 가진 전기아크로 내에 용해된 금속을 형성하기 위하여, 상기 적재 재료 또는 고철 금속을 용해시키는 전기적 가열 단계를 포함하며, 스틸 생산 방법 동안 상기 슬래그를 거품 상태(foamy condition)로 유지하는 단계를 포함하고, 슬래그 포머(slag former)와 같은 금속 요소들과 침탄 요소들을 상기 전기아크로 내로 공급하는 단계를 포함하며, 적재, 용해 및 제련의 전체 시간 동안 전기아크로 내에 최대 전기적 전압 용량(full electric power capacity)을 유지하는 단계를 포함하고, 용해된 금속의 액체 힐(liquid heel)을 전기아크로 셸 내측에 유지하는 동안에, 슬래깅 작동과 태핑 작동을 위하여 상기 전기아크로를 틸팅하기 위한 수단에 의하여 간헐적으로 전기아크로를 태핑(tapping)단계를 포함하며, 상기 액체 힐은 상기 태핑단계 이전의 용해된 금속 하중의 10%와 30% 사이의 하중과 동일한 방법에 있어서, (철을 포함하는) 고철 금속 또는 적재 재료, 직접 환원철, 또는 그 둘의 혼합물을 전기아크로 내로 공급하는 단계는, 로 셸, 로의 내용물 및 상기 로 셸이 지지할 수 있는 다른 부품들의 하중에 의해 작동되는 하중측정 장치에 의해 용해된 금속에 추가되는 적재 재료 또는 고철 금속의 하중을 측정하는 단계를 포함하고, 하중측정 장치로부터 용해된 금속에 추가되는 적재 재료 또는 고철 금속의 양을 측정 판독하는 데이터 획득 단계를 포함하며, 용해된 금속에 공급된 에너지에 기초하는 적재 재료 또는 고철 금속 공급 속도의 조절에 의하여, 알고리듬에 따라 적재 재료 또는 고철 금속의 공급을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 10-1368078호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술 1이 전기아크로 내에 하중 센서가 있어 전기아크로에 투입된 재료가 주위 공기와 반응하거나 상기 재료의 상이 변화하는 등의 경우 재료의 무게 측정에 오차가 생길 수 있다는 제1문제점, 연속적으로 재료를 공급하기 위한 상세한 구성이 결여되어 있다는 제2문제점 및 상기 하중 센서를 상기 전기아크로로부터 분리할 수 없어 다양한 분야에 응용되기 어렵다는 제3문제점을 해결하려 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 금속스크랩공급장치에 있어서, 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 피더, 상기 금속스크랩이 투입 또는 저장되고, 상기 금속스크랩을 상기 피더로 공급하는 호퍼, 상기 피더의 하부에 설치되고, 상기 피더에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비하는 로드셀, 상기 로드셀이 측정한 상기 금속스크랩의 무게에 따라 상기 호퍼로부터 상기 피더로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하는 기능을 구비하는 제어부를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급장치는 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 피더는 상기 호퍼로부터 공급되는 상기 금속스크랩을 수용하고, 소정의 진동수단에 의하여 상기 금속스크랩을 배출하는 보울피더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 피더는 상기 보울피더에 결합되어, 상기 보울피더로부터 배출되는 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 리니어피더를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 호퍼는 상기 호퍼로부터 상기 금속스크랩의 배출 또는 차단기능을 구비하는 호퍼개폐밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 호퍼는 상기 금속스크랩의 습기를 제거하는 습기제거막대히터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 금속스크랩공급장치는 내부에 상기 피더가 위치하는 피더챔버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 피더챔버는 상기 호퍼로부터 배출된 상기 금속스크랩의 공급 또는 차단기능을 구비하는 피더챔버게이트밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 금속스크랩공급장치는 상기 피더 또는 상기 호퍼를 지지하는 지지프레임을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 금속스크랩은 타이타늄스크랩(titanium scrap)인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 금속스크랩공급장치에 있어서, 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 제1피더, 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하고, 상기 제1피더에 대응되게 위치하는 제2피더, 상기 금속스크랩이 투입 또는 저장되고, 상기 금속스크랩을 상기 제1피더 또는 상기 제2피더로 공급하는 호퍼, 상기 제1피더의 하부에 설치되고 상기 제1피더에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비하는 제1로드셀, 상기 제2피더의 하부에 설치되고 상기 제2피더에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비하는 제2로드셀, 상기 제1로드셀이 측정한 상기 금속스크랩의 무게에 따라 상기 호퍼로부터 상기 제1피더로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하고, 상기 제2로드셀이 측정한 상기 금속스크랩의 무게에 따라 상기 호퍼로부터 상기 제2피더로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하는 기능을 구비하는 제어부를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급장치는 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 금속스크랩공급장치를 이용하는 금속스크랩공급방법에 있어서, 금속스크랩을 호퍼에 투입하는 단계, 투입된 금속스크랩이 피더로 공급되는 단계, 로드셀이 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 단계, 제어부가 상기 무게신호를 수신하여 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼로부터 상기 피더로의 금속스크랩공급을 차단하는 단계, 상기 피더가 상기 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급방법은 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 금속스크랩공급장치를 이용하는 금속스크랩공급방법에 있어서, 금속스크랩을 호퍼에 투입하는 단계, 투입된 금속스크랩이 제1피더로 공급되는 단계, 제1로드셀이 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 단계, 제어부가 상기 무게신호를 수신하여 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼로부터 상기 제1피더로의 금속스크랩공급을 차단하는 단계, 상기 제1피더가 상기 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입하는 단계, 제2피더 및 제2로드셀에 대하여 투입된 금속스크랩이 공급되는 단계 내지 상기 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 단계를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급방법은 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 금속스크랩공급장치를 이용하는 금속스크랩공급방법에 있어서, 금속스크랩을 호퍼에 투입하는 단계, 투입된 금속스크랩이 제1피더로 공급되는 단계, 제1로드셀이 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 단계, 제어부가 상기 무게신호를 수신하여, 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼로부터 상기 제1피더로의 금속스크랩공급을 차단하는 단계, 제2피더 및 제2로드셀에 대하여 투입된 금속스크랩이 제2피더로 공급되는 단계 내지 호퍼로부터 제2피더로의 금속스크랩공급을 차단하는 단계를 수행하는 단계, 상기 제1피더 및 상기 제2피더가 교번하여 또는 동시에 상기 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 금속스크랩공급방법은 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 금속스크랩공급장치를 포함하여 이루어지는 금속스크랩정련시스템을 제공한다.

본 발명은 도가니로부터 독립된 금속스크랩공급장치가 로드셀을 구비하여 금속스크랩공급장치에 투입된 금속스크랩의 무게 변화를 오차 없이 정확히 측정함으로써 사용자가 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다는 제1효과, 사용자가 일단 호퍼에 금속스크랩을 투입하면 호퍼가 금속스크랩을 저장하고 있다가 로드셀과 제어부로부터 신호를 받아 피더에 금속스크랩을 공급할 뿐만 아니라 2개의 피더를 이용할 수도 있으므로 연속적으로 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다는 제2효과 및 비단 금속스크랩공급장치만이 아닌 원하는 양의 부품을 연속적으로 공급하는 장치로도 이용될 수 있는 등 다양한 분야에 응용될 수 있다는 제3효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명인 금속스크랩공급장치의 일실시예를 나타내는 정단면도.
도 2는 본 발명인 금속스크랩공급장치의 일실시예를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명인 금속스크랩공급장치의 일실시예를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명인 금속스크랩공급장치의 피더의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명인 금속스크랩공급장치의 피더의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 6은 본 발명인 금속스크랩공급장치의 일실시예를 나타내는 정단면도.
도 7은 본 발명인 금속스크랩공급장치의 일실시예를 나타내는 평면도.
도 8은 본 발명인 금속스크랩공급방법의 일실시예를 나타내는 순서도.
도 9은 본 발명인 금속스크랩공급방법의 일실시예를 나타내는 순서도.
도 10은 본 발명인 금속스크랩공급방법의 일실시예를 나타내는 순서도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

[실시예 1]

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 장치로서 피더(10), 호퍼(20), 로드셀(30) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어진다. 도 1에서는 이러한 금속스크랩공급장치(1)의 일실시예를 나타내는 정단면도가 도시되어 있고, 도 2에서는 금속스크랩공급장치(1)의 일실시예를 나타내는 측단면도가 도시되어 있으며, 도 3에서는 금속스크랩공급장치(1)의 일실시예를 나타내는 평면도가 도시되어 있다. 이하, 도 1 내지 도 3 등을 참조하여 금속스크랩공급장치(1)를 이루는 각 구성요소별로 상술하기로 한다.

피더(10)는 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 기능을 한다. 통상의 금속스크랩정련공정은 금속스크랩을 도가니에 장입하고 소정의 가열수단(플라즈마, 전자빔, 유도코일 등 한정하지 않음.)으로 금속스크랩을 가열하여 금속스크랩 용탕을 형성한 다음, 금속스크랩 내의 불순물을 증발시키거나 반응성 가스와 반응시키는 등의 과정을 거쳐 이루어진다. 여기서 금속스크랩은 타이타늄스크랩(titanium scrap), 실리콘스크랩(silicon scrap) 또는 알루미늄스크랩(aluminum scrap)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 피더(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 보울피더(11) 또는 보울피더(11) 및 리니어피더(12)를 포함하여 구성될 수 있다. 보울피더(11)는 후술할 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩을 수용하고 소정의 진동수단에 의하여 금속스크랩을 배출하여 도가니에 장입한다. 구체적으로, 보울피더(11)는 도 4에 도시된 바와 같이 보울(111) 및 제1진동발생부(112)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 보울(111)이 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩을 수용하게 되고, 제1진동발생부(112)가 보울(111)을 진동시켜 금속스크랩을 보울피더(11) 밖으로 배출하게 된다. 보울(111)은 도 5에 도시된 바와 같이, 저면(1111) 및 저면(1111)과 높이를 달리하는 보울트랙(1112)을 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩은 저면(1111)에 먼저 위치하게 되고, 제1진동발생부(112)가 보울(111)을 진동시키면 저면(1111)에 위치한 금속스크랩이 보울트랙(1112)으로 이송되어 보울트랙(1112)에 안착하게 된다. 보울트랙(1112)에 안착한 금속스크랩은 계속되는 진동에 의하여 원심력을 받으면서 이송방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 보울트랙(1112)을 따라 이송됨으로써 보울피더(11) 밖으로 배출된다. 참고로 도 5에서 괄호 안의 도면부호는 상위 구성요소를 의미하는데, 예를 들어 111은 보울(111)을 의미하지만 (11)은 보울(111)보다 상위 구성요소인 보울피더(11)를 의미한다. 비록 도 5에서는 한 층의 보울트랙(1112)만을 도시하고 있으나, 보울트랙(1112)은 높이를 달리하는 복수 층이 될 수 있고, 이 경우 저면(1111)과 보울트랙(1112)의 각 층은 높이를 달리하면서 나선형의 보울트랙(1112)을 형성하며, 금속스크랩은 나선형의 보울트랙(1112)을 따라 이송된다. 또한 진동은 회전 진동을 포함하며, 제1진동발생부(112)는 도 4에 도시된 것과 같이 바람직하게는 보울(111)의 하부에 부착되고, 전자석, 압전소자 또는 모터를 포함할 수 있으나, 한정하지 않는다. 다만 호퍼(20)로부터 보울(111)의 저면(1111)에 공급된 금속스크랩이 보울트랙(1112)으로 이송되어 보울트랙(1112)에 안착함에 있어서, 금속스크랩이 보울트랙(1112)에 안착하지 못한다면 도 5에 도시된 것과 같이 보울트랙(1112)에서 저면(1111)으로 반송될 수도 있으며, 보울트랙(1112)에 안착하더라도 진동이 너무 강하거나 기타 여러 가지 요인에 의해 이송 중에 저면(1111)으로 반송될 수도 있다. 피더(10)가 보울피더(11)뿐만 아니라 리니어피더(12)를 더 포함하는 경우, 리니어피더(12)는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 보울피더(11)에 결합되어 보울피더(11)로부터 배출되는 금속스크랩을 도가니에 장입하게 된다. 리니어피더(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 리니어트랙(121), 제2진동발생부(122) 및 밸브연결부(123)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 보울트랙(1112)을 따라 이송된 금속스크랩은 도 5에 도시된 것과 같이 리니어트랙(121)으로 이송되고, 금속스크랩은 리니어트랙(121)을 따라 이송되어 도가니에 장입된다. 제1진동발생부(112)의 진동만으로도 금속스크랩은 리니어트랙(121)을 따라 이송될 수 있으나, 도 4에 도시된 것과 같이 제2진동발생부(122)가 리니어트랙(121)의 하부에 부착되어 리니어트랙(121)을 진동시키면 금속스크랩이 더 원활하게 리니어트랙(121)을 따라 이송될 수 있다. 이때 제2진동발생부(122)는 전자석, 압전소자 또는 모터를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩은 곧바로 도가니에 장입될 수도 있고, 도 4에 도시된 것과 같이 리니어트랙(121) 끝단에 밸브연결부(123)가 위치하여 밸브(미도시)의 일단을 밸브연결부(123)에 연결하고, 도가니와 연결된 관 형태의 이송라인(미도시)을 밸브의 타단에 연결하여, 밸브를 열면 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩이 관 형태의 이송라인을 따라 도가니에 장입되고, 밸브를 잠그면 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩이 관 형태의 이송라인으로 이송되지 못하고 차단되게 할 수도 있다. 보울트랙(1112) 및 리니어트랙(121)을 따라 이송되는 금속스크랩은 도 5에 도시된 것과 같이 서로 밀착되거나 이격될 수 있는데, 이는 사용자가 일정한 진동주파수로 제1진동발생부(112)와 제2진동발생부(122)를 작동시켜도 반송되는 금속스크랩이 생기고, 보울트랙(1112)이나 리니어트랙(121) 내에서 뒤의 금속스크랩이 앞의 금속스크랩을 밀면서 금속스크랩이 이송되는 경우 뒤의 금속스크랩이 앞의 금속스크랩을 일정한 힘으로 민다고 볼 수 없기 때문이다. 따라서 금속스크랩의 크기가 모두 일정하고, 리니어트랙(121)을 따라 이송되는 금속스크랩의 상호 간격이 벌어질 경우 사용자가 이를 간격 없이 밀착되게 한다면, 피더(10)는 정량의 금속스크랩을 정속으로 도가니에 장입할 수 있어 금속스크랩정련공정의 효율을 높일 수 있다. 여기서 '정량'이란 피더(10)가 도가니로 장입하는 금속스크랩 하나를 의미하며, 뒤에서 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입한다고 표현할 때의 '원하는 양'과는 다른 의미이다. 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)의 피더(10)는 공지된 파트피더(parts feeder)와 다르지 않으므로 더 상세한 설명은 생략하기로 하며, 지금까지 설명한 피더(10)의 구성요소에 관한 내용은 예시적인 것으로, 피더(10)는 얼마든지 다른 다양한 형태로 구현될 수 있음을 명확히 한다.

호퍼(20)는 금속스크랩이 투입 또는 저장되고 금속스크랩을 피더(10)로 공급하는 기능을 한다. 호퍼(20)는 소정의 개폐장치를 구비하여 소정의 개폐장치의 작동에 따라, 사용자가 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하면 곧바로 금속스크랩이 호퍼(20)로부터 배출되어 피더(10)로 공급될 수도 있고, 투입된 금속스크랩의 일부 또는 전부가 호퍼(20)에 저장되었다가 나중에 배출되어 피더(10)로 공급될 수도 있다. 이렇게 호퍼(20)로부터 금속스크랩의 배출 또는 차단기능을 구비하는 소정의 개폐장치는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 호퍼개폐밸브(21)가 될 수 있으나, 소정의 개폐장치를 이러한 구성에 한정한다거나 소정의 개폐장치가 필수적인 구성요소라는 의미는 아니다. 또한 호퍼(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 피더(10)의 연직상방에 이격되어 위치할 수 있고, 금속스크랩을 하부에 위치하는 피더(10)로 낙하시키는 방식으로 금속스크랩을 피더(10)에 공급할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 호퍼(20)의 형태는 도 1 내지 도 3에 도시된 형태가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 호퍼(20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 습기제거막대히터(22)를 포함하여 구성될 수도 있다. 습기제거막대히터(22)는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이 호퍼(20) 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 습기제거막대히터(22)는, 호퍼(20)에 투입되어 저장된 금속스크랩의 습기를 제거하는 기능을 하는데, 전술한 바와 같이 금속스크랩은 도가니로 공급된 다음 가열을 받아서 금속스크랩 용탕을 형성할 수 있기 때문에 금속스크랩을 도가니에 장입하기 전에 금속스크랩의 습기를 제거할 필요가 있을 수 있기 때문이다. 습기제거막대히터(22)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 한쪽 끝이 뾰족한 막대 형태로 호퍼(20) 내에 2개가 있을 수 있으나, 습기제거막대히터(22)의 형태나 개수를 한정하는 것은 아니다. 그리고 호퍼(20)가 습기제거막대히터(22)를 포함하는 경우 후술할 제어부(40)가 제어신호를 습기제거막대히터(22)에 전달하여(이러한 신호 전달은 도면에 도시하지 않았음.) 습기제거막대히터(22)를 작동시키거나 작동을 중단시킬 수 있으며, 습기제거막대히터(22)의 온도를 조절할 수 있다.

로드셀(30)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 피더(10)의 하부에 설치되어 피더(10)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비한다. 로드셀(30)은 외부로부터 압력을 받았을 때 저항의 변화를 전기신호로 출력하는 방식, 정전용량의 변화를 전기신호로 출력하는 방식, 인덕턴스의 변화를 전기신호로 출력하는 방식 등이 있으나, 어느 한 가지 방식으로 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는 통상적으로 가장 많이 사용되는 방식인 스트레인 게이지(strain gauge)의 변형량을 저항으로 변화시키고, 이 저항을 휘트스톤 브리지(wheatstone bridge)를 통해 전압으로 출력하는 방식을 제안한다. 금속스크랩이 호퍼(20)로부터 피더(10)로 공급될 때 로드셀(30)은 피더(10)에 공급되는 금속스크랩의 무게의 변화를 측정하여 상기 무게의 변화를 전기신호로 출력하는데, 이러한 전기신호를 무게신호라고 하기로 하며, 이하 같다. 무게신호는 아날로그 신호일 수도 있고, 상기 아날로그 신호가 변환된 디지털 신호일 수도 있다. 무게신호가 디지털 신호인 경우 사용자는 로드셀(30)에 인터페이스를 연결하여 금속스크랩의 무게를 확인할 수 있다.

제어부(40)는 로드셀(30)이 측정한 금속스크랩의 무게에 따라 호퍼(20)로부터 피더(10)로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하는 기능을 구비한다. 제어부(40)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 후술할 지지프레임(60)의 일측에 설치될 수 있으나, 제어부(40)의 위치를 제한하는 것은 아니다. (가) 제어부(40)에서 사용자는, 호퍼(20)로부터 피더(10)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 피더(10)임.)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 미리 설정할 수 있는데(이러한 무게를 미리 설정한 무게라고 하기로 하며, 이하 같다.), 호퍼(20)로부터 피더(10)로 금속스크랩이 공급되는 동안, 제어부(40)는 로드셀(30)로부터 지속적으로 무게신호를 수신하여 피더(10) 내의 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 피더(10)로의 금속스크랩 공급을 차단한다. 구체적으로, 호퍼(20)가 호퍼개폐밸브(21)를 구비하는 경우라면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 무게신호를 수신받은 제어부(40)는 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 잠글 수 있으나, 제어부(40)가 호퍼(20)로부터 피더(10)로의 금속스크랩 공급을 차단하는 방법을 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 방식으로 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다. 예를 들어 사용자가, 원하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하였지만 피더(10)는 원하는 양의 10분의 1만 수용할 수 있다면, 그 10분의 1에 해당하는 무게를 제어부(40)에서 설정하고(즉 미리 설정한 무게는 원하는 양의 10분의 1임.) 피더(10)는 호퍼(20)로부터 미리 설정한 무게의 금속스크랩을 10회 공급받아 원하는 양의 금속스크랩을 10회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있으며, 여기서 원하는 양을 초과하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한 경우라도 원하는 양의 금속스크랩을 10회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있다. (나1) 피더(10)가 호퍼(20)로부터 공급받은 금속스크랩을 모두 도가니로 장입하고 나면, 사용자가 직접 호퍼개폐밸브(21)를 다시 여는 등의 방법으로 호퍼(20)가 다시 피더(10)로 금속스크랩을 공급하도록 하도록 할 수 있고, 이때에도 미리 설정한 무게에 도달하면 제어부(40)는 호퍼(20)에서 피더(10)로의 금속스크랩 공급을 차단하게 된다. 이러한 방식으로 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다. (나2) 또한 제어부(40)에서 사용자는, 피더(10)에 공급된 금속스크랩의 최소무게를 설정할 수 있는데, 제어부(40)는 로드셀(30)로부터 무게신호를 지속적으로 수신받아서 피더(10)에 공급된 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어졌다고 판단하면 호퍼(20)가 피더(10)로 금속스크랩을 공급하도록 할 수 있다. 예를 들어, 호퍼(20)에서 피더(10)로 금속스크랩이 공급되다가 피더(10)에 공급되는 금속스크랩이 미리 설정한 무게에 도달하여 호퍼(20)에서 피더(10)로의 금속스크랩 공급이 차단되고 피더(10)는 도가니로 금속스크랩을 장입하는 경우, 최소무게를 0으로 설정하였다면 피더(10)가 공급받은 모든 금속스크랩을 도가니로 장입하여 피더(10) 내의 금속스크랩의 무게가 0이라는 무게신호를 수신한 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 다시 호퍼(20)가 피더(10)로 금속스크랩을 미리 설정한 무게에 도달할 때까지 공급하도록 할 수 있고, 최소무게를 미리 설정한 무게의 절반으로 설정하였다면 피더(10)가 공급받은 금속스크랩을 도가니로 장입하는 도중에 피더(10) 내의 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게의 절반 이하라는 무게신호를 수신한 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 다시 호퍼(20)가 피더(10)로 금속스크랩을 미리 설정한 무게에 도달할 때까지 공급하도록 할 수 있다. 피더(10) 내의 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하여서 호퍼(20)가 피더(10)로 금속스크랩을 다시 공급하기 시작할 때에도 피더(10)가 도가니로 금속스크랩을 장입하는 동작이 중단되지는 않으므로, 이러한 방식으로도 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다. 상기 (가), (나1) 및 (나2)를 종합하여 볼 때, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다.

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 피더챔버(50)를 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 피더챔버(50)는 내부에 피더(10)가 위치한다. 그리고 로드셀(30)은 피더챔버(50) 내부에 포함될 수도 있고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 피더챔버(50) 외부에 존재할 수도 있다. 그리고 도 1 내지 도 3에 도시되지는 않았지만 피더챔버(50)가 진공밸브를 포함하여, 사용자는 진공밸브에 외부의 진공펌프를 연결하여 진공펌프를 작동시킴으로써 피더챔버(50) 내부를 진공 상태로 만들 수 있으며, 진공밸브의 개폐는 전술한 제어부(40)에서 제어신호를 진공밸브에 전달함으로써 이루어질 수 있다. 또한 사용자는 피더챔버(50) 내부를 불활성가스로 충진할 수도 있다. 이렇게 피더챔버(50) 내부를 진공 상태로 만들거나 불활성가스로 충진하는 것은 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩이 공기 중의 산소 등과 반응하지 않을 필요가 있을 수 있기 때문이다. 또한 피더챔버(50)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 피더챔버게이트밸브(51)를 포함할 수도 있는데, 피더챔버게이트밸브(51)를 열어놓으면 피더챔버(50) 내의 피더(10)에 금속스크랩을 공급할 수 있고 피더챔버게이트밸브(51)를 잠가놓으면 피더챔버(50) 내의 피더(10)에 금속스크랩을 공급할 수 없으므로, 피더챔버게이트밸브(51)는 호퍼(20)로부터 배출된 금속스크랩의 공급 또는 차단기능을 구비한다고 할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(40)는 제어신호를 피더챔버게이트밸브(51)로 전달하여 피더챔버게이트밸브(51)를 열거나 잠글 수 있다. 또한 호퍼개폐밸브(21) 및 피더챔버게이트밸브(51)가 모두 금속스크랩공급장치(1)의 구성요소라면, 상기 (가), (나1) 또는 (나2)에서, 제어부(40)는 호퍼(20)에서 피더(10)로의 금속스크랩 공급을 차단하는 경우 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 먼저 잠그고 순차적으로 제어신호를 피더챔버게이트밸브(51)로 전달하여 피더챔버게이트밸브(51)를 잠글 수 있고, 상기 (나2)에서, 제어부(40)는 다시 호퍼(20)에서 피더(10)로 금속스크랩을 공급하는 경우 제어신호를 피더챔버게이트밸브(51)로 전달하여 피더챔버게이트밸브(51)를 먼저 열고 순차적으로 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 열 수 있다. 물론 상기 (나1)에서 사용자가 직접 호퍼개폐밸브(21)를 여는 경우, 그 전에 사용자가 직접 피더챔버게이트밸브(51)를 열 수도 있다.

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 지지프레임(60)을 더 포함할 수 있다. 호퍼(20)가 피더(10)의 연직상방에 이격되어 위치하는 경우 호퍼(20)를 지지하는 지지프레임(60)이 필요하고, 피더(10)가 내리누르는 압력을 받는 로드셀(30)이 로드셀(30)과 접촉하는 지면의 성질과 관계 없이 센서의 기능을 발휘하려면 피더(10)를 지지프레임(60)이 지지하고 피더(10) 하부의 로드셀(30)은 지면과 이격될 필요가 있다. 즉, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)가 지지프레임(60)을 포함하는 경우, 지지프레임(60)은 호퍼(20), 피더(10) 또는 호퍼(20) 및 피더(10)를 지지하는 기능을 하며, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)가 피더챔버(50)까지 포함한다면, 지지프레임(60)은 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 형태로 호퍼(20), 피더(10), 피더챔버(50) 및 제어부(40)를 지지할 수 있으나, 이러한 지지프레임(60)의 형태나 지지프레임(60)이 지지하는 대상을 한정하는 것은 아니다.

(A) 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다(도 8에 도시된 순서도 참조.). 금속스크랩공급방법에 있어서 금속스크랩공급장치(1)는 피더챔버(50)도 필수 구성요소로 포함한다.

(A1) 사용자가 제어부(40)에서, 호퍼(20)로부터 피더(10)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 피더(10)임.)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 설정한다. 이 무게를 설정할 때에는 피더(10)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 수용할 수 있는지, 피더(10)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 공급받을 경우 도가니에 공급받은 금속스크랩을 연속적으로 장입할 수 있는지 등을 고려하여야 한다. 또한 이 단계에서 상기 (나2)에서 설명한 최소무게를 제어부(40)에서 설정할 수도 있다.

(A2) 사용자가 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한다. 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 양은 미리 설정한 무게 이상이 되도록 정하는 것이 바람직하고, 도가니에 장입하고자 하는 원하는 양이 되도록 정하는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 피더(10)로 금속스크랩을 공급할 것인지를 고려하여 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 10회에 걸쳐서 피더(10)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 10배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하다. 이를 일반화하자면, n회에 걸쳐서 피더(10)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 n배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하며, 여기서 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게를 이하 수학식 1을 통하여 나타내었다.

[수학식 1]

w_h1 = n × w_d

(w_h1 = 최소무게를 설정하지 않은 경우 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게, n = 호퍼(20)에서 피더(10)로의 공급 횟수, w_d = 미리 설정한 무게)

다만 (A1)단계에서 최소무게를 설정하였다면 이를 고려하여 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 피더(10)로 금속스크랩을 공급할 것인지를 정한 다음 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 양을 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 최소무게를 미리 설정한 무게의 절반으로 설정하였고, 9회에 걸쳐서 피더(10)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 5배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하다. 이를 일반화하여, 최소무게를 설정한 경우 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게를 이하 수학식 2를 통하여 나타내었다.

[수학식 2]

w_h2 = w_d + (n-1) × w_m

(w_h2 = 최소무게를 설정한 경우 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게, w_d = 미리 설정한 무게, n = 호퍼(20)에서 피더(10)로의 공급 횟수, w_m = 최소무게)

만약 수학식 1 또는 수학식 2에 의하여 산출된 무게에 정확히 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하기 어려울 경우, 상기 산출된 무게를 초과하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하여도 무방하나, 이 경우 원하는 공급 횟수를 초과하여 호퍼(20)에서 피더(10)로 공급이 되지 않도록 하여야 하는데, 상기 (나1)과 같이 최소무게를 설정하지 않은 경우라면 원하는 공급 횟수만큼의 공급이 끝난 후에 사용자가 호퍼개폐밸브(21)를 다시 여는 등의 동작만 하지 않으면 되지만, 상기 (나2)와 같이 최소무게를 설정한 경우라면 원하는 공급 횟수만큼의 공급이 끝난 후에 호퍼(20)가 더 이상의 금속스크랩을 피더(10)로 공급하지 않도록 제어부(40)를 설정하는 등의 방법을 고려하여야 한다. 그리고 호퍼(20)에 투입할 금속스크랩의 무게를 미리 정해 놓고, 수학식 1 또는 수학식 2로부터 다른 변수의 값을 산출하는 것도 가능함은 물론이다. 또한 호퍼(20)가 습기제거막대히터(22)를 포함하는 경우라면 이 단계에서, 제어부(40)가 제어신호를 습기제거막대히터(22)에 전달하여 습기제거막대히터(22)를 작동시킴으로써 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩의 습기를 제거할 수 있다.

(A3) 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩이 피더(10)로 공급된다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 피더챔버게이트밸브(51)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 피더챔버게이트밸브(51)로 전달하여 피더챔버게이트밸브(51)를 먼저 열고 순차적으로 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 피더(10)로 공급되도록 할 수 있다. 물론 사용자가 직접, 피더챔버게이트밸브(51)를 먼저 열고 그 후에 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 피더(10)로 공급되도록 할 수도 있다.

(A4) 피더(10)에 금속스크랩이 공급된 후에는 피더챔버(50) 내부를 진공 상태로 만든 다음 불활성가스로 충진한다. 상기 불활성가스는 아르곤가스가 바람직하고, 이를 대기압까지 충진하는 것이 바람직하나, 불활성가스의 종류나 충진 압력을 이에 한정하는 것은 아니다.

(A5) 로드셀(30)이 피더(10)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성한다.

(A6) 제어부(40)가 무게신호를 수신하여 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 피더(10)로의 금속스크랩공급을 차단한다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 피더챔버게이트밸브(51)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 먼저 잠그고 순차적으로 제어신호를 피더챔버게이트밸브(51)로 전달하여 피더챔버게이트밸브(51)를 잠금으로써 호퍼(20)로부터 피더(10)로의 금속스크랩공급을 차단할 수 있다.

(A7) 피더(10)가 피더(10)에 공급된, 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입한다.

이후에는, 원하는 양의 금속스크랩이 모두 도가니에 장입될 때까지 (A3) 내지 (A7)단계를 반복하여 수행한다. 다만 최소무게를 설정한 경우, 피더(10)가 금속스크랩을 도가니에 장입하는 도중에 로드셀(30)로부터 지속적으로 무게신호를 받는 제어부(40)가 피더(10) 내부의 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어졌다고 판단하면, 그럴 때마다 상기 (A3) 내지 (A6)단계를 수행하면서 피더(10)는 도가니로의 금속스크랩 장입을 중단하지 않는 과정을 원하는 양의 금속스크랩이 모두 호퍼(20)에서 피더(10)로 공급되어 도가니에 장입될 때까지 수행한다.

이렇듯 본 발명의 금속스크랩공급방법에 의하면 로드셀(30)이 금속스크랩의 무게를 측정할 수 있으므로 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있을 뿐만 아니라, 피더(10)가 호퍼(20)로부터 공급받은 금속스크랩의 전부 또는 일부를 소비하더라도 호퍼(20)로부터 금속스크랩을 공급받을 수 있으므로 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다.

본 발명의 금속스크랩정련시스템은 금속스크랩공급장치(1)를 포함하여 이루어진다. 여기서 금속스크랩공급장치(1)는 피더(10), 호퍼(20), 로드셀(30) 및 제어부(40)를 필수 구성요소로서 포함하고, 전술한 금속스크랩공급장치(1)의 다른 구성요소들은 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 금속스크랩정련시스템은 금속스크랩공급장치(1) 외에도 도가니, 가열원 및 잉곳배출장치를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 금속스크랩정련시스템의 구현에 있어 전술한 금속스크랩공급방법이 사용될 수 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다.

[실시예 2]

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 장치로서 제1피더(10a), 제2피더(10b), 호퍼(20), 제1로드셀(30a), 제2로드셀(30b) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어진다. 도 6에서는 이러한 금속스크랩공급장치(1)의 일실시예를 나타내는 정단면도가 도시되어 있고, 도 7에서는 금속스크랩공급장치(1)의 일실시예를 나타내는 평면도가 도시되어 있다. 이하, 도 6 및 도 7 등을 참조하여 금속스크랩공급장치(1)를 이루는 각 구성요소별로 상술하기로 한다.

제1피더(10a)는 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 기능을 하고, 제2피더(10b)도 이와 같다. 제2피더(10b)는 제1피더(10a)에 대응되게 위치할 수 있는데, 예를 들면 도 6에 도시된 것과 같이 위치할 수 있다. 제1피더(10a)가 금속스크랩을 도가니에 장입한 후에 제2피더(10b)가 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있고, 그 반대의 순서도 가능하며, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 동시에 금속스크랩을 도가니에 장입할 수도 있고, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 교번하여 금속스크랩을 도가니에 장입할 수도 있다. 통상의 금속스크랩정련공정은 금속스크랩을 도가니에 장입하고 소정의 가열수단(플라즈마, 전자빔, 유도코일 등 한정하지 않음.)으로 금속스크랩을 가열하여 금속스크랩 용탕을 형성한 다음, 금속스크랩 내의 불순물을 증발시키거나 반응성 가스와 반응시키는 등의 과정을 거쳐 이루어진다. 여기서 금속스크랩은 타이타늄스크랩(titanium scrap), 실리콘스크랩(silicon scrap) 또는 알루미늄스크랩(aluminum scrap)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 제1피더(10a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 보울피더(11) 또는 보울피더(11) 및 리니어피더(12)를 포함하여 구성될 수 있고, 제2피더(10b)도 이와 같다. 보울피더(11)는 후술할 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩을 수용하고 소정의 진동수단에 의하여 금속스크랩을 배출하여 도가니에 장입한다. 구체적으로, 보울피더(11)는 도 4에 도시된 바와 같이 보울(111) 및 제1진동발생부(112)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 보울(111)이 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩을 수용하게 되고, 제1진동발생부(112)가 보울(111)을 진동시켜 금속스크랩을 보울피더(11) 밖으로 배출하게 된다. 보울(111)은 도 5에 도시된 바와 같이, 저면(1111) 및 저면(1111)과 높이를 달리하는 보울트랙(1112)을 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 호퍼(20)로부터 공급되는 금속스크랩은 저면(1111)에 먼저 위치하게 되고, 제1진동발생부(112)가 보울(111)을 진동시키면 저면(1111)에 위치한 금속스크랩이 보울트랙(1112)으로 이송되어 보울트랙(1112)에 안착하게 된다. 보울트랙(1112)에 안착한 금속스크랩은 계속되는 진동에 의하여 원심력을 받으면서 이송방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 보울트랙(1112)을 따라 이송됨으로써 보울피더(11) 밖으로 배출된다. 비록 도 5에서는 한 층의 보울트랙(1112)만을 도시하고 있으나, 보울트랙(1112)은 높이를 달리하는 복수 층이 될 수 있고, 이 경우 저면(1111)과 보울트랙(1112)의 각 층은 높이를 달리하면서 나선형의 보울트랙(1112)을 형성하며, 금속스크랩은 나선형의 보울트랙(1112)을 따라 이송된다. 또한 진동은 회전 진동을 포함하며, 제1진동발생부(112)는 도 4에 도시된 것과 같이 바람직하게는 보울(111)의 하부에 부착되고, 전자석, 압전소자 또는 모터를 포함할 수 있으나, 한정하지 않는다. 다만 호퍼(20)로부터 보울(111)의 저면(1111)에 공급된 금속스크랩이 보울트랙(1112)으로 이송되어 보울트랙(1112)에 안착함에 있어서, 금속스크랩이 보울트랙(1112)에 안착하지 못한다면 도 5에 도시된 것과 같이 보울트랙(1112)에서 저면(1111)으로 반송될 수도 있으며, 보울트랙(1112)에 안착하더라도 진동이 너무 강하거나 기타 여러 가지 요인에 의해 이송 중에 저면(1111)으로 반송될 수도 있다. 제1피더(10a)가 보울피더(11)뿐만 아니라 리니어피더(12)를 더 포함하는 경우, 리니어피더(12)는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 보울피더(11)에 결합되어 보울피더(11)로부터 배출되는 금속스크랩을 도가니에 장입하게 되고, 제2피더(10b)도 이와 같다. 리니어피더(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 리니어트랙(121), 제2진동발생부(122) 및 밸브연결부(123)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우 보울트랙(1112)을 따라 이송된 금속스크랩은 도 5에 도시된 것과 같이 리니어트랙(121)으로 이송되고, 금속스크랩은 리니어트랙(121)을 따라 이송되어 도가니에 장입된다. 제1진동발생부(112)의 진동만으로도 금속스크랩은 리니어트랙(121)을 따라 이송될 수 있으나, 도 4에 도시된 것과 같이 제2진동발생부(122)가 리니어트랙(121)의 하부에 부착되어 리니어트랙(121)을 진동시키면 금속스크랩이 더 원활하게 리니어트랙(121)을 따라 이송될 수 있다. 이때 제2진동발생부(122)는 전자석, 압전소자 또는 모터를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩은 곧바로 도가니에 장입될 수도 있고, 도 4에 도시된 것과 같이 리니어트랙(121) 끝단에 밸브연결부(123)가 위치하여 밸브(미도시)의 일단을 밸브연결부(123)에 연결하고, 도가니와 연결된 관 형태의 이송라인(미도시)을 밸브의 타단에 연결하여, 밸브를 열면 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩이 관 형태의 이송라인을 따라 도가니에 장입되고, 밸브를 잠그면 리니어트랙(121)을 따라 이송된 금속스크랩이 관 형태의 이송라인으로 이송되지 못하고 차단되게 할 수도 있다. 보울트랙(1112) 및 리니어트랙(121)을 따라 이송되는 금속스크랩은 도 5에 도시된 것과 같이 서로 밀착되거나 이격될 수 있는데, 이는 사용자가 일정한 진동주파수로 제1진동발생부(112)와 제2진동발생부(122)를 작동시켜도 반송되는 금속스크랩이 생기고, 보울트랙(1112)이나 리니어트랙(121) 내에서 뒤의 금속스크랩이 앞의 금속스크랩을 밀면서 금속스크랩이 이송되는 경우 뒤의 금속스크랩이 앞의 금속스크랩을 일정한 힘으로 민다고 볼 수 없기 때문이다. 따라서 금속스크랩의 크기가 모두 일정하고, 리니어트랙(121)을 따라 이송되는 금속스크랩의 상호 간격이 벌어질 경우 사용자가 이를 간격 없이 밀착되게 한다면, 제1피더(10a)는 정량의 금속스크랩을 정속으로 도가니에 장입할 수 있어 금속스크랩정련공정의 효율을 높일 수 있고, 제2피더(10b)도 이와 같다. 여기서 '정량'이란 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)가 도가니로 장입하는 금속스크랩 하나를 의미하며, 뒤에서 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입한다고 표현할 때의 '원하는 양'과는 다른 의미이다. 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)의 제1피더(10a)는 공지된 파트피더(parts feeder)와 다르지 않으므로 더 상세한 설명은 생략하기로 하며, 지금까지 설명한 제1피더(10a)의 구성요소에 관한 내용은 예시적인 것으로, 제1피더(10a)는 얼마든지 다른 다양한 형태로 구현될 수 있음을 명확히 한다(제2피더(10b)에 대해서도 이와 같다.).

호퍼(20)는 금속스크랩이 투입 또는 저장되고 금속스크랩을 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급하는 기능을 한다. 호퍼(20)는 소정의 개폐장치를 구비하여 소정의 개폐장치의 작동에 따라, 사용자가 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하면 곧바로 금속스크랩이 호퍼(20)로부터 배출되어 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급될 수도 있고, 투입된 금속스크랩의 일부 또는 전부가 호퍼(20)에 저장되었다가 나중에 배출되어 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급될 수도 있다. 이렇게 호퍼(20)로부터 금속스크랩의 배출 또는 차단기능을 구비하는 소정의 개폐장치는 도 6에 도시된 것과 같은 호퍼개폐밸브(21)가 될 수 있으나, 소정의 개폐장치를 이러한 구성에 한정한다거나 소정의 개폐장치가 필수적인 구성요소라는 의미는 아니다. 또한 호퍼(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)의 연직상방에 이격되어 위치할 수 있고, 제1피더(10a)의 연직상방의 위치와 제2피더(10b)의 연직상방의 위치 사이를 이동하면서(도 6에서는 호퍼(20)가 제1피더(10a)의 연직상방에서 제2피더(10b)의 연직상방으로 이동한 상태임.) 금속스크랩을 하부에 위치하는 제1피더(10a)로 낙하시키는 방식으로 금속스크랩을 제1피더(10a)에 공급할 수 있으며, 금속스크랩을 하부에 위치하는 제2피더(10b)로 낙하시키는 방식으로 금속스크랩을 제2피더(10b)에 공급할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 호퍼(20)의 형태는 도 6 및 도 7에 도시된 형태가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 호퍼(20)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 습기제거막대히터(22)를 포함하여 구성될 수도 있다. 습기제거막대히터(22)는 도 6 내지 도 7에 도시된 것과 같이 호퍼(20) 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 습기제거막대히터(22)는, 호퍼(20)에 투입되어 저장된 금속스크랩의 습기를 제거하는 기능을 하는데, 전술한 바와 같이 금속스크랩은 도가니로 공급된 다음 가열을 받아서 금속스크랩 용탕을 형성할 수 있기 때문에 금속스크랩을 도가니에 장입하기 전에 금속스크랩의 습기를 제거할 필요가 있을 수 있기 때문이다. 습기제거막대히터(22)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 한쪽 끝이 뾰족한 막대 형태로 호퍼(20) 내에 2개가 있을 수 있으나, 습기제거막대히터(22)의 형태나 개수를 한정하는 것은 아니다. 그리고 호퍼(20)가 습기제거막대히터(22)를 포함하는 경우 후술할 제어부(40)가 제어신호를 습기제거막대히터(22)에 전달하여(이러한 신호 전달은 도면에 도시하지 않았음.) 습기제거막대히터(22)를 작동시키거나 작동을 중단시킬 수 있으며, 습기제거막대히터(22)의 온도를 조절할 수 있다.

제1로드셀(30a)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1피더(10a)의 하부에 설치되어 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비한다. 그리고 제2로드셀(30b)은 도 6에 도시된 바와 같이 제2피더(10b)의 하부에 설치되어 제2피더(10b)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하는 기능을 구비한다. 제1로드셀(30a)은 외부로부터 압력을 받았을 때 저항의 변화를 전기신호로 출력하는 방식, 정전용량의 변화를 전기신호로 출력하는 방식, 인덕턴스의 변화를 전기신호로 출력하는 방식 등이 있으나, 어느 한 가지 방식으로 한정하는 것은 아니고, 제2로드셀(30b)도 이와 같다. 바람직하게는 통상적으로 가장 많이 사용되는 방식인 스트레인 게이지(strain gauge)의 변형량을 저항으로 변화시키고, 이 저항을 휘트스톤 브리지(wheatstone bridge)를 통해 전압으로 출력하는 방식을 제안한다. 금속스크랩이 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로 공급될 때 제1로드셀(30a)은 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩의 무게의 변화를 측정하여 상기 무게의 변화를 전기신호로 출력하는데, 이러한 전기신호를 무게신호라고 하기로 하며, 이하 같다. 그리고 금속스크랩이 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)로 공급될 때 제2로드셀(30b)은 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩의 무게의 변화를 측정하여 상기 무게의 변화를 전기신호로 출력하는데, 이러한 전기신호 또한 무게신호라고 하기로 하며, 이하 같다. 무게신호는 아날로그 신호일 수도 있고, 상기 아날로그 신호가 변환된 디지털 신호일 수도 있다. 무게신호가 디지털 신호인 경우 사용자는 제1로드셀(30a) 또는 제2로드셀(30b)에 인터페이스를 연결하여 금속스크랩의 무게를 확인할 수 있다.

제어부(40)는 제1로드셀(30a)이 측정한 금속스크랩의 무게에 따라 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하고, 제2로드셀(30b)이 측정한 금속스크랩의 무게에 따라 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)로 공급되는 금속스크랩공급량을 제어하는 기능을 구비한다. 제어부(40)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 후술할 지지프레임(60)의 일측에 설치될 수 있으나, 제어부(40)의 위치를 제한하는 것은 아니다. (다) 제어부(40)에서 사용자는, 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제1피더(10a)임.)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 미리 설정할 수 있는데(이러한 무게를 미리 설정한 무게라고 하기로 하며, 이하 같다.), 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로 금속스크랩이 공급되는 동안, 제어부(40)는 제1로드셀(30a)로부터 지속적으로 무게신호를 수신하여 제1피더(10a) 내의 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩 공급을 차단한다. 또한 제어부(40)에서 사용자는, 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제2피더(10b)임.)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 미리 설정할 수 있는데(이러한 무게 또한 미리 설정한 무게라고 하기로 하며, 이하 같다.), 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)로 금속스크랩이 공급되는 동안, 제어부(40)는 제2로드셀(30b)로부터 지속적으로 무게신호를 수신하여 제2피더(10b) 내의 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)로의 금속스크랩 공급을 차단한다. 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게는 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 구체적으로, 호퍼(20)가 호퍼개폐밸브(21)를 구비하는 경우라면, 제1로드셀(30a)로부터 무게신호를 수신받은 제어부(40)는 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 잠글 수 있으나, 제어부(40)가 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩 공급을 차단하는 방법을 이에 한정하는 것은 아니고, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2로드셀(30b)로부터 무게신호를 수신받은 제어부(40)는 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 잠글 수 있으나, 제어부(40)가 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)로의 금속스크랩 공급을 차단하는 방법을 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 방식으로 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다. 예를 들어 사용자가, 원하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하였지만 제1피더(10a)는 원하는 양의 10분의 1만 수용할 수 있다면, 그 10분의 1에 해당하는 무게를 제어부(40)에서 설정하고(즉 미리 설정한 무게는 원하는 양의 10분의 1임.) 제1피더(10a)는 호퍼(20)로부터 미리 설정한 무게의 금속스크랩을 10회 공급받아 원하는 양의 금속스크랩을 10회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있으며, 여기서 원하는 양을 초과하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한 경우라도 원하는 양의 금속스크랩을 10회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있다. 제2피더(10b)에 대하여도 이와 같다. 또 다른 예로, 사용자가, 원하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하였지만 제1피더(10a)는 원하는 양의 10분의 1만 수용할 수 있고 제2피더(10b) 또한 원하는 양의 10분의 1만 수용할 수 있다면, 제어부(40)에서 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 원하는 양의 10분의 1에 해당하는 무게를 설정하고 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여도 원하는 양의 10분의 1에 해당하는 무게를 설정하여, 제1피더(10a)가 호퍼(20)로부터 미리 설정한 무게의 금속스크랩을 5회 공급받고 제2피더(10b)가 호퍼(20)로부터 미리 설정한 무게의 금속스크랩을 5회 공급받아 원하는 양의 금속스크랩을 도가니로 장입할 수 있으며, 여기서 원하는 양을 초과하는 양의 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한 경우라도 원하는 양의 금속스크랩을 도가니로 장입할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1피더(10a)가 먼저 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아 도가니에 장입하는 동안 제2피더(10b)가 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아 대기하고 있다가, 제1피더(10a)의 장입이 끝나면 제2피더(10b)가 공급받은 금속스크랩을 도가니에 장입하고, 제2피더(10b)가 금속스크랩을 장입하는 동안 제1피더(10a)는 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아 대기하고 있다가, 제2피더(10b)의 장입이 끝나면 제1피더(10a)가 공급받은 금속스크랩을 도가니에 장입하는 방식으로, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 원하는 양의 금속스크랩을 각각 5회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있다. 또 다른 방법으로, 제1피더(10a)가 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받고 제2피더(10b)도 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 동시에 금속스크랩을 도가니에 장입하고, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)의 장입이 끝나면, 다시 제1피더(10a)가 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받고 제2피더(10b)도 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 동시에 금속스크랩을 도가니에 장입하는 방식으로, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 원하는 양의 금속스크랩을 각각 5회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있다. 또 다른 방법으로, 제1피더(10a)가 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받고 제2피더(10b)도 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 교번하여 금속스크랩을 도가니에 장입하고, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)의 장입이 끝나면, 다시 제1피더(10a)가 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받고 제2피더(10b)도 원하는 양의 10분의 1의 금속스크랩을 공급받아 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 교번하여 금속스크랩을 도가니에 장입하는 방식으로, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 원하는 양의 금속스크랩을 각각 5회에 걸쳐 도가니로 장입할 수 있다. 여기서 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 교번하여 금속스크랩을 도가니에 장입한다는 것은 제1피더(10a) 및 제2피더(10b) 중 어느 하나가 공급받은 금속스크랩을 모두 장입한 다음 다른 하나가 공급받은 금속스크랩을 장입한다는 의미가 아니라, 제1피더(10a)의 진동주파수 및 제2피더(10b)의 진동주파수 등을 조절하여 제1피더(10a)(예를 들어 더욱 구체적으로 말하자면 제1피더(10a)의 리니어피더(12))에서 금속스크랩 하나를 도가니로 장입하면 그 다음에 제2피더(10b)(예를 들어 더욱 구체적으로 말하자면 제2피더(10b)의 리니어피더(12))에서 금속스크랩 하나를 도가니로 장입한다는 의미이며, 이하 같다. 같은 맥락에서, 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 동시에 금속스크랩을 도가니에 장입한다는 것은 제1피더(10a)의 진동주파수 및 제2피더(10b)의 진동주파수 등을 조절하여 제1피더(10a)(예를 들어 더욱 구체적으로 말하자면 제1피더(10a)의 리니어피더(12))에서 금속스크랩 하나를 도가니로 장입할 때 이와 동시에 제2피더(10b)(예를 들어 더욱 구체적으로 말하자면 제2피더(10b)의 리니어피더(12))에서 금속스크랩 하나를 도가니로 장입한다는 의미이며, 이하 같다. (라1) 제1피더(10a)가 호퍼(20)로부터 공급받은 금속스크랩을 모두 도가니로 장입하고 나면, 사용자가 직접 호퍼개폐밸브(21)를 다시 여는 등의 방법으로 호퍼(20)가 다시 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하도록 하도록 할 수 있고, 이때에도 미리 설정한 무게에 도달하면 제어부(40)는 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 금속스크랩 공급을 차단하게 된다. 제2피더(10b)에 대하여도 이와 같다. 이러한 방식으로 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다. (라2) 또한 제어부(40)에서 사용자는, 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩의 최소무게를 설정할 수 있는데, 제어부(40)는 제1로드셀(30a)로부터 무게신호를 지속적으로 수신받아서 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어졌다고 판단하면 호퍼(20)가 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하도록 할 수 있다. 제2피더(10b) 및 제2로드셀(30b)에 대하여도 이와 같다. 제1피더(10a)에 대해서만 예를 들자면, 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로 금속스크랩이 공급되다가 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩이 미리 설정한 무게에 도달하여 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 금속스크랩 공급이 차단되고 제1피더(10a)는 도가니로 금속스크랩을 장입하는 경우, 최소무게를 0으로 설정하였다면 제1피더(10a)가 공급받은 모든 금속스크랩을 도가니로 장입하여 제1피더(10a) 내의 금속스크랩의 무게가 0이라는 무게신호를 수신한 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 다시 호퍼(20)가 제1피더(10a)로 금속스크랩을 미리 설정한 무게에 도달할 때까지 공급하도록 할 수 있고, 최소무게를 미리 설정한 무게의 절반으로 설정하였다면 제1피더(10a)가 공급받은 금속스크랩을 도가니로 장입하는 도중에 제1피더(10a) 내의 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게의 절반 이하라는 무게신호를 수신한 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 다시 호퍼(20)가 제1피더(10a)로 금속스크랩을 미리 설정한 무게에 도달할 때까지 공급하도록 할 수 있다. 제1피더(10a) 내의 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하여서 호퍼(20)가 제1피더(10a)로 금속스크랩을 다시 공급하기 시작할 때에도 제1피더(10a)가 도가니로 금속스크랩을 장입하는 동작이 중단되지는 않으므로, 이러한 방식으로도 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다. 상기 (다), (라1) 및 (라2)를 종합하여 볼 때, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 원하는 양의 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있다. 또한 제어부(40)는 호퍼(20)가 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 수 있도록 하기 위하여 호퍼(20)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어 제어부(40)는 제어신호를 호퍼(20) 이동을 위한 에어실린더(미도시)에 전달하여 호퍼(20)를 제1피더(10a)의 연직상방의 위치와 제2피더(10b)의 연직상방의 위치 사이에서 이동하게 할 수 있다.

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 제1피더챔버(50a) 및 제2피더챔버(50b)를 더 포함할 수 있다. 제1피더챔버(50a)와 제2피더챔버(50b)는 외부에서 하나의 챔버처럼 보이나 상기 하나의 챔버의 내부에서 양 챔버는 분리되어 각각 독립된 공간을 가지며, 도 6에 도시된 바와 같이, 독립된 제1피더챔버(50a)의 내부에 제1피더(10a)가 위치하고, 독립된 제2피더챔버(50b)의 내부에 제2피더(10b)가 위치한다. 그리고 제1로드셀(30a)은 제1피더챔버(50a) 내부에 포함될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 제1피더챔버(50a) 외부에 존재할 수도 있으며, 제2로드셀(30b)은 제2피더챔버(50b) 내부에 포함될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 제2피더챔버(50b) 외부에 존재할 수도 있다. 그리고 도 6 및 도 7에 도시되지는 않았지만 분리된 제1피더챔버(50a) 및 제2피더챔버(50b)가 각각 진공밸브를 포함하여, 사용자는 진공밸브에 외부의 진공펌프를 연결하여 진공펌프를 작동시킴으로써 독립된 제1피더챔버(50a) 내부 및 독립된 제2피더챔버(50b) 내부를 각각 개별적으로 진공 상태로 만들 수 있으며, 진공밸브의 개폐는 전술한 제어부(40)에서 제어신호를 진공밸브에 전달함으로써 이루어질 수 있다. 또한 사용자는 독립된 제1피더챔버(50a) 내부 및 독립된 제2피더챔버(50b) 내부를 각각 개별적으로 불활성가스로 충진할 수도 있다. 이렇게 제1피더챔버(50a) 내부 및 제2피더챔버(50b) 내부를 진공 상태로 만들거나 불활성가스로 충진하는 것은 금속스크랩정련공정에서 금속스크랩이 공기 중의 산소 등과 반응하지 않을 필요가 있을 수 있기 때문이다. 또한 도 6에 도시된 바와 같이, 제1피더챔버(50a)는 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함할 수 있고, 제2피더챔버(50b)는 제2피더챔버게이트밸브(51b)를 포함할 수 있다. 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 열어 놓으면 제1피더챔버(50a) 내의 제1피더(10a)에 금속스크랩을 공급할 수 있고, 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 잠가놓으면 제1피더챔버(50a) 내의 제1피더(10a)에 금속스크랩을 공급할 수 없으므로, 제1피더챔버게이트밸브(51a)는 호퍼(20)로부터 배출된 금속스크랩의 공급 또는 차단기능을 구비한다고 할 수 있고, 제2피더챔버게이트밸브(51b)도 이와 같다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제어부(40)는 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 열거나 잠글 수 있고, 제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 이와 같다. 또한 호퍼개폐밸브(21), 제1피더챔버게이트밸브(51a) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)가 모두 금속스크랩공급장치(1)의 구성요소라면, 상기 (다), (라1) 또는 (라2)에서, 제어부(40)는 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 금속스크랩 공급을 차단하는 경우 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 먼저 잠그고 순차적으로 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 잠글 수 있고(제2피더(10b) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 이와 같다.), 상기 (라2)에서, 제어부(40)는 다시 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하는 경우 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 먼저 열고 순차적으로 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 열 수 있다(제2피더(10b) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 이와 같다). 물론 상기 (라1)에서 사용자가 직접 호퍼개폐밸브(21)를 여는 경우, 그 전에 사용자가 직접 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 열 수도 있다(제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 이와 같다.).

본 발명의 금속스크랩공급장치(1)는 지지프레임(60)을 더 포함할 수 있다. 호퍼(20)가 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)의 연직상방에 이격되어 위치하는 경우 호퍼(20)를 지지하는 지지프레임(60)이 필요하다. 또 제1피더(10a)가 내리누르는 압력을 받는 제1로드셀(30a)이 제1로드셀(30a)과 접촉하는 지면의 성질과 관계 없이 센서의 기능을 발휘하려면 제1피더(10a)를 지지프레임(60)이 지지하고 제1피더(10a) 하부의 제1로드셀(30a)은 지면과 이격될 필요가 있다. 제2피더(10b) 및 제2로드셀(30b)에 대하여도 마찬가지다. 즉, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)가 지지프레임(60)을 포함하는 경우, 지지프레임(60)은 호퍼(20), 제1피더(10a) 및 제2피더(10b) 중 하나 이상을 지지하는 기능을 하며, 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)가 제1피더챔버(50a) 및 제2피더챔버(50b)까지 포함한다면, 지지프레임(60)은 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같은 형태로 호퍼(20), 제1피더(10a), 제2피더(10b), 제1피더챔버(50a), 제2피더챔버(50b) 및 제어부(40)를 지지할 수 있으나, 이러한 지지프레임(60)의 형태나 지지프레임(60)이 지지하는 대상을 한정하는 것은 아니다.

지금까지 제1피더(10a), 제2피더(10b), 제1로드셀(30a) 및 제2로드셀(30b)을 포함하는 금속스크랩공급장치(1)에 대하여 설명하였으나, 더 많은 피더와 더 많은 로드셀을 포함하는 금속스크랩공급장치도 구현할 수 있음은 물론이다.

(B) 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다(도 9에 도시된 순서도 참조.). 금속스크랩공급방법에 있어서 금속스크랩공급장치(1)는 제1피더챔버(50a) 및 제2피더챔버(50b)도 필수 구성요소로 포함한다.

(B1) 사용자가 제어부(40)에서, 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제1피더(10a)임)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 설정하고, 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제2피더(10b)임)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 설정한다. 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게는 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 무게를 설정할 때에는 제1피더(10a)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 수용할 수 있는지, 제1피더(10a)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 공급받을 경우 도가니에 공급받은 금속스크랩을 연속적으로 장입할 수 있는지 등을 고려하여야 한다(제2피더(10b)에 대하여도 이와 같다.).

(B2) 사용자가 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한다. 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 양은 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게의 합 이상이 되도록 정하는 것이 바람직하고, 도가니에 장입하고자 하는 원하는 양이 되도록 정하는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급할 것인지 및 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 것인지를 고려하여 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 10회에 걸쳐서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 10배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하다(제2피더(10b)에 대하여도 이와 같으며, 제1피더(10a)를 고려한 금속스크랩 양과 제2피더(10b)를 고려한 금속스크랩 양의 합만큼의 금속스크랩 양이 호퍼(20)에 투입된다.). 이를 일반화하자면, n회에 걸쳐서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하려고 하고, 또 n회에 걸쳐서 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면, 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게의 합의 n배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하며, 여기서 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게를 이하 수학식 3을 통하여 나타내었다.

[수학식 3]

w_h3 = n × (w_d1 + w_d2)

(w_h3 = 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게, n = 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 공급 횟수 또는 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로의 공급 횟수, w_d1 = 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게, w_d2 = 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게)

만약 수학식 3에 의하여 산출된 무게에 정확히 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하기 어려울 경우, 상기 산출된 무게를 초과하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하여도 무방하나, 이 경우 원하는 공급 횟수를 초과하여 호퍼(20)에서 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급이 되지 않도록 하여야 하는데, 예를 들면 원하는 공급 횟수만큼의 공급이 끝난 후에 사용자가 호퍼개폐밸브(21)를 다시 여는 등의 동작을 하지 않아야 한다. 그리고 호퍼(20)에 투입할 금속스크랩의 무게를 미리 정해 놓고, 수학식 3으로부터 다른 변수의 값을 산출하는 것도 가능함은 물론이다. 또한 호퍼(20)가 습기제거막대히터(22)를 포함하는 경우라면 이 단계에서, 제어부(40)가 제어신호를 습기제거막대히터(22)에 전달하여 습기제거막대히터(22)를 작동시킴으로써 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩의 습기를 제거할 수 있다.

(B3) 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급된다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 먼저 열고 순차적으로 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급되도록 할 수 있다. 물론 사용자가 직접, 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 먼저 열고 그 후에 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급되도록 할 수도 있다.

(B4) 제1피더(10a)에 금속스크랩이 공급된 후에는 제1피더챔버(50a) 내부를 진공 상태로 만든 다음 불활성가스로 충진할 수도 있다. 상기 불활성가스는 아르곤가스가 바람직하고, 이를 대기압까지 충진하는 것이 바람직하나, 불활성가스의 종류나 충진 압력을 이에 한정하는 것은 아니다.

(B5) 제1로드셀(30a)이 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성한다.

(B6) 제어부(40)가 무게신호를 수신하여 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩공급을 차단한다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 먼저 잠그고 순차적으로 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 잠금으로써 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩공급을 차단할 수 있다.

(B7) 제1피더(10a)가 제1피더(10a)에 공급된, 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입한다.

(B8) 제2피더(10b), 제2로드셀(30b) 및 제2피더챔버(50b)에 대하여 상기 (B3) 내지 (B7)단계를 수행한다. 호퍼(20)는 (B7)단계에서 제1피더(10a)가 금속스크랩을 도가니에 장입하는 도중에 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급하고(제어부(40)의 제어에 의하여 호퍼(20)가 제2피더(10b)의 연직상방으로 이동하여 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 수 있음.), 제2피더(10b)는 제1피더(10a)의 장입이 완료되자마자 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입한다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)를 포함하는 경우라면, 호퍼개폐밸브(21) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 상기 (B3) 및 상기 (B6)에서 설명한 내용이 적용된다.

이후에는, 원하는 양의 금속스크랩이 모두 도가니에 장입될 때까지 (B3) 내지 (B8)단계를 반복하여 수행한다. 이러한 과정에서 제1피더(10a)의 장입이 끝나는 시점과 제2피더(10b)의 장입이 시작되는 시점의 시간 간격은 없고, 제2피더(10b)의 장입이 끝나는 시점과 제1피더(10a)의 장입이 시작되는 시점의 시간 간격도 없다.

이렇듯 본 발명의 금속스크랩공급방법에 의하면 제1로드셀(30a) 또는 제2로드셀(30b)이 금속스크랩의 무게를 측정할 수 있으므로 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있을 뿐만 아니라, 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)가 호퍼(20)로부터 공급받은 금속스크랩을 소비하더라도 호퍼(20)로부터 금속스크랩을 공급받을 수 있으므로 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있으며, 제1피더(10a)의 장입이 완료되자마자 제2피더(10b)의 장입이 시작되고 제2피더(10b)의 장입이 완료되자마자 제1피더(10a)의 장입이 시작되므로 실시예 1의 금속스크랩공급방법보다 더욱 연속적으로 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다.

(C) 본 발명의 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다(도 10에 도시된 순서도 참조.). 금속스크랩공급방법에 있어서 금속스크랩공급장치(1)는 제1피더챔버(50a) 및 제2피더챔버(50b)도 필수 구성요소로 포함한다.

(C1) 사용자가 제어부(40)에서, 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제1피더(10a)임)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 설정하고, 호퍼(20)로부터 제2피더(10b)(금속스크랩을 전혀 공급받지 않은 상태의 제2피더(10b)임)로 1회 공급될 금속스크랩의 무게를 설정한다. 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게는 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 무게를 설정할 때에는 제1피더(10a)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 수용할 수 있는지, 제1피더(10a)가 이 무게만큼의 금속스크랩을 공급받을 경우 도가니에 공급받은 금속스크랩을 연속적으로 장입할 수 있는지 등을 고려하여야 한다(제2피더(10b)에 대하여도 이와 같다.). 또한 이 단계에서 상기 (라2)에서 설명한 최소무게를 제어부(40)에서 설정할 수도 있다. 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대한 최소무게는 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대한 최소무게와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.

(C2) 사용자가 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입한다. 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 양은 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 제2피더(10b)에 대하여 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게의 합 이상이 되도록 정하는 것이 바람직하고, 도가니에 장입하고자 하는 원하는 양이 되도록 정하는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급할 것인지 및 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 것인지를 고려하여 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 10회에 걸쳐서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 10배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하다(제2피더(10b)에 대하여도 이와 같으며, 제1피더(10a)를 고려한 금속스크랩 양과 제2피더(10b)를 고려한 금속스크랩 양의 합만큼의 금속스크랩 양이 호퍼(20)에 투입된다.). 이를 일반화하자면, n회에 걸쳐서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하려고 하고, 또 n회에 걸쳐서 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면, 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게와 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게의 합의 n배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하며, 여기서 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게를 이하 수학식 3을 통하여 나타내었다.

[수학식 3]

w_h3 = n × (w_d1 + w_d2)

다만 (C1)단계에서 최소무게를 설정하였다면 이를 고려하여 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급할 것인지 및 몇 회에 걸쳐서 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 것인지를 정한 다음 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 양을 정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 최소무게를 미리 설정한 무게의 절반으로 설정하였고, 9회에 걸쳐서 제1피더(10a)로 금속스크랩을 공급하려고 한다면 미리 설정한 무게의 5배에 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하는 것이 바람직하다(제2피더(10b)에 대하여도 이와 같으며, 제1피더(10a)를 고려한 금속스크랩 양과 제2피더(10b)를 고려한 금속스크랩 양의 합만큼의 금속스크랩 양이 호퍼(20)에 투입된다.). 이를 일반화하여, 최소무게를 설정한 경우 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게를 이하 수학식 4를 통하여 나타내었다.

[수학식 4]

w_h4 = w_d1 + w_d2 + (n-1) × (w_m1 + w_m2)

(w_h4 = 최소무게를 설정한 경우 호퍼(20)에 투입되는 금속스크랩의 무게, w_d1 = 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게, w_d2 = 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게, n = 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 공급 횟수 또는 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로의 공급 횟수, w_m1 = 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대한 최소무게, w_m2 = 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대한 최소무게)

만약 수학식 3 또는 수학식 4에 의하여 산출된 무게에 정확히 해당하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하기 어려울 경우, 상기 산출된 무게를 초과하는 금속스크랩을 호퍼(20)에 투입하여도 무방하나, 이 경우 원하는 공급 횟수를 초과하여 호퍼(20)에서 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급이 되지 않도록 하여야 하는데, 상기 (라1)과 같이 최소무게를 설정하지 않은 경우라면 원하는 공급 횟수만큼의 공급이 끝난 후에 사용자가 호퍼개폐밸브(21)를 다시 여는 등의 동작만 하지 않으면 되지만, 상기 (라2)와 같이 최소무게를 설정한 경우라면 원하는 공급횟수의 공급이 끝난 후에 호퍼(20)가 더 이상의 금속스크랩을 제1피더(10a) 또는 제2피더(10b)로 공급하지 않도록 제어부(40)를 설정하는 등의 방법을 고려하여야 한다. 그리고 호퍼(20)에 투입할 금속스크랩의 무게를 미리 정해 놓고, 수학식 3 또는 수학식 4로부터 다른 변수의 값을 산출하는 것도 가능함은 물론이다. 또한 호퍼(20)가 습기제거막대히터(22)를 포함하는 경우라면 이 단계에서, 제어부(40)가 제어신호를 습기제거막대히터(22)에 전달하여 습기제거막대히터(22)를 작동시킴으로써 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩의 습기를 제거할 수 있다.

(C3) 호퍼(20)에 투입된 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급된다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 먼저 열고 순차적으로 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급되도록 할 수 있다. 물론 사용자가 직접, 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 먼저 열고 그 후에 호퍼개폐밸브(21)를 엶으로써 금속스크랩이 제1피더(10a)로 공급되도록 할 수도 있다.

(C4) 제1피더(10a)에 금속스크랩이 공급된 후에는 제1피더챔버(50a) 내부를 진공 상태로 만든 다음 불활성가스로 충진할 수도 있다. 상기 불활성가스는 아르곤가스가 바람직하고, 이를 대기압까지 충진하는 것이 바람직하나, 불활성가스의 종류나 충진 압력을 이에 한정하는 것은 아니다.

(C5) 제1로드셀(30a)이 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성한다.

(C6) 제어부(40)가 무게신호를 수신하여 미리 설정한 무게에 도달하면 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩공급을 차단한다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함하는 경우라면, 제어부(40)가 제어신호를 호퍼개폐밸브(21)로 전달하여 호퍼개폐밸브(21)를 먼저 잠그고 순차적으로 제어신호를 제1피더챔버게이트밸브(51a)로 전달하여 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 잠금으로써 호퍼(20)로부터 제1피더(10a)로의 금속스크랩공급을 차단할 수 있다.

(C7) 제2피더(10b), 제2로드셀(30b) 및 제2피더챔버(50b)에 대하여 상기 (C3) 내지 (C6)단계를 수행한다. 제어부(40)의 제어에 의하여 호퍼(20)가 제2피더(10b)의 연직상방으로 이동하여 제2피더(10b)로 금속스크랩을 공급할 수 있다. 금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)를 포함하는 경우라면, 호퍼개폐밸브(21) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)에 대하여도 상기 (C3) 및 상기 (C6)에서 설명한 내용이 적용된다.

(C8) 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 교번하여 또는 동시에 금속스크랩을 도가니에 장입한다. 이때 제1피더(10a)는 제1피더(10a)에 공급된, 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입하게 되고, 제2피더(10b)는 제2피더(10b)에 공급된, 미리 설정한 무게에 해당하는 금속스크랩을 도가니에 장입하게 된다.

이후에는, 원하는 양의 금속스크랩이 모두 도가니에 장입될 때까지 (C3) 내지 (C8)단계를 반복하여 수행한다. 다만 (C3)단계를 반복 수행함에 있어서, 제1피더(10a)와 제2피더(10b) 중 장입이 먼저 완료된 쪽으로 금속스크랩을 공급하는데, 제2피더(10b)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게가 제1피더(10a)에 공급되는 금속스크랩에 대하여 미리 설정한 무게보다 덜 나가서 (C8)단계에서 제2피더(10b)의 장입이 제1피더(10a)의 장입보다 먼저 완료된 경우, 제1피더(10a)의 장입이 계속되는 도중에 제2피더(10b), 제2로드셀(30b) 및 제2피더챔버(50b)(금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제2피더챔버게이트밸브(51b)를 포함하는 경우 이들도 포함함.)에 대하여 (C3) 내지 (C6)단계를 수행하고, 제1피더(10a), 제1로드셀(30a) 및 제1피더챔버(50a)(금속스크랩공급장치(1)가 호퍼개폐밸브(21) 및 제1피더챔버게이트밸브(51a)를 포함하는 경우 이들도 포함함.)에 대하여 (C7)단계를 수행한다. 그러나 최소무게를 설정한 경우, 제1피더(10a)가 금속스크랩을 도가니에 장입하는 도중에 제1로드셀(30a)로부터 지속적으로 무게신호를 받는 제어부(40)가 제1피더(10a) 내부의 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어졌다고 판단하면, 그럴 때마다 상기 (C3) 내지 (C6)단계를 수행하면서 제1피더(10a)는 도가니로의 금속스크랩 장입을 중단하지 않는 과정을, 호퍼(20)에서 제1피더(10a)로의 원하는 공급 횟수를 초과하지 않으면서, 원하는 양의 금속스크랩이 모두 도가니에 장입될 때까지 수행하고, 제2피더(10b)가 금속스크랩을 도가니에 장입하는 도중에 제2로드셀(30b)로부터 지속적으로 무게신호를 받는 제어부(40)가 제2피더(10b) 내부의 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어졌다고 판단하면, 그럴 때마다 상기 (C7)단계를 수행하면서 제2피더(10b)는 도가니로의 금속스크랩 장입을 중단하지 않는 과정을, 호퍼(20)에서 제2피더(10b)로의 원하는 공급 횟수를 초과하지 않으면서, 원하는 양의 금속스크랩이 모두 도가니에 장입될 때까지 수행한다.

이렇듯 본 발명의 금속스크랩공급방법에 의하면 제1로드셀(30a) 또는 제2로드셀(30b)이 금속스크랩의 무게를 측정할 수 있으므로 원하는 양의 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있을 뿐만 아니라, 제1피더(10a), 제2피더(10b) 또는 제1피더(10a) 및 제2피더(10b)가 호퍼(20)로부터 공급받은 금속스크랩의 전부 또는 일부를 소비하더라도 호퍼(20)로부터 금속스크랩을 공급받을 수 있으므로 금속스크랩을 연속적으로 도가니에 장입할 수 있으며, 제1피더(10a)에 공급된 금속스크랩 간의 간격이 벌어져 어느 순간 제1피더(10a)가 금속스크랩을 도가니에 장입하지 못하더라도 그 순간에 제2피더(10b)가 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있고 제2피더(10b)에 공급된 금속스크랩 간의 간격이 벌어져 어느 순간 제2피더(10b)가 금속스크랩을 도가니에 장입하지 못하더라도 그 순간에 제1피더(10a)가 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있으므로 실시예 1의 금속스크랩공급방법보다 더욱 연속적으로 금속스크랩을 도가니에 장입할 수 있다. 그리고 지금까지 제1피더(10a), 제2피더(10b), 제1로드셀(30a) 및 제2로드셀(30b)을 포함하는 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법에 대하여 설명하였으나, 더 많은 피더와 더 많은 로드셀을 포함하는 금속스크랩공급장치를 이용하는 금속스크랩공급방법도 구현할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 금속스크랩정련시스템은 금속스크랩공급장치(1)를 포함하여 이루어진다. 여기서 금속스크랩공급장치(1)는 제1피더(10a), 제2피더(10b), 호퍼(20), 제1로드셀(30a), 제2로드셀(30b) 및 제어부(40)를 필수 구성요소로서 포함하고, 전술한 금속스크랩공급장치(1)의 다른 구성요소들은 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 금속스크랩정련시스템은 금속스크랩공급장치(1) 외에도 도가니, 가열원 및 잉곳배출장치를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 금속스크랩정련시스템의 구현에 있어 전술한 (B) 또는 (C)의 금속스크랩공급방법이 사용될 수 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

1 : 금속스크랩공급장치
10 : 피더
11 : 보울피더
111 : 보울
1111 : 저면
1112 : 보울트랙
112 : 제1진동발생부
12 : 리니어피더
121 : 리니어트랙
122 : 제2진동발생부
123 : 밸브연결부
10a : 제1피더
10b : 제2피더
20 : 호퍼
21 : 호퍼개폐밸브
22 : 습기제거막대히터
30 : 로드셀
30a : 제1로드셀
30b : 제2로드셀
40 : 제어부
50 : 피더챔버
51 : 피더챔버게이트밸브
50a : 제1피더챔버
51a : 제1피더챔버게이트밸브
50b : 제2피더챔버
51b : 제2피더챔버게이트밸브
60 : 지지프레임

Claims

금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 금속스크랩공급장치(1)에 있어서,
피더(10);
상기 금속스크랩이 투입 및 저장되고, 상기 금속스크랩의 습기를 제거하는 습기제거막대히터(22)를 포함하며, 상기 금속스크랩을 상기 피더(10)로 공급하는 호퍼(20);
상기 피더(10)의 하부에 설치되고, 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 로드셀(30);
상기 습기제거막대히터(22)의 작동을 제어하고, 상기 무게신호를 수신하여, 상기 피더(10)에 공급되는 상기 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼(20)로부터 상기 피더(10)로의 금속스크랩공급을 차단하는 제어부(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 피더(10)는, 상기 제어부(40)가 상기 호퍼(20)로부터 상기 피더(10)로의 상기 금속스크랩공급을 차단하면, 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하고;
상기 제어부(40)는, 상기 피더(10)가 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 동안, 상기 무게신호를 수신하여 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 피더(10)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하고;
상기 피더(10)는 상기 호퍼(20)가 상기 피더(10)로 상기 금속스크랩을 다시 공급할 때에도 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 계속 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피더(10)는 상기 호퍼(20)로부터 공급되는 상기 금속스크랩을 수용하고, 소정의 진동수단에 의하여 상기 금속스크랩을 배출하는 보울피더(11)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 2에 있어서,
상기 피더(10)는 상기 보울피더(11)에 결합되어, 상기 보울피더(11)로부터 배출되는 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 리니어피더(12)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 호퍼(20)는 상기 호퍼(20)로부터 상기 금속스크랩의 배출 또는 차단기능을 구비하는 호퍼개폐밸브(21)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금속스크랩공급장치(1)는
내부에 상기 피더(10)가 위치하는 피더챔버(50);
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 6에 있어서,
상기 피더챔버(50)는 상기 호퍼(20)로부터 배출된 상기 금속스크랩의 공급 또는 차단기능을 구비하는 피더챔버게이트밸브(51)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금속스크랩공급장치(1)는
상기 피더(10) 또는 상기 호퍼(20)를 지지하는 지지프레임(60);
을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금속스크랩은 타이타늄스크랩(titanium scrap)인 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
금속스크랩정련공정에서 금속스크랩을 도가니에 장입하는 금속스크랩공급장치(1)에 있어서,
제1피더(10a);
상기 제1피더(10a)에 대응되게 위치하는 제2피더(10b);
상기 금속스크랩이 투입 및 저장되고, 상기 금속스크랩의 습기를 제거하는 습기제거막대히터(22)를 포함하며, 상기 금속스크랩을 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)로 공급하는 호퍼(20);
상기 제1피더(10a)의 하부에 설치되고 상기 제1피더(10a)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 제1로드셀(30a);
상기 제2피더(10b)의 하부에 설치되고 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게를 측정하여 무게신호를 생성하는 제2로드셀(30b);
상기 습기제거막대히터(22)의 작동을 제어하고, 상기 제1로드셀(30a)이 생성한 무게신호를 수신하여 상기 제1피더(10a)에 공급되는 상기 금속스크랩의 무게가 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼(20)로부터 상기 제1피더(10a)로의 금속스크랩공급을 차단하며, 상기 제2로드셀(30b)이 생성한 무게신호를 수신하여 상기 제2피더(10b)에 공급되는 상기 금속스크랩의 무게가 상기 미리 설정한 무게에 도달하면 상기 호퍼(20)로부터 상기 제2피더(10b)로의 금속스크랩공급을 차단하는 제어부(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)는, 상기 제어부(40)가 상기 호퍼(20)로부터 상기 제1피더(10a)로의 상기 금속스크랩공급과 상기 호퍼(20)로부터 상기 제2피더(10b)로의 상기 금속스크랩공급을 차단하면, 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 교번하여 또는 동시에 상기 도가니에 장입하고;
상기 제어부(40)는, 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)가 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 동안 상기 제1로드셀(30a)이 생성한 무게신호와 상기 제2로드셀(30b)이 생성한 무게신호를 수신하여, 상기 제1피더(10a)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 제1피더(10a)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하고, 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 상기 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 제2피더(10b)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하며;
상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)는 상기 호퍼(20)가 상기 제1피더(10a)나 상기 제2피더(10b)로 상기 금속스크랩을 다시 공급할 때에도 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 계속 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 10에 있어서,
상기 호퍼(20)는 상기 호퍼(20)로부터 상기 금속스크랩의 배출 또는 차단기능을 구비하는 호퍼개폐밸브(21)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
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청구항 10에 있어서,
상기 금속스크랩공급장치(1)는
내부에 상기 제1피더(10a)가 위치하는 제1피더챔버(50a) ; 및
내부에 상기 제2피더(10b)가 위치하고, 상기 제1피더챔버(50a)와 분리된 제2피더챔버(50b)
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 10에 있어서,
상기 금속스크랩은 타이타늄스크랩(titanium scrap)인 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급장치.
청구항 1의 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법에 있어서,
(1) 상기 금속스크랩이 상기 피더(10)로 공급되도록, 상기 금속스크랩을 상기 호퍼(20)에 투입하는 단계;
(2) 상기 금속스크랩이 상기 피더(10)로 공급되는 동안, 상기 피더(10)에 공급되는 상기 금속스크랩의 무게가 상기 미리 설정한 무게에 도달하면, 상기 제어부(40)가 상기 호퍼(20)로부터 상기 피더(10)로의 상기 금속스크랩공급을 차단하는 단계;
(3) 상기 피더(10)가 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 제어부(40)는, 상기 피더(10)가 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 동안, 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 상기 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 피더(10)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하고;
상기 피더(10)는 상기 호퍼(20)가 상기 피더(10)로 상기 금속스크랩을 다시 공급할 때에도 상기 피더(10)에 공급된 상기 금속스크랩을 계속 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급방법.
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청구항 10의 금속스크랩공급장치(1)를 이용하는 금속스크랩공급방법에 있어서,
(i) 상기 금속스크랩이 상기 제1피더(10a)로 공급되도록, 상기 금속스크랩을 상기 호퍼(20)에 투입하는 단계;
(ii) 상기 금속스크랩이 상기 제1피더(10a)로 공급되는 동안, 상기 제1피더(10a)에 공급되는 상기 금속스크랩의 무게가 상기 미리 설정한 무게에 도달하면, 상기 제어부(40)가 상기 호퍼(20)로부터 상기 제1피더(10a)로의 상기 금속스크랩공급을 차단하는 단계;
(iii) 상기 제2피더(10b)에 대하여 상기 (i)단계 및 (ii)단계를 수행하는 단계;
(iv) 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)가 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 교번하여 또는 동시에 상기 도가니에 장입하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 제어부(40)는, 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)가 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 상기 도가니에 장입하는 동안, 상기 제1피더(10a)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 상기 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 제1피더(10a)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하고, 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩의 무게가 상기 최소무게 이하로 떨어지면 상기 호퍼(20)가 상기 제2피더(10b)로 상기 금속스크랩을 다시 공급하도록 하며;
상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)는 상기 호퍼(20)가 상기 제1피더(10a)나 상기 제2피더(10b)로 상기 금속스크랩을 다시 공급할 때에도 상기 제1피더(10a) 및 상기 제2피더(10b)에 공급된 상기 금속스크랩을 계속 상기 도가니에 장입하는 것을 특징으로 하는 금속스크랩공급방법.
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