KR101819357B1

KR101819357B1 - 압출기 램

Info

Publication number: KR101819357B1
Application number: KR1020160101095A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 김준연; 정철
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2018-01-16

Abstract

압출기 램이 개시되어 있다. 개시된 압출기 램은, 램 헤드의 하단에 결합되어 상기 램 헤드를 지지하는 헤드 슈와, 상기 램 헤드의 후방에 상기 탄화실의 길이 방향으로 연장 형성된 램 바의 하단에 결합되어 상기 램 바를 지지하는 어퍼 슈를 포함하며, 상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈는 상기 탄화실 바닥에 쌓여있는 원료를 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있도록 후방부가 테이퍼진 형태를 갖는다.

Description

압출기 램{PUSHER CAR RAM}

본 발명은 압출기 램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화실 바닥에 쌓여있는 적열 코크스 및 카본 등의 원료가 스크래핑되지 않고 탄화실 내부에 남겨지도록 하여 낙코크스의 발생을 방지할 수 있는 압출기 램에 관한 것이다.

고로에서 제철의 주연료로 사용되는 코크스는 석탄, 특히 점결탄과 같은 원료탄을 건류하여 덩어리 형태로 만든 것으로, 통상적으로 코크스 오븐에서 제조된다.

일반적으로 코크스 오븐은 다수개의 탄화실을 구비하며, 장입차를 이용하여 탄화실에 석탄을 장입한 후 약 1240? 이상의 온도로 약 26 시간 동안 외부 공기를 차단시키고 가열함으로써 코크스를 생산한다.

이와 같은 작업을 '건류 작업'이라고 하는데, 도 1에 도시된 바와 같이 건류작업이 끝난 코크스(C)는 탄화실(10)의 출구(11)를 오픈시키고 압출기(20)에 구비된 램(30)에 의해 탄화실(10)로부터 배출되어 트랜스퍼카(미도시)의 코크스 가이드를 통해 소화차에 적재된 후 소화탑으로 이송되어 소화된다.

탄화실(10)의 일측에는 입구(12)가 형성되고 타측에 출구(11)가 형성되어 있으며, 압출기(20)에 구비된 램(30)은 출구(11)를 개방하고 탄화실(10)에 형성된 코크스를 직접 접촉하면서 밀어내어 코크스를 압출한다.

램(30)의 헤드부인 램 헤드(31)는 코크스(C)를 압출시켜 취출할 수 있도록 탄화실(10)의 입구(12)의 면적에 부합하는 형상을 가지며, 램 헤드(31)의 후방에는 램 헤드(31)를 입구(12)에서 출구(11)로 수평 이동시키기 위한 구동수단이 설치된다.

램 헤드(31)와 구동수단은 램 바(32)에 연결되고, 램 헤드(31)의 저면에는 탄화실(10) 내부 바닥면과 접촉하는 헤드 슈(40)가 회동 가능하게 설치되며, 램 바(32)의 하단에는 어퍼 슈(50)가 회동 가능하게 설치된다.

이러한 구성을 갖는 종래의 코크스 압출장치를 이용한 코크스 압출과정은 다음과 같다.

탄화실(10)에 석탄이 장입되면 일정시간 고온으로 건류시켜 적열 코크스(C)를 제조하고 제조된 적열 코크스(C)는 트랜스퍼카에 의해 고로로 운반되는데, 제조된 코크스(C)를 트랜스퍼카에 적재하기 위해서 탄화실(10)의 입구(12)에 위치한 램(30)이 탄화실(10)의 출구(11)를 향해 수평 이동하며, 램(30)의 이동에 의해 탄화실(10) 내의 적열 코크스(C)는 탄화실(10)의 출구(11) 방향으로 압출되어 트랜스퍼카에 적재된다. 적열 코크스(C)의 압출 작업이 완료되면, 램(30)은 탄화실(10) 입구(12)를 통과하여 홈 포지션(home position)으로 복귀하게 된다.

이러한 램(30)에 의한 압출 중에 탄화실(10)과 램 헤드(31)간 갭(gap)에 의해 적열 코크스(C)가 완전히 압출되지 않고 떨어져 탄화실(10) 바닥에 누적되고, 카본 소각장치에 의해서 떨어지는 카본이 탄화실(10)의 바닥에 누적되게 된다.

그런데, 램(30)을 이용한 적열 코크스(C)의 압출 작업이 끝난 후에 램(30)이 홈 포지션으로 복귀하는 과정에서 헤드 슈(40) 및 어퍼 슈(50)에 의해서 탄화실(10) 바닥에 누적된 적열 코크스(C) 및 카본이 스크래핑되어 탄화실(10)의 입구(12)를 통과하여 탄화실(10) 외부로 떨어져 낙코크스가 발생되었다.

이러한 낙코크스로 인하여 화염 및 분진이 다량 발생되어 주변 환경이 오염될 뿐만 아니라 안전사고의 문제가 있었으며, 낙코스크를 제거하는데 많은 인력이 소모되는 문제점이 있었다.

게다가, 낙코크스를 저장하기 위해서 폐코크스 호퍼라는 별도의 저장소를 마련해야만 하고, 고온의 낙코크스에 의해서 폐코크스 호퍼가 손상되는 문제를 방지하기 위해서는 폐코크스 호퍼에 지속적으로 냉각수를 분사해야 하므로 냉각수 사용 비용 및 냉각 후에 배출되는 폐수를 처리하기 위한 비용이 추가로 발생되는 등 부대 비용이 많이 소모되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 탄화실 바닥에 쌓여있는 적열 코크스 및 카본 등의 원료가 스크래핑되지 않고 탄화실 내부에 남겨지도록 하여 낙코크스의 발생을 방지할 수 있는 압출기 램을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 일 견지에 따른 압출기 램은, 램 헤드를 지지하는 헤드 슈와, 상기 램 헤드에 연계된 램 바의 하단을 지지하는 어퍼 슈를 포함하되, 상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈는 적어도 탄화실 바닥에 쌓여있는 원료를 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있도록 후방부가 테이퍼진 형태를 가질 수 있다.

상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈의 후방부는 최후방 부위로부터 일정 경사로 바닥면을 향하여 하방으로 연장되며 바닥면과 접촉하지 않고 상부 공간상에 떠 있는 구조를 가질 수 있다.

상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈 각각은, 상기 후방부, 및 상기 후방부로부터 연장되어 바닥면과 접촉하는 바닥 접촉부를 포함할 수 있다.

상기 램 헤드와 상기 헤드 슈 사이에 연결되어 상기 헤드 슈를 상기 램 헤드 측으로 당겨 위로 부상시키는 헤드 슈 부상수단을 더 포함할 수 있다. 상기 헤드 슈 부상수단은 유압 실린더를 포함할 수 있다.

상기 램 헤드의 하단면에 형성되며 상기 헤드 슈 부상수단을 수용하는 수용부와, 상기 헤드 슈의 상부면에 고정되어 내부에 상기 헤드 슈 부상수단을 수용하며 그 상단이 상기 수용부에 삽입된 상태로 상기 헤드 슈 부상수단에 의해서 상하로 이동되는 상기 헤드 슈와 함께 상하로 이동하면서 상기 수용부의 측면을 따라서 슬리이딩되는 펜스를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 압출기 램의 후진시에 램 하단부의 어퍼 슈 및 헤드 슈가 탄화실 바닥면에 누적된 원료를 스크래핑하지 않고 그 양옆으로 원료를 가르면서 이동하게 되므로 낙 코크스의 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 낙코크스로 인하여 화염 및 분진이 다량 발생되어 주변 환경이 오염되는 문제 및 안전사고의 문제를 방지할 수 있으며, 낙코크스 제거에 따르는 인력 소모를 방지할 수 있다. 또한, 낙코크스를 저장하기 위한 폐코크스 호퍼를 구비하지 않아도 되고 폐코크스 호퍼에 저장된 낙코크스의 냉각을 위한 냉각수의 사용이 필요치 않게 되므로 폐코크스 호퍼 및 냉각수 사용에 따르는 비용, 냉각 후 배출되는 폐수의 처리에 소모되는 비용 등 부대 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 압출용 램을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 헤드 슈를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3을 I-I 라인에 따라서 절개한 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 헤드 슈의 실시 형태들을 도시한 평면도이다.
도 7은 도 2의 B 부분을 확대 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압출기 램은, 램 헤드(100), 램 바(200), 헤드 슈(300), 어퍼 슈(400) 및 헤드 슈 부상수단(500)을 포함하여 구성된다.

램 헤드(100)는 코크스를 탄화실(10)의 입구에서 출구로 압출시켜 취출할 수 있도록 탄화실(10)의 입구 면적에 부합하는 형상을 갖는다. 램 헤드(100)는 압출기 램의 선단부에 구비되며 원료와 직접 맞닿아 탄화실(10) 내의 원료를 탄화실 외부로 압출한다.

램 바(200)는 램 헤드(100)와 연결되어 램 헤드(100)를 이동시킨다. 램 바(200)는 대략 막대 형상으로 형성되어 탄화실(10) 내에 수평하게 배치된다. 이러한 램 바(200)는 수평 방향으로 전진 또는 후진 가능하게 구비된다.

일 예로서, 램 바(200)는 구동 모터(미도시) 등과 같은 전동수단에 의해 이동될 수 있다. 구동 모터의 구동력은, 램 바(200)의 상부(또는 측부)에 장착된 랙 기어(210)와 구동 모터에 연결되어 구동 모터의 회전 구동력을 랙 기어(210)에 전달하는 피니언 기어의 조합에 의해, 램 바(200)에 전달될 수 있다.

헤드 슈(300)는 램 헤드(100)를 지지하며 탄화실(10)의 바닥면(60)과 접촉되어 램의 전,후진시 램 헤드(100)와 탄화실(10) 바닥면(60)과의 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 역할을 한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 헤드 슈(300)는 다각형의 기둥체로서, 최후방 부위로부터 일정 경사로 바닥면을 향하여 하방으로 연장되며 바닥면과 접촉하지 않고 상부 공간상에 떠 있는 후방부(310)와, 후방부(310)로부터 연장되어 바닥면과 접촉하는 바닥 접촉부(320)를 포함하여 구성된다.

헤드 슈(300)가 탄화실(10) 바닥에 쌓여있는 원료를 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있도록 헤드 슈(300)의 후방부(310)는 테이퍼(taper)진 형태를 갖는다. 즉, 헤드 슈(300)의 후방부(310)는 바닥 접촉부(320)에서 최후방부로 갈수록 감소되는 폭을 갖는다.

도 4 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 헤드 슈(300)의 후방부(310)는 양측 모서리가 필렛(fillet) 처리된 마름모 형태의 구조를 가질 수 있다. 한편, 경우에 따라서 헤드 슈(300)의 후방부(310)는 도 6b에 도시된 바와 같이 삼각형 형태의 구조를 가질 수도 있고, 도 6c에 도시된 바와 같이 유선형의 구조를 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 헤드 슈(300)는 그 후방부(310)가 테이퍼진 형상을 가짐으로써 홈 포지션으로 이동하기 위해서 램이 후진할 때 탄화실(10) 바닥에 쌓여있는 원료를 최대한 스크래핑하지 않고 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있는 것이다.

도 2 내지 도 5를 다시 참조하면, 이러한 헤드 슈(300)는 헤드 슈 부상수단(500)을 통해서 램 헤드(100)와 연결된다.

헤드 슈 부상수단(500)은 램 헤드(100)와 헤드 슈(300) 사이에 연결되어 실린더 운동하면서 헤드 슈(300)를 탄화실(10)의 바닥면(60) 측으로 밀거나 램 헤드(100) 측으로 당겨서 헤드 슈(300)가 탄화실(10)의 바닥면(60)과 접촉되거나 바닥면(60)으로부터 부상될 수 있도록 작동한다. 이러한 헤드 슈 부상수단(500)으로는 유압 실린더가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 헤드 슈(300)는 헤드 슈 부상수단(500)에 의해 램 헤드(100)쪽으로 당겨져 위로 부상되며, 이에 따라 홈 포지션으로 이동하기 위해서 램이 후진할 때 헤드 슈(300)와 원료간 간섭을 피하거나 최소화할 수 있게 되는 것이다.

램 헤드(100)의 하단면에는 헤드 슈 부상수단(500)이 수용되는 수용부(110)가 형성되어 있다. 헤드 슈 부상수단(500)은 램 헤드(100)에 형성된 수용부(110)의 천장면에 형성된 고정 브라켓(111)에 그 일단이 고정되고 헤드 슈(300)의 상부면에 형성된 고정 브라켓(미도시)에 그 타단이 고정된다.

헤드 슈(300)의 상부면에는 그 내부에 헤드 슈 부상수단(500)을 수용하는 펜스(600)가 고정되어 있다. 펜스(600)는 상,하부면이 개방된 중공형의 통 형상으로, 그 상단은 램 헤드(100)의 하단면에 형성된 수용부(110)에 삽입되며 헤드 슈 부상수단(500)에 의해서 상하로 이동되는 헤드 슈(300)와 함께 상하로 이동하면서 수용부(110)의 내측면을 따라서 슬리이딩된다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 어퍼 슈(400)는 압출기 램의 전,후진시에 램 바(200)를 지지할 수 있도록 램 바(200)의 하단에 결합된다.

램 바(200)의 하단부에는 제1 고정 브라켓(220)이 고정 체결된다. 제1 고정 브라켓(220)의 하단 중심부에는 제1 삽입홀이 형성되어 있으며, 어퍼 슈(400)는 그 상부면에 고정 체결된 제2 고정 브라켓(700)을 매개로 제1 고정 브라켓(220)에 결합된다.

제2 고정 브라켓(700)은 램의 전,후진시 탄화실(10) 바닥면 상태에 따라서 탄화실(10)의 폭 방향으로 회동 가능하도록 제1 고정 브라켓(220)에 형성된 제1 삽입홀에 제1 회동축(230)을 매개로 회동 가능하게 체결되며, 그 양단에는 제2 회동축(710) 및 제3 회동축(미도시)이 각각 형성된다.

어퍼 슈(400)는 램의 전, 후진시 탄화실(10) 바닥의 표면 상태에 따라 탄화실(10)의 폭 방향으로 회동 가능하도록, 그 상부면에 제2 고정 브라켓(700)의 제2 회동축(730) 및 제3 회동축(미도시)이 삽입되는 제2 삽입홀(431) 및 제3 삽입홀(441)을 갖는 제4 고정 브라켓(430) 및 제5 고정 브라켓(440)이 고정 설치되어, 제2 회동축(730) 및 제3 회동축(미도시)을 중심으로 탄화실(10)의 폭 방향으로 회동 가능하도록 제2 고정 브라켓(700)에 결합된다.

어퍼 슈(400)는 헤드 슈(300)와 유사한 구조를 갖는다.

구체적으로, 어퍼 슈(400)는 다각형의 기둥체로서, 최후방 부위로부터 일정 경사로 바닥면을 향하여 하방으로 연장되며 바닥면과 접촉하지 않고 상부 공간상에 떠 있는 후방부(410)와, 후방부(410)로부터 연장되어 바닥면과 접촉하는 바닥 접촉부(420)를 포함하여 구성된다.

어퍼 슈(400)가 탄화실(10) 바닥에 쌓여있는 원료를 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있도록 어퍼 슈(400)의 후방부(410)는 테이퍼진 구조를 갖는다. 즉, 어퍼 슈(400)의 후방부(410)는 바닥 접촉부(420)에서 최후방부로 갈수록 감소되는 폭을 갖는다.

어퍼 슈(400)의 후방부(410)는 양측 모서리가 필렛(fillet) 처리된 마름모 형태의 구조를 가질 수 있다. 한편, 경우에 따라서 어퍼 슈(400)의 후방부(410)는 삼각형 형태의 구조를 가질 수도 있고, 유선형의 구조를 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 어퍼 슈(400)는 그 후방부(410)가 테이퍼진 형상을 가짐으로써 홈 포지션으로 이동하기 위해서 램이 후진할 때 탄화실(10) 바닥에 쌓여있는 원료를 최대한 스크래핑하지 않고 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 압출기 램을 이용한 코크스 압출기의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

탄화실(10) 내부에 장입된 석탄의 건류가 완료되어 코크스가 형성되면 탄화실(10)의 출구가 개방되고, 압출기 상의 구동 모터가 고속으로 회전하게 되면 램 바(200)에 설치된 랙 기어(210)와 치결합된 피니언 기어가 구동 모터의 회전력에 의해 일방향으로 회전함으로써 램 바(200) 및 램 헤드(100)가 탄화실(10) 내부로 전진하게 되며 이에 따라 탄화실(10) 내부의 원료(코크스)가 외부로 압출되게 된다.

이때, 탄화실(10)과 램 헤드(100)간 갭(gap)에 의해 코크스가 완전히 압출되지 않고 떨어져 탄화실(10) 바닥에 누적되고 카본 소각장치에 의해서 떨어지는 카본이 탄화실(10)의 바닥에 누적되게 된다.

원료 압출 작업이 완료되면 피니언 기어가 반대 방향으로 회전하여 램 바(200) 및 램 헤드(100)가 후진을 하게 된다. 이때, 헤드 슈(300) 및 어퍼 슈(400)의 후방부(310, 410)가 테이퍼진 형상을 가지며 바닥과 접촉하지 않도록 상부 공간상에 떠 있는 구조를 취하고 있어, 헤드 슈(300) 및 어퍼 슈(400)의 후방부(310, 410)는 탄화실(10) 바닥에 누적된 코크스 및 카본 등의 원료를 타고 올르며 그 양옆으로 원료를 가르면서 이동하게 되며, 따라서 탄화실(10) 바닥에 누적된 원료는 후진하는 헤드 슈(300) 및 어퍼 슈(400)에 의해서 거의 스크래핑되지 않게 된다.

상승관 하부의 에어를 이용하여 카본을 소각하기 위해서 램이 탄화실(10)의 입구를 빠져나오기 전에 정지하게 되는데, 이때 램의 무게 중심이 헤드 슈(300) 측에 있기 때문에 램 바(200) 및 어퍼 슈(400)에는 무게 부하가 미치지 않게 된다.

이후, 헤드 슈 부상수단(500)을 작동하여 램의 무게 부가가 걸리는 헤드 슈(300)를 램 헤드(100) 측으로 당겨 위로 부상시킨 다음, 헤드 슈(300)가 부상된 상태로 램을 후진시키어 탄화실(10)의 입구를 통과하여 홈 포지션으로 복귀시킨다.

램이 탄화실(10)의 입구를 통과할 때 어퍼 슈(400)에는 램의 무게 부하가 미치지 않고 헤드 슈(300)는 헤드 슈 부상수단(500)에 의해 탄화실(10)의 바닥면 위에 부상된 상태이므로, 헤드 슈(300) 및 어퍼 슈(400)에 의해 스크래핑되었던 소량의 원료는 더 이상 스크래핑되지 않고 탄화실(10) 내부에 남겨지게 되며, 이에 따라 낙코크스의 발생이 방지되는 것이다.

본 발명에 따르면, 압출기 램 후진시에 램 하단부의 어퍼 슈 및 헤드 슈가 탄화실 바닥면에 누적된 원료를 스크래핑하지 않고 그 양옆으로 원료를 가르면서 이동하게 되므로 낙 코크스의 발생을 방지할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 탄화실 100: 램 헤드
200: 램 바 300: 헤드 슈
310: 헤드 슈 후방부 320: 헤드슈 바닥 접촉부
400: 어퍼 슈 410: 어퍼 슈 후방부
420: 어퍼슈 바닥 접촉부 500: 헤드 슈 부상수단
210: 랙 기어
220,700, 430,440: 제1,제2,제3,제4 고정 브라켓
600: 펜스
230,710,720: 제1,제2,제3 회동축

Claims

램 헤드를 지지하는 헤드 슈;및
상기 램 헤드에 연계된 램 바의 하단을 지지하는 어퍼 슈;를 포함하되,
상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈는 적어도 탄화실 바닥에 쌓여있는 원료를 양 옆으로 가르면서 후진할 수 있도록 후방부가 테이퍼진 형태를 갖으며,
상기 램 헤드와 상기 헤드 슈 사이에 연결되어 상기 헤드 슈를 상기 램 헤드 측으로 당겨 위로 부상시키는 헤드 슈 부상수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기 램.
제1 항에 있어서, 상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈의 후방부는 최후방 부위로부터 일정 경사로 바닥면을 향하여 하방으로 연장되며 바닥면과 접촉하지 않고 상부 공간상에 떠 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 압출기 램.
제2 항에 있어서, 상기 헤드 슈 및 상기 어퍼 슈 각각은
상기 후방부;및
상기 후방부로부터 연장되어 바닥면과 접촉하는 바닥 접촉부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기 램.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 헤드 슈 부상수단은 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기 램.
제 1항에 있어서, 상기 램 헤드의 하단면에 형성되며 상기 헤드 슈 부상수단을 수용하는 수용부;및
상기 헤드 슈의 상부면에 고정되며 내부에 상기 헤드 슈 부상수단을 수용하는 펜스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기 램.
제 6항에 있어서, 상기 펜스는 그 상단이 상기 수용부에 삽입된 상태로 상기 헤드 슈 부상수단에 의해서 상하로 이동되는 상기 헤드 슈와 함께 상하로 이동하면서 상기 수용부의 측면을 따라서 슬리이딩되도록 구성된 것을 특징으로 하는 압출기 램.