KR102305816B1 - 원료 공급장치 및 이의 제작방법 - Google Patents

원료 공급장치 및 이의 제작방법 Download PDF

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KR102305816B1 KR1020170020421A KR20170020421A KR102305816B1 KR 102305816 B1 KR102305816 B1 KR 102305816B1 KR 1020170020421 A KR1020170020421 A KR 1020170020421A KR 20170020421 A KR20170020421 A KR 20170020421A KR 102305816 B1 KR102305816 B1 KR 102305816B1
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Abstract

본 발명은 일방향으로 연장 형성되고, 일측에 원료가 장입될 수 있는 장입구가 형성되는 제1 관; 상기 제1 관의 타측과 연결되고, 일방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되며, 원료가 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 제2 관; 및 상기 제1 관과 상기 제2 관이 연결되는 연결부의 적어도 일부에 채워져 원료가 이동하는 경로에서 경사면을 형성하는 완충재;를 포함하고, 이동하는 원료에 의해 파공이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

Description

원료 공급장치 및 이의 제작방법{Raw material feeding Apparatus and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 원료 공급장치 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동하는 원료에 의해 파공이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 원료 공급장치 및 이의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 페로실리콘(Ferro-Silicon)은 전기로(Submerged Arc Furnace)에서 생산된다. 전기로는 24시간 가동되기 때문에, 원료 장입로를 통해 전기로 내로 규석광 및 철 스크랩 등의 원료를 끊임없이 공급해야 한다.
이때, 원료들이 원료 장입로를 통과하면서 원료 장입로에 충격을 줄 수 있다. 특히, 원료의 이동 경로가 변경되는 곡관 부위나 원료가 낙하하여 직접 충돌하는 부위는 원료에 의해 쉽게 마모될 수 있다. 원료 장입로에서 마모가 발생한 부분은 시간이 경과함에 따라 파공될 수 있다. 따라서, 파공된 부분으로 원료가 유출되어 손실될 수 있고, 전기로로 원료가 공급되지 못해 전기로 조업이 중단되는 사고가 발생할 수 있다.
종래에는 슈트에서 원료 장입로에서 파공이 발생한 부분에 임시방편으로 철판 등을 용접하여 덧대었다. 그러나 임시로 철판이 용접된 부분을 새로 교체해야 하기 때문에 작업자의 업부 부담을 증가시키고, 설비의 유지보수에 소요되는 비용이 증가할 수 있다. 또한, 교체 작업을 수행하는 동안 전기로를 사용할 수 없어 전기로 조업의 생산성과 효율이 저하될 수 있다.
한편, 충격을 완화시키기 위해 원료 장입로의 곡관 부위 내에 고무발판을 설치하기도 하였다. 그러나 시간이 경과함에 따라 고무발판이 마모되었고, 고무발판의 일부가 잘려 전기로로 투입되는 문제가 발생하였다. 이에, 전기로에서 생산되는 페로실리콘의 품질이 저하될 수 있다.
KR 10-1443791 B KR 20-0267284 Y
본 발명은 원료가 이동하는 경로를 형성하는 배관이 원료와 충돌하여 손상되거나 파공되는 것을 방지할 수 있는 원료 공급장치 및 이의 제작방법을 제공한다.
본 발명은 설비의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 원료 공급장치 및 이의 제작방법을 제공한다.
본 발명은 일방향으로 연장 형성되고, 일측에 원료가 장입될 수 있는 장입구가 형성되는 제1 관; 상기 제1 관의 타측과 연결되고, 일방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되며, 원료가 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 제2 관; 및 상기 제1 관과 상기 제2 관이 연결되는 연결부 내부에 설치되는 프레임;을 포함한다.
상기 제1 관은 상하방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 관은 상기 제1 관의 하단부와 연결된다.
상기 프레임에는 완충재가 채워지고, 상기 완충재는 상기 연결부 내 적어도 일부분에서 경사면을 형성한다.
상기 프레임은, 상기 제2 관 내부에 설치되고, 상부면에 상기 완충재가 적재될 수 있는 몸체부재; 상기 몸체부재의 일단에 연결되고, 상기 제2 관의 연장방향과 교차하는 방향으로 돌출 형성되는 댐 부재; 및 일단이 상기 제1 관의 내벽에 연결되고 타단이 상기 몸체부재에 연결되는 지지부재;를 포함한다.
상기 프레임은, 상기 몸체부재의 상부면에 형성되는 복수의 돌기부재를 더 포함한다.
상기 완충재의 재료는 상기 원료의 재료를 포함한다.
상기 제1 관의 장입구는 원료가 저장되는 호퍼와 연결되고, 상기 제2 관의 배출구는 원료를 처리하는 용기의 내부로 원료를 장입시킬 수 있는 슈트와 연결된다.
본 발명은 원료를 공급하는 장치를 제작하는 방법으로서, 원료가 이동하는 경로를 형성하고, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 제1 관과 제2 관을 마련하는 과정; 상기 제1 관과 상기 제2 관의 연결부에 프레임을 마련하는 과정; 및 상기 프레임 내 적어도 일부분에 완충재를 마련하는 과정;을 포함한다.
상기 프레임 내에 완충재를 마련한 후, 상기 완충재의 적어도 일부분을 경사면으로 형성하는 과정을 더 포함한다.
상기 완충재를 마련하는 과정은, 상기 완충재의 재료를 상기 연결부에 투입하여 적재하는 과정을 포함하고, 상기 경사면을 형성하는 과정은, 상기 완충재 재료의 적어도 일부를 제거하는 과정을 포함한다.
상기 완충재의 재료는 상기 원료를 세척하거나 상기 원료가 파쇄되면서 발생한 입자를 포함한다.
상기 경사면을 형성하는 과정은, 상기 연결부에 상기 완충재 재료를 적재한 후, 상기 원료를 투입하여 상기 완충재 재료를 밀어내어 제거하는 과정을 포함한다.
상기 경사면을 형성하는 과정은, 상기 연결부에 완충재 재료를 적재한 후, 상기 원료를 투입하여 완충재 재료의 적어도 일부를 파쇄하여 제거하는 과정을 포함한다.
상기 원료는 전기로에 공급되며, 상기 원료는 규석광을 포함하고, 상기 완충재의 재료는 규사를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 배관들의 연결부로 원료의 충격에너지가 전달되는 것을 억제하거나 감소시킬 수 있다. 이에, 배관들의 연결부에 충격이 가해져 마모되거나 파공이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 배관들의 수명이 연장되고, 전체적인 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 배관들의 연결부에 설치되는 완충재로 원료와 동일한 재질의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 원료인 규석광을 전기로에 공급하는 경우, 연결부 내에 규사로 완충재를 형성할 수 있다. 이에, 완충재가 원료에 의해 마모되어 일부분이 전기로에 유입되더라도 생산되는 페로실리콘의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 낙하하는 원료로부터 배관들의 연결부를 보호하면서 전기로 내부로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치와 전기로를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 관과 제2 관의 연결구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원료 공급장치를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 제작방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 완충재를 마련하고 완충재에 경사면을 형성하는 과정을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 완충재를 마련하고 완충재에 경사면을 형성하는 과정을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치와 전기로를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시 예는 철강 생산 공정에 사용되는 전기로로 원료를 공급하는 것에 대해 예시적으로 서술하지만, 적용범위는 이에 한정되지 않고 다양한 원료를 처리하는 설비들에 원료를 공급하는 장치들에도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치(100)는, 일방향으로 연장 형성되고, 일측에 원료가 장입될 수 있는 장입구가 형성되는 제1 관(110), 제1 관(110)의 타측과 연결되고, 일방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되며, 원료가 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 제2 관(120), 및 제1 관(110)과 제2 관(120)이 연결되는 연결부 내부에 설치되는 프레임(140)을 포함한다.
또한, 원료 공급장치(100)는, 프레임(140)에 채워져 연결부 내 적어도 일부분에서 경사면을 형성하는 완충재(150), 원료가 저장되는 호퍼(130), 및 원료를 처리하는 용기 내부로 원료를 장입시킬 수 있는 슈트(160)를 더 포함할 수 있다. 이때, 호퍼(130)는 제1 관(110)의 장입구와 연결되고, 슈트(160)는 제2 관(120)의 배출구와 연결될 수 있다. 용기는 전기로(10)일 수 있고, 원료는 규석광 등을 포함하며, 완충재(150)의 재료는 규사를 포함할 수 있다.
전기로(10)는 내부에 원료가 처리되는 공간을 형성한다. 예를 들어, 전기로(10)는 SAF(Submerged Arc Furnace)로, 페로실리콘(FeSi)을 생산할 수 있다. 전기로(10) 내부로 규석광, 철 스크랩, 코크스류 환원제 등이 배합된 원료가 장입될 수 있다. 전기로(10) 내부에 배합된 원료를 적층한 상태에서 전극봉(15)을 원료 내에 깊이 삽입한 후 아킹을 실시하여 원료를 녹일 수 있다. 페로실리콘의 주요 성분의 함유량은 Si가 약 75중량%, Fe가 약 25중량%일 수 있다. 즉, 페로실리콘은 대부분이 Si로 형성된 제품이기 때문에, Si를 구성하기 위해 규석광(SiO2)의 사용량이 다른 원료에 비해 많다. 따라서, 전기로(10)로 공급되는 원료의 대부분이 규석광일 수 있다. 그러나 생산되는 제품이나 공정 조건에 따라 원료들의 종류나 혼합비율은 달라질 수 있다.
호퍼(130)는 내부에 원료를 임시로 저장하는 역할을 한다. 호퍼(130)는 전기로(10)의 상측에 위치할 수 있다. 호퍼(130)는 하나 또는 복수개가 구비될 수 있다. 하나의 호퍼(130)가 구비되는 경우, 호퍼(130) 내부에는 규석광, 철 스크랩, 환원제 등이 배합된 원료가 저장될 수 있다. 복수개의 호퍼(130)가 구비되는 경우, 각 호퍼(130)들에 배합된 원료들이 저장될 수도 있고, 서로 다른 원료들이 저장되었다가 하나의 라인으로 배출되면서 원료들이 배출될 수도 있다.
슈트(160)는 호퍼(130)에서 공급되는 원료를 전기로(10) 내부로 장입시키는 역할을 한다. 슈트(160)는 호퍼(130)와 전기로(10) 사이에 위치할 수 있다. 슈트(160)의 일단이 전기로(10)를 관통하여 전기로(10)의 내부를 위치할 수 있다. 원료가 경사로를 따라 전기로(10) 내로 장입되도록 슈트(160)의 일단이 하향 경사지게 배치될 수 있다. 슈트(160)의 내부에 원료가 이동하는 경로가 형성된다. 이에, 원료들이 슈트(160)가 형성하는 경로를 따라 이동하여 전기로(10) 내부로 장입될 수 있다. 그러나 슈트(160)와 전기로(10)의 연결구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 관과 제2 관의 연결구조를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 관(110)과 제2 관(120)은 호퍼(130)와 슈트(160) 사이에 위치할 수 있다. 제1 관(110)과 제2 관(120)은 내부에 원료가 이동하는 경로를 형성하고, 호퍼(130)에서 배출되는 원료를 슈트(160)로 이송시키는 역할을 한다. 따라서, 호퍼(130)에 저장된 원료가 제1 관(110)과 제2 관(120)을 통해 슈트(160)로 안내되고, 원료가 슈트(160)를 통해 전기로(10) 내부로 공급될 수 있다.
제1 관(110)은 내부가 중공형으로 형성되는 원형의 파이프 형태로 형성될 수 있다. 제1 관(110)은 상하방향으로 연장 형성되고, 내부로 원료가 이동할 수 있다. 제1 관(110)의 상단는 개방되어 원료가 장입될 수 있는 장입구(111)가 형성될 수 있고, 장입구(111)는 원료가 저장된 호퍼(130)와 연결될 수 있다. 이에, 호퍼(130)에서 배출된 원료가 장입구로 유입되면 원료가 제1 관(110)을 따라 하측으로 낙하할 수 있다. 그러나 제1 관(110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 관(120)은 내부가 중공형으로 형성되는 원형의 파이프 형태로 형성될 수 있다. 제2 관(120)은 제1 관(110)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제2 관(120)의 일측은 제1 관(110)의 하단부와 연결될 수 있고, 타측에 형성된 배출구(121)는 슈트(160)와 연결될 수 있다. 이에, 제1 관(110)을 따라 낙하하여 제2 관(120)으로 유입된 원료는, 제2 관(120)을 따라 이동하여 배출구(121)를 통해 슈트(160)로 안내될 수 있다.
예를 들어, 제2 관(120)은 상단부가 제1 관(110)의 하단부와 연결되고, 하단부가 하측을 향하여 하향 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 원료가 제2 관(120)이 형성하는 경사로를 따라 용이하게 이동하여 슈트(160)로 안내될 수 있다.
또는, 제2 관(120)은 제1 관(110)의 수직방향(또는, 전후방향)으로 연장 형성될 수도 있다. 이때, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내부에 완충재(150)가 경사면을 형성하고 있기 때문에, 제1 관(110)을 통해 낙하하는 원료가 완충재(150)의 경사면을 따라 이동하면서 제2 관(120)의 배출구(121)까지 이동할 수 있다. 그러나 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
프레임(140)은 완충재(150)가 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내에 위치할 수 있도록 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내부에 설치될 수 있다. 프레임(140)은, 제2 관(120) 내부에 설치되고, 상부면에 완충재가 적재될 수 있는 몸체부재(141), 몸체부재(141)의 일단에 연결되고, 제2 관(120)의 연장방향과 교차하는 방향으로 돌출 형성되는 댐 부재(142), 및 일단이 제1 관(110)의 내벽에 연결되고 타단이 몸체부재(141)에 연결되는 지지부재(143)를 포함한다.
몸체부재(141)는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 몸체부재(141)는 제2 관(120)의 제1 관(110)의 내부를 마주하는 부분에 설치될 수 있고, 후단부가 제1 관(110)의 내벽에 연결될 수 있다. 몸체부재(141)의 하부면은 제2 관(120) 내부의 바닥면과 연결되고, 상부면에 완충재(150)가 설치될 수 있는 면적을 가진다. 따라서, 몸체부재(141)는 제1 관(110)을 통해 유입되는 원료나 완충재(150)를 형성하는 재료로부터 제2 관(120)(또는, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부)을 보호해줄 수 있다. 이때, 몸체부재(141)의 하부면은 제2 관(120) 내부의 바닥면 형상에 대응하여 바닥면에 완전히 밀착될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 완충재(150)에서 원료와의 충돌로 발생한 충격에너지를 완전히 상쇄시키지 못해도, 몸체부재(141)가 제2 관(120)(또는, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부)까지 충격에너지가 전달되는 것을 차단해줄 수 있다. 이에, 완충재(150)와 몸체부재(141)로 제2 관(120)이나 연결부를 이중으로 보호하여 손상 또는 파공되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 그러나 몸체부재(141)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
지지부재(143)는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 지지부재(143)는 일단이 몸체부재(141)의 상부면과 연결되고, 타단이 제1 관(110)이 형성하는 내벽에 연결될 수 있다. 지지부재(143)는 하나 또는 복수개가 구비될 수 있다. 이에, 지지부재(143)는 몸체부재(141)가 슈트(160) 측으로 밀려나지 않도록 지지해줄 수 있다. 따라서, 구비되는 지지부재(143)의 개수가 증가하면 몸체부재(141)가 제2 관(120) 내에서 더욱 안정적으로 고정되어 상부면에 완충재(150)를 안정적으로 적재시킬 수 있다. 그러나 지지부재(143)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
댐 부재(142)는 몸체부재(141)의 전단부에 설치될 수 있다. 댐 부재(142)는 몸체부재(141)와 교차하는 방향(또는 상하방향)으로 돌출 형성되어, 몸체부재(141)의 상부면에서 외측으로 돌출될 수 있다. 즉, 댐 부재(142)는 몸체부재(141)의 상부면에 턱을 형성할 수 있다. 이에, 몸체부재(141)의 상부면에 적재된 완충재(150)가 댐 부재(142)가 형성하는 턱에 걸려, 제2 관(120)의 배출구(121) 측으로 유실되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 완충재(150)가 몸체부재(141) 상에서 안정적으로 경사면을 형성할 수 있다.
완충재(150)는 제1 관(110)을 통해 낙하하는 원료와 직접 충돌하여 충격에너지를 상쇄시키는 역할을 한다. 완충재(150)는 제1 관(110)과 제2 관(120)의 내부의 일부 공간에만 채워질 수 있다. 이에, 완충재(150)가 채워지지 않은 부분을 원료가 통과할 수 있다. 따라서, 완충재(150)는 원료가 제1 관(110) 및 제2 관(120)을 통해 투입될 수 있도록 배치된다.
또한, 완충재(150)는 제1 관(110)과 제2 관(120)의 내부에서 경사면을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 관(110)으로 투입된 원료가 완충재(150)의 경사면을 따라 이동하여 제2 관(120)의 배출구(121) 측으로 용이하게 이동할 수 있다.
예를 들어, 제2 관(120)의 기울어진 각도(b)가 상하방향에 대하여 직각이면, 완충재(150)가 형성하는 경사면의 각도(a)는 제2 관(120)을 기준으로 40~50도일 수 있다. 완충재(150)의 경사면의 각도(a)가 50도를 초과하면 원료에 의해 유실되어 각도가 50도 이하로 낮아질 수 있다. 경사면의 각도(a)가 40도 미만이면 원료가 경사면을 타고 제2 관(120)의 배출구(121)까지 이동하지 못할 수도 있다. 이에, 제2 관(120)의 기울어진 각도(b)가 직각이면, 완충재(150)가 형성하는 경사면의 각도(a)는 40~50도로 형성될 수 있다.
또는, 제2 관(120)의 기울어진 각도(b)가 상하방향에 대하여 135도이면, 완충재(150)가 형성하는 경사면의 각도(a)가 더 작아질 수 있다. 제2 관(120)의 기울기가 가파르게 되면, 프레임(140) 상에 위치할 수 있는 완충재(150)의 양이 감소할 수 있다. 이에, 완충재(150)의 경사면의 각도(a)가 작아질 수 있다.
완충재(150)는 작은 복수의 입자가 모여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 완충재(150)는 다양한 입도를 가지는 규사 입자들로 이루어질 수 있다. 규사 입자들 사이사이에 공간이 있기 때문에, 규사 입자들이 전위 이동하기가 용이하다. 이에, 제1 관(110)으로 유입된 원료가 낙하하여 완충재(150)와 충돌하면, 규사 입자들이 전위 이동을 하거나 파쇄되면서 충격에너지를 흡수할 수 있다. 따라서, 충격에너지가 제2 관(120)(또는, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부)까지 전달되는 것을 방지하여, 제2 관(120)이나 연결부가 마모되거나 파공되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 원료에 포함되는 성분 중 적어도 일부가 완충재(150)와 재질이 동일할 수 있다. 이에, 완충재(150)의 경도는 원료의 경도 같을 수 있다. 따라서, 완충재(150)와 원료가 충돌하면, 완충재(150)를 형성하는 입자들에 전위 이동이 발생하거나, 입자들이 파쇄되면서 충격에너지를 용이하게 흡수할 수 있다. 이에, 낙하하는 원료에 의해 발생하는 충격에너지가 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부로 전달되는 것을 차단할 수 있고, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부가 손상되거나 파공되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 완충재(150) 중 일부가 원료와의 충돌로 유실되더라도, 다른 원료가 완충재(150) 상에 적재될 수 있다. 이에, 적재된 원료가 제1 관(110)을 통해 낙하하는 또 다른 원료와 충돌하여 파쇄되면서 완충재(150)가 보충될 수 있다. 즉, 원료와 완충재(150)의 재질이 같기 때문에, 파쇄된 원료를 완충재(150)로 사용할 수 있다. 따라서, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내에 완충재(150)를 설치하면, 완충재(150)를 별도로 채우는 작업을 수행할 필요가 없고, 완충재(150)를 영구적 또는 반영구적으로 사용할 수 있다. 그러나 완충재(150)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원료 공급장치를 나타내는 도면이다.
한편, 도 4와 같이 프레임(140)은 몸체부재(141)의 상부면에 형성되는 복수의 돌기부재(144)를 더 포함할 수도 있다. 돌기부재(144)는 몸체부재(141)와 교차하는 방향(또는 상하방향)으로 돌출 형성되어, 몸체부재(141)의 상부면에서 외측으로 돌출될 수 있다. 복수개의 돌기부재(144)는 몸체부재(141)의 연장방향(또는, 전후방향)으로 서로 이격되어 일렬로 배치될 수 있다. 복수의 돌기부재(144)는 완충재(150)를 지지해주어 원료와의 충돌로 인한 충격 등으로 인해 유실되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
예를 들어, 복수의 돌기부재(144)가 상하방향 길이가 서로 동일해질 수도 있다. 완충재(150)가 몸체부재(141) 및 돌기부재(144)와 접촉하는 면적이 증가하면서 안정적으로 몸체부재(141) 상에 위치할 수 있다. 돌기부재(144)들은 원료의 이동방향과 다른 방향으로 돌출되기 때문에, 원료의 이동방향으로 완충재(150)가 유실되는 것을 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.
또는, 복수의 돌기부재(144)는 상하방향 길이가 서로 다를 수 있다. 제2 관(120)의 제1 관(110)과 연결되는 부분에서 배출구(121) 측으로 갈수록 돌기부재(144)들의 길이가 짧아질 수 있다. 즉, 돌기부재(144)들이 완충재(150)가 형성하는 경사면의 형상을 따라 길이가 변화될 수 있다. 이에, 돌기부재(144)들과 완충재(150)의 접촉면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 돌기부재(144)가 완충재(150) 외측으로 돌출되어 원료와 직접 충돌하는 것을 방지하면서, 돌기부재(144)가 완충재(150)를 안정적으로 지지해줄 수 있다. 그러나 돌기부재(144)의 형상 및 복수의 돌기부재가 배치되는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 관들의 연결부로 원료의 충격에너지가 전달되는 것을 억제하거나 감소시킬 수 있다. 이에, 관들의 연결부에 충격이 가해져 마모되거나 파공이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 관들의 수명이 연장되고, 전체적인 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 관들의 연결부에 설치되는 완충재로 원료와 동일한 재질의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 원료인 규석광을 펠로실리콘을 생산하는 전기로에 공급하는 경우, 연결부 내에 규사로 완충재를 형성할 수 있다. 이에, 완충재가 원료에 의해 마모되어 일부분이 전기로에 유입되더라도 생산되는 페로실리콘의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 낙하하는 원료로부터 관들의 연결부를 보호하면서 전기로 내부로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 제작방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 완충재를 마련하고 완충재에 경사면을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 제작방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급장치의 제작방법은, 원료를 공급하는 장치를 제작하는 방법으로서, 원료가 이동하는 경로를 형성하고, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 제1 관과 제2 관을 마련하는 과정(S100), 제1 관과 제2 관의 연결부에 프레임을 마련하는 과정(S200). 및 프레임 내 적어도 일부분에 완충재의 마련하는 과정(S300)을 포함한다.
이때, 제1 관(110)의 장입구는 원료가 저장되는 호퍼와 연결되고, 제2 관의 배출구는 용기 내부로 원료를 장입시키는 슈트와 연결될 수 있다. 용기는 전기로일 수 있고, 원료는 규석광 등을 포함하며, 완충재(150)는 규사일 수 있다. 즉, 원료와 완충재(150)의 재질이 동일할 수 있다. 제1 관(110)과 제2 관(120)은 내부에 원료가 이동하는 경로를 형성하고, 호퍼(130)에서 배출되는 원료를 슈트(160)로 이송시키는 역할을 한다.
우선, 내부에 원료가 이동하는 경로를 형성하는 제1 관(110)과 제2 관(120)을 준비하여 연결할 수 있다. 이때, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부에 완충재(150)를 마련하기 전에, 연결부에 완충재(150)를 적재할 수 있는 프레임(140)을 설치할 수 있다. 프레임(140)은 제1 관(110)과 제2 관(120) 내부에서 댐을 형성하여 완충재(150)가 제1 관(110)과 제2 관(120)이 형성하는 경로를 따라 이동하여 배출되는 것을 억제하거나 방지하는 역할을 한다. 이에, 프레임(140)에 의해 완충재(150)가 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내부에서 유실되지 않고 경사면을 형성할 수 있다.
그 다음, 도 6의 (a)와 같이, 제1 관(110)에 완충재(150)의 재료를 넣어 연결부에 완충재(150) 재료를 투입할 수 있다. 이에, 도 6의 (b)와 같이 완충재(150) 재료가 연결부 내에 적재될 수 있다. 이때, 완충재(150)의 재료는 원료를 세척하거나 상기 원료가 파쇄되면서 발생한 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 완충재(150) 재료의 입자 크기는 원료보다 작을 수 있고, 원료와 충돌했을 때 완충재(150) 재료의 전위 이동이 용이하게 발생할 수 있다.
또한, 완충재(150) 재료의 재질이 원료의 재질과 같기 때문에, 완충재(150) 재료 중 일부가 전기로(10)로 유입되더라도 전기로(10)에서 생산되는 제품의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 완충재(150)의 재료는, 원료인 규석광을 세척하거나 규석광이 파쇄되어 발생한 규소 입자일 수 있다. 규소가 전기로(10)에서 생산되는 페로실리콘의 주요성분이기 때문에, 생산되는 페로실리콘의 품질을 저하시키지 않을 수 있다.
프레임(140) 내에 완충재(150)를 마련한 후, 완충재(150)의 적어도 일부분을 경사면으로 형성할 수 있다. 완충재(150) 재료는 제1 관(110)을 통해 낙하하여 연결부 내에 적재되기 때문에, 경사면이 제대로 형성되지 못할 수 있다. 따라서, 연결부로 원료를 투입하여 완충재(150) 재료를 밀어내어 제거할 수 있다. 이에, 도 6의 (c)와 같이 완충재(150) 재료 중 원료와 충돌한 일부는 유실되어 제거되고, 다른 일부는 프레임(140)이 형성하는 턱에 의해 정체된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 완충재(150)의 재료 중 제2 관(120)의 배출구(121)와 근접한 위치의 완충재(150)의 재료가 다른 영역의 완충재(150)의 재료에 비해 더 많이 유실될 수 있다.
즉, 원료가 제2 관(120)의 배출구(121) 측으로 이동하면서 배출구(121)와 근접한 부분의 완충재(150)의 재료를 더 많이 유실시킬 수 있다. 따라서, 도 6의 (d)와 같이 완충재(150)가 제2 관(120)과 제1 관(110)의 연결부에서 제2 관(120)의 배출구(121)를 향하여 하향 경사진 경사면을 형성할 수 있다.
이때, 완충재(150) 재료의 경도는 원료의 경도 이하이다. 따라서, 원료가 낙하하여 완충재(150)에 충격에너지를 주면, 완충재(150)를 형성하는 입자들(또는, 규사 입자)에서의 전위 이동(또는, 입자 미세화)만 일어나고, 충격에너지가 제1 관(110)이나 제2 관(120)까지 전달되기 전에 상쇄되거나 사라질 수 있다. 이에, 완충재(150)가 낙하하는 원료로부터 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부를 보호해줄 수 있다.
그러나 완충재(150) 재료의 경도가 원료의 경도보다 크면, 원료와 완충재(150)가 충돌할 때 완충재(150)를 형성하는 입자들에서의 전위 이동이 발생하지 않는다. 즉, 완충재(150)가 충격을 흡수하지 못해, 제1 관(110)이나 제2 관(120)으로 충격이 그대로 전달될 수 있다. 이에, 완충재(150)가 원료와의 충돌로 발생하는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 완충재(150) 재료의 경도는 원료의 경도 이하일 수 있다.
또한, 완충재(150) 재료는 입도가 0mm 초과 5mm 이하일 수 있다. 즉, 완충재(150) 재료가 전기로(10)로 공급되는 원료와 지속적으로 충돌하면서 파쇄되어, 5mm 초과하는 입자가 존재하지 않을 수 있다. 완충재(150)를 형성하는 입자들은 다양한 입도를 가지게 되고, 입자들 사이사이에 빈 공간이 형성될 수 있다. 이에, 완충재(150)를 형성하는 입자들이 원료와 충돌할 때 전위 이동이 발생하면서 용이하게 충격에너지를 흡수할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 완충재를 마련하고 완충재에 경사면을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다. 하기에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 완충재를 마련하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 7의 (a)와 같이, 제1 관(110)에 완충재(150)의 재료를 넣어 연결부에 완충재(150) 재료를 투입할 수 있다. 이에, 도 7의 (b)와 같이 완충재(150) 재료가 연결부 내에 적재될 수 있다. 이때, 완충재(150)의 재료는 원료로 사용되는 재료와 동일할 수 있다. 따라서, 완충재(150) 재료의 입자 크기는 원료의 크기와 같거나 유사할 수 있다.
완충재(150)의 재료의 입자 크기가 너무 크면 완충재(150) 재료가 원료와 충돌했을 때 완충재(150) 재료의 전위 이동이 쉽게 발생하지 못할 수 있다. 이에, 완충재(150)의 적어도 일부를 파쇄할 수 있다.
즉, 도 7의 (c)와 같이 연결부에 완충재(150) 재료를 적재시킨 상태에서 원료를 투입하여 충돌시킬 수 있다. 이에, 완충재(150) 재료가 파쇄되면서 일부가 제거될 수 있다. 예를 들어, 완충재(150) 재료의 원료와 충돌한 부분만 파쇄될 수 있고, 파쇄된 완충재(150) 재료 중 일부는 완충재(150)의 경사면을 형성하고, 다른 일부는 원료와 함께 슈트로 배출되어 제거될 수 있다. 따라서, 완충재(150) 재료의 일부의 입자 크기가 원료보다 작아지게 되고, 완충재(150)에 경사면이 형성될 수 있다. 이때, 완충재(150) 재료와 원료의 재질이 같기 때문에, 원료에 의해 완충재(150) 재료가 용이하게 파쇄될 수 있다.
또한, 완충재(150) 중 일부가 원료와의 충돌로 유실되더라도, 다른 원료가 완충재(150) 상에 적재될 수 있다. 이에, 적재된 원료가 제1 관(110)을 통해 낙하하는 또 다른 원료와 충돌하여 파쇄되면서 완충재(150)가 보충될 수 있다. 따라서, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 연결부 내에 완충재(150)를 설치하면, 완충재(150)를 별도로 채우는 작업을 수행할 필요가 없고, 완충재(150)를 영구적 또는 반영구적으로 사용할 수 있다.
이처럼, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 관들의 연결부에 완충재를 설치하여, 연결부로 원료의 충격에너지가 전달되는 것을 억제하거나 감소시킬 수 있다. 이에, 관들의 연결부에 충격이 가해져 마모되거나 파공이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 관들의 수명이 연장되고, 전체적인 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 전기로 100: 원료 공급장치
110: 제1 관 120: 제2 관
130: 호퍼 140: 프레임
150: 완충재 160: 슈트

Claims (14)

  1. 일방향으로 연장 형성되고, 일측에 원료가 장입될 수 있는 장입구가 형성되는 제1 관;
    상기 제1 관의 타측과 연결되고, 일방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되며, 원료가 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 제2 관; 및
    상기 제1 관과 상기 제2 관이 연결되는 연결부 내부에 설치되고, 상기 연결부 내에서 완충재가 경사면을 형성하여 채워질 수 있는 프레임;을 포함하고,
    상기 프레임은,
    상기 제2 관 내부의 바닥면 형상을 따라 형성되어 상기 제2 관의 바닥면에 밀착되고, 상부면에 상기 완충재가 적재될 수 있는 몸체부재, 및
    완충재가 상기 몸체부재 상에서 유실되지 않고 경사면을 형성할 수 있도록, 상기 몸체부재의 일단에 연결되고, 상기 제2 관의 연장방향과 교차하는 방향으로 돌출 형성되는 댐 부재를 포함하는 원료 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 관은 상하방향으로 연장 형성되고,
    상기 제2 관은 상기 제1 관의 하단부와 연결되는 원료 공급장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임은,
    일단이 상기 제1 관의 내벽에 연결되고 타단이 상기 몸체부재에 연결되는 지지부재를 더 포함하는 원료 공급장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 몸체부재의 상부면에 형성되는 복수의 돌기부재를 더 포함하는 원료 공급장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 완충재의 재료는 상기 원료의 재료를 포함하는 원료 공급장치.
  7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4, 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 관의 장입구는 원료가 저장되는 호퍼와 연결되고,
    상기 제2 관의 배출구는 원료를 처리하는 용기의 내부로 원료를 장입시킬 수 있는 슈트와 연결되는 원료 공급장치.
  8. 원료를 공급하는 장치를 제작하는 방법으로서,
    원료가 이동하는 경로를 형성하고, 서로 다른 방향으로 연장 형성되어 연결되는 제1 관과 제2 관을 마련하는 과정;
    상기 제1 관과 상기 제2 관의 연결부에 프레임을 마련하는 과정; 및
    상기 프레임 내 적어도 일부분에 완충재를 마련하는 과정;을 포함하고,
    상기 프레임을 마련하는 과정은,
    상기 제2 관 내부의 바닥면 형상을 따라 형성되는 몸체부재를, 상기 제2 관의 바닥면에 밀착시키는 과정, 및
    상기 제2 관의 연장방향과 교차하는 방향으로 돌출 형성되는 댐 부재를, 상기 몸체부재의 일단에 연결하는 과정을 포함하고,
    상기 완충재를 마련하는 과정은,
    상기 몸체부재의 상부면에 상기 완충재를 적재시키고, 상기 완충재가 상기 몸체부재 상에서 유실되지 않도록 상기 댐 부재로 막는 과정을 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 프레임 내에 완충재를 마련한 후,
    상기 완충재의 적어도 일부분을 경사면으로 형성하는 과정을 더 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 완충재를 마련하는 과정은, 상기 완충재의 재료를 상기 연결부에 투입하여 적재하는 과정을 포함하고,
    상기 경사면을 형성하는 과정은, 상기 완충재 재료의 적어도 일부를 제거하는 과정을 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 완충재의 재료는 상기 원료를 세척하거나 상기 원료가 파쇄되면서 발생한 입자를 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 경사면을 형성하는 과정은,
    상기 연결부에 상기 완충재 재료를 적재한 후, 상기 원료를 투입하여 상기 완충재 재료를 밀어내어 제거하는 과정을 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 경사면을 형성하는 과정은,
    상기 연결부에 완충재 재료를 적재한 후, 상기 원료를 투입하여 완충재 재료의 적어도 일부를 파쇄하여 제거하는 과정을 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
  14. 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료는 전기로에 공급되며, 상기 원료는 규석광을 포함하고, 상기 완충재의 재료는 규사를 포함하는 원료 공급장치의 제작방법.
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