KR102567628B1

KR102567628B1 - 고로 출선구 개공용 로드

Info

Publication number: KR102567628B1
Application number: KR1020210084683A
Authority: KR
Inventors: 이병하
Original assignee: 티테크코리아 주식회사
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-08-17
Also published as: KR20230001746A

Abstract

나사 결합부위의 융착과 손상을 방지하여 보다 견고하게 결합되면서도 쉽게 분리할 수 있도록, 탭핑용 드릴비트가 설치된 태핑로드와 개공기의 태핑소켓에 결합되는 소켓로드 및 상기 태핑로드와 소켓로드 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 중간로드를 포함하고, 상기 중간로드는 양 선단에 각각 수나사가 외주면에 형성된 수나사부와 암나사가 내주면에 형성된 암나사홀을 구비하고, 상기 태핑로드와 상기 소켓로드는 선단에 상기 중간로드의 암나사홀과 수나사부에 맞물리는 수나사부와 암나사홀이 형성되어 중간로드와 나사 체결되어 연결되는 구조이고, 상기 수나사부는 상기 로드의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 로드와 단차를 이루고 표면에는 수나사가 형성되며, 내측 선단에는 수나사를 형성하지 않은 비수나사구간이 형성된 구조의 고로 출선구 개공용 로드를 제공한다.

Description

고로 출선구 개공용 로드{ROD FOR TAPPING MACHINE OF BLAST FURNACE}

본 개시 내용은 고로 출선구 관통 작업에 사용되는 개공용 로드에 관한 것이다.

일반적으로, 고로의 출선 작업시 고로 하부에 설치된 여러개의 출선구를 개공하여 용재 및 용선을 생산한다.

이를 위해 고로의 출선구를 관통시키는 개공기를 이용하여 출선구를 막고 있는 부정형 내화물을 관통시킴으로써 출선공을 형성하여 용융물을 배출한다. 고로 출선구 개공에 사용되는 개공 로드는 태핑소켓을 매개로 개공기에 장착되며, 선단에는 출선구 굴착을 위한 드릴 비트가 설치된다.

출선구는 고로 철피에서 내부 용융물까지의 깊이(심도)가 대략 3500mm 내외로, 개공기의 구동에 따라 로드가 회전 및 전진하면서 드릴비트로 출선구를 굴착 관통하게 된다.

로드는 출선구의 심도에 맞춰 매우 긴 길이로 형성된다. 이에, 로드는 복수개로 분할되어 나사 결합으로 연결된 구조로 되어 있다. 이런 구조의 경우 로드가 마모 또는 손상되었을 때, 손상된 부분만을 용이하게 교체하여 사용할 수 있다.

그런데, 종래의 경우 출선구로부터 분출되는 용융물의 열이나 로드에 가해지는 회전 압력에 의해 로드의 연결부의 나사가 융착되어 쉽게 분리되지 않는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
한국공개특허 제2000-0005954호(발명의 명칭 : 출선구 개공용 파이프, 공개일: 2000.01.25)

본 과제는 나사 결합부위의 융착과 손상을 방지하여 보다 견고하게 결합되면서도 보다 쉽게 분리할 수 있도록 된 고로 출선구 개공용 로드를 제공한다.

본 구현예의 로드는 탭핑용 드릴비트가 설치된 태핑로드와 개공기의 태핑소켓에 결합되는 소켓로드 및 상기 태핑로드와 소켓로드 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 중간로드를 포함할 수 있다.

상기 중간로드는 양 선단에 각각 수나사가 외주면에 형성된 수나사부와 암나사가 내주면에 형성된 암나사홀을 구비하고, 상기 태핑로드와 상기 소켓로드는 선단에 상기 중간로드의 암나사홀과 수나사부에 맞물리는 수나사부와 암나사홀이 형성되어 중간로드와 나사 체결되어 연결되는 구조일 수 있다.

상기 태핑로드와 상기 소켓로드 및 상기 중간로드는 중심에 유체를 유통하는 통로가 관통 형성된 구조일 수 있다.

상기 암나사와 수나사는 둥근나사 구조일 수 있다.

상기 수나사부는 상기 로드의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 로드와 단차를 이루고 표면에는 수나사가 형성되며, 내측 선단에는 수나사를 형성하지 않은 비수나사구간이 형성된 구조일 수 있다.

상기 암나사홀은 외측 선단에 암나사를 형성하지 않은 비암나사구간이 형성된 구조일 수 있다.

상기 수나사부의 비수사나수간의 축방향 길이는 상기 암나사홀의 비암나사구간의 축방향 길이보다 짧은 구조일 수 있다.

상기 암나사홀은 내측 선단에 암나사를 형성하지 않은 내측홈부가 더 형성된 구조일 수 있다.

상기 내측홈부의 내경은 상기 통로의 내경보다 큰 구조일 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 로드의 연결부위에서 비나사구간을 마련함으로써 로드에 가해지는 높은 회전력과 용융물의 고열로부터 나사산의 융착을 방지할 수 있게 된다.

또한, 로드의 수나사와 암나사가 둥근 나사 구조로 로드 전진에 따라 가해지는 고압으로부터 나사산의 융착을 방지할 수 있다.

또한, 로드 내부에 형성된 통로를 따라 흐르는 유체가 로드의 연결부위에 마련된 내측홈부에 머물면서 연결부위의 냉각 효율을 높일 수 있게 된다. 따라서, 연결부위 온도를 낮춰 고열에 의해 로드의 연결부위가 융착되거나 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이에, 작업 후 로드를 보다 용이하게 분리할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 로드가 구비된 개공기를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 로드의 구조를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 다른 로드의 결합 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 로드를 이용하여 개공기가 고로의 출선구를 개공하는 상태를 나타내고 있다.

도시된 바와 같이 고로(100)의 출선구(110)를 개공하기 위한 개공기(200)는 길게 연장된 가이드채널(210)과, 가이드채널(210)을 따라 이동하는 동체(220), 동체(220)에 설치되어 출선구(110)를 개공하는 로드(10)를 포함한다.

로드(10)는 동체(220)에 소켓(230)을 매개로 착탈가능하게 결합될 수 이다. 이에, 로드(10)를 회전시키면서 가이드채널(210)을 따라 동체(220)를 전진시켜 로드(10) 선단에 설치된 드릴비트(12)로 출선구(110)를 굴착할 수 있다.

개공기(200)는 출선구(110) 개공시 용융물 급냉에 의한 분출을 방지할 수 있도록, 냉각수를 공급하기 위한 냉각수공급라인(240)과 질소가스를 공급하기 위한 질소가스공급라인(250)을 더 포함한다. 냉각수공급라인(240)과 질소가스공급라인(250)에서 공급된 냉각수와 질소가스는 로드(10) 선단의 드릴비트(12)를 통해 분사되어 용융물 급냉에 의한 분출을 차단할 수 있다.

이를 위해 로드(10)는 내부를 통해 냉각수나 질소가스 등의 유체를 공급할 수 있도록 통로(14)가 관통 형성된 파이프형 구조로 되어 있다.

로드(10) 선단에는 드릴비트(12)가 설치된다. 드릴비트(12)는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 드릴비트(12)는 로드(10) 내부의 통로(14)와 연결되며 선단의 일측에는 통로(14)로 공급된 냉각수와 질소가스를 분출하는 분사홀이 형성될 수 있다.

이에, 냉각수공급라인(240)과 질소가스공급라인(250)을 통해 공급된 냉각수와 질소가스는 로드(10)의 통로(14)를 통해 선단의 드릴비트(12)로 공급되어 드릴비트(12)의 분사홀을 통해 분사된다.

도 2와 도 3은 본 실시예에 따른 로드의 구조를 나타내고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 로드(10)는 복수개로 분할되어 착탈가능하게 연결된 구조로 되어 있다.

본 실시예의 로드(10)는 탭핑용 드릴비트(12)가 설치된 태핑로드(20)와 개공기(200)의 소켓(230)에 결합되는 소켓로드(30) 및 태핑로드(20)와 소켓로드(30) 사이에 연결되는 중간로드(40)를 포함할 수 있다. 태핑로드(20)나 중간로드(40) 및 소켓로드(30)의 길이 또는 중간로드(40)의 개수는 역시 다양하게 변형될 수 있다.

이하 본 실시예는 로드가 하나의 중간로드(40)를 구비한 구조를 예로서 설명한다. 또한, 이하 설명에서 로드(10)라 함은 소켓로드(30)와 태핑로드(20) 및 중간로드(40) 모두를 지칭할 수 있다.

각 로드를 착탈가능하게 연결할 수 있도록, 중간로드(40)는 양 선단에 각각 수나사(52)가 외주면에 형성된 수나사부(50)와 암나사(62)가 내주면에 형성된 암나사홀(60)을 구비한다. 그리고, 태핑로드(20)와 소켓로드(30)는 선단에 중간로드(40)의 암나사홀(60)과 수나사부(50)에 맞물리는 수나사부(50)와 암나사홀(60)이 형성된다. 이에, 태핑로드(20)와 소켓로드(30) 사이에 중간로드(40)를 나사 체결하여 하나로 연결할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 태핑로드(20)의 선단에 수나사부(50)가 형성되고, 중간로드(40)는 일측 선단에 태핑로드(20)의 수나사부(50)에 체결되는 암나사홀(60)이 형성되고, 반대쪽 선단에는 수나사부(50)가 형성되며, 소켓로드(30)의 선단에는 중간로드(40)의 수나사부(50)가 체결되는 암나사홀(60)이 형성된 구조일 수 있다.

상기한 구조 외에, 태핑로드(20) 선단에 암나사홀(60)이 형성되고, 소켓로드(30) 선단에는 수나사부(50)가 형성된 구조 역시 적용될 수 있다.

태핑로드(20)와 중간로드(40)에 형성되는 수나사부(50) 및 중간로드(40)와 소켓로드(30)에 형성되는 암나사홀(60)은 모두 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이에, 이하 설명에서 수나사부(50)는 태핑로드(20)에 형성된 수나사부(50)를 예로서 설명하며, 암나사홀(60)은 중간로드(40)에 형성된 암나사홀(60)을 예로서 설명한다.

본 실시에에서, 암나사홀(60)에 형성되는 암나사(62)와 수나사부(50)에 형성되는 수나사(52)는 둥근나사 구조일 수 있다. 둥근나사 구조라 함은 나사산과 골의 단면이 둥글게 생긴 나사를 의미할 수 있다.

수나사부(50)와 암나사홀(60)에 둥근나사가 형성됨에 따라 서로 나사체결되어 맞물렸을 때 마모에 대한 저항성을 보다 높일 수 있게 된다. 따라서, 태핑로드(20)와 중간로드(40) 및 중간로드(40)와 소켓로드(30)의 연결부위에서 나사산의 마모나 융착을 방지하고 작업 후 각 로드를 쉽게 분리시킬 수 있게 된다.

수나사부(50)는 태핑로드(20)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 태핑로드(20)와 단차를 이루며 표면에는 수나사(52)가 형성된다. 이하 설명의 편의를 위해, 수나사부(50)에 의해 형성된 태핑로드(20)의 단차진 선단을 단차면(53)이라 한다.

본 실시예의 수나사부(50)는 내측 선단에 수나사(52)를 형성하지 않은 비수나사구간(54)이 마련된다. 또한, 암나사홀(60)은 외측 선단에 암나사(62)를 형성하지 않은 비암나사구간(64)이 형성된 구조일 수 있다. 이에, 태핑로드(20)와 중간로드(40)가 접하는 단차면(53) 쪽에는 나사 체결이 나타나지 않는다.

비암나사구간(64)은 암나사(62)가 형성되지 않아 내주면이 평평한 원통 형태의 구조일 수 있다. 비암나사구간(64)의 내경은 수나사(52)의 나사산이 이루지는 바깥지름의 직경보다 큰 구조일 수 있다. 이에, 수나사부(50)가 암나사홀(60)에 체결되는 과정에서 수나사(52)가 비암나사구간(64)과 간섭없이 원활하게 암나사(62) 쪽으로 진입하여 암나사(62)에 체결될 수 있게 된다.

비수나사구간(54)은 수나사(52)가 형성되지 않고 외주면이 평평한 원통형태의 구조일 수 있다. 비수나사구간(54)의 외경은 비암나사구간(64)의 내경보다 작은 크기로 형성될 수 있다.

도 3은 로드의 결합된 단면 상태를 나타내고 있다.

태핑로드(20)와 중간로드(40)가 연결됨에 따라, 수나사부(50)가 암나사홀(60)에 체결되어 삽입되면서 암나사홀(60)의 외측 선단은 사나사부의 내측 선단 즉 단차면(53)쪽으로 이동된다.

태핑로드(20)와 중간로드(40)가 완전히 결합되면, 중간로드(40)의 암나사홀(60) 선단은 태핑로드(20) 수나사부(50)에 의해 형성된 단차면(53)에 접하게 된다. 이에, 태핑로드(20)와 중간로드(40)가 접하는 단차면(53)쪽에는 수나사부(50)의 비수나사구간(54)과 암나사홀(60)의 비암나사구간(64)이 위치한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 로드가 연결되어 수나사부(50)가 암나사홀(60)에 체결되었을 때, 태핑로드(20)와 중간로드(40)의 접점 부위인 수나사부(50)의 내측 선단쪽에는 비수나사구간(54)과 비암나사구간(64)이 위치하여 서로 나사체결되지 않는다.

태핑로드(20)의 단차면(53)은 중간로드(40)와 접하는 접면으로 열과 융융물의 침투에 가장 취약한 부분일 수 있다.

본 실시예는 상기한 단차면(53)쪽에 비수나사구간(54)과 비암나사구간(64)을 위치함으로서, 나사체결이 나타나지 않게 된다. 따라서, 태핑로드(20)의 단차면(53)과 중간로드(40)의 암나사홀(60) 선단 사이를 통해 용융물이 침투하더라도 이 부위에서 나사가 융착되거나 마모되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 수나사부(50)의 비수나사구간(54)의 축방향 길이(l)는 암나사홀(60)의 비암나사구간(64)의 축방향 길이(d)보다 짧은 구조일 수 있다.

이에, 도 3에 도시된 바와 같이 중간로드(40)의 암나사홀(60)에 형성된 암나사(62)가 태핑로드(20)의 수나사부(50)에 형성된 수나사(52)의 내측 선단 끝까지 체결되기 전에 암나사홀(60)의 외측 선단이 태핑로드(20)의 단차면(53)에 접하게 된다.

이에, 비수나사구간(54)의 길이와 비암나사구간(64)의 길이 차이(p)만큼 암나사홀(60)의 암나사(62)는 수나사부(50)의 수나사(52) 내측 끝까지 더 체결될 여유가 생기게 된다.

따라서, 암나사홀(60) 외측 선단이 단차면(53)에 접한 상태에서, 태핑로드(20)와 중간로드(40)를 더 상대 회전시켜 태핑로드(20)와 중간로드(40)를 보다 강하게 체결할 수 있다.

이와 같이, 태핑로드(20)와 중간로드(40)의 체결력을 높임으로써, 태핑로드(20)의 단차면(53)과 중간로드(40) 선단 사이 접면의 틈새 발생을 최소화하고 이 틈새를 통해 두 로드가 융착되거나 열변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 태핑로드(20)와 중간로드(40)를 강하게 결합시킨 상태에서도 작업 후 태핑로드(20)와 중간로드(40)를 보다 용이하게 분리할 수 있다.

또한, 본 실시예의 암나사홀(60)은 내측 선단에 암나사(62)를 형성하지 않은 내측홈부(66)가 더 형성된 구조일 수 있다.

내측홈부(66)의 내경은 상기 통로(14)의 내경보다 큰 구조일 수 있다. 본 실시예에서, 내측홈부(66)의 내경은 암나사(62)의 골지름이 이루는 직경 이상인 구조일 수 있다. 이에, 암나사홀(60)의 내측 선단쪽에 상대적으로 통로(14)의 직경보다 크게 확장된 공간이 마련될 수 있다.

내측홈부(66)는 암나사홀(60)의 내측 선단에 연결되어 그보다 안쪽에 형성된다.

이에, 태핑로드(20)와 중간로드(40)가 완전히 체결되어 수나사부(50)가 암나사홀(60) 끝까지 결합된 상태에서 내측홈부(66)는 수나사부(50) 선단과 간섭되지 않는다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 태핑로드(20)와 중간로드(40)가 체결되었을 때 수나사부(50) 선단과 중간로드(40)의 통로(14) 끝 사이에 넓게 공간이 확장된 내측홈부(66)가 마련된다.

즉, 태핑로드(20)의 수나사부(50)에 형성된 통로(14)와 중간로드(40)에 형성된 통로(14) 사이에 내측홈부(66)에 의해 내경이 확장된 공간이 마련된다.

이와 같이, 내측홈부(66)를 형성함으로써, 중간로드(40)의 통로(14)를 통해 공급되는 냉각수 또는 질소가스 등의 냉각 유체가 바로 태핑로드(20)의 통로(14)로 흐르지 못하고 내경이 확장된 내측홈부(66)에서 소용돌이치면서 머물게 된다.

냉각유체가 내측홈부(66)에 좀 더 머물면서, 내측홈부(66) 위치에서 냉각 유체에 의한 냉각이 이루어지게 된다. 내측홈부(66)가 냉각됨에 따라 중간로드(40)와 태핑로드(20)의 연결부위의 온도를 보다 낮출 수 있게 된다. 이에, 중간로드(40)와 태핑로드(20) 사이 나사체결 부위를 외부의 고온으로부터 보호하여, 나사가 고열에 의해 융착되거나 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 작업 후 중간로드(40)와 태핑로드(20)를 보다 용이하게 분리할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 로드 12 : 드릴비트
14 : 통로 20 : 태핑로드
30 : 소켓로드 40 : 중간로드
50 : 수나사부 52 : 수나사
53 : 단차면 54 : 비수나사구간
60 : 암나사홀 62 : 암나사
64 : 비암나사구간 66 : 내측홈부

Claims

탭핑용 드릴비트가 설치된 태핑로드와, 개공기의 태핑소켓에 결합되는 소켓로드, 및 상기 태핑로드와 소켓로드 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 중간로드를 포함하고,
상기 중간로드는 양 선단에 각각 수나사가 외주면에 형성된 수나사부와 암나사가 내주면에 형성된 암나사홀을 구비하고, 상기 태핑로드와 상기 소켓로드는 선단에 상기 중간로드의 암나사홀과 수나사부에 맞물리는 수나사부와 암나사홀이 형성되어 중간로드와 나사 체결되어 연결되는 구조이고,
상기 수나사부는 상기 로드의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 로드와 단차를 이루고 표면에는 수나사가 형성되며, 내측 선단에는 수나사를 형성하지 않은 비수나사구간이 형성되고, 상기 암나사홀은 외측 선단에 암나사를 형성하지 않은 비암나사구간이 형성되고,
상기 수나사부의 비수나사구간의축방향 길이는 상기 암나사홀의 비암나사구간의 축방향 길이보다 짧은 구조이고,
상기 암나사홀은 내측 선단에 암나사를 형성하지 않은 내측홈부가 더 형성되고,
상기 내측홈부는 상기 암나사홀의 내측 선단에 연결되어 암나사홀의 내측 선단보다 안쪽에 형성되고,
상기 내측홈부의 내경은 상기 태핑로드와 소켓로드 및 중간로드 내부에 유체 공급을 위해 형성된 통로의 내경보다 크고,
상기 내측홈부는 상기 암나사홀의 내측 선단에 연결되어 암나사홀의 내측 선단보다 안쪽에 형성되어, 상기 수나사부가 상기 암나사홀 끝까지 결합된 상태에서 상기 수나사부 선단과 간섭되지 않고 상기 수나사부에 형성된 통로 선단과 상기 암나사홀과 연결되는 상기 통로 선단 사이에 내경이 확장된 공간을 형성하는 구조이고,
상기 암나사와 수나사는 둥근나사 구조인 고로 출선구 개공용 로드.
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