KR20030037033A - 전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로 출강 작업중 슬래그의 유출을 억제하는 다트(dart) 투입장치에 사용하기 위한 다트 공급장치에 관한 것으로 특히 자동으로 다트를 다트 투입장치에 장착하거나 탑재 하기 위한 다트 공급장치에 관한 것이다.

본 발명의 다트 공급장치는, 전로내에 다트를 투입하기 위하여 다트를 장착하는 란스가 있는 다트 투입장치의 위치 그리고 란스의 스트로크와 이동반경 등을 고려하여 그 주변부에 프레임 서포터에 의해 지지되어 수평방향으로 가로놓인 프레임과, 상기 프레임을 따라 주행모터에 의해 수평방향으로 이동가능하게 장착된 무빙플레이트와, 상기 무빙플레이트에 장착되어 주행 또는 정지간 상하 운동 가능하도록 구동부를 구비하는 승강대와, 상기 승강대의 일단에 장착되어 다트를 클램핑 하는 다트 클램퍼와, 상기 다트 클램퍼의 이동 영역내에 위치하여 여러개의 다트를 적치하는 다트 적치대를 더 구비하여 이에 따라 다트 투입장치 주변부에 별도의 다트 공급장치를 구성하는 경우 다트를 신속 용이하고 정확하면서도 안정성 있게 공급할 수 있으며 이로인해 전체적으로는 전로 조업성을 향상시킬 수 있고, 장비 운용의 효율성도 좋아지도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치{Dart feeding manipulator}

본 발명은 전로 출강 작업중 출강이 완료되는 시기에 출강구를 막아 슬래그의 유출을 억제하는 다트(dart) 투입장치에 사용하기 위한 다트 공급장치에 관한 것으로 특히 자동으로 다트를 다트 투입장치에 장착하거나 탑재 하기 위한 다트 공급장치에 관한 것이다.

전로법(Converter Process)은, 선철로부터 강을 만드는 한 방법으로서 제강로로 전로를 사용하는 방법이다.

산성전로법과 염기성전로법으로 구분되고 항아리형의 노체를 회전시켜 쇳물을 유출 시킨다. 이같은 전로법은 전로에 용융한 선철을 주입하고 고압의 공기를 불어넣어 원료중의 불순물을 산화 연소시켜 제거하여 제강을 하는데 전로안에서 선철을 녹일 때 용제나 비금속물질, 금속 산화물 등의 슬래그(slge)가 다량으로 생성되어 쇳물위에 찌거기로 뜨거나 남게되며, 전로에서 제강된 용융금속은 출강구를 열거나 기울여서 출강한다.

전로로부터 출강이 거의 완료되면 주입 래들의 높이와 출강류의 상태 등을 판단하여 출강을 종료함과 동시에 전로를 정립하여 슬래그의 더 이상의 유출을 막고 있으나 전로를 정립할 때 상당량의 슬래그가 래들 안의 용강으로 유출되며 이로 인하여 슬래그에 함유된 불순물의 영향으로 제강 불량과 편석 및 실수율 저하 등으로 나타나 보통 전로안에 들어있는 용융금속을 전부 출강하지 않고 20~30%를 남겨두어 출강을 끝낸다.

이렇게 전로를 기울여 출강하는 방법은 전로법이 가지는 제강 효율에도 불구하고 출강단계에서 전로의 위치에 따라 슬래그가 용융금속에 딸려 나오거나 아니면 용융금속을 충분히 출강기키지 못하는 문제점으로 나타나는데 이를 개선하기 위하여 전로안에 슬래그 체크볼을 투입 하는 방법이 알려져 있다.

이 방법은 비중이 약 7정도인 스틸 구형을 만들고 그 표면 주위를 비중이 약 7정도인 내화물인 캐스터볼을 구형으로 접착하여 소성한 것으로 스틸 구형과 캐스터볼의 체적비를 약4:6 정도로 만들어 용강에 투입시켜 출강구를 막는 방법이다.

즉 전로에서 취련 종료 뒤 전로를 출강구쪽으로 경동(tilting)시키면 비중이 작은 슬래그는 용강 상부에 뜨고 비중이 큰 용강은 출강구를 통하여 래들로 출강되며 출강 종료시점에 슬래그 체크볼을 투척하면 비중 차이에 의해 상부의 슬래그와 하부의 용강층 사이에 떠 있다가 전로안의 용강이 상당히 바짐과 동시에 슬래그 체크볼이 출강구를 막는다.

이 방법의 사용은 전로를 직접 기울이지 않고 전로안의 용강 출강에 따라 출강구를 막아 용강 출강량은 늘리고 슬래그 유출량은 더 줄일 수 있게 되었다.

또 다른 방법은 전로에 다트(dart)를 투입하는 방법이 알려져 있다. 도 1과 같이 다트(16)는 끝이 긴 핀부와 내화물로 처리된 원추형 볼로 되어 있어서 핀이 출강구의 탭 구멍 안으로 들어간 상태에서 비중차에 의해 볼이 내려가 출강구(17)를 막도록 하는 방식으로서 다트의 역할만으로도 슬래그 체크볼에 비해 확실한 성능을 가진다.

다트를 전로에 투입하는 장치는 미국특허 제4,553,743호, 제4,634,106호,제4,640,498호 및 본 출원인이 등록한 대한민국 특허등록 제287127호, 제287128호 등에 자세히 소개되어 있으며, 그 기술들은 다트(16)를 전로내에 효과적으로 투입하기 위한 장치로서, 공통적으로 도 1과 같이 전로(10)의 주변에 위치하는 고정프레임(11)과, 이 고정프레임(11)의 임의의 위치에 걸려 있는 틸팅유니트(12)와, 틸팅유니트(12)의 일측에 고정되고 타측이 회동 되도록 연결된 익스텐션 프레임(13)으로 구성되며, 상기 익스텐션 프레임(13)은 다트를 이송 시키는 란스(14)가 있으며 또한 란스(14)를 가이드 하는 가이드 프레임(15)으로 이루어지며, 또한 가이드 프레임(15)을 따라 란스(14)를 이동 시키는 주행유니트 및 그 구동부 등을 적절하게 구비하는 다트 투입장치이다. 부호 18은 란스(14)에 다트(16)를 장착하기 위해 란스에 마련되는 '란스헤드'이다.

참고로, 대한민국 특허등록 제287127호의 기술은, 고정프레임에 호이스트를 장착하여 그 체인을 가이드프레임에 연결하고 고정프레임에는 틸팅유니트로부터 임의의 간격을 두고 떨어져 연장되게 행거빔을 구비하여, 그 단부쪽으로 지지브래킷을 설치하며, 상기 가이드 프레임은 끝단에 란스 서포터 롤러를 구비하고, 상부 일측에 틸팅브래킷을 설치하여 상기 행거빔의 지지브래킷을 회전축으로 결합한 다트 투입장치로서, 다트를 투입하는데 있어서 제동작 신뢰성, 내구성, 안정성, 조작성 등을 제공한다.

그러나, 이 기술은 다트를 전로안으로 투입하기 위한 장치로서, 다트를 란스에 장착하는 구체적인 방안은 고려되지 않은 것이다. 즉 다트를 란스에 장착하거나 탑재하기 위해서 인력에 의존하도록 되어 있어 그 만큼 장착이 어렵고 주변 온도에따라 작업 제약도 뒤따르는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 전로의 주변에 설치되는 다트 투입장치의 적소에 다트를 탑재하거나 장착할 수 있는 다트 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다트 투입장치에서 요구되는 다트의 공급을 주변 온도 분위기에 관계없이 적시에 공급할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다트 투입장치에 대한 다트의 장착과 탑재를 기구적으로 구현하도록 함으로서 다트 투입장치의 전자동화에 기여할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다트 공급장치는,

전로내에 다트를 투입하기 위하여 다트를 장착하는 란스가 있는 다트 투입장치의 위치 그리고 란스의 스트로크와 이동반경 등을 고려하여 그 주변부에 프레임 서포터에 의해 지지되어 수평방향으로 가로놓인 프레임과,

상기 프레임을 따라 주행모터에 의해 수평방향으로 이동 가능하게 장착된 무빙플레이트와,

상기 무빙플레이트에 장착되어 주행 또는 정지간 상하 운동 가능하도록 구동부를 구비하는 승강대와,

상기 승강대의 일단에 장착되어 다트를 클램핑 하는 다트 클램퍼와,

상기 다트 클램퍼의 이동 영역내에 위치하여 여러개의 다트를 적치하는 다트 적치대를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 다트 투입장치 주변부에 별도의 다트 공급장치를 구성하는 경우 다트를 신속 용이하고 정확하면서도 안정성 있게 공급할 수 있으며 이로인해 전체적으로는 전로 조업성을 향상시킬 수 있게되며, 장비 운용의 효율성도 기할 수 있게된다.

도 1은 일반적인 전로내 다트 투입장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 다트 공급장치의 구성 및 그 배치도

도 3은 본 발명에 따른 다트 공급장치의 일측면도

도 4의 (a)~(i)는 본 발명에 따른 작업 과정의 공정 순서도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:전로 14:란스(Lance)

16:다트(Dart) 17:출강구

18:란스헤드 20:다트 공급장치

21:프레임서포터 22:프레임

23:주행모터 24:무빙플레이트

25:승강대 26:다트클램프

27:다트적치대 28:브래킷

29:스크류 30:승하강모터

31:다트핑거 32:트랙

33:횡행모터 34:적치판(Magazine)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 다트 공급장치(20) 및 그 배열의 예를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 다트 공급장치의 일측면 세부 구조를 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3과 같이 본 발명의 주요부분은, 전로(10)내에 다트(16)를 투입하기 위하여 다트(16)를 장착하는 란스(14)가 있는 다트 투입장치(20)의 위치, 그리고 란스(14)의 스트로크와 이동반경 등을 고려하여 그 주변부에 프레임 서포터(21)에 의해 지지되어 수평방향으로 가로놓인 프레임(22)과, 프레임(22)을 따라 주행모터(23)에 의해 수평방향으로 이동가능하게 장착된 무빙플레이트(24)와, 무빙플레이트(21)에 장착되어 주행 또는 정지간 상하 운동 가능하도록 구동부를 구비하는 승강대(25)와, 승강대(25)의 일단에 장착되어 다트(16)를 클램핑 하는 다트 클램퍼(26)와, 다트 클램퍼(26)의 이동 영역내에 위치하여 여러개의 다트(16)를 적치하는 다트 적치대(27)를 구비한다.

상기 프레임(22)은 무빙플레이트(24)를 지지하면서 수평이동을 안내하기 위해 프레임 서포터(21)에 의해 지지되어 지상으로부터 소정의 높이로 부상되어 있다. 상기 무빙플레이트(24)는 프레임(22)에 장착되어 주행모터(23)의 회전 방향에따라 프레임(22)을 따라 수평 운동하며, 그 일단으로는 승강대(25)를 상하 운동 가능한 상태로 지지한다.

상기 승강대(25)는 무빙플레이트(24)에 브래킷(28)으로 지지되어 있으며, 구동부를 구비한다. 그 구동부는 브래킷(28)에 수직방향으로 장착되어 회전력을 받아 수직축 방향으로 상하운동하는 스크류(29)와, 스크류(29)를 회전시켜 스크류(29)를 상하운동 시키기 위해 스크류(29)에 장착되어 있는 승하강모터(30)로 이루어진다.

또한, 승강대(25)의 일단에는 다트 클램퍼(26)가 장착된다. 그 다트 클램퍼(26)는 선단이 다트(14)를 잡을 수 있는 몇 개의 다트 핑거(31)를 구비한다. 다트 핑거(31)를 고정하는 다트 클램퍼(26)는 승강대(25)를 따라 횡방향 이송이 가능하도록 승강대(25)에 트랙(32)으로 결합되어 있으며, 횡행모터(33)의 구동에 의해 트랙(32)을 따라 주어진 영역에서 이송된다.

또한, 다트 적치대(27)는 적어도 한 개 이상의 다트(16)를 동시에 적치할 수 있도록 다트를 적치할 수 있는 원판상의 적치판(34)과, 적치판(34)을 회전시킬 수 있는 로테이팅 모터(35)와, 적치판(34)을 지상으로부터 임의의 높이에 위치하도록 지지하는 지지대(36)로 되어 있다.

본 발명에 따른 다트 공급장치는 이와 같이 프레임(22), 무빙플레이트(24), 승강대(25) 및 다트 핑거(31)가 있는 다트 클램퍼(26), 그리고 다트 적치대(27)를 구비하는 형태로서, 다트 투입장치측에 다트(16)를 장착하거나 탑재하기 위한 다트 공급장치의 주변장치의 특성을 가진다.

여기서, 다트 핑거(31)는 로봇 아암으로 적용될 수 있으며, 다트 적치대(27)는 반드시 요구되는 것은 아니다. 즉 실시예에서와 같이 여러개의 다트(16)를 매거진(적치판)에 장착하고 매거진을 회전 시킬 수 있는 경우와 상부측으로부터 한 개씩 투입할 수 있는 다른 구조물로도 여러개의 다트를 연속적으로 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 다트 공급장치의 작용효과를 다트 투입장치와 관련시켜 살펴보면 다음과 같다.

다트 투입장치는 일반적으로 전로내에 다트를 직접 투입하기 위하여 길이가 긴 란스(14)를 구비하는데, 그 란스(14)의 끝은 다트(16)를 잡을 수 있는 적당한 란스 헤드(18)로 되어 있는데, 본 발명의 다트 공급장치(20)는 이러한 다트 투입장치측의 란스(14) 또는 이와 유사한 다트 투입대에 다트(16)를 운반하여 장착 시킬 수 있도록 설계되어 있다.

도 2는 전로(10) 주변부에 위치하는 다트 투입장치측의 란스(14)에 대하여 본 발명에 따른 다트 공급장치(20)의 운용에 따라 다트(16)를 장착하는 과정의 전체를 도식적으로 나타낸 것으로, 다트 클램퍼(26)를 통해 한 개의 다트(16)를 클램핑하여 무빙플레이트(24)를 란스(14)가 있는 방향으로 이송시켜 한 개의 다트(16)를 란스(14)의 헤드(18)에 장착하는 전과정을 보여준다.

참고로, 도 2에서 보여주는 프레임(22)의 지지구조는 상부지지형 구조를 적용한 경우로서, 프레임(22) 상부지지형인 경우 프레임의 높이를 인위적으로 조절할 수 있는 장점을 가진다. 또한 프레임의 높이를 조절할 수 있기 때문에 다트 투입장치의 위치에 따라 다트 공급장치의 정열과 배치를 보다 쉽게할 수 있는 이득을 얻을 수 있으나 구조가 복잡하다.

도 3은 본 발명에 따른 다트 공급장치의 주요부분을 나타낸 일측면도로서, 프레임(22)에 장착되어 있는 무빙플레이트(24)는 주행모터(23)가 회전하면 프레임(22)의 길이(수평) 방향을 따라 움직인다. 무빙플레이트(24)의 이동은 다트 클램퍼(26)의 현재 위치를 결정한다. 즉, 승강대(25)와 다트 클램퍼(26) 전체의 수평방향 위치는 무빙플레이트(24)에 의해 결정되며, 이 운동은 다트의 클램핑과 운반을 위한 다트 클램퍼의 위치 결정운동이다.

이에 대하여 수직방향운동은 승강대(25)를 상하운동 시킴으로서 다트 클램퍼(25)의 상하위치를 결정하는 운동으로서, 다트의 클램핑/언클램핑 시기에 나타나며, 승하강모터(30)의 회전으로 스크류(29)가 회전하면서 그 회전량 만큼 승강대(25)를 이동시켜 다트 클램퍼(26)의 위치를 결정한다.

또 다른 수직방향 운동은 무빙플레이트(24)와 승강대(25)에 의해 다트 클램퍼(26)의 x,y축상의 위치가 결정된 상태에서 다트 클램퍼(26)만을 독립적으로 운동시킬 때 나타나는데, 이 경우는 다트 핑거(31)를 통한 다트(16)의 홀드 및 클램핑 상태, 즉 다트(16)를 적치대(27) 로부터 탈거시키거나 다트 투입장치의 란스(14)에 다트(16)를 장착하거나 탑재하기 위한 다트 클램퍼(26)의 수평방향 운동으로서 횡행모터(33)가 회전하면 다트 클램퍼(26)는 승강대(25)상의 트랙을 따라 이동한다.

도 4의 (a)~(i)는 본 발명에 따른 다트 공급장치에 의한 다트의 클램핑/언클램핑 스탭(step)의 흐름도이다.

(a)는 무빙플레이트(24)가 다트 적치대(27) 까지 이동하여 다트 클램퍼(26)의 초기 위치를 세팅한 상태로 홈포지션이다.

(b)는 승강대(25)에 장착되어 있는 다트 클램퍼(26)의 횡행모터(33)를 구동시켜 다트 핑거(31)를 통해 다트 적치대(27)에 적치되어 있는 한 개의 다트(16)를 잡은 다트의 홀드 과정이다.

(c)는 (b)에서 구동되었던 다트 클램퍼(26)의 위치를 복원시켜 다트(16)를 다트 적치대(27)로부터 완전히 탈거시킨 상태로서 다트의 클램핑 경우 이다. 이 상태가 종료되면 적치대(27)의 다트 매거진 즉, 적치판(34)을 정해진 섹터 만큼 로테이팅 모터(35)를 회전시켜 다음 다트를 핑거링 대기 상태로 위치 결정한다. 그러나, 다트 매거진의 위치 결정을 이 시기에 실행시키지 않아도 된다.

(d)는 다시 무빙플레이트(24)를 구동시켜 다트 클램퍼(26)에 클램핑된 다트를 다트 투입장치의 란스(14)가 있는 위치 즉 란스에 있는 다트 헤드(18) 근처까지 다트를 운반하는 다트 운반과정이다.

(e)는 승강대(25)의 높이를 란스 헤드(18)를 중심으로 정밀하게 조절하여 다트 클램퍼(26)에 클램핑된 다트를 란스 헤드(18)상에 장착하기 위한 다트의 위치결정 과정이다.

(f)는 다트 클램퍼(26)를 움직여서 다트를 란스 헤드(18) 중심에 일치시키는 센터링 과정이다.

(g)는 센터링이 완료되면 다시 승강대(25)를 상승시켜 정확하게 다트(16)를 란스 헤드(18)에 밀어넣고 동시에 다트 클램퍼(26)상의 다트 핑거(31)를 작동시켜 다트의 홀드 상태를 해제하는 언클램핑 과정이다.

(h)는 승강대(25)에 의한 다트 클램퍼(26)의 직하방 운동 또는 횡행모터(33)에의한 연쇄운동에 따라 다트(16)로부터 다트클램퍼(26)가 귀환하는 도피과정이다.

(i)는 위와 같은 (a)~(h)의 과정을 수행하고 다시 (a)위치로 복귀하여 다음의 투입 대상 다트(16)를 클램핑하기 위한 대기 상태이다.

이와 같이 (a)~(i)의 전과정을 수행하여 다트를 정해진 다트 투입장치에 공급하면 열악한 작업조건에서도 다트의 공급이 가능할 뿐만아니라 정확한 공급이 가능하다.

여기서, 다트 클램퍼(26)는 로봇 아암 유니트 등으로 대체될 수 있다. 또한 본 발명의 예로서, 회전형 다트 적치대의 적용을 살펴보았으나 수직 하향 다트공급방식의 적용도 가능하다. 또한 상부 지지형 프레임 그리고 고정형 프레임 등의 적용도 다트 투입장치의 시설 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그리고, 다트 투입장치의 작동 주기에 맞추어 모터 및 구동부의 적절한 제어를 통해 연동성을 주는 경우 무인 운전도 가능하다.

이와 같이 본 발명은 다트를 전로안으로 투입하기 위한 다트 투입장치에 한 개씩의 다트를 정확하게 기구적으로 공급할 수 있으므로 인력 의존형 다트 공급에 따른 다양한 문제점을 개선하여 전로 조업 작업성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 다트 투입장치에 다트를 신속하고 용이하고 정확하면서도 안정성 있게 공급할 수 있으므로 작업 신뢰성도 유지되고 다트 투입장치에 연동되어 다트 투입장치의 운용의 효율성도 꾀할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전로내에 다트를 투입하기 위하여 다트를 장착하는 란스가 있는 다트 투입장치의 위치 그리고 란스의 스트로크와 이동반경 등을 고려하여 그 주변부에 프레임 서포터에 의해 지지되어 수평방향으로 가로놓인 프레임과,

   상기 프레임을 따라 주행모터에 의해 수평방향으로 이동가능하게 장착된 무빙플레이트와,

   상기 무빙플레이트에 장착되어 주행 또는 정지간 상하 운동 가능하도록 구동부를 구비하는 승강대와,

   상기 승강대의 일단에 장착되어 다트를 클램핑 하는 다트 클램퍼와,

   상기 다트 클램퍼의 이동 영역내에 위치하여 여러개의 다트를 적치하는 다트 적치대를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 승강대는 무빙플레이트에 브래킷으로 지지되어 있고, 구동부를 구비하며, 그 구동부는, 상기 브래킷에 수직방향으로 장착되어 회전력을 받아 수직축 방향으로 상하운동하는 스크류와, 상기 스크류를 회전시켜 스크류를 상하운동 시키키기 위해 스크류에 장착되어 있는 승하강모터로 구성된 것을 특징으로 하는 전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다트 클램퍼는 선단이 다트를 잡을 수 있는 몇 개의 다트 핑거를 헤드상으로 구비하고, 승강대를 따라 횡방향 이송이 가능하도록 승강대와 트랙상으로 결합되어 있으며, 횡행모터의 구동에 의해 트랙을 따라 주어진 영역에서 이송되는 것을 특징으로 하는 전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다트 적치대는 적어도 한 개 이상의 다트를 적치할 수 있도록 다트를 적치할 수 있는 원판상의 적치판과,

   상기 적치판을 회전시킬 수 있게 적치판에 결합되어 있는 로테이팅 모터와,

   상기 적치판을 지상으로부터 임의의 높이에 위치하도록 지지하는 지지대로 구성된 것을 특징으로 하는 전로내 다트 투입 장치를 위한 다트 공급장치.