KR20080057110A

KR20080057110A - 전기로의 개공 장치

Info

Publication number: KR20080057110A
Application number: KR1020060130468A
Authority: KR
Inventors: 장두환; 김종균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-06-24

Abstract

본 발명에 따른 전기로의 개공 장치는 고철을 용융하여 용강을 제조하도록 구성된 전기로 상부의 지브 프레임에 장착된 수평 회전 구동부; 상기 회전 모터에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합되어 상기 전기로의 원주 쪽으로 연장된 프레임; 상기 프레임의 말단에 장착된 상하 이송 구동부; 및 상하 이동 가능하게 상기 상하 이송 구동부에 결합된 산소 분사부를 포함한다. 개공 작업을 위해, 상기 수평 회전 구동부는 상기 산소 분사부가 상기 전기로의 출강부의 상단 개구 상방에 위치하도록 상기 프레임을 수평 방향으로 회전시키고, 상기 상하 이송 구동부는 상기 산소 분사부의 일부를 상기 출강부의 상단 개구를 통해 상기 출강부 안으로 삽입시킨다. 본 발명의 개공 장치는 기계화/자동화에 의해 출강구를 용이하고 안전하게 개공할 수 있고 개공 작업을 기계화/자동화함으로써 우수한 안정성과 작업성을 갖는 다.

전기로, 출강구, 개공, 산소, 산소 노즐

Description

전기로의 개공 장치{TAPPING APPARATUS OF ELECTRIC FURNACE}

도 1은 일반적인 전기로의 외관을 보여주는 사시도이이다.

도 2는 도 1의 전기로의 내부를 보여주는 단면도이다.

도 3은 도 1의 전기로의 출강 작업의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개공 장치가 장착된 전기로의 외관을 보여주는 사시도이다.

도 5는 도 4의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개공 장치가 작업 준비 위치에 있는 것을 보여주는, 도 5에 대응하는 평면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개공 장치가 작업 준비 위치에 있는 것을 보여주는, 도 6의 단면도이다.

도 8은 도 7의 A 부분의 확대도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 개공 장치가 작업 실행 위치에 있는 것을 보여주는, 도 6의 단면도이다.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

2: 용강 10: 노체

14: 출강부 16: 출강구

20: 전극봉 30: 지브 프레임

60: 회전 구동부 66: 프레임

74: 에어 모터 80: 산소 분사부

86: 산소 노즐 88: 밸브

본 발명은 전기로의 개공 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 전기로의 출강구를 더욱 안전하고 용이하게 개공할 수 있도록 구성한 전기로의 개공 장치에 관한 것이다.

통상 제철소의 미니밀 공장에서는 전기로에서 고철을 용융하여 용강을 생산하며, 생산된 용강은 출강구( 또는 출탕구)를 통해 래들로 수강되어 후속 공정으로 이송된다. 이때, 전기로의 출강구는 용강의 유출을 막도록 통상 모래가 채워져 있고 용융 작업이 완료하면 모래를 제거하여 개공함으로써 용강을 출강( 또는 출강)시킨다.

이와 같은 전기로의 일례가 도 1과 2에 도시되어 있다. 도 1과 2를 참조하 면, 전기로(1)는 내부에 용강(2)을 담도록 내화물로 구성된 노체(10) 및 노체(10) 상단에 개폐 가능하게 결합된 커버인 루프(12)를 포함한다. 전극봉(20)이 루프(12)를 관통하여 노체(10) 내부로 삽입되어 있고 노체(10)의 하부에는 하부 전극(22)이 장착되어 있다.

EBT(Eccentric Bottom Tap)라고 하는 출강부(14)가 노체(12)의 일측에서 돌출 형성되어 있고, 출강부(14)의 하부에는 출강구(16)가 형성되어 있다. 이 출강구(16)의 하단에는 오프너(17)가 설치되어 있고 출강구(16) 안에는 모래(도시 생략)가 채워져 있다. 또, 출강부(14)의 상단에도 출강 작업용 개구(18)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 전기로(1)에서, 용강 작업이 완료되면, 출강구(18) 하단을 막고 있는 오프너(17)를 열어 모래를 배출하여 출강구(18)를 개공한다. 그에 따라, 용강(2)이 출강구(18)를 통해 출강되어 아래의 래들(도시 생략)에 적재된다.

하지만, 용융 작업 중에 모래는 고온의 열에 의해 노출되기 때문에, 일부가 소결되어 응집되는 경우가 있다. 이렇게 되면 오프너(17)를 열어도 모래가 배출되지 않아 출강구(18)가 개공되지 않는다. 이렇게 되면, 하부로부터 산소 파이프(도시 생략, 도 3의 42 참조)를 출강구(18)에 밀어 넣고 고압의 산소를 불어 넣어 모래를 배출함으로써 출강구(18)를 개공한다.

하지만, 모래가 심하게 소결 및 응집되는 경우도 있는데, 이때에는 위와 같은 작업으로도 출강구(18)를 개공하지 못하게 된다. 이때에는 도 3에 도시한 것과 같이 출강부(16)의 상단 개구(18)를 통해 출강 작업을 수행하게 된다. 즉, 작업자(40)가 직접 출강부(16)의 상단에 올라가 산소 파이프(40)를 상단 개구(18)를 통해 출강구(18) 바로 위의 용강(2)에 밀어 넣고 고압의 산소를 호스(44)를 통해 출강구(18) 안으로 밀어 넣어 모래의 소결/응집체를 파쇄하여 출강구(18)를 개공하게 된다.

이와 같이, 출강부(14)에 올라가 작업하는 작업자(40)는 심각한 위험에 노출된다. 예컨대, 작업자(40)는 상단 개구(18)를 통해 올라오는 고열에 노출되고 산소가 역류할 수 있기에 화상을 받을 가능성이 크다. 또, 출강부(14)의 상단이 산화 등으로 인해 약해진 경우 작업자(40)의 용강(2) 속으로 실족하는 치명적인 사고가 발생할 수도 있다.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 과제는 출강구를 용이하고 안전하게 개공할 수 있는 전기로의 개공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 개공 작업을 기계화/자동화함으로써 우수한 안정성과 작업성을 갖는 전기로의 개공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면으로서, 본 발명에 따른 전기로의 개공 장치는 고철을 용 융하여 용강을 제조하도록 구성된 전기로 상부의 지브 프레임에 장착된 수평 회전 구동부; 상기 회전 모터에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합되어 상기 전기로의 원주 쪽으로 연장된 프레임; 상기 프레임의 말단에 장착된 상하 이송 구동부; 및 상하 이동 가능하게 상기 상하 이송 구동부에 결합된 산소 분사부를 포함한다. 본 발명의 개공 장치에서, 개공 작업을 위해, 상기 수평 회전 구동부는 상기 산소 분사부가 상기 전기로의 출강부의 상단 개구 상방에 위치하도록 상기 프레임을 수평 방향으로 회전시키고, 상기 상하 이송 구동부는 상기 산소 분사부의 일부를 상기 출강부의 상단 개구를 통해 상기 출강부 안으로 삽입시킨다.

바람직하게는, 상기 상하 이송 구동부는 피니언 형태의 공기 모터를 포함하며, 상기 산소 분사부는 래크 형태의 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상하 이송 구동부는 상기 산소 분사부의 상하 이송을 안내하도록 상단에 장착된 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 산소 분사부는 상기 출강부 안으로 삽입되는 산소 노즐을 포함하며, 상기 산소 노즐은 상기 산소 분사부의 본체에 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 도 4 내지 9를 참조하여 실시예를 더 상세히 설명한다.

본 발명의 개공 장치(50)가 장착되는 전기로(100)의 일반적인 구성은 아래와 같다. 즉, 전기로(100)는 내부에 용강(2)을 담도록 내화물로 구성된 노체(10) 및 노체(10) 상단에 개폐 가능하게 결합된 커버인 루프(12)를 포함한다. 전극봉(20)이 루프(12)를 관통하여 노체(10) 내부로 삽입되어 있고 노체(10)의 하부에는 하부 전극(22)이 장착되어 있다.

출강부(14)가 노체(12)의 일측에서 돌출 형성되어 있고, 출강부(14)의 하부에는 출강구(16)가 형성되어 있다. 이 출강구(16)의 하단에는 오프너(도 2의 도면부호 17 참조)가 설치되어 있고 출강구(16) 안에는 모래(S)가 채워져 있다. 또, 출강부(14)의 상단에도 출강 작업용 개구(18)가 형성되어 있다.

이와 같은 전기로(100)에 장착되는 본 발명의 개공 장치(50)는 전기로(100) 상부의 지브 프레임(jib frame, 30)에 장착된 수평 회전 구동부(60); 상기 회전 모터(60)에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합되어 상기 전기로(100)의 원주 쪽으로 연장된 프레임(66); 상기 프레임(66)의 말단에 장착된 상하 이송 구동부(70); 및 상하 이동 가능하게 상기 상하 이송 구동부(70)에 결합된 산소 분사부(80)를 포함한다.

수평 회전 구동부(60)는 브래킷(62)에 의해 지브 프레임(30)에 결합되며, 회전 모터로 구성되어 있다. 회전 모터의 하부는 감속기(64)가 장착되고 이 감속기(64)는 프레임(66)에 결합되어 회전 모터의 회전력을 프레임(66)에 감속 전달하여 큰 토크를 얻게 된다.

또, 수평 회전 구동부(60)는 전기로(100)와 별개로 마련된 제어부(110) 및 전원 공급 장치(120)(도 9 참조)에 케이블(68)을 통해 연결되어 제어 신호와 전원을 공급받는다. 제어부(110) 및 동력 공급 장치(120)는 전기로(100)와 별개로 구 성되어야 하는 것 이외에는 설치 장소에 제약은 없다. 한편, 케이블(68)은 통상의 절연재로 피복되어도 무방하지만 내화재로 피복되면 더 바람직하다.

프레임(66)의 말단에 장착된 상하 이송 구동부(70)는 하우징(72) 내부에 공기 모터(74)가 장착되어 있다. 공기 모터(74)는 빠른 회전력을 얻기에 유리하다. 하지만, 공기 모터(74)는 일례일 뿐이며 다른 모터를 채용할 수 있다. 공기 모터(74)의 구동은 전술한 제어부(110)로 제어할 수 있고, 이와 달리 별개의 제어부에 의해 제어할 수도 있다.

공기 모터(74)의 회전력은 산소 분사부(80)에 직선 상하 운동으로 전환되어 전달되고, 그에 따라 산소 분사부(80)는 상하로 이동할 수 있다. 이를 위해, 도 8에 도시한 것과 같이, 상하 이송 구동부(70)의 공기 모터(74)는 원주에 톱니(76)가 장착된 기어 즉 피니언으로 구성되고, 산소 분사부(80)의 본체(82)는 일측에 톱니(84)가 형성된 래크로 구성된다. 또, 상하 이송 구동부 하우징(72)의 상단에는 가이드(78)가 설치되어 산소 분사부 본체(82)의 상하 이송을 안내한다.

산소 분사부 본체(82)는 내부의 길이 방향으로 공기가 이송될 수 있도록 관 형태이고, 그 하단에는 산소 랜스 또는 산소 노즐(86)이 탈착 가능하게 부착되어 있고, 상단에는 체크 밸브(88)가 장착되어 있다. 산소 노즐(86)은 랜스 즉 긴 막대 형태의 관이고, 출강부(14)의 상단 개구(18)를 통해 고온의 전기로(100) 내부로 삽입되어야 하므로 고온에 견딜 수 있는 특수 소재로 구성된다.

한편, 체크 밸브(88)는 공기 호스(90)에 연결되어 외부의 공기 공급원(도시 생략)으로부터 산소 분사부(80)로 공급되는 고압 공기 흐름을 단속한다. 즉, 체크 밸브(88)가 열리면 고압 공기가 산소 분사부 본체(82) 안으로 흘러가고 체크 밸브(88)가 닫히면 고압 공기 흐름이 차단된다.

이하 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 개공 장치(50)의 동작에 대해 설명한다.

전기로(100)가 고철 용융 작업을 수행하는 동안 개공 장치(50)는 도 4와 5에 도시한 것과 같은 대기 위치에 머무른다. 이 위치에서 개공 장치(50)의 상하 이송 구동부(70)와 산소 분사부(80)는 전기로(100)의 출강부(14)와 상하로 겹치지 않는 위치에 머무른다. 즉, 도 5에서 알 수 있듯이, 출강부(14)의 상단 개구(18)가 노출되어 있고, 상하 이송 구동부(70)와 산소 분사부(80)는 출강부(14)로부터 수평 방향으로 거리를 두고 있다.

고철 용융 작업이 완료된 용강 출강을 위해 출강구(16) 개공 작업이 수행되어야 한다. 먼저, 제어부(110)가 케이블(68)을 통해 수평 회전 구동부(60)에 회전 지시 신호를 보내면, 수평 회전 구동부(60)는 모터를 구동시켜 프레임(66)을 출강부(14)의 상단 개구(18) 위쪽으로 이동시킨다. 이에 따라, 프레임(66) 말단에 부착된 상하 이송 구동부(70)와 산소 분사부(80)도 역시 출강부(14)의 상단 개구(18) 위쪽에 위치하게 된다. 이는 도 6 및 7의 위치에 해당한다.

이어, 상하 이송 구동부(70)의 공기 모터(74)가 작동하여 산소 분사부(80)를 아래로 이송시키면, 산소 노즐(86)은 도 7의 화살표(B) 방향으로 신속히 하강하여 출강부(14)의 상단 개구(18)를 통해 노체(10) 내부로 들어간다. 이 위치는 도 9에 도시되어 있다. 이 위치에서, 고압의 산소가 산소 노즐(86)을 통해 소결-응결된 모래(S)에 분사하여 모래(S)를 파쇄하여 출강부(16) 밖으로 밀어내어 출강구(16)를 개공한다. 출강구(16)가 개공되면 목적하는 출강 작업을 속행할 수 있다.

이와 같이, 기계화-자동화된 본 발명의 개공 장치(50)를 이용함으로써 출강구(16)를 용이하고 안전하게 개공할 수 있다. 아울러, 출강구(16)의 개공 작업을 기계화/자동화함으로써 우수한 안정성과 작업성을 확보할 수 있다. 예컨대, 종래에서와 같이 작업자가 직접 출강부(14) 위로 올라갈 필요가 없고 그에 따라 작업자가 고온에 노출되거나 실족하거나 하는 등의 위험을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명에 따른 개공 장치는 기계화-자동화된 구성을 채용함으로써 출강구를 용이하고 안전하게 개공할 수 있다. 아울러, 기계화/자동화한 개공 작업을 가능하게 함으로써 우수한 안정성과 작업성을 확보할 수 있다. 예컨대, 종래에서와 같이 작업자가 직접 출강부 위로 올라갈 필요가 없고 그에 따라 작업자가 고온에 노출되거나 실족하거나 하는 등의 위험을 방지할 수 있다.

Claims

고철을 용융하여 용강(2)을 제조하도록 구성된 전기로(100) 상부의 지브 프레임(30)에 장착된 수평 회전 구동부(60);

상기 회전 모터(60)에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합되어 상기 전기로(100)의 원주 쪽으로 연장된 프레임(66);

상기 프레임(66)의 말단에 장착된 상하 이송 구동부(70); 및

상하 이동 가능하게 상기 상하 이송 구동부(70)에 결합된 산소 분사부(80)를 포함하며,

개공 작업을 위해, 상기 수평 회전 구동부(60)는 상기 산소 분사부(80)가 상기 전기로(100)의 출강부(14)의 상단 개구(18) 상방에 위치하도록 상기 프레임(66)을 수평 방향으로 회전시키고, 상기 상하 이송 구동부(70)는 상기 산소 분사부(80)의 일부를 상기 출강부(14)의 상단 개구(18)를 통해 상기 출강부(14) 안으로 삽입시키는 것을 특징으로 하는 전기로의 개공 장치(50).
제1항에 있어서, 상기 상하 이송 구동부(70)는 피니언 형태의 공기 모터(74)를 포함하며, 상기 산소 분사부(80)는 래크 형태의 본체(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 개공 장치(50).
제1항에 있어서, 상기 상하 이송 구동부(70)는 상기 산소 분사부(80)의 상하 이송을 안내하도록 상단에 장착된 가이드(78)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 개공 장치(50).
제1항에 있어서, 상기 산소 분사부(80)는 상기 출강부(14) 안으로 삽입되는 산소 노즐(86)을 포함하며, 상기 산소 노즐(86)은 상기 산소 분사부(80)의 본체(82)에 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 전기로의 개공 장치(50).