KR20100134337A - 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치 - Google Patents

전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치 Download PDF

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Abstract

전기로의 스크랩 분석 작업을 위한 다수의 리멜트 샘플을 동시에 자동으로 채취할 수 있는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치가 소개된다.
이러한 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치는 전기로의 작업구를 향하여 전후진되도록 구성된 차체부(100)와, 상기 차체부(100) 상에 설치되는 하우징(210)과, 이 하우징(210)의 단부에 회동 가능하게 설치되는 베이스 블록(220)과, 상기 베이스 블록(220)에 설치되어 상기 작업구 내부로 진입하여 하방으로 수직 선회된 후 다수의 리멜트 샘플을 동시에 채취하는 샘플링 프로브(230)와, 이 샘플링 프로브(230)를 하방으로 수직 선회시키는 선회 구동 모듈(240)를 포함하는 샘플 채취부(200)와, 상기 차체부(100)에 설치되어 상기 샘플 채취부(200)를 승하강 및 전후진시키는 작동부(300)를 포함하는 구성을 갖는다.
전기로, 리멜트, 프로브, 스크랩

Description

전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치{APPARATUS FOR AUTOMATICALLY PICKING REMELT SAMPLE OF ELECTRIC FURNACE}
본 발명은 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기로의 스크랩 분석 작업을 위한 다수의 리멜트 샘플을 동시에 자동으로 채취할 수 있는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 제철소의 제강 공정에서 전기로(10)에 원료인 스크랩(미도시)을 투입하고, 전극(14)을 이용하여 아아크(ARC)를 발생시켜 상기 스크랩을 고열로 용해시키면 용강(M)이 생산된다.
한편, 상기와 같이 생산된 용강(M)으로부터 샘플을 채취하여 이를 분석함으로써, 스크랩의 원가를 책정하는 리멜트 작업을 실시하게 되는데, 종래에는 작업자(미도시)가 전기로(10)의 작업구(11)로 고중량의 스틸 스푼(30)과 샘플링 컵(40)을 이용하여 리멜트 샘플(리멜트 작업을 위해 채취한 샘플을 리멜트 샘플이라 함)을 채취하였다. 즉, 종래에는 리멜트 샘플을 채취하기 위해서 작업자가 스틸 스푼(30)을 이용하여 용강(M)을 뜬 뒤 용강(M)을 다수의 샘플링 컵(40)에 붓는 과정을 거쳐야 했다.
그런데, 이러한 종래의 리멜트 샘플 작업을 위해 작업자가 방열판(20) 바깥에서 샘플을 채취하는 중 전기로(10)의 내부에서 루프(12)에 고착된 지금(13, 도 2참조)이 탈락되거나 노벽에 고착된 미용해 스크랩이 붕락되어 작업구(11) 밖으로 용강(M)이 비산되곤 하였다. 따라서, 방열판(20) 바깥에서 작업함에도 불구하고 작업자에게 용강(M)이 비산되어 작업자가 화상재해를 당할 위험이 있었고, 스틸 스푼(30)과 용강(M)의 무게로 인하여 작업자의 근골격계에 심한 무리가 따랐으며, 샘플링 컵(40)을 잡고 있는 작업자 또한 용강(M)을 샘플링 컵(40)에 붓는 과정에서 스틸 스푼(30)으로부터 용강(M)이 비산되어 화상재해를 당할 위험이 있었다.
또한, 전기로(10)의 스크랩 분석 작업을 위해서는 다수 개의 리멜트 샘플이 필요하기에 종래의 방법에 따를 경우 샘플 채취를 위해 많은 시간이 소요되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 다수의 리멜트 샘플을 동시에 채취할 수 있고, 간단한 설비 조작만으로 리멜트 샘플 작업을 수행할 수 있게 되어, 작업자의 안전이 보장되고 리멜트 샘플 작업 시간이 단축될 수 있는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치는, 전기로의 작업구를 향하여 전후진되도록 구성된 차체부와, 상기 차체부 상에 설치되는 하우징과, 이 하우징의 단부에 회동 가능하게 설치되는 베이스 블록과, 상기 베이스 블록에 설치되어 상기 작업구 내부로 진입하여 하방으로 수직 선회된 후 다수의 리멜트 샘플을 동시에 채취하는 샘플링 프로브와, 이 샘플링 프로브를 하방으로 수직 선회시키는 선회 구동 모듈를 포함하는 샘플 채취부와, 상기 차체부에 설치되어 상기 샘플 채취부를 승하강 및 전후진시키는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 작동부는 상기 차체부의 상부에 설치되고 상기 샘플 채취부의 하우징에 연결 설치되어 상기 샘플 채취부를 전후진시키는 제 1 실린더와, 이 제 1 실린더의 하부에서 상기 제 1 실린더를 승하강시키는 제 2 실린더와, 상기 하우징의 하부에 지지용 아이들 롤러를 매개로 연결 설치되어 상기 샘플 채취부를 승하강시키는 제 3 실린더를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 실린더는 상기 차체부의 상부에 설치된 베이스 플레이트의 하부에 연결되고, 상기 제 1 실린더는 상기 베이스 플레이트의 상부에 설치된 지지대에 승하강 가능하게 설치되며, 상기 베이스 플레이트에는 상기 제 1 실린더와 연결되어 상기 제 1 실린더의 승하강을 정밀하게 조정하는 제 4 실린더가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 선회 구도 모듈은 상기 하우징에 설치된 선회 구동 모터와, 이 선회 구동 모터와 체인을 매개로 연결된 종동 기어와, 이 종동 기어와 치합되고 그 중심에 회전 돌기가 형성된 선회 기어와, 상기 회전 돌기와 상기 베이스 블록을 연결하는 연결 블록을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치에 따르면, 다수의 리멜트 샘플이 동시에 채취될 수 있고, 간단한 설비 조작만으로 리멜트 샘플 작업이 수행될 수 있게 되어, 작업자의 안전이 보장되고 리멜트 샘플 작업 시간이 단축될 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치는 차체부(100)와, 샘플 채취부(200)와, 작동부(300)를 포함한다.
상기 차체부(100)는 전기로의 작업구를 향하여 전후진되도록 구성된다. 구체적으로 살펴보면, 상기 차체부(100)는 도 2에 도시된 것처럼 차체부(100)의 외형을 이루는 하우징(110)과, 이 하우징(110)의 하부에 설치되어 전기로(10)의 작업구(11) 측 전방의 바닥에 설치된 한 쌍의 레일(50)을 따라 움직이는 다수의 구동 바퀴(120)와, 이 구동 바퀴(120)에 구동 체인(140)을 매개로 연결되어 상기 구동 바퀴(120)를 구동시키는 구동 모터(130)를 포함한다.
한편, 상기 하우징(110)의 전단부와 후단부에는 각각 리미트 스위치(S1, S2)가 설치되고, 상기 한 쌍의 레일(50) 사이의 바닥에는 상기 리미트 스위치(S1, S2)와 상호 작용하는 한 쌍의 검출 부재(P1, P2)가 상기 차체부(100)의 이동 범위를 제한하고자 하는 거리만큼 이격되어 설치된다. 따라서, 상기 차체부(100)는 바닥에 설치된 한 쌍의 검출 부재(P1, P2)에 의해 설정된 이동 범위 내에서만 화살표(A) 방향을 따라 전후진 이동된다.
상기 샘플 채취부(200)는 하우징(210)과, 베이스 블록(220)과, 샘플링 프로브(230)와, 선회 구동 모듈(240)을 포함한다.
여기서, 상기 하우징(210)은 상기 차체부(100)의 상부에 설치되되, 상기 작동부(300)와 연결되어 상기 차체부(100)에 대해 승하강 및 전후진 될 수 있도록 설치된다.
상기 베이스 블록(220)은 원통형으로 형성되어 상기 하우징(210)의 단부에 회동 가능하게 설치된다. 또한, 상기 베이스 블록(220)의 일면에는 상기 샘플링 프로브(230)가 결합되는 다수의 프로브 장착봉(221)이 설치되고, 고온에 견딜 수 있 게 부정형 내화물(222)이 도포된다.
상기 샘플링 프로브(230)는 전체적으로 원통 형상의 압착된 종이 재질로 이루어지고, 일측에는 용강을 채취할 수 있는 용강 유입구(231)가 구비되며, 타측에는 상기 프로브 장착봉(221)과 결합될 수 있는 결합 홈이 형성된다. 또한, 상기 샘플링 프로브(230)의 중간 부분에는 절단부(232)가 형성되어 굳어진 용강은 상기 절단부(232)에서 상기 샘플링 프로브(230)로부터 절단되어 리멜트 샘플로 사용된다.
상기 선회 구동 모듈(240)은 상기 하우징(210)의 일측 상부에 설치된 선회 구동 모터(241)와, 상기 하우징(210)의 타측 내부에 설치되고 상기 선회 구동 모터(241)와 체인을 매개로 연결된 종동 기어(245)와, 이 종동 기어(245)와 치합된 선회 기어(246)와, 이 선회 기어(246)의 중심에 형성된 회전 돌기(246a)에 고정되어 하방으로 수직 선회되는 연결 블록(247)을 포함한다.
상기 체인은 제 1 구동 체인(242)과 제 2 구동 체인(244)으로 구성된다. 여기서, 상기 제 1 구동 체인(242)은 상기 선회 구동 모터(241)에 연결된 구동 스프라켓(241a)과 이 구동 스프라켓(241a)의 하측으로 일정 거리 이격되어 설치된 연결 스프라켓(243)을 연결하여 상기 선회 구동 모터(241)에 의한 회전을 상기 연결 스프라켓(243)으로 전달하고, 상기 제 2 구동 체인(244)은 상기 종동 기어(245)에 연결된 종동 스프라켓(245a)과 상기 연결 스프라켓(243)을 연결하여 상기 연결 스프라켓(243)에 의한 회전을 상기 종동 기어(245)로 전달한다. 한편, 상기 종동 기어(245)는 상기 선회 기어(346)와 치합되어 상기 선회 기어(346)를 회전시킨다.
상기 연결 블록(247)은 상기 베이스 블록(220)과 연결되기에 상기 연결 블 록(247)이 하방으로 수직 선회할 때 상기 베이스 블록(220)도 하방으로 수직 선회하게 되고, 마찬가지로 상기 베이스 블록(220)의 프로브 장착봉(221)에 결합된 샘플링 프로브(230)도 하방으로 수직 선회하게 된다.
상기 작동부(300)는 제 1 실린더(310)와, 제 2 실린더(320)와, 지지용 아이들 롤러(330)와, 제 3 실린더(340)와, 베이스 플레이트(350)와, 지지대(360)와, 제 4 실린더(370)를 포함한다.
여기서, 상기 제 2 실린더(320)와, 제 3 실린더(340)는 상기 차체부(100)의 하우징(110) 내부에 설치되며, 상기 제 2 실린더(320)는 상기 차체부(100)의 후방에 상기 제 3 실린더(340)는 상기 차체부(100)의 전방에 각각 위치한다.
상기 베이스 플레이트(350)는 상기 차체부(100)의 하우징(110) 상부에 위치하고, 상기 제 2 실린더(320)는 상기 하우징(110)의 상면을 통해 외부로 돌출될 수 있게 설치되어 상기 베이스 플레이트(350)의 저면과 연결된다. 따라서, 상기 베이스 플레이트(350)는 상기 제 2 실린더(320)의 작동에 따라 승하강 될 수 있게 된다.
또한, 상기 베이스 플레이트(350)의 상면에는 지지대(360)와, 제 4 실린더(370)가 설치되고, 상기 제 1 실린더(310)는 상기 지지대(360)에 승하강 될 수 있게 설치되어 상기 샘플 채취부(200)의 하우징(210)에 연결된다. 따라서, 상기 샘플 채취부(200)는 상기 제 1 실린더(310)의 작동에 따라 화살표(C) 방향으로 전후진될 수 있게 되고, 상기 제 2 실린더(320)의 작동으로 상기 베이스 플레이트(350)가 승하강함에 따라 화살표(B) 방향으로 전후진 될 수 있게 된다.
한편, 상기 제 4 실린더(370)는 상기 제 1 실린더(310)와 연결되어 상기 제 1 실린더(310)를 정밀하게 승하강시킨다. 따라서, 상기 제 1 실린더(310)에 연결된 상기 샘플 채취부(200)의 승하강이 정밀하게 조정될 수 있게 한다.
상기 지지용 아이들 롤러(330)는 상기 차체부(100)의 하우징(110) 상부에 위치하고, 상기 제 3 실린더(340)는 상기 하우징(110)의 상면을 통해 외부로 돌출될 수 있게 설치되어 상기 지지용 아이들 롤러(330)의 저면과 연결된다. 따라서, 상기 제 2 실린더(320)에 의해 상기 샘플 채취부(200)가 승하강되는 것과 맞추어서 상기 제 3 실린더(340)에 의해 상기 지지용 아이들 롤러(330)도 승하강되어 상기 샘플 채취부(200)의 하우징(210)을 지지하고, 이와 동시에 상기 샘플 채취부(200)의 원활한 전후진 이동을 가이드 한다. 한편, 상기 지지용 아이들 롤러(330)에는 스프링(331)이 설치되어 상기 샘플 채취부(200)가 전후진 이동될 때 부드럽게 이동될 수 있게 된다.
상기 제 1 실린더(310) 내지 제 4 실린더(370)는 유압 또는 공압을 이용하여 구동될 수 있으며, 상기 제 2 실린더(320)와 제 3 실린더(340)는 어느 정도의 무게를 가진 상기 샘플 채취부(200)를 승하강시키도록 구성된 것을 고려할 때 유압에 의해 구동되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 차체부(100)의 하우징(110) 후방에는 상기 제 1 실린더(310) 내지 제 4 실린더(370)로 유압 또는 공압을 공급하는 실린더 작동기(400)가 설치되고, 이 실린더 작동기(400)는 콘트롤 판넬(600)에 연결된다. 또한, 상기 프로브 선회 모터(241)와 구동 모터(130)에는 동력 공급기(500)가 연결되고, 이 동력 공급 기(500)는 상기 콘트롤 판넬(600)에 연결된다. 따라서, 작업자는 콘트롤 판넬(600)에 대한 한번의 설비 조작만으로 본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 작동시켜 리멜트 작업에 필요한 다수의 리멜트 샘플을 한번에 채취할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치의 작동에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 차체부(100)의 하우징(110)에 설치된 구동 모터(130)의 구동에 의해 상기 차체부(100)는 레일(50)을 따라 전기로(10)의 작업구(11)를 향하여 전진 이동한다. 이때, 상기 차체부(100)에 설치된 샘플 설치부(200)는 상기 제 2 실린더(320) 및 제 3 실린더(340)에 의해 전기로(10)의 작업구(11)에 맞도록 그 높이가 대략적으로 조절된 상태이고, 상기 제 4 실린더(370)에 의해 작업구(11)의 하부에 고착된 지금에 따른 작업구(11) 하부의 높이 변화 및 용강(M)의 높이 변화에 따라 그 높이가 정밀하게 조정된 상태이다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 차체부(100)가 전기로(10)의 작업구(11) 바깥에 설치된 방열판(20) 근처에 도달하게 되면, 차체부(100)의 하우징(110)에 설치된 리미트 센서(S1)가 레일(50) 사이의 바닥에 설치된 검출 부재(P1)에 의해 접지되고, 상기 차체부(100)는 그 이동을 멈춘다.
이후, 상기 제 1 실린더(310)의 작동에 의해 상기 샘플 채취부(200)가 전기로(10)의 작업구(11)를 향하여 화살표(D) 방향으로 이동한다. 이때, 상기 샘플 채 취부(200)의 베이스 블록(220) 및 샘플링 프로브(230)는 전기로(10) 내부로 완전히 진입한다.
이후, 선회 구동 모듈(240)의 작동에 의해 상기 샘플링 프로브(230)는 화살표(E) 방향을 따라 하방으로 수직 선회하게 된다.
이후, 상기 제 2 실린더(320) 및 제 3 실린더(340)의 작동에 의해 상기 샘플 채취부(200)가 하강하게 되고, 상기 샘플링 프로브(230)는 용강(M)을 향하여 수직으로 하강하여 리멜트 샘플을 채취한다. 이때, 상기 샘플링 프로브(230)가 수직 상태를 유지하며 용강(M)을 향하여 하강되도록 하는 것이 중요한데, 샘플링 프로브(230)가 수직 상태가 아닌 경사진 상태로 하강할 경우 리멜트 샘플에 기포가 발생하여 샘플로서 사용될 수 없기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치는 상기 리미트 센서(S1)에 의해 상기 차체부(100)가 완전히 정지된 뒤에 상기 샘플 채취부(200)의 선회 구동 모듈(240)과 상기 작동부(300)의 제 2 실린더(320) 및 제 3 실린더(340)가 작동되도록 구성되기 때문에 설비 오동작이 방지될 수 있게 된다. 또한, 무인으로 리멜트 샘플을 채취하기에 샘플 채취 작업 중 전기로(10) 내부의 루프(12)에 고착된 지금(13)이 붕락하여 용강(M)이 비산되더라도 작업자의 안전이 보장될 수 있게 된다.
이후, 상기 샘플링 프로브(230)의 내부로 용강(M)의 유입이 완료되면 제 2 실린더(320) 및 제 3 실린더(340)의 작동에 의해 상기 샘플 채취부(200)는 상승하게 되고, 상기 선회 구동 모듈(240)의 작동에 의해 상기 샘플링 프로브(230)는 다 시금 수평으로 선회되며, 상기 제 1 실린더(310)의 작동에 따라 상기 샘플 채취부(200)는 전기로(10)의 작업구(11)로부터 바깥으로 빠져나오게 된다.
이후, 차체부(100)의 하우징(110)에 설치된 구동 모터(130)의 구동에 의해 상기 차체부(100)는 레일(50)을 따라 전기로(10)의 작업구(11)로부터 멀어지는 방향으로 후진 이동한다. 이후, 상기 차체부(100)의 후방에 설치된 리미트 센서(S2)가 도 2에 도시된 검출 부재(P2)에 의해 접지되면 상기 차체부(100)는 그 이동을 멈춘다.
상술한 바와 같은 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 리멜트 샘플 채취를 위해 적용할 경우 다수의 리멜트 샘플이 동시에 채취될 수 있고, 간단한 설비 조작만으로 리멜트 샘플 작업이 수행될 수 있게 되어, 작업자의 안전이 보장되고 리멜트 샘플 작업 시간이 단축될 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
도 1은 종래의 리멜트 샘플 채취 모습을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 샘플 채취부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치를 이용한 리멜트 샘플 채취 모습을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 차체부 200 : 샘플 채취부
300 : 작동부 210 : 하우징
220 : 베이스 블록 230 : 샘플링 프로브
240 : 선회 구동 모듈 310 : 제 1 실린더
320 : 제 2 실린더 330 : 지지용 아이들 롤러
340 : 제 3 실린더 350 : 베이스 플레이트
360 : 지지대 370 : 제 4 실린더

Claims (4)

  1. 전기로의 작업구를 향하여 전후진되도록 구성된 차체부(100);
    상기 차체부(100) 상에 설치되는 하우징(210)과, 이 하우징(210)의 단부에 회동 가능하게 설치되는 베이스 블록(220)과, 상기 베이스 블록(220)에 설치되어 상기 작업구 내부로 진입하여 하방으로 수직 선회된 후 다수의 리멜트 샘플을 동시에 채취하는 샘플링 프로브(230)와, 이 샘플링 프로브(230)를 하방으로 수직 선회시키는 선회 구동 모듈(240)를 포함하는 샘플 채취부(200);
    상기 차체부(100)에 설치되어 상기 샘플 채취부(200)를 승하강 및 전후진시키는 작동부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동부(300)는 상기 차체부(100)의 상부에 설치되고 상기 샘플 채취부(200)의 하우징(210)에 연결 설치되어 상기 샘플 채취부(200)를 전후진시키는 제 1 실린더(310)와, 이 제 1 실린더(310)의 하부에서 상기 제 1 실린더(310)를 승하강시키는 제 2 실린더(320)와, 상기 하우징(210)의 하부에 지지용 아이들 롤러(330)를 매개로 연결 설치되어 상기 샘플 채취부(200)를 승하강시키는 제 3 실린더(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 실린더(320)는 상기 차체부(100)의 상부에 설치된 베이스 플레이트(350)의 하부에 연결되고, 상기 제 1 실린더(310)는 상기 베이스 플레이트(350)의 상부에 설치된 지지대(360)에 승하강 가능하게 설치되며, 상기 베이스 플레이트(350)에는 상기 제 1 실린더(310)와 연결되어 상기 제 1 실린더(310)의 승하강을 정밀하게 조정하는 제 4 실린더(370)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 선회 구도 모듈(240)은 상기 하우징(210)에 설치된 선회 구동 모터(241)와, 이 선회 구동 모터(241)와 체인을 매개로 연결된 종동 기어(245)와, 이 종동 기어(245)와 치합되고 그 중심에 회전 돌기(246a)가 형성된 선회 기어(246)와, 상기 회전 돌기(246a)와 상기 베이스 블록(220)을 연결하는 연결 블록(247)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 리멜트 샘플 자동 채취 장치.
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