KR20130104273A - 금속 스크랩 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용탕의 수위를 계측하고, 이를 토대로 금속 스크랩을 정량적으로 도가니로 공급할 수 있도록 피드백 제어가 가능한 금속 스크랩 공급장치를 개시한다. 본 발명은 진공챔버 내부에 구비된 도가니로 금속 스크랩을 공급하기 위한 금속 스크랩 공급장치로서, 상기 도가니의 상부 측에 설치되어 상기 도가니의 내부의 용탕의 수위를 감지하는 감지수단; 및 상기 감지수단에 의해 계측된 상기 용탕의 수위 데이터에 근거하여 상기 금속 스크랩의 공급량을 조절하는 공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

금속 스크랩 공급장치{FEEDER FOR METALLIC SCRAP}

본 발명은 금속 스크랩 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용탕의 수위를 계측하고, 이를 토대로 금속 스크랩을 정량적으로 도가니로 공급할 수 있도록 피드백 제어가 가능한 금속 스크랩 공급장치에 관한 것이다.

근래 들어, 티타늄 스크랩과 같은 고용융점의 금속 스크랩을 정련하기 위해 다양한 형태의 정련시스템이 도입되고 있다.

예를 들어, 티타늄 스크랩을 정련하여 티타늄 잉곳을 제조하기 위한 공정으로 한국등록특허 제419266호에 제시된 바와 같이 티타늄 원료를 압축하여 소모전극을 만들고, 진공 아크 용해를 이용하여 잉곳(ingot)을 제조하는 것이 있다.

이러한 금속 스크랩을 이용한 연속 주조(정련)시스템은 잉곳의 인발속도에 따라 금속 스크랩을 투입량을 제어하는 것이 정련효율(생산성이나 품질효율)을 향상시키는 중요한 인자로 인식되고 있다.

이를 위해, 용탕의 수위(level)를 측정수단을 통해 정밀하게 측정하여 정량적으로 금속 스크랩을 도가니 내로 공급할 수 있는 원료공급수단의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 용탕은 고온이면서도 정련시 발생되는 퓸(fume)에 의해 정밀한 측정이 어려운 문제점(빛의 산란)이 있으며, 또한 다양한 형태의 금속 스크랩을 정량적으로 도가니로 투입시키는 이송 장치의 구현이 어려운 문제점(스크랩 정렬이송의 문제점)이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 용탕의 수위를 정밀하게 계측하고, 이를 토대로 금속 스크랩을 정량적으로 도가니로 공급할 수 있도록 피드백 제어가 가능한 금속 스크랩 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 진공챔버 내부에 구비된 도가니로 금속 스크랩을 공급하기 위한 금속 스크랩 공급장치로서, 상기 도가니의 상부 측에 설치되어 상기 도가니의 내부의 용탕의 수위를 감지하는 감지수단; 및 상기 감지수단에 의해 계측된 상기 용탕의 수위 데이터에 근거하여 상기 금속 스크랩의 공급량을 조절하는 공급부를 포함하여 이루어진 금속 스크랩 공급장치가 제공된다.

상기 감지수단은, 레이저 조사방식, 초음파 방식, 촬상 방식 중 어느 하나를 통해 상기 용탕의 수위의 변화를 측정할 수 있다.

상기 감지수단은 복수로 이루어지며, 상기 도가니 주변에 설치된 지지프레임; 상기 지지프레임의 상측에 설치되어 상기 용탕의 중심에서 양측 가장자리를 각각 측정하는 제1 감지수단 및 제2 감지수단; 및 상기 감지수단으로 수신된 수위 데이터를 처리하는 처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 공급부는, 상하방향으로 진동을 발생시키는 진동부; 및 상기 진동부의 상부에 설치되고 내측면을 따라 나선형의 안내트랙이 형성되고, 상기 안내트랙의 최상단에 연결되는 토출구가 구비된 공급용기를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 공급용기의 내부의 바닥면에는 투입된 상기 금속 스크랩을 상기 안내트랙으로 안내하기 위한 볼록부가 형성될 수 있다.

상기 공급용기의 상부에는 공급호퍼가 구비되고, 상기 공급호퍼의 내부에는 슬라이딩에 의해 내부의 공간을 구획하거나 개방시키는 격벽이 설치된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 감지수단을 통해 용탕의 수위를 정밀하게 계측하고, 이를 토대로 공급부를 피드백 제어함으로써 금속 스크랩을 정량적으로 도가니로 공급할 수 있어 공정효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 진동에 의해 금속 스크랩을 정렬시키면서 도가니로 순차적으로 공급할 수 있어 정량적 공급이 가능한 효과가 있다.

도 1은 금속 스크랩 정련 시스템을 예시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 용탕 수위 감지 수단을 보여주는 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 평면도, 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 금속 스크랩 정련 시스템을 예시한 구성도로서, 도 1과 같이 금속 스크린 정련 시스템은 진공챔버(I) 내에 도가니(5)가 배치되고, 이 진공챔버(I)에는 금속 스크랩 공급장치(C)가 연결되어 도가니(5)로 금속 스크랩(6)을 공급하도록 구성된다.

한편, 진공챔버(I)의 내부에는 플라즈마를 도가니에 가하기 위한 플라즈마 토치(D)가 구비되고, 진공챔버(I)의 내부에 발생된 불순물 가스를 포집하기 위한 불순물 포집 장치(F)를 포함한다. 또한 도가니(5)의 외주면에는 자기력을 발생시키기 위한 유도코일(L)이 설치될 수 있다. 이때 도가니(5)는 연속주조를 위해 하부가 개방된 도가니 형태가 적용된다.

상기한 구성에서 도가니(5) 내의 용탕(8)을 냉각(온도제어)시켜 잉곳으로 연속 인발시키도록 후처리 장치(7)가 제공될 수 있다. 또한 포집장치(F)에서 포집된 가스에 포함된 불순물을 집진 및 여과하는 집진기(F3) 및 필터(F4)를 구비할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 구성을 갖는 금속 정련 시스템에서의 금속 스크랩(6)을 정량적으로 공급하는 금속 스크랩 공급장치(C)에 관한 것으로 상기한 금속 정련 시스템의 각부 구성에 대해서는 상술한 바와 같이 간략히 설명하고, 금속 스크랩 공급장치(C)에 대해서는 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 용탕 수위 감지 수단을 보여주는 구성도이다.

도 2와 같이 도가니(5)의 주변에는 지지 프레임(63,64)이 각각 설치되고, 이 지지 프레임(63,64)에는 각각 제1 감지수단(61)과 제2 감지수단(62)이 설치된다.

이 감지수단(61,62)은 도가니(5) 내에 수용된 용탕(8)의 높이를 센싱(감지)하여 처리부(70)로 송신하는데, 구체적으로, 도 2와 같이 감지수단(61,62)은 복수로 구성될 수 있어 도가니(5) 내부의 용탕(8)의 고저차를 정밀하게 센싱할 수 있다. 이 중 제1 감지수단(61)은 용탕(8)의 중심부터 오른쪽 가장자리까지의 용탕 수위를 감지할 수 있고, 제2 감지수단(62)은 용탕(8)의 중심부터 왼쪽 가장자리까지의 용탕 수위를 감지하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 용탕면의 중심부터 가장자리 구석까지 전체적인 용탕면의 수위변화를 측정함으로써 계측정밀도를 향상시킬 수 있다.

여기서, 감지수단(61,62)은 레이저 조사장치, 초음파 트랜듀서, 또는 촬상장치와 같은 통상의 수위계측수단을 통해 용탕의 수위 변화를 센싱할 수 있다. 또한, 처리부(70)는 용탕(8) 내부의 고온 분위기나 퓸으로 인해 발생되는 신호 산란의 영향을 보정하는 보정 데이터(산술적 보정수치)를 통해 감지 수위를 산출한다.

또한 바람직하게, 감지수단(61,62)의 주변에는 냉각수단(냉각코일; 71,72)이 장착되어 도가니(5) 내부의 고온분위기로부터 장치(감지수단)를 보호하는 기능을 한다. 아울러 감지수단(61,62)으로 촬상장치(카메라)가 적용되는 경우에는 장치보호를 위해 보호필터를 장착하는 방안을 강구할 수 있다.

상기와 같이 구성된 감지수단(61,62)은 처리부(70)를 통해 산출된 수위 데이터를 제어부(미도시)로 송신함으로써, 이 수위 데이터를 근거로 금속 스크랩의 공급량을 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 구성도로서, 도 3과 같이 공급부(50)는 공급용기(10)와 진동부(20)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 공급용기(10)의 내부에는 내측면을 따라 나선형으로 안내트랙(11)이 형성되고, 공급용기(10)의 최상단에는 토출구(13)가 형성되며, 이 토출구(13)는 안내트랙(11)의 최종단(최상단)과 이어진다. 또한 공급용기(10)의 바닥면의 중심에는 볼록부(12)가 형성된다. 이 볼록부(12)는 투입된 금속 스크랩(6; 도 1 참조)을 공급용기(10)의 가장자리로 안내되도록 하여 투입된 금속 스크랩(6)이 안내트랙(11)으로 인도되도록 하는 기능을 한다.

한편, 공급용기(10)의 하부에는 진동부(20)가 장착되어 공급용기(10) 전체를 상하로 바운싱함으로써 투입된 금속 스크랩(6)이 안내트랙(11)을 따라 점증적으로 이동되게 하는 기능을 한다. 이와 같이 진동부(20)를 통해 공급용기(10)를 바운싱함으로써 볼(ball) 형태의 금속 스크랩이 정렬된 상태로 안내트랙(11)을 따라 순차적으로 이동되도록 한다. 즉, 진동부(20)의 바운싱 속도를 높이면 안내트랙(11)에서 금속 스크랩(6)의 이동속도가 빨라지게 되고, 이에 따라 토출구(13)로 공급되는 금속 스크랩(6)의 공급량도 증대된다.

이러한 구성을 갖는 공급부(50)는 도 2와 같은 감지부를 통해 용탕(8)의 수위를 산출하고, 산출된 수위 데이터에 근거하여 금속 스크랩(6)의 공급량(도가니로의 공급량)을 조절할 수 있다. 이에 따라 무작위로 투입되는 금속 스크랩(6)을 상하 바운싱을 통해 안내트랙(11)으로 정렬시키고 순차적으로 토출구(13)를 통해 토출시킴으로써 정밀한 공급량의 조절이 가능하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스크랩 공급장치의 공급부를 나타내는 측면도이다.

도 4 및 도 5와 같이, 공급부(50)는 제1 공급부(10a)와 제2 공급부(10b)와 같이 복수로 공급될 수 있다. 또한 각각의 공급부(10a,10b)의 토출구(13a,13b)에는 토출된 금속 스크랩(6)을 진공챔버(I) 내로 공급하기 위한 이송패스(31,32)가 연결될 수 있다. 이때 상기 이송 패스(31,32)도 진동부(20)의 진동력에 의해 바운싱되는 것으로 금속 스크랩(6)의 점진적인 이송이 가능하다.

한편, 공급부(10a,10b)의 상부에는 금속 스크랩의 저장호퍼(35)가 제공될 수 있는데, 이 저장호퍼(35)의 내부에는 선택적으로 내부공간을 개방하거나 격리할 수 있는 격벽(30)이 제공될 수 있다.

이 격벽(30)은 저장호퍼(35)의 내부 공간을 선택적으로 구획시켜 내부 공간의 영역을 축소시키는 기능을 한다. 즉, 진공챔버(I)에 연결된 금속 스크랩 저장호퍼(35)도 진공상태를 유지하는데, 경우에 따라 진공대상 영역의 공간(즉 금속 스크랩의 저장호퍼; 35)을 축소시켜 진공유지 부담을 줄일 수 있는 것이 바람직하다.

즉, 금속 스크랩의 저장호퍼(35) 내부에 격벽(30)을 설치하여 수용된 금속 스크랩의 양이 감소하게 되면, 상기 격벽(30)이 구동수단(유압장치)에 의해 슬라이딩되어 저장호퍼(35)의 내부 공간을 반으로 구획하게 된다. 이에 따라 금속 스크랩 저장호퍼(35)의 내부 공간을 감소시키면서 내부의 진공유지 부담을 줄일 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

5: 도가니 6: 금속 스크랩
8: 용탕 10: 공급용기
11: 안내트랙 12: 볼록부
13: 토출구 20: 진동부
30: 격벽 35: 저장호퍼
61: 제1 감지수단 62: 제2 감지수단
70: 처리부 71,72: 냉각코일

Claims (6)

1. 진공챔버 내부에 구비된 도가니로 금속 스크랩을 공급하기 위한 금속 스크랩 공급장치로서,
   상기 도가니의 상부 측에 설치되어 상기 도가니의 내부의 용탕의 수위를 감지하는 감지수단; 및
   상기 감지수단에 의해 계측된 상기 용탕의 수위 데이터에 근거하여 상기 금속 스크랩의 공급량을 조절하는 공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 감지수단은,
   레이저 조사방식, 초음파 방식, 촬상 방식 중 어느 하나를 통해 상기 용탕의 수위의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 감지수단은,
   복수로 이루어지며,
   상기 도가니 주변에 설치된 지지프레임;
   상기 지지프레임의 상측에 설치되어 상기 용탕의 중심에서 양측 가장자리를 각각 측정하는 제1 감지수단 및 제2 감지수단; 및
   상기 감지수단으로 수신된 수위 데이터를 처리하는 처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공급부는,
   상하방향으로 진동을 발생시키는 진동부; 및
   상기 진동부의 상부에 설치되고 내측면을 따라 나선형의 안내트랙이 형성되고, 상기 안내트랙의 최상단에 연결되어 상기 금속 스크랩이 토출되는 토출구가 구비된 공급용기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 공급용기의 내부 바닥면에는 투입된 상기 금속 스크랩을 상기 안내트랙으로 안내하기 위한 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 공급용기의 상부에는 밀폐된 상태의 공급호퍼가 구비되고,
   상기 공급호퍼의 내부에는 슬라이딩에 의해 내부의 공간을 구획하거나 개방시키는 격벽이 설치된 것을 특징으로 하는 금속 스크랩 공급장치.
   
   

Images