KR20150016600A - 용기용 기울임 기구 - Google Patents

용기용 기울임 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수평 축선 주위에서의 기울임 야금 용기, 특히 전로용 기울임 기구에 관한 것이며, 그 기울임 기구는 회전 가능한 샤프트 및 축선을 중심으로 용기를 회전시키기 위한 하나 이상의 기울임 구동 기구를 포함하며, 하나 이상의 기울임 구동 기구는 고정부 및 가동부를 가지며, 하나 이상의 기울임 구동 기구의 가동부는 회전가능한 샤프트의 한 단부에 직접적으로 연결된다.

Description

용기용 기울임 기구 {TILTING MECHANISM FOR A VESSEL}
본 발명은 트러니언(trunnion)들, 및 축선을 중심으로 용기를 회전시키기 위한 하나 이상의 기울임 구동 기구를 포함하는, 수평 축선 주위의 기울임식 야금 용기, 특히 전로용 기울임 기구에 관한 것이다.
용융 금속의 재충전 및 비움을 가능하게 하기 위해서 그 자신의 축선 주위에서 회전할 수 있는 야금 용기가 야금 산업에 널리 사용된다. 그 예들에는 예를 들어, 정련 공정용 전로들 및 주조용 도가니들이 포함된다. 전통적으로, 전로를 기울이기 위해서 용기의 축선 상에 장착되고 그 토크에 의해 반응력을 기저부(fundament)에 전달하는 스퍼 기어(spur gear)에 모터가 커플링된다. 전로용 기울임 구동 장치(arrangement)가 전로의 기울임식 트러니언에 체결되는 스퍼 기어를 가지며 모터에 의해 구동되는 두 개 이상의 피니언들과 결합하는 예를 US 4,224,836호에서 볼 수 있다. 기울임을 위한 공지의 장치들 및 방법들은 특정 단점들을 가지며, 본 기술분야의 기울임 해법들에 대한 개선의 여지가 있다.
본 발명의 목적은 용기, 특히 전로용 개선된 기울임 기구를 제공하는 것이다. 이러한 목적 및 기타 목적들은 특허청구범위 제 1항에 정의된 바와 같은 기울임 기구에 의해서 달성된다.
본 발명의 다른 유리한 실시예들이 종속항들에 명시되어 있다.
본 발명에 따라서, 하나 이상의 기울임 구동 기구의 가동부는 그를 중심으로 용기가 기울어지도록 배열되는 트러니언의 일 단부에 직접 연결된다. 청구된 해법은 예를 들어, 전로에서의 정련 공정들과 관련된 다수의 장점들을 제공한다. 정련 공정 중에, 예를 들어 산소, 질소, 아르곤, 천연 가스들, 스팀/물, 이산화 탄소 및 가압 공기를 포함하는 가스들 및 때론 액체들이 전로의 내측으로 주입/도입된다. 주입 가스, 및 특히 산소와 금속 욕(metal bath) 내의 물질들들 사이의 화학 반응들로부터의 충격 때문에, 용기 내에 심한 진동들이 발생된다. 전통적인 전로 조립체에서, 이들 진동들은 대개 모터와 기울임 트러니언들 사이에 배열되는 기어들/기어 박스 내측으로 전달되어, 기어 톱니들의 마모 및 파괴뿐만 아니라 기저부로의 진동들의 전달을 초래한다. 따라서, 마모된 기어들은 빈번하게 교체될 필요가 있는데, 이는 비용이 들고 시간 소모적인 절차이다. 본 발명은 기울임 구동 기구가 중간 기어 기계들(intermediate gear mechanics) 없이 축선에 직접적으로 결합함으로써 기울임을 수행하는 시스템을 제공하며, 그에 의해서 시스템에 요구되는 보수유지가 상당히 감소된다.
청구된 본 발명은 또한, 전로 또는 주조에 사용되는 도가니와 같은 야금 용기의 조종에 관한 장점들을 제공한다. 하나 이상의 기울임 구동 기구가 수평 트러니언들의 하나 이상의 단부에 직접 연결되므로, 전동 기계들 내의 갭들이 제거된다. 그에 의해서 용기의 기울임이 공지된 기울임 장치들에 비해서 더 안전하고 더 예측 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 기울임 구동 기구는 수평 트러니언들의 하나 이상의 단부와 직접적으로 즉, 어떤 기어들 없이 결합하는 모터이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 기울임 구동 기구는 수평 트러니언들의 하나 이상의 단부에 직접적으로 연결되는 즉, 어떤 기어들 없이 연결되는 유압식 모터이다. 기울임 구동 기구로서 유압식 모터의 사용은 전동 기어들을 갖춘 전통식 구동 기구들에 비해서 다수의 장점들을 제공한다.
- 기울임 운동 중에 개선된 균형.
- 전원이 일정한(가장 효율적인) 속도에서 작동하는 동안 광범위에 걸친 신속하고 용이한 속도 조절.
- 급속 및 유연한 가속 또는 감속.
- 최대 토크 및 파워에 대한 개선된 제어.
- 쇼크 부하들을 감소시키는 쿠션 효과.
- 모션의 더 유연한 역전.
- 감소된 관성 모멘트.
- 특히 정련 과정들 중에 파괴를 초래하는 모터 내의 갭이 없음.
- 보유된 최대 토크로 회전 속도의 점진적인 조절을 달성할 가능성.
- 심지어 저속 범위들에서도 즉각적인 최대 토크.
본 발명은 특허청구범위에 정의된다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 유압식 모터는 정련 공정 중에 진동을 최소화하도록 배열될 수 있다. 게다가 유압 오일은 심한 진동들의 발생을 피할 수 없는 야금 용기에 대한, 특히 정련 공정들에 사용되는 전로에 대한 진동 감쇠기로서의 기능을 할 수 있다. 본 발명에 따라서 전로 내의 송풍 중에 진동들을 감소시키는 그러한 방법은 본 발명에 따른 기울임 기구를 갖는 전로 조립체를 제공하는 단계와, 전로를 잠그지 않고 전로를 송풍 위치에 위치시키는 단계, 및 산소 송풍 중에 수평 축선 주위에서 전로의 스윙을 허용하며, 그에 의해서 진동들을 감소시키는 단계를 포함한다. 바람직하게, 진동들을 감소시키는 상기 방법은 유체 통로의 압축에 의해, 바람직하게 유압식 모터의 입구 쪽과 출구 쪽을 연결하는 파일럿식 카운터밸런스 밸브(piloted counterbalance valve)의 사용에 의해 입구 쪽으로부터 출구 쪽으로 유압 오일의 유동을 조절함으로써 스윙 운동을 규제하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 유압식 모터는 압력 입구 개구 및 출구 개구를 포함하며, 여기서 유압식 모터의 입구(압력) 및 출구 개구들이 연결되는데, 이는 전로가 그 자신의 축선 주위에서 선회하는 것을 유도한다. 이것에 의해서 기저부로 전달되는 힘들 및 진동들이 최소화된다.
본 발명의 일 양태에서, 너무 큰 진동들을 피하기 위해서 입구 개구와 출구 개구 사이의 도관에는 허용가능한 충돌/진동들에 대한 크기의 조절을 가능하게 하는 가변 수축부(variable constriction)가 제공된다.
본 발명을 특징짓게 하는 추가의 상세들이 이후의 다음의 상세한 설명에서 개시될 것이다.
다음에서, 본 발명은 바람직한 실시예들 및 첨부 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전로 조립체의 개략적인 사시도이며,
도 2는 도 1에 따른 시스템의 횡단면도이며,
도 3은 도 2의 Ⅲ에 따른 상세도이며,
도 4는 도 2의 Ⅳ에 따른 상세도이며,
도 5a 및 도 5b는 기울임 기구의 사시도들이며,
도 6a 내지 도 6c는 유압 시스템을 개략적으로 도시한다.
다음의 상세한 설명에서, 야금 용기는 도면 부호 1로 총칭하여 지정되며 전로(1)의 형태로 도 1 내지 도 5에 도시되지만, 다른 형태들의 용기들이 본 발명에 따른 시스템에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 전로(1)는 트러니언 링(8) 내에 삽입되며, 트러니언 링은 용기(1)의 어느 한 쪽에 그리고 서로 정반대로 위치된 고정 지지대(7,7')에 대칭으로 배열되고 수평 축선(A)에 중심 맞춰지는 베어링(5,5') 내에 저어널 지지되는(journaled) 트러니언(9,9')들에 연결된다.
안전 대책으로서 용기(1)는 용기가 텅 비거나 내용물로 충전되거나에 무관하게 용기(1)의 무게 중심이 트러니언 링(8)의 수평 평면 아래에 위치되는 방식으로 트러니언 링(8) 내에 삽입된다. 이는 전로가 예를 들어 도 1에 보이는 위치에 대응하는 "중립 위치"를 취하려고 노력하는 것을 의미한다.
트러니언(9,9')들은 수평 중심 축선(A)을 따라 연장하고 각각의 베어링(5,5')들을 지나서 연장된다. 트러니언 샤프트(9)들 중의 하나는 그의 외측 단부에서, 축선(A)을 중심으로 용기(1)를 회전시키도록 배열되는 기울임 구동 기구(3)에 연결된다. 기울임 구동 기구(3)는 고정부 및 가동부를 가지며, 여기서 가동부는 이후에 더 상세히 설명되는 바와 같이 중간 기어 없이 트러니언 샤프트(9)의 단부에 직접 연결된다. 레버 아암(6)은 기저부와 모터(3)의 고정부 사이에 장착되며 용기(1)의 기울임 중에 모터(3)를 지지하도록 배열된다.
브레이크 조립체(4)는 트러니언 샤프트(9)들 중 하나에 배열되며, 상기 제공 조립체는 브레이크 디스크(40) 및 유압 작동식 브레이크 캘리퍼(41)를 포함한다.
도 3의 상세도에서, 트러니언(9')들 중의 하나와 그에 대응하는 베어링(5')이 보인다.
이제 기울임 구동 기구(3)가 주로 도 4 및 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 것이며, 여기서 도 4는 도 2의 Ⅳ에 따른 상세도를 도시하며 도 5a 및 도 5b는 상이한 사시도들로 구동 기구(3)를 그리고 있다.
트러니언(9)들 중의 하나의 단부 부분이 기울임 구동 기구(3)에 직접 연결된다. 도면들에서 시스템이 하나의 트러니언(9)과 결합하는 하나의 기울임 구동 기구(3)로 도시되어 있지만, 또한 반대쪽 트러니언(9')과 결합하는 제 2 기울임 구동 기구를 제공하는 것도 본 발명의 범주 내에 있다는 것이 이해된다. 두 개의 기울임 구동 기구들은 용기(2)의 각각의 쪽에 회전 구동기를 갖춘 시스템을 제공하여, 회전을 위해 구동 기구들 중에 하나를 사용하고 다른 하나를 반작용 브레이크로서 사용할 수 있게 한다.
상기 기울임 구동 기구(3)는 수평 축선(A)을 중심으로 전로(1)를 기울이도록 기울임 구동기의 가동부와 작동가능하게 결합하는 모터, 바람직하게 유압 모터를 포함한다. 유압 모터(3)는 유압 펌프 유닛(도시 않음)에 의해 동력을 받으며, 그 유압 펌프 유닛은 차례로 펌프 모터에 의해 구동된다. 통상적으로, 꼭 그렇지는 않지만, 선택된 모터는 0 내지 3 rpm의 속도 범위를 가질 수 있다. 모터의 토크는 전로의 최대 기울임 토크에 따라 선택된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 양태에 따른 유압 시스템(30)을 개략적으로 예시한다. 상기 시스템(30)은 양 방향들로 유동 제어하는 조절가능한 펌프(3), 셧-오프 밸브(32), 방향 밸브(33), 두 개의 역지 밸브(non-return valve)(34)들, 조절가능한 카운터 밸런스 밸브(파일럿 제어식) 및 유압 구동 수단(36)을 포함한다.
도 6a에서, 정련 절차 중인 유압 시스템(30)이 보인다. 본 발명의 일 양태에 따라서, 유압 모터(3)의 유압 시스템은 정련 과정들 중에 발생되는 진동들을 감쇠하는데 사용된다. 공정 가스들의 송풍 중에 셧 오프 밸브(32)는 폐쇄되며 구동기가 진동 감쇠기로서 사용된다. 용기(2)는 구동기의 고압 쪽으로부터의 오일이 방향 밸브(33)를 통과하도록 지향되게 함으로써 이동이 허용되며 그 후에 고압 쪽으로부터 저압 쪽으로 오일 유동을 허용하여 구동기의 이동을 유발하는 카운터 밸런스 밸브(35)를 파일럿 어시스트(pilot assist)한다. 이동 속도는 카운터 밸런스 밸브(35)의 개방 정도를 조절함으로써 설정된다. 전로는 항상 그의 중립 위치에 도달하려고 노력하며, 이는 송풍 중에도 이를 유지하는 것이 대개 바람직하다.
도 6b는 용기(2)의 기울임 시에 유압 시스템(30)을 예시한다. 용기가 기울어질 때 셧-오프 밸브(32)는 개방되며 방향 밸브(33)는 고압 쪽으로부터의 오일 유동의 통행을 허용하지 않는다. 그에 의해서 카운터 밸런스 밸브(35)는 차단된 상태를 유지한다. 구동기의 속도 및 방향은 펌프를 조절함으로써 설정된다.
도 6c는 예를 들어, 샘플링을 위해 용기(2)를 파킹할 때 유압 시스템(30)을 예시한다. 용기(2)가 중립 위치 이외의 위치에 파킹될 때, 셧-오프 밸브(32)는 폐쇄되며 방향 밸브(33)는 오일이 고압 쪽으로부터 유동하는 것을 방지하도록 배열되어서 카운터 밸런스 밸브(35)가 차단된 형태로 유지되도록 유도한다.
본 발명은 전술된 실시예들에 의해 제한되는 것으로 볼 수 없으며 당업자에 의해 이해될 수 있듯이 특허청구범위의 범주 내에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 야금 용기(2)는 전로 또는 도가니일 수 있으며, 전로의 경우에 예를 들어 AOD, CLU 및 LD 전로들을 포함하는 임의의 기울임 가능한 전로 형태일 수 있다. 따라서 전로에는 산소 가스 송풍을 위한 하나 또는 그 초과의 수단이 제공될 수 있으며, 그 수단은 랜스들 및/또는 바닥 풍구(tuyere)들 및/또는 측면 풍구들이다.

Claims (12)

  1. 수평 축선(A) 주위에서의 기울임 야금 용기(1), 특히 전로용 기울임 기구로서,
    두 개의 트러니언(9,9'), 및 상기 축선(A)을 중심으로 용기(1)를 회전시키기 위한 하나 이상의 기울임 구동 기구(3)를 포함하며,
    상기 하나 이상의 기울임 구동 기구(3)는 고정부 및 가동부를 가지며 하나 이상의 기울임 구동 기구(3)의 가동부는 두 개의 트러니언(9,9')들 중 하나의 한 단부에 직접적으로 연결되며 상기 기울임 구동 기구(3)는 모터이고 어떤 기어들도 포함하지 않는,
    기울임 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울임 구동 기구(3)는 유압 모터인,
    기울임 기구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용기(1)를 운반하도록 배열되는 트러니언 링(8) 및 상기 트러니언 링(8)에 연결되는 두 개의 트러니언(9,9')들을 포함하며,
    상기 트러니언(9,9')들은 트러니언 링(8)의 대향 쪽들 및 수평 축선(A)을 따라 연장하며, 상기 트러니언(9,9')은 고정 지지대(7,7')에 차례로 지지되는 베어링 수단(5,5') 내에 저어널 지지되며, 선택적으로 상기 기울임 기구는 브레이크 조립체(4)를 더 포함하는,
    기울임 기구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개의 트러니언(9,9')들에 직접적으로 연결되는 용기(2)의 어느 한 쪽에 배열되는 두 개의 기울임 수단(3)이 제공되는,
    기울임 기구.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 모터를 공급하기 위한 유압 시스템이 제공되며, 상기 유압 시스템은 조절가능한 펌프, 유동 제어 유닛 및 상기 펌프와 제어 유닛 사이에 개재되는 셧-오프 밸브를 포함하는,
    기울임 기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동 제어 유닛은 방향 밸브 및 상기 유압 모터의 입구 쪽과 출구 쪽을 연결하는 파일럿식 카운터밸런스 밸브를 포함하는,
    기울임 기구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 셧-오프 밸브가 폐쇠될 때 오일 유동이 방향 밸브 및 파일럿식 카운터 밸런스 밸브를 통과하게 함으로써 유압 모터의 고압 쪽과 저압 쪽 사이에 폐쇄된 유체 통로가 제공될 수 있는,
    기울임 기구.
  8. 전로(1) 및 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 기울임 기구(3)를 포함하는,
    전로 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전로(1)에는 산소 가스 송풍을 위한 하나 또는 그 초과의 수단이 제공되며, 상기 수단은 랜스들 및/또는 바닥 풍구 및/또는 측면 풍구들인,
    전로 조립체.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 전로에는 바닥 송풍 수단이 제공되며,
    상기 기울임 기구는 유압 모터(3), 및 트러니언 링(8), 상기 트러니언 링(8)에 연결되는 두 개의 트러니언(9,9')들을 포함하며, 상기 트러니언(9,9')들은 트러니언 링(8)의 반대 쪽들로 그리고 수평 축선(A)을 따라 연장하며, 상기 트러니언(9,9')들은 고정 지지대(7,7')에 차례로 지지되는 베어링 수단(5,5') 내에 저어널 지지되며, 선택적으로 상기 기울임 기구는 브레이크 조립체(4)를 더 포함하며,
    상기 유압 모터를 공급하기 위해 제공되는 유압 시스템은 조절가능한 펌프, 유동 제어 유닛 및 상기 펌프와 제어 유닛 사이에 개재되는 셧-오프 밸브를 포함하며,
    상기 유동 제어 유닛은 상기 유압 모터의 입구 쪽과 출구 쪽을 연결하는 파일럿식 카운터밸런스 밸브를 포함하는,
    전로 조립체.
  11. 전로 내의 송풍 중에 진동을 감소시키는 방법으로서,
    제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 기울임 기구를 갖는 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전로 조립체를 제공하는 단계와,
    전로를 잠그지 않고 송풍 위치에 전로(1)를 위치시키는 단계, 및
    산소 송풍 중에 수평 축선(A) 주위에서 전로가 스윙할 수 있게 하며, 그에 의해 진동을 감소시키는 단계를 포함하는,
    전로 내의 송풍 중에 진동을 감소시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 통로의 수축부에 의해, 바람직하게 유압식 모터의 입구 쪽과 출구 쪽을 연결하는 파일럿식 카운터밸런스 밸브(piloted counterbalance valve)의 사용에 의해 입구 쪽으로부터 출구 쪽으로 유압 오일의 유동을 조절함으로써 스윙 운동을 규제하는 단계를 더 포함하는,
    전로 내의 송풍 중에 진동을 감소시키는 방법.
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