KR20150029958A - 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기 내부로 진입하여 원료를 평탄화시키는 레벨러로서, 용기의 폭 방향으로 연장 형성되고, 폭 방향으로 적어도 하나 이상의 굴곡부를 구비하는 빔과, 빔의 내측에 장착되고 폭 방향측으로 일면이 배치되는 다짐기를 구비하는 다짐기 및 빔을 전진 및 후진 가능하게 하는 구동기를 포함함으로써 원료를 용이하게 평탄화시킬 수 있고 빔의 처짐 현상을 억제할 수 있다.

Description

레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법 {Leveler for coke oven and the flatting method of using it}

본 발명은 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코크스 오븐의 탄화실에 장입되는 원료탄을 평탄화시키는 빔의 처짐을 억제하고, 원료탄의 평탄화 작업이 전체적으로 골고루 이루어질 수 있도록 하는 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 내에서 열원, 환원제 등의 역할과 함께 통기성 확보의 수단으로 이용되는 코크스는 코크스 오븐 설비에서 원료탄, 예를 들어 석탄을 건류함으로써 제조된다.

이러한 코크스 오븐 설비는 원료탄의 건류가 이루어지는 탄화실(10)의 상부로 원료탄을 수용한 장입자가 위치하여, 원료탄을 탄화실(10) 내부로 장입시키고, 원료탄의 견류가 완료된 후, 압출기와 트랜스퍼카를 이용하여 소정 시간마다 연속적으로 코크스가 제조될 수 있도록 구성된다. 이때, 원료탄의 건류 과정에서 탄화실(10) 내의 원료탄의 높이가 불균일 한 경우에는, 탄화실(10) 내에서 발생하는 가스가 화성 정제 설비로 이송되는 처리가 제대로 이루어지지 않기 때문에, 원료탄의 평탄화 작업을 위한 레벨러가 구비된다.

레벨러는 탄화실(10)의 내부로 연장 형성된 빔(51)이 외부 일측에 설정된 경로를 따라 이동 가능하도록 구비되어, 탄화실(10)의 내측으로 빔(51)이 진입되어 전진 및 후진되도록 구비된다. 이때, 빔(50)은 몸체(51)와, 몸체(51) 내측에 다수개의 칸막이(53)가 상호 이격되어 설치된다. 이에, 탄화실(10)의 폭방향으로 왕복 이동하는 빔(50)은 칸막이(53)에 의하여 탄화실(10) 내로 장입된 원료탄을 평탄화시킨다.

그러나 종래의 빔(50)은 통상 중량 5.5톤(ton) 이상의 큰 하중과 그에 상응하는 길이(약 15000㎜)를 갖는 것으로서, 도 1의 측면도에서 보여지듯이 탄화실에 투입되는 끝단의 처짐 현상이 발생하고, 이렇게 처진 끝단은 원료탄 속에 파묻히는 현상이 발생하게 된다. 이에, 4개의 장입구에서 장입되어 형성되는 4개소의 원료탄 봉우리를 원활하게 평탄화시키는 작용을 정상적으로 수행할 수 없는 문제점이 발생하고, 칸막이(53)에 의해 원료탄의 다짐 작용이 전체적으로 균일하게 이루어지지 않게 된다.

이처럼, 원료탄의 평탄화가 골고루 이루어 지지 않을 경우, 탄화실(10) 내에서 빔(50)의 끝단이 배치되는 영역의 가스가 배기구를 통해 상승관으로 빠져나가는 과정이 용이하게 진행되지 않는다. 즉, 탄화실(10) 끝부분의 가스가 이동하는 경로가 확보되지 않아 원료탄의 건류 완료 후, 코크스 오븐의 도어 탈착 시, 탄화실(10) 내의 가스가 대기중에 방출되어 환경 오염을 유발하고, 착화될 시 화재로 인한 물질적 및 인적 손실의 문제점이 발생한다.

또한, 탄화실(10)의 끝부분에 평탄화가 이루어지지 않은 원료탄의 봉우리를 이루고, 끝부분의 원료탄(C) 사이사이에 가스가 존재하여 충진밀도가 낮아, 코크스 오븐의 도어 탈착 시, 코크스가 무너지는 현상이 발생한다.

때문에 빔(50)의 처짐을 억제하여 탄화실(10) 내에 원료탄의 평탄화를 용이하게 하고, 코크스 오븐 설비의 효율성 및 생산성을 증가시키기 위한 코크스 오븐의 레벨러가 요구된다.

KR 0600329 B

본 발명은 원료의 평탄화가 전체적으로 골고루 이루어질 수 있도록 하는 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법을 제공한다.

본 발명은 빔의 끝단 처짐 현상을 억제하거나 방지할 수 있는 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법을 제공한다.

본 발명은 원료의 건류시 발생하는 발생가스의 외부 유출 및 용기 내부의 압력 상승을 억제할 수 있는 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법을 제공한다.

본 발명은 코크스 오븐 설비의 코크스 생산 품질을 향상시키고 조업의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있는 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 레벨러는 원료를 저장하는 용기 내부로 진입하여 원료를 평탄화시키는 레벨러로서, 상기 용기의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 폭 방향으로 적어도 하나 이상의 굴곡부를 구비하는 빔과, 상기 빔의 내측에 장착되고, 상기 빔의 연장 방향으로 일면이 배치되는 다짐기를 구비하는 다짐기 및 상기 빔을 전진 및 후진 가능하게 하는 구동기를 포함한다.

상기 빔은 일방향으로 연장 형성되는 일면과, 상기 일면의 일측에 이격되어 구비되는 타면 및 상기 일면과 상기 타면의 끝단부를 연결하는 측면을 포함하고, 상기 굴곡부는 상기 일방향에 교차하는 방향으로 굴곡을 형성할 수 있다.

상기 일면 및 상기 타면은 상기 일방향으로 연장 형성되고, 상기 일방향에 교차하는 방향으로 일정 폭을 갖는 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트의 하부에 이격되어 구비되는 제2 플레이트 및 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 연결하고, 상기 굴곡부가 형성되는 연결 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 연결 플레이트는 상기 일방향에 교차하는 방향으로의 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 폭보다 작은 폭으로 형성될 수 있다.

상기 빔의 상부면에서의 수평선을 기준으로 상기 굴곡부의 굴곡 각도는 45도 이상 내지 90도 미만으로 형성될 수 있다.

상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 상부면에서 하부면으로 갈수록 측면이 외측으로 경사지도록 형성될 수 있다.

상기 다짐기는 상기 빔의 내측면에 장착되고, 상기 굴곡부의 굴곡과 대응되는 볼록면이 형성되는 고정 프레임과, 상기 다짐기 상측에 연결되고, 양단이 상기 고정 프레임에 삽입되는 지지축 및 상기 지지축에 연결되어 상기 지지축을 회전 가능하게 하는 회전부를 포함할 수 있다.

상기 다짐기는 상기 빔의 전진 및 후진 이동에 따라 회동 가능할 수 있다.

상기 회전부는 상기 지지축 상부에 이격되어 구비되고, 상기 지지축과 나란한 방향의 측면을 관통하는 제1 관통홀이 형성되는 지지프레임과,

상기 다짐기의 일면에 연결되어 상측으로 연장 형성되고, 제1 관통홀과 마주보는 위치에 제2 관통홀이 형성되는 지지바, 상기 제1 및 제2 관통홀에 삽입되는 회전축을 포함할 수 있다.

상기 다짐기에 일단이 연결되고, 타단은 지주물에 고정 설치되는 연결부를 포함할 수 있다.

상기 다짐기는 복수개 구비되고 상기 연결부는 상기 다짐기들을 상호 연결할 수 있다.

상기 용기는 코크스 오븐 설비의 탄화실이고, 상기 원료는 원료탄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료 평탄화 방법은 용기 내에 장입되는 원료를 평탄화하는 방법으로서, 상기 용기 내로 빔을 진입하는 과정, 상기 원료를 상기 용기 내에 장입하는 과정, 상기 빔의 전진 및 후진 왕복 운동에 의해 상기 원료를 평탄화하는 과정 및 상기 용기 외부로 상기 빔을 반출하는 과정을 포함하고, 상기 원료를 평탄화하는 과정은 상기 빔의 전후진 왕복 운동에 의해 상기 빔의 내측에서 일면이 상기 원료 상면에 교차하는 방향으로 배치되는 다짐부재가 회전하며 상기 원료를 평탄화시킨다.

상기 원료를 평탄화하는 과정은 상기 빔의 직선운동을 회전운동으로 전환하며 수행될 수 있다.

상기 원료를 평탄화하는 과정에서 상기 빔이 전진 운동하는 경우, 상기 다짐부재는 지지축을 중심으로 시계방향으로 회전하여, 상기 다짐부재의 일면 측의 원료를 밀어낼 수 있다.

상기 원료를 평탄화하는 과정에서 상기 빔이 후진 운동하는 경우, 상기 다짐부재는 지지축을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전하여, 상기 다짐부재의 타면 측의 원료를 밀어낼 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 레벨러 및 이를 이용한 원료 평탄화 방법에 의하면, 탄화실 내의 원료탄을 평탄화하는 과정에서, 빔의 끝단 처짐을 억제하거나 방지할 수 있어 장입되는 원료의 평탄화가 골고루 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 탄화실 내의 원료탄 평탄화 작업 시, 빔과 원료탄의 접촉 표면적이 증가하도록 빔에 굴곡부를 형성함으로써, 원료로부터 가해지는 응력이 분산될 수 있도록 하여 빔의 끝단이 처지는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

또한, 탄화실의 폭방향으로 균일하게 원료탄을 평탄화시킴으로써, 탄화실 내에 발생하는 가스가 용이하게 화성 정제 설비로 이송되도록 할 수 있다. 이에, 발생 가스의 외부 배출로 인해 환경 오염이 유발되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

그리고, 원료탄을 다져주는 다짐부재가 빔의 전진 및 후진에 따라서 회동 가능하도록 구비됨으로써, 다짐기를 회동하기 위한 별도의 동력수단이 요구되지 않는다. 또한, 다짐기가 회동 가능함으로써 빔의 전진 및 후진시 발생하는 되돌이 탄의 배출 및 다짐기 사이에 원료탄이 채워지는 현상을 억제하거나 방지할 수 있다.

이처럼, 처짐이 발생하지 않고, 원료탄을 골고루 평탄화시킬 수 있는 빔을 사용함으로써 생산되는 코크스의 품질을 증가시킬 수 있고 빔의 처짐으로 인한 유지보수가 요구되지 않아, 코크스 오븐 설비 공정의 효율성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래 코크스 오븐 내 평탄화 작업을 수행하는 빔 및 빔의 처짐 현상을 나타내는 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 구비하는 코크스 오븐 설비를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔을 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 제1 및 제2 플레이트를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다짐기를 나타내는 사시도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다짐기의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 이용한 평탄화 작업 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 구비하는 코크스 오븐 설비를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔을 나타내는 사시도 및 평면도이다. 도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 제1 및 제2 플레이트를 나타내는 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다짐기를 나타내는 사시도 및 측면도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다짐기의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 레벨러는 용기 내에 장입되는 원료를 평탄화하기 위해 구비되는 것으로서, 용기 내에 진입된 상태에서 소정거리 전진 및 후진 이동하며 원료를 평탄화할 수 있다. 이때, 본 발명에서는 용기는 코크스 오븐 설비의 탄화실일 수 있고 원료는 탄화실로 장입되는 원료탄일 수 있다. 그러나, 레벨러가 구비되는 곳은 이에 한정되지 않고 원료의 평탄화가 요구되는 다양한 장치에 적용 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 레벨러(1000)의 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예가 구비되는 코크스 오븐 설비에 대해 도 2를 참조하여 간략하게 설명하기로 한다.

일반적으로 철광석에서 철을 만들어내기 위해서는 환원이라는 화학 반응이 필요하며, 일종의 산화철 덩어리인 철광석의 환원을 하는데 코크스(coke)라는 것을 사용하는데, 코크스를 태워 발생하는 일산화탄소는 불안정한 분자이다. 이에, 용광로 내에 이러한 철광석이나 석탄을 투입하기에 앞서 광산에서 채취한 상태 그대로 용광로에 투입할 수 없어 철광석은 화로에서 구워 일정한 크기의 철광석 덩어리로 만드는 소결공정이 필요하며, 석탄 또한 코크스 오븐에 구워서 코크스라는 탄 덩어리를 만드는 코크스 오븐(coke oven) 공정이 필요하다.

코크스 오븐 설비는 석탄의 건류가 이루어지는 탄화실(10)과, 탄화실(10)의 상부에 위치하여 탄화실(10)로 석탄을 주입하는 장입차(20)와, 탄화실(10)의 측면에 위치하여 건류가 완료된 적열 코크스를 인출하기 위한 압출기(30)를 포함한다. 이에, 석탄은 탄화실(10)의 폭 방향에 대하여 다수 형성된 장입구를 통해 아래로 떨어져 탄화실(10)에 일정 높이까지 채워진다.

이처럼, 탄화실(10)에 주입된 석탄을 건류시키는 과정에서 발생하는 일산화탄소와 같은 발생가스는 외부로의 배출을 억제하기 위해, 탄화실과 연통되는 상승관(17)으로 이동한다. 즉, 탄화실(10)내에 봉우리를 형성하며 주입되는 석탄을 평탄화시킴으로써 일산화탄소가 흐를 수 있는 경로를 형성하고, 이에 발생가스는 배기구(14)를 통해 상승관(17)을 통해 포집관에 포집되어 화성 정제 설비로 이송될 수 있다.

이때, 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러(1000)는 코크스 오븐 설비의 압출기(30)와 함께 구성되어 탄화실(10)에 장입되는 원료탄의 상부를 평탄화시키는 수단으로서, 코크스 오븐 설비의 탄화실(10) 내부로 진입되어, 탄화실(10)의 폭 방향으로 적어도 하나 이상의 굴곡부를 구비하는 빔(100)과, 빔(100)의 내측에 장착되고, 탄화실(10)의 폭 방향측으로 일면이 배치되는 다짐부재(310)를 포함하는 다짐기(300) 및 빔(100)을 이동 가능하게 하는 구동기(700)를 포함한다.

또한, 일반적으로 레벨러(1000)는 압출기(30)에 탑재되어 압출기(30)와 함께 이동되도록 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면 탄화실(10)의 외부 일측에 설정된 경로를 따라 이동 가능하도록 설치된 압출기(30)에 레벨러(1000)가 장착되어 탄화실(10) 내측으로 진입되어 전진 및 후진하도록 할 수 있다.

도 4를 참조하면, 빔(100)은 탄화실(10)로 진입하여 탄화실(10)에 장입된 원료탄의 상부를 평탄화시키는 수단으로서, 빔(100)은 전진 및 후진 이동하며 탄화실(10) 내부로 진입한다. 이때, 빔(100)은 일방향으로 연장 형성되는 일면(110)과, 일면(110)의 일측에 이격되어 구비되는 타면(130) 및 일면(110)과 타면(130)의 끝단부를 연결하는 측면(150)을 구비한다. 즉, 일면(110)과 타면(130)은 서로 나란한 상태에서 탄화실(10)의 폭 방향으로 연장 형성되고, 일면(110)의 일측과 타면(130)의 일측이 서로 마주보도록 구비된다. 이때, 측면(150)은 소정의 판 형상으로 형성되어 일면(110)과 타면(130)의 끝단부(즉, 최전단)을 서로 연결해줘 일면(110)과 타면(130) 이격거리를 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

한편, 빔(100)의 길이는 탄화실(10)의 폭 방향의 길이에 대응하여 탄화실(10)의 길이보다는 더 길게 구비될 수 있다. 그래서 빔(100)의 일측은 탄화실 내부로 진입하여 원료탄을 평탄화시키고, 빔(100)의 타측은 탄화실의 외부에서 빔(100)을 전후진 구동시키는 구동기(700)에 연결될 수 있다.

일면 및 타면(130)은 탄화실(10)의 폭 방향으로 연장 형성되고, 탄화실(10)의 폭 방향에 교차하는 방향으로 소정의 폭을 갖는 제1 플레이트(110a, 130a)와, 제1 플레이트(110a, 130a)의 하부에 이격되어 구비되는 제2 플레이트(110b, 130b), 제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)를 연결하고 굴곡부(117, 137)가 형성되는 연결 플레이트(115, 135)로 구성된다.

제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)는 소정 높이 및 소정 두께를 갖고 단면형상이 사각형인 바 형태로 형성되어, 상호 상하방향으로 이격되어 구비된다. 도 4의 (b)에 도시된 것처럼, 제1 및 제2 플레이트(110b, 130b)는 장변에 교차하는 단변이 W1의 폭을 갖고 형성될 수 있는데, 이는 탄화실(10)의 폭 방향보다 큰 길이를 갖는 빔(100)이 안정적으로 지지될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 플레이트(110b, 130b)의 폭이 너무 작은 경우에는 빔(100)이 안정적으로 지지될 수 없어 평탄화 작업이 불안정할 수 있다.

연결 플레이트(115, 135)는 본 발명에서 레벨러(1000)의 빔(100)의 끝단 처짐 현상을 억제하거나 방지하기 위한 가장 중요한 구성으로서, 제시되는 굴곡부(117, 137)가 연결 플레이트(115, 135)의 길이 방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다. 연결 플레이트(115, 135)는 제1 플레이트(110a, 130a)와 제2 플레이트(110b, 130b)를 연결하기 위해 구비되고, 빔(100)의 처짐 현상을 방지하기 위해, 탄화실(10) 내의 원료탄과 접촉하는 표면적을 증가시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 더욱 자세하게는 연결 플레이트(115, 135)는 제1 플레이트(110a, 130a)의 하부면과 제2 플레이트(110b, 130b)의 상부면을 상호 연결하여 빔(100)의 일면(110) 또는 타면(130)을 구성할 수 있다. 이때, 탄화실(10)의 폭 방향에 교차하는 방향으로의 연결 플레이트(115, 135)의 폭은 전술한 제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)의 폭 W1보다 작은 폭인 W2를 갖고 형성될 수 있다. 연결 플레이트(115, 135)가 제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)보다 작은 폭을 가짐으로써, 구성되는 일면(110) 또는 타면(130) 전체의 하중이 증가하는 것을 억제할 수 있어, 빔(100)의 처짐현상을 억제할 수 있다. 즉, 도 4의 (b)의 평면도에 나타난 것과 같이, 연결 플레이트(115, 135)가 제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)와 동일한 폭으로 형성되는 경우에는 연결 플레이트가 패턴이 형성되지 않은 부분까지 채워지며 형성될 수 있다. 이에, 패턴이 형성되지 않은 부분의 영역의 무게까지 포함되기 때문에 빔(100)의 하중은 증가하게 되고, 종래의 빔과 같이 끝단의 처짐 현상이 발생하게 된다.

굴곡부(117, 137)는 연결 플레이트(115, 135)의 연장 방향에 복수개 구비되어 빔(100)과 원료탄(C)의 접촉 표면적을 증가시키기 위해 형성된다. 굴곡부(117, 137)는 소정의 각도를 갖고 연결 플레이트(115, 135)에 연속적으로 굴곡을 형성할 수 있다. 굴곡부(117, 137)는 도 4에 도시된 것처럼, 연결 플레이트(115, 135)의 연장 방향으로 진행될 때, 수평 방향으로 굴곡을 형성할 수 있다. 즉, 굴곡부(117, 137)는 연결 플레이트(115, 135)가 연장되는 일방향으로 진행하면서 일방향과 교차하는 방향으로의 외측 내측 왕복 진행에 의해 형성될 수 있다.

이때, 제1 및 제2 플레이트(110b, 130b)의 상부면 및 하부면의 연장 선을 기준으로 굴곡부(117, 137)가 형성하는 굴곡 각도 ?는 45도 이상 내지 90도 미만의 각도 값으로 형성될 수 있다. 이때, 굴곡부(117, 137)의 굴곡 각도가 빔(100)의 상단에서의 수평선을 기준으로 45도보다 낮은 각도를 갖는 경우에는, 연결 플레이트(115, 135)에 형성되는 굴곡의 개수가 많아지기 때문에 연결 플레이트(115, 135)의 하중이 증가될 수 있다. 또한, 굴곡 각도가 90도 이상의 값을 갖는 경우에는, 굴곡이 형성되지 않은 것과 동일한 것이므로, 원료탄(C)과 연결 플레이트(115, 135)의 접촉 면적을 증가시키는 것이 용이할 수 없다. 따라서, 굴곡부(117, 137)가 수평으로 연장된 선 사이에 형성하는 각도가 상기 범위일 경우, 탄화실(10)로 장입되는 원료탄(C)은 빔(100)과 접촉되는 표면적이 증가하기 때문에 빔(100)에 가해지는 하중이 넓은 표면적 전체적으로 분산될 수 있다. 즉, 굴곡부에 의해 빔(100)의 상하 방향의 응력 저항이 증가되고, 굴곡부(117, 137)가 형성되지 않는 빔(100)의 연결 플레이트(115, 135)의 일정 영역에 원료탄(C)의 마찰에 의한 응력이 집중되는 것을 감소시킬 수 있어 빔(100)의 끝단이 처지는 것을 억제할 수 있다.

한편, 전술한 제1 플레이트(110a, 130a) 및 제2 플레이트(110b, 130b)는 도 5에 도시된 것처럼 변형될 수도 있다. 도 5를 참조하면, 변형 예에 따른 제1 플레이트(110c, 130c) 및 제2 플레이트(110d, 130d)는 상부면에서 하부면으로 갈수록 외측으로 경사지도록 형성될 수도 있다. 즉, 제1 플레이트(110c, 130c) 및 제2 플레이트(110d, 130d)의 장변이 외측으로 기울어지도록 형성되어 그 단면형상이 사다리꼴의 단면 형상을 가질 수 있다. 이처럼, 제1 플레이트(110c, 130c)가 형성되면, 빔(100)의 상부로부터 장입되는 원료탄(C)이 제1 플레이트(110c, 130c)의 상부면에 쌓이는 것을 억제할 수 있고, 제1 플레이트(110c, 130c)가 형성하는 경사면(112)을 따라서 제1 플레이트(110c, 130c)의 하측으로 용이하게 낙하하도록 할 수 있다. 또한, 제2 플레이트(110d, 130d)의 단면 형상이 사다리꼴의 단면 형상을 가지는 경우, 제2 플레이트(110d, 130d)의 상부면과 연결플레이트(115, 135)의 굴곡부(117, 137) 사이에 형성되는 공간이 최소화될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(110d, 130d)와 연결 플레이트(115, 135) 사이의 공간을 감소시킬 수 있어, 원료탄(C)이 그 공간에 적재되지 않고, 제2 플레이트(110d, 130d)의 경사면(132)을 따라 탄화실(10)의 원료탄(C)이 적재된 곳으로 용이하게 이송될 수 있도록 할 수 있다.

다짐기(300)는 빔(100)의 내측에 구비되어, 장입되는 원료탄(C)을 평탄화 하기 위해 원료탄(C)을 밀어주기 위해 구비된다. 즉, 다짐기(300)는 빔(100)의 일면(110), 타면(130) 및 측면(150)이 형성하는 내부 공간에 적어도 하나 이상이 구비되어, 빔(100)의 전진 및 후진 이동에 따라 회전 가능한 다짐부재(310)를 구비할 수 있다.

이와 같은 다짐기(300)는 빔(100)의 내측면에 장착되고, 굴곡부(117, 137)의 굴곡과 대응되는 볼록면이 형성되는 고정 프레임(330)과, 다짐부재(310)의 상측에 연결되고 양단이 고정 프레임에 삽입되는 지지축(350) 및 지지축에 연결되어 지지축을 회전 가능하게 하는 회전부(370)를 포함할 수 있다.

고정 프레임(330)은 다짐부재(310)를 빔(100)에 고정하기 위해 구비되는 것으로서, 빔(100)의 일면(110) 및 타면(130)에서 서로 마주보는 측면에 한 쌍이 구비되어 고정 장착될 수 있다. 즉, 고정 프레임(330)은 외측으로 볼록한 모양을 갖는 볼록면(333)가 구비되어 전술한 굴곡부(117, 137)에 삽입 장착될 수 있다. 즉, 볼록면(333)와 굴곡부(117, 137)가 서로 대응하는 형상을 가짐으로써 고정 프레임(330)이 안정적으로 빔(100)에 장착될 수 있다. 이때, 고정 프레임(330)의 안측, 즉, 한 쌍의 고정 프레임(330)에서 서로 마주보는 측면에는 후술하는 지지축(350)이 장착 가능하도록 지지축 삽입홀(335)이 형성될 수 있다. 이에, 고정 프레임(330)의 지지축 삽입홀(335)에 지지축(350)이 회전 가능하도록 삽입될 수 있다.

다짐부재(310)는 빔(100)의 전진 및 후진 이동에 따라 소정 각도로 회전하며 봉우리를 형성하는 원료탄(C)을 평탄화시키기 위해 구비되는 것으로서, 소정 면적을 갖는 판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 다짐부재(310)의 넓은 일면 및 타면은 탄화실(10)의 폭 방향으로 형성될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 다짐부재(310)의 넓은 일면 및 타면은 빔(100)의 측면과 나란한 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 다짐기재(310)의 형태는 사각 형상의 판으로 형성되나, 형태는 이에 한정되지 않고 탄화실(10)에 장입된 원료탄의 상부를 평탄하게 할 수 있는 형상이라면 다양한 형상으로 대체될 수 있다.

한편, 다짐부재(310)는 빔(100)이 전진하는 경우, 지지축(350)을 기준으로 시계방향으로 회동하고, 빔(100)이 후진하는 경우, 지지축(350)을 기준으로 시계 반대 방향으로 회동할 수 있다. 즉, 다짐부재(310)는 빔(100)의 전진 및 후진 운동에 따라 다짐부재(310)의 넓은 일면 및 타면이 탄화실(10)의 원료탄(C)의 상부와 나란하거나 교차하는 방향으로 회동 가능하다. 이와 같인 다짐부재(310)의 회동에 따른 원료탄(C)의 평탄화 작업에 대해서는 후술하는 평탄화 방법에서 다시 한번 설명하기로 한다.

지지축(350)은 다짐부재(310)의 상측에 연결되고, 양단이 고정 프레임(330)의 지지축 삽입홀(335)에 삽입 장착된다. 지지축(350)은 빔(100)의 전진 및 후진 운동 시에 다짐부재(310)를 회동시켜야 하기 때문에 지지축 삽입홀(335)에 회전 가능하도록 삽입 장착될 수 있다. 이때, 지지축(350)은 원형의 봉과 같이 형성되어 지지축 다짐부재(310)의 상측에 장착되나, 지지축(350)의 형상은 이에 한정되지 않고, 지지축 삽입홀(335)에 삽입되어 용이하게 회전 가능한 형상으로 형성될 수도 있다.

회전부(370)는 다짐부재(310)가 연결된 지지축(350) 및 다짐부재(310) 중 적어도 어느 하나와 연결되어, 직선운동을 회전운동으로 전환하여, 다짐부재(310)를 회동시키기 위해 구비된다. 이때, 회전부(370)는 지지축(350)의 상부에 이격되어 구비되는 지지프레임(372)과, 다짐부재(310)의 일면에 일부가 연결되어 상측으로 연장 형성되는 지지바(374) 및 지지프레임(372)과 지지바(374)가 상호 회동 가능하도록 연결하는 회전축(376)을 포함한다.

지지프레임(372)은 내부에 공간이 형성된 프레임으로 형성되고, 빔(100)의 전진 및 후진 운동 시, 다짐부재(310)를 빔(100)의 운동방향과 반대 방향으로 당기는 역할을 할 수 있다. 즉, 지지프레임(372)은 빔(100)의 왕복 운동 시, 빔(100)과 동일한 방향으로 운동하는 것이 아니라, 본래의 위치에 고정된 상태에서 빔(100)의 직선 운동을 회전운동으로 전환하기 위한 지지바(374)와 연결되는 구성이다. 이때, 지지프레임(372)에는 지지축(350)과 나란한 방향으로 지지프레임(372)을 관통하는 제1 관통홀(미도시)이 구비된다. 이때, 지지프레임(372)에는 지지바(374)가 교차하는 방향으로 연결될 수 있다. 이때, 지지프레임(372)이 형성하는 내부 공간은 지지바(374)가 회동할 때에 지지바(374)가 내부 공간에 삽입될 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 지지프레임(372)의 내부 공간이 지지바(374)의 크기보다 작은 크기로 형성되면 지지바(374)가 회동할 때에 지지프레임(372)이 스토퍼 역할을 하여 지지바(374)의 회동 각도가 낮아지는 문제점이 있다. 한편, 지지프레임(372)은 다짐기(300)가 복수개 구비될 때, 최전방의 다짐기(300)에는 내부공간을 형성하지 않고 일측은 연결되고 타측은 분리되어 지지바(374)가 삽입되도록 구비될 수 있다.

지지바(374)는 다짐부재(310) 및 지지축(350) 중 적어도 어느 하나에 일부가 장착되어, 상부의 지지프레임(372)과 결합가능한 높이까지 연장 형성된 후, 지지프레임(372)에 회동 가능하도록 연결되는 것으로서, 빔(100)의 직선운동을 회전운동으로 전환하여 다짐부재(310)를 회전시킬 수 있다. 이때, 지지바(374)는 지지프레임(372)과 유사하게 지지축(350)과 나란한 방향으로 관통하는 제2 관통홀(미도시)를 구비하고, 지지프레임(372)의 제1 관통홀과 지지바(374)의 제2 관통홀은 서로 마주보는 위치에서 연통될 수 있다.

회전축(376)은 전술한 제1 관통홀 및 제2 관통홀 삽입되어, 지지프레임(372)에 결합되는 지지바(374)가 지지프레임(372)의 전진 및 후진 운동 시, 회전 가능하도록 할 수 있다.

이처럼 구비되는 고정프레임(330)과 지지축(350) 및 회전부(370)의 작동상태를 간략하게 살펴보면, 빔(100)이 전진 및 후진 이동하면 고정프레임(330)은 빔(100)과 동일한 방향으로 전진 및 후진 이동하게 된다. 이때, 고정프레임(330)에 장착된 지지축(350) 또한, 고정프레임(330)과 전진 및 후진 이동할 수 있다. 그러나, 회전부(370)는 후술하는 연결부(500)에 의해 외부의 지주물(S)에 고정된다. 즉, 회전부(370)의 구성요소는 빔(100)의 운동방향과 함께 직진 및 후진 왕복 운동하는 구성요소에서 제외된다. 이에, 빔(100)이 왕복운동 하지 않을 때에 다짐기재(310)는 넓은 평면이 원료탄 상면에 교차하는 방향으로 배치되나, 빔(100)이 전진 운동할 때에, 고정프레임(330)과 지지축(350)은 전진하고, 지지프레임(372)과 지지바(374)는 본래의 자리에 배치됨으로써 고정 프레임(330)과 지지축(350)이 다짐기재(310)를 앞으로 당기게 된다. 때문에 지지바(374)가 상승하게 되고 다짐기재(310)는 지지축(350)으로 시계 방향으로 회전하게 된다.

한편, 레벨러(1000)에는 다짐기(300)에 일단이 연결되고, 타단은 고정 설치되는 연결부(500)를 포함할 수 있다. 연결부(500)는 전술한 다짐기(300)에 일단이 연결되고 타단은 지주물(S)에 고정 설치되어, 빔(100)의 전후진 왕복 운동 시에 다짐기(300)의 다짐부재(310)가 회전 가능하도록 할 수 있다. 또한, 연결부(500)는 다짐기(300)가 복수로 구비되는 경우, 각각의 다짐기(300)를 연결할 수도 있다. 이에, 연결부(500)는 다수개의 다짐기(300)에서 다수개의 지지프레임(372)을 상호 연결하여, 다수개의 다짐기(300)가 동일한 운동을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 연결부(500)의 고정 설치에 의해 다짐기(300)의 자동 상태에 대해서는 이하에서 자세하게 설명하기로 한다.

한편, 전술한 빔(100)을 전진 및 후진 왕복 운동시키기 위해서는, 직선 왕복 운동이 가능한 구동기(700)가 빔(100)에 연결된다. 즉, 구동기(700)의 왕복 운동에 의해 빔(100)은 탄화실(10)의 폭 방향으로 직진 및 후진 왕복 이동할 수 있다. 이와 같이, 빔(100)을 직선 왕복 운동 가능하도록 할 수 있는 장치로는, 예컨대, 스테핑 모터(stepping motor), 피스톤실린더 기구(actuator), 솔레노이드(solenoid) 등이 사용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 이용한 탄화실(10) 내 원료탄(C)의 평탄화 작업 상태에 대해 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 레벨러를 이용한 평탄화 작업 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐 레벨러(1000)의 평탄화 방법은, 코크스 오븐 설비의 탄화실(10) 내부로 장입하는 원료탄(C)을 평탄화하는 방법으로서, 탄화실(10) 내로 빔(100)을 진입하는 과정과, 원료탄(C)을 탄화실(10)로 장입하는 과정, 빔(100)의 전진 및 후진 왕복 운동에 의해 원료탄(C)을 평탄화하는 과정, 탄화실(10) 외부로 빔(100)을 반출하는 과정을 포함한다.

우선, 원료탄(C)을 탄화실(10)에 장입하기 전, 원료탄(C)이 장입될 때에 일정 지점에 쌓여 형성되는 봉우리를 평평하게 하기 위한 빔(100)을 탄화실(10)로 진입한다.

빔(100)을 탄화실(10)에 진입한 뒤, 장입차(20)에 수용된 원료탄(C)을 탄화실(10)로 장입한다. 이때, 원료탄(C)은 탄화실(10) 상에 다수로 형성된 장입구를 통해 탄화실(10)로 장입될 수 있다. 이처럼, 원료탄(C)을 탄화실(10)로 장입한 후, 빔(100)을 탄화실(10)의 폭 방향으로 전진 및 후진 왕복 이동키며 원료탄(C)을 평탄화시킨다.

이때, 빔(100)이 왕복 직선 운동할 때에, 빔(100)의 일면(110) 및 타면(130)에 구성되는 굴곡부(117, 137)는 원료탄(C)과 빔(100)이 접촉하는 표면적을 증가시킴으로써 빔(100)이 굴곡을 가지지 않는 경우에, 평면 부위로 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 원료를 평탄화할 때, 빔(100)의 전후진 왕복 운동에 의해 빔(100)의 내측에 장착되는 다짐기(300)의 다짐부재(310)는 회전하여 원료탄을 평탄화시킨다. 즉, 일면이 원료탄 상면에 교차하는 방향으로 배치되는 다짐부재(310)는 빔(100)의 왕복운동에 의해 회전되며 원료탄(C)을 밀어낼 수 있다.

더욱 상세하게는 빔(100)이 왕복 운동할 때에, 빔(100)에 장착되는 다짐기(300)의 다짐기재(310)는 빔이 전진 운동하는 경우, 지지축(350)을 중심으로 시계방향으로 회전하여, 다짐부재(310)의 일면 측의 원료탄을 밀어내게 된다. 즉, 빔(100)이 전진하는 경우에, 빔(100)에 고정 장착되는 고정프레임(330)은 빔(100)과 함께 전진 운동하게 된다. 그러나, 연결부(500) 및 연결부(500)와 연결되는 다짐기(300)의 회전부(370)는 설치된 상태, 즉, 지주물(S)에 고정된 상태이다. 때문에, 고정프레임(330)이 빔(100)과 움직임으로써 고정프레임(330)은 지지축(350)을 일방향으로 잡아당기고, 연결부(500)와 연결된 지지 프레임은 지지축(350)을 타방향으로 잡아당기게 된다. 때문에, 지지축(350)과 연결된 지지바(374)에서 지지프레임(372)과 결합되지 않은 단부가 상승함으로써 다짐부재(310)를 회동시킬 수 있다. 즉, 지지바(374)의 일단을 기준으로 타단이 회전하게 되고 이에 지지바(374)의 타단에 연결되는 다짐부재(310)가 상승하며 회전할 수 있다.

한편, 빔(100)이 후진 운동 할 경우에는, 전술한 동작의 반대 동작이 수행되고, 이에 다짐부재(310)는 다짐부재(310)의 지지축(350)을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전하여, 다짐부재(310)의 타면 측의 원료탄을 밀어냄으로써 봉우리를 형성하는 원료탄을 평탄화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의하면, 코크스 오븐 설비의 레벨러에서 빔의 끝단 저짐을 억제하거나 방지할 수 있어 탄화실 내로 장입되는 원료탄의 평탄화율을 증가시킬 수 있다. 즉, 탄화실 폭 방향으로 연장 형성되는 빔의 일면 및 타면이 굴곡부를 가지도록 형성함으로써, 빔과 원료탄이 접촉하는 표면적을 증가시켜 빔의 일정부분에 응력이 집중하는 것을 분산시킬 수 있기 때문에 상하방향으로 작용하는 응력이 감소될 수 있어 빔의 끝단이 처지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 빔에 장착되는 다짐기는 별도의 동력 수단에 의해 다짐기를 회전시키지 않고, 빔의 직선운동을 회전운동으로 전환하여 다짐기로 원료탄을 평탄화시킴으로써 장치의 구성이 간단하다.

이처럼, 원료탄의 평탄화를 용이하게 실시하고 빔의 유지보수에 의한 코크스 오븐 설비의 생산 중단이 요구되지 않음으로써 설비의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있고, 원료탄의 건류시 발생하는 발생가스의 이동 경로를 용이하게 형성함으로써 생산되는 물질의 품질을 증가시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 탄화실 12 : 장입구
14 : 배기구 17 : 상승관
20 : 장입차 30 : 압출기
1000 : 레벨러 100 : 빔
110 : 일면 130 : 타면
115, 135 : 연결 플레이트 117, 137 : 굴곡부
110a, 130a, 110c, 130c : 제1 플레이트
110b, 130b, 110d, 130d : 제2 플레이트
112, 132 : 경사면 150 : 측면
300 : 다짐기 310 : 다짐기
330 : 고정프레임 350 : 지지축
370 : 회전부 500 : 연결부
700 : 구동기

Claims (16)

1. 원료를 저장하는 용기 내부로 진입하여 원료를 평탄화시키는 레벨러로서,
   상기 용기의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 폭 방향으로 적어도 하나 이상의 굴곡부를 구비하는 빔과;,
   상기 빔의 내측에 장착되고, 상기 빔의 연장 방향으로 일면이 배치되는 다짐기를 구비하는 다짐기; 및
   상기 빔을 전진 및 후진 가능하게 하는 구동기;를 포함하는 레벨러.
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 빔은, 일방향으로 연장 형성되는 일면과;,
   상기 일면의 일측에 이격되어 구비되는 타면; 및
   상기 일면과 상기 타면의 끝단부를 연결하는 측면;을 포함하고,
   상기 굴곡부는 상기 일방향에 교차하는 방향으로 굴곡을 형성하는 레벨러.
3. 청구항 2 에 있어서,
   상기 일면 및 상기 타면은,
   상기 일방향으로 연장 형성되고, 상기 일방향에 교차하는 방향으로 일정 폭을 갖는 제1 플레이트와;,
   상기 제1 플레이트의 하부에 이격되어 구비되는 제2 플레이트; 및
   상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 연결하고, 상기 굴곡부가 형성되는 연결 플레이트;를 포함하는 레벨러.
4. 청구항 3 에 있어서,
   상기 연결 플레이트는,
   상기 일방향에 교차하는 방향으로의 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 폭보다 작은 폭으로 형성되는 레벨러.
5. 청구항 1 또는 4 에 있어서,
   상기 빔의 상부면에서의 수평선을 기준으로 상기 굴곡부의 굴곡 각도는 45도 이상 내지 90도 미만으로 형성되는 레벨러.
6. 청구항 3 또는 청구항 4 에 있어서,
   상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는,
   상부면에서 하부면으로 갈수록 측면이 외측으로 경사지도록 형성되는 레벨러.
7. 청구항 1 에 있어서,
   상기 다짐기는,
   상기 빔의 내측면에 장착되고, 상기 굴곡부의 굴곡과 대응되는 볼록면이 형성되는 고정 프레임과;,
   상기 다짐기 상측에 연결되고, 양단이 상기 고정 프레임에 삽입되는 지지축; 및
   상기 지지축에 연결되어 상기 지지축을 회전 가능하게 하는 회전부;를 포함하는 코크스 오븐의 레벨러.
8. 청구항 1 또는 청구항 7 에 있어서,
   상기 다짐기는 상기 빔의 전진 및 후진 이동에 따라 회동 가능한 레벨러.
9. 청구항 7 에 있어서,
   상기 회전부는,
   상기 지지축 상부에 이격되어 구비되고, 상기 지지축과 나란한 방향의 측면을 관통하는 제1 관통홀이 형성되는 지지프레임과;,
   상기 다짐기의 일면에 연결되어 상측으로 연장 형성되고, 제1 관통홀과 마주보는 위치에 제2 관통홀이 형성되는 지지바;,
   상기 제1 및 제2 관통홀에 삽입되는 회전축;을 포함하는 레벨러.
10. 청구항 1 에 있어서,
    상기 다짐기에 일단이 연결되고, 타단은 지주물에 고정 설치되는 연결부;를 포함하는 레벨러.
11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 다짐기는 복수개 구비되고,
    상기 연결부는 상기 다짐기들을 상호 연결하는 레벨러.
12. 청구항 1 에 있어서,
    상기 용기는 코크스 오븐 설비의 탄화실이고, 상기 원료는 원료탄인 레벨러.
13. 용기 내에 장입되는 원료를 평탄화하는 방법으로서,
    상기 용기 내로 빔을 진입하는 과정;
    상기 원료를 상기 용기 내에 장입하는 과정;
    상기 빔의 전진 및 후진 왕복 운동에 의해 상기 원료를 평탄화하는 과정; 및
    상기 용기 외부로 상기 빔을 반출하는 과정;을 포함하고,
    상기 원료를 평탄화하는 과정은, 상기 빔의 전후진 왕복 운동에 의해 상기 빔의 내측에서 일면이 상기 원료 상면에 교차하는 방향으로 배치되는 다짐부재가 회전하며 상기 원료를 평탄화시키는 원료 평탄화 방법.
14. 청구항 13 에 있어서,
    상기 원료를 평탄화하는 과정은,
    상기 빔의 직선운동을 회전운동으로 전환하며 수행되는 원료 평탄화 방법.
15. 청구항 13 또는 청구항 14 에 있어서,
    상기 원료를 평탄화하는 과정에서 상기 빔이 전진 운동하는 경우,
    상기 다짐부재는 지지축을 중심으로 시계방향으로 회전하여, 상기 다짐부재의 일면 측의 원료를 밀어내는 원료 평탄화 방법.
16. 청구항 13 또는 청구항 14 에 있어서,
    상기 원료를 평탄화하는 과정에서 상기 빔이 후진 운동하는 경우,
    상기 다짐부재는 지지축을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전하여, 상기 다짐부재의 타면 측의 원료를 밀어내는 원료 평탄화 방법.

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