KR20160029737A - 금속학적 베셀(vessel)의 슬라이드 클로저에 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

금속학적 베셀(vessel)의 슬라이드 클로저에 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 슬라이드 클로저(3)를 적절한 공구에 의해 조종하는 로봇(2)을 이용하여 상기 슬라이드 클로저(3)의 주입구 노즐(7)을 자동으로 교체하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 주입구 노즐(7)은 회전에 의해 구속해제될 수 있는 운반 링(6)에 의해 상기 슬라이드 클로저(3)의 슬라이드 플레이트에 대해 고정될 수 있다. 교체 과정 동안 상기 운반 링은 본 발명에 따라 정해진 토크를 가지며 회전되고, 상기 토크에 의해 새로운 주입구 노즐이 동일하게 형성된 인장 하중을 가지며 상기 슬라이드 플레이트에 대해 고정된다. 이렇게 하여, 슬라이드 클로저의 작업 신뢰성이 공차 및 다른 편차와 무관하게 보장된다. 상기 방법을 수행하기 위한 장치는, 상기 주입구 노즐을 조종하기 위한 고정 조(29)를 가진 그리핑 랜스(26) 및, 상기 운반 링을 조종하기 위한 포착부(20)를 가진 그리핑 링(12)을 포함한다. 상기 그리핑 링(12)은 유압 회전 실린더(14)에 의해 작동될 수 있다. 공압 실린더(31)는, 상기 그리핑 랜스(26)를 작동시키기 위해 이용된다.

Description

금속학적 베셀(vessel)의 슬라이드 클로저에 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATIC REPLACEMENT OF A DISCHARGE SHELL ON A SLIDING CLOSURE OF A METALLURGICAL VESSEL}
본 발명은, 슬라이드 클로저를 적절한 공구에 의해 조종하는 로봇을 이용하여 정비 스테이션내에서 금속학적 베셀(vessel)의 슬라이드 클로저에 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 주입구 노즐은 회전에 의해 구속해제될 수 있는 운반 링(carrying ring)에 의해 상기 슬라이드 클로저의 슬라이드 플레이트에 대해 고정될 수 있다.
상기 형태의 슬라이드 클로저(slide closure)가 예를 들어, 문헌 제 EP 2 056 983호에서 상세하게 설명된다. 상기 슬라이드 클로저는 기본적으로, 베셀(vessel)의 슬리브(sleeve)에 대해 배열된 클로저 플레이트(closure plate) 및 상기클로저 플레이트에 대해 이동할 수 있는 슬라이드 플레이트(slide plate)로 구성되고, 상기 슬리브에 대해 주입구 노즐(spout nozzle)이 운반 링에 의해 가압된다. 상기 슬라이드 클로저의 부품들은 주조 작업시 상당한 정도의 마모에 노출되는 내화재료로 제조된 부품들인 것으로 알려져 있다. 상기 부품들은 정기적으로 감시되고 필요한 경우에 교체되어야 한다.
현대적인 연속 주조 플랜트(continuous casting plant)들에서 발생되는 정비및 수리 작업은, 플랜트의 정비 스테이션(maintenance station)내에서 플랜트내에 설치된 로봇에 의해 자동으로 수행되어 왔다. 종종 예를 들어, 강 레이들(steel ladle)과 같은 빈 상태의 베셀들이 베셀에 고정된 슬라이드 클로저와 함께 정비 스테이션으로 이동하고, 여기서 특히 내화 마모 부품들이 감시되고 청소되며 필요한 경우에 새로운 교체 부품들로 교체된다.
상기 작업은, 우선 공구 매거진(tool magazine), 교체 부품들의 스톡(stock), 시멘팅 스테이션(cementing station), 폐기물 용기 및 전기, 압축 공기, 산소, 유압유 등의 연결점들을 가진 한 개이상의 저장소 또는 중간 저장소들에 의해 둘러싸이는 로봇에 의해 수행된다. 상기 로봇은, 각각의 개별 경우에서 로봇에 의해 공구 매거진으로 부터 이동하는 적절한 공구들에 의해 정비 및 수리 작업을 자동으로 수행한다.
본 발명의 목적은, 교체 작업 후에 상기 주입구 노즐 영역에서 상기 슬라이드 클로저의 완벽한 작업 신뢰성을 보장하고 슬라이드 클로저의 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 교체 과정 동안 상기 운반 링은 정해진 토크를 가지며 회전되고, 상기 토크에 의해 새로운 주입구 노즐이 동일하게 형성된 인장 하중을 가지며 상기 슬라이드 클로저의 슬라이드 플레이트에 대해 고정된다.
따라서, 새로운 주입구 노즐은 교체 작업시, 치수 공차 및 예를 들어, 시멘팅(cementing) 정도 또는 약간의 불순물 존재와 같은 다른 변화요인들과 무관하게 항상 작업 신뢰성을 가지도록 조립되는 것이 보장된다.
로봇의 작업을 용이하게 하기 위해, 본 발명에 의하면 교체 작업동안 로봇은 상기 주입구 노즐 및 운반링을 서로 독립적으로 조종한다. 따라서, 예를 들어, 운반 링이 우선 배열되고 다음에 마모된 주입구 노즐이 처리 용기속으로 처리되며, 다음에 새로운 주입구 노즐이 예비부품들의 창고로부터 운반되고 시멘팅 스테이션에서 시멘팅되어 로봇은 정비 스테이션 내에서 두 개의 부품들을 서로 개별적으로 운반할 수 있다.
상기 방법을 수행하기 위한 장치의 특징에 의하면, 운반 링 포착부를 가진 그리핑 링 및 상기 그리핑 링을 회전시키기 위한 유압 회전 실린더로 구성되고 운반 링을 조립하고 분리하기 위한 수단이 제공된다. 정밀하게 제어될 수 있는 회전 실린더에 의해, 교체 작업 동안 상기 그리핑 링의 포착부들은 정밀하게 형성된 토크를 가지며 상기 운반 링을 회전시킬 수 있다. 따라서, 상기 운반 링은 동일하게 정밀하게 형성된 인장 하중을 가지며 고정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 교체 장치는 공압, 유압 또는 전기에 의해 수축되고 연장될 수 있는 그리퍼(gripper)들을 이용하여 수축되고 연장될 수 있는 그리핑 랜스 형태속으로 상기 주입구 노즐을 조립하거나 분리하기 위한 수단을 가진다. 따라서, 간단한 구조를 가진 수단에 의해 상기 교체 장치는 정밀한 내경과 무관하게 오래된 주입구 노즐 및 새로운 주입구 노즐을 모두 신뢰성 있게 고정할 수 있다.
상기 그리핑 랜스가, 서로 분리되며 위로 이동하여 서로 다른 직경에 적응할 수 있고 서로 앞뒤로 배열된 다수의 그리퍼 패킷들을 가지고, 각각의 그리퍼 패킷이 원주 부분에서 균일하게 분포된 세 개의 고정 조(clamping jaws)들로 구성되는 것이 유리하다.
하기 설명에서 본 발명은 도면을 참고하여 예시적인 실시예들에 의해 더욱 자세하게 설명된다.
도 1은, 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 장치를 가진 슬라이드 클로저를 위한 정비 시설을 도시한 사시도.
도 2는, 도 1에 도시된 슬라이드 클로저의 세부구조를 확대한 도면.
도 3은, 도 1에 도시된 교체 장치를 도시한 분해도.
도 4는, 도 2에 도시된 교체장치의 조립된 상태를 도시한 도면.
도 5는, 도 3 및 도 4에 도시된 교체 장치의 세부구조를 도시한 도면.
도 1에 도시된 연속 주조 플랜트의 정비 스테이션의 일부 영역에서, 강 레이들 또는 유사한 베셀상에서 슬라이드 클로저에 대한 정비 및 수리가 자동으로 수행된다. 비우는(emptying) 작업 후에 비워진 레이들(1)은 정비 스테이션으로 이동하고, 정비 스테이션에서 로봇(2)은 적절한 공구들을 이용하여 프로그램을 따르고 수평으로 위치한 레이들의 슬라이드 클로저를 조종한다. 도 1의 작업 위치에서, 상기 슬라이드 클로저의 주입구 노즐을 교체하기 위해 본 발명의 장치(4)가 상기 로봇(2)과 연결된다.
도 2에서 알 수 있듯이, 상기 슬라이드 클로저(3)는 눈에 보이지 않는 슬라이드 플레이트(slide plate) 및 슬라이드 플레이트에 대해 고정된 주입구 노즐(7)이 삽입된 슬라이드 유닛(5)을 가진다. 상기 주입구 노즐은, 상기 슬라이드 유닛(5)내에서 수축되거나 연장될 수 있는 운반 링(carrying ring)(6)에 의해 단단히 고정된다. 상기 운반 링(6)을 회전시키기 위해, 상기 운반 링은 원주부 주위에 분포된 리세스(recess)(8)들을 가지고 교체작업 동안 교체 장치(4)의 그리핑 요소(gripping element)들은 상기 리세스와 결합할 수 있다.
상기 교체 장치(4)는, 서로에 대해 삽입(moved into)되고 조립된 상태에서 콤팩트하고 공간을 절감하는 구조체를 형성할 수 있고 정비 및 수리를 위해 개별 부품들을 용이하게 조립하고 분리하게 만드는 일련의 부품들으로 구성된다. 상기 부품들은 부분적으로 상기 주입구 노즐(7)의 조립과 분리를 위한 수단(10)으로서 이용되고 부분적으로 상기 운반 링의 조립과 분리를 위한 수단(9)으로서 이용된다. 상기 수단(9)의 전방 하우징(11)내에 그리핑 링(12), 중간 부분(13) 및 유압 회전 실린더(14)가 조립된다. 상기 유압 회전 실린더는 유압 유닛(15)상에 플랜지 연결되고, 상기 유압 유닛은 후방 측부 하우징(16)내에서 유압유닛의 부분상에 조립된다.
상기 전방 하우징(11)은 서로 직경 방향에 부착된 두 개의 토크 수용부(17)들을 가지고, 교체과정 동안 상기 토크 수용부들은 상기 슬라이드 클로저(3)의 측부 지지 스트립(side support strip)(18)에 대해 지지될 수 있다. 또한, 교체 장치(4)를 상기 정비 장치의 로봇(2)에 연결시키기 위한 어댑터(adapter)(19)가 하우징(11)에 부착된다.
상기 교체 장치는 상기 로봇의 축과 평행하게 정렬되는 것이 선호된다. 이렇게 하여 상기 토크 수용부(17) 및 측부 지지 스트립(18)사이에 형성되는 유극이 보상되어 상기 운반 링(12)이 회전하기 때문에 발생되는 하중이 로봇에 작용하지 못한다.
상기 그리핑 링(12)은 그리핑 링의 원주에 분포된 운반 링 포착부(catches)(20)들을 가지며, 교체 작업 동안 상기 운반 링 포착부는 운반 링(6)의 리세스(8)와 연결될 수 있다. 상기 목적을 위해 상기 운반 링 포착부들은 스프링(21)에 의해 예비 응력을 받는다. 다른 한편, 운반 링 포착부의 자유도는 운반 링 포착부를 둘러싸는 스톱 링(stop ring)(22)의 부속체(appendages)들에 의해 제한되고 운반 링 포착부들은 상기 그리핑 링(12)에 대해 회전할 수 없다. 교체 작업 동안 유압 회전 실린더(14)는 상기 그리핑 링(12)을 원하는 회전 방향으로 회전하기 위해 이용된다.
회전 실린더(14)에 고정되고 깊이 보상기로서 이용되는 세 개의 구동 핀(23)들을 가지는 중간 부분(13)에 의해 상기 그리핑 링(12)은 회전 실린더(14)에 연결되고, 상기 구동 핀(23)들은 상기 그리핑 링(12)의 해당 수용부(24)내에 탄성 상태로 안내된다. 상기 후방 하우징(16)내에 위치한 유압 유닛(15)은 상기 회전 실린더(14)를 작동시키기 위해 이용된다. 전방 하우징(11) 내부의 상기 토크 수용부(17)들에 의하면, 상기 회전 실린더(14)에 의해 발생되는 토크가 상기 그리핑 링(12)의 운반 링 포착부(20)에 대해 완전하게 작용하는 것이 보장된다.
회전 실린더(14)를 통해 안내되는 그리핑 랜스(gripping lance)(26)가 상기 주입구 노즐(7)을 조립하고 분리하기 위한 수단(10)으로서 이용되고, 전방 측부에서 서로 앞뒤로 배열된 두 개의 그리퍼 패킷(gripper packet)(27,28)들이 상기 회전 실린더내에 조립된다. 상기 그리퍼 패킷들은 각각 원주 부분에 분포된 세 개의 고정 조(clamping jaws)(29)들을 가지고, 상기 고정 조들은 서로 다른 직경에 적응되고 교체 과정 동안 교체된 주입구의 주조 채널(casting channel)(30)속으로 들어 간다. 상기 고정 조(29)들을 확대시키거나 끌어들이고 축 방향으로 이동할 수 있는 작동 막대가 상기 그리핑 랜스(26) 내부에 조립된다. 상기 회전 실린더(14)에 고정되는 공압 실린더(31)가 상기 작동 막대를 작동시키기 위해 이용된다.
본 발명을 따르는 교체 장치의 작동 모드는 다음과 같다.
상기 그리핑 랜스(26)가 교체되어야 하는 주입구 노즐(7)의 주조 채널(30)속으로 도달할 때, 로봇(2)에 연결되는 교체 장치(4)는 우선 운반 링 포착부(20)에서 상기 운반 링(6)을 에워싼다.
다음에 상기 그리핑 링(12)은 회전 실린더(14)에 의해 회전되어, 상기 포착부(20)들은 상기 스톱 링(22)의 부속체들을 남겨두고 상기 운반 링(6)의 리세스(8)와 연결되며 운반 링이 상기 슬라이드 유닛(5)내에서 대응 부분으로부터 구속해제될 때까지 운반 링을 유지(entrain)한다.
이와 병행하여 상기 그리핑 랜스(26)의 그리퍼 패킷(27,28)들은 회전(swivelled)하고 주입구 노즐(7)을 단단히 고정하며 로봇(2)은 상기 교체 장치(4)를 후방으로 이동시키고 상기 운반 링(6) 및 오래된 주입구 노즐(7)을 저장소 또는 폐기물 용기내에서 서로 앞뒤에 배열한다.
다음에 상기 로봇(2)은 새로운 주입구 노즐이 이전에 교체되지 않았다면 상기 슬라이드 플레이트위에서 상기 주입구 노즐을 위한 지지부를 청소한다. 다음에, 상기 로봇은 그리핑 랜스(26)에 의해 교체 부품 창고로부터 새로운 주입구 노즐을 가서 가져오고 주입구 노즐을 장치의 시멘팅 스테이션(cementing station)으로 가져오며 상기 주입구 노즐은 적절한 공구에 의해 시멘팅(cementing) 작업되며, 상기 작업은 로봇에 의해 수행되거나 작업자에 의해 수행될 수 있다. 다음에 로봇은, 보관된 운반 링(6)을 그리핑 링(12)을 통해 가서 가져오고 상기 운반 링을 새로운 주입구 노즐(7)과 함께 슬라이드 유닛(5)에 대해 최초 개시 위치로 가져오며, 상기 최초 개시 위치에서 상기 운반 링 포착부(20)들은 상기 운반 링(7)을 에워싸고 상기 그리핑 랜스(26)는 설치 위치에서 새로운 주조 노즐(7)을 단단히 고정하며, 상기 설치 위치에서 주조 채널(30)은 마주보는 슬라이드 플레이트와 동일 평면에 위치한다. 상기 그리핑 링이 탄성 상태로 장착되어 모든 축 방향 공차 및 서로 다른 시멘트 두께 균일화될 수 있는 것이 유리하다.
상기 그리핑 링(12)의 운반링 포착부(20)에 의해 상기 운반 링(6)은 정밀하게 형성된 토크를 가지며 추가로 회전되어, 새로운 주입구 노즐(7)은 치수 공차와 무관하게 역시 정밀하게 형성된 인장 하중을 가지며 상기 슬라이드 플레이트에 대해 고정된다. 하우징(12)의 토크 수용부(17)에 의해, 상기 그리핑 링(12)은 회전 실린더(14)에 의해 발생된 토크를 상기 운반 링(6)으로 완전하게 전달하는 것이 보장된다. 다음에 운반 링 포착부(20) 및 그리핑 랜스(26)가 다시 구속해제되고 로봇(2)은 다시 대기 위치로 이동한다.
본 발명을 따르는 교체 장치는, 용이하게 정비되고 심지어 거친 작업시에도 교체 장치의 작업 신뢰성을 보장하는 강한 부품들을 가진 콤팩트한 구조체가 제공되는 특징을 가진다.
본 발명을 따르는 교체 장치에 의하면, 상기 설명과 같이 로봇(2)이 상기 운반 링(7)과 주입구 노즐(8)을 서로 독립적으로 조종하므로 유리하다. 따라서, 로봇에 의해 각각 수행해야 하는 작업 시퀀스를 최적화할 수 있다.
로봇(2) 대신에, 상기 교체 장치(4)를 조종하기 위한 장치로서 단지 보조장치가 제공되고, 상기 보조장치를 가진 교체 장치는 작업자에 의해 슬라이드 클로저와 연결될 수 있다.
3......슬라이드 클로저,
7......주입구 노즐,
6......운반 링,
5......슬라이드 유닛.

Claims (8)

  1. 슬라이드 클로저(3)를 적절한 공구에 의해 조종하는 조종 장치를 이용하여 정비 스테이션내에서 금속학적 베셀상에 위치한 상기 슬라이드 클로저(3)의 주입구 노즐(7)을 자동으로 교체하기 위한 방법으로서, 상기 주입구 노즐(7)은 회전에 의해 구속해제될 수 있는 운반 링(6)에 의해 상기 슬라이드 클로저(3)의 슬라이드 유닛(5) 또는 슬라이드 플레이트에 대해 고정될 수 있는 방법에 있어서,
    교체 과정 동안 상기 운반 링(6)은 정해진 토크를 가지며 회전되고, 상기 토크에 의해 새로운 주입구 노즐(7)이 동일하게 형성된 인장 하중을 가지며 상기 슬라이드 유닛(5) 또는 슬라이드 플레이트에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조종 장치는 교체 과정 동안 서로 독립적으로 상기 운반 링(6) 및 주입구 노즐(7)을 조종하는 로봇(2) 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 교체 과정 동안 운반 링이 재구성될 때까지 상기 로봇(2)은 분리된 운반 링(6)을 보관창고에 저장하고, 오래된 주입구 노즐(7)의 처리작업 및 교체부품 창고로부터 새로운 주입구 노즐(7)의 회수작업이 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항을 따르는 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 운반 링 포착부(20)를 가진 그리핑 링(12) 및 상기 그리핑 링을 회전시키기 위한 유압 회전 실린더(14)로 구성되고 운반 링(6)을 조립하고 분리하기 위한 수단(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항을 따르는 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 공압에 의해 수축되고 연장될 수 있는 그리퍼 패킷(27,28)을 통해 수축되고 연장되는 그리핑 랜스(26) 형태의 주입구 노즐(7)을 조립하거나 분리하는 수단(10)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 그리핑 랜스(26)는 서로 앞뒤로 배열된 다수의 그리퍼 패킷(27,28)들을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주입구 노즐(7)들의 서로 다른 내경부들이 상기 그리퍼 패킷(27,28)들에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 각각의 그리퍼 패킷(27,28)은 원주부에서 균일하게 분포된 세 개의 고정 조(29)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020157033473A 2013-07-11 2014-05-07 금속학적 베셀(vessel)의 슬라이드 클로저에 주입구 노즐을 자동으로 교체하기 위한 방법 및 장치 KR102204556B1 (ko)

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