KR20160148082A - 회전가능한 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로에 관한 것으로, 이는 노체; 이 노체가 회전가능하게 안착되는 관통공이 형성되어 노체를 회전가능하게 지지하는 스탠드; 노체와 연동되어 노체를 회전시키는 회전구동부; 및 이 회전구동부에 연결되어 선택적으로 회전구동부를 노체 쪽으로 또는 반대방향으로 진퇴시키는 이동구동부를 포함하여서, 전기로의 내화물을 국부적인 침식 없이 균일하게 사용하여 노체의 사용횟수를 증가시키고 수명을 향상시켜 원가 절감 및 생산성 향상을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

회전가능한 전기로{ROTATABLE ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 회전가능한 전기로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기로 내의 온도를 감지하여 노체 내부에 있는 내화물의 상태를 파악하면서 노체를 회전시켜 내화물의 편마모를 방지할 수 있는 전기로에 관한 것이다.

일반적으로 전기로는 전기를 이용하여 금속이나 합금을 가열하여 용해하는 설비로서, 전기로의 상부를 개폐시키는 루프에 수직 방향으로 설치된 전극봉에 고전류를 통전하여 아크를 발생시키고, 이때의 고열로 전기로 내부에 있는 금속이나 합금을 용해하도록 되어 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전기로를 도시한 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 전기로는 노체(1)의 상측에 루프(2)가 개폐 가능하게 설치되어 있고, 이 루프(2)에는 예컨대 3개의 전극봉(3)이 삽입되어 있다. 전극봉에는 이들 전극봉을 승강시키는 아암(4)이 결합하고 있다.

또한, 루프(2)의 일측에는 노체(1)의 내부에서 발생한 분진을 외부로 배출시키기 위한 배출덕트(5)가 설치되어 있다.

노체(1)의 내벽은 내화물(미도시)로 이루어져 용해된 용강을 담을 수 있게 되어 있다.

이에 따라, 노체(1)의 상부에서 루프(2)를 제거하여 노체의 내부가 개방된 상태에서 금속이나 합금 등의 용융대상물을 투입한 후 다시 루프를 덮고 전극봉(3)을 하강시켜 통전시키면서 노체 내부에 투입된 용융대상물을 용해시킨다.

이러한 노체(1)는 스탠드(6) 상에 고정되게 놓이고, 스탠드의 하단에 경동실린더(7)가 연결되어 이 경동실린더에 의해 전기로가 경동하도록 되어 있다.

그런데, 노체의 사용횟수가 중기(中期)로 넘어가면, 노체 내부에 있는 내화물의 침식 속도가 각 부위별로 상이하게 나타난다. 특히, 아크가 일정 위치에서만 발생하면 전기로 내의 아크로 인한 열이 불균일하게 분포될 수밖에 없어, 전기로 내 특정 부위만 손상을 야기하는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) KR 2003-0044716 A

이에 본 발명은 전기로 내의 온도를 감지하여 노체 내부에 있는 내화물의 상태를 파악하면서 노체를 회전시켜 내화물의 편마모를 방지할 수 있는 전기로를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기로는, 노체; 상기 노체가 회전가능하게 안착되는 관통공이 형성되어 상기 노체를 회전가능하게 지지하는 스탠드; 상기 노체와 연동되어 상기 노체를 회전시키는 회전구동부; 및 상기 회전구동부에 연결되어 선택적으로 상기 회전구동부를 상기 노체 쪽으로 또는 반대방향으로 진퇴시키는 이동구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전기로에서, 상기 노체에는 복수의 온도감지부가 설치된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전기로 내의 온도를 감지하여 노체 내부에 있는 내화물의 상태를 파악하면서 노체를 회전시켜 내화물의 편마모를 방지할 수 있어, 내화물의 조기 교체 및 이에 따른 비용의 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 노체 내부의 내화물을 균일하게 사용할 수 있게 됨으로써, 전체적으로 노체의 수명이 향상될 수 있으며, 사용 중지의 횟수와 시간 등을 감소시켜 생산성도 향상될 수 있는 효과를 얻게 된다.

더구나, 전기로에서 내화물을 균일하게 사용함과 동시에 침식 정도를 파악할 수 있게 되므로, 용강의 유출로 인한 대형 설비사고를 예방할 수 있는 부수적인 효과도 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전기로의 일부를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A를 확대한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 B를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 경동 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로를 도시한 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A를 확대한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 B를 확대한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로는, 노체(10); 이 노체가 회전가능하게 안착되는 관통공(21)이 형성되어, 노체를 회전가능하게 지지하는 스탠드(20); 노체와 연동되어 노체를 회전시키는 회전구동부(30); 및 이 회전구동부에 연결되어 선택적으로 회전구동부를 노체 쪽으로 또는 그 반대방향으로 진퇴시키는 이동구동부(40)를 포함하고 있다.

노체(10)의 상측에는 루프(12)가 개폐 가능하게 설치되고, 이 루프에는 예컨대 3개의 전극봉(13)이 삽입된다. 루프는 지지프레임(11)에 매달려 노체의 위에 놓이게 된다. 전극봉에는 이들 전극봉을 승강시키는 아암(14)이 결합한다.

이러한 노체(10)는 스탠드(20) 상에 놓이게 되는데, 이 스탠드는 지지프레임(11)의 하부를 지지하도록 지지프레임과 결합한다. 스탠드에는 관통공(21)이 형성되어 있고, 이 관통공과 노체 사이에 베어링(22)이 개재되게 된다.

스탠드(20)에 형성된 관통공(21)의 내주면에는 베어링(22)의 외륜(23)이 고정되고, 노체(10)의 외주면에는 베어링의 내륜(24)이 고정되는 것이 좋다. 내륜과 외륜 사이에는 예컨대 롤러나 볼 등과 같은 복수의 회전부재(25)가 배치된다. 이러한 베어링의 개재로 인해, 노체는 스탠드에 대해 원활하게 회전할 수 있다.

스탠드(20)의 하단에는 경동실린더(27)가 연결되어 이 경동실린더에 의해 전기로가 경동할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 5를 참조하면 스탠드(20)의 저면 일측에 호 형상의 틸팅기어(26)가 설치되고, 이 틸팅기어와 맞물리는 랙기어(28)가 지지벽(29)의 상면에 설치된다. 경동실린더(27)의 작동에 의하여 스탠드와 함께 노체(10)가 전후로 경동하면, 틸팅기어가 랙기어를 따라 이동하게 된다.

회전구동부(30)는 구동모터(31)와, 이 구동모터로부터 회전력을 전달받도록 연결된 피니언(32)을 포함한다. 구동모터와 피니언 사이에는 감속기(미도시)가 개재될 수 있다. 여기서, 구동모터로는 전기모터 또는 유압모터가 채용될 수 있다.

또한, 노체(10)의 외주면에는 회전구동부(30)의 피니언(32)과 맞물리도록, 그 원주방향으로 일정 길이만큼 연장하여 장착된 대략 띠 형상의 회전용 기어(16)가 마련된다.

따라서, 피니언(32)은 구동모터(31)로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하고, 이 피니언과 회전용 기어(16)가 맞물리면서 노체(10)가 소정의 각도만큼 그 원주방향으로 회전이 가능하게 된다.

여기서, 전기로의 노체(10)가 갖는 크기 또는 사용 중량 등을 고려하여, 적정한 용량을 갖는 구동모터(31; 예컨대 전기모터 또는 유압모터)와, 적정한 크기의 피니언(32)과 회전용 기어(16)가 제공됨은 당연하다.

한편, 회전구동부(30)는 이동구동부(40)에 연결되어 있는바, 이 이동구동부는 별도의 지지부재(41) 상에 설치된 이동실린더(42)로 구성되고, 그 작동로드(43)의 일단이, 회전구동부가 설치된 브라켓(33)과 결합하고 있다.

이로써, 이동실린더(42)의 신축에 의해, 회전구동부(30)가 노체 쪽으로 전진하여 그 피니언(32)이 회전용 기어(16)와 맞물리거나, 반대방향으로 후퇴하여 피니언과 회전용 기어 사이의 맞물림이 해제될 수 있다.

이와 같은 이동구동부(40)가 구비됨으로써, 전기로의 경동시 회전구동부(30)에 관련된 부품이나 배선 등과 같은 구성요소와의 간섭을 없앨 수 있게 되는 것이다.

추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로는, 경동시 노체(10)와 스탠드(20) 사이의 상대회전을 방지하기 위한 스토퍼(50)를 포함할 수 있다.

이러한 스토퍼(50)는 전술한 지지프레임(11) 상에 설치된 체결실린더(52)로 구성된다. 또한, 노체(10)의 일측 측면에는 체결실린더(52)의 작동로드(53)가 삽입되어 그 단부를 보유지지하는 수용부(17)가 설치되게 된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로에서는 복수의 온도감지부(60)가 노체(10)에 설치될 수 있다.

온도감지부(60)는 노체(10)의 외부 철피를 관통하여, 노체의 내벽을 구성하고 있는 내화물 내로 뻗은 예컨대 열전대와 같은 온도센서를 포함할 수 있다. 이러한 온도감지부는 노체의 원주방향으로 대략 10 ~ 20개, 바람직하기로는 12개 정도가 적절한 간격을 유지한 채로 배치될 수 있다.

이와 같은 온도감지부(60)를 통해 전기로 내부의 온도를 전반적으로 알아낼 수 있다. 즉, 전기로의 원주방향에 따른 온도분포를 알 수 있다. 예를 들어, 노체(10)의 사용횟수가 중기로 넘어가면, 노체 내부에 있는 내화물의 침식 속도가 각 부위별로 상이하게 나타나면서 침식이 빨리 진행된 특정 위치의 온도감지부에서 측정된 온도가 다른 위치에서의 온도에 비해 과도하게 상승한다. 결국, 전기로 내의 온도를 감지함으로써, 노체 내부에 있는 내화물의 상태를 파악할 수 있게 되는 것이다.

그리고 내화물은 시간이 지남에 따라 그 두께(노체의 방사상 쪽 길이)가 줄어들게 되는데, 이러한 온도의 감지에 따라 열원이 적정 위치에 있을 수 있도록 열원의 위치를 자동으로 제어할 수 있게 됨은 물론, 정량적으로 내화물의 침식 정도를 파악할 수 있게 된다.

또, 용강의 원활한 인출을 위해서는 용강의 유동성을 보장할 수 있도록 용강의 온도가 높아야 하는데, 전기로 내의 온도를 감지함으로써 용강의 적정한 인출시기를 알 수 있는 부가적인 장점도 얻을 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로는, 복수의 온도감지부(60), 회전구동부(30)의 구동모터(31), 경동실린더(27), 이동구동부(40)의 이동실린더(42), 스토퍼(50)의 체결실린더(52) 등에 전기적으로 연결되어 있는 제어부(70)를 추가로 포함할 수 있다.

이러한 제어부(70)는 온도감지부(60)들로부터 전기로 내의 온도측정신호를 전달받은 후 특정 위치의 온도감지부에서 측정된 온도가 다른 위치의 온도감지부로 측정된 온도에 비해 과도하게 상승하면, 구동모터(31)를 작동시켜 노체(10)가 소정의 각도만큼 회전하도록 제어한다. 이와 더불어, 전기로의 작업에 필요한 경동실린더(27), 이동실린더(42), 체결실린더(52) 등의 작동을 제어할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 작동에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 노체(10)의 상부에서 루프(12)를 제거하여 노체가 개방된 상태에서 금속이나 합금 등의 용융대상물을 투입한 후 다시 루프를 덮고 전극봉(13)이 승강되도록 아암(14)을 작동시킨다. 이때, 스토퍼(60)를 구성하는 체결실린더(52)의 작동로드(53)는 신장하여 그 단부가 노체의 수용부(17)에 삽입되어 있다.

전극봉(13)에 고전류를 통전하여 아크를 발생시키면서 노체(10)의 내부에 투입된 용융대상물을 용해시킨다. 동시에, 온도감지부(60)들에 의해 전기로 내의 온도를 측정한다.

특정 위치의 온도감지부에서 측정된 온도가 다른 위치의 온도에 비해 과도하게 상승하면, 체결실린더(52)의 작동로드(53)를 수축시켜 그 단부가 노체(10)의 수용부(17)로부터 빠져나오게 하고, 이동실린더(42)의 작동로드(43)를 신장시켜 회전구동부(30)가 노체 쪽으로 전진되게 함으로써 피니언(32)이 회전용 기어(16)와 맞물리게 한다. 이어서, 구동모터(31)를 작동시켜 이 구동모터에 연결된 피니언을 회전시킨다.

피니언(32)이 회전되면, 이 피니언과 맞물리는 회전용 기어(16)가 함께 회전하게 되고, 이에 따라 노체(10)가 소정의 각도만큼 그 원주방향으로 회전하게 되는 것이다.

베어링(22)이 노체(10)와 스탠드(20) 사이에 개재되어 있기 때문에, 노체는 스탠드에 대해 원활하게 회전할 수 있는데, 노체의 회전 각도 및 속도는 구동모터(31)의 회전속도 및 감속기의 기어비 등을 제어하여 조절할 수 있다. 노체는 대략 5RPM 미만, 바람직하기로는 1RPM 정도의 속도로 회전하게 된다.

실제로, 노체(10)의 무게 및 투입된 용융대상물의 무게를 합하면 수백 톤에 달하게 되는데, 이러함에도 노체와 스탠드(20) 사이에 베어링(22)이 개재되어 있음으로 해서, 구동모터(31)의 작은 구동력만으로도 스탠드 상에서 노체가 요동 없이 안정적으로 회전할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.

노체(10)가 회전할 때, 노체의 위에서 지지프레임(11)에 매달려 있는 루프(12)는 예컨대 수 Cm 정도 상승한 채로 유지되어 노체와 함께 회전하지 않고 고정될 수 있다. 여기서, 루프를 통해 노체 내에 삽입된 전극봉(13)도 루프와 함께 고정된 상태를 유지하게 된다.

이러한 경우, 노체(10)가 느린 속도로 요동 없이 회전함에 따라 노체의 회전 중에도 전극봉(13)에 고전류를 통전하여 아크에 의해 용융대상물의 용해가 지속적으로 이루어질 수 있다.

노체(10)가 소정의 각도만큼 그 원주방향으로 회전되면, 다시 루프(12)를 하강시킨다.

따라서, 전기로 내에 불균일한 온도분포가 발생하더라도 노체(10)를 회전시켜 노체 내부의 내화물을 균일하게 사용할 수 있고, 이로써 내화물의 편마모를 방지할 수 있어 전체적으로 노체의 수명이 향상될 수 있으며, 사용 중지의 횟수와 시간 등을 감소시켜 생산성이 향상될 수 있다.

전기로 내부의 용융대상물이 용해된 후에는 노체(10)를 원위치로, 즉 구동모터(31)를 역방향으로 작동시켜 피니언(32)에 의해 노체를 소정의 각도만큼 복귀하는 방향으로 회전시킨다. 물론, 노체가 회전하는 동안 지지프레임(11)에 매달려 있는 루프(12)는 노체로부터 다소 상승한 채로 유지되어 노체와 함께 회전하지 않고 고정될 수 있다.

노체(10)가 원위치에 도달하면, 스토퍼(60)를 구성하는 체결실린더(52)의 작동로드(53)가 신장하여 그 단부가 노체의 수용부(17)에 삽입되고, 이동실린더(42)의 작동로드(43)를 수축시켜 회전구동부(30)가 노체로부터 후퇴되게 함으로써 피니언(32)과 회전용 기어(16) 사이의 맞물림이 해제되게 한다.

이러한 상태에서, 노체(10)는 스탠드(20)에 대해 회전하지 못하도록 고정되고, 전기로의 용해작업이 완료되면 도 5에 도시된 바와 같이 스탠드의 하단에 연결된 경동실린더(27)에 의해 노체가 경동할 수 있게 됨으로써, 예를 들어 출탕구(18)를 통해 용강이 배출되게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 노체 20: 스탠드
22: 베어링 27: 경동실린더
30: 회전구동부 31: 구동모터
32: 피니언 40: 이동구동부
42: 이동실린더 50: 스토퍼
52: 체결실린더 60: 온도감지부
70: 제어부

Claims (7)

1. 노체;
   상기 노체가 회전가능하게 안착되는 관통공이 형성되어 상기 노체를 회전가능하게 지지하는 스탠드;
   상기 노체와 연동되어 상기 노체를 회전시키는 회전구동부; 및
   상기 회전구동부에 연결되어 선택적으로 상기 회전구동부를 상기 노체 쪽으로 또는 반대방향으로 진퇴시키는 이동구동부
   를 포함하는 전기로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전구동부는 구동모터와, 상기 구동모터로부터 회전력을 전달받도록 연결된 피니언을 포함하고,
   상기 노체의 외주면에는 상기 회전구동부의 피니언과 맞물리도록 원주방향으로 회전용 기어가 마련된 것을 특징으로 하는 전기로.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이동구동부는 지지부재 상에 설치된 이동실린더를 포함하고,
   상기 이동실린더의 작동로드의 일단이 상기 회전구동부가 설치된 브라켓과 결합한 것을 특징으로 하는 전기로.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스탠드와 결합한 지지프레임에 설치되어, 상기 노체와 상기 스탠드 사이의 상대회전을 방지하는 스토퍼를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전기로.
5. 제4항에 있어서,
   상기 스토퍼는 상기 지지프레임에 설치된 체결실린더를 포함하고,
   상기 노체의 일측 측면에는 상기 체결실린더의 작동로드가 삽입되어 상기 작동로드의 단부를 보유지지하는 수용부가 설치된 것을 특징으로 하는 전기로.
6. 제1항에 있어서,
   상기 노체의 원주방향으로 간격을 두고 설치된 복수의 온도감지부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전기로.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 온도감지부에 전기적으로 연결되고,
   일정 위치의 온도감지부에서 측정된 온도가 다른 위치의 온도감지부로 측정된 온도에 비해 상승하면, 상기 회전구동부를 작동시켜 상기 노체가 일정 각도만큼 회전하도록 제어하는 제어부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전기로.

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