KR20160053830A - 용해로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용해로에 관한 것으로, 용광로 쉘, 설치면상에서 이동가능하게 용광로 쉘을 지지하는 용광로 쉘 이동기구, 용광로 쉘에 고정되는 일단과 적어도 부분적으로 가요성 부분을 가지는 파이프 또는 배선, 및 파이프 또는 배선의 중간부를 지지하는 지지부 및 지지부에 결합되어 설치면상의 지지부를 용광로 쉘의 이동과 동기시켜 이동시키는 스탠드 지지부를 가지는 스탠드를 포함한다. 스탠드는 용광로 쉘에 대해 상하 이동가능하게 설치면상에 장착된다.

Description

용해로{melting furnace}
본 발명은 용해로에 관한 것으로, 특히 용광로 쉘을 움직이면서 금속이 용융되는 용해로에 관한 것이다.
금속재를 용융시키는 용해로의 한종류로서 아크로에서, 이른바 핫 스폿과 콜드 스폿이 금속재를 함유하는 용광로 쉘의 내부 공간에 형성된다. 핫 스폿은 전극에 밀접하여 금속재가 용융되기 쉽고, 콜드 스폿은 전극으로부터 멀어서 금속재들이 잘 용융되지 않는다. 콜드 스폿에서 금속재 용융에 오랜 시간이 걸리고 따라서 금속재 용융이 전체로 균일하게 진행된다는 문제가 발생한다. 이 문제를 풀기 위해, 특허문헌 1은 용광로 쉘이 전극에 대해 상하 방향으로 이어지는 축선을 중심으로 회전 변위되는 프로세스를 제안한다. 그 결과 콜드 스폿과 핫 스폿간의 교체가 일어난다. 이 전기 아크로에서는, 노(furnace)내에서 열적 불균일성이 제거될 수 있고, 낭비되는 전력 소비량이 용광로 쉘의 회전 변위에 의해 감소되고, 고로에서와 같은 추가 용수 냉각부에서 펌프에 대한 전력 소비가 없으며, 또한 배출가스 조성물 처리를 위한 추가적인 버너 연소 에너지 등에 대한 공급이 없다. 특허 문헌 2는 용광로 쉘의 회전 변위를 실행할 수 있고 쏟아 붓기 위해 용광로 쉘을 기울이는 구체적인 아크로의 구성을 개시한다.
JP-A-2014-40965 JP-A-2015-48976
아크로의 용광로 쉘에, 용수 냉각 패널 및 버너와 같은 많은 보조 설비들이 부착되어, 상기 설비들에 사용되는 냉각수, 공기 및 가스 등이 파이프를 통해 공급된다. 파이프 각각은 일단은 용광로 쉘에 고정된 상태이다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 상기 상태에서 용광로 쉘 전체가 회전변위하는 경우, 가요성 호스와 같은 가요성 재료에 의해 형성되고, 용광로 쉘 전 회전 영역을 추종할 수 있는 길이를 가지는 파이프를 사용할 필요가 있다. 그러나, 각 파이프의 고유 중량과 또는 용광로 쉘의 회전에 의해 수반되는 각 파이프의 중간부의 변형 등으로 인해 각 파이프 각각의 부분에 부하가 인가될 수 있다. 그 결과, 각 파이프 그자체로 또는 각 파이프의 양단에 결합된 결합 부재가 손상될 수 있고, 이와 같은 손상은 파이프내에서 유동하는 유체의 누설을 일으킬 수 있다. 또, 유사한 문제는, 용광로 쉘에 제공되는 보조 설비들을 구동하는 전력공급을 위한 전기 배선에서 그리고 보조 설비 제어를 위한 신호 전송용 전기 배선에서 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이동가능한 용광로 쉘을 가지고, 용광로 쉘 이동에 수반되는 손상으로부터 용광로 쉘에 부착된 배선과 파이프들을 보호할 수 있는 용해로를 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 용해로를 제공하고, 상기 용해로는,
용광로 쉘;
설치면에서 이동가능하게 용광로 쉘을 지지하는 용광로 쉘 이동 기구;
용광로 쉘에 고정된 일단을 가지고 적어도 부분적으로 가요성부를 가지는 파이프 또는 배선; 및
파이프 또는 배선의 중간부를 지지하는 지지부, 지지부에 결합되어 용광로 쉘의 이동과 동기로 설치면상에서 지지부를 이동시키는 스탠드 이동부를 가지는 스탠드를 포함하고, 스탠드는 설치면에 장착되어 용광로 쉘에 대해 상하 방향으로 이동가능하다.
이 때 스탠드 이동부는 설치면상에서 이동하는 휠을 가지고, 지지부는 용광로 쉘에 결합되어 용광로 쉘 이동 기구에 의해 유도되는 용광로 쉘의 이동을 휠에 전달하는 결합 유닛에 의해 상하로 이동가능하다. 이 경우, 결합 유닛은 바람직하게 스탠드를 용광로 쉘에 결합하는 핀 구조를 가지고 스탠드가 상하 방향을 포함하는 평면내에서 회전가능하게 한다. 또, 용해로는 바람직하게 휠 이동을 안내하기 위해 설치되는 트랙을 포함한다.
스탠드 이동부는 바람직하게 지지부의 중간부에 제공된다.
용해로는 바람직하게, 지지부와 용광로 쉘 사이 부분, 지지부와 스탠드 이동부 사이 부분 및 용광로 쉘과 용광로 쉘 이동 기구 사이 부분 중 중 적어도 하나에 설치되는 절연부를 더 포함한다. 이 경우, 용광로 쉘, 용광로 쉘 이동기구 및 지지부는 바람직하게는 독립적으로 접지된다.
설치면은 바람직하게 용광로 쉘 및 스탠드를 지지하는 상태로 틸팅가능하다.
용해로는 바람직하게는 용광로 쉘 이동 기구 및 스탠드 중 적어도 하나에서 잠금기구를 포함하고, 잠금기구는, 설치면 상의 스탠드와 용광로 쉘 이동을 막는다.
본 발명을 따르는 용해로에서, 파이프 또는 배선은 스탠드에 의해 중간부에서 지지되고, 스탠드는 용광로 쉘 이동과 동기로 이동한다. 따라서, 용광로 쉘이 이동하면, 파이프나 배선이 중간부가 스탠드에 의해 지지된 상태로 함께 이동한다. 그 결과, 파이프나 배선의 중량 부하 및 용광로 쉘 이동에 의해 수반되는 부하가 파이프나 배선에 인가되지 않는다. 따라서, 파이프나 배선은 이들 부하로 인해 손상되는 것이 방지된다. 또, 스탠드가 용광로 쉘에 대해 상하 이동가능하므로, 스탠드가 설치면상에서 이동하는 자취에 불규칙성이 있더라도, 스탠드가 용광로 쉘 이동과 동기화하여 이동할 때 스탠드의 상하 진동이 억제된다. 따라서, 파이프나 배선은 스탠드 이동에 의해 수반되는 스탠드 상하 진동에 의해 손상되는 것이 방지된다.
이 때, 스탠드 이동부가 설치면상에서 이동하는 휠을 포함하고, 지지부가, 용광로 쉘 이동기구에 의해 유도되는 용광로 쉘 이동을 휠에 전달하는 결합 유닛에 의해 상하 이동가능하도록 용광로 쉘에 결합되는 경우, 스탠드는 단순한 구성으로 용광로 쉘의 이동과 동기로 이동하게 된다.
결합 유닛이 스탠드를 용광로 쉘에 결합하여 스탠드가 상하 방향을 포함하는 평면내에서 회전가능하게 되는 핀 구조를 포함하는 경우, 스탠드는 단순한 구조로 상하 이동가능한 상태에서 용광로 쉘에 결합할 수 있다.
설치면에 휠이동을 안내하는 트랙이 제공되는 경우, 스탠드는 용광로 쉘 이동과 동기로 원활하게 이동할 수 있다.
스탠드 이동부가 지지부 중간부에서 제공되는 경우, 파이프나 배선은 스탠드에 의해 지지되고 부하 인가로부터 상당히 보호될 수 있다.
용해로가, 용광로 쉘에 제공되는 전극, 그리고, 지지부와 용광로 쉘 사이 부분, 지지부와 스탠드 이동부 사이 부분 및 용광로 쉘과 용광로 쉘 이동 기구 사이 부분 중 적어도 하나에 제공되는 설치부재를 더 포함하는 경우, 이하의 효과가 더 제공된다. 즉, 전극에서 흐르는 전류로 인해 용광로 쉘에 전류가 흐르는 경우에도, 용광로 쉘에 흐르는 상기 전류가 스탠드의 지지부, 스탠드 이동부 및 용광로 쉘 이동 기구 각 부분에서 흘러서 부정적 영향을 끼치는 것이 방지된다.
용광로 쉘, 용광로 쉘 이동 기구 및 지지부가 독립적으로 접지되는 경우, 전류가 용광로 쉘에 흐를때, 전류가 상기 언급된 각 부분을 흘러서 부정적 영향을 끼치는 현상이 상당히 방지된다.
설치면이, 설치면 틸팅시 용광로 쉘 및 스탠드를 지지하는 상태에서 틸팅가능한 경우, 커다란 회전 토크가 일단이 고정된 파이프 또는 배선으로부터 용광로 쉘에 인가되더라도, 파이프나 배선이 용광로 쉘과 함께 틸팅하는 스탠드에 의해 지지되므로, 용광로 쉘에 인가되는 회전 토크가 감소된다.
용광로 쉘 이동 기구 및 스탠드 중 적어도 하나에 설치면상의 용광로 쉘 및 스탠드 이동을 막는 잠금 기구가 제공되는 경우, 용광로 쉘은 이동하지 않으면서 설치면상에 안정적으로 유지된다. 특히, 설치면이 용광로 쉘과 스탠드를 지지하는 상태로 틸팅가능한 경우, 틸팅 동작은 잠금 기구에 의해 이동 금지 상태로 용광로 쉘을 위치시켜 안정적으로 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 전기 아크로의 상면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 전기 아크로를 도시하는 측면도이다.
도 3은 도 1의 전기 아크로의 스탠드를 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 1의 전기 아크로의 용광로 쉘 및 스탠드 사이 결합 유닛을 도시하는 측면도이다.
도 5는 도 1의 전기 아크로의 용광로 쉘 이동 기구에서 지지 프레임을 도식적으로 나타내는 상면도이다.
도 6a 및 도 6b는 슬래그 배출측 상에서 도 1의 전기 아크로가 틸팅되는 상태를 도시하는 다이어그램이고, 도 6a는 측면도, 도 6b는 탭핑 홀과 슬래그 도어을 연결하는 방향을 따르는 단면도이다.
도 7은 도 1의 전기 아크로의 개선된 실시예를 도시하는 상면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 용광로의 예시로서 전기 아크로에 대해 설명할 것이다.
(전기 아크로의 구성)
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예를 따르는 전기 아크로(1)를 도시한다. 전기 아크로(1)는 플랫폼(설치면, 90)상에 설치된다. 플랫폼(90)은 바닥면(F)상에 고정된 지지 베이스(95)에 의해 지지된다. 전기 아크로(1)는 본체부로서, 특허문헌 1에 기술된 전기 아크로(아크로)와 유사한 구성을 가지는데, 용광로 쉘(10), 용광로 루프(20) 및 전극들(26)을 가진다. 또, 스탠드(30)가 전기 아크로(1)가 설치되는 공통 플랫폼(90)상에 설치된다. 전기 아크로(1)는 파이프(40) 및 용광로 쉘 이동 기구(50)를 더 포함한다.
용광로 쉘(10)는 상부에서 개구를 가지는, 원형 실린더형으로 바닥을 가진 관으로 형성된다. 용광로 루프(20)는 용광로 루프 이동 기구(미도시)에 의해 구동되는, 용광로 쉘(10)의 개구를 덮을 수 있는 부재이다. 구체적으로, 용광로 루프(20)는 용광로 쉘(10) 위에서 회전 이동 및 상하 이동을 수행하고, 그 결과 용광로 쉘(10)의 개구를 덮는 상태와 개구 개방 상태 사이에서 이동한다. 또, 세개의 전극(25)은 용광로 쉘(10) 및 용광로 루프(20)를 접촉하지 않고 용광로 루프(20)를 관통하여 용광로 쉘(10) 안쪽의 공간에 도달한다. 세 개의 전극(25)들은 용광로 쉘 중심축 주위에서 거의 등변 삼각형의 꼭지점을 형성하도록 배치된다. 철 스크랩재와 같은 금속재들이 용광로 쉘(10)에 함유되고 세개의 전극들(25)에 3상 교류 전류와 같은 전류가 공급되어 방전을 수행하면 금속재가 용융된다. 전기 아크로(1)는 EBT(eccentric bottom tapping) 방식의 전기 아크로로 구성되어, 용광로 쉘(10) 측벽의 각 대향 위치에서, 전기 아크로(1)에 용융 스틸 탭핑을 위한 탭핑 홀(11)과 용융된 잔여물로서 슬래그 방출을 위한 슬래그 도어(12)이 제공된다(도 2에서 생략).
전기 아크로(10)는 용광로 쉘 이동 기구(50)를 통해 플랫폼(90)에 의해 지지된다. 용광로 쉘 이동 기구(50)로서, 특허문헌 2에 개시된 것과 유사한 부재가 사용될 수 있다. 용광로 쉘 이동 기구(50)의 구성은 간략히 기술된다. 도 5에 도시된 바와 같이 내주(51)를 따라 형성되는 기어 부재가 제공되는 환형 지지 프레임(51)이 베어링 부재(52)에 의해 지지된다. 용광로 쉘(10)는 지지 프레임(51)에 고정된다.
기어 박스(53,53)들은 지지 프레임(51)의 내측 두개의 대향부에서 제공된다. 두 개의 기어로서, 제 1 기어(54) 및 제 2 기어(55)는 기어 박스(53) 각각 내에서 하우징된다. 제 1 기어(54)는 플랫폼(90) 평면에 평행한 평면내에서 회전가능하고, 회전축은 모터에 연결된다. 제 2 기어(55)는 플랫폼(90)의 평면에 평행한 평면내에 회전가능하게 배치되고 대응하는 제1 기어(54)와 맞물리고 지지프레임(51)의 내주(51a)에 제공되는 기어 부재와 맞물린다. 제 1 기어(54)가 모터에 의해 회전하면, 지지 프레임(51)은 제2 기어(55)를 통해 중심축에 대해 회전하게 된다. 따라서, 지지 프레임(51)상에 고정된 용광로 쉘(10)는 상하 방향으로 이어지는 중심축에 대해 회전한다. 용광로 쉘(10)이 회전할 때, 플랫폼(90)의 평면을 따르는 전극(25)들 각각의 위치는 변하지 않는다. 따라서, 용광로 쉘(10)및 전극(25)들 간의 상대적 배치는 용광로 쉘(10)의 회전에 따라 변한다.
또, 지지프레임(51) 내부에 잠금기구(56)가 기어 박스들(53,53)이 지지 프레임(51)의 내주를 따라 배치되는 위치들 사이에서 중간부에 제공된다. 잠금 기구(56)는 지지 프레임(51)의 내주(51a)를 대면하게 제공되는 플러그 부재(56a) 및, 지지 프레임(51)의 방사방향을 따라 내측 및 외측으로 플러그 부재(56a)를 이동시킬 수 있는 구동 실린더(56b)를 포함한다. 지지 프레임(51)은 시스 부재(미도시)가 제공된다. 용광로 쉘(10)의 회전위치, 즉 지지 프레임(51)의 회전 위치가 본래 위치에 있는 경우, 잠금 기구(56)의 플러그 부재(56a)가 진입하여 시스 부재에 의해 유지될 수 있다. 지지 프레임(1)의 본래 위치란, 용광로 쉘(10)이 이후 기술되는 틸팅 기구(80)를 이용하여 플랫폼(90)과 함께 틸팅될 수 있는 용광로 쉘의 회전 위치를 의미하고, 용융 금속을 탭핑 홀(11)로부터 받아내고 슬래그 도어(12)로부터 슬래그를 방출하는 것 둘다 수행가능하다. 지지 프레임(51)이 용광로 쉘(10)을 회전 하는 동안, 잠금기구(56)의 플러그 부재(56a)는 지지 프레임(51)으로부터 내측으로 후퇴하여 지지 프레임(51)의 회전을 간섭하지 않는다. 반대로, 지지프레임(51)이 본래 위치에 정지한 기간에는, 구동 실린더(56b)가 플러그 부재(56a)를 지지 프레임(51)측으로 외측으로 이동시켜 플러그 부재(56a)가 진입하여 지지 프레임(51)에 제공되는 시스 부재에 의해 유지된다. 그 결과, 지지 프레임(51)의 회전은 방지된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 용광로 쉘(10)는 다양한 파이프(40, 도면에서 두개)가 제공된다. 파이프(40)에서, 일단으로서 고정단(41)이 플랫폼(90)에 고정되고, 또는 빌딩 벽처럼, 플랫폼(90)이 설치된 바닥(F)에 고정된 설비에 고정된다. 도면에서, 각 파이프는 고정단(41)에서 빌딩 벽에 고정된다. 각 파이프(40)의 타단으로서 이동단(42)은 용광로 쉘(10)에 고정된다. 각 파이프(40)는 적어도 부분적으로 가요성 호스등과 같은 가요성 재료로 형성되고 물, 가스 또는 공기와 같은 다양한 유체가 내부의 중공부를 통과하게 한다. 각 파이프(40)의 가요성부는 충분한 길이를 가져서, 파이프(40)는 이하 기술되는 스탠드(30)에 의해 지지되는 상태에서, 용광로 쉘 이동 기구(40)에 의해 유도되는 용광로 쉘(10)의 회전을 따를 수 있다. 상기 방식의 파이프(40)는 용광로 쉘(10)에 부착되는 다양한 보조 설비에 유체를 공급하기 위해 사용되며, 예로서 용광로 쉘(10) 냉각을 위해 용수 냉각 패널내에 물을 순환시키기 위해 물을 유동시키는데 사용되는 파이프 또는 용광로 쉘(10)내 금속재 용융을 돕기 위해 버너에 연료 가스를 공급하는데 사용되는 파이프를 포함한다.
플랫폼(90)에는 용광로 쉘(10)에 인접하여 스탠드(30)가 제공된다. 스탠드(30)는 지지부(31) 및 스탠드 이동부로 기능하는 휠(32)을 포함한다. 스탠드(30)는 복수의 장금속부재(long metal members)가 십자형으로 배치되어, 플랫폼(90) 평면에 실질적으로 평행한 방향 및 직교하는 방향으로 이어지는 프레임 구조를 가진다. 지지부(31)는 휠 연결부(33)를 통해 휠(32)에 연결된다. 휠 연결부(33) 및 휠(32)은 스탠드(30) 및 용광로 쉘(10)을 연결하는 방향을 따라 지지부(31) 중심 인근에 제공된다. 각 파이프(40)의 중간부는 각 파이프가 교차된 금속부재들 위를 통과하는 방식으로 지지부(31)상에서 위치된다. 파이프(40)로 전달되는 스탠드(30)의 진동을 피하기 위해, 파이프(40)는 스탠드(30)에 고정되지 않고 단지 지지부(31)를 구성하는 금속 부재위에 위치된다. 휠(32)이 회전하면, 스탠드(30)는 지지부(31)에 의해 파이프(40)의 중간부를 지지하는 상태로 이동할 수 있다. 본 실시예에서, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10) 외주를 따라 탭핑홀(11)과 슬래그 도어(12)사이에서 거의 중앙 위치에서 배치되어 용융금속의 인출과 슬래그 방출을 간섭하지 않는다.
스탠드(30)를 용광로 쉘(10)에 결합하는 결합유닛(60)은 스탠드(30)와 용광로 쉘(10) 사이에 제공된다. 결합 유닛(60)은 스탠드(30)를 핀구조에 의해 용광로 쉘(10)에 결합한다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 결합 유닛(60)은 용광로 쉘(10)에 고정된 용광로 쉘측 결합 부재(61), 스탠드(30)에 고정된 스탠드측 결합 부재(62), 및 용광로 쉘측 결합부재(61)와 스탠드측 결합 부재(62)사이에서 결합하는 결합축(63)을 포함한다. 용광로 쉘측 결합 부재(61) 및 스탠드측 결합 부재(62)는 각각 주로 실질적으로 편평한 판부에 의해 구성되고 용광로 쉘 (10) 및 스탠드(30)에, 편평한 판부가 실질적으로 수직으로 직립한 상태에서 스크류 연결에 의해 각각 고정된다. 용광로 쉘측 결합부재(61)는 용광로 쉘(10)의 외벽의 외측으로부터 상방으로 돌출하게 제공된다. 스탠드측 결합부재(62)는 용광로 쉘(10)을 대면하는 스탠드(30)의 지지부(31)의 단부로부터 용광로 쉘(10)을 향해 돌출하게 제공된다. 즉, 용광로 쉘측 결합부재(61) 및 스탠드측 결합부재(62)는 실질적으로 서로 직교하게 돌출한다. 용광로 쉘측 결합부재(61) 및 스탠드측 결합부재(62)의 평판부들은 각 팁부 근처의 각 부분에서 실질적으로 평행하게 서로 겹쳐진다. 평판부들의 각각의 겹쳐지는 부분들은 겹쳐지는 방식으로 관통홀(미도시)이 제공된다. 막대형 결합축(63)은 제거되지 않도록 삽입되어 스탠드측 결합 부재(62)에 제공되는 관통홀 및 용광로 쉘측 결합부재(61)에 제공되는 관통홀 양자를 관통한다. 결합축(63)은 용광로 쉘측 결합부재(61) 및 스탠드측 결합부재(62) 중 적어도 하나에 고정되지 않아서 축을 중심으로 회전가능하다. 즉, 스탠드측 결합부재(62)를 포함하는 스탠드는, 결합축(63)을 통해 용광로 쉘측 결합부재(61)를 포함하는 용광로 쉘(10)과 결합된 상태로 배치되어 수직 평면에서 회전가능하다. 따라서, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10)에 대해 상하 이동가능하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 플랫폼(90)은 횔(32)이 이탈하지 않고 이동하는 그루브형 레일(트랙)이 제공되고, 휠(32)은 레일(91)내에서 플랫폼(90)과 접촉한다. 스탠드(30)가 상기한 바와 같이 결합 유닛(60)을 통해 용광로 쉘(10)에 결합되므로, 용광로 쉘(10)이 용광로 쉘 이동기구(50)에 의해 회전하면, 결합 유닛(60)을 통해 용광로 쉘(10)의 원주방향으로 힘이 스탠드(30)에 인가되고, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10)의 회전과 동기로 이동하여 용광로 쉘(10)의 이동을 따른다. 레일(91)은 용광로 쉘(10)이 상기한 바와 같은 방식으로 이동하면 휠(32)이 따라 이동하는 장소에 대응하는 위치에서 실질적으로 아크형으로 형성된다.
틸팅 기구(80)는 용광로 쉘(10)및 스탠드(30)가 설치되는 플랫폼(90)에서 제공된다. 틸팅 기구(80)는 기설정된 방향으로 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)를 틸팅하여 용광로 쉘(10)로부터 탭핑 및 슬래그 방출을 촉진한다. 이 경우, 플랫폼(90)의 틸팅 이동에 따라 플랫폼(90) 및 파이프(40)의 고정단(41)간의 상대적 배치가 변하더라도, 그 변화는 파이프(40)의 가요성에 의해 흡수된다.
틸팅 기구(80)의 구체적인 구성으로서, 특허문헌2에 개시된것과 유사한 구성이 사용될 수 있다. 이하 구성이 간략히 기술된다. 도 2, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 틸팅 기구(80)는 지지 베이스(95)에 제공되는 기어(81, 지지 베이스측 기어) 및 지지 베이스(95)측의 기어(81)와 맞물리는 기어(82, 플랫폼측 기어)을 포함한다. 기어(82)는, 본래 위치에서 탭핑 홀(11)과 슬래그 도어(12)를 연결하는 방향을 따라 볼록곡선면을 가지도록 형성되는 플랫폼(90)의 저부에서 제공된다. 실린더(83)는 기어(82)의 일단의 외측위치에서 플랫폼(90)에 회전가능하게 연결된다. 힘이 실린더(83)에 의해 플랫폼(90)의 일단에 상방 또는 하방으로 인가되면, 플랫폼(90)은 지지 베이스측 기어(81) 및 플랫폼측 기어(82)사이에서 맞물린 상태를 유지하는 한편 지지 베이스(95)상에서 돌게 된다. 따라서 플랫폼(90)은 본래 위치에서 탭핑홀(11)과 슬래그 도어(12)사이를 잇는 방향을 따라 틸팅할 수 있고, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)는 플랫폼(90)의 평면상에서 수직으로 지지되게 유지된다. 탭핑홀(11)로부터 용융 금속을 인출하고 슬래그 도어(12)로부터 슬래그를 방출하는 것은 상기 틸팅 동작에 의해 보조된다. 도 6a 및 도 6b는 하방힘이 실린더(83)에 의해 플랫폼(90)의 슬래그 도어(12) 측 부에 인가되고, 플랫폼(90)이 슬래그 도어(12)의 위치를 하강시키는 방향(T)으로 기울어지는 상태를 도시한다. 상기 상태에서, 슬래그 도어(12)로부터 슬래그 방출이 보조된다. 플랫폼(90)이 틸팅 기구(80)에 의해 기울어지는 동안, 용광로 쉘 이동 기구(50)에 의한 플랫폼(90)상의 용광로 쉘(10) 회전은 잠금기구(56)에 의해 금지된다.
또, 절연부재가 현재 전기 아크로(1)의 각 부분에 제공된다. 구체적으로 결합 유닛 절연판(71)(도 4)이 용광로 쉘측 결합 부재(61) 및 용광로 쉘(10)사이에서 제공된다. 휠부 절연판(72)(도 3)이 스탠드(30)의 휠 연결부(33) 및 휠(32)사이에 제공된다. 또, 용광로 쉘부 절연판(73)(도 2)은 용광로 쉘(10)의 저부 및 용광로 쉘 이동기구(50)의 지지 프레임(51)사이에 제공된다. 절연판(71-73)들 각각은 양측에 배치된 부재들 사이에서 전기적으로 절연한다. 또, 용광로 쉘(10), 스탠드(30) 및 용광로 쉘 이동 기구(50)의 베어링 부재(52)는 접지 연결부(E1-E3)에 의해 각각 독립적으로 접지된다.
(전기 아크로 특성)
상기한 바와 같이, 본 실시예를 따르는 전기 아크로(1)에서, 용광로 쉘(10)과 전극(25)들 간의 위치 관계는 전극(25)에 대한 용광로 쉘(10)의 회전에 의해 변할 수 있다. 위치 관계를 변화시켜 용광로 쉘(10)내 금속재의 가열 및 용융의 균일성을 강화할 수 있다. 즉, 거의 원형의 실린더형상을 가지는 용광로 쉘(10)의 중심에서 거의 이등변 삼각형을 형성하도록 배치된 전극(25)들이 삽입되면서, 전극(25)에 가깝고 고온인 핫 스폿과 전극(25)들로부터 이격되어 비고온인 콜드 스폿이 불가피하게 용광로 쉘(10)내에 생성된다. 그러나, 금속재의 용융과정에서 전극(25)들과 용광로 쉘(10)간의 위치관계를 변화시키도록 용광로 쉘(10)을 회전하여, 용광로 쉘(10)에서 핫 스폿과 콜드 스폿의 각각의 위치 또한 변할 수 있고, 그 결과 금속재의 가열 및 용융의 균일성을 획득할 수 있다. 핫 스폿과 콜드 스폿의 각 위치를 필요한 만큼 충분히 변화시키는 관점에서, 용광로 쉘(10)의 회전가능한 각도는 바람직하게는 전극수가 3개일 때 실질적으로 50도 내지 60도의 범위에 있다.
용광로 쉘(10)이 상기 방식으로 회전하면, 고정단(41)이 플랫폼(90)에 고정 유지된 상태에서 파이프(40)의 이동단(42)은 용광로 쉘(10)과 함께 이동한다. 파이프(40)는 적어도 부분적으로 가요성 부분을 가지므로 파이프(40)는 변하고 변형되어 용광로 쉘(10)의 이동을 따를수 있다. 그러나, 파이프(40)의 고정단(41) 및 이동단(42) 사이 부분이 스탠드(30)에 의해 지지되지 않으면, 파이프(40)에는 그중량으로 인한 큰 부하가 인가된다. 또, 장력과 같은 힘이 용광로 쉘(10)의 이동으로 인해 파이프(40)에 인가되고, 따라서 과도한 부하가 파이프에 인가될 수 있다. 이와 같은 부하들은 파이프(40) 구성 재료의 파열 또는 이동단(42) 또는 고정단(41)의 접합부와 같은 파이프의 결합 구조를 느슨하게 하는 등의 다양한 손상을 일으킬 수 있다. 상기 손상은 파이프내(40)를 유동하는 유체의 유출과 같은 상태를 초래할 수 있다. 그러나 전기 아크로(1)에서, 각 파이프의 중간부는 스탠드(30)에 의해 지지되고, 또, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10)의 회전과 동기로 이동한다. 따라서, 변화 및 변형으로 인한 과도한 부하는 용광로 쉘(10)이 회전하는 경우에도 각 파이프(40)에 잘 인가되지 않는다. 이와 같은 방식으로, 파이프(40) 및 결합구조는 용광로 쉘(10)의 회전으로 인해 손상을 입는것이 방지된다.
스탠드(30)는 휠(32)이 회전하고 플랫폼(90)에 제공되는 레일(91)을 따라 이동하는 방식으로 용광로 쉘(10)의 회전을 따르도록 움직인다. 플랫폼(90) 또는 레일(91)이 불규칙성을 가지면, 불규칙성이 상하 진동으로 스탠드(30)로 전달된다. 스탠드(30)가 상하 진동하면, 진동은 파이프(40)로 전달된다. 스탠드(30) 진동은 또한 파이프(40)를 구성하는 재료의 파열 또는 접합부와 같은 파이프 결합구조의 헐거움과 같은 손상을 파이프(40)의 각 부분에서 야기하고 파이프(40)내 흐르는 유체의 유출과 같은 상황을 만들수 있다. 그러나, 본 실시예를 따르는 전기 아크로(1)에서, 핀 구조를 갖는 결합 유닛(60)에 의해 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)는 연결되어 상하 이동가능하다. 따라서, 스탠드(30)가 레일(91)상에서 불규칙성으로 인해 상하 진동하더라도, 상기 진동은 결합 유닛(60)의 상하이동에 의해 흡수된다. 그 결과 스탠드(30)의 진동이 고정단(41)을 통해 파이프(40)로 전달되는 것을 피할 수 있다. 스탠드(30)는 유체가 흐르는 파이프(40) 뿐만 아니라 적어도 부분적으로 가요성 부분을 가지고 일단에서 전기 아크로(1)에 고정되는 다양한 부재들의 중간부 또한 지지하는데 이용될 수 있으며, 예를 들어 용광로 쉘(10)에 부착된 다양한 보조 설비들을 구동하고 제어하는 전기배선들이 있다.
결합 유닛(60)이 상하 이동가능한 범위는 레일(91)상에서 불규칙성의 높이차와 동일하거나 그 이상이어야 한다. 상기한 바와 같은 전기 아크로(1)를 지지할 수 있는 전형적인 플랫폼 불규칙성이 관점에서, 결합 유닛(60)의 이동가능 범위는 1mm 에서 50mm의 범위에 있다. 상기한 바와 같은 핀 구조를 이용하는 경우, 이동가능 범위가 결합축(63) 주위의 회전각으로 변환된다면, 회전각은 실질적으로 1도에서 10도의 범위에 있고, 용광로 쉘(10)는 거의 수미터에서 10 미터의 직경을 가지는 것으로 가정할 때이다.
결합 유닛(60)의 구체적 구조는, 상하 이동가능하고 플랫폼(90)의 평면내에서 용광로 쉘(10)의 이동을 스탠드 이동부로서 휠(32)로 전달하도록 결합 유닛이 스탠드(30)를 용광로 쉘(10)에 결합시킬 수만 있고 그 결과 용광로 쉘(10)을 따르도록 스탠드(30)를 이동시키면 어떤 타입이든 가능하다. 결합 유닛(60)이 상기한 바와 같은 핀구조를 함유하는 경우, 스탠드(30)는 플랫폼(90)상에서 이동하여 용광로 쉘(10)의 회전을 따를 수 있고 한편, 단순한 구조로 스탠드(30)의 상하 이동을 고정할 수 있다. 스탠드(30)를 상하 이동가능하게 하면서 용광로 쉘(10)의 이동을 따르도록 플랫폼(90)의 평면상에서 스탠드(30)를 이동시키는 것이 가능한, 핀 구조 외의 다른 결합 구조로서, 벨로즈, 스프링 또는 탄성 부재와 같은 상하 확장 가능한 부재를 통해 스탠드(30)를 용광로 쉘(10)에 결합시킬 수 있는 구조가 언급될 수 있다.
스탠드(30)가 휠(32)에 의해 플랫폼(90)상에 이동가능하게 구성되는 경우, 스탠드(30)는 이동하여 자동적으로 단순한 구성으로 용광로 쉘(10)의 이동을 따를 수 있다. 또, 휠(32)이 이동하는 레일(91)이 플랫폼(90)상에 제공되면 용광로 쉘(10)을 따르는 스탠드(30)의 이동은 부드럽게 안내될 수 있다. 그러나, 스탠드 이동부는 반드시 휠(32)로 제한되는 것은 아니고 예를 들어, 롤러 또는 베어링을 이용하는 구조일 수 있다. 또, 상기 실시예에 기재된 결합 유닛(60)처럼 스탠드(30)가 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30) 사이 제공되는 결합 구조를 통해 용광로 쉘(10)의 회전을 자동적으로 따르는 경우, 스탠드(30)의 이동은 다른 능동 기구에 의한 스탠드(30)의 이동에 대한 구동 없이도 용광로 쉘(10)의 움직임에 쉽게 동기화된다. 그러나, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10)과 스탠드(30)간 동기화를 보장하면서, 용광로 쉘(10)에 스탠드(30)를 결합시키지 않고 독자적인 능동 기구에 의해 이동될 수 있다.
본 실시예를 따르는 전기 아크로(1)에서, 스탠드 이동부로서 휠(32)은 지지부(31)의 중심 근처에 위치하도록 배치된다. 스탠드 이동부가 지지부(31)의 중간부에 제공되는 경우, 즉 양단을 제외하고 용광로 쉘(10)과 스탠드(30)를 연결하는 방향을 따르는 지지부의 위치에서, 파이프(40)는 잘 균형잡힌 상태에서 스탠드(30)에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 각 파이프(40)는 각 파이프 자신의 중량, 스탠드(30)의 이동 및 이동에 수반되는 진동으로 인한 부하로부터 효과적으로 보호될 수 있다. 스탠드 이동부는 바람직하게는 스탠드(30) 및 용광로 쉘(10)을 연결하는 방향을 따라, 거의 용광로 쉘(10)측으로부터 지지부(31)의 전체 길이의 1/3부터 2/3 범위의 지지부의 부분에 제공된다. 비록 스탠드(30)에 하나의 휠(32)만이 제공되더라도, 스탠드(30)의 이동과 지지 안정성의 관점에서 둘 이상의 휠이 동일 레일(91)상을 통과하는 위치에서 제공될 수 있다.
틸팅 기구(80)는 전기 아크로(1)에서 반드시 제공되지 않을 수도 있다. 그러나, 용광로 쉘의 중심으로부터 벗어난 위치에서 융융 금속을 인출하기 위한 타입의 전기 아크로에서, 예를 들면, EBT 타입 로에서, 대개 임의의 종류의 틸팅 기구가 제공된다. 파이프(40)의 고정단(41)이, 빌딩 벽과 같은 바닥(F)에 대해 고정되는 설비에 고정되는 경우, 파이프(40)가 스탠드(30)에 의해 지지되지 않으면, 파이프(40) 중량으로 인한 회전 토크는 용광로 쉘(10)이 기울이질 때 이동단(42)을 통해 직접적으로 용광로 쉘(10)에 인가된다. 따라서, 용광로 쉘(10)의 회전처럼, 플랫폼(90)의 틸팅은 용광로 쉘(10)의 손상 또는 파이프등의 결합 구조의 헐거움을 초래할 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 파이프(40)가 용광로 쉘(10)과 함께 기울어지는 스탠드(30)에 의해 지지되는 경우, 파이프(40)로부터 인가되는 회전 토크는 스탠드(30)에 의해 수용될 수 있고 그 결과 용광로 쉘(10) 및 파이프의 결합 구조에 인가되는 부하를 줄일 수 있다. 본 실시예에서, 스탠드(30)는 용광로 쉘(10)의 외주를 따라 탭핑 홀(11) 및 슬래그 도어(12)사이에서 거의 중앙 위치에서 제공되고 스탠드(30)는 용융 금속 인출과 슬래그 배출을 방해하지 않는다. 따라서, 본래 위치에서 플랫폼(90)의 틸팅 방향은 실질적으로 용광로 쉘(10)에 대한 스탠드(30)의 배치방향에 직교한다. 이와 같은 방향성 관계로 인해 용광로 쉘(10)의 틸팅시 용광로 쉘(10)에 인가되는 회전토크가 줄어든다.
플랫폼(90)상에서 용광로 쉘(10)의 회전에 수반되는 파이프로(40)로부터 용광로 쉘(10)에 인가되는 부하의 영향을 줄이고 플랫폼(90)을 기울이는 방법으로서, 스탠드(30)를 제공하는 대신에 용광로 쉘(10)을 단단하게 설계하는 것이 고려된다. 그러나, 파이프(40) 및 내용물의 전체 중량이 때때로 10톤을 초과하므로, 무거운 부재들의 영향을 충분히 줄이기 위해서는, 용광로 쉘(10)의 중량을 필수적으로 상당히 확장 또는 증가시켜야 한다. 반면, 상기한 바와 같이 스탠드(30)가 파이프(40)를 지지하도록 제공되는 경우에서는, 용광로 쉘(10)에 인가되는 부하는, 용광로 쉘(10)을 극도로 단단하게 설계하지 않고서도 줄어들 수 있다.
상기한 바와 같이, 플랫폼(90)이 틸팅 기구(80)에 의해 기울어지면, 용광로 쉘 이동 기구(50)에서 지지 프레임(51)의 회전이 잠금 기구(56)에 의해 금지된다. 따라서, 플랫폼(90)상의 용광로 쉘(10)의 회전은 금지되고, 또, 플랫폼(90)상의 스탠드(30) 이동은 결합 유닛(60)을 통해 금지된다. 그 결과, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)는 플랫폼(90)이 기울어지는 동안에 플랫폼(90)에 의해 지지되는 상태로 안정적으로 유지된다. 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)가 결합 유닛(60)에 의해 결합되기 때문에, 플랫폼(90)상 움직임을 막을 수 있는 잠금기구가 스탠드(30) 및 용광로 쉘 이동 기구(50) 중 적어도 하나에 제공되면, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30) 양자의 이동은 금지될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 그자체로 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30) 이동의 구동원 역할을 하는 지지 프레임(51)상에 작용하는 잠금기구(56)를 채택하여 지지 프레임(51)의 회전을 막는 경우, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)의 이동 양자는 효과적으로 금지될 수 있다. 스탠드(30)의 중량이 큰 경우에서와 같이, 스탠드(30)의 이동을, 용광로 쉘 이동 기구(50)에 제공되는 잠금 기구(56) 만으로 충분히 막을 수 없는 경우, 예를 들어 휠(32)회전을 막기 위한 잠금기구가 용광로 쉘 이동 기구(50)의 잠금 기구(56)에 더하여 스탠드(30)상에 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르는 전기 아크로(1)에서, 결합 유닛 절연판(71)이 결합 유닛(60)의 용광로 쉘 측 결합 부재(61) 및 용광로 쉘(10)사이에 제공되므로, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)는 전기적으로 서로 절연된다. 또, 휠부 절연판(32)이 스탠드(30)의 휠연결부(33) 및 휠(32) 사이에 제공되므로, 스탠드(30)의 지지부(31) 및 휠(32)은 전기적으로 서로 절연된다. 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)는 독립적으로 접지된다. 10kA의 교류전류가 용광로 쉘(10)에 삽입된 전극(25)에 흐르므로, 몇몇 암페어로부터 수백 암페어까지 범위의 유도 전류가 금속으로 만들어진 용광로 쉘(10)의 표면에서 흐를 수 있다. 큰 전류가 스탠드(30)의 지지부(31) 및 결합 유닛(60)을 통해 휠(32)에 흐르면, 스파크가 휠(32)에서 생성될 수 있고, 휠(32)의 원활한 움직임이 방해되거나 휠(32)이 돌이킬 수 없는 손상을 입을 수 있다. 상기 상황이 휠(32)에서 발생하면, 스탠드(30)의 상하 진동이 커지고 진동은 결합 유닛(60)의 상하 이동에 의해 충분히 흡수되지 않는다. 그 때 상기한 바와 같이, 결합 쉘(10)로부터 휠(32)로 흐르는 전류가 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)간의 절연과, 휠(32) 및 스탠드(30)의 지지부(31)간의 추가 절연에 의해 방지되고 또한 용광로 쉘(10)과 스탠드(30)를 독자적으로 접지하는 것에 의해 방지된다.
또, 용광로 쉘(10) 및 용광로 쉘 이동 기구(50)는 그사이에 용광로 쉘부 절연판(73)을 제공하는 것에 의해 전기적으로 절연된다. 또, 용광로 쉘(10) 및 용광로 쉘 이동 기구(50)는 독자적으로 접지된다. 따라서 용광로 쉘(10)에서 흐르는 유도 전류는 용광로 쉘 이동기구(50)로 흐르는 것이 방지된다. 전류가 용광로 쉘 이동기구(50)로 흐르면, 베어링 부재(52)는 손상될 수 있다. 이 경우, 용광로 쉘(10)의 원활한 회전이 간섭받을 뿐만 아니라 용광로 쉘(10)의 회전 자체로 인해 상하 진동이 파이프(40)에 인가될 수 있다.
(타실시예)
전기 아크로(1)에서, 상기 실시예 외의 다양한 변형 실시예를 생각할 수 있다. 예를 들어, 용광로 쉘(10) 및 스탠드(30)를 결합하기 위한 단일 결합 유닛(60)만이 상기 실시예에 제공되었으나, 각각이 결합유닛(60)과 유사한 복수의 결합 유닛이 결합 안정성의 관점에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은 변형 예에서, 두 개의 결합 유닛(60,60)은 용광로 쉘(10)의 원주 방향을 따라 스탠드(30)의 양단에 대응하는 각 부분에서 제공될 수 있다. 결합 빔(62a)은 U 형상처럼 두 개의 결합 유닛(60,60)의 스탠드측 결합부재(62,62)사이에서 결합할 수 있다.
용광로 쉘(10)이 적용되는 노는 아크로와 같은 전기 아크로로 제한되지 않고, 용광로 쉘을 이동시켜 금속재를 균일하게 용해하도록 촉진할 수 있는 용해로이기만 하면 어떤 원리의 타입도 가능하다. 용광로 쉘의 이동은 중심축 주위의 회전으로만 제한되지 않고 플랫폼상의 임의의 움직임일 수 있다. 또, 전기 아크로는 EBT 타입으로 제한되지 않고 용융물 전달 트로프형 용광로와 같이 다른 타입일 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 틸팅 기구를 제공하는 경우, 기울일 필요가 없는 CBT(centric bottom tapping) 타입의 용광로는 제거된다.
상기한 바와 같이, 본 발명을 따르는 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명은 상기한 실시예로 제한되지 않고 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 범위내에서 다양한 방식으로 변화 및 변경될 수 있다.
본 출원은 2015년 7월 24일 제출된 일본특허출원 2015-146742 및 2014년 11월 5일 출원된 일본특허출원 2014-225147에 기초하였으며, 그 내용은 참조로 본 명세서에 모두 포함된다.
1 : 전기아크로(용해로)
10 : 용광로 쉘
20 : 용광로 루프
30 : 스탠드
31: 지지부
32 : 휠(스탠드 이동부)
33 : 휠 연결부
40 : 파이프
41 : 고정단
42 : 이동단
50 : 용광로 쉘 이동 기구
54 : 제 1 기어
55 : 제 2 기어
56 : 잠금 기구
60 : 결합 유닛
61 : 용광로 쉘 측 결합 부재
62 : 스탠드 측 결합 부재
63 : 결합 축
80 : 틸팅 기구
81 : 지지 베이스 측 기어
82 : 플랫폼 측 기어
83 : 실린더
90 : 플랫폼(절연면)
91 : 레일(트랙)
95 : 지지 베이스

Claims (9)

  1. 용해로에 있어서,
    용광로 쉘;
    설치면상에서 이동가능하게 용광로 쉘을 지지하는 용광로 쉘 이동기구;
    용광로 쉘에 고정된 일단 및 적어도 부분적으로 가요성 부분을 가지는 파이프 또는 배선; 및
    파이프 또는 배선의 중간부를 지지하는 지지부, 및 지지부에 결합되고 설치면상의 지지부를 용광로 쉘의 이동과 함께 이동시키는 스탠드 이동부를 포함하는, 스탠드를 포함하고,
    상기 스탠드는 용광로 쉘에 대해 상하 방향으로 이동가능하게 설치면상에 장착되는, 용해로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스탠드 이동부는, 설치면상에서 움직이는 휠을 포함하고,
    지지부는 용광로 쉘 이동 기구에 의해 유도되는 용광로 쉘의 움직임을 휠에 전달하는 결합 유닛에 의해 상하 이동가능하도록 용광로 쉘에 결합되는, 용해로.
  3. 제2 항에 있어서,
    결합 유닛은, 상하 방향을 포함하는 평면내에서 스탠드가 회전가능하도록 용광로 쉘에 스탠드를 결합시키는 핀 구조를 가지는, 용해로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    휠의 이동을 안내하기 위해 설치되는 트랙을 더 포함하는, 용해로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    스탠드 이동부는 지지부의 중간부에서 제공되는, 용해로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    지지부와 용광로 쉘 사이 부분, 지지부와 스탠드 이동부 사이 부분 및 용광로 쉘과 용광로 쉘 이동 기구 사이 부분중 적어도 하나에 설치되는 절연부를 더 포함하는, 용해로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    용광로 쉘, 용광로 쉘 이동기구 및 지지부는 독립적으로 접지되는, 용해로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    설치면은 스탠드와 용광로 쉘을 지지하는 상태에서 틸팅가능한, 용해로.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용광로 쉘 이동 기구 및 스탠드 중 적어도 하나에서 잠금 기구를 더 포함하고, 잠금 기구는 설치면상의 스탠드 및 용광로 쉘의 움직임을 금지하는, 용해로.





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