KR101164520B1

KR101164520B1 - 대형 금속 폐기물 절단 장치 및 절단 방법

Info

Publication number: KR101164520B1
Application number: KR1020090107559A
Authority: KR
Inventors: 김성균; 이동규; 정관성; 이근우
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2012-07-11
Also published as: KR20110050951A

Abstract

본 발명은 증기발생기와 같은 대형 금속 폐기물을 효과적으로 해체할 수 있는 절단 시스템을 개발함으로써 증기 발생기와 같은 대형 금속 폐기물의 절단에 적합한 절단 기술을 적용하여 해체 기간을 크게 단축하고, 2차 폐기물 발생을 최소화함으로써 해체비용 및 폐기물 처리 비용을 줄이고, 절단 시스템 내에서 해체작업을 수행함에 따라 절단 과정에서 발생하는 칩이나 분진 회수가 용의하여 주변으로 오염 확산을 방지하는 장치를 제공하는데 그 목적이다.

이를 위해 본 발명은 금속 폐기물을 지지하는 지지대, 상기 지지대와 이격되어 설치된 절단부스, 상기 절단부스 내에 설치되어 상기 금속 폐기물을 절단하는 절단날을 포함하는 밴드 쏘(band saw) 절단부재, 및 상기 절단 부스 상단으로부터 이격되어 설치된 워터젯 절단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치을 제공한다.

대형 금속 폐기물, 전단 장치, 워터젯

Description

대형 금속 폐기물 절단 장치 및 절단 방법{Device for cutting heavy metal waste and the method for the same}

본 발명은 대형 금속 폐기물 절단 장치로서, 대형 금속 폐기물을 손쉽게 해체하고 주변의 오염을 줄일 수 있도록 하기 위한 장치 및 금속 폐기물 절단 방법에 관한 것이다.

원전 가동효율 및 안전성 향상을 위하여 1998년 고리 1호기의 증기발생기(2기) 교체를 시작으로 2011년에 울진 1,2호기의 증기발생기(6기)가 교체 될 예정이며, 이어 영광 등의 원전에서도 증기발생기의 교체가 계속 이루어질 전망이다. 증기발생기는 대형폐기물(중량이 약 300 톤, 부피가 약 400 m³)로 임시저장을 할 경우 대규모 공간이 요구되는 등 관리에 어려움이 있으므로 임시저장 시설의 한계를 안고 있는 현 상황에서 효과적인 관리방안 마련이 시급히 필요한 시점이며, 세관을 제외하면 오염 정도가 미미하거나 제염이 용이하므로 적절한 처리에 의해서 상당량을 규제면제 폐기물로 전환시킴으로써 최종 처분대상 폐기물 부피를 감소시킬 필요가 있다. 국내 원전에서 지속적으로 퇴역 증기발생기와 같은 대형 금속폐기물의 발 생량 증가가 예상되므로 이들 폐기물의 부피감용을 위해 필요한 절단 시스템이 필요하다.

또한, 종래 기술인 대한민국 공개특허2003-0012500은 사용후 핵연료 집합체 구조폐기물 압축/절단 감용장치로서, 해체작업을 수행할 경우 절단 시 발생되는 2차 폐기물(물, 흄)을 회수하기가 어렵고 주변 공간에 대한 오염 확산을 초래하고, 발전소 내에 작업 공간이 협소하여 절단된 폐기물을 회수하는데 번거로운 문제가 야기된다.

원자력 발전소에서 발생되는 대형 금속 폐기물인 증기발생기의 해체를 위해 종래에는 발전소 내에서 다이아몬드 와이어 쏘, 플라즈마, 윌 쏘 등을 설치하여 증기발생기 동체를 해체하였고, 워터젯, 밴드쏘, Shear 등의 장비를 이용하여 내부 세관을 해체하였다. 그러나 발전소 내에서 플라즈마나 워터젯 등의 장비를 이용하여 해체작업을 수행할 경우 절단 시 발생되는 2차 폐기물(물, 흄)을 회수하기가 어 렵고 주변 공간에 대한 오염 확산을 초래하고, 발전소 내에 작업 공간이 협소하여 절단된 폐기물을 회수하는데 번거로운 문제가 야기된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 대형 금속 폐기물을 효과적으로 해체할 수 있는 별도의 절단 시스템이 필요하다.

본 발명의 목적은 증기발생기와 같은 대형 금속 폐기물을 효과적으로 해체할 수 있는 절단 시스템을 개발함으로써 증기 발생기와 같은 대형 금속 폐기물의 절단에 적합한 절단 기술을 적용하여 해체 기간을 크게 단축하고, 2차 폐기물 발생을 최소화함으로 써 해체비용 및 폐기물 처리 비용을 줄이고, 절단 시스템 내에서 해체작업을 수행함에 따라 절단 과정에서 발생하는 칩이나 분진 회수가 용의하여 주변으로 오염 확산을 방지하기 위함이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 금속 폐기물 절단 장치는 금속 폐기물을 지지하는 지지대; 상기 지지대와 이격되어 설치된 절단부스; 상기 절단부스 내에 설치되어 상기 금속 폐기물을 절단하는 절단날을 포함하는 밴드 쏘(band saw) 절단부재; 및 상기 절단 부스 상단으로부터 이격되어 설치된 워터젯 절단부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 지지대는 상기 금속 폐기물의 길이에 따라 복수 개 설치되며, 상기 금속 폐기물을 지지하는 지지부에는 상기 금속 폐기물을 길이방향으로 이송시킬 수 있는 롤러를 포함하고, 상기 지지부는 상기 금속 폐기물이 이송시 측면으로 이탈하지 않도록 측벽을 가지며, 상기 롤러는 지지부의 중앙 또는 측벽에 복수개 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 복수의 상기 지지대 중 상기 절단 부스와 인접한 하나 이상의 지지대는 상기 금속 폐기물을 절단중 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스는 상기 절단 부스의 측면에 내부를 관찰할 수 있도록 납유리창을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스는 상기 금속 폐기물이 상기 절단 부스 내에 인입되기 위한 개폐가능한 인입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스의 하부에 복수개의 절단부스 지지대 및 절단부스 지지대의 하부면에 결합된 절단부스 휠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 밴드 쏘 절단부재는 길로틴 타입(Guillotine type) 밴드 쏘인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 밴드 쏘 절단부재는 상기 절단 부스 내에서 이송하기 위한 밴드 쏘 이송용 부재를 포함하고, 상기 밴드 쏘 이송용 부재는 상기 절단 부스 내부의 하단면에 설치된 두 개의 밴드 쏘 이송용 레일들, 및 두 개의 상기 밴드 쏘 이송용 레일 위에 이송가능하게 설치된 두 개의 밴드 쏘 지지봉들을 포함하고, 상기 절단날은 상기 밴드 쏘 지지봉들 사이에서 상하 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 워터젯 절단 부재는 노즐, 상기 노즐의 측면에 부착되어 상기 노즐과 상기 금속 폐기물간의 거리를 측정하는 레이저 센서, 상기 노즐 을 상하 운동가능하게 하는 노즐이송모터, 및 상기 노즐과 상기 금속 폐기물간의 거리를 일정하게 유지시키도록 상기 노즐을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스의 하단부에 절단된 금속 폐기물을 배출시키는 배출구를 포함하고, 상기 배출구의 하부에 설치된 절단 폐기물을 수납하는 수납용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 수납용기의 상부면은 깔대기 형상으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 수납용기는 이송을 위해 하부 또는 측면에 수납용기 이송용 휠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다른 실시예로서, 금속 폐기물 절단 장치는 금속 폐기물을 지지하는 지지대; 상기 지지대와 이격되어 설치된 절단부스; 상기 절단부스 내에 설치된 밴드 쏘 절단부재; 상기 절단 부스 상단에 설치된 워터젯 절단부재; 상기 절단 부스의 하단부에 설치된 절단 폐기물을 수납하는 수납용기; 및 상기 절단 부스의 내부에 설치된 흡입구를 통해 분진 또는 가스를 제거하기 위한 흡입 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 흡입구는 상기 절단 부스의 벽면 또는 하부면에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 금속 폐기물 절단 방법은 금속 폐기물을 워터젯 절단 부재를 이용하여 절단하는 제1절단단계; 및 상기 금속 폐기물을 밴드 쏘 절단부재를 이용하여 절단하는 제2절단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 금속 폐기물을 지지하는 지지대 상에 금속 폐기물을 설치하는 설치단계; 상기 지지대와 이격되어 설치된 절단 부스로 상기 금속 폐기물을 이송시키는 이송단계; 상기 금속 폐기물이 상기 절단 부스로 이송된 후 상기 금속 폐기물을 상기 지지대에 고정시키는 고정단계; 상기 절단 부스 상단으로부터 이격되어 설치된 워터젯 절단부재를 이용하여 상기 금속 폐기물을 절단하는 제1절단단계; 상기 절단 부스 내에 설치된 밴드 쏘 절단부재를 이용하여 상기 금속 폐기물을 절단하는 제2절단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스 내의 분진 또는 가스를 흡입 펌프를 이용하여 흡입하는 흡입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 절단 부스의 하단부에 절단된 상기 금속 폐기물을 배출시키는 배출구를 포함하고, 상기 배출구의 하부에 설치된 수납용기에 절단된 상기 금속 폐기물을 수납하는 수납단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제1절단 단계는 상기 워터젯 절단 부재에 설치된 워터젯 분사 노즐과 상기 금속폐기물의 간격을 1~2mm로 유지시키는 분사노즐 제어과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제2절단 단계에서, 상기 밴드 쏘 절단부재의 절단 속도는 1.5~3m/s인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제2절단 단계에서, 상기 금속 폐기물이 복수의 열로 구성된 세관일 때, 상기 세관의 하나의 열과 상기 밴드 쏘 절단부재의 절단날이 이 루는 각은 5~10°인 것을 특징으로 한다.

대형 금속 폐기물 절단 시스템은 대형 해체 폐기물 절단에 적합한 절단 기술을 적용함으로써 2차 폐기물 발생이 최소화되어 2차 폐기물 처리에 소요되는 막대한 비용을 줄일 수 있다. 또한 대형 금속 폐기물 절단에 특화된 절단 기술을 적용함으로 써 해체공정을 단축시킬 수 있으며, 대형 금속 폐기물 절단 시스템 내부에서 절단이 수행됨으로 절단 시 발생되는 칩이나 부산물 회수가 용이하여 2차 폐기물에 의한 오염 확산을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 1은 금속 폐기물 절단 장치를 도시한 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 금속 폐기물 절단 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 해체하고자 하는 대형의 금속 폐기물(100)을 지지대(200) 상부에 지지시키고, 금속 폐기물(100)을 절단할 때는 절단 부스(300) 내부에서 워터젯 절단부재(400)로 금속 폐기물(100)의 외관과 같은 두꺼운 금속 재질을 절단한다.

또한, 밴드 쏘 절단부재(500)로 금속 폐기물(100)을 추가적으로 절단한다.

구체적으로, 지지대(200)는 금속 폐기물(100)의 길이 방향에 따라 복수 개 설치가능하고, 금속 폐기물(100)을 지지하는 지지부(201)에는 상기 금속 폐기물(100)을 길이방향으로 이송시킬 수 있는 롤러(202)를 포함하고, 지지부(201)는 금속 폐기물(100)을 이송시킬 때 좌우측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 측벽(203)을 가진다. 롤러(202)는 지지부(201)의 중앙 또는 측벽(203), 즉 금속 폐기물(100)과 접촉하는 면에 복수개 설치될 수 있다.

복수의 지지대(200) 중 절단 부스(300) 근처의 하나 이상의 지지대(200)에는 금속 폐기물(100)을 절단할 때 금속 폐기물(100)이 이동되지 않도록 단단히 고정시키기 위한 고정부재(204)를 포함한다.

고정부재(204)는 종래 일반적으로 알려진 고정척, 클램프등 모든 고정수단이 가능하다.

롤러(202)를 통해 금속 폐기물(100)을 절단 부스(300) 내부에 절단하기 용이한 길이로 이송시키고, 적정한 위치에 금속 폐기물이 위치한 후에 고정부재(204)을 이용하여 금속 폐기물(100)을 고정시키고, 워터젯 절단부재(400)와 밴드 쏘 절단부재(500)를 이용하여 금속 폐기물(100)을 절단한다.

절단 부스(300)는 절단 부스(300)의 측면에 납유리창(301)이 있어 내부 작업 상황을 육안으로 확인 할 수 있으며, 금속 폐기물(100)이 절단 부스(300) 내에 인 입되고, 인출될 수 있는 개폐가능한 인입구(303)를 포함한다.

절단부스(300)의 외측 하부면에는 복수개의 절단부스 지지대(305)가 설치되고, 각각의 절단부스 지지대(305)의 하부면에는 절단부스 휠(306)이 설치되어 절단부스 자체가 금속폐기물(100)과 적절한 위치, 즉 금속폐기물의 길이방향 이동을 손쉽게 하여 새로운 절단 위치로 용이한 이동을 허용하여 좋은 작업 위치를 확보할 수 있도록 한다.

절단 부스(300) 내에서 금속 폐기물(100) 절단시 발생하는 내부 분진이나 가스 등의 폐기물이 누출되지 않도록 하기 위해 절단 부스(300) 내부에 음압(negative pressure)을 형성시켜 준다. 절단부스(300) 내부의 하부 또는 측벽에 흡입구(307)가 설치되고, 흡입구(307)와 연결된 흡입펌프(700)를 통해 절단 부스(300) 내부가 음압이 형성된다.

일실시예로서, 절단 부스(300)는 가로 3 m, 세로 6 m, 높이 6 m 일 수 있고, 부식과 내구성이 좋은 스테인레스 스틸 재질로 제작가능하다.

또한, 절단 부스(300)의 하단부에 절단된 금속 폐기물을 배출시키는 개폐가능한 배출구(304)를 포함하고, 배출구(304)의 하부에는 절단된 금속 폐기물을 수납하기 위한 수납용기(600)가 설치된다.

수납용기(600)의 상부면은 깔대기형상(601)으로 구성되어 절단된 금속 폐기물이 수납용기에 용이하게 들어가고, 외부로 새어나가는 것을 방지한다.

또한, 수납용기가 절단된 금속 폐기물로 꽉 차서, 수납용기를 교체하거나 비워야 할 때 수납용기의 이송을 용이하게 하기 위해 수납용기의 하부나 측면에 이송용 휠(602)이 설치된다.

이송용 휠(602)은 일반적이 타이어 형태일 수도 있고, 레일을 이동할 수 있는 홈이 파진휠 형태일 수도 있다. 홈이 파진 휠 형태일 경우에는 휠 형상과 대응되는 레일이 설치되어 레일을 따라 수납용기를 이송시키면서 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

절단부스(300)의 위쪽으로 이동가능하고, 절단부스(300) 내부로도 접근가능하게 천정이나 프레임상에 설치된 워터젯 절단부재(400)는 금속 폐기물(100)의 외관과 같은 금속 재질을 절단하는데 먼저 사용되고, 특히 금속 폐기물(100)이 원자력 증기발생기 동체인 경우 외관을 절단하는데 사용한다. 워터젯 절단부재(400)는 메뉴플레이터 암(401)에 장착되어 원격으로 조작되며, 워터젯 분사 노즐(402)의 팁이 금속 폐기물(100)의 표면에 1~2 mm 간격으로 유지하기 위해 노즐 위치를 제어하는 제어부(403)을 포함하며, 금속 폐기물(100)의 표면을 따라 절단을 수행한다.

금속 폐기물(100)의 두꺼운 표면이 워터젯 절단부재(400)에 의해 절단된 이후에 금속 폐기물(100)의 내부는 밴드쏘 절단부재(500)에 의해 절단되고, 이를 위해 밴드쏘 절단부재(500)는 절단부스(300)의 내부에 설치된다.

특히 금속 폐기물(100)이 증기 발생기인 경우, 밴드 쏘 절단부재(500)는 증 기 발생기 세관 절단에 사용되고, 밴드 쏘 절단부재(500)의 절단날(502)의 절단 위치는 절단 시 진동을 최소화하기 위해 세관 지지판 양쪽에서 15 cm 떨어진 부위를 절단한다. 밴드쏘 절단 부재(500)는 길로틴 타입(Guillotine type)이 바람직하며, 절단날(502)이 서보 모터에 의해 밴드쏘 지지봉(501)에 형성된 레일을 따라 수직방향으로 이동하며 세관을 절단한다. 절단이 끝난 후 금속 폐기물(100)의 새로운 절단 위치로 이동하기 위해 밴드쏘 지지봉(501) 자체가 이동할 수 있도록 밴드쏘 지지봉(501)의 하부에는 밴드쏘 이송용부재(503)가 설치되어 있고, 밴드쏘 이송용 부재(503)와 대응되는 형상의 밴드쏘 이송용 레일(504)이 절단부스(300) 내부의 하부면에 설치된다.

밴드쏘 이송용 레일(504)은 평행하게 두 개가 설치되고, 이에 대응되는 위치에 두 개의 밴드쏘 지지봉(501)들와 밴드쏘 지지봉(501) 하부에 위치한 밴드쏘 이송용부재(503)가 각각 설치된다. 밴드쏘 지지봉(501)들 사이에는 절단날(502)이 서보모터에 의해 상하 이동가능하게 설치되어 금속 폐기물(100)을 절단한다.

도 2는 워터젯 분사 노즐의 노즐 위치 제어시스템의 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 워터젯 절단부재(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 워터젯 분사 노즐(402)과 금속폐기물(101)의 표면과의 거리를 일정하게 유지시키기 위해 레이저 센서(404)를 이용하여 워터젯 분사 노즐(402)과 금속폐기물(101)의 표면과의 거리를 측정한다.

워터젯 분사 노즐(402)의 말단에 부착된 레이저 센서(404)는 레이저를 금속 폐기물(101)의 표면에 방사하는 레이저 송신부(405)와 표면에서 반사된 레이저를 흡수하는 레이저수신부(406)로 구성되고, 레이저수신부(406)는 레이저를 잘 흡수하는 광다이오드(photo diode)로 형성된다.

반사된 레이저는 레이저수신부(406)를 거쳐 증폭기(amplifier; 407)에서 신호가 증폭되고, 신호를 통해 제어부(403)에서 워터젯 분사 노즐(402)의 상하 높이를 일정하게 제어하게 된다.

제어부(403)는 증폭기(407)에서 수신된 신호 중 실제 금속폐기물(100)의 표면에서 반사된 신호가 아닌 노즐에서 분사된 워터등에 의해 반사된 난반사 신호를 제거하는 시그널 프로세서부(403a)와 난반사 신호가 제거된 신호를 거리 데이터로 변환시키는 데이터 프로세서부(403b), 처리된 거리 데이터를 이용하여 워터젯 분사노즐(402)의 상하높이를 조절하는 모터부(403d)를 제어하는 모터회전수제어부(403c)를 포함한다.

모터부(403d)의 구동에 의해 워터젯 분사 노즐(402)과 모터부(403d) 사이에 연결된 스크류(408)가 회전하고, 회전방향에 따라 워터젯 분사 노즐(402)이 상하이동되어 높이가 조절된다.

워터젯 분사 노즐(402)의 팁은 금속 폐기물(100)의 표면과 1~2 mm 간격으로 유지하도록 제어되는 것이 절단 성능을 유지하는데 있어서 바람직하다.

레이저 센서(404)를 워터젯 분사 노즐 앞에 장착하고 실시간으로 노즐 팁과 금속폐기물(100) 사이의 거리를 계산하고 정해진 거리 이상으로 증가하면 노즐 상부에 장착된 서보모터를 회전시켜 워터젯 분사 노즐(402)과 금속폐기물(100) 사이 의 거리를 줄이고, 반대로 정해진 거리보다 줄어들면 모터부(403d)를 역회전시켜 워터젯 분사 노즐(402)과 금속폐기물(100) 사이의 거리를 늘려 시간에 따라 항상 일정한 간격으로 유지할 수 있도록 제어한다.

도3은 금속 폐기물이 증기 발생기인 경우, 증기발생기 세관 목업의 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 밴드쏘 절단부재(500)는, 도 3에 도시된 바와 같은 증기 발생기 세관 절단에 사용된다. 증기발생기내의 세관(1000)은 직경 7/8인치에 세관 두께가 1 mm인 인코넬 재질로 되어 있으며 32.5 mm 간격으로 3300개가 배치되어 있다. 세관(1000)의 길이는 U 밴드부분을 포함하여 약 10.2 m 이며 세관의 지지를 위해 1 m 간격으로 튜브 지지판(tube support plate; 1001)가 장착되어 있다.

이와 같은 구조적인 조건에서 절단날(502)의 절단에 적합한 절단 위치를 파악하기 위해 실제 세관을 1/100로 축소한 목업(mock up)을 도 3과 같이 제작하고 밴드쏘 절단부재(500)를 이용하여 튜브 지지판(1001)에서 떨어진 거리에 따른 절단 실험을 수행하였다. 절단을 수행하기에 앞서 절단날(502)의 적정 선속도를 파악하기 위해 모의 시편을 선속도 변화에 따라 절단 실험을 수행하였다. 실험 결과, 선속도 5.9 m/s 이상 고속 회전 시 절단날(502)이 부러지거나 마모가 심해 절단 수행 불가능하였으며, 5.06 m/s의 선속도에서는 절단은 가능하나 날의 마모가 빨라 절단을 수행할 수 없었다. 최적 절단 속도는 2.5 m/s의 속도로 절단하였을 때 절단날(502)의 마모 및 열 발생이 적고 절단이 잘 수행되었다. 따라서 절단날(502) 의 절단 속도는 1.5 m/s ~ 3 m/s의 구간으로 설정하는 것이 바람직하다.

도 4은 증기발생기 세관 목업을 밴드쏘 절단부재를 이용하여 절단하는 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 밴드쏘 절단부재(500)의 절단 실험은, 도 4에 도시된 바와 같이 튜브 지지판(1001)에서 100, 80, 60, 30, 15 cm 떨어진 거리에서 절단 실험을 수행하였다. 실험 결과 100, 80, 60, 30 cm 에서는 세관(1000)의 진동으로 인해 절단이 매우 어려웠으며 튜브 지지판(1001)에서 15 cm 떨어진 곳에서 절단 실험을 수행한 결과 세관(1000)의 진동이 많이 감소하여 절단날(502)로 잘 절단되는 것을 확인하였다.

도 5는 증기발생기 세관 목업을 튜브 지지판(1001)에서 15 cm 떨어진 곳에서밴드쏘 절단부재를 이용하여 절단 실험을 한 결과를 나타낸다.

따라서, 증기발생기는 도 6과 같이 7개의 튜브 지지판(1001)의 양 옆 15 cm 부분을 절단하는 것이 바람직하다. 대형 금속 폐기물 절단 장치에 있는 밴드 쏘 절단부재(500)는 튜브 지지판(1001)의 양 옆 15 cm 부분으로 이동할 수 있도록 밴드 쏘 이송용 부재(503) 및 밴드 쏘 이송용 레일(504)를 갖고 있다.

또한 밴드 쏘 절단부재(500)의 절단날(502)이 도7a와 같이 세관(1000)의 열 방향과 절단날(502)이 평행하면 절단날(502)이 한 열의 세관이 절단 된 후 새로운 열의 세관으로 접근할 때, 빈 공간이 생겨 절단날(502)과 새로운 열의 세관이 충돌하여 절단날(502)이 파손되는 문제가 발생된다. 그러나 도 7b와 같이 세관(1000)과 절단날(502)을 일정한 각도(θ)를 주면 한열의 세관이 절단이 끝나기 전에 새로운 열의 세관의 절단이 시작되므로 절단날(502)이 갑작스런 충격력을 받지 않고 잘 절단된다. 절단날(502)과 세관의 열과의 각도(θ)는 5 내지 10°가 바람직하다.

따라서 증기 발생기 내부의 세관(1000)의 절단시 절단날(502)을 접촉 각도를 주어 절단을 수행해야 한다.

도 8은 본 발명에 따른 대형 금속 폐기물 절단방법의 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 금속 폐기물(100) 금속 폐기물 절단 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 폐기물(100)을 워터젯 절단 부재(400)를 이용하여 외부의 두꺼운 표면부를 절단하는 제1절단단계(S1)를 거쳐, 금속 폐기물(100) 내부를 밴드 쏘 절단부재(500)를 이용하여 절단하는 제2절단단계(S2)를 포함한다.

도 9은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 대형 금속 폐기물 절단방법의 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 금속 폐기물(100) 금속 폐기물 절단 방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 금속 폐기물(100)을 지지하는 지지대(200) 상에 금속 폐기물(100)을 설치하는 설치단계(S100)를 거쳐 지지대(200)와 이격되어 설치된 절단 부스(300)의 적정 작업 위치로 금속 폐기물(100)을 지지부(201)에 설치된 롤러(202)를 이용하여 이송시키는 이송단계(S200)를 수행한다.

금속 폐기물(100)이 절단 부스(300)의 적정 위치로 이송된 후 금속 폐기물(100)을 지지대(200)에 고정시키는 고정단계(S300)를 수행한다.

금속 폐기물(100)을 고정시킨 후, 절단 부스(300) 상단으로부터 이격되어 천정이나 프레임에 설치된 워터젯 절단부재(400)를 이용하여 금속 폐기물(100)을 절단하는 제1절단단계(S400)을 수행하여, 금속 폐기물(100)의 외부의 두꺼운 표면을 제거한다.

절단 부스(300) 내에 설치된 밴드 쏘 절단부재(500)를 이용하여 금속 폐기물(100)의 내부를 절단하는 제2절단단계(S500)를 수행한다.

제1절단단계(S400)와 제2절단단계(S500)를 수행하여 고정위치에서의 금속 폐기물(100)의 절단이 완료된 이후에는 고정부재(204)에서 금속 폐기물을 해제하여 금속 폐기물을 다시 절단하고자 하는 위치로 이송시켜 절단하게 되므로, 이송단계(S200) 내지 제2절단단계(S500)를 반복 수행하게 된다.

절단 부스(300) 내부에서 절단과정에서 발생된 분진, 칩, 가스등이 외부로 배출되지 않도록 절단 부스(300) 내부의 하부면이나 측벽에 배치된 흡입구(307)를 통해 흡입구(307)와 연결된 흡입 펌프를 가동시켜 절단 부스(300) 내부를 음압으로 형성되게 하여 분진, 칩, 가스등을 제거하는 흡입 단계(S600)를 수행한다.

금속 폐기물(100)을 절단하게 되면, 절단된 금속 폐기물(100)은 절단 부스(300)의 하단부 개폐가능하게 설치된 배출구(304)를 통해 배출되고, 배출구(304)의 하부에 설치된 수납용기(600)에 절단된 상기 금속 폐기물을 수납하 는 수납단계(S700)를 수행한다.

수납용기(600)에 수납된 절단 금속 폐기물은 수납된 양에 따라 수납용기(600)를 교체하거나 제거후 다시 설치될 수 있다.

상기 제1절단 단계(S400)는 워터젯 절단 부재(400)에 설치된 워터젯 분사 노즐(402)과 금속폐기물(100)의 간격을 1~2mm로 유지시키는 분사노즐 제어과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2절단 단계(S500)에서, 밴드 쏘 절단부재(500)의 절단 속도는 1.5~3m/s인 것이 바람직하며, 금속 폐기물(100)이 복수의 열로 구성된 세관(1000)일 때, 세관(1000)의 하나의 열과 밴드 쏘 절단부재(500)의 절단날(502)이 이루는 각은 5~10°인 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 대형 금속 폐기물 절단 장치 및 절단 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 금속 폐기물 절단 장치를 도시한 개략도이다.

도3은 증기발생기 세관 목업의 개략도이다.

도 4는 증기발생기 세관 목업을 밴드쏘 절단부재를 이용하여 절단하는 개략도이다.

도 5는 증기발생기 세관 목업을 튜브 지지판에서 15 cm 떨어진 곳에서 밴드쏘 절단부재를 이용하여 절단 실험 결과 모습을 나타낸다.

도 6은 세관의 절단 위치인 7개의 튜브 지지판의 양 옆 15 cm 부분을 나타내는 도면이다.

도 7a는 세관 열 방향과 절단날이 평행인 경우의 모식도이다.

도 7b는 세관 열과 절단날이 임의의 각도로 접촉하는 경우의 모식도이다.

도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 대형 금속 폐기물 절단방법의 순서도이다.

Claims

금속 폐기물을 지지하는 지지대;

상기 지지대와 이격되어 설치된 절단부스;

상기 절단부스 내에 설치되어 상기 금속 폐기물을 절단하는 절단날을 포함하는 밴드 쏘(band saw) 절단부재; 및

상기 절단 부스 상단으로부터 이격되어 설치된 워터젯 절단부재를 포함하는 금속 폐기물 절단 장치로서,

상기 밴드 쏘 절단부재는 길로틴 타입(Guillotine type) 밴드 쏘이며,

상기 밴드 쏘 절단부재는 상기 절단 부스 내에서 이송하기 위한 밴드 쏘 이송용 부재를 포함하고,

상기 밴드 쏘 이송용 부재는 상기 절단 부스 내부의 하단면에 설치된 두 개의 밴드 쏘 이송용 레일들, 및

두 개의 상기 밴드 쏘 이송용 레일 위에 이송가능하게 설치된 두 개의 밴드 쏘 지지봉들을 포함하고,

상기 절단날은 상기 밴드 쏘 지지봉들 사이에서 상하 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제1항에 있어서,

상기 지지대는 상기 금속 폐기물의 길이에 따라 복수 개 설치되며,

상기 금속 폐기물을 지지하는 지지부에는 상기 금속 폐기물을 길이방향으로 이송시킬 수 있는 롤러를 포함하고,

상기 지지부는 상기 금속 폐기물이 이송시 측면으로 이탈하지 않도록 측벽을 가지며,

상기 롤러는 지지부의 중앙 또는 측벽에 복수개 설치된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제2항에 있어서,

복수의 상기 지지대 중 상기 절단 부스와 인접한 하나 이상의 지지대는 상기 금속 폐기물을 절단중 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제1항에 있어서,

상기 절단 부스는 상기 절단 부스의 측면에 내부를 관찰할 수 있도록 납유리창을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제4항에 있어서,

상기 절단 부스는 상기 금속 폐기물이 상기 절단 부스 내에 인입되기 위한 개폐가능한 인입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제5항에 있어서,

상기 절단 부스의 하부에 복수개의 절단부스 지지대 및 절단부스 지지대의 하부면에 결합된 절단부스 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
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제1항에 있어서,

상기 워터젯 절단 부재는 노즐,

상기 노즐의 측면에 부착되어 상기 노즐과 상기 금속 폐기물간의 거리를 측 정하는 레이저 센서,

상기 노즐을 상하 운동가능하게 하는 노즐이송모터, 및

상기 노즐과 상기 금속 폐기물간의 거리를 일정하게 유지시키도록 상기 노즐을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제1항에 있어서,

상기 절단 부스의 하단부에 절단된 금속 폐기물을 배출시키는 배출구를 포함하고,

상기 배출구의 하부에 설치된 절단 폐기물을 수납하는 수납용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제10항에 있어서,

상기 수납용기의 상부면은 깔대기 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제11항에 있어서,

상기 수납용기는 이송을 위해 하부 또는 측면에 수납용기 이송용 휠을 포함 하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
금속 폐기물을 지지하는 지지대;

상기 지지대와 이격되어 설치된 절단부스;

상기 절단부스 내에 설치된 밴드 쏘 절단부재;

상기 절단 부스 상단에 설치된 워터젯 절단부재;

상기 절단 부스의 하단부에 설치된 절단 폐기물을 수납하는 수납용기; 및

상기 절단 부스의 내부에 설치된 흡입구를 통해 분진 또는 가스를 제거하기 위한 흡입 펌프를 포함하는 금속 폐기물 절단 장치로서,

상기 밴드 쏘 절단부재는 길로틴 타입(Guillotine type) 밴드 쏘이며,

상기 밴드 쏘 절단부재는 상기 절단 부스 내에서 이송하기 위한 밴드 쏘 이송용 부재를 포함하고,

상기 밴드 쏘 이송용 부재는 상기 절단 부스 내부의 하단면에 설치된 두 개의 밴드 쏘 이송용 레일들, 및

두 개의 상기 밴드 쏘 이송용 레일 위에 이송가능하게 설치된 두 개의 밴드 쏘 지지봉들을 포함하고,

상기 밴드 쏘 절단부재의 절단날은 상기 밴드 쏘 지지봉들 사이에서 상하 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
제13항에 있어서,

상기 흡입구는 상기 절단 부스의 벽면 또는 하부면에 설치된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 장치.
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금속 폐기물을 지지하는 지지대 상에 금속 폐기물을 설치하는 설치단계;

상기 지지대와 이격되어 설치된 절단 부스로 상기 금속 폐기물을 이송시키는 이송단계;

상기 금속 폐기물이 상기 절단 부스로 이송된 후 상기 금속 폐기물을 상기 지지대에 고정시키는 고정단계;

상기 절단 부스 상단으로부터 이격되어 설치된 워터젯 절단부재를 이용하여 상기 금속 폐기물을 절단하는 제1절단단계;

상기 절단 부스 내에 설치된 밴드 쏘 절단부재를 이용하여 상기 금속 폐기물을 절단하는 제2절단단계를 포함하는 금속 폐기물 절단 방법으로서,

상기 밴드 쏘 절단부재는 길로틴 타입(Guillotine type) 밴드 쏘이며,

상기 밴드 쏘 절단부재는 상기 절단 부스 내에서 이송하기 위한 밴드 쏘 이송용 부재를 포함하고,

상기 밴드 쏘 이송용 부재는 상기 절단 부스 내부의 하단면에 설치된 두 개의 밴드 쏘 이송용 레일들, 및

두 개의 상기 밴드 쏘 이송용 레일 위에 이송가능하게 설치된 두 개의 밴드 쏘 지지봉들을 포함하고,

상기 밴드 쏘 절단부재의 절단날은 상기 밴드 쏘 지지봉들 사이에서 상하 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.
제16항에 있어서,

상기 절단 부스 내의 분진 또는 가스를 흡입 펌프를 이용하여 흡입하는 흡입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.
제17항에 있어서,

상기 절단 부스의 하단부에 절단된 상기 금속 폐기물을 배출시키는 배출구를 포함하고, 상기 배출구의 하부에 설치된 수납용기에 절단된 상기 금속 폐기물을 수납하는 수납단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.
제18항에 있어서,

상기 제1절단 단계는 상기 워터젯 절단 부재에 설치된 워터젯 분사 노즐과 상기 금속폐기물의 간격을 1~2mm로 유지시키는 분사노즐 제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.
제16항에 있어서,

상기 제2절단 단계에서, 상기 밴드 쏘 절단부재의 절단 속도는 1.5~3m/s인 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.
제16항에 있어서,

상기 제2절단 단계에서, 상기 금속 폐기물이 복수의 열로 구성된 세관일 때, 상기 세관의 하나의 열과 상기 밴드 쏘 절단부재의 절단날이 이루는 각은 5~10°인 것을 특징으로 하는 금속 폐기물 절단 방법.