KR101907318B1

KR101907318B1 - 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치

Info

Publication number: KR101907318B1
Application number: KR1020170091704A
Authority: KR
Inventors: 김해동
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-10-11

Abstract

본 발명은 고로 출선구 내부를 용해굴착하는 산소 파이프를 점화시키기 위한 착화 장치에 관한 것으로, 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 하고 종단부의 외부 원주면을 따라 내부와 관통 형성된 다수개의 회오리 분사구가 구비되는 착화봉 몸체와, 상기 착화봉 몸체 내부에 위치하되 일측단에는 원기둥부가 형성되고 타측단에는 일정길이의 내부가 빈 원통이 길이 방향으로 갈라져 분리부가 형성되는 회오리 생성부재와, 원기둥 형상을 하고 상기 회오리 생성부재의 원기둥부와 결합되어 상기 착화봉 몸체 일측단을 밀폐하는 내화부재를 포함하고, 1차로 상기 산소 파이프를 통해 상기 회오리 생성부재로 배출되는 산소는 상기 회오리 생성부재를 감싸며 회오리를 형성하며 분출된 후, 2차로 상기 회오리 분사구로 배출되어 상기 착화봉 몸체를 감싸며 회오리를 형성하며 분출되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치를 제공한다.

Description

고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치{Apparatus for ignition of oxygen pipe for blast furnace tapping hole}

본 발명은 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산소 파이프의 종단에 장착되는 팁의 구조를 개량함으로써 산소 파이프가 출선구에 삽입될 때 출선구의 복사열에 의해 곧바로 착화가 일어날 수 있도록 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로란 철광석과 코크스 연료 및 기타 부원료 등을 내부에 장입한 후 고온의 열풍을 고로 내부로 불어 넣어 주면 코크스가 연소되어 철광석이 환원 반응을 일으켜 쇳물인 용선을 만들 때 사용되는 설비이다. 고로에서 만들어진 내부 용융물은 하부에 고이게 되고 어느 정도 양 이상 고이게 되면 고로 하부 벽체에 형성되어 있는 출선구를 통해 외부 대탕도로 배출된다. 이러한 작업을 출선 작업이라 한다.

출선 작업 전에는 고로의 출선구에 머드(mud)를 채워 소성시킴으로써 출선구를 밀폐시켜 환원 반응 도중에 용선이 출선되는 것을 방지하게 된다. 이 후 상술한 것처럼 출선 작업을 위해 출선구에 채워진 머드(mud)를 굴착하여 출선구를 개방하기 위하여 개공기라 불리는 장치를 이용하게 된다. 개공기는 선단에 개공 탭이 형성된 바 형태의 태핑 바를 구비하고 있으며 상기 태핑 바는 드릴링 모터에 의해 회전되어서 출선구를 밀폐하고 있는 머드를 굴착하게 된다.

그런데, 일반적인 출선 작업에서는 개공기에 의해 출선 작업이 완료되지만 개공기의 고장, 노황 및 출선구의 상황에 따라 개공기만으로는 출선구 관통이 어려워지는 상황이 발생하기도 한다. 이때는 추가적으로 산소 파이프를 이용하여 출선구 내부 심도를 용해하는 작업을 실시하게 된다.

도 1의 (a)에는 출선구(1)의 심도부(2)가 출선구 균열 발생으로 흘러나오는 고로 내부의 용융물에 의해 일발비트(40)가 용해 마모되는 것을 방지하기 위해 심도부(2)가 관통되기 전에 일발비트(40)를 후퇴시킴으로써 심도부(2) 내부에 용융물로 폐색부(A)가 형성된 상태를 타나낸 것이다. 이 때 작업자는 산소 파이프(10)를 착화시킨 후 심도부(2)에 삽입시켜 내부의 폐색부(A)를 굴착하는 작업을 하게 된다.

도 1의 (b)에는 개공기로 출선구(1)의 심도부(2)를 관통하는 작업 도중에 흘러나오는 고로 내부의 용융물에 의해 일발비트(40)가 함께 융착됨으로써 일발비트(40)를 후퇴시키지 못해서 융착부(B)가 그대로 심도부(2)에 남아있는 상태를 나타낸 것이다. 이 때 작업자는 산소 파이프(10)를 착화시킨 후 후퇴하지 못한 일발비트(40)를 출선구(1) 근처에서 용해 절단시키고 이어서 심도부(2)를 서서히 용해시켜가며 융착부(B)를 굴착하는 작업을 하게 된다.

그런데, 위의 작업을 위해서는 산소 파이프(10)를 출선구(1)의 심도부(2)에 삽입하기 전에 산소 파이프(10)를 착화시켜야 한다.

도 2의 (a)에는 작업자가 용선슬래그(4)가 흐르는 고열 지역에서 머드재(20)를 자연 발화시켜 산소 파이프(10)를 착화시키는 방법을 나타내고 있고, 도 2의 (b)에는 작업자가 용융물 채취 기구(30)에 용선을 담아오면 상기 용선에 산소 파이프(10)를 직접 접촉시켜 착화시키는 방법을 나타내고 있다.

하지만, 위와 같은 산소 파이프(10) 착화 방법은 작업자에게 고도의 숙련도를 필요로 하고 작업의 숙련도에 따라 산소 파이프(10)의 착화 시간이 유동적으로 변하게 된다. 이에 따라 산소 파이프(10)의 착화 시간이 지연되고 그에 의해 출선 작업도 지연되어 생산량 저하가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 위와 같은 산소 파이프(10) 착화 방법에서 작업자가 고열 지역에서 장시간 노출되면 육체적 및 정신적인 부담이 가중되어 화상과 같은 안전사고의 발생 위험이 높아지는 문제점이 있다.

관련선행기술로는 한국공개특허 제10-2011-0101725호(공개일 2011. 09. 16.)가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 고로의 출선 작업에 사용되는 산소 파이프가 단순히 산소를 분출하기만 하여 착화 시까지 시간이 걸리고 쉽게 착화되지 않는 문제점을 해결하기 위하여 산소 파이프 선단부에 착화 장치를 장착하여 산소가 일정 시간 머무를 수 있게 함으로써 산소 파이프의 착화 작업이 신속하게 용이하게 수행되도록 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치는, 내부가 비어 있는 원통 형상을 하고 종단부의 외부 원주면을 따라 내부와 관통 형성된 다수개의 회오리 분사구가 구비되는 착화봉 몸체와, 상기 착화봉 몸체 내부에 위치하되 일측단에는 원기둥부가 형성되고 타측단에는 일정길이의 내부가 빈 원통이 길이 방향으로 갈라져 분리부가 형성되어 있는 회오리 생성부재와, 원기둥 형상을 하고 상기 회오리 생성부재의 원기둥부와 결합되어 상기 착화봉 몸체 일측단을 밀폐하는 내화부재를 포함하고, 1차로 상기 산소 파이프를 통해 상기 회오리 생성부재로 배출되는 산소는 상기 회오리 생성부재를 감싸며 회오리를 형성하며 분출된 후, 2차로 상기 회오리 분사구로 배출되어 상기 착화봉 몸체를 감싸며 회오리를 형성하며 분출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 착화봉 몸체와 회오리 생성부재는 가연재로 이루어지고, 상기 내화부재는 내화재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 착화봉 몸체는, 종이가 다수 회 둥글게 감겨서 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 착화봉 몸체의 회오리 분사구는, 상기 회오리 생성부재의 분리부가 위치한 부위에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 착화봉 몸체의 회오리 분사구는, 상기 착화봉 몸체의 종단면을 기준으로 내측 원의 접선과 기 설정된 크기만큼 기울어져서 형성되고, 상기 착화봉 몸체의 횡단면을 기준으로 내측 면에서 그어지는 수직선과 기 설정된 크기만큼 기울어져서 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 회오리 생성부재는, 가연성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 회오리 생성부재의 분리부는, 단면이 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하는 제1 분리부와, 단면이 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하고 상기 제1 분리부와 마주보며 위치하는 제2 분리부와, 상기 제1 분리부와 제2 분리부가 서로 이격됨으로써 형성된 길이 방향의 홈인 분출구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 분리부와 제2 분리부는 단면에서 보아 서로 좌우로 어긋나서 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 고로의 출선 작업에 사용되는 산소 파이프에 착화 장치를 장착하여 산소 파이프를 통해 분출되는 산소가 일정 시간 동안 상기 착화 장치 부위에 머무르도록 하여 착화가 쉽고 빠르게 일어나게 하고 있기 때문에 산소 파이프의 착화 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 작업자의 안전사고 예방에 기여하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 산소 파이프에서 분출되는 산소가 산소 파이프의 종단에서 일정 시간 동안 회오리를 형성하며 머무르도록 할 수 있기 때문에 산소 파이프를 직접 출선구의 심도부에 삽입하기만 하면 자연 발화에 의해 착화가 일어나게 하는 효과가 있고, 따라서 산소 파이프를 착화하는 작업을 따로 할 필요가 없어 출선 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 산소 파이프를 이용한 출선구 굴착 작업을 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 산소 파이프를 착화하는 작업을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 사시도와 종단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 횡단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 회오리 생성부재와 내화부재 및 그 작동 상태도이다.
도 6은 도 3에 도시된 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 작동 상태도를 나타내는 사시도 및 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치가 현장에서 사용될 때의 작업예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 사시도와 종단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 횡단면도로서, 본 발명의 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)는 외부 몸체인 착화봉 몸체(110)와, 내부 몸체인 회오리 생성부재(120) 및 내화부재(130)를 포함할 수 있다.

먼저, 위와 같이 이루어지는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)는 산소 파이프(10)에서 배출되는 산소가 1차로 내부의 회오리 생성부재(120)에 의해 회오리를 형성하며 회오리 생성부재(120)를 감싸며 머물게 되고 2차로 외부의 착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)에 의해 회오리를 형성하며 착화봉 몸체(110)를 감싸며 머물게 하여 산소 파이프(10)가 출선구(1)의 심도부(2)에 삽입될 때 내부의 고온의 복사열에 의해 쉽고 빠르게 자연발화가 일어날 수 있도록 한다.

착화봉 몸체(110)는 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 하고 일측 종단부의 외부 원주면을 따라 내부와 관통 형성된 다수개의 회오리 분사구(111)가 구비된다.

착화봉 몸체(110)는 가연재로 이루어져 외부로 분사되는 산소와 함께 고온의 복사열에 의해 쉽게 착화가 일어날 수 있도록 하는데, 본 발명의 일실시예에서는 일정 길이와 폭의 종이가 다수 회 둥글게 감겨서 제조되는 것을 예로 들었다. 물론 상기 종이 외에도 가연재로 사용될 수 있는 다른 재료를 사용해 착화봉 몸체(110)를 제조할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)는 착화봉 몸체(110)의 종단부 둘레를 따라 하나 이상, 다수개가 형성되도록 하는데 본 발명의 일실시예에서는 동일한 간격으로 0ㅀ, 45ㅀ, 90ㅀ, 180ㅀ 위치에 일정한 직경으로 4개가 형성된 것을 예로 들었다. 물론 회오리 분사구(111)의 형성 개수는 착화봉 몸체(110)의 재질과 크기, 회오리 분사구(111)의 크기에 따라 얼마든지 달라질 수 있음은 당연하다 할 것이다. 다시 말하면, 착화봉 몸체(110)의 단면적의 직경이 클수록 회오리 분사구(111)의 개수는 더 많아질 수도 있고, 회오리 분사구(111)의 직경 크기가 작아질수록 더 많아질 수도 있는 것과 같은 방식이다.

착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)는 회오리 생성부재(120)의 분리부(122, 123)가 위치한 부위에 형성되도록 함으로써 회오리 생성부재(120)에서 분출되는 산소가 곧바로 회오리 분사구(111)로 용이하게 분출될 수 있도록 한다.

착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)는, 산소가 분출될 때 착화봉 몸체(110)를 감싸며 분출될 수 있도록 경사지게 형성된다. 다시 말하면 착화봉 몸체(110)의 종단면을 기준으로 경사지게 형성되고 횡단면을 기준으로 또 한 번 경사지게 형성되어서 분출되는 산소는 다수개의 회오리 분사구(111)를 기점으로 여러 개의 갈래로 착화봉 몸체(110)를 감싸며 분출되게 된다. 이는 산소가 분출될 때 곧바로 외부로 향하지 않고 일정 시간동안 착화봉 몸체(110) 주위에 머무르게 하는 효과가 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)는 착화봉 몸체(110)의 종단면을 기준으로 내측 원에 접선을 그을 때 기 설정된 크기인 θ₁만큼 기울어져서 형성된다.

즉, 회오리 분사구(111)가 내측 원의 접선과 수직이 된다면 착화봉 몸체(110)의 종단면을 기준으로 중심으로부터 방사선 형태로 곧바로 뻗어나가는 형상을 가지게 되므로 분출되는 산소가 곧바로 외부로 분출되게 된다. 하지만 본 발명의 일실시예에서는 회오리 분사구(111)는 내측 원의 접선과 30ㅀ 내지 60ㅀ 만큼 기울어져서 형성되도록 함으로써 분출되는 산소가 착화봉 몸체(110)의 둘레를 감싸며 분출되도록 한 것을 예로 들었고 바람직하게는 45ㅀ 만큼 기울어져서 형성되게 할 수 있다. 물론 상술한 회오리 분사구(111)는 내측 원의 접선과 대략 45ㅀ 만큼 기울어진 것은 일예에 불과하며 착화봉 몸체(110)의 크기 및 재질, 산소 파이프(10)에 분출되는 산소의 배출량 등에 따라 얼마든지 변용이 가능함은 당연하다 할 것이다.

그리고, 도 4의 (b)를 참조하면, 착화봉 몸체(110)의 회오리 분사구(111)는 다시 한 번 착화봉 몸체(110)의 횡단면을 기준으로 내측 면에서부터 외부로 그어지는 수직선과 기 설정된 크기인 θ₂만큼 만큼 기울어져서 형성된다.

즉, 회오리 분사구(111)가 착화봉 몸체(110)의 횡단면을 기준으로 내측 면에서부터 외부로 그어지는 수직선과 같은 방향을 가지게 되면 중심으로부터 방사선 형태로 곧바로 뻗어나가는 형상을 가지게 되므로 분출되는 산소는 곧바로 외부로 분출되게 된다. 하지만 본 발명의 일실시예에서는 회오리 분사구(111)는 착화봉 몸체(110)의 횡단면을 기준으로 내측 면에서부터 외부로 그어지는 수직선과 30ㅀ 내지 60ㅀ 만큼 기울어져서 형성되도록 함으로써 분출되는 산소가 착화봉 몸체(110)의 둘레를 감싸며 분출되도록 한 것을 예로 들었고 바람직하게는 45ㅀ 만큼 기울어져서 형성되게 할 수 있다. 물론 상술한 회오리 분사구(111)는 착화봉 몸체(110)의 횡단면을 기준으로 내측 면에서부터 외부로 그어지는 수직선과 대략 45ㅀ 만큼 기울어진 것은 일예에 불과하며 착화봉 몸체(110)의 크기 및 재질, 산소 파이프(10)에 분출되는 산소의 배출량 등에 따라 얼마든지 변용이 가능함은 당연하다 할 것이다.

이와 같이 형성된 회오리 분사구(111)에 의해서 분출되는 산소는 2차로 회오리를 형성하며 분출되도록 하는 기능을 수행하게 되는데 이에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.

회오리 생성부재(120)는 착화봉 몸체(110) 원통 빈 공간 내부에 위치하되 일측단에는 내화부재(130)와 연결되고 회오리 생성부재(120)를 고정할 수 있는 원기둥부(121)가 형성되고 타측단에는 일정길이의 내부가 빈 원통형이 길이 방향으로 갈라진 분리부인 제1, 2 분리부(122, 123)가 형성된 후 산소 파이프(10)와 결합되게 된다.

회오리 생성부재(120)는 전체적으로 가연재로 이루어져서 산소 파이프(10)에서 분출되는 산소와 함께 고온의 복사열에 의해 쉽게 착화가 일어날 수 있도록 하는데, 본 발명의 일실시예에서는 모양의 형성이 용이한 가연성의 플라스틱 재료를 이용한 것을 예로 들었다. 물론 상기 가연성의 플라스틱 외에도 가연재로 사용될 수 있고 성형이 용이한 다른 재료를 사용해 회오리 생성부재(120)를 제조할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

회오리 생성부재(120)의 타측단에 형성된 분리부는 본 발명의 일실시예에서 빈 원통형이 중간 부분이 갈라진 형상을 하고 상부의 제1 분리부(122)와, 하부의 제2 분리부(123), 그리고 상기 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123) 사이의 공간인 분출구(124)를 포함한다.

제1 분리부(122)는 상술한 바와 같이 일정 두께와 길이를 갖는데 단면에서 보아 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하도록 형성된다.

제2 분리부(123)는 제1 분리부(122)와 대응되는 형상과 모양을 가지며 한 쌍을 이루도록 마주보며 위치하고 있는데, 제1 분리부(122)와 마찬가지로 일정 두께와 길이를 갖는데 단면에서 보아 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하도록 형성된다.

분출구(124)는 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)가 서로 이격됨으로써 형성된 길이 방향의 홈을 말하는 것으로 이 홈을 통해 회오리 생성부재(120)이 타측단에 연결된 산소 파이프(10)를 통해 유입되는 산소가 분출되게 된다.

도 3의 (b)를 참조하면, 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)는 단면에서 보아 서로 좌우로 어긋나서 위치하도록 형성된 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 회오리 생성부재(120)는 전체 길이의 1/3 가량은 내부가 채워진 원통형의 원기둥부(121)가 내화부재(130)에 결합 고정되고 전체 길이의 2/3 가량은 일정 두께를 갖고 내부가 비어있는 원통형이 상하로 어긋나게 갈라져 결합된 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)로 이루어지게 된다.

그리고, 위와 같이 상하로 어긋나게 갈라져 결합된 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)에 의하면 중심부로부터 유입된 산소가 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123) 사이의 분출구(124)로 빠져나갈 때 방사선 형태로 곧장 빠져 나가지 않고 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)의 겉면을 따라서 분출되도록 하는 효과를 가지게 한다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.

내화부재(130)는 원기둥 형상을 하고 회오리 생성부재(120)의 원기둥부(121)와 결합된 후 착화봉 몸체(110)의 일측단에 삽입 설치되어 착화봉 몸체(110) 일측단을 내부로부터 밀폐하는 기능을 수행하게 된다.

내화부재(130)는 내부의 회오리 생성부재(120)에서 분출되는 산소가 착화되어 어느 정도까지 연소가 이루어질 때까지 산소가 계속하여 분출될 수 있도록 견딜 수 있는 내화재로 이루어지게 된다. 여기서 내화재는 고온의 연소 가스, 화학 작용 등에도 충분히 견딜 수 있는 재료를 말하는 것으로 점토질, 고알루미나질, 크롬질 등이 있다.

이하에서는 위와 같이 이루어지는 본 발명의 일실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

도 5는 도 4에 도시된 회오리 생성부재와 내화부재 및 그 작동 상태도이고, 도 6은 도 3에 도시된 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치의 작동 상태도를 나타내는 사시도 및 종단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치가 현장에서 사용될 때의 작업예를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)는 먼저 착화봉 몸체(110)의 내부에 회오리 생성부재(120)가 위치한 방향으로 산소 파이프(10)를 분리부(122, 123)과 연결되도록 결합한 후 산소가 전혀 없는 출선구(1)의 심도부(2)로 삽입한 후 산소 파이프(10)에 연결된 산소 밸브를 개방하여 심도부(2)의 고온의 복사열에 의해 착화봉 몸체(110)가 점화되고 이이서 내부의 가연성의 플라스틱으로 이루어진 회오리 생성부재(120)까지 연소가 되어서 산소 파이프(10)의 선단부가 착화되도록 한다.

여기서 본 발명의 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)에 의하면 내부로부터 1차와 2차에 걸쳐서 산소가 회오리를 형성하여 분출되는 산소가 산소 파이프(10)의 선단부에 머무르도록 하게 된다.

도 6을 참조하면 착화봉 몸체(110)가 출선구(1)의 심도부(2)에 삽입된 후 회오리 생성부재(120)의 분리부인 제1, 2 분리부(122, 123)와 연결되는 상기 산소 파이프(10)를 통해 회오리 생성부재(120)로 배출되는 산소는 1차로 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)가 서로 어긋나게 위치함으로써 형성된 분출구(124)에 의해 회오리 생성부재(120)의 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)를 감싸며 1차 회오리를 형성하며 분출된다. 또한 분출된 산소는 회오리 생성부재(120)의 원기둥부(121) 측 방향으로는 빠져나갈 장소가 없기 때문에 분출구(124)를 통해 빠져나오는 산소는 회오리가 더욱 가속화되게 된다.

그런 연후에, 분출구(124)에 의해 분출된 산소는 종단부가 내화부재(130)에 의해 밀폐되어 있기 때문에 제1 분리부(122)와 제2 분리부(123)의 외측면에 위치하고 있는 회오리 분사구(111)로 분사되게 된다.

이 때 회오리 분사구(111)는 본 발명의 일실시예에서 착화봉 몸체(110)의 둘레의 0ㅀ, 45ㅀ, 90ㅀ, 180ㅀ의 위치에 약 45ㅀ 만큼 각각 횡방향과 종방향으로 기울어져서 형성되어 있기 때문에 착화봉 몸체(110) 주위를 감싸며 2차 회오리를 이루면서 분사되게 되고 심도부 내벽(2a)에 갇혀서 더욱 착화봉 몸체(110) 주위에 회오리를 가속화하면서 머물게 된다.

이와 같이 산소가 회오리 분사구(111)에 의해 착화봉 몸체(110)를 감싸며 회오리를 형성하도록 함으로써 유속과 압력이 떨어지게 되어 산소 파이프(10)에서 분출되는 산소가 일정 시간 동안 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)에 머무르게 된다. 이에 따라 산소의 접촉 면적도 증가되면서 출선구(1)의 심도부(2) 내의 고온의 복사열에 의해 착화봉 몸체(110)에 자연 발화가 용이하게 일어나게 된다.

즉, 출선구(1)의 심도부(2) 내부에는 고로가스(N₂: 55%~ 60%, CO: 25%~ 30%, CO₂: 10%~14%)가 상존하고 있어 다른 물질이 타는 것을 도와주는 산소가 전혀 없기 때문에 연소 매개체가 존재하더라도 착화가 이루어지지 않고 있지만 산소가 주입되는 순간 착화봉 몸체(110)와 같은 연소 매개체에는 빠른 연소가 이루어지게 된다.

착화봉 몸체(110)의 연소에 이어서 내부의 가연성 플라스틱으로 이루어진 회오리 생성부재(120)까지 연소가 전이되고 자동적으로 산소 파이프(10)의 선단부가 착화가 이루어진다.

결국 착화봉 몸체(1110)는 빠른 속도로 연소되면서 소실 및 탈거된 후 순수한 산소 파이프(10)에 의한 연소로 출선구(10)의 심도부(20)를 용융 굴착하게 된다.

도 7의 (a)는 내부의 용융물에 의해 폐색부(A)가 형성된 심도부(2)에 본 발명의 일실시예인 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(10)가 장착된 산소파이프(10)를 삽입시켜 자연발화를 일으켜 굴착 작업을 하는 것을 도시한 것이고, 도 7의 (b)는 내부의 용융물에 의해 일발비트(40)가 후퇴하지 못하고 폐색부(A)가 형성되었을 때 출선구(1) 근처에 본 발명의 일실시예인 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(10)가 장착된 산소파이프(10)를 접촉시켜 일반비트(40)를 절단하는 작업을 하는 것을 도시한 것이다.

따라서, 본 발명의 일실시예인 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치(100)에 의하면 산소 파이프(10)를 착화시키기 위해 따로 작업을 할 필요 없이 산소 파이프(10)가 요구되는 현장에서 산소 파이프(10)를 직접 접근시키기만 하면 자연발화에 의해 산소 파이프(10)가 착화되기 때문에 산소 파이프(10)의 착화 작업을 생략할 수 있어 출선 작업에 소요되는 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명의 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1: 출선구 2: 심도부
2a: 심도부 내벽 3: 고로 용융물
4: 용선슬래그 5: 대탕도
10: 산소 파이프 20: 머드재
30: 용융물 채취 기구 40: 일발비트
100: 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치
110: 착화봉 몸체 111: 회오리 분사구
120: 회오리 생성부재 121: 원기둥부
122: 제1 분리부 123: 제2 분리부
124: 분출구 130: 내화부재
A: 폐색부 B: 융착부

Claims

고로 출선구 내부를 용해굴착하는 산소 파이프를 점화시키기 위한 착화 장치에 있어서,
내부가 비어 있는 원통형의 형상을 하고 종단부의 외부 원주면을 따라 내부와 관통 형성된 다수개의 회오리 분사구가 구비되는 착화봉 몸체;
상기 착화봉 몸체 내부에 위치하되 일측단에는 원기둥부가 형성되고 타측단에는 일정길이의 내부가 빈 원통이 길이 방향으로 갈라져 분리부가 형성되는 회오리 생성부재;
원기둥 형상을 하고 상기 회오리 생성부재의 원기둥부와 결합되어 상기 착화봉 몸체 일측단을 밀폐하는 내화부재;를 포함하고,
1차로 상기 산소 파이프를 통해 상기 회오리 생성부재로 배출되는 산소는 상기 회오리 생성부재를 감싸며 회오리를 형성하며 분출된 후,
2차로 상기 회오리 분사구로 배출되어 상기 착화봉 몸체를 감싸며 회오리를 형성하며 분출되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 착화봉 몸체와 회오리 생성부재는 가연재로 이루어지고, 상기 내화부재는 내화재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 착화봉 몸체는,
종이가 다수 회 둥글게 감겨서 제조되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 착화봉 몸체의 회오리 분사구는,
상기 회오리 생성부재의 분리부가 위치한 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 착화봉 몸체의 회오리 분사구는,
상기 착화봉 몸체의 종단면을 기준으로 내측 원의 접선과 기 설정된 크기만큼 기울어져서 형성되고, 상기 착화봉 몸체의 횡단면을 기준으로 내측 면에서 그어지는 수직선과 기 설정된 크기만큼 기울어져서 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 회오리 생성부재는,
가연성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제1항에 있어서,
상기 회오리 생성부재의 분리부는,
단면이 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하는 제1 분리부;
단면이 내부가 비어 있는 반원형의 형상을 하고 상기 제1 분리부와 마주보며 위치하는 제2 분리부;
상기 제1 분리부와 제2 분리부가 서로 이격됨으로써 형성된 길이 방향의 홈인 분출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 분리부와 제2 분리부는 단면에서 보아 서로 좌우로 어긋나서 위치하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구 굴착용 산소 파이프 착화 장치.