KR0129056B1 - 래이들 내의 슬래그 두께 측정장치 - Google Patents
래이들 내의 슬래그 두께 측정장치Info
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Abstract
본발명은 레이들내의 용강 상부에 떠있는 슬래그두께를 측정하는 장치에 관한 것으로써, 구동장치인 모터와 랙크 및 엔코더는 시료채취 장치에 고정되어 있으며, 일정한 형상의 침지봉을 레이들 상부로 부터 슬래그 층을 통과하여 용강까지 침지시켜 용강과 슬래그의 부력차에 의한 침지봉의 겉보기 무게를 하중센서로 감지하여, 침지봉의 이동거리에 따른 겉보기 무게 변화를 측정하고, 그 기울기의 변화로 부터 슬래그 두께를 환산하는 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정장치를 제공한다.
Description
제1도는 종래의 와류식 거리계를 이용한 슬래그 두께 측정 방식을 도시한 구성도.
제2도는 종래의 전기 저항차를 이용한 슬래그 두께 측정방식을 도시한 구성도.
제3도는 본발명의 슬래그 두께 측정 원리를 도시한 구성도.
제4도는 본발명의 이론적인 겉보기 하중 변화를 도시한 그래프도.
제5도는 본발명의 슬래그 두께 측정장치를 도시한 구성도.
제6도는 본발명에 의한 실측 그래프도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
7 : 구동장치 9 : 랙크(Rack)
10 : 엔 코더 13 : 정속모터
14 : 로드셀(load cell) 16 : 컴퓨터
18 : 침지봉 19 : 연결봉
100 : 레이들(Ladle) 102 : 용강
103 : 슬래그층
본발명은 제강공정중 수강(受鋼) 레이들(이하 레이들이라고함)내의 슬래그 두께를 용이하게 측정할수 있는 장치에 관한 것이다.
제강공정에서 전로 취련이 끝난 용강은 다음 단계의 정련을 위해 레이들로 받게 된다. 이때 전로 노내 반응의 부산물로 생성된 전로슬래그는 불가피하게 용강에 유입되어, 용강과의 밀도 차에 의해 레이들 상부에 떠있게 된다. 이러한 전로슬래그는 용강의 청정성을 감소시키고 탈산제인 알루미늄 등의 실수율을 저하시킬뿐만 아니라 유해원소인 인(燐)등을 재차 용강속으로 혼입시킬 우려가 있으므로, 전로 출강시에 생석회, 형석 등을 투입하여 용강의 오염을 방지하고 있다. 이때, 투입량을 최적화하기 위해서는 전로슬래그의 유입량을 정확하게 파악해야 하며, 이러한 목적으로 레이들내의 슬래그 두께 측정이 필요하다.
종래의 슬래그 두께 측정방법으로는 제1도에서와 같은 와류(渦流, Eddy curre nt)식 거리계를 사용하는 방법. 제2도에서와 같은 슬래그와 용강과의 전기저항차를 이용하는 방법(전기저항차를 이용한 방법은 이외에도 다수 있음)등이 있으며, 또한 산소농도차를 이용하고나 정도(精度)는 떨어지지만 간편하게 측정할수 있는 온도차를 이용하는 방법 등의 다양한 방법이 있다.
먼저 제1도에서와 같은 와류식 거리계를 이용하는 방법은 냉각파이프(105)가 구비되어 있는 와류식 거리계(104)에 의한 자장의 세기를 이용하여 일정한 위치에서 래들(100)내의 용강(102)과의 거리를 측정한 다음 슬래그(103) 표면에 철분말을 뿌려서 슬래그 표면과의 거리를 재차 측정하여 그 차이로서 슬래그 두께를 산출하는 방법이다.
제2도에서와 같은 전기 저항차를 이용하는 방법은 중심전극(106) 및 주위전극(107)에 의해 측정되는 슬래그와 용강간의 비저항(比抵抗) 차이로서 슬래그 두께를 측정하는 것이다. 그러나 상기한 종래의 방법들은 냉각설비 및 변환장치 등의 부대적인 설비와 장치가 추가로 필요하여 상당량의 설비비가 소요되며, 고온에서 작업이 이루어지므로 정기적인 보수를 요하는 번거로움이 뒤따른다. 또한 융점차 즉 슬래그와 용강간의 온도차를 이용하는 방법은 부속설비는 필요없으나 침지시간에 따른 용해정도의 편차가 심하여 측정자간의 오차가 발생하므로 측정치의 신뢰도가 떨어지는 단점이 있다.
본발명자는 상기한 종래 방법들의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 의해 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 간단한 구조에 의해서 슬리그 두께를 정확하게 측정가능한 래이들내의 슬래그 두께 측정장치를 제공함에 그목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본발명은, 래이들내의 용강 상부에 떠있는 슬래그 두께를 측정하는 장치에 있어서, 최하단의 침지봉을 일정한 속도로 움직이게 하는 구동장치와 하중측정센서인 로드셀(Load Cell) 및 인디케이터(Indicator)그리고 개인용 컴퓨터(Personal Computer)로 구성되며, 상기 구동장치는 피니언기어(미도시)를 갖춘 정속모터와 랙크(Rack)로 이루어져 있으며, 랙크에는 움직인 거리를 측정하기 위한 엔코더(Encoder)가 부착되는 한편, 용강의 측온 및 시료채취장치에 장착되고, 상기 랙크의 끝부분은 구멍을 뚫어 핀으로서 로드셀과 연결되며, 로드셀의 다른 한쪽 부분은 역시 핀으로서 연결봉과 체결되고, 연결봉의 끝에는 슬리그와, 용강에 담기는 침지봉이 교환이 용이하도록 나사로 체결됨을 특징으로 하는 레이들내의 슬래그 두께 측정장치를 마련함에 의한다.
이하, 본발명은 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본발명의 슬래그 두께 측정장치(1)는 제5도에 도시된 바와 같이, 최하단부의 침지봉(18)을 일정한 속도로 움직이게 하는 구동장치(7)와 하중측정센서인 로드셀(Load Cell) (14) 및 인디케이터(Indicator)(15) 그리고 개인용 컴퓨터(Personal Compu ter)(16 )로 구성되어 있다. 상기 구동장치(7)는 피니언기어(미도시)를 갖춘 정속모터(13)와 랙크(Rack)(9)로 이루어져 있으며, 랙크(9)에는 움직인 거리를 측정하기 위한 엔코더(Encoder)(10)가 부착되어 있다. 이와같은 구동장치(7)는 슬래그두께 측정시간을 줄이고 부대 설비를 간소화하기 위하여 이미 설치되어 있는 용강의 측온 및 시료채취 장치(Sampler Guide Car )(11)에 장착하여 사용한다. 그리고, 상기 랙크(9)의 끝부분은 구멍을 뚫어 핀(12)으로서 연결봉(19)과 체결되도록 한다. 또한, 연결잭(19)의 끝에는 슬래그(103)와 용강(102)에 담기는 침지봉(18)이 교환이 용이하도록 나사로 체결되어 있으며, 로드셀(14)에서 감지되는 무게는 연결봉(19)과 침지봉(18)의 전체 무게에 해당된다. 상기 침지봉(18)이 슬래그층(103)과 용강(102)을 통과할 때의 겉보기 무게 변화는 로드셀(14)에서 감지하여, 인디케이터(15)를 통하여 컴퓨터(16)로 전송되며, 동시에 침지봉(18)의 하강거리 역시 랙크(9)에 부착된 엔코더(10)를 통하여 컴퓨터(16)로 전송된다. 상기 컴퓨터(16)에서는 침지봉(18)의 하강거리에 따른 겉보기 부게 변화를 연속적으로 나타내게 되며, 이로부터 슬래그 층의 두께를 직접 알 수 있다. 한편 침지봉의 높이는 예상되는 슬래그 층(103)의 두께보다 충분히 커야하며, 침지되는 시간 즉, 침지봉(18)의 하강속도는 침지봉(18)이 용강(102)에 용해되지 않는 범위내에서 조정하는 것이 측정에 용이하다.
또한 침지봉(18)의 무게는 용강류에 흔들림이 적으면서 조작이 간편하도록 해야하며, 로드셀(14)은 인장하중 및 부력, 즉 압축하증을 받으므로 인장-압축 겸용을 사용하여야 한다.
상기와 같이 구성된 본발명은 제3도에 도시된 바와같이, 반경이r(cm)이고, 무게가w(g)인 원통형의 침지봉(18)을 레이들상부로 부터 서서히 침지시키고 시작하면 침지봉(18)은 주위의 유체인 슬래그층(103) 또는 용강(102)으로 부터 부력을 받게 된다. 이때 만약 침지봉(18)이 슬래그(103)와 용강(102)간의 계면인 (c)위치에 도달 하였을 때 부력의 크기는 식(1)과 같이 계산되며, 침지봉(18)이 실제로 받는 겉보기 하중은 침지봉(18)의 무게에서 부력을 뺀 값인 식(2)와 같이 된다.
여기서 Bslags는 침지봉(18)이 스래그층(103)으로 부터 받는 부력, r은 침지봉의 반경, t₁은 슬래그층의 두께, dslag는 슬래그의 밀도, Wnetl은 침지봉(18)의 무게에서 슬래그층(103)으로 부터 받는 부력을 뺀 겉보기무게, w는 침지봉의 두께를 나타낸다. 그후 다시 침지봉(18)이 (d)위치로 용강(102)속으로 잠기게 되면 침지봉의 겉보기하중은 식(3)과 같이 되며, Bnetal 은 식(4)와 같이 계산할수 있다.
여기서 Wnet.2는 침지봉(18)의 무게에서 슬래그층(103)과 용강(102)으로 부터 받는 부력을 뺀 겉보기 무게, Bmatal은 용강으로 부터 받는 부력, t₂용강에 잠긴 깊이, dmetal은 용강의 밀도를 의미하며, 상기의 결과를 연속적으로 나타내면 제4도의 그리프와 같다.
제4도에서 침지봉(18)의 침지깊이에 따른 침지봉의 겉보기 무게 변화를 보면 제3도의 (a) 위치에서는 침지봉의 실제 무게만 나타나지만 침지봉(18)을 하강시켜 슬래그층(103)에 도달하는 (b) 위치에서 부터는 슬래그층(103)으로 부터 부력을 받게 되어 침지봉(18)의 무게는 실제 무게에서 부력만큼 감소한다. 침지봉(18)을 계속 하강함에 따라 침지봉의 겉보기 무게는 슬래그 층(103)과 용강(102)간의 계면인 (c) 위치에 도달할 때까지 일정한 비율로 감소하지만 용강(102)층에 도달하면서 부터는 용강(102)의 밀도가 슬래그의 밀도보다는 훨씬 큼으로 용강(102)으로 부터 더욱 큰 부력을 받게 되어 기울기가 급속히 증가하게 된다. 따라서 제4도로 부터 (b)와 (c)구간이 슬래그 층(103)의 두께로 된다. 그러므로 침지봉(18)의 이동거리와 겉보기 하중 변화만 연속적으로 측정하면 슬래그층(103)의 두께를 알 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
제강공정에서 전로에서 레이들로 출강한 후 레이들은 버블링 스탠드(Bubbling Stand)로 이동하여측온과 시료채취를 한다. 본발명에서의 슬래그 두께 측정은 버블링 스탠드에서 실시한 것으로서, 본 발명에서 사용된 침지봉(18)은 원통형의 스틸로 제작하였으며, 직경은 150nm, 높이는 300nm였다. 랙크(9)의 행정(Stroke)은 700nm, 하강속도는 12.5nm/sec였으며, 최대허용하중은 70㎏이었다. 한편 컴퓨터(16)에서의 데이터전송속도는 초당 10개 정도였으며, 로드셀(14)의 용량은 인장-압축 겸용으로 100㎏급이었다. 본 발명에서 슬래그층두께 측정순서는 다음과 같다. 버블링 스탠드에서 측온과 시료 채취가 완료된후, 시료채취장치(11)를 일정위치까지 하강시킨 다음 연결봉(19)에 부착된 로드셀(14)의 한쪽 끝을 랙크(9)에 핀(12)으로 연결한다. 그 다음 다시 시료채취장치(11)를 침지봉(18)이 슬래그 표면층에 닿지 않을 정도까지 하강시킨 후 정지시킨 다음 모터(13)를 동작시켜 랙크(9)를 일정속도로 하강시키면서 컴퓨터(16)를 통하여 침지봉(18)의 이동거리에 따른 하중 변화를 관찰한다. 침지봉(18)이 슬래그층(103)을 통과하여 용강(102)으로 들어간 것이 확인되면 신속히 시료채취장치(11)를 상승시킨후 랙크(9)에 연결된 핀(12)을 해체하면 작업은 완료된다. 제6도는 본발명에 의히 측정된 실측그래프이다. 침지봉(18)과 연결봉(19)의 실제 무게는 그림에서 보는 바와같이 약 58㎏정도로써 침지봉의 이동거리가 310nm까지는 거의 일정하게 유지되다가 310nm지점에서 겉보기 무게가 감소하는 것으로 보아 슬래그층 표면에 침지봉이 도달하였음을 확인할수 있다. 그후 다시 침지봉(18)이 하강함에 따라 겉보기 무게가 일정한 비율로 감소하다가 462.4nm지점에서 다시 기울기가 변하는 현상을 볼수 있으며, 이 지점에서 침지봉(18)이 용강속으로 들어 갔음을 나타낸다. 따라서 본 측정의 결과 슬래그층(103)의 두께는 152.4nm임을 알 수 있다. 그러므로 본 실험을 통하여 침지봉이 슬래그층(103)을 통과할 때와 용강에 침지되었을 때의 기울기 변화를 명확하게 알 수 있으며, 이로부터 슬리그층의 두께를 산출할 수 있다.
상기에서와 같이 본발명에 의하면 간단한 구조에 의해서 슬래그 두께를 정확하게 측정할수 있는 실용상의 효과를 얻는 것이다.
Claims (1)
- 레이들내의용강 상부에 떠 있는 슬래그 두께를 측정하는 장치에 있어서, 최하단의 침지봉(18)을 일정한 속도로 움직이게 하는 구동장치(7)와 하중측정센서인 로드셀(Load Cell)(14)및 인디케이터(Indicator)(15) 그리고 개인용컴퓨터(Personal Com puter) (16)로 구성되며, 상기 구동장치(7)는 피니언기어(미도시)를 갖춘 정속모터(13)와 랙크(Rack)(9)로 이루어져 있으며, 랙크(9)에는 움직인 거리를 측정하기 위한 엔코더(Encoder)(10)가 부착되는 한편, 용강의 측온 및 시료채취 장치(11)에 장착되고, 상기 랙크(9)의 끝부분은 구멍을 뚫어 핀(12)으로서 로드셀(14)과 연결되며, 로드셀(14)의 다른 한쪽 부분은 역시 핀(12)으로서 연결봉(19)과 체결되고, 연결봉(19)의 끝에는 슬래그(103)와 용강(102)에 담기는 침지봉(18)이 교환이 용이하도록 나사로 체결됨을 특징으로 하는 레이들내의 슬래그 두께 측정장치.
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| KR101599031B1 (ko) * | 2014-10-22 | 2016-03-02 | 삼성중공업 주식회사 | 도막부피측정장치 및 방법 |
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