KR0135760B1 - 액침 프로우브 - Google Patents

액침 프로우브

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KR0135760B1 KR1019890003892A KR890003892A KR0135760B1 KR 0135760 B1 KR0135760 B1 KR 0135760B1 KR 1019890003892 A KR1019890003892 A KR 1019890003892A KR 890003892 A KR890003892 A KR 890003892A KR 0135760 B1 KR0135760 B1 KR 0135760B1
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Abstract

본 발명은 순산소 전로(BOF) 용기 내의 용융 금속용을 분석하기 위한 액침 샘플러 프로우브에 관한 것이다. 프로우브는 슬래그를 관통하고 적절한 깊에 온도 센서 또는 산소 센소를 배치시키도록 하중된다. 플로우트를 갖춘 균형추는 적절한 액침 깊이를 보장한다. 플로우트는 도선이 용융 금속에 접촉하는 것을 방지한다.

Description

액침 프로우브
제1도는 본 발명에 따른 프로우브의 측면 부분 단면도.
제2도는 제1도의 프로우브의 부분 확대 단면도.
제3도는 제2도의 도시한 샘프러의 확대 단면도.
제4도는 제2도의 선 4-4를 따른 샘플러의 확대도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 프로우브12 : 제1추
18 : 열쌍 조립체20 : 금속 파이프
22 : 도선30 : 샘플러 포드
37 : 샐플 공동38 : 가용성 캠
40 : 통기관46 : 플로우트
손산소형 전로(basic oxygen type furnaces)에서 제강할 때, 배드(bath) 온도는 최종 배드 화학 처리 및 온도에 적합한 산소 취입 시간과, 산소 취입 속도와, 산소 취입 부피 조절이 가능하도록 정련 공정 동안 바람직하게 측정된다. 산소 취입 공정 동안, 용탕 배드는 슬래그와 금속 표면의 하부 및 상부에 산소를 취입시킴으로써 교반된다. 정확하고 신뢰성 있는 온도를 측정하기 위하여, 온도 프로우브(probe)가 강(steel) 배드의 표면 아래 및 강/슬래그 층의 경계면에 적절히 액침되어야 한다. 강 배드내 깊은 액침은 산소 랜스로부터 많은 양의 강력한 산소 방출에 의하여 온도 센서(sensor)가 주위로 날리는 것을 방지시킨다. 이상적으로, 센서는 경계면 아래 6인치(15.2cm) 이상 배드에 액침되어야 한다. 제어된 산소 취입이 종료되거나 중단된 후 산소량 측정이 수행되는 것이 바람직하다. 15%의 미만 범위의 탄소 함유량은 금속 배드 내 산소 함유량으로부터 정확히 계산될 수 있다. 온도는 온도 프로우브의 열전쌍에 의해 측정된다. 정확한 양의 탈산제(dexidation agent)를 첨가하기 위하여, 유리 산소(free oxygen)에 대한 산소량을 측정한다.
순산소 전로(BOF) 개구부를 통해서 신뢰성있고 정밀한 산소 취입 온도 프로우브와 탄소 및 샘플 프로우브를 사용하면 제강 시간 및 퍼니스 마모의 절감 효과를 발생시켜, 생산성을 향상시키고 염가이면서 우수한 품질을 보장한다.
용탕의 고밀도 및 프로우브에 의한 조밀 금속의 부력 변량 때문에, 프로우브를 슬래그 층의 화방을 통과하여 금속으로 충분히 주입하는 것을 용이하지 않다. 현재 가장 신뢰할 만한 방법은 파이프를 순산소 전로 용기로 내로 하강시키기 위한 자동식 조립체(motorized assembly)를 갖는 매우 고가인 서브랜스(sublance)를 사용하는 방법이다. 강 밀(mil)내에 상기 서브랜스 장치를 조립하고 장착하는 데 필요한 백만 달러 정도의 비용 때문에, 상기 장치는 바람직하지 않다. 상기 장치는 또한 레이들 퍼니스(ladle furnaces) 및 레이들 금속 스테이션을 사용하는 새로운 강 제조 방법에 부적합하다. 따라서, 자유 낙하 봄브 랜스(bomb lances)가 액침 목적으로 프로우브에 장착되어 중량을 증가시킨다. Cole의 특허 제3,374,122호는 중량식 프로우브의 일 예이다. Ehrenberg의 특허 제3,497,398호는 봄브형 프로우브의 더 발전된 형태이다. 특허 제3,505,871호는 순산소 전로 용기 내로 삽입하기 위한 액침 이송수단의 다른 형태이다.
이들 형태의 드롭 인 센서는 특히 산소의 취입중 슬레그층 아래에서 비효과적이고 일정하지 않은 액침 깊이 때문에 일정하고 신뢰성 있는 결과를 제공하지 않는다. 또한, 정확하고 신뢰성 있는 취입 온도 측정과, 취입 후 정확한 산소량, 탄소량 및 온도 측정을 위해 부력을 극복하여 충분한 통과하도록 제공된 중량은 충분하지 않다.
본 발명은 신뢰성 있는 측정을 위해 슬래그를 통과하여 금속 내 적당한 관통 및 깊이를 얻기 위하여 액침된 프로우브 부분이 부력을 극복할 수 있도록 금속 또는 슬래그의 상부에 부분적으로 균형추가 제공된 액침용 낙하 센서를 제공한다.
이를 달성하기 위하여, 고밀도 금속보다는 오히려 공극(void)에 의해 생기는 용융 금속의 체적 변량을 최소화시키기 위해 액침 가능한 추 또는 봄브 추는 센서 및 도선(lead wire)에 적합한 극소수의 소형 공동을 갖는다. 특히, 선행 기술의 낙하식 프로우브에서 발생되는 문제점은 용탕 내 강의 체적 변량이 봄브내 고밀도 중금속의 체적보다 현저히 클 경우 사기 프로우브가 액침되지 않고 부동한다는 것을 인식하지 못하는 것이다. 이것은 유체에 액침된 본체에 작용하는 부력은 물체에 의한 유체의 중량 변량과 같다는 원리 때문이다. 상방으로 작용하는 부력이 액침된 추의 상단에 작용하는 중력 및 페로스태틱(ferrostatic) 압력에 의한 하향력보다 큰 크기를 갖는 경우, 추는 용탕 표면으로 부유하게 된다.
본 발명은 센서 및 와이어용 공동 크기를 감소시킴으로써 상기 부력의 대부분을 극복하기 위해 시도된다.
금속의 체적변량을 최소하시키도록 공동 크기를 감소시키는 것만이 봄브에 상방으로 작용하는 부력을 지탱할 수 없기 때문에, 상향 부력 및 하향 힘을 균형을 유지하도록 용탕 및 슬래그의 표면 위에 균형추를 제공하는 것이 필요하다. 상기 균형추는 두꺼운 벽의 파이프 형태로 될 수 있다. 균형추 및 침된 추의 구조를 통해서 균형추의 중량 대 체적의 변량비를 최대화시키기 위하여 균형추 파이프의 내부 직경을 포함하는 비금속 공간 및 공극을 최소하시키기 위한 노력이 수행된다. 따라서, 최소 직경의 두꺼운 벽 금속 파이프가 사용된다. 균형추 파이프의 길이는 액침된 추 내의 공동의 체적에 기인한 금속의 체적 변량의 중량을 균형시키기 위해 선택된다. 균형추는 대체로 용융된 금속 중량의 1/4 정도인 슬래그의 변량 중량을 최소화하는 것이 가능한 슬래그 위에서 유지된다. 균형추 및 프로우브가 수직 상태로 유지되도록 조절 가능한 플로우트(float)가 긴 파이프의 상단부에 근접하여 제공되며 상기 긴 파이프는 용기 내에서 프로우브를 수직 상태로 유지하기 위해 파이프의 상단부에 부력을 제공할 뿐만 아니라 슬래그 아래의 금속 내 소정 깊이까지 프로우브의 수직 하향 이동을 제한하기 위한 부동 정지구로서 작용한다.
부가하여, 본 발명은 배드의 샘플을 인출(retrieving)하기 위한 샘플 공동 및 탈 산화제를 포함하는 액침 가능한 추에 고정된 샘플 포드(pod)를 포함할 수 있다. 샘플 포드는 미국 특허 제4,069,715호에 기재된 피지백(piggyback) 심플러에 따라 제작될 수 있고 상기 특허의 전체 내용은 참고로 인용된다.
샘플 포드는 55%의 알루미나 및 44.9%의 실리카 성분으로된 Badcock 와 Wilcox의 Kaowool 2600 벌크섬유와 같은 내화 섬유로 구성된다. 스테인레스강 등으로 제조되고 지관(paper tube) 또는 래핑(wrapping)에 의해서 슬래그 및 강으로부터 보호되는 미세 편조 와이어는 종이 테이프에 의해 수직 균형추에 고정되고 샘플 카트리지의 내부에 연결되며 강 샘플로 성형된다. 지관은 샘플 수용 쳄버용 통기부를 제공한다. 와이어는 보호용 내화 섬유 포드 및 보호요 지관을 추에 유지시키는 클램프 및 테이프를 용해시킴으로써 수 초 내에 이완될 때 샘풀을 인출한다. 이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.
본 발명의 설명이 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있을 정도로 자세하고 명확히 기재되어 있으나, 본 발명의 실시예는 다른 특정구조로 실시 가능한 본 발명의 예시에 불과하다. 본 발명의 분야는 첨부된 특허청구 범위로 한정된다.
도면에서, 제1도 및 제2도는 강 또는 철로 제조된 제1추(12)를 하단부에 포함하고 서로에 관해서 90°로 정렬된 4개의 이격 리브(16)들 사이에 공동(14)을 포함하는 프로우브 또는 랜스(10)를 도시한다. 리브들은 공동(14) 내에 위한 측정 장치들을 보호한다. 열전쌍 조립체(18) 또는 산소 센서(18)가 공동(14)에 제공될 수 있다. 열전쌍 조립체는 본 출원인의 미국 특허 제4,778,281호 및 제4,358,630호에 따라 제조될 수 있다. 산소 센서는 미국 특허 제3,723,279호에 따라 제조될 수 있다. 상기 3개 특허의 전체 내용은 본 발명에 참고로 인용된다. 제1추(12)는 이하에 설명되는 목적을 위해 바람직하게 최소 직경의 두꺼운 벽 금속 파이프(20)에 연결된다. 제2파이프는 (27)는 이하에 설명되는 목적을 위하여 제1파이프 상에 중첩되어 중량을 증가시킨다. 열정쌍용 전기 전도체 즉 도선(22,24)은 파이프(20)를 통해 연장하여 파이프의 개방 단부(26)로 빠져나간다. 도선(28)의 자유 단부는 업계에 공지된 바와 같이 열전쌍 또는 산서 센서 둘 중 하나에 적합한 기계 기구에 연결된다.
상술한 바와 같은 내화 섬유 재료 또는 본 출원인의 미국 특허 제4,659,679호에 기재된 다른 재료로 제작된 외부 보호 코팅이 형성된 액침 샘플러 포드(30) 및 본 출원인의 특허 제4,326,426호에 도시된 바와 같이 추진 관(34)을 갖춘 두개의 결설된 조개 껍질형 주형 반부(halves)(32)이 프로우브에 제공될 수 있다. 상기 특허들의 전체 내용은 본 발명에서 참고로 인용된다. 소직경의 통기관(40)은 주형(mold)의 내부(37)와 연통될 수 있도록 샘플러 본체로 연장하여 프로우브가 액핌될 때 샘플러의 충진을 돕기 위하여 샘플 공동(37)용 통기를 제공한다. 충진 관(34) 상의 가용성 캡(38)은 프로우브가 슬래그를 통하여 하강하는 동안 용탕의 주입을 막기 위해 사용된다. 관(40)은 용탕이 공동(37)을 충진함에 따라 샘플 공동 내 공기를 제거하기 위해 용탕의 표면(42) 위로 연장한다. 관(40)은 이하에 설명되는 목적을 위해 클램프(48)에 의하여 파이프(20)의 상단부에 근접하여 조절 가능하게 위치된 카드보드 플로우트 관(46)에 연결될 수 있다.
샘플러 포드(30)는 표준 호스 클램프와 같은 가용성 클램프(52)와 함께 추(12)에 분리 가능하게 고정될 수 있다. 미세 편조 스테인레스 강 와이어(54)는 2개의 주형 반부 사안의 작은 간극을 통하여 샘플러 내측에 고정된 노트(knot)(56)를 갖는다. 와이어(54)는 샘플 주형을 복귀시키도록 관(40)의 내부를 통해 연장된다. 용탕이 와이어를 용융시키면 샘플러에 대한 고정 연결은 제공되지 않는다.
관(40)은 내부 통로(41)를 갖는 소직경의 판 지관으로 제조될 수 있다. 3/16인치(0.48cm)의 직경을 갖는 관은 핸들 도는 파이프(20)의 형태로 성형되거나 굽혀질 수 있다. 관(40)은 또한 와이어를 보호한다. 페이퍼 테이프는 관을 파이프(20)에 대해 분리 가능하도록 사용된다. 관(40)은 특정 샘플러를 용탕의 상부 위치로 배출시키기 위한 와이어 유무에 무관하게 사용될 수도 있다. 통기관(40)은 미국 특허 제4,069,715호 기재된 것과 같은 다른 액침 샘플러와 함깨 사용될 수 있으며 상기 특허의 전체 내용은 본 발명에서 참고로 인용된다. 통기관(40)은 상기 특허의 제4도에 도시한 통기부 대신 사용될 수 있다.
사용시, 전체 조립체는 인출용 연결 또는 고정된 도선 및 스테인레스 와이어와 함께 자유 낙하에 의해 강 내로 낙하될 수 있다. 빌트인 드래그(built in drag) 및 케이블을 갖는 낚시용 릴(reel)(60)이 사용될수 있다. 스테인레스 와이어의 약 1/2 파운드(226.8g) 장력을 가용성 클램프가 분리될 경우 샘플러 포드를 인출시킬 수 있도록 한다. 릴(56)은 사전 세팅되어 4초 액침 후 4 파운드(1814.4g) 의 장력으로 용융부로부터 포드를 신속하게 제거할 수 있다. 4초 액침을 측정을 수행하고 샘플은 성형하기 위한 적당한 시간이다.
사용시, 프로우브는 상단에 있는 개구부를 통하여 순산소 전로 내 적당한 위치로 수동 하강될 수 있으며 추(12)는 정확한 측정을 위해 슬래그의 표면 하방에 위치한다. 파이프(20) 의 추는 균형추로서 표면 상방향에 위치하여 추(12)내의 공극에 의하여 변량된 금속에 기인한 부력과 균형을 이룬다. 플로우트(46)은 센서의 적당한 액침 깊이를 보장하기 위해 파이프(20)의 길이를 따라 조절가능하며 도선(28)이 상기 도선을 손상시킬 수 있는 용탕의 표면과 접촉하지 않도록 하기 위해 대체로 직립 상태로 프로우브를 유지한다. 플로우트는 파이프(20)가 기울어지는 것(tipping)을 방지한다. 플로우트가 용융부 또는 슬래그와 접촉하면 플로우트는 파이프를 직립시키려 한다. 액침 중 가용성 링크(52)는 용융되어 포드(30) 를 분리시키며 상기 포드는 와이어가 샘플 주형을 인출할 수 있는 표면까지 부상한다. 와이어(54)는 와이어를 스풀(spool)에 결합하거나 분리시키기 위한 베일(bail)을 갖는 낚시용 릴(56) 상에 장착된 스풀에 포함될 수 있다.

Claims (12)

  1. 용탕 배드를 분석하도록 용탕 배드에 삽입 가능한 프로우브에 있어서, 연결도선을 갖는 센서와, 제1추와, 상기 제1추로부터 격설되 제2추와, 상기 제2추 상에 부착된 프로우트로 구성되고, 상기 제1추는 상기 프로우브의 액침 부분이과 상기 제2추는 용융부의 상부 표면 상에 일부분을 갖는 균형추이며, 상기 제1추는 상기 센서를 지지하기 위한 제1공동 및 상기 제2추를 통해서 연장하는 도선과 연결되는 상시 센서용 제2공동을 갖고 상기 제2추는 상기 제1추에 연결되며, 제1추는 부력(F1)를 제공하고 상기 제2추는 상고 하향력(F2)을 제공하며, 상기 힘(F1,F2)들은 용탕의 표면 아래 소정 깊이에 센서를 위치시키도록 균형을 이루며, 상기 플로우트는 상기 프로우브를 상기 용탕에 대하여 수직으로 정렬시켜서 도선이 용탕에 노출되어 손상받을 수 있는 위치로 프로우브가 기울어지는 것을 방지시키며, 상기 플로우트는 용탕 내 소정 깊이까지 상기 제1추의 깊이를 제한하는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2추는 상기 센서용 도선이 관통하여 연장되는 긴 조밀 관인 것을 특징으로 하는 프로우브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프로우트가 상기 제2추 상에 조절 가능하게 위치된 판지관으로 되는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  4. 제1항에 있어서, 가용성 커플링 수단과 함께 상기 제1추에 분리가능하게 연결되 샘플러 포드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  5. 제4항에 있어서, 인출 와이어 및 상기 인출 와이어를 보호하고 포드 내의 샘플 공동을 통기시키기 위하여 상기 제2추의 관에 연결된 소직경의 판지관이 상기 포드에 제공되고, 상기 포드와 상기 추 사이의 상기 가용성 연결부 및 상기 판지관은 샘플이 채취된 후 상기 포드를 분리시켜 상기 포드를 상기 용탕 배드의 표면까지 부상시키는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  6. 용탕 배드로부터 데이트를 얻기 위한 용탕 프로우브에 있어서, 공동을 갖는 제1추와, 상기 공동 내에 유지되고 용탕 배드에 노출된 센서와, 상기 제1추에 연결된 기 관의 제2추와, 상기 긴 제2추의 상단부에 위치한 프로우트로 구성되고, 상기 긴 관의 제2추는 신뢰성 있는 측정을 위해 용탕 내 소정 위치에 있는 센서의 평형을 제공하도록 부력에 대응하는 하방 균형력을 제공하기 위하여 용탕의 상부 표면상에 밀도를 가지며, 상기 플로우트는 상기 긴 관의 상단부를 용탕 및 슬래그의 상부 표면 위에 유지시키고 프로우브를 배드에 액침되는 동안 수직 상태로 유지시켜서 와이어의 용탕 접촉을 방지시키는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1추 내 상기 공동은 제1추에 대한 무게 대체적 변량비를 크게 제공하도록 제1추의 무게를 최대화시는 크기를 결정되고 상기 제2추의 길이는 용탕 내 소정 깊이에 제1추를 액침시키기 위하여 공도에 기인하는 제1추의 낮은 비중 또는 밀도에 의해서 야기된 부력 격차와 동일한 균형력을 제공하도록 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  8. 용탕 배드로부터 데이터를 얻기 위한 용탕 프로우브에 있어서, 공동을 갖는 제1추와, 상기공동 내에 지지되고 용탕 배드에 노츨된 센서와, 상기 제1추에 연결된 긴 관 형태의 제2추로 구성되고, 상기 긴 관은 신뢰성 있는 측정을 위해 용탕 내 소정 위치에 있는 센서에 평형을 제공하도록 부력에 대응하는 하향 균형력을 제공할 수 있는 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 프로우브.
  9. 금속 샘플을 성형하기 위한 내부 및 상기 내부와 소통하는 유입부를 갖는 샘플 주형을 한정하는 수단과, 액침 동안 상기 주형의 파손을 방지하도록 상기 샘플 주형을 둘러싸는 보호 수단과, 주형 수단을 액침시키고 인출시키도록 상기 샘풀 주형에 연결된 핸들 수단과, 상기 핸들에 연결된 긴 통기 통로를 갖고 충진 동안 주형으로부터 용탕의 상부 표면 위로 공기를 제거하도록 상기 샘플 주형의 내부와 연통되는 통기 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용탕용 샘플러.
  10. 제9항에 있어서, 상기 통기 수단이 내부 통로를 갖는 소직경의 판지관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 샘플러.
  11. 제10항에 있어서, 상기 판지관이 상기 핸들에 근접하여 고정되며 핸들의 형태에 부응하기 위해 굽혀질 수 있는 것을 특징으로 하는 샘플러.
  12. 제9항에 있어서, 상기 통로를 통하여 연장되어 샘플 주형을 인출시키도록 연결된 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플러.
KR1019890003892A 1988-12-23 1989-03-28 액침 프로우브 KR0135760B1 (ko)

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