KR100385828B1 - 강하식투입탐침 - Google Patents

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Abstract

용융금속 삽입용 강하식 투입 탐침은 축과 이 축을 향해 안쪽으로 테이퍼진 제1축방향 단부를 가지는 대략 원통형 측정헤드를 포함한다. 측정헤드는 용융금속의 밀도보다 높은 결합밀도를 가지는 재료의 조합으로 만들어진다. 센서소자는 축에 근접하는 측정헤드의 제1축방향 단부로부터 바깥쪽으로 연장하고 슬래그캡은 측정헤드의 제1단부와 센서소자를 보호한다. 리드와이어는 측정헤드로부터 바깥쪽으로 연장하고 센서소자에 전기접속된 하나의 단부를 가진다. 측정헤드로부터 바깥쪽으로 연장하는 리드와이어의 부분은 바람직하게는 내열재 보호슬리브로 보호된다. 바람직한 실시예에 있어서, 슬래그캡과 측정헤드는 융제재료로 피복되어 슬래그의 부착이 방지된다. 또한 바람직한 실시예에 있어서, 리드와이어와 보호슬리브는 측정헤드의 제2축방향 단부와 접촉하는 리드와이어 지지튜브상에 나선형으로 감긴다.

Description

강하식 투입 탐침
염기성 산소로에서, 용융금속 예를 들면 용융강 배스온도(bath temperature)의 측정은 노(爐)에 생성된 액체강의 정련 및 후속 공정에 매우 중요하다. 하나의 보통 사용되는 용융강 온도의 측정방법은 정련공정을 일시적으로 방해하고, 대략 수평위치로 노를 기울게 하고, 온도센서 또는 다른 센서를 포함하는 소모성 탐침을 액체강에 특정 깊이로 수동으로 삽입하는 것이다. 한편 이러한 방법은 용융강 온도 및 다른 패러미터를 결정하는데 유효하지만, 시간 소모 및 강제조공정에 상당히 해를 끼친다.
1960년대 중반 이른바 "스로인 열전쌍 센서(throw-in thermocouple sensor) 장치가 도입되어 비용문제, 경사 및 수동측정공정에 포함되는 시간소모과정을 회피하면서 용융강의 온도측정을 가능하게 하였다. 이 때에 채용된 통상의 스로인 센서장치가 미국 특허 제3,374,122호와 제3,497,398호에 기재되어 있다. 이 특허에 나타낸 센서장치는 종이 또는 판지지지튜브와 센서장치가 용융강으로 가라앉도록하기 위하여 지지튜브의 최소한 일부를 둘러싸는 별도의 가중부여 수단이 부착된 표준 또는 통상의 열전쌍형 센서를 채용한다. 노는 직립위치로 유지되고 센서장치는 노내의 용융강으로 대략 60∼70피트 하강된다. 적합한 길이의 리드와이어가 용융강의 검지된 온도를 해석하기 위해 노의 외측에 위치된 기계장치에 열전쌍 센서를 접속했다. 이와 같은 센서장치는 부정확한 온도측정을 빈번히 일으키는 슬래그/금속 경계에서 부유하는 경향 때문에 만족할만한 것은 아니다. 부유문제는 추가의 가중소자에도 불구하고 액체강의 밀도보다 낮은 밀도를 가진 센서장치에 일차적으로 기인한다. 이와 같은 센서는 또한 측정을 부정확하게 하는 높은 무게중심을 갖는다. 염기성 산소로에서 온도를 측정하는 다른 방법은 노를 기울이거나 정련공정을 차단할 필요가 없는 다목적 온도측정장치를 갖는 동력장비를 갖춘 랜스(lance) 또는 탐침 및/또는 다른 센서를 채용하였다. 이와 같은 동력장비를 갖춘 시스템은 일반적으로 양호한 온도측정 결과를 제공하면서, 시스템 설치에 수백 달러의 비용을 필요로 하고 또한 운용 및 유지에 비용이 많이 드는 것으로 알려졌다.
염기성 산소로에 있어서 보다 최근의 발전형태인 스로인 센서장치는 미국 특허 제4,881,824호 및 제5,275,488호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,881,824호에는 용융강온도의 적절한 측정을 위해 소정 깊이에 온도센서를 유지하기 위해 채용된 카운터-웨이트(counter-weight)와 플로트를 가진 투입가능한 탐침이 기재되어 있다. 기재된 탐침은 액체강보다 낮은 밀도를 가지며 강위의 슬래그층이 충분히 최소 두께이면 탐침을 용융강에서 대략 수직방향을 유지하도록 하는 높은 무게중심을 가진다. 미국 특허 제5,275,488호에는 용융강의 밀도보다 높은 밀도를 가지는 탐침이 기재되어 있다. 그러나, 이 특허는 온도 측정의 유용성에 나쁜 영향을 주는 인트랩 기체 부력 및 높은 무게중심과 같은 또다른 요인에 역점을 두고 있지 않다.
용융강보다 큰 밀도를 가지는 탐침은 용융강, 특히 염기성 산소로에 통상 존재하는 고온 산소, 저탄소강에 가라 앉힐 필요가 없을 것이다. 이와 같은 탐침의 표면에서 탄소-산소 반응으로부터의 기체방출은 탐침의 상대적으로 차가운 센서헤드가 강배스(steel bath)에서 높게 산화된 강과 접촉할 때 일어난다. 센서헤드/액체강 경계에서의 기체방출은 온도측정이 행해지는 영역으로부터 위쪽으로 멀어지도록 탐침을 미는 센서헤드에 가해지는 부력을 생기게 한다. 양 특허에 기재된 탐침은 용융강배스에서 리드와이어의 수명을 연장시키기 위해 센서헤드단부에서 리드와이어 위에 강성 금속튜브를 구비한다. 용융금속으로부터 리드와이어를 보호하지만, 강성 금속튜브는 액체강에 투입되었을 때 탐침의 수직 불안정을 일으키는 높은 무게중심을 탐침에 생성한다. 양 탐침 센서의 형상은 용융금속에의 탐침 침투를 깊게하는 데에는 특별한 도움을 주지 못한다. 또, 센서소자의 근방에서 미국 특허 제4,881,824호에 나타낸 바와 같이, 금속 지지레그의 사용은 지지레그상의 액체강 고화 뿐만 아니라 용융강배스에의 초기 냉각 탐침 투입중 일어나는 전술한 바와 같은 기체방출에 의해 생성된 열기울기로 인한 온도측정 오류로 이어진다.
전술한 것에 기초하여, 용융강으로의 탐침 센서헤드의 침투를 최소화하는 힘은 노내의 기체분위기의 점성저항, 길다란 탐침 리드와이어의 저지력, 액체강의 밀도와 비슷한 탐침의 밀도, 용융강으로의 삽입중 센서에 부착하는 슬래그로 인한 유효밀도감소 및 금속 고화로 인한 센서헤드에서의 기체방출에 의한 것이라고 생각된다. 노내에서의 용융강 순환은 또한 용융강으로의 센서헤드 침투를 돕거나 저지한다. 이들 요인 모두가 순수 하향력으로 된다면, 센서헤드는 센서 리드와이어가 팽팽해질 때까지 또는 탐침이 노의 저부에 닿을 때까지 계속 가라 앉는다. 이들 힘이 순수 하향력으로 되면, 탐침은 슬래그 금속경계 또는 슬래그로 상승한다.
본 발명은 부력을 최소화 및 저지하면서 액체강으로의 탐침 침투를 경제적으로 증가시키도록 설계된 삽입식의 소모형 투입 탐침을 포함한다. 본 탐침의 침투력은 센서헤드에 강을 사용하는 유효 탐침 밀도를 증가시킴으로써 증가되고 축소 열전쌍 소자를 사용하여 내부공동을 최소화하고 센서헤드내에 남아 있는 모든 빈공간을 밀도가 높은 재료로 충전함으로써 증가된다. 저지력은 또한 용융강으로 탐침이 깊이 침투할 수 있도록 돕는 투사체형상의 탐침을 제공함으로써 최소화된다. 투사체형상은 삽입중 탐침상의 기체 인트랩먼트(entrapment) 뿐만 아니라 슬래그와 용융강 드래그를 최소화시킨다. 본 탐침의 슬래그캡 뿐만 아니라 강측정 헤드는 바람직하게는 추가의 슬래그 부착을 저지하기 위해 융제 코팅이 제공된다. 탐침 측정 헤드의 원뿔형상은 또한 용융강의 보다 대표적인 온도측정으로 이어지는 온도검출소자 영역에서의 열기울기를 최소화한다. 끝으로, 열저항 오버슬리브는 탐침이 용융강으로 투입되었을 때 리드와이어의 수명을 연장하기 위해 용융강으로 노출된 센서 리드와이어의 최소한 일부 주위에 설치된다.
본 발명은 일반적으로 용융금속의 패러미터 측정에 사용하기 위한 투입 탐침에 관한 것으로, 특히 염기성 산소로(oxygen furnace)에서의 용융강의 패러미터 측정용 강하식 투입 탐침에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 의한 강하식 투입 탐침의 바람직한 실시예의 정면도.
도2는 도1의 2-2선에 따라 절취한 탐침부분의 확대단면도.
도3은 도2의 3-3선에 따라 절취한 확대단면도.
(발명의 요약)
간략히 설명하면, 본 발명은 용융강에 삽입하기 위한 강하식 투입 탐침을 포함한다. 탐침은 축을 가진 대략 원통형 측정헤드와 축을 향해 안쪽으로 테이퍼진 제1축방향 단부를 구비한다. 측정헤드는 용융금속의 밀도보다 높은 결합밀도를 가진 재료의 조합으로 만들어진다. 센서소자는 축에 근접하는 측정헤드의 제1단부로부터 바깥쪽으로 연장한다. 슬래그 캡은 측정헤드의 제1단부와 센서소자를 보호하기 위해 채용된다. 리드와이어는 측정헤드로부터 바깥쪽으로 연장하고, 센서소자에 전기 접속된 하나의 단부를 가진다. 측정헤드로부터 외측으로 연장하는 리드와이어의 부분은 내열재인 보호슬리브에 의해 덮힌다. 바람직한 실시예에 있어서, 측정헤드는 강으로 만들어지고 슬래그캡과 측정헤드 양자는 슬래그의 부착을 방지하는 융제재료로 피복된다. 또, 바람직한 실시예에 있어서 측정헤드의 모든 내부 공동은 미립자 재료로 충전되고 측정헤드의 제2축방향 단부와 접촉하는 지지튜브는 리드와이어를 지지하기 위해 제공된다.
전술한 발명의 요약 뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하면 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 설명을 위해 현재 바람직하다고 여겨지는 실시예를 도면에 나타내고 있지만, 본 발명은 여기에 개시된 특정 방법 및 수단에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도면에 있어서, 동일 부호는 동일 요소를 나타내고, 도1에는 본 발명에 의한 강하식 투입 탐침(10)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 강하식 투입 탐침(10)은 바람직하게는 염기성 산소로(BOF)에서 정련되는 용융강의 1이상의 패러미터를 측정하기 위해 채용되는 형태이다. 특히, 본 실시에의 탐침(10)은 이와 같은 용융강배스에서의 용융강의 온도를 측정하기 위해 채용된다. 물론, 이 기술분야에서 숙련된 사람에게는 온도를 측정하기 위해서만 채용되는 탐침에 제한되는 것은 아닐 뿐만 아니라 용융강 또는 BOF에서의 용융강을 측정하기 위한 탐침에도 제한되는 것은 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 의한 탐침은 실질적으로 어떠한 형태의 용융금속공정에서 용융금속, 그 외 강의 다른 패러미터를 측정하기 위해 채용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 실시예에 있어서, 강하식 투입 탐침(10)은 2개의 주조립체, 측정헤드(12)와 길고, 대략 원통형 리드와이어 지지튜브(14), 측정헤드(12)를 둘러싸는 부분으로 구성된다. 도2에 가장 잘 나타나 있는 것과 같이, 측정헤드(12)는 대략 원통형이고, 그 수직축에 대하여 대략 대칭이고, 제1축방향 단부(16)가 대략 원뿔형이 되도록 축을 향해 대략 안쪽으로 테이퍼진 제1축방향단부(16)를 구비한다. 바람직하게는, 측정헤드(12)는 탐침(10)이 삽입되는 용융금속의 밀도보다 높은 결합 밀도를가진 재료로 만들어진다. 통상적으로, BOF에서 생성된 용융강은 대략 7.0g/cm3의 밀도를 가진다. 본 실시예의 측정헤드(12)는 또한 7.0g/cm3보다 높은 밀도를 가진다. 물론, 측정헤드(12)의 밀도는 측정될 특별한 용융금속, 채용된 특별한 공정외에 용융금속의 다른 패러미터에 따라 변한다는 것을 알 수 있을 것이다.
현재의 바람직한 실시예에 있어서, 측정헤드(12)는 주로 강(steel), 바람직하게는 주조강보다는 오히려 밀도가 높은 스틸 바 스톡(steel bar stock)으로 만들어진다. 센서헤드(12)는 또한 대략 측정헤드(12)의 축방향 중심을 지나 제1축방향 단부(16)로부터 제2축방향 단부(20)까지 연장하는 대략 원통형 구멍(18)을 구비한다. 본 실시예에서의 센서소자, 강제조기술에 통상적으로 채용되는 형태의 B 캘리브레이션형을 가지는 백금 합금 열전쌍은 U자형 석영튜브(22)내에 넣어지고, 그 단부는 세라믹 하우징(24)에 내열 시멘트 또는 임의의 다른 적합한 내열재료에 의해 고정된다. 본 실시예에 있어서, 세라믹 하우징(24)은 대략 원통형이고 측정헤드(12)의 구멍(18)내에 헐겁게 끼어질 수 있는 크기로 되어 있다. 나머지 세라믹 하우징(24)의 직경보다 최소한 약간 더 큰 직경을 가진 환형 플랜지(26)는 석영 튜브(22)를 정확하게 위치시키기 위해 측정헤드(12)의 제1축방향 단부(16)와 맞닿는다. 세라믹 하우징(24)은 내열 시멘트 또는 다른 적합한 재료를 사용하여 축방향 구멍(18)내에 고정되어도 된다. 골무(thimble)형의 얇은 금속실드(28)는 처음에는 U자형 석영튜브를 둘러싸고 실질적으로 밀봉한다. 실드(28)는 탐침이 소정 기간동안 액체강과 접촉한 후 실드(28)가 녹을 때까지 용융금속으로의 탐침(10)의 최초 삽입 중 용기에 들어있는 깨지기 쉬운 석영튜브(22)와 용기에 들어있는 열전쌍을 보호한다.
세라믹 하우징(24)의 대향 축방향 단부는 U자형 석영튜브(22)내에서 열전쌍에 전기접속되는 1쌍의 금속콘택트(30)를 구비한다. 2개의 도전체 리드와이어, 통상적으로 18AWG, 2도전체 고무 절연 및 피복케이블(32)은 콘택트(30)에 고정되고 구멍(18)을 통해 측정헤드(12)의 제2축방향 단부(20) 밖으로 연장한다. 리드와이어(32)의 말단은, 열전쌍에 의해 얻어진 온도를 얻고 처리하기 위해 표준 또는 통상의 기계장치(도시하지 않음)에 센서출력을 연결하기 위해 사용할 수 있는 일반적으로 공지의 시판되고 있는 표준전기커넥터부재(36) 예를 들면 변형 Electro-Nite EN-3 콘택트 조립체 또는 임의의 다른 형태로 끝이 이루어져 있다.
리드와이어(32)의 수명은 대략 액체강에서 6 내지 8초이다. 수명은 액체강으로 노출되는 리드와이어(32)의 최소한 일부위에 위치된 보호슬리브(34)를 사용함으로써 연장될 수 있다. 바람직하게는 고무형 화합물로 만들어진 보호슬리브(34)는 탐침(10)이 용융강에 투입될 때 리드와이어(32)의 노출 부분에 대해 열절연을 제공한다. 보호슬리브(34)는 액체강으로 최소한 탐침(10)의 최대 예측 투입 깊이에 대해 선택된 소정 길이만큼 측정헤드(12) 밖으로 연장한다. 현재 바람직한 실시예에 있어서, 측정헤드(12) 밖으로 연장하는 보호슬리브(34) 부분은 대략 6피트이다. 그러나, 보호슬리브(34)는 센서(10)가 투입되는 용융강내의 깊이에 따라 특정 응용에서는 더욱 길거나 짧아도 된다. 이러한 방법으로, 보호슬리브(34)는 용융강에서 온도측정이 행해지는 시간의 길이가 연장되는 만큼 리드와이어(32)의 수명을 연장한다. 리드와이어(32)와 보호슬리브(34)의 수명은 대략 16초까지 연장된다. 바람직하게는, 도1에 나타낸 바와 같이 보호슬리브(34)와 용기에 들어있는 리드와이어(32)는 리드와이어 지지튜브(14) 주위에 나선형으로 감긴다. 다른 방법으로, 보호슬리브(34)와 리드와이어(32)는 지지튜브(14)의 내측에 감기거나 접혀도 된다. 개구 또는 슬롯(38)은 보호슬리브(34)와 리드와이어(32)가 지지튜브(14)의 외면을 통과하도록 하기 위해 지지튜브(14)에 형성된다. 바람직하게는, 리드와이어(32)의 일부는 나선형으로 감긴 리드와이어(32)의 일부 위로 연장하는 시판되고 있는 신축성 피복재(40)를 사용하여 지지튜브(14)의 말단부에 약하게 부착된다. 피복재(40)의 강도는 탐침(10)의 제조, 운송 및 취급중 지지튜브(14)상에 리드와이어(32)를 유지하는 데에는 충분하지만 다음에 기재되어 있는 방법으로 탐침(10)이 온도를 측정하기 위해 채용되었을 때에는 리드와이어(32)가 지지튜브(14)로부터 풀려서 용이하게 분리될 수 있을 정도로 충분히 약하다.
별도의 긴 지지부재가 탐침(10)을 용융강에 삽입하기 전에 탐침(10)을 지지하도록 설치된다. 현재의 바람직한 실시예에 있어서, 지지부재는 측정헤드(12)의 제2축방향 단부(20)에 근접하여 고정되는 제1단부(44)를 가진 강지지케이블(42)을 포함한다. 본 실시예에서, 지지케이블(42)의 제1단부(44)와 리드와이어(32)는 구멍(18)의 내경과 대략 동일한 외경을 가진 시판되고 있는 모서리가 접힌 케이블 파지부재(46)를 사용하여 측정헤드(12)의 구멍(18)내에 고정된다. 케이블 파지부재(46)는 측정헤드(12)내의 제2축방향 단부(20) 근방의 안쪽으로 연장하는 환형 숄더(48)와 결합한다. 포팅(potting) 화합물, 예를 들면 수지세트에폭시, 내열기밀시멘트, 또는 그외 적합한 재료(도시하지 않음)가 케이블 파지부재(46), 지지케이블(42)의 제1단부(44)와 리드와이어(32)를 측정헤드(12)에 고정하기 위해 채용된다. 강지지케이블(42)의 제2단부(50)는 대략 원형 루프(52)로 형성된다. 따라서 루프(52)는 탐침(10)의 투입전에 용융강배스 위에 탐침(10)을 지지하기 위해 훅(hook) 또는 다른 부재에 부착되어도 된다. 바람직하게, 강지지케이블(42)은 지지튜브(14)의 전체 길이보다 최소한 약간 더 길게 되어 있으므로 지지케이블(42)의 최소한 일부는 지지튜브(14)의 말단부 밖으로 연장한다. 운송중 탐침(10)의 취급을 용이하게 하기 위해, 지지케이블(42)의 제2단부는 테이프(54)의 스트립에 의해 또는 임의의 다른 적합한 방법으로 지지튜브(14)의 말단부에 부착된다. 탐침(10)은 지지튜브(14) 또는 지지케이블(42)의 루프(52)를 파지함으로써 운송상자로부터 제거될 수 있다.
슬래그캡(56)은 측정헤드의 제1단부(16)를 덮는다. 0.030인치의 두께를 갖는 강으로 만들어진 슬래그캡(56)은 대략 끝이 잘린 원뿔형이고 용융강에 투입되었을 때 탐침(10)이 슬래그층을 통과하기 때문에 열전쌍을 포함하는 U자형 석영튜브(22)를 덮어 보호하기 위해 채용된다. 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 측정헤드(12)와 지지튜브(14)와 함께 슬래그캡(56)의 형상은 탐침(10)을 투사체형 외관으로 한다. 현재의 바람직한 실시예에 있어서, 슬래그캡(56)의 외면은 탐침(10)이 슬래그층을 통과할 때 슬래그가 슬래그캡(56)에 부착되는 것을 저지 또는 방지하는 재료층(58)으로 피복된다. 본 실시예에서, 재료층(58)은 융제재료로 만들어지지만 이 기술분야에서 숙련된 사람에게는 다른 재료가 대신 채용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 도2에 도시한 바와 같이, 융제재료층(58)은 또한 측정헤드(12)의 외면을 피복한다. 본 실시예에서의 융제재료층(58)은 고온슬래그와 접촉될 경우 분해되어, 슬래그가 슬래그캡(56)에 부착되는 것을 방지 또는 저지하는 기체층을 형성하는 유기화합물로 구성된다. 탐침이 슬래그와 접촉할 때 측정헤드(12)가 손상되는 것을 방지하는 것 외에, 슬래그캡(56)은 슬래그가 실드(28) 또는 열전쌍을 덮어 가리는 U 자형 석영튜브(22)에 부착되는 것을 방지한다. 슬래그캡(56)은 또한 액체강에서 슬래그캡(56)이 신속하게 용융할 수 있도록 하기 위해 축방향 단부에 개구를 가져도 된다.
세라믹 하우징(24)과 케이블 파지부재 사이의 구멍(18)의 부분뿐만 아니라 측정헤드(12)내의 임의의 다른 빈공간(도시하지 않음)에 의해 형성된 내부 공동은 미립자 재료(60)로 충전되어 측정헤드(12)의 유효밀도를 증가시킨다. 본 실시예에서, 미립자 재료(60)는 매우 밀도가 높은 재료 예를 들면 지르콘사(zircon sand)이다. 그러나, 미립자 재료(60)는 필요에 따라 밀도가 높은 금속재료 또는 약간 다른 형태의 미립자 재료이어도 된다. 미립자 재료는 탐침(10)이 용융강에 투입되었을 때 미립자 재료를 사용함으로써 센서부품에 대한 응력을 감소시키고 세라믹 하우징(24)과 케이블 파지부재(46) 사이의 리드와이어(32)의 이동을 제한할 수 있도록 하기 때문에 고체의 주조가능한 재료보다 바람직하다.
용융강배스내의 강의 온도를 측정하기 위해 탐침(10)을 사용하면, 적합한 하강장치를 채용하여 강지지케이블(42)의 말단부상에 루프(52)를 고정하고 커넥터부재(36)는 용융금속배스의 외측에 위치된 기계장치에 결합된 적합한 상보형 커넥터부재(도시하지 않음)에 끼워진다. 측정헤드(12)와 슬래그캡(56)이 아랫쪽을 가리키는 상태에서 탐침(10)은 하강장치에 의해 용융강 위 적정 높이까지 상승된다. 통상적으로, 탐침(10)은 용융강위 대략 50 내지 60피트 높이까지 상승된다. 이후, 탐침(10)은 하강장치에 의해 풀려서 용융강으로 아래쪽으로 이동한다. 탐침(10)이 용융강의 표면을 향해 하강하기 때문에, 보호슬리브(34)와 리드와이어(32)는 지지튜브(14)로부터 풀린다. 퍼텐셜에너지와 측정헤드(12)의 높은 밀도와 함께 투사체 형상의 탐침(10)과 슬래그캡(56)상의 융제재료층(58)과 측정헤드(12)는 슬래그층을 지나 용융강으로 온도를 측정할 수 있는 적절한 깊이에 탐침(10)을 적당히 침투시키게 된다. 고밀도 측정헤드(12)과 낮은 무게중심의 탐침(10)과의 조합은 탐침이 슬래그층을 지나 용융강으로 들어가기 때문에 탐침(10)의 수직안정성을 유지하는데 도움을 준다. 원뿔형 슬래그캡(56)은 슬래그캡(56)의 융제재료층(58)과 측정헤드(12)의 외면과 협력하여 탐침(10)이 슬래그층을 통해 신속하게 이동하도록 돕고 탐침(10)의 아래쪽으로의 이동을 느리게 하는 저항을 부여하고 또한 탐침(10)의 밀도를 감소시킬 수 있는 슬래그캡(56) 또는 측정헤드(12)상의 슬래그의 형성을 방지 또는 최소화한다. 일단 슬래그캡(56)이 용해되면. 측정헤드(12)의 제1축방향 단부(16)의 대략 원뿔형상은 인트랩 기체를 최소화하여 탐침(10)에 대한 부력을 감소시키고 열전쌍을 포함하는 U 자형 석영튜브(22) 영역에서의 열기울기를 최소화함으로써 용융강의 온도측정을 보다 정확하게 할 수 있다. 보호슬리브(34)는 용융강의 측정을 향상하기 위해서 용융강의 불리한 효과로부터 리드와이어(32)를 보호한다.
바람직한 실시예에 대한 상기 설명으로부터 본 발명은 용융금속의 하나 이상의 패러미터를 측정하기 위해 용융금속으로 삽입하는 강하식 투입 탐침을 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 기술분야에서 숙련된 사람은 본 발명의 발명 개념을 이탈하지 않고 상기 실시예에 대해 여러가지 변경 또는 변형을 가할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 여기에 개시된 특정 실시예에 제한되는 것은 아니며 첨부 청구의 범위의 범위 또는 사상내에서 모든 실시예를 보호하고자 한다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 용융금속 삽입용 강하식 투입 탐침에 있어서,
    축과 이 축을 향해 안쪽으로 테이퍼진 제1축방향 단부를 갖는 대략 원통형의 측정 헤드로서, 용융금속의 밀도보다 높은 결합밀도를 가지는 재료들의 조합으로 만들어지는 대략 원통형의 측정헤드와;
    상기 축에 근접하는 상기 헤드의 제1단부로부터 바깥쪽으로 연장하는 센서소자와;
    상기 헤드의 제1단부와 상기 센서소자를 덮는 슬래그캡과;
    상기 헤드로부터 바깥쪽으로 연장하고 상기 센서소자에 전기접속된 하나의 단부를 가지는 리드와이어를 포함하는 강하식 투입 탐침.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정헤드는 7.0g/cm3보다 높은 밀도를 가지는 재료로 만들어지는 강하식 투입 탐침.
  3. 제2항에 있어서, 상기 측정헤드는 강(steel)으로 만들어지는 강하식 투입 탐침.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강은 바 스톡(bar stock)인 강하식 투입 탐침.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서소자는 온도측정센서인 강하식 투입 탐침.
  6. 제1항에 있어서, 상기 센서소자는 온도 및 산소활성센서인 강하식 투입 탐침.
  7. 제1항에 있어서, 상기 슬래그캡은 슬래그가 상기 슬래그캡에 부착되는 것을 방지하는 재료로 피복된 외면을 가지는 강하식 투입 탐침.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬래그캡은 융제재료(ablative material)로 피복되는 강하식 투입 탐침.
  9. 제8항에 있어서, 상기 헤드는 융제재료로 피복되는 강하식 투입 탐침.
  10. 제1항에 있어서, 상기 측정헤드내의 내부 공동은 상기 헤드의 유효밀도를 증가시키기 위해 미립자 재료로 충전되는 강하식 투입 탐침.
  11. 제1항에 있어서, 상기 슬래그캡은 상기 측정헤드와 슬래그캡이 함께 대략 투사체형으로 되도록 상기 헤드축을 향해 대략 완만하게 안쪽으로 테이퍼진 강하식 투입 탐침.
  12. 제1항에 있어서, 상기 리드와이어는 상기 측정헤드의 제2축방향 단부로부터 외측으로 연장하는 강하식 투입 탐침.
  13. 제1항에 있어서, 상기 측정헤드의 상기 제2축방향 단부와 접촉하는 리드와이어 지지튜브를 더 포함하고, 상기 헤드로부터 바깥쪽으로 연장하는 상기 리드와이어의 부분은 상기 지지튜브상에 나선형으로 감기는 강하식 투입 탐침.
  14. 제1항에 있어서, 상기 리드와이어는 커넥터부재에 전기접속된 다른 단부를 구비하는 강하식 투입 탐침.
  15. 제1항에 있어서, 상기 헤드로부터 바깥쪽으로 연장하는 상기 리드와이어의 부분은 내열재 보호슬리브로 덮히는 강하식 투입 탐침.
  16. 제1항에 있어서, 상기 측정헤드가 상기 용융금속에 삽입되기 전에 상기 측정헤드를 지지하기 위해 상기 측정헤드로부터 바깥쪽으로 연장하는 긴 지지부재를 더 구비하는 강하식 투입 탐침.
  17. 제16항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 측정헤드에 고정된 제1단부와 지지루프를 구비하는 제2단부를 가지는 소정 길이의 케이블을 포함하는 강하식 투입 탐침.
  18. 제17항에 있어서, 상기 측정헤드의 상기 제2축방향 단부와 접촉하는 리드와이어 지지튜브를 더 포함하고, 상기 헤드로부터 바깥쪽으로 연장하는 상기 리드와이어의 부분은 상기 지지튜브상에 나선형으로 감기고, 상기 지지케이블의 길이는 이 지지케이블의 제2단부가 상기 지지튜브의 밖으로 연장할 수 있도록 되어 있는 강하식 투입 탐침.
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