KR100716067B1 - 프로브용 시료채취구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브용 시료채취구에 관한 것으로, 용융금속의 정보를 얻기 위해 용탕속에 침지하여 사용되며 용탕이 유입되는 유입구를 갖는 보호관과; 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실과, 탕도를 통해 상기 상실 내부와 연통되며 유입된 용탕 시료가 응고되는 하실로 이루어진 프로브용 시료채취구에 있어서, 상기 상실과 보호관주입구 사이에 탕구케이스가 삽입된 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구를 제공한다.

본 발명에 따르면, 프로브 생산성 향상으로 원가를 절감시킴은 물론 용융금속 시료채취시의 주입구 협소화 현상 등을 방지하여 안정적이고 건전한 시료채취를 가능하게 하며, 시료의 불량을 줄여 정련작업의 효율과 생산성 증대효과를 기대할 수 있다.

프로브, 시료채취구, 용탕, 탕구케이스

Description

프로브용 시료채취구{SAMPLING DEVICE FOR PROBE}

도 1은 종래 기술에 따른 프로브의 예시적인 일부 절개 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 프로브의 일부 절개 사시도 및 요부 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 탕구부재(탕구케이스)를 보인 예시적인 사시도,

도 4는 본 발명 시료채취구와 종래 시료채취구의 사용상태 비교 사진.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....프로브 110....보호관

120....보호관주입구 130....내열시멘트

200....센서부 210....보상도선

220....콘넥터 300....시료채취구

310....탕구 320....상실

330....탕도 340....하실

350....캡 400....탕구케이스

410....주입구 420....상면

430....하면 440....딤플

본 발명은 프로브용 시료채취구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시료채취구의 입구인 상실의 탕구와 보호관에 형성된 주입구 사이에 탕구부재를 설치하여 용융금속 시료채취시 주입구 협소화 현상을 방지하고 보다 건전한 시료를 채취할 수 있도록 개선된 프로브용 시료채취구에 관한 것이다.

일반적으로, 프로브(PROBE)는 용융금속중에 침지되어 용융금속의 온도, 성분등의 정보를 탐지하거나 혹은 용융금속 시료를 채취하는 소모형 계측기기의 일종이다.

이러한 프로브를 이용하여 용융금속의 시료를 채취하는 방법에는 원통형 프로브의 내측에 시료채취구를 형성하여 액상의 금속을 유입, 응고시켜 획득하는 방법이 가장 일반적이다.

이와 같은 시료채취실을 형성하는 샘플링 프로브에 있어서, 장축의 프로브 선단에 주입구를 형성시키는 방법과, 프로브의 일측면에 주입구를 형성시키는 방법이 있을 수 있다.

종래 프로브는 도 1에 도시된 바와 같이, 시료채취구(10)와 보호관(20) 그리고, 때에 따라 온도 측정용 열전대, 산소 측정용 센서, 탕면을 측정할 수 있는 레벨 센서, 기타 특정원소검출용 센서 등이 탑재되는 센서부(30)가 구비될 수 있다.

이때, 상기 시료채취구(10)는 용탕이 유입되는 탕구(12)를 갖고, 탕구(12)를 통해 유입된 용탕이 임시 체류하는 상실(14)과, 탕도(16)를 통해 상기 상실(14)과 연통되며 유입된 용탕 시료가 응고되는 하실(18)로 구성된다.

여기에서, 탕구(12)로 용탕이 유입되려면 필연적으로 보호관(20)에 주입구(도면번호 미병기)가 구비되어야 하는데, 상기 탕구(12)와 주입구의 계면으로 용탕이 유입될 경우 센서부(30)와 연결되는 보상도선(40)이 단선 및 단락되거나 혹은 시료채취구(10)와 보호관(20)이 응착되는 등의 문제가 발생하기 때문에 종래에는 상기 주입구 부분에 내화시멘트를 사용하여 성형함으로써 계면으로의 용탕 유입 가능성을 제거하고, 보호관(20) 자체로부터 픽업(PICK-UP)될 수 있는 성분의 오염을 억제하고 있었다.

그런데, 상술한 내화시멘트는 실리카계와 알루미나계의 혼합물로써 슬러리 상태를 지그 등을 이용해 수동으로 성형하고 있으나, 그 작업성이 매우 떨어져 공정상 어려움이 있었다.

또한, 수동으로 성형된 상기 주입구는 작업자에 의한 오차가 생기기 마련이므로 그 크기가 일정하지 않아 고온 취련상태인 불규칙한 용탕의 흐름에 대해 항상 동일한 조건의 용탕 시료를 확보할 수 없고, 신뢰도를 떨어뜨리는 단점이 유발되었다.

뿐만 아니라, 이와 같은 내화시멘트는 용탕 혹은 용탕 상부의 슬래그와 일부가 용융되거나 반응하여 주입구를 협소화시키는 문제도 가지고 있었으며, 나아가 용탕속에 내화시멘트가 일부 녹아들어 샘플의 성분변화를 초래하게 됨으로써 시료의 건전성을 해칠 우려도 존재하고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 시료채취구의 문제점, 즉 내열시멘트가 주 입구의 성형에 있어 인력에 의한 기계적 접착상황에서 기하학적으로 복잡한 주입구 구조를 단순하고 유입 흐름에 방해를 가하지 않는 방향으로 긍정적인 기능을 수행하고는 있으나 그 기능이 미약한 효과를 얻는 불완전한 시스템 구성에서의 오류상황과, 고온 와류가 심한 용탕의 유입이라는 외부 장(場) 내에서 시료의 유입을 저해하고 시료의 청정도를 낮추는 방향으로 유해한 기능을 수행하고 있는 유해 시스템의 오류상황을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 상실과 유입구 사이에 탕구케이스를 삽입시킴으로써 정밀, 규격화된 제품생산과 건전시료의 채취를 위한 신뢰도 향상을 달성할 수 있도록 한 프로브용 시료채취구를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 내열시멘트의 기능에 새로운 물질을 첨가함으로써 불완전한 시스템 구성을 해결하는데 촛점을 두었는 바, 이를테면 슬러리상의 내열시멘트 성형에 알루미나 계열의 소결재를 탕구부재, 즉 탕구케이스로 구성함으로써 일정한 주입구 안지름을 형성함과 동시에 용탕 시료에 미치는 유해기능을 해결하기 위해 용탕과 내열시멘트의 유해 공간인 접촉면을 제거하는 것에 주안점을 두었다.

이에 따라, 본 발명은 용융금속의 정보를 얻기 위해 용탕속에 침지하여 사용되며 용탕이 유입되는 유입구를 갖는 보호관과; 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실과, 탕도를 통해 상기 상실 내부와 연통되며 유입된 용탕 시료가 응고되는 하실로 이루어진 프로브용 시료채취구에 있어서, 상기 상실과 보호관주입구 사이에 탕구케 이스가 삽입된 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구를 제공한다.

이때, 상기 탕구케이스는 외경이 단차진 원통형으로 형성되되 상기 보호관주입구에 내접하는 부분의 직경은 크고 상기 탕구에 내접하며 걸림되는 부분은 상대적은 작은 직경을 갖도록 형성된 것에도 그 주된 특징이 있다.

또한, 상기 탕구케이스는 용탕과 응착되지 않도록 알루미나계와 실리카계를 주성분으로 하는 세라믹 소결재로 이루어진 것에도 그 주된 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 탕구케이스는 그 상면에 방향을 표시하는 딤플이 표기된 것에도 그 기술적 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 프로브의 일부 절개 사시도 및 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 탕구부재를 보인 예시적인 사시도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브(100)는 장축을 형성하는 다중의 보호관(110)이 시료채취구(300)의 외부를 감싸고, 프로브(100)의 하단에는 용탕의 온도, 성분 등의 정보를 탐지하는 센서부(200)가 필요에 따라 부착되며, 이를 전기신호로 연결해 주는 보상도선(210)이 프로브 상단 보호관 내부에 콘넥터(220)를 통해 도시하지 않은 홀더로 연결된다.

이때, 상기 보호관(110)은 일반적으로 지관으로 형성되며, 시료채취구(300)는 상실(320)과, 상기 상실(320)로 용탕이 유입될 수 있도록 천공된 탕구(310)와, 상기 상실(320)과 연통되며 시료를 형성하게 되는 하실(340)과, 상실(320)에서 와 류가 안정화되고, 일부 온도강하가 이루어져서 하실(340)로 유입될 수 있도록 하는 탕도(330)로 구성된다.

여기에서, 상기 상실(320)은 일반적으로 알루미나 계열의 세라믹재료로 구성되며, 하실(340)은 내열강으로 구성된다.

또한, 상기 탕구(310)는 직경 차이에 의한 걸림턱을 갖도록 단차지게 구성하여 본 발명 탕구부재인 탕구케이스(400)가 걸릴 수 있도록 구성함이 바람직하다.

그리고, 보호관주입구(120)와 상기 탕구케이스(400) 사이에는 내열시멘트(130)가 접착용도로 사용되며, 도 3에서와 같이 상기 탕구케이스(400)의 상면(420)에는 용탕 상층에 부유하고 있는 슬래그의 유입을 막고, 제작, 이송중 상실(320) 내부로 침투될 수 있는 이물질을 막기 위해 종이 혹은 강으로 이루어진 캡(350)을 부착시킴이 바람직하다.

이때, 상기 시료채취구(300)는 용탕의 대표성분을 확인하기 위해 존재하는 측정장비이고, 채취된 시료는 상하로 절단되어 하단면을 분석장비(XRF, Emission, ICP 등)로 분석하게 된다.

일반적으로, 철 기저의 용융금속의 XRF 혹은 Emission 분석이 가장 널리 사용되는 분석중의 하나이며, 예컨대 분석장비의 특징상 분석시 약 32Φ의 시료를 제공함이 바람직하다.

이와 같이 약 32Φ의 균질한 성분을 갖는 시료를 확보하기 위해서는 균질한 응고가 일어날 수 있도록 하실(340)의 시료 길이가 40mm 이상을 가져야 약20mm 절단 후 하단면을 분석해 용탕을 대표하는 성분의 확보가 우수하게 이루어지게 된다.

이러한 이유 때문에 상기와 같은 부피의 시료가 유입되는 주입구(410)는 안지름이 15~20Φ 를 유지해야 하며, 구체적으로는 17~18Φ로 구성해야 와류가 심하지 않고, 원활한 충전을 이룰 수 있게 된다.

아울러, 상기 프로브(100)는 원통 형상으로 용탕에 직접 침지되는 센서 특성상 보호관(110)의 일측면에 존재하는 주입구(410)는 돌출부위가 있을 경우 고온 용탕에 의해 빨리 소실될 가능성이 있고, 보호관(110)에 홈 부위가 있을 경우 용탕 상면의 슬래그층을 통과시 점성이 큰 슬래그의 점착으로 용탕의 흐름이 원활치 못하게 될 수 있다.

따라서, 상기 주입구(410)는 보호관(110)의 외주면 형상과 동일 유사하게 가공되어야 한다.

결국, 상기 탕구케이스(400)는 안지름이 15~20Φ이고 외경은 단차진 원통형상으로 도 3의 (b)에서와 같이, 보호관의(110) 외측과 맞닿는 상면(420)이 보호관(110)의 길이방향으로 상기 상면(420)의 중심선과 수평을 이루도록 하며, 상기 상면(420)의 원주방향으로는 상기 보호관(110)과 같은 방향의 호를 이루도록 하고, 하측의 단차부는 상기 상면(420)의 외경 및 상기 상면(420)의 형상과 동일 혹은 유사하게 구성되어 탕도(330)의 단차부에 걸림되는 형태로 고정되도록 하여 작은 직경의 탕구케이스(400) 하단이 탕구(310)에 삽입시 상실(320)의 내측면에 평행하게 배치되도록 하여야 한다.

뿐만 아니라, 상기 탕구케이스(400)는 조립시 상기 상면(420)의 볼록한 방향을 쉽게 구분하기 위해 프로브(100)의 장축방향으로 또는 단축방향으로 딤플 (Dimple)(440)을 표기해 놓음으로써 작업의 편의를 도모할 수 있다.

나아가, 상기 상실(320)에는 유입된 용탕의 흐름 및 하실(340)로의 유입 용탕 온도을 제어하기 위한 필터가 삽입될 수도 있고, 알루미늄, 지르코니아 등의 탈산제 등을 탑재할 수도 있음은 물론이다.

도 4에는 본 발명 탕구케이스의 사용상태를 종래와 비교하여 실 조업한 사진을 도시하였다.

도시된 바와 같이, (b)에 도시된 본 발명 탕구케이스를 갖춘 시료채취구는 (a)에 도시된 종래 시료채취구에 비해 주입구의 협소화가 현저히 억제되고 있음을 확인할 수 있었으며, 용탕속에 내화시멘트가 일부 녹아들어 샘플의 성분을 변화시키지도 않음을 확인하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로브 생산성 향상으로 원가를 절감시킴은 물론 용융금속 시료채취시의 주입구 협소화 현상 등을 방지하여 안정적이고 건전한 시료채취를 가능하게 하며, 시료의 불량을 줄여 정련작업의 효율과 생산성 증대효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 용융금속의 정보를 얻기 위해 용탕속에 침지하여 사용되며 용탕이 유입되는 유입구를 갖는 보호관과; 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실과, 탕도를 통해 상기 상실 내부와 연통되며 유입된 용탕 시료가 응고되는 하실로 이루어진 프로브용 시료채취구에 있어서,

   상기 상실과 보호관주입구 사이에 탕구케이스가 삽입된 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 탕구케이스는 외경이 단차진 원통형으로 형성되되 상기 보호관주입구에 내접하는 부분의 직경은 크고, 상기 탕구에 내접하며 걸림되는 부분은 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 탕구케이스는 용탕과 응착되지 않도록 알루미나계와 실리카계를 주성분으로 하는 세라믹 소결재로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탕구케이스는 그 상면에 방향을 표시하는 딤플이 표기된 것을 특징으로 하는 프로브용 시료채취구.

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