KR100805722B1

KR100805722B1 - 침적형 용강온도 측정장치

Info

Publication number: KR100805722B1
Application number: KR1020060130429A
Authority: KR
Inventors: 김삼; 이은신; 김병일; 공일종
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-02-21

Abstract

본 발명은 래들에 담겨진 고온의 용강온도를 실시간으로 측정할 수 있는 침적형 용강온도 측정장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 래들(8)에 담겨진 용강(9)에 침적된 상태로 용강(9)의 온도를 연속적으로 측정하도록 보호관(20)에 내장된 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)와 연결선(12)을 매개로 연결된 온도변환기(30)와, 상기 온도변환기(30)와 연결선(12)을 매개로 연결된 제어부(40)와, 상기 온도센서(10)에 연결된 연결선(12)을 보호하도록 보호관(20)의 상단에 설치된 방열판(11)과, 상기 온도센서(10)를 이동시키는 이동수단(100)과, 상기 온도센서(10)가 내장된 보호관(20)을 예열하는 예열관(51), 상기 예열관(51)을 작동시키는 작동버튼(52), 상기 예열관(51)의 온도를 조절하는 온도조절 스위치(53) 및 상기 예열관(51)의 온도를 감지하는 예열온도 감지기(54)로 이루어진 예열수단(50)을 포함한다.

용강, 래들, 침적, 온도센서, 보호관, 예열

Description

침적형 용강온도 측정장치{Immersion type molten steel temperature measuring apparatus}

도 1은 일반적인 용강성분 분석 공정의 흐름도.

도 2는 종래의 용강온도 측정장치를 나타낸 블록 구성도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 침적형 용강온도 측정장치의 사용 상태를 나타낸 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 침적형 용강온도 측정장치의 요부확대도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

8 : 래들 9 : 용강

10 : 온도센서 11 : 방열판

12 : 연결선 20 : 보호관

30 : 온도변환기 40 : 제어부

50 : 예열수단 51 : 예열관

52 : 작동버튼 53 : 온도조절 스위치

54 : 예열온도 감지기 60 : 보온관

100 : 이동수단 101 : 고정부재

102 : 고정바 110 : 승강모터

111 : 수직 지지대 112 : 승강로드

120 : 이동모터 121 : 수평 지지대

122 : 이동로드 130 : 연결바

본 발명은 침적형 용강온도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 래들에 담겨진 고온의 용강온도를 실시간으로 측정할 수 있는 침적형 용강온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로에서 생산된 용강은 래들에 담겨진 후 목적지(연주 공정)로 이동되고, 상기 래들에 담겨진 용강의 샘플을 채취하고 그 샘플의 온도 및 성분을 측정하여 용강에 포함된 불순물(가스)을 제거하여 품질을 향상시키고 있다.

이러한 공정을 RH공정이라 하며, 도 1을 참조하여 상기 RH 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기에서 참조되는 바와 같이 종래에는 대차에 의한 용강 래들이 처리위치에 도착하면, 작업자에 의한 처리개시(S10) 작업이 이루어지는 것으로서, 이때에는 용강의 성분제어, 온도제어 및 용강의 청정도 향상을 위한 작업이 이루어진다.

상기 공정에서 온도, 성분, 청정도가 모두 목표에 도달하게 되면 작업자에 의하여 처리종료(S80) 명령이 주어지고 용강 래들은 RH 설비의 처리위치를 이탈하여 슬라브 생산을 위한 연주 공정으로 이동하게 된다.

상기 처리개시(S10) 단계에서는 용강의 불순성분(CO, CO2, H, N등)의 강제적 제거를 위하여 진공설비가 가동되어 대기압에서 0~70 mbar 까지 감압작업을 하게 된다.

다음으로 용강환류(S20) 작업 단계에서는 용강중의 온도 및 성분의 균질화를 위하여 불활성 가스인 아르곤(AR) 가스를 80~200Nm3/min 까지 취입 한다.

그리고 샘플링 TSA(S30) 단계에서는 탈산작업전의 용강중의 온도, 성분, 용존산소 함량을 확인하기 위하여 1회용 플로브를 사용하여 샘플채취 및 분석작업을 실시한다. 이러한 소모용(1회성) 프로브를 사용하는 온도측정 작업은 RH 작업중에 평균 4회 정도 실시한다.

그 다음 단계는 탈산재(S40) 투입 스텝으로 극저탄소강 작업시에 용강중에 존재하는 산소함량을 제거하기 위하여 알루미늄를 용강중에 투입하여 산소제거 반응을 유도 한다.

이러한 탈산재 스텝이 종료되면 산소제거 함량을 확인하기 위하여 샘플링TSO(S50) 작업을 실시하고, 그다음 공정으로는 용강중의 탄소, 망간, 티타늄등 용강성분을 조정하기 위하여 부원료 형태로 호퍼에 저장된 합금철을 투입 한다.

마지막 단계로는 이러한 합금철 투입작업에 의한 용강온도, 용강성분 변화정도를 최종 확인하기 위하여 샘플링 TS(S70) 작업을 실시후 RH 설비의 작업을 처리종료(S80)하게 된다.

이러한 프로세스를 가지고 있는 제철소 RH 설비 공정은 고급 청정강을 만드는 핵심 설비로서 수요가의 요구를 만족시키기 위한 최적의 정련작업을 위해서는 성분, 온도 및 용강의 청정조정이 필수 불가결한 작업으로 되어 있다.

도 2는 종래의 용강온도 측정장치를 나타낸 블록 구성도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 래들(8)의 상부에서 1회용 프로브(1a)를 이용하여 측온을 실시하는 것으로서, 이러한 측온장치는 온도 측정용 프로브(1a)가 장착된 측온 샘플링 장치(1)로 수강 래들(8) 내의 시료의 온도를 측정 및 분석하도록 구성되어 있다.

즉, 정련 공정에서 수강 래들(8)에 담겨진 용강(9) 속에 상기 프로브(1a)를 침적시키게 되면, 상기 측온 샘플링 장치(1)에서 기전력이 발생되며, 상기 기전력은 측온 변환기(2)를 거쳐 주제어기(PLC)(3)로 전송된다.

상기 주제어기(3)에서는 측온 변환기(2)를 통하여 전송된 신호를 온도 연산을 위한 자료로 사용하게 되고, 주제어기(3)에서 계산된 측온 데이터를 컴퓨터(4)에 전송하여 현장 조업용 모니터링 화면(5)을 통하여 용강 온도를 표시함으로써 작업자가 용강 온도를 불연속적으로 확인하는 것이다.

한편, 상기 주제어기(3)에는 프로브 착탈 장치(6) 및 보조 제어기(7) 등이 연결되어 있다.

이와 같이 수강 래들(8) 내 용강의 정련작업 과정에서는 필연적으로 용강의 온도를 측정하기 위해 프로브(1a)를 이용하여 온도를 측정하며, 측정된 온도를 기준으로 냉각재 또는 승온재 등의 투입량을 결정한다.

그러나 상기와 같은 종래의 측온장치에서, 수강 래들(8)의 용강(9)은 전로에서 출탕 후 RH설비 공정까지 슬래그 배제 및 공정 대기 과정 등을 거치면서 여러 가지 야금학적 반응 등 수많은 조업변수들을 포함하고 있어서, 조업중 래들 내에 용강 온도값의 측정시점의 온도를 불연속적으로 인식하기 위해서는 고가의 측온용 프로브를 이용하여 원하는 온도값이 나오기 까지는 매번 측정해야 하는 불편함이 있었다.

또한, 온도 측정용 프로브의 사용에 따른 생산원가 부담과 측온 시간 동안의 조업지연이 발생하게 되어 생산성이 감소되는 원인이 된다.

RH 공정에서의 용강온도를 목표온도에 적중하기 위하여 작업자는 현재 조업중에 래들에 담긴 용강온도를 지속적으로 예측하고 있어야 하는데, 작업자의 경험 및 감각에 의한 용강온도의 인식방법은 다음과 같다.

래들 데이터 활용방법이 있는데 이는 빈 래들 상태로의 대기시간, 사용중인 래들의 하부 바닥측 소 수리 후 사용횟수, 래들측면의 중 수리후 사용횟수, 철피를 제외한 전체 벽돌 교체작업인 대 수리후 사용횟수, 래들 내부표면의 지금 부착량, 계절별 대기의 온도, 래들상부 슬래그 두께 육안 판단등의 온도인식 요인으로 활용하고 있다.

이러한 데이터는 간접적인 영향을 미치는 인자들이 대부분으로 작업시마다 그리고 작업자마다 편차가 크게 발생하는 문제점이 있다.

따라서 5~10분 간격 간헐적으로 소모성 프로브 사용에 의한 측정방식을 사용하고 있으나, 매회 측정시마다 슬라그 내부 Hole 확보, Probe 장착, Probe 선택을 위한 측정시간(약 2분)이 소요됨으로 이 시간 동안에는 RH 설비 전체를 진공 및 환류설비의 전상상태를 지속적으로 유지시켜야 함에 따른 생산원가가 크게 상승하는 문제점을 안고 있다.

상기한 생산원가가 상승되는 이유는 용강이 균질화를 유지하고 있지 않은 상태에서의 온도 측정 작업은 용강 위치별로 온도편차를 크게 나타내기 때문에 전체설비 가동중에 온도를 측정하기 위함이다.

지금까지의 이러한 지속적인 래들 두께변화, 슬라그두께, 지금부착량, 계절적 온도차이등의 여러가지 용강온도 변화를 작업자의 경험에 의존 또는 5~10분 간격의 간헐적인 측정방법에 의존하는 작업방법에 의한 RH 공정에서 정상적인 처리작업을 못하거나 온도를 맞추기 위한 별도의 공정, 즉 승온 또는 냉각 작업이 발생되고 있어 작업시간의 지연과 용강의 품질저하 및 첨가물 투입에 의한 원가상승, 그리고 수작업에 의한 작업부하 발생과 용강온도 연속측정이 이루어지지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 보호관에 내장된 온도센서를 RH 처리 위치에서 작업개시부터 작업종료시점까지 래들에 담겨진 용강에 침적시킨 상태로 연속적으로 용강의 온도를 측정하여 조업지연을 방지하게 되므로 조업초기 온도의 실시간 확인에 의한 용강온도의 조업초기 적중이 가능함으로서 용강온도 상승을 위하여 사용하는 산소취입(Oxygen blowing) 작업 및 용강온도 냉각을 위하여 사용하는 냉각재(Coolant)투입 작업을 조업초기에 가능하게 함으로서 용강의 환류시간 확보에 의한 용강의 품질을 향상시킬 수 있는 침적형 용강온도 측정장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명은 보호관에 내장된 온도센서의 사용수명이 연장되므로 소모성 프로브 사용에 의한 원가상승 요인을 해결할 수 있는 침적형 용강온도 측정장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 침적형 용강온도 측정장치는 래들에 담겨진 용강에 침적된 상태로 용강의 온도를 연속적으로 측정하도록 보호관에 내장된 온도센서와, 상기 온도센서와 연결선을 매개로 연결된 온도변환기와, 상기 온도변환기와 연결선을 매개로 연결된 제어부와, 상기 온도센서에 연결된 연결선을 보호하도록 보호관의 상단에 설치된 방열판과, 상기 온도센서를 이동시키는 이동수단과, 상기 온도센서가 내장된 보호관을 예열하는 예열관, 상기 예열관을 작동시키는 작동버튼, 상기 예열관의 온도를 조절하는 온도조절 스위치 및 상기 예열관의 온도를 감지하는 예열온도 감지기로 이루어진 예열수단을 포함하여 구성된다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 침적형 용강온도 측정장치의 사용 상태를 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 침적형 용강온도 측정장치의 요부확대도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 래들(8)에 담겨진 용강(9)의 온도를 측정하는 온도센서(10)가 마련되어 있되, 그 온도센서(10)는 보호관(20)에 내장되어 있고, 상기 보호관(20)은 내부 보호관(22)과 외부 보호관(21)으로 이루어져 있다.

한편, 상기 온도센서(10)에는 연결선(12)을 매개로 온도변환기(30)가 연결되 어 있고, 상기 온도변환기(30)에는 연결선(12)을 매개로 제어부(40)가 연결되어 있다.

또한, 상기 보호관(20)의 상단에는 온도센서(10)에 연결된 연결선(12)을 보호하도록 방열판(11)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 온도센서(10)는 이동수단(100)에 의해서 이동 가능하게 설치되어 있다.

상기 이동수단(100)에는 고정부재(101)가 마련되어 있고, 그 고정부재(101)의 일면에는 고정바(102)가 설치되어 있으며, 상기 고정바(102)의 단부에는 수직 지지대(111)가 설치되어 있다.

상기 수직 지지대(111)에는 승강로드(112)가 끼워져 있고, 상기 수직 지지대(111)의 단부에는 승강로드(112)를 승강시키는 승강모터(110)가 설치되어 있다.

상기 승강로드(112)의 단부에는 수평 지지대(121)가 설치되어 있고, 상기 수평 지지대(121)에는 이동로드(122)가 끼워져 있으며, 상기 수평 지지대(121)의 단부에는 이동로드(122)를 이동시키는 이동모터(120)가 설치되어 있다.

한편, 상기 이동로드(122)의 단부에는 연결바(130)가 설치되어 있고, 그 연결바(130)의 단부는 방열판(11)에 설치되어 있다.

또한, 상기 온도센서(10)가 내장된 보호관(20)을 예열하기 위한 예열수단(50)이 마련되어 있되, 그 예열수단(50)에는 상기 온도센서(10)가 삽입되는 보호관(20)이 설치되어 있다.

상기 예열관(51)에는 그 예열관(51)을 작동시키는 작동버튼(52)과, 예열 관(51)의 온도를 조절하는 온도조절 스위치(53)와, 상기 예열관(51)의 온도를 감지하는 예열온도 감지기(54)가 각각 설치되어 있다.

그리고, 상기 예열수단(50)의 일측에는 예열 완료된 온도센서(10) 및 보호관(20)이 냉각되는 것을 방지하기 위한 보온관(60)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 래들(8)에 담겨진 용강(9)의 온도를 측정하기 위해서는 보호관(20)에 내장된 온도센서(10)를 상기 용강(9)에 침적시키는 것이다.

상기 용강(9)은 고온(약 :1500 ~ 1700℃)이므로, 상기 용강에 침적되는 온도센서(10) 및 보호관(20)이 파손되는 것을 방지하기 위하여 예열수단(50)을 이용하여 예열한다.

이때에는 상기 예열수단(50)의 예열관(51)에 보호관(20)을 삽입한 후 예열관(51)에 설치된 작동버튼(52)을 누르면 예열관(51)이 작동되는 것이다.

한편, 상기 예열관(51) 내부의 온도는 온도조절 스위치(53)에 의해서 조절되는 것이며, 상기 온도조절 스위치(53)에 설정된 온도가 유지될 수 있도록 예열온도 감지기(54)가 감지한다.

상기 예열수단(50)에 의해서 예열 완료된 후 인출된 보호관(20)은 그 온도를 유지할 수 있도록 보온관(60)에 삽입하여 보관하게 된다.

이러한 상태에서 용강(9)이 담겨진 래들(8)이 위치되면, 상기 보호관(20)을 용강(9)에 침적시켜 용강(9)의 온도를 연속적으로 측정하는 것이다.

이때 상기 보호관(20)은 예열된 상태이므로 고온의 용강(9)에 침적되어도 파 손이 방지되는 것이다.

그리고 용강(9)의 온도를 측정하는 온도센서(10)는 내부 보호관(22) 및 외부 보호관(21)에 내장되어 있으므로, 고온의 용강에 의해서 파손되지 않고 용강(9)의 온도를 연속적으로 측정하게 되는 것이다.

상기 온도센서(10)에 의해서 측정된 용강의 온도는 연결선(12)을 통하여 온도변환기(30) 및 제어부(40)로 전송되는 것이다.

또한, 용강(9)에서 전달되는 고온의 열기는 보호관(20)의 상단에 설치된 방열판(11)에 의해서 차단되므로 온도센서(10)에 연결된 연결선(12)이 파손되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기와 같이 예열, 보관 및 용강(9)의 온도를 측정할 때에는 이동수단(100)의 작동에 의해서 보호관(20)이 이동하게 되는 것이다.

즉, 승강모터(110)가 작동되면 수직 지지대(111)에 끼워진 승강로드(112)가 상/하로 승강되고, 이동모터(120)가 작동되면 수평 지지대(121)에 끼워진 이동로드(122)가 이동되는 것이므로, 상기 이동로드(122)의 단부에 연결바(130)를 매개로 연결된 보호관(20)은 상/하/좌/우로 이동되는 것이다.

상술한 바와 같이 보호관(20)에 내장된 온도센서(10)를 래들(8)에 담겨진 용강(9)에 침적시킨 상태에서 상기 용강(9)의 온도를 연속적으로 측정하여 RH 공정에서 용강의 성분 조정을 위한 합금철 투입량에 의한 온도변화, 냉각재(COOLANT) 투입량에 의한 온도 하락, 산소취입에 의한 온도 상승등을 실시간으로 조업운전자가 인식 할 수 있게되므로 RH 작업종료 시점의 목표온도를 유지 하도록 제어할 수 있 게 한다.

이와 같이 본 발명은 용강의 정련작업에 따른 최적의 목표온도 유지 및 제어로 승온 및 냉각재량 사용 저감 및 소모성 프로브 사용에 따른 원가절감 및 처리개시 시점부터 처리종료 시점까지의 용강 온도를 실시간으로 측정하여 용강중 산소취입에 따른 용강의 품질결함을 방지는 물론, 용강의 온도 조정을 위해 첨가되는 첨가제(승온재, 냉각재)를 절감할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims

래들(8)에 담겨진 용강(9)에 침적된 상태로 용강(9)의 온도를 연속적으로 측정하도록 보호관(20)에 내장된 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)와 연결선(12)을 매개로 연결된 온도변환기(30)와, 상기 온도변환기(30)와 연결선(12)을 매개로 연결된 제어부(40)와, 상기 온도센서(10)에 연결된 연결선(12)을 보호하도록 보호관(20)의 상단에 설치된 방열판(11)과, 상기 온도센서(10)를 이동시키는 이동수단(100)과, 상기 온도센서(10)가 내장된 보호관(20)을 예열하는 예열관(51), 상기 예열관(51)을 작동시키는 작동버튼(52), 상기 예열관(51)의 온도를 조절하는 온도조절 스위치(53) 및 상기 예열관(51)의 온도를 감지하는 예열온도 감지기(54)로 이루어진 예열수단(50)을 포함함을 특징으로 하는 침적형 용강온도 측정장치.
제 1 항에 있어서, 이동수단(100)은 일면에 고정바(102)가 설치된 고정부재(101)와, 상기 고정바(102)에 설치된 수직 지지대(111)와, 상기 수직 지지대(111)에 끼워진 승강로드(112)를 승강시키는 승강모터(110)와, 상기 승강로드(112)의 단부에 설치된 수평 지지대(121)와, 상기 수평 지지대(121)에 끼워진 이동로드(122)를 이동시키는 이동모터(120)와, 상기 온도센서(10)를 고정하도록 이동로드(122)의 단부에 설치된 연결바(130)로 이루어짐을 특징으로 하는 침적형 용강온도 측정장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 예열수단(50)의 일측에는 예열 완료된 온도센서(10) 및 보호관(20)의 냉각을 방지하는 보온관(60)이 더 설치됨을 특징으로 하는 침적형 용강온도 측정장치.