KR100829948B1 - 전기로의 연와파손 감지센서 장치 - Google Patents

전기로의 연와파손 감지센서 장치 Download PDF

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이상식
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Abstract

본 발명은 전기로의 연와파손 감지센서 장치에 관한 것으로서, 외벽을 이루는 노체철피, 이 노체철피 내측에 밀착되어 마련되는 내장연와, 이 내장연와 내측에 밀착되게 구성되는 카본연와와 이 카본연와를 감싸고 있는 카본연와외피로 구성된 전기로의 연와파손 감지 장치에 있어서, 상기 카본연와를 감싸고 있는 카본연와외피의 내측 각 면에 구성되며 그 중심부 면을 따라 장착홈이 형성된 절연체와, 상기 절연체의 장착홈에 끼워질 수 있도록 상기 노체철피 외벽에 설치된 고정링에 끼워지어 일직선상으로 삽입되며 그 내부가 중공 된 내열절연관 및, 상기 내열절연관 내부로 끼워지는 텅스텐바를 포함하여 구성된 것이다.
잔존감지관, 내연절연관, 내장연와, 노벽, 노체철피

Description

전기로의 연와파손 감지센서 장치{Apparatus for sensor perception brick breakdown of electric furnace}
도 1은 종래의 전기로 구조도를 도시한 도면.
도 2는 종래의 전기로 노벽침식 초기단계를 도시한 도면.
도 3은 종래의 전기로 노벽침식에 따른 용강 유출을 도시한 도면.
도 4는 종래의 전기로 잔존감지장치 절개 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 카본연와 외측 절연체 및 절연관 구성 절개 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 절연체네 절연관 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 잔존연와 감지작동도.
도 8은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 노벽내 잔존감지관 설치 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 노벽내 잔존감지관 설치 정면도.
도 10은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 작동흐름도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※
100: 전기로 110: 작업구
120: 커버부 130: 전극
140: 철피 150: 노상
160: 순냉판넬 170: 내장연와
180: 카본연와 190: 용탕
210: 노체프레임 220: 포켓철피
230: 내화물 310: 내열케이블
320: 터미널 조립체 500: 절연체
510: 상부절연체 520: 하부절연체
530: 측면절연체 600: 내열절연관
610: 고정링 700: 텅스텐바
800: 접착몰탈 900: 잔존감지관
본 발명은 전기로의 연와파손 감지센서 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로 내부의 카본연와와, 내장연와 및 노체철피를 차례로 용손시킨 후, 그 용강이 연와파손네 의해 외부로 유출되는 것을 미연에 차단할 수 있는 전기로의 연와파손 감지 센서 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로는 전류의 아크열 및 그 복사열을 이용하여 강을 용해하는 노(爐)이며, 전기로는 줄 금속의 정련(精練), 용융, 열처리 등에 사용된다. 이러한 전기로는 전기영도체인 전극에 전류를 인가하여 스크랩과의 사이에 발생하는 아크열에 의하여 스크랩을 용해하는 것이다.
도 1 또는 도 2에서 보듯이, 전기로는 그 내부에 고철이 수납되어 용융되는 전기로(100), 이 전기로(100)에 산소를 취입하도록 전기로(100)의 일측에 구비된 작업구(110), 전기로의 개폐 가능하도록 전기로(100) 상부에 구성된 커버부(120) 및 전기로 공정에 사용되어 아크열을 발생하도록 된 전극(130)이 포함되고, 전기로(100)는 철로 되어 외부 표면을 이루는 철피(140)의 내측 하부 노상(150), 즉 용탕이 형성되는 부분에 내장연와(170)와 카본연와(180)를 축조하게 되며, 용강이 닿지 않은 상부의 외피는 수냉판넬(160)로 구성된다.
전기로 본체의 부대 설비로써 작업구(110)가 정면에 설치되어 이곳으로 산소를 취입하게 되며, 대칭으로 출탕구가 배치되어 용해완료 후 출탕구를 통해서 용탕이 전기로 외부로 출탕 되는 것이다.
전기로 본체 하부에는 전기로를 지지하는 노체지지데크가 설치되어 프레임 상부에 전기로가 형성되어 있다. 이와 같이 전기로에서 스크랩을 용해시키면 용탕이 형성되고, 용해중에 불순물을 제거하기 위해서는 작업구를 통해 렌즈를 이용한 산소를 취입시킨다.
통상적으로, 전기로는 900~1200회 정도 사용후에, 노벽연와 갸체작업을 실시하며 일반적으로 700회 이상이면 노벽에 축조된 카본연와의 마모상태등을 집중적으 로 관리하게 된다. 이러한 작업 상황에서 산소 취입시 작업구 좌우측 및 축조된 연와 중 용강과 슬래그 사이에 위치한 연와는 용탕과 산소의 화학반응에 의하여 상당히 많은 화학적 스트레스를 받게 됨과 동시에, 슬래그 조성불량으로 노벽코팅이 지속적이지 못할 경우에도 축조된 연와가 노출되어 노벽마모 속도가 가속화되어 용해중인 내부의 용탕은 연와를 침식시킨 후 철피를 용손시키고 외부로 흘러나오게 된다.
도 3에서 보듯이, 노벽연와는 노내고온과 고열에 의해 내장연와(170)와 카본연와의 마모 상태를 육안으로 식별하기 쉽지 않기 때문에 정밀한 노내관찰이 이루어지지 않을 경우에는 연와잔존치에 따른 대책 방안을 강구할 수 있는 시기를 놓칠 때가 있었다.
이러한 작업이 지속적으로 발생하였을 경우에는 용탕(190) 유출 사고가 발생하게 되는데 조업중 용탕(190)이 유출되는 사고 발생시 즉시 발견하여 조치를 취하기는 사실상 매우 어려운 작업이다. 그 이유는 전기로(190)는 조업중 발생되는 대량의 분진 및 소음을 효과적으로 차단하기 위하여 별도의 인클로즈 설비를 구축하여 이 인클로즈 설비 내에 밀폐시켜 조업을 하기 때문에 밀폐된 환경에서 작업자가 상주하여 작업을 실시하지 않음에 따라 용탕(190)의 유출 사고가 발생하여도 조기발견이 어려운 것이다.
통상적으로, 설비사고가 발생된 시점으로부터 용탕유출에 의한 설비적 트러블과 화재발생시 작업자는 용탕유출 사실을 인지하여 비상조치를 취하게 되는데, 용탕유출 상태를 인지하지 못하게 될 시에, 유출된 용탕은 설비 컨트롤용 각종 전 기 계측설비, 유압설비, 수처리설비 등에 문제점을 일으키게 되어 조업중단을 초래하게 된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하려 도 4에서 보듯이, 종래기술에서 제시한, 용탕누출 감지 장치는 노체 철피(140)와 노체프레임(210)에 포켓철피(220)를 형성, 별도의 포켓을 구성한 다음 내부에 부정형 내화물(230)을 타설한 후, 부정형 내화물(230) 내에 다중 "S" 형상의 내열케이블(310)을 형성하여 용탕이 포켓내부에 설치된 다중 "S" 형상의 내열케이블(310)에 닿으면 이 내열케이블(310)과 연결되 있는 터미널 조립체(320)의 감지선이 단선되어 조작실에 있는 감지판넬에 그 신호가 전달되면 즉시 조업중단 후, 긴급히 노테보수작업을 하는 기술이 공지되었다.
그러나, 노체철피와 노체프레임에 형성된 철피사이의 포켓 내에 형성된 부정형 내화물의 열팽창에 따른 전기로체 철피의 변형은 필연적으로 발생되고, 노내에 형성된 용탕온도 및 분위기온도(통상 1650~2000도)에 의해 포켓 내부에 설치된 내열케이블은 포켓 내부온도에 의해 용융되어 그 기능을 상실하는 경우에 감기기능을 상실하는 문제점이 내포되어 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 도체를 형성하는 카본연와에 절연체를 형성하여 축조된 카본연와가 일정한 한계점까지 마모되면 이 카본연와가 마모된 것을 감지하여 감지선의 단선을 통해 노연체와 마모상태를 신속하게 감지하여 설비사고를 미연에 방지할 수 있는 전기로의 연와파손 감지 센서장치를 마련하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치는, 외벽을 이루는 노체철피, 이 노체철피 내측에 밀착되어 마련되는 내장연와, 이 내장연와 내측에 밀착되게 구성되는 카본연와와 이 카본연와를 감싸고 있는 카본연와외피로 구성된 전기로의 연와파손 감지 장치에 있어서, 상기 카본연와를 감싸고 있는 카본연와외피의 내측 각 면에 구성되며 그 중심부 면을 따라 장착홈이 형성된 절연체와, 상기 절연체의 장착홈에 끼워질 수 있도록 상기 노체철피 외벽에 설치된 고정링에 끼워지어 일직선상으로 삽입되며 그 내부가 중공 된 내열절연관 및, 상기 내열절연관 내부로 끼워지는 텅스텐바를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 구성 및 그에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명한다.
도 5은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치의 카본연와 외측 절연체 및 절연관 구성 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지 센서 장치의 절연체네 절연관 구성을 도시한 도면이다.
전류의 아크열 및 그 복사열을 이용하여 강을 용해하는 노(爐)로, 금속의 정련(精練), 용융, 열처리 등에 사용되는 전기로(100)의 외벽을 이루는 노체철피(100)가 마련되고, 이 노체 철피(100) 내측 면에 밀착되는 내장연와(170)가 마련되며, 이 내장연와(170) 내측 면으로 밀착되게 카본연와(180)가 마련되고, 이 카본연와(180)를 감싸고 있도록 구성된 카본연와외피(181)로 구성된 상기 전기로(100)의 연와파손 감지 장치에 있어서, 상기 카본연와(180)를 감싸고 있는 카본연와외피(181)의 내측 각 면에는 절연체(500)가 구성된다.
이 절연체(500)는 상기 카본연화(180)에 의한 도체를 회피하기 위해 카본연와(180)를 감싸고 있는 카본연와외피(181)를 일정부분을 절개한 후, 그 절개된 각면에 절연체(500)를 구성하는 것이고, 이 절연체(500)는 상부절연체(510), 하부절연체(520), 및 측면절연체(530)로 카본연와(180)를 감싸도록 구성된다.
상기 절연체(500)의 중심부 면을 따라 형성된 장착홈(521)이 형성되는데, 이 장착홈(521)은 상기 카본연와(180)에 받쳐지는 하부절연체(520)의 전방 중심부 면을 따라 "□"형상으로 형성된다.
상기 장착홈(521)에 끼워질 수 있도록 상기 노체철피(140)로 부터 일직선상으로 끼워지고 그 내부가 중공되어 있는 내열절연관(600)이 마련된다.
상기 내열절연관(600)이 장착되는 하부절연체(520)의 장착홈(521)에는 내열절연관(600)이 끼워지고 난 후, 이 내열절연관(600)의 유동을 방지할 수 있도록 접착몰탈(800)을 도포한다. 이 접착몰탈(800)은 내열절연관(600)의 유동을 방지함은 물론, 고온에서 용이하게 견딜 수 있는 재질로 구성된 것이다.
또한, 상기 하부절연체(520) 상부면을 덮도록 구성되는 상부절연체(510)에도 접착몰탈(800)을 도포하여 고정되도록 한다.
상기 내열절연관(600) 내부로 끼워지는 텅스텐바(700)가 구비된다.
이 텅스텐바(700)는 고온에서 적응력이 우수한 재질의 전도성을 가진 것으로써, 상기 각각의 내열절연관(600)에 끼워져 상기 카본연와(180) 끝단부 까지 연장 마련된다.
또한, 상기 노체철피(140)로 부터 일직선상으로 끼워지는 내열절연관(600)의 구성을 이루기 위해 상기 내장연와(170)의 내부에 상기 하부절연체(520)에 형성된 장착홈(521)과 같은 형상이 형성되고, 상기 내열절연관(600)의 유동을 방지하기 위해 접착몰탈(800)이 도포된다.
즉, 노체철피(140)로 부터 일직선상으로 형성되어 설치되는 내열절연관(600)의 구성을 용이하게 이루기 위해서는 노체철피(140)의 내측면에 밀착되도록 구성되는 내장연와(170)에도 상기 내열절연관(600) 직하에 상기 하부절연체(520)의 장착홈(521) 형상과 같은 형상으로 평행하게 형성되어 상기 내장연와(170)에 형성된 홀에 내열절연관(600)이 끼워지고 난 후 상기 하부절연체(520)의 장착홈(521)에 접착몰탈(800)이 도포 되듯이 접착몰탈(800)이 채워지게 된다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 전기로의 연와파손 감지 센서장치에 따른 그 작용을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지 센서장치의 잔존연와 감지 작동도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지 센서장치의 노벽내 잔존감지관 설치 측면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지 센서장치의 노벽내 잔존감지관 설치 정면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지 센서장치의 작동흐름도이다.
전류의 아크열 및 그 복사열을 이용하여 강을 용해하는 전기로(100)는 일반적으로 원형상으로 구성되어 노체철피(140) 내부에는 정형연와인 내장연와(170)와 카본연와(180)를 축조하고 노상에는 부정형 내화물(230을 타설하여 시공하게 된다.
따라서, 노체내에 다수개가 구성된 텅스텐바(700)는 노체외부의 케이블과 접속되어 운전 조작 실내에 형성된 감지판넬에서 하나의 텅스텐바(700)에만 전원을 공급하여 용탕이 형성되는 부위의 용탕체류레벨(가)에 원형상으로 축조된 내장연와(170)와 카본연와(180)에 다수개의 노체연와 잔존감지관(900)을 형성하여 종래의 첨부된 도면에서 보듯이, 노체가 침식되는 단계에서 내구성이 탁월하고 용융점이 3410도의 재질인 텅스텐바(700)가 내열절연관(600) 내부에 삽설된 카본연와(180)가 용손 및 마모되면, 다수개의 텅스텐바(700)가 끼워진 내열절연관(600)도 동시에 마모되면서 용탕체류레 벨(가)에 다수개가 형성된 노체연과 잔존감지관(900)에 하나의 텅스텐바(700)에만 전류가 통전하게 됨에 따라 용탕에 의해 전류가 통전되지 않는 다른 노체연와 잔존감지관(900)에 전류가 류전되어 전기로노벽→조작실→ 감시판넬→알람경고→조업중단→노벽보수로 이어지는 작업공정이 제공된다.
즉, 가옥한 환경에서 다수개의 텅스텐바(700)에 하나의 텅스텐바(700)에만 전류를 류전시켜 용탕체류레벨(가)에 용탕이 형성되어 카본연와(180)가 마모된 것을 인지할 수 있는 것이다. 따라서, 이러한 사전 인지로 인해 용탕유출 등의 설비사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기로의 연와파손 감지센서 장치에 따르면, 전기로 내부에 구성된 카본연와가 급격하게 용손 되었을 시, 연와 내부에 구성된 노체감지센서에 의해 연와 벽의 용손 발생을 인지하여 조작실 감시판넬의 알람 경고에 의해 사전에 인지한 상태에서 용탕이 전기로 외부로 유출되는 것을 방지하는 효과로, 대형설비 사고를 방지할 수 있는 유용한 효과가 제공되며, 이에 따른 생산성 향상과 선택적인 노체수리시간을 지정하여 마모된 전기로체를 손쉽게 복구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외벽을 이루는 노체철피(140), 이 노체철피(140) 내측에 밀착되어 마련되는 내장연와(170), 이 내장연와(170) 내측에 밀착되게 구성되는 카본연와(180)와 이 카본연와(180)를 감싸고 있는 카본연와외피(181)로 구성된 전기로(100)의 연와파손 감지 장치에 있어서,
    상기 카본연와(180)를 감싸고 있는 카본연와외피(181)의 내측 각 면에 구성되며 그 중심부 면을 따라 장착홈(511)이 형성된 절연체(500);
    상기 절연체(500)의 장착홈(521)에 끼워질 수 있도록 상기 노체철피(140) 외벽에 설치된 고정링(610)에 끼워지어 일직선상으로 삽입되며 그 내부가 중공 된 내열절연관(600); 및,
    상기 내열절연관(600) 내부로 끼워지는 텅스텐바(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로의 연와파손 감지센서 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연체(500)는 상부절연체(510), 하부절연체(520), 및 측면절연체(530)로 구성되며, 상기 장착홈(511)은 하부절연체(520)의 전방 중심부 면을 따라 "□"형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기로의 연와파손 감지센서 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내열절연관(600)이 장착되는 장착홈(511)에는 내열절연관(600)이 끼워지고 난 후, 이 내열절연관(600)의 유동을 방지할 수 있도록 접착몰탈(800)을 도포하는 것을 특징으로 하는 전기로의 연와파손 감지센서 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노체철피(140)로 부터 일직선상으로 끼워지는 내열절연관(600)의 구성을 이루기 위해 상기 내장연와(170)의 내부에 상기 하부절연체(520)의 장착홈(511)과 같은 형상이 형성되고, 상기 내열절연관(600)의 유동을 방지하기 위해 접착몰탈(800)이 도포되는 것을 특징으로 하는 전기로의 연와파손 감지센서 장치.
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