KR100882928B1 - 용융 금속 욕의 수준을 측정하기 위한 막대 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉각되지만, 속이 찬 말단편 (5)을 구비함으로써 측정 기체가 욕으로 주입되는 구멍 (7) 앞에서 욕이 고화될 염려 없이, 구멍의 압력이 측정될 수 있는, 용융 금속 욕 (1)을 측정하기 위한 막대 (2)에 관한 것이다.

용융 욕, 측정 막대

Description

용융 금속 욕의 수준을 측정하기 위한 막대{Stick for measuring the level of a molten metal bath}

본 발명은 융용 액체 욕 (bath)의 수준을 측정하기 위한 막대에 관한 것이다.

이러한 유형의 막대는, 도가니 중에 위치해서, 관찰을 위한 접근이 어려운, 매우 뜨거운 물질 욕의 깊이를 측정하는 데에 사용된다. 측정은 액체 욕에 일정 흐름의 기체를 주입하고, 그러한 기체를 액체 욕 중에서 하부 개방 말단이 개방되어 있는 막대 내부의 덕트를 통하여 통과시키면서, 상기 기체를 요구되는 속도로 주입하기 위하여 상기 기체에 가해지는 압력을 측정함으로써 이루어진다.

그러나, 이러한 측정 막대들은 욕 온도가 고온인, 유리질화 (vitrification)에 적용되는 몇몇 경우에는 그 적용이 제한되는데, 그 이유는 막대를 만드는 데에 사용되는 통상의 금속 물질들이 이러한 온도에서 그 강도를 잃게 되기 때문이다. 더욱이, 황산염, 염화물 또는 몰리브덴과 같은 원소들을 포함하는 욕들과 같은 일부 액체 욕들은 부식성이 매우 크다. 이러한 경우에는 막대들이 자주 교체되어야 한다.

본 발명의 목적은 이러한 수준 측정 막대들의 구조를 개선시킴으로써, 통상적인 측정 막대들을 사용하기에는 너무 가혹한 조건 하의 액체 욕들 중에서도 견딜 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 선택된 해결책은, 상기 막대를 냉각 액체가 흐르는 내부 회로에 의하여 냉각시키는 것으로 구성된다. 이러한 방법은 부식 및 강도의 약화를 방지하는 데에 효율적이지만, 기체 덕트로부터의 배출구에서 욕이 고화되는 것을 방지하는 것이 필수적인데, 그 이유는 욕이 고화되는 경우에는 막대로부터 기체를 주입하는 것이 불가능해지기 때문이다. 용융 욕과 더욱 냉각된 냉각제 사이의 열 교환은 막대에 근접한 용융 욕의 강력한 냉각을 야기한다.

이러한 요구 사항들을 충족시키기 위하여 본 발명에서 제공된 수준 측정 막대의 개선된 구조는, 막대의 한 쪽 개방 단부에 구비된 액체 욕으로의 기체 방출 덕트, 냉각 액체 채널을 둘러싸는 측면 케이싱, 및 상기 개방 단부에 위치하며 상기 측면 케이싱보다 두껍고 또한 속이 찬 말단편을 포함한다. 여기서, 상기 측면 케이싱 (4) 및 상기 말단편 (5)이 상기 냉각 액체 채널을 형성한다. 두껍고 속이 찬 말단편은 국소적으로 열전달을 감소시키고, 욕의 전면을 측면 케이싱 주위보다 더 고온으로 유지하는 데에 도움을 준다. 이러한 배열은 상기 욕을, 상기 말단편의 개방 단부 주위에서, 너무 점성을 띄지 않게 액체 상태로 유지하며, 따라서 수준 측정을 위한 기체 주입이 요구되는 흐름으로 이루어질 수 있도록 유지한다.

바람직하게는, 상기 케이싱은 금속으로 이루어지고, 냉각 액체 방출 채널로부터 냉각 액체 공급 채널을 분리하며 케이싱에 대해 공동 중심축을 갖는 슬리브를 포함하며, 상기 말단편은 특정 일 구현예에서 대략 35 mm의 두께를 가지고, 더욱 일반적으로는 수 cm의 두께를 가지며, 상기 냉각 액체의 흐름은 상기 말단편의 전면에서 상기 액체 욕을 고화 온도 (예를 들어 1000 ℃)보다 약간 높은 온도로 냉각시킬 수 있도록 조정된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

막대 (2)가 침지되는 용융 욕 (1)은 유리질화될 제품일 수 있으며, 고온에서 부식성을 나타낼 수도 있다. 본 발명자들은, 유리질화될 제품이 그를 포함하는 도가니에 의하여 가열되는 것이 아니라 전자기 유도 현상에 의하여 가열되며, 상기 도가니는 냉각되고, 부식성을 띄지 않는 욕 물질의 고화층으로 둘러싸인 냉 도가니 기술을 개발한 바 있다. 본 발명은 이러한 유형의 냉 도가니에 흔히 사용되지만, 다른 응용이 배제되는 것은 아니다.

막대 (2)는, 막대 (2)의 개방 단부에서 말단편 (5)과 접하는 실린더형의 외부 케이싱 (4), 케이싱 (4)의 중심선을 따라 연장되고, 말단편 (5)을 통과하여 말단 구멍 (7)을 가진 기체 유입 덕트 (6), 및 케이싱 (4)과 덕트 (6) 사이에 케이싱 (4)과 덕트 (6)에 평행하게 위치하고, 말단편 (5)에 인접한 위치까지 연장되어 있는 슬리브 (8)를 포함한다. 말단편 (5)은 케이싱 (4)의 말단에 결합되거나 (도시된 바와 같이), 또는 케이싱의 말단이 연장된 것일 수도 있다. 냉각 액체 공급 파이프 (9)는 슬리브 (8)의 정상부에 연결되고, 냉각 액체 방출 파이프 (10)는 케이싱 (4)에 연결된다. 냉각 액체는 슬리브 (8)를 통과하여 말단편 (5)으로 향하며, 그 전면에서 슬리브 (8)로부터 빠져 나와, 슬리브 (8)와 케이싱 (4) 사이에서, 덕 트 (10)까지의 역류 순환을 개시한다.

막대 (2)가 너무 무겁게 되지 않도록 케이싱 (4)은 얇지만, 말단편 (5)은 속이 차고 훨씬 두꺼우며, 그 두께 (또는 높이)는 예를 들어 35 mm일 수 있고, 이러한 수치는, 욕의 충분한 유동성으로 인하여 측정을 위하여 필요한 기체 흐름이 방출될 수 있을 만큼 충분히 높지만, 막대 (2)의 말단에서 뛰어난 기계적 특성 및 내부식성을 보장할 수 있을 만큼 충분히 낮은 용융 욕의 온도를 얻을 수 있도록 선택된다.

용융 물질의 욕이 대략 1200 ℃ 내지 1300 ℃이고, 막대가 인코넬 (Inconel)과 같은 금속 물질로 이루어지며, 상기 막대가 약 0.5 미터의 길이로 욕 중에 침지된 경우, 5.3 kW의 열 전력을 추출하기 위하여 20 ℃의 물 흐름이 가해지고; 상기 욕은 케이싱 (4)을 따라서 약 600 ℃로 냉각되며, 이는 통상의 욕들을 고화시킨다. 그러나, 냉각 제트가 말단편 (5)을 향하게 되더라도, 상기 말단편은 그 두께로 인하여 보다 완만하게 냉각되며; 그 온도는 그 내부 또는 자유면 (11)에서 1000 ℃ 정도의 값을 갖고, 따라서 상기 욕 (1)은 이 지점에서 액체로 남아 구멍 (7)을 차단할 염려가 없다. 이러한 온도에서 욕 (1)에 의한 부식은 미약하다. 상기 말단편 (5)은, 그 전면에서 욕 (1)이 액체로 남아 있는 한, 더욱 냉각될 수 있다.

Claims (3)

1. 막대의 개방 단부 (11)에서 액체 욕 중에 기체를 주입하기 위한 덕트(6)를 포함하는 용융 액체 욕 (1)의 수준을 측정하기 위한 측정 막대에 있어서, 상기 측정 막대가 냉각 액체 채널을 둘러싸는 측면 케이싱 (4) 및 상기 개방 단부에 위치하는 속이 찬 말단편 (5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 막대.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정 막대가 금속으로 이루어지고, 냉각 액체 방출 채널로부터 냉각 액체 공급 채널을 분리하며 측면 케이싱 (4)에 대해 공동 중심축을 갖는 슬리브 (8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 막대.
3. 제1항에 있어서, 상기 말단편 (5)은 상기 측면 케이싱 (4) 보다 두껍고, 상기 측면 케이싱 (4) 및 상기 말단편 (5)이 상기 냉각 액체 채널을 형성하고, 상기 기체를 주입하기 위한 덕트(6)는 상기 말단편 (5)의 말단 구멍 (7)까지 이어지고, 상기 막대는 침지되는 액체 욕 (1)에 의해 유발되는 부식 및 강도의 약화에 대한 저항성을 갖는 것을 특징으로 하는 측정 막대.

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