KR101012039B1 - 용융 금속에서 측정을 수행하고 샘플을 취출하는 장치 - Google Patents

용융 금속에서 측정을 수행하고 샘플을 취출하는 장치 Download PDF

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Abstract

일단부에 침지 프로브(immersion probe)를 수용하기 위한 랜스 홀더(lance holder)가 배치되는 서브 랜스(sublance) 본체를 구비하는 서브 랜스에 의해 용융 금속에서 측정을 수행 및/또는 샘플을 취출하는 장치로서, 서브 랜스 본체는 랜스 홀더에 이동 가능하게 연결되고 및/또는 랜스 홀더는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 복수 개의 부분을 구비하는 장치가 제공된다.

Description

용융 금속에서 측정을 수행하고 샘플을 취출하는 장치{DEVICE FOR PERFORMING MEASUREMENTS AND/OR TAKING SAMPLES IN MOLTEN METALS}
도 1은 서브 랜스를 구비한 전로의 도면.
도 2는 랜스 홀더와 침지 프로브를 구비한 서브 랜스의 도면.
도 3은 랜스 홀더의 상세도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 블로잉 랜스
4 : 서브 랜스
5 : 침지 프로브
7 : 접촉 부재
10 : 랜스 케이블
12 : 밀봉 슬리브
13 : 안내관
본 발명은 서브 랜스(sublance)에 의해 용융 금속에서 측정을 수행 및/또는 샘플을 취출하는 장치에 관한 것으로, 서브 랜스는 침지 프로브(immersion probe)를 수용하기 위한 랜스 홀더가 일단부에 배치된 서브 랜스 본체를 구비한다.
그러한 장치는 당업자에게 충분히 공지되어 있다. 상기 장치는 용융 금속의 샘플을 취출하거나 용융 금속을 측정하는 데 사용된다. 그러한 샘플링은 부분적으로 자동화되며, 서브 랜스가 용융 용기 내로 침지된 후에 서브 랜스 상에 배치된 침지 프로브가 폐기되는데, 그 이유는 침지 프로브를 사용하고 난 후에 새로운 침지 프로브가 서브 랜스 상에 배치되기 때문이다. 이 과정을 자동화하기 위해서, 서브 랜스는 프로브 저장 용기에 대해 정확히 배치 가능하여야 한다. 그러나, 사실상 사용중에 서브 랜스 상에 인가되는 하중으로 인하여, 이러한 서브 랜스가 약간 변형되어 랜스 홀더가 침지 프로브에 대해 정확히 위치할 수 없고, 침지 프로브가 문제 없이 수용되기가 불가능한 것으로 나타났다. 서브 랜스 상에 배치되는 침지 프로브들은 정확히 동일한 길이를 갖는 것은 아니다. 특히, 캐리어 튜브 내에 수납된 접촉부는 서브 랜스 내에서 카운터 컨택트에 의해서 항상 동일한 깊이에 도달할 수는 없다. 그 결과, 접촉을 이루기 위해서 무결한 상태로 유지되어야 하는 서브 랜스의 여러 부분으로 용융 금속이 종종 튀어서, 침지 프로브가 아무 문제 없이 배치되기가 불가능하다. 이것은 전체 강 제조 공정을 방해할 수 있다.
서브 랜스는, 예컨대 EP 69 433으로부터 공지되어 있다. 여기서는, 서브 랜스를 회전시킴으로써 작동중에 서브 랜스의 변형을 방지하고자 하는 시도가 이루어졌다. 또한, 서브 랜스의 배치 및 기능이 DE 43 06 332 A1에 기술되어 있다. 여기에서는, 샘플 프로브의 교환 과정도 또한 개시되어 있다. 다른 서브 랜스가 EP 143 498 A2로부터 공지되어 있다. 여기에 개시되어 있는 서브 랜스는 연결 지점에 액체 금속이 기구 내로 침투하는 것을 방지하는 시일, 예컨대 고무 링을 구비한다.
본 발명은 공지되어 있는 서브 랜스를 개선하는 문제, 특히 자동화 작동에 있어서 고장 안전 수단(fail-safe means)을 향상시키는 문제를 기초로 한다.
상기 문제는 랜스 홀더 상에 침지 프로브의 신호 라인과 접촉하기 위한 접촉 부재가 배치되고, 또한 서브 랜스 본체가 랜스 홀더 또는 랜스 홀더의 일부분에 이동 가능하게 연결되며 및/또는 랜스 홀더가 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 복수 개의 부분을 구비하여, 접촉 부재가 서브 랜스, 특히 서브 랜스 본체에 대해 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의해 해결된다. 서브 랜스는 랜스 홀더의 상부로 타이트하게 가압되어, 바람직하게는 그것이 움직일 수 없도록 고정된다. 랜스 홀더의 하부는 접촉 부재와 함께 이동 가능하기 때문에, 침지 프로브가 접촉 부재와 접촉 가능하다. 따라서, 랜스 보관 유지는 기존에 세팅된 센서에 적응할 수 있고, 따라서 경미하게 변형된 구성 요소에 있어서나 또는 용융 금속이 서브 랜스에 고착된 경우에도 충분한 접촉이 가능하다. 침지 프로브의 캐리어 튜브 내로의 서브 랜스의 다른 삽입 깊이는 마찬가지로 이와 같은 방식으로 보정된다. 바람직하게는, 랜스 홀더를 구비하는 서브 랜스 본체 및/또는 랜스 홀더의 부분들은 축방향 및/또는 반경 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 가능한 최대의 유연성과 적응성을 획득하기 위하여, 서로 다른 복수 쌍의 연결부에 의해 축방향 이동과 반경 방향 이동이 실현되는 것이 유리하다. 특히, 서브 랜스 상에 용융 금속이 고착되거나 침지 프로브가 접촉부에 대해 비정상적으로 배치된 경우, 침지 프로브와의 정확한 접촉을 보장하기 위해 축방향 이동이 중요하다. 특히, 강성부 사이에 배치된 탄성부에 의해 이동이 실시되는 것이 유리하며, 탄성부는 스프링, 예컨대 코일 스프링, 또는 탄성 링으로서 이루어질 수 있다. 또한, 랜스 홀더의 제1 부분은 랜스 홀더의 제2 부분에 있는 페그(peg)가 축방향으로 이동 가능한 수용 구멍을 구비하는 것이 유용하며, 코일 스프링이 랜스 홀더의 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된다. 이러한 용도로, 코일 스프링이 페그의 전방 단부 또는 둘레면에 형성된 제1 정지면과, 수용 구멍 또는 수용 구멍 내에 형성된 제2 정지면 사이에 배치되는 것이 유리하다. 이에 따라, 이동을 보장하는 구성 요소 자체가 보호된다.
랜스 홀더의 제1 부분은 랜스 홀더의 제2 부분에 있는 페그가 반경 방향으로 이동 가능한 수용 구멍을 구비하는 것이 유용하며, 적어도 하나의 탄성 링이 랜스 홀더의 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된다. 유리하게는, 탄성 링은 랜스 홀더의 두 부분 사이에 반경 방향으로 배치될 수 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하겠다.
도 1에 도시된 전로(轉爐)에는 용융 슬래그(2) 또는 용융 강(3)에 산소를 불어넣는 블로잉 랜스(1)가 배치된다. 이 블로잉 랜스 옆에는, 침지 프로브(5)를 구비하는 서브 랜스(4)가 배치된다. 서브 랜스(4)는 침지 프로브(5)가 용융 강(3)에 침지될 때까지, 전로 상측에서부터 전로 내로 이동한다. 측정후에, 서브 랜스를 끌어내서, 침지 프로브(5)를 파기한다. 침지 프로브가 측정 프로브로서 설계되면, 용융 강(3) 내에 침지되어 있는 동안 측정이 수행된다. 침지 프로브(5) 내에 배치된 샘플 챔버는 용융 강(3) 내에 있는 동안 충전되었다. 샘플 챔버를 폐기된 침지 프로브(5)로부터 분리하여, 샘플을 분석할 수 있다. 다음 측정을 위해서, 다른 침지 프로브(5)가 저장 용기로부터 취출되고, 통상 서브 랜스(4)에 기계식으로 장착되며, 측정을 위해 전로 내로 삽입된다.
도 2에는 서브 랜스(4)의 하단에 배치된 침지 프로브(5)가 도시되어 있다. 침지 프로브(5)는 침지 단부를 구비하고, 이 침지 단부는 캡(6)에 의해 용융 강(3)상에 위치하는 슬래그층(2)으로부터 보호된다. 캡은 센서 또는 샘플 챔버를 용융 강(3)에 침지된 후에만 노출시킨다. 침지 프로브(5)는 랜스 홀더에 의해 서브 랜스(4)에 고정된다. 침지 프로브(5)의 신호 라인은 랜스 홀더 상에 배치된 접촉 부재(7)와 접촉하여, 측정 신호가 서브 랜스(4)를 통해 분석 유닛으로 전달될 수 있다.
도 3에는 랜스 홀더가 도시되어 있다. 랜스 홀더는 서브 랜스(4)의 재사용 가능한 부분이다. 랜스 홀더는 침지 프로브(5)를 고정하는 데 사용되며, 침지 프로브(5)와의 접촉 연결부로서 사용된다. 랜스 홀더는 서브 랜스(4)의 수냉부(water-cooled part)에 연결된다. 도면에서는, 수냉을 보다 상세히 나타내지 않는다. 수냉은 종래 기술(예컨대, EP 69 433)로부터 충분히 공지되어 있다. 랜스 홀더는 그 상부가 서브 랜스(4) 내에 강고히 배치되며, 그 하부가 대략 분리선(9)에서 시작되어 침지 프로브(5)에 이른다. 이러한 방식으로, 접촉 부재가 침지 프로브(5)의 신호 라인과 전기 접촉하는 것을 보장한다. 전기 신호의 전도성과 측정 또는 분석 스테이션으로의 전달은 랜스 케이블(10)에 의해 발생하며, 랜스 케이블은 랜스 홀더의 상단에 배치되고, 서브 랜스(4)를 통과한다. 고무 링(11)이 랜스 홀더의 상부 구역에 배치된다. 고무 링(11)은 랜스 홀더의 하부가 상부(8)에 대하여 반경 방향과 축방향 양자로 이동 가능하게 한다. 고무 링(11)은 나사(16)에 의해 정지부(17)에 대하여 고정된다. 나사(16)는 축방향으로 관통 구멍(18)을 구비하며, 이 관통 구멍은 접촉 부재(7)를 향하는 방향으로 원추형으로 연장된다. 따라서, 랜스 홀더의 상부(8)는 하부에 대하여 반경 방향으로 이동 가능하고, 축방향으로도 또한 약간 이동 가능하다. 고무 링(11) 대신에, 금속 스프링, 예컨대 코일 스프링도 또한 사용될 수 있다. 접촉 부재(7)를 지닌 랜스 홀더의 하부는 밀봉 슬리브(12)를 구비하며, 이 밀봉 슬리브로 안내관(13)이 돌출된다. 코일 스프링(14)은 안내관(13)과 밀봉 슬리브(12)의 내부 정지면 사이에 축방향으로 배치된다. 이에 따라, 안내관(13)을 따른 접촉 부재(7)와 밀봉 슬리브(12)의 이동이 보장된다. 이러한 이동은 랜스 홀더 상에 장착된 다른 길이의 다양한 침지 프로브(5)의 경우에도, 침지 프로브(5)의 신호 라인과 접촉 부재(7) 사이의 확실한 접촉을 항시 보장한다. 용융 금속 또는 슬래그와 같은 외부 물질이 랜스 홀더에 고착되어 있는 경우에도, 확실한 접촉이 보장된다. 이것은 서브 랜스(4)와 침지 프로브(5)가 서로 접촉하는 랜스 홀더의 상부에서 발생할 수 있다. 오염이 일어난 경우에도, 스프링(14)에 의해서 접촉 부재(7)와 침지 프로브(5)의 신호 라인 사이의 신뢰성 있는 접촉이 보장된다. 스프링(14)은 침지 프로브(5) 내에 있는 소위 커넥터 상의 접촉 부재(7)의 부착력보다 큰 스프링 장력을 갖는 것이 바람직하며, 이것이 신호 라인이 접촉 부재와 접촉하게 되는 것을 보조한다. 안내관(13) 내에는 커플링 요소(15)가 제공될 수 있으며, 이 커플링 요소에 의해 랜스 케이블(10)이 접촉 부재(7)에 연결된다. 설명한 방법으로, 접촉 부재(7)는 서브 랜스(4)에 대하여 종방향과 반경 방향 모두로 이동 가능하게 구성되고, 이에 따라 랜스 홀더가 적재된 서브 랜스(4)의 하단부가 약간 굴곡된 경우에도 접촉 부재는 침지 프로브의 신호 라인에 연결될 수 있다. 침지 프로브(5)의 확실한 기계적 고정은 실제적으로 고려 가능한 모든 경우에서도 가능하다.
본 발명에 따르면, 사용중에 서브 랜스 상에 인가되는 하중으로 인하여, 서브 랜스가 약간 변형되는 경우에도 침지 프로브를 문제 없이 수용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 서브 랜스(sublance)에 의해 용융 금속에서 측정을 수행하고 용융 금속에서 샘플을 취출하는 장치로서, 서브 랜스는 침지 프로브(immersion probe)를 수용하기 위한 랜스 홀더(lance holder)가 일단부에 배치되는 서브 랜스 본체를 구비하는 것인 장치에 있어서,
    랜스 홀더 상에 침지 프로브의 신호 라인과 접촉하는 접촉 부재가 배치되고, 서브 랜스 본체는 랜스 홀더에 이동 가능하게 연결되거나 또는 랜스 홀더는 서로에 대해 이동 가능한 복수 개의 부분을 구비하며, 상기 접촉 부재는 서브 랜스 본체에 대하여 이동 가능하게 배치되며,
    랜스 홀더를 구비하는 서브 랜스 본체 또는 랜스 홀더의 부분들 중 하나 이상은 축방향과 반경 방향 모두 이동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 축방향 이동과 반경 방향 이동은 서로 다른 복수 쌍의 연결부에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 이동은 강성부 사이에 배치된 탄성부에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 탄성부는 코일 스프링 또는 탄성 링으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 랜스 홀더의 상부는 수용 구멍을 구비하며, 이 수용 구멍에는 랜스 홀더의 하부에 있는 페그(peg)가 축방향으로 이동 가능하게 배치되고, 랜스 홀더의 상부와 하부 사이에 코일 스프링이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 코일 스프링은 페그의 전방 단부 또는 둘레면 상에 형성된 정지면과, 수용 구멍 상에 또는 수용 구멍 내에 형성된 정지면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 랜스 홀더의 상부는 수용 구멍을 구비하며, 이 수용 구멍에는 랜스 홀더의 하부에 있는 페그가 반경 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 랜스 홀더의 상부와 하부 사이에는 적어도 하나의 탄성 링이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 탄성 링은 랜스 홀더의 상부와 하부 사이에 반경 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
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