KR101174914B1 - 신호 라인 안내 시스템과, 온도 및/또는 농도 측정 장치와,그 용도 - Google Patents

신호 라인 안내 시스템과, 온도 및/또는 농도 측정 장치와,그 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신호 라인이 안내되는 안내 튜브와, 이 안내 튜브를 측방에서 포위하고 적어도 하나의 냉각제 챔버를 포함하고 있는 냉각 시스템과, 적어도 하나의 냉각제 입구 및 출구를 포함하고, 상기 냉각제 챔버는 관형 구조이며, 적어도 한 단부면에서 시일에 의해 기밀식으로 밀봉되는 신호 라인 안내 시스템에 관한 것이다.

Description

신호 라인 안내 시스템과, 온도 및/또는 농도 측정 장치와, 그 용도{GUIDE SYSTEM FOR SIGNAL LINES, DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURES AND/OR CONCENTRATIONS AND USE}
도 1은 용강을 측정하는 장치와 측정 중의 그 배치를 도시하고 있는 도면이다.
도 2는 안내 시스템의 단면도이다.
도 3은 안내 튜브를 포위하고 있는 튜브를 구비하고 있는 안내 시스템의 상세도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 침지 센서
2 : 스크린
6 : 공기 공급 라인
7 : 물 공급 라인
9 : 안내 시스템
10, 11 : 입구, 출구
12 : 안내 튜브
13 : 시일
본 발명은 신호 라인 안내 시스템과, 이 안내 시스템에 내장되어 있는 온도 및/또는 농도 측정 장치와, 이것의 용도에 관한 것이다.
이러한 타입의 시스템은 예를 들어 JP 09-280960에 공지되어 있다. 이 문헌에는 용탕을 측정하는 광섬유 안내 튜브가 개시되어 있다. 이 광섬유는 공기로 냉각된다. 미국 특허 US 5,853,656호에는 침탄로의 캐리어 구성이 개시되어 있는데, 이 구성의 일부는 공기 또는 물에 의해 냉각된다.
특히, 고온 또는 부식성 환경 예를 들어, 용융 철, 용융 주철, 또는 용강과 같은 용탕에서 사용되면, 신호 라인 안내 시스템은 신호 예를 들어, 테스트 신호의 전송과 수신이 방해되지 않도록 효과적으로 냉각되어야 한다.
전술한 문제점들은 독립항의 주제에 의해 해결된다. 종속항에는 바람직한 실시예가 기재되어 있다. 신호 라인이 안내되는 안내 튜브와, 이 안내 튜브를 측방에서 포위하고 적어도 하나의 냉각제 챔버를 포함하는 냉각 시스템과, 적어도 하나의 냉각제 입구와 적어도 하나의 냉각제 출구를 포함하고, 상기 냉각제 챔버는 튜브형 구조이며 적어도 하나의 단부면에서 시일에 의해 기밀식으로 밀봉되는 것인 신호 라인 안내 시스템은 냉각제를 안내하기에 특히 적합하다. 특히, 안내 튜브는 단부면의 시일을 통해 안내되거나, 냉각제 챔버 또는 시일에서 종료될 수 있고, 신호 라인은 시일을 통해 안내된다.
다른 이점은 바람직하게는 강제(鋼製) 튜브로 구성되어 있는 추가 튜브가 튜브형 챔버의 안내 튜브 둘레에서 안내되어 있고, 추가 튜브에는 입구(또는 출구)가 배치되어 있으며, 튜브형 챔버의 벽에는 출구(또는 입구)가 배치되어 있다는 것이다. 튜브형 챔버의 밀봉 단부를 향하는 추가(다른) 튜브의 단부가 적어도 하나의 오리피스를 포함한다면 특히 유리하다. 또한, 추가 튜브가 그 케이스에 적어도 하나의 오리피스를 포함한다면 유리하다. 바람직하게는 추가 튜브의 길이방향 및/또는 원주방향으로 일정하게 분포되어 있는 복수 개의 오리피스를 구비하는 것이 유리하다. 이 추가(다른) 튜브에 의해 냉각제의 목표 안내가 최적으로 조절될 수 있다.
냉각제 챔버에 공기와 물의 혼합물 및/또는 증기를 제공하는 것이 유리하다. 이러한 타입의 냉각제는 냉각 중에 매우 효과적이다. 또한, 신호 라인이 전선 또는 광섬유로 구성되어 있다면 유리할 것이다.
본 발명에 따르면, 측정 단부를 포함하고 있는 특히, 용탕의 온도 및/또는 농도를 측정하는 장치는 그 측정 단부에 전술한 안내 시스템이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 장치는 열전쌍, 전기화학 측정 셀 및/또는 광섬유의 한쪽 단부가 안내 시스템의 밀봉 단부 또는 측정 단부에 배치되어 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 장치는 용탕 특히, 용융 철, 용융 주철, 또는 용강의 온도 및/또는 농도를 측정하는 데에 사용된다. 침지 센서로서의 용도가 적절하다.
본 발명에 따르면, 증기 및/또는 공기와 물의 혼합물은 전술한 안내 시스템의 냉각제로서 사용된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하겠다.
침지 센서(1)는 그 침지 단부가 용탕 용기(3)의 측방 스크린(2)을 관통하여 용강(4) 내에 침지되어 있다. 침지 단부에서, 침지 센서(1)는 산화 알루미늄과 흑연의 혼합물로 이루어진 외측 보호 덮개부를 포함하고 있다. 용강(4) 위에는 슬래그(5)가 있다. 냉각제 성분이 공기 공급 라인(6)과 물 공급 라인(7)을 통해 공급 튜브(8)로 주입되고, 이 공급 튜브를 거쳐 냉각제 챔버를 한정하는 안내 시스템(9)의 외벽에 배치되어 있는 안내 시스템(9)의 입구(10)를 통해 공기와 물 또는 증기의 혼합물이 공급된다. 소비된 냉각제는 출구(11)를 통해 안내 시스템(9)으로부터 방출될 수 있다.
명확성을 위해, 안내 시스템을 통해 안내되는 신호 라인과 용탕에 적용된 안내 시스템의 단부로부터 측정 장치까지의 신호 라인의 연장부는 도면에 도시되어 있지는 않다. 그러나, 이러한 타입의 구성은 일반적으로 종래 기술에 공지되어 있고, 당업자에게 익숙한 것이다.
신호 라인으로는 광섬유를 사용한다. 침지 센서는 총 길이가 3 m를 초과한다. 공기가 4 바아(bar)의 압력으로 시스템에 공급되고, 이 시스템을 통해 분당 2000 리터가 흐른다. 물의 양은 특정 용도에서의 기능에 따라 변경될 수 있고, 물의 유량은 분당 약 1리터이다. 물은 벤투리 펌프(또는 예를 들어 전기 펌프와 같 은 다른 타입의 펌프)에 의해 공기 스트림으로 시스템에 유입되어, 공기 스트림이 고장나면 물은 장치로 들어오지 못한다. 공정 중에, 물은 장치 내에서 증기가 생성되도록 미세 액적으로 분쇄된다. 용강(약 1500℃ 내지 1700℃ 를 초과하는 온도)을 측정할 때에, 센서 내의 온도는 단지 공기 스트림에 의해서 약 300℃(침지 후 1분 후에 측정함)로 유지될 수 있다. 물이 공급되는 즉시, 침지 센서 내부는 130℃의 온도에 도달한다. 약 13분의 총 침지 기간동안 이 온도가 유지될 수 있다. 센서 내의 온도는 통과량을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 그러나, 100℃ 미만의 온도에서는 자유수(free water)가 형성될 위험이 있기 때문에, 온도를 100℃ 미만으로 저하시킬 가치는 없다.
도 2에는 안내 시스템이 상세히 도시되어 있다. 이 안내 시스템은 총 길이가 3m를 초과할 수 있고, 입구(10) 또는 출구(11) 자체가 침지 단부로부터 3m를 초과할 수 있다. 스테인레스강으로 이루어진 안내 튜브(12)가 안내 시스템의 중앙을 통해 안내되어 있다. 이 안내 튜브(12)에는 광섬유(도면에는 도시되어 있지 않음)가 배치되어 있다. 안내 튜브(12)는 내화성 재료로 이루어져 있고 침지 단부에서 안내 시스템을 밀봉하는 시일(13) 내측에서 종료된다. 광섬유는 가능한 소형인 오리피스를 통해 시일(13) 내에서 안내되고, 이에 따라 용강과 직접 접촉하여 완전한 라디에이터 원리(radiator principle)에 의해 용탕으로부터 방출되는 열을 흡수하고 그 열을 측정 및 평가 시스템에 제공할 수 있다.
냉각제가 입구(10)를 통해 안내 시스템(9)으로 도입된 후, 동축을 이루며 안내 튜브(12)를 포위하고 있는 추가 튜브(14)를 통해 안내 튜브(12) 둘레에 비교적 밀착된 채 운반된다. 이 추가 튜브는 특수강으로 형성되어 있을 수도 있다. 추가 튜브는 시일(13) 위에서 종료되어, 냉각제는 추가 튜브(14)의 하부 오리피스(15)로부터 방출되고 안내 시스템 내에서 출구(11)로 그리고 안내 시스템으로부터 출구(11)를 통해 안내된다. 추가 튜브(14)는 복수 개의 오리피스(17; 도 3)를 포함하고 있는데, 이 오리피스는 추가 튜브(14)의 길이방향과 원주방향으로 일정하게 분포되어 있다. 따라서 냉각이 더 효율적으로 수행될 수 있다. 오리피스(17)의 직경과 개수는 고온 구역의 길이 즉, 용강(4)으로의 침지 깊이와 슬래그 층(5)의 깊이에 따라 달라진다. 직경이 약 1mm 내지 4mm이고 2개 내지 6개(그 이상도 가능하다)의 복수 개의 오리피스(17)가 양호한 냉각 용량을 제공한다. 도 3의 화살표는 냉각제의 흐름 방향을 나타내고 있다.
안내 시스템(9) 내부에, 강으로 이루어져 있는 시일(13)는 강으로 이루어져 있는 편향 요소(16)를 구비하고 있고, 이 편향 요소에 의해 추가 튜브(14)로부터 방출되는 냉각 스트림이 방향이 바뀌어 추가 튜브(14)와 냉각 챔버의 벽(9) 사이의 공간으로 운반된다. 시일(13)는 안내 시스템(9)에 용접 결합되어 있다. 편향 요소(16)는 안내 튜브(12)를 고정시키는 동시에 안내 튜브(12)와 시일(13) 사이에 기밀식 밀봉 연결부를 형성하여, 안내 튜브(12)로 물이 침투하는 것을 방지한다. 편향 요소(16)의 재료는 용강 온도에 대해 내열성을 갖고 있고, 광섬유 통로용 소형 오리피스가 침지 단부에 마련되어 있다.
본 발명에 따르면, 고온 또는 부식성 환경 예를 들어, 용융 철, 용융 주철, 또는 용강과 같은 용탕에서 사용되어도, 신호 라인 안내 시스템은 신호의 전송과 수신이 방해되지 않도록 효과적으로 냉각될 수 있다.

Claims (14)

  1. 신호 라인이 안내되는 안내 튜브(12)와, 이 안내 튜브를 측방에서 포위하고 하나 이상의 냉각제 챔버를 포함하는 냉각 시스템과, 하나 이상의 냉각제 입구(10) 및 냉각제 출구(11)를 포함하고, 상기 냉각제 챔버는 튜브형 구조이며 하나 이상의 단부면에서 시일(13)에 의해 기밀식으로 밀봉되고,
    바람직하게는 강제(鋼製) 튜브로 구성된 추가 튜브(14)가 튜브형 챔버의 안내 튜브(12) 둘레에 배치되고, 추가 튜브(14)에는 입구(10)가 배치되고, 튜브형 챔버의 벽에는 출구(11)가 배치되는 것을 특징으로 하며,
    추가 튜브(14)는 그 케이스에 하나 이상의 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 신호 라인 안내 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내 튜브(12)는 단부면의 시일(13)을 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안내 튜브(12)는 시일(13) 또는 냉각제 챔버에서 종료되고, 이 시일(13)을 통해 신호 라인이 안내되는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 튜브형 챔버의 밀봉된 단부를 향하는 추가 튜브(14)의 단부는 하나 이상의 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 추가 튜브(14)는 바람직하게는 그 길이방향 및 원주방향 중 하나 이상에 균일하게 분포된 복수 개의 오리피스(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  8. 제1항 내지 제3항, 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 챔버에는 공기와 물의 혼합물 및 증기 중 하나 이상이 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  9. 제1항 내지 제3항, 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 라인은 전기선 또는 광섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 라인 안내 장치.
  10. 측정 단부를 포함하는 온도 및 농도 중 하나 이상의 측정 장치로서, 이 장치의 측정 단부에는 제1항 내지 제3항, 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 따른 안내 장치(9)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 안내 장치(9)의 밀봉된 단부 또는 측정 단부에는 열전쌍, 전기화학 측정 셀 및 광섬유 단부 중 하나 이상이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  12. 용탕 특히, 용융 철, 용융 주철, 또는 용강에서의 온도 및 농도 중 하나 이상을 측정하기 위한 10항에 따른 장치의 용도.
  13. 제12항에 있어서, 침지 센서(1)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  14. 제1항 내지 제3항, 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 따른 안내 장치(9)의 냉각제로서의 공기와 물의 혼합물 및 증기 중 하나 이상의 용도.
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