KR101231217B1 - 온도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 출선구 측에서 배출되는 용선의 온도를 측정하는 온도측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온도측정장치는 적외선 에너지를 감지하는 디텍터를 포함하는 온도센서와, 상기 온도센서를 보호하는 보호유닛을 구비하며, 상기 보호유닛은 상기 온도센서가 내장될 수 있는 내부공간을 가지며, 상기 내부공간과 외주면 사이에 냉각을 위한 냉각유체가 유동할 수 있는 유동공간이 마련된다.
상기 보호유닛은 상기 온도센서가 내장되는 센서하우징과, 상기 센서하우징의 전단에 결합되며 내부에 상기 온도센서로 적외선이 투광할 수 있도록 투시공간이 형성되어 있고 외주면과 상기 투시공간을 이루는 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제1 유동공간이 마련된 제1 보호관과, 상기 제1 보호관의 외주면을 감싸 상기 제1 보호관의 외주면과 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제2 유동공간이 형성되게 하는 제2 보호관을 구비하며, 상기 제1 보호관 및 제2 보호관에는 각각 상기 제1, 제2 유동공간으로 냉각유체를 공급하는 제1, 제2 투입부와, 제1, 제2 유동공간으로부터 냉각유체가 배출되는 제1, 제2 배출부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

Description

온도측정장치 {Molten steel temperature measuring apparatus}

본 발명은 온도측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고로의 출선구 측에서 배출되는 용선의 온도를 측정하는 온도측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 용광로에서 철광석을 용해하여 용광로의 하부에 용융물이 고이게 되면 상기 용광로에 형성된 다수의 출선구를 통해 용융물을 용광로의 외부로 배출시키고 있으며 상기 용광로에서 배출된 용융물은 대탕도를 통해서 이동되며 스키머에 의해서 용선과 슬라그(SLAG)로 분리되어 슬라그는 슬라그 탕도를 통해 드라이 PIT 스라그에 물을 살수하여 괴재 처리되고 용선은 스키머를 통과하여 용선탕도를 지나 경주통(용선을 용선차에 수선할 수 있도록 하는 수선통)에서 용선차에 수선되어 후공정으로 이송된다.

이때에는 조업여건 및 용광로의 온로를 판단하기 위하여 용선의 온도를 측정하고 있으며 상기 용선의 온도를 간편하고 정확하게 측정 할 수 있는 측정장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 대탕도(1)의 상부에 설치된 커버(1a)에 작업자가 올라가 측정용홀더(4)의 끝단에 열전대(3)를 삽입하고, 상기 열전대(3)를 용선에 투입하여 용선의 온도를 측정하고 있다.

한편 상기 커버(1a)의 상부 일측에는 다수의 열전대(3)를 올려 놓고 상기 열전대(3)를 사용후에는 작업자가 직접 열전대(3)를 교환하여 사용하고 있다. 그러나 이러한 종래의 측정 방법은 작업자가 수작업으로 측정용 홀더(4)를 용선에 투입시켜야 하므로 작업이 번거롭고 열전대(3)를 용선에 투입시 비산되는 용선에 의해서 작업자가 화상을 입거나 커버(1a)의 상부에서 미끄러져 전도되는 등 안전 사고가 발생하는 문제점이 있었다.

또한 작업자의 숙련도에 따라 측정오차가 발생하게 되어 측정된 온도에 따라 철광석과 연료의 투입량을 조절하게 되므로 정상조업으로 복귀하는 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다. 그리고 열전대(3)를 교환하기 위해서는 작업자가 수작업으로 교환하게 되므로 작업시간이 많이 소요되며 작업이 불편하게 되는 문제점이 있었다.

더욱이 열전대(3)를 재사용할 수 없어 매 측정시마다 열전대를 소모해야 하여 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 고로의 출선구 또는 탕도와 인접하게 설치되어 용선의 온도를 측정할 수 있으며, 용선과 직접 접촉하지 않아 지속적인 사용이 가능하고, 용선의 온도에 의해 파손되지 않는 온도측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온도측정장치는 적외선 에너지를 감지하는 디텍터를 포함하는 온도센서와, 상기 온도센서를 보호하는 보호유닛을 구비하며, 상기 보호유닛은 상기 온도센서가 내장될 수 있는 내부공간을 가지며, 상기 내부공간과 외주면 사이에 냉각을 위한 냉각유체가 유동할 수 있는 유동공간이 마련된 것이다.

상기 보호유닛은 상기 온도센서가 내장되는 센서하우징과, 상기 센서하우징의 전단에 결합되며 내부에 상기 온도센서로 적외선이 투광할 수 있도록 투시공간이 형성되어 있고 외주면과 상기 투시공간을 이루는 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제1 유동공간이 마련된 제1 보호관과, 상기 제1 보호관의 외주면을 감싸 상기 제1 보호관의 외주면과 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제2 유동공간이 형성되게 하는 제2 보호관을 구비하며, 상기 제1 보호관 및 제2 보호관에는 각각 상기 제1, 제2 유동공간으로 냉각유체를 공급하는 제1, 제2 투입부와, 제1, 제2 유동공간으로부터 냉각유체가 배출되는 제1, 제2 배출부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 제1, 제2 보호관의 단부에는 용선으로부터 조사되는 적외선이 상기 제1, 제2 보호관의 내부를 통해 상기 온도센서에서 인식될 수 있도록 투광 가능한 렌즈가 형성되어 있고, 상기 제2 유동공간에는 상기 제2 유동공간에 설치되어 제2 유동공간을 통과하는 상기 냉각유체의 난류화를 유도하는 난류유도부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 온도측정장치는 반복적으로 용선의 온도 측정이 가능하며, 용선의 온도에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 측정장치로 용선의 온도를 측정하는 상태의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 온도측정장치를 이용해 용선의 온도를 측정하는 상태를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 온도측정장치를 도시한 분리사시도,
도 4는 도 2의 온도측정장치의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온도측정장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에는 각각 본 발명에 따른 온도측정장치(100)를 통한 온도측정 상태를 도시한 사시도, 온도측정장치(100)의 분리사시도 및 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 온도측정장치(100)는 고로(10)의 출선구(20) 측에 설치되어 철광석이 용융되어 형성된 쇳물 즉 용선이 배출되면 배출되는 용선에서 조사되는 적외선을 통해 용선의 온도를 측정하는 것이다.

온도측정장치(100)는 별도의 고정수단(30)을 통해 고로(10)와 인접한 지점에 고정되어 있고, 출선구(20)에서 배출되고 있는 용선 또는 탕도(40)를 따라 이동하는 용선의 표면에서 발산되는 적외선을 통해 온도를 감지한다.

온도측정장치(100)는 온도센서(110)와 상기 온도센서(110)를 감싸 보호하는 보호유닛(120)을 구비한다.

온도센서(110)는 적외선을 통해 온도를 감지하는 적외선 온도측정기가 적용되어 있는데, 상세하게 도시되지는 않았으나 상기 용선에서 발상되는 적외선을 감지하는 디텍터가 마련되어 있으며, 이 디텍터에서 감지하는 정보를 통해 용선의 표면온도를 측정한다.

상기 보호유닛(120)은 상기 온도센서(110)를 보호하는 것으로서, 온도센서(110)가 장착되는 센서하우징(121)과, 센서하우징(121)의 전방에 설치되는 제1, 제2 보호관(131,141)을 포함한다.

상기 센서하우징(121)은 내부에 상기 온도센서(110)가 장착될 수 있는 장착공간이 마련되어 있으며, 일측에는 상기 온도센서(110)에 전원을 공급하고, 감지정보를 전달하기 위한 케이블이 연결되는 케이블연결부(122)가 형성되어 있다.

상기 제1 보호관(131)은 센서하우징(121)의 전단에 설치된다. 제1 보호관(131)의 내부에는 길이방향을 따라 연장된 중공(132)이 형성되어 있어서 이 중공(132)이 온도센서(110)에서 적외선을 감지할 수 있게 적외선이 통과할 수 있는 투광공간을 제공하게 된다.

제1 보호관(131)에는 외주면과 상기 중공(132)을 형성하는 내주면 사이에 냉각유체가 이동할 수 있는 제1 유동공간(133)이 형성되어 있다. 그리고 제1 보호관(131)의 일측과 타측에는 각각 상기 제1 유동공간(133)과 연통되는 제1 투입부(134)와 제1 배출부(135)가 형성되어 있다.

제1 투입부(134)와 제1 배출부(135)는 각각 냉각유체 공급라인(136) 및 배출라인(137)과 연결되어 있어서 냉각유체가 제1 투입부(134)를 통해 제1 유동공간(133)으로 유입되어 제1 유동공간(133)을 경유한 후 제1 배출부(135)를 통해 제1 보호관(131)의 외부로 배출되도록 되어 있다.

도시되지는 않았으나 상기 제1 유동공간(133)에는 일단부터 제1 유동공간(133)을 구획하는 구획부재가 설치될 수 있고, 이 구획부재에 제1 투입부(134)와 이격된 제1 유동공간(133)의 타단부측이 연통되도록 연통구가 마련되게 함으로써 제1 유동공간(133)으로 유입된 냉각유체가 제1 유동공간(133)의 일측으로부터 타측까지 모두 경유하면서 열교환한 후 제1 배출부(135)를 통해 외부로 배출되게 할 수 있다.

상기 제2 보호관(141)은 제1 보호관(131)의 외주면을 감싸도록 설치되는 것이다.

제1 보호관(131)에는 상기 제1 투입부(134)와 제1 배출부(135)가 형성되어 있는 지점으로부터 소정거리 단부측으로 이격된 지점에 제1 플랜지(138)가 형성되어 있으며, 제2 보호관(141)의 선단에는 상기 제1 플랜지(138)에 대응하는 제2 플랜지(142)가 형성되어 있다. 상기 제1, 제2 플랜지(138,142)가 상호 맞닿도록 제2 보호관(141)을 제1 보호관(131)의 외측에 설치하고 제1, 제2 플랜지(138,142)를 체결볼트를 통해 상호 연결하여 제1, 제2 보호관(131,141)을 결합한다.

상기 제2 보호관(141)은 내주면이 상기 제1 보호관(131)의 외주면과 소정간격 이격되도록 형성되며 제1, 제2 보호관(131,141)의 외주면과 내주면 사이가 이격되어 있기 때문에 그 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제2 유동공간(143)이 형성된다.

제2 보호관(141)에도 일측과 타측에 각각 제2 유동공간(143)과 연통되어 냉각유체를 공급하거나 배출할 수 있는 제2 투입부(144)와 제2 배출부(145)가 형성되어 있어서 냉각유체가 제2 유동공간(143)을 통해 이동하면서 열교환하여 보호유닛(120)을 냉각한다.

또한 제2 보호관(141)에는 제2 유동공간(143) 내에서 냉각유체가 난류유동을 할 수 있도록 유체의 난류화를 유도하는 난류유도부재(146)가 설치된다. 난류유도부재(146)는 제2 보호관(141)의 외주면으로부터 내부로 삽입되어 제2 유동공간(143)으로 돌출되도록 설치되며, 난류유도부재(146)에 의해 제2 유동공간(143)으로 유입된 냉각유체는 난류유동을 하면서 열교환이 활발하게 이루어지게 된다.

난류유도부재(146)는 본 실시예처럼 제2 보호관(141)의 외부로부터 내측으로 삽입되어 형성될 수도 있으나, 이와는 달리 제2 보호관(141)의 내주면에 내측으로 돌출되게 접합될 수도 있고 제1 보호관(131)의 외주면에 외측으로 돌출되게 형성될 수도 있다.

상기 제1 보호관(131)과 제2 보호관(141)의 단부는 모두 적외선이 투광할 수 있는 투광렌즈(147)로 되어 있어서 용선에서 발산되는 적외선이 온도센서(110)에서 감지되는 것이 가능하다.

상기 제1 유동공간(133)과 제2 유동공간(143)으로 유입되는 냉각유체는 질소 또는 냉각수가 적용되는 것이 바람직하다. 제1, 제2 유동공간(133,143) 모두 질소나 냉각수 중 선택된 어느 하나의 냉각유체가 유입되도록 할 수도 있고, 제1, 제2 유동공간(133,143)에 각기 다른 냉각유체를 주입할 수도 있다.

본 발명의 온도측정장치(100)는 상기 제1, 제2 유동공간(133,143)을 통과하는 냉각유체가 제1, 제2 보호관(131,141)을 냉각시켜 주므로 보호유닛(120)이나 내부에 설치된 온도센서(110)가 용선의 온도에 의해 파손되는 것을 방지하며, 더 나아가 상기 보호유닛(120)이 용선에 의해 가열되면서 보호유닛(120) 자체에서 방출되는 적외선에 의해 온도센서(110)에서 감지하는 온도측정결과의 신뢰도가 저하되는 것을 방지한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100; 온도측정장치
110; 온도센서
120; 보호유닛
121; 센서하우징
131; 제1 보호관
133; 제1 유동공간
141; 제2 보호관
143; 제2 유동공간

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 적외선 에너지를 감지하는 디텍터를 포함하는 온도센서와;
   상기 온도센서를 보호하도록 상기 온도센서가 내장될 수 있는 내부공간을 가지며, 상기 내부공간과 외주면 사이에 냉각을 위한 냉각유체가 유동할 수 있는 유동공간이 마련되어 있는 보호유닛;을 구비하며,
   상기 보호유닛은 상기 온도센서가 내장되는 센서하우징과,
   상기 센서하우징의 전단에 결합되며 내부에 상기 온도센서로 적외선이 투광할 수 있도록 투시공간이 형성되어 있고 외주면과 상기 투시공간을 이루는 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제1 유동공간이 마련된 제1 보호관과,
   상기 제1 보호관의 외주면을 감싸 상기 제1 보호관의 외주면과 내주면 사이에 냉각유체가 유동할 수 있는 제2 유동공간이 형성되게 하는 제2 보호관을 구비하며,
   상기 제1 보호관 및 제2 보호관에는 각각 상기 제1, 제2 유동공간으로 냉각유체를 공급하는 제1, 제2 투입부와, 제1, 제2 유동공간으로부터 냉각유체가 배출되는 제1, 제2 배출부가 형성되어 있고,
   상기 제2 유동공간에는 상기 제2 유동공간에 설치되어 제2 유동공간을 통과하는 상기 냉각유체의 난류화를 유도하는 난류유도부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.

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