KR101242992B1 - 배재구 깊이 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장치몸체와 상기 장치몸체의 선단에 위치하고 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정토록 제공되는 측정부와 상기 측정부의 내부에 위치하고 냉각수 또는 질소를 분사토록 제공되는 분사수단 및 상기 장치몸체의 후단에 위치하고 상기 측정부와 연결되어 상기 측정부을 전,후진토록 제공되는 구동부를 구비하는 배재구 깊이 측정장치에 관한 것으로, 본발명에 의하면 배재구의 마모, 침식 정도를 정확한 파악이 가능하게 되고, 이에 따라 보수시기를 적절히 판단하고 보수를 진행함으로써, 배재구를 통한 용선의 손실을 방지하여 수재처리설비와 괴재처리설비에서 배출된 용선이 냉각수와 접촉되면서 대형폭발사고를 일으켜 설비파손은 물론 인명손실이 발생하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

배재구 깊이 측정 장치{pparatus for meaturing slag gate's depth}

본 발명은 배재구 깊이 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 배재구의 마모, 침식정도를 용이하게 파악할 수 있도록 구성된 배재구 깊이 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 고로의 작업은 용광로의 상부로부터 철광석과 코크스를 장입한 후 열풍로 설비에서 보내온 고온 1200°정도 상태의 열풍을 하부로부터 불어넣어 그 열로서 철광석을 용융, 환원시켜 쇳물을 생산하게 되며, 상기와 같이 생성되는 쇳물은 고로의 측면에 형성되는 출선구를 개공기로서 천공한 후 출선구를 통하여 배출시키고, 이때 상기 쇳물은 그 비중차에 의해서 슬래그는 상측에 모이게 되고, 용선은 하즉에 모이는 상태로 대탕도에 흐르게 된다.

도1 에 도시한 바와 같이, 상기 대탕도의 일측에 설치되는 스키머(2)를 통과할 때 비중이 적은 슬래그는 스키머(2)의 전면에서 배재구(1)로 유입되어 수재 및 괴재 처리되는 작업공정에 투입된다. 그리고 상기 대탕도에서 비중이 큰 용선은 스키머(2)의 하부를 통과하여 대탕도의 제2블럭(3)을 넘어 차기공정으로 넘어가게 된다.

이때 상기 배재구(1)는 고온의 용재를 계속 흘러 보내게 되므로, 처음 시공된 바닥면에서 연속적으로 배출되는 고온의 용재에 의해 마모, 침식이 진행되게 된다. 이에 따라 배재구(1) 바닥면의 깊이가 점점 깊어져, 대탕도의 용선이 마모, 침식으로 깊어진 배재구(1)를 통해 용재와 같이 배출되어 용선의 손실은 물론 수재처리설비와 괴재처리설비에서 배출된 용선이 냉각수와 접촉되면서 대형폭발사고를 일으켜 설비파손은 물론 인명손실을 발생시키기도 한다.

이와 같은 결과를 방지하기 위해 적절한 보수시기를 결정할 수 있어야 하는데, 종래에는 배재구(1)에 시공된 내화물의 침식, 마모 정도를 확인하기 위해서는 배재구(1)의 시공면을 기준으로 하여 약 3m의 상부에서 작업작 경험에 의한 육안으로 심하게 침식 또는 크랙부 유무를 점검하였다. 그런데 이는 점검자마다 기준이 상이하여 보수시기를 놓치는 경우가 종종 발생하였으며, 배재구(1)를 덮고 있는 대탕도 커버(5)를 크레인을 이용하여 들어올린 다음 고온의 배재구(1)에 작업자가 근접하여 측정자인 줄자를 이용하여 측정함으로써, 화상재해 등의 안전사고의 위험성도 잠재하고 있었다.

따라서, 당해 기술분야에서는 배재구의 적절한 보수시기를 결정하기 위해 배재구의 마모, 침식정도를 정확히 파악할 수 있는 측정장치가 요구되고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시태양은 다음과 같은 배재구 깊이 측정 장치를 제공한다.

본 발명인 배재구 깊이 측정 장치는 장치몸체와 상기 장치몸체의 선단에 위치하고 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정토록 제공되는 측정부와 상기 측정부의 내부에 위치하고 냉각수 또는 질소를 분사토록 제공되는 분사수단 및 상기 장치몸체의 후단에 위치하고 상기 측정부와 연결되어 상기 측정부을 전,후진토록 제공되는 구동부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 분사수단에 연결되어 상기 분사수단에 냉각수를 공급토록 제공되는 냉각수 공급수단과 상기 분사수단에 연결되어 상기 분사수단에 질소를 공급토록 제공되는 질소 공급수단 중 적어도 어느 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 측정부는 배재구의 깊이를 측정토록 하는 센서수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 상기 센서수단에서 측정한 배재구의 깊이와 이미 입력된 배재구의 깊이을 비교하여 배재구의 마모, 침식을 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명인 배재구 깊이 측정장치는 개공기의 일측면에 장착되어 운용될 수 있다.

본 발명의 일 실시태양은 위와 같은 구성을 통하여 배재구의 마모, 침식 정도를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

그리고 이를 통해 보수시기를 적절히 판단하고 보수를 진행함으로써, 배재구를 통한 용선의 손실을 방지하여 수재처리설비와 괴재처리설비에서 배출된 용선이 냉각수와 접촉되면서 대형폭발사고를 일으켜 설비파손은 물론 인명손실이 발생하는 것을 예방하는 효과를 기대할 수 있다.

도1 은 대탕도에서 슬래그와 용선이 분리되는 모습과 배재구가 마모, 침식되는 모습을 나타내는 상태도이다.
도2 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도3 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치의 일 실시예를 나타낸 측단면도이다.
도4 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치의 일 실시예를 나타낸 분해사시도이다.
도5 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치가 개공기에 장착된 모습을 나타내는 상태도이다.
도6 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치의 측정부가 배재구 방향으로 회전한 모습을 나타내는 상태도이다.
도7 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치를 이용하여 배재구의 마모, 침식정도를 측정하는 상태도이다.
도8a 는 냉각수가 분사되어 배재구 주위의 슬래그가 냉각되는 모습을 나타내는 상태도이다.
도8b 는 냉각된 슬래그를 제거하기 위해 질소가 분사되는 모습을 나타내는 상태도이다.
도8c 는 측정부가 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정하는 모습을 나타낸 상태도이다.
도9 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치를 이용하여 배재구 깊이를 측정하는 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시태양에 대하여 설명하도록 한다.

도2 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)의 일 실시예를 나타낸 상태도를 도시하고 있고, 도3 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)의 일 실시예를 나타낸 측단면도를 도시하고 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시태양의 도면을 나타낸 것에 불과하므로, 다른 구조를 가진 배재구 깊이 측정 장치(100)의 구현도 가능할 것이다.

먼저 도2 및 도3 를 참조하면, 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)는 크게 구동부(200)와 측정부(300)로 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 구동부(200)는 상기 측정부(300)를 전,후진토록 하는 실린더(210)와 상기 실린더(210)에 연결되어 상기 측정부(300)에 상기 실린더(210)의 구동을 전달토록 하는 중심축(220)으로 구성될 수 있다.

그리고 상기 측정부(300)는 상기 중심축(220)과 연결되어 상기 실린더(210)의 구동을 전달받는 원통형의 중심체(360)와 상기 중심체(360)의 둘레를 이루며 설치되는 노즐 등의 분사수단(320)과 상기 중심체(360)의 아래면에 위치하여 배재구의 깊이를 측정토록 하는 센서수단(310) 및 상기 측정부(300)의 외부를 이루는 측정부커버(350)로 구성될 수 있다.

여기서 측정부커버(350)는 배재구의 형상에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉 배재구가 원형, 타원형, 사각형 등의 형상을 이루는 경우, 그에 따라 배재구의 깊이를 측정하기 위해 각각의 형상에 맞게 측정부커버(350)의 형태가 결정될 것이다. 그리고 센서수단(310)은 레이져를 이용한 거리측정센서, 전파를 이용한 거리측정센서 등으로 구현될 수 있다.

상기 분사수단(320)에는 두개의 튜브(321, 322)가 연결되어 있는데, 하나는 냉각수 공급수단(321)이고 다른 하나는 질소 공급수단(322)이다. 이는 고로에 출선공을 천공하는 과정에서 개공기에 사용되는 냉각수와 질소에 라인을 연결하여 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)에서 사용할 수 있게 하였다. 상기 두개의 공급수단(321, 322)는 강관 등의 배재구의 고온을 견딜 수 있는 내열성 소재로 구성될 것이다.

상기 구동부(200)의 상단부에는 상기 개공기와 연결할 수 있도록 결합부(400)가 제공될 수 있다. 상기 결합부(400)는 상기 개공기의 측면에 상기 개공기와 배재구 깊이 측정 장치(100)를 수평하게 연결하며 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)를 회전할 수 있도록 구성된다. 여기서 회전각도는 상기 개공기가 수평을 기준으로 기울어진 각도를 감안하여 배재구의 상부에 수직하는 방향까지 회전할 것이나, 상기 개공기가 수평하게 위치한 경우에는 상기 구동부(200)의 중심축(220)을 기준으로 90°을 회전하게 될 것이다. 다만 회전각도는 작업자가 제어부(500)를 통해 배재구의 수직방향 위치까지 조정할 수 있을 것이다.

도4 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)의 일 실시예에 대한 분해사시도를 도시하고 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시태양의 분해사시도를 나타낸 것에 불과하므로, 다른 구조를 가진 배재구 깊이 측정 장치(100)의 구현도 가능할 수 있다.

도4 를 참조하면 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)가 결합되는 구조를 파악할 수 있는데, 먼저 상기 구동부(200)의 중심축(220)에 상기 분사수단(320)이 둘레에 형성된 상기 중심체(360)를 제1 체결구(343)로 끼워 연결한다. 이는 차후 상기 분사수단(320)의 내부가 막히거나 균열이 있는 경우나 센서수단(310)에 고장이 발생하는 경우에 교체 및 수리를 용이하게 하기 위해서이다.

그리고 상기 중심체(360)의 하부에는 상기 센서수단(310)이 결합되게 된다. 상기 센서수단(310)은 상기 측정부커버(350)의 하부에 근접하게 설치될 것이다. 이는 상기 측정부커버(350)가 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정할 때 기존 입력된 배재구의 깊이와 마모, 침식된 배재구의 깊이차이를 정확히 파악할 수 있어야 하기 때문에 위와 같이 설치된다.

상기 중심체(360)를 보호하도록 상기 측정부커버(350)가 설치되는데, 상기 중심체(360)를 상기 측정부커버(350)의 홈에 맞춘 후 체결판(341)을 상기 중심체(360)와 상기 측정부커버(350)의 상부에 맞추어 놓아 두고 제 2 체결구(342)로 체결시킨다.

그리고 체결판(341)에 형성된 두개의 홀(344, 345))에 각각 냉각수 공급수단(321)과 질소 공급수단(322)을 연결하게 된다.

다음으로 도5 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)가 개공기에 장착된 모습을 나타내는 상태도를 도시하고 있고, 도6 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)의 측정부(300)가 배재구 방향으로 회전한 모습을 나타내는 상태도를 도시하고 있고, 도7 는 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)를 이용하여 배재구의 마모, 침식정도를 측정하는 상태도를 도시하고 있다.

도5, 도6 및 도7 를 참조하면, 고로에 출선구를 천공하는 개공기의 일측면에 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)가 설치될 수 있다. 출선구를 통해 배출되는 용선과 슬래그를 대탕도에서 분리하는 출선과정 종료 후 배재구의 침식, 마모정도를 확인하기 위해 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)가 장착된 개공기를 크레인을 이용하여 배재구 상부로 이동시킨다. 이때 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)의 회전하는 부분인 상기 개공기 결합부가 배재구의 수직 상부에 위치하게끔 개공기의 위치를 잡는다.

다음으로 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)의 측정부(300)가 배재구을 향할 수 있도록 상기 중심축(220)을 기준으로 회전시킨다. 만약 개공기가 수평하게 위치하고 있다면 90°의 회전각을 유지하면 되겠으나, 개공기가 수평하지 않다면 개공기의 기울어진 각도를 고려하여 작업자가 제어부(500)를 통해 배재구에 수직하게 상기 배제구 깊이 측정 장치(100)가 위치하도록 운용할 수 있을 것이다. 이제 상기 실린더(210)를 작동시켜 배재구 방향으로 상기 측정부(300)를 전진시킨다.

이하에서는 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)를 이용하는 배재구 깊이 측정 단계를 설명한다.

도8a 는 냉각수가 분사되어 배재구 주위의 슬래그가 냉각되는 모습을 나타내는 상태도를 도시하고 있고, 도8b 는 냉각된 슬래그를 제거하기 위해 질소가 분사되는 모습을 나타내는 상태도를 도시하고 있고, 도8c 는 측정부가 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정하는 모습을 나타낸 상태도를 도시하고 있다. 도9 은 본 발명인 배재구 깊이 측정 장치(100)를 이용하여 배재구 깊이를 측정하는 단계를 나타낸 순서도를 도시하고 있다.

도8a 를 참조하면, 먼저 상기 실린더(210)가 작동하여 상기 측정부(300)를 배재구 방향으로 전진시키는데, 제어부(500)와의 상호제어를 통해 이미 입력되어 있는 배재구 깊이 기준점을 기준으로 약 300mm까지 하강하게 되고, 그 지점에서 일시정지하게 된다. 슬래그가 배출되는 배재구는 고온을 형성하고 있으므로 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)를 투입하여 측정하기 위해서는 먼저 슬래그를 냉각, 제거시킬 필요가 있다. 따라서 배재구 깊이 기준점(배재구 바닥면) 약 300mm 상부에서 상기 개공기의 냉각수공급 라인에 연결된 상기 냉각수 공급수단(321)를 통해 냉각수를 공급받고, 이를 상기 선단부(300)의 분사수단(320)을 통해 고온의 배재구에 약 10초간 분사한다. 냉각수가 분사되면, 배재구의 온도는 낮아지고 배재구에 남아있는 슬래그 또한 함께 냉각되게 된다.

도8b 를 참조하면, 이제 상기 개공기의 질소공급 라인에 연결된 질소 공급수단(322)를 통해 질소를 공급받고 이를 상기 측정부(300)의 분사수단(320)을 통해 냉각된 슬래그에 분사한다. 상기 고압 질소를 약 10초간 분사함으로써, 냉각된 슬래그를 배재구에서 제거할 수 있다.

배재구에 남아 있는 슬래그를 모두 냉각, 제거하게 되면 이제 다시 상기 실린더(210)를 전진시켜 상기 배재구 깊이 측정 장치(100)의 측정부(300)를 상기 배재구로 하강, 투입시킨다. 이때 배재구 윗면에 상기 측정부(300)가 도달하게 되면, 상기 측정부(300)에 위치한 센서수단(310)에서 이를 감지하게 된다.

도8c 를 참조하면, 상기 센서수단(310)에서는 배재구의 깊이를 측정하는 모습을 볼 수 있는데, 여기서 상기 센서수단(310)은 레이져, 전파 등을 이용한 거리측정센서로 구성될 수 있다.

상기 센서수단(310)에서 레이져, 전파 등을 발사하여 배재구의 현재 깊이를 측정하게 되고 상기 측정된 값은 제어부(500)로 송출되며 제어부(500)에서는 기 입력된 배재구의 기준점(배재구 바닥면)과 측정된 값을 비교하여 배재구가 마모, 침식된 정도를 판단하게 된다. 제어부(500)에서 판단된 배재구의 마모, 침식된 정도는 작업자가 확인할 수 있도록 운전실 조업용 모니터에 송출된다. 작업자는 이를 통해 기 입력된 배재구 기준점(배재구 바닥면)까지의 높이 h1 과 측정된 배재구 높이 h2 의 차이를 비교하여 배재구의 마모, 침식에 따른 보수여부를 판단할 수 있을 것이다.

다른 측정방법으로는 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 측정부(300)에 리미트 스위치 등의 접촉방식의 센서수단(310)을 장착하고, 상기 실린더(210)를 전진시켜 상기 측정부(300)가 배재구의 표면에 접촉시키는 것이다. 이때 상기 리미트 스위치 등의 센서수단(310)이 배재구의 바닥면에 접촉함으로써, 현재값을 인식하게 되고 이 측정값과 기 입력된 배재구 기준점(배재구 바닥면)과의 깊이 차이를 비교하는 것이다.

상기 측정부(300)의 센서수단(310)에 의해 배재구의 마모, 침식정도를 측정한 후에는 다시 상기 실린더(210)가 구동하여 상기 측정부(300)를 후퇴시킨다. 그리고 중심축(220)을 기준으로 시계방향으로 90°회전하여 다시 원위치로 이동하게 된다.

이와 같은 과정을 통하여 배재구의 마모, 침식정도를 측정하며, 이를 통해 배재구의 적절한 보수시기를 결정할 수 있게 된다.

이상의 사항은 배재구 깊이 측정 장치의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

100...배재구 깊이 측정 장치 200...구동부
210...실린더 220...중심축
300...측정부 310...센서수단
320...분사수단(노즐 등) 350...측정부커버
360...중심체 400...결합부
500...제어부 600...장치몸체

Claims (5)

1. 장치몸체(600); 와
   상기 장치몸체(600)의 선단에 위치하고 배재구에 투입되어 배재구의 깊이를 측정토록 제공되는 측정부(300); 와
   상기 측정부(300)의 내부에 위치하고 냉각수 또는 질소를 분사토록 제공되는 분사수단(320); 및
   상기 장치몸체(600)의 후단에 위치하고 상기 측정부(300)와 연결되어 상기 측정부(300)을 전,후진토록 제공되는 구동부(200);
   를 구비하는 배재구 깊이 측정장치
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사수단(320)에 연결되어 상기 분사수단(320)에 냉각수를 공급토록 제공되는 냉각수 공급수단(321)과 상기 분사수단(320)에 연결되어 상기 분사수단(320)에 질소를 공급토록 제공되는 질소 공급수단(322) 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배재구 깊이 측정장치
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 측정부(300)는 배재구의 깊이를 측정토록 하는 센서수단(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배재구 깊이 측정장치
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 센서수단(310)에서 측정한 배재구의 깊이와 이미 입력된 배재구의 깊이을 비교하여 배재구의 마모, 침식을 판단하는 제어부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배재구 깊이 측정장치
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서 있어서,
   개공기의 일측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 배재구 깊이 측정 장치

Images