KR101254395B1 - 용탕의 레벨을 측정하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 기기는 화상 측정 장치(5), 측정 프로브(6), 승강 기구(1), 변위 센서(11), 데이터 처리 시스템(4), 및 교정기(7)를 포함한다. 상기 승강 기구(1)는 용탕 용기(10)에 고정되고, 상기 화상 측정 장치(5) 및 상기 측정 프로브(6)는 승강 기구(1)상에 장착되고, 화상 측정 장치(5)의 광학 축은 측정 프로브(6)의 기하학적 축과 각도를 이루어 설정되고, 측정 프로브(6)는 화상 측정 장치(5)의 시야각의 범위 내에 위치되고, 화상 측정 장치(5), 승강 기구(1), 및 변위 센서(11)는 각각 데이터 처리 시스템(4)에 연결된다. 또한 용탕의 레벨을 측정하기 위한 방법이 기재된다. 본 발명은 용탕상에 부유하는 슬래그 층에 의한 영향을 제거할 수 있고, 슬래그 금속 계면을 통해 용탕 내로 삽입되고 승강된 후에 슬래그 두께 정보를 갖는 측정 프로브(6)를 사용함으로써 용탕 레벨의 안정되고 연속된 정확한 측정을 성취할 수 있다.
Description
본 발명은 용강(molten steel)과 같은 용탕(molten metal)의 액체 레벨(liquid level)을 측정하기 위한 기기 및 이러한 기기를 사용하여 용탕의 액체 레벨을 측정하는 방법에 관한 것이다.
용탕의 연속 주조 공정에서 용탕의 산화 및 열 손실을 막기 위해서는, 용탕을 플럭스 슬래그 층을 형성하는 적당량의 슬래그 파우더로 커버할 필요가 있다. 그러나, 많은 공정에서, 액체 금속의 레벨 역시 중요한 인자이다. 예를 들어, 턴디쉬(tundish) 내의 액체 강 레벨은 정확한 주조 시간을 결정하는 역할을 함으로써, 플럭스 슬래그가 빌렛(billet)/슬래브(slab)로 유입되는 것을 막고 용광로 용융 비(melt-to-shop ratio)를 향상시킨다. 슬래그 층이 액체 강의 표면을 커버하고 슬래그 층 두께는 불명확하기 때문에, 액체 강 레벨을 정확하게 측정하기란 곤란하다.
액체 강 레벨과 같은 액체 금속 레벨을 측정하는 통상적인 방법으로서 일반적으로 알려진 구성은, 액체 강 레벨의 계산 및 결정이, 턴디쉬와 (슬래그 층을 포함하는) 용강의 총 중량 및 턴디쉬의 중량 및 체적, 그리고 액체 강 밀도 등의 일부 알려진 파라미터를 재는 것을 기초로 하는, 계량 방법이다. 그러나, 이러한 방법에서, 계산된 액체 레벨은 종종 부정확한 것이 불가피했는데, 그 이유는 부정확한 슬래그 중량으로 인해 슬래그 층의 두께가 액체 강 레벨의 측정값에도 포함되었기 때문이다. 또한, 턴디쉬 라이닝(lining)은 용강에 의해 조금씩 부식되어 턴디쉬의 용량의 비정상적인 변화를 불러오기 때문에 액체 강 레벨의 측정 편차 또한 불가피하다. 즉, 턴디쉬와 액체 강 레벨의 총 중량의 변화 사이의 정확한 대응 관계를 결정하기란 거의 불가능하기 때문에, 용탕의 액체 레벨은 거의 정확하게 계산될 수 없다.
래들(ladle) 내의 용강의 액체 레벨을 측정하는 방법이, 발명의 명칭이 "화상 시스템의 축에 대해 각도를 이루는 표면에 유도되는 레이저 비임을 사용하는, 래들 등 내의 액체 강의 측정 레벨"인 독일 특허 제2945251-A1호로서 공지되어 있다. 이 특허에서, 레이저 비임은, 내부에 레이저 빛 스폿(laser bright spot)을 형성하기 위해 용강에 부유된 슬래그 층의 표면상에 입사된다. 레이저 빛 스폿의 위치 높이는 용강의 액체 레벨의 측정치로서 화상 시스템에 의해 감지되며, 수직 방향으로의 레이저 스폿의 변위는 액체 강의 레벨의 변동을 나타낸다. 그러나 이러한 방법에도 역시, 슬래그 층의 부정확한 두께가 측정값에 포함되었기 때문에 용강 레벨의 측정값이 부정확하다는 문제가 여전히 남아 있다. 또한, 슬래그 층의 고르지 못한 표면으로 인하여 측정값에 오차가 발생된다.
전술된 종래 기술은 용탕에 부유하는 슬래그 층의 두께 값을 결정할 수 없기 때문에, 용탕의 액체 레벨은 정확하고 안정되게 측정될 수 없다. 따라서, 슬래그 층의 두께를 정확하게 측정한 후, 용강과 같은 용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법 및 기기가 절실하게 요구된다.
본 발명의 목적들 중 하나는 전술된 통상적인 기술의 문제를 제거하는 것이며, 용탕의 표면상에 부유하는 슬래그 층의 두께 및 액체 강과 같은 액체 금속의 레벨이 안정되고 정확한 방법으로 측정될 수 있게 하는 용탕용 액체 레벨 측정 기기을 제공하는 것이다.
전술된 목적을 성취하게 위하여, 본 발명에 따르면, 화상 측정 장치, 측정 프로브, 승강 기구, 변위 센서, 데이터 처리 시스템, 및 교정기를 포함하는 형태의 용탕용 액체 레벨 측정 기기를 제공한다. 승강 기구는 용탕 용기상에 장착된다. 화상 측정 장치는 승강 기구상에 장착되고, 화상 측정 장치의 광학 축은 측정 프로브의 기하학적 축과 각도를 이루어 설정된다. 측정 프로브는 승강 기구상에 장착되고, 측정 프로브는 화상 측정 장치의 시야각의 범위 내에 위치된다. 화상 측정 장치, 승강 기구, 및 변위 센서는 각각 데이터 처리 시스템에 연결된다.
양호한 기술적 구성은, 승강 기구가 승강 구동 장치, 승강 구동 장치에 연결된 승강 기어, 승강 기어에 연결된 브래킷, 및 측정 프로브를 수직으로 보유하는 브래킷상에 장착된 고정구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 측정 프로브가 MgO-C, 또는 AL2O3-C, 또는 AL2O3-C-Zr, 또는 MgO-C-Zr과 같은 고온 내화물, 또는 녹는점이 800℃보다 높은 금속으로 제조되고, 로드 또는 튜브 또는 스트립으로 형성되고, 측정 프로브의 총 길이는 슬래그 층의 두께보다 100 mm 더 긴 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 측정 프로브가, 작동시, 턴디쉬 내의 액체 강의 연속된 온도 측정 및 레벨 측정을 위해 동시에 사용되는 온도 센서로서의 온도 측정 튜브인 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 교정기는 1 mm보다 크지만 50 mm보다 작은 두께를 갖고 1 mm보다 높지만 100 mm보다 낮은 높이를 갖는 환상형이거나, 또는 교정기는 10 mm보다 길지만 1500 mm보다 짧은 길이를 갖고 2 mm보다 길지만 200 mm보다 짧은 등가 직경을 갖는 곤봉형, 튜브형, 또는 세장형 형상이고, 교정기는 AL2O3-C, MgO-C, AL2O3-C-Zr, MgO-C-Zr과 같은 내화 재료 또는 녹는점이 500℃보다 높은 금속으로 제조되는 것을 특징으로 한다. 교정기는 승강 기구의 브래킷에 보유되거나, 또는 측정 프로브의 비침지부에 고정되거나, 또는 용탕 용기의 커버상에 또는 내벽상에, 또는 화상 측정 장치에 의해 인식되고 위치될 수 있는, 용탕 용기 및 액체 레벨 측정 기기 중 어느 하나 또는 양자 모두에 독립적인 적절한 위치에 장착된다.
양호한 기술적 구성은, 변위 센서가 승강 기구에 연결되고, 변위 센서가 장력 로드, 또는 당김 로프, 또는 저항형, 또는 광자 인코더형 또는 화상 변위 센서인 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 화상 측정 장치의 광학 축이 측정 프로브의 기하학적 축과 15˚ 내지 70˚의 각도로 설정되는 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 화상 측정 장치가 선형 어레이 또는 평면 (또는 면적) 어레이 또는 점 스캐닝형 카메라, 또는 열 화상기일 수 있는 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 화상 측정 장치가 냉각 재킷 내에 수용된 조립체이고, 방진기는 냉각 재킷의 전방 단부 내에 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 용탕에 부유하는 슬래그 층의 두께와, 이후 용탕의 액체 레벨을 정확하게 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
전술된 목적들을 성취하기 위하여, 본 발명에 따라, 하기 (1) 내지 (5)의 단계를 포함하는 용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법이 제공된다.
(1) 본 발명의 방법에 따르면, 화상 측정 장치, 측정 프로브, 승강 기구, 변위 센서, 데이터 처리 시스템, 및 교정기를 포함하는, 용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 기기가 제공된다. 승강 기구는 용탕 용기에 고정된다. 화상 측정 장치는 승강 기구상에 설치된다. 화상 측정 장치의 광학 축은 측정 프로브의 기하학적 축과 각도를 이루어 설정된다. 측정 프로브는 승강 기구상에 설치되고, 측정 프로브는 화상 측정 장치의 시야각의 범위 내에 위치된다. 화상 측정 장치, 승강 기구, 및 변위 센서는 각각 데이터 처리 시스템에 연결된다.
(2) 작동시, 승강 기구는 용탕으로 측정 프로브를 하향 구동시켜 용탕 내로 삽입하고, 측정 프로브의 온도가 용탕 및 슬래그 층과 열 평형에 도달하거나 근접할 때, 측정 프로브는 승강 기구에 의해 빠르게 상승되고, 승강된 높이는 슬래그 층의 두께보다 크고, 이때, 화상 측정 장치는 측정 프로브의 승강된 부분의 열 화상을 캡쳐한다. 이후 열 화상은 원래의 화상이 처리, 분석, 및 계산되는 데이터 처리 시스템으로 전달된다. 공기 슬래그 계면 및 슬래그 용탕 계면에서의 최대의 국부적 온도 구배를 갖는 특징에 기초하여, 두 계면들의 레벨 높이 값을 데이터 처리 시스템에 의해 획득할 수 있다. 두 계면들의 레벨 높이 값의 차이는 정확히 슬래그 층의 두께이다.
(3) 작동 전에, 액체 금속 레벨 측정 기기의 용탕 용기의 바닥의 상대적 높이를 결정할 필요가 있는데, 상기 상대적 높이는 용기의 바닥 레벨을 직접 측정함으로써, 또는 용기 바닥과 접촉할 정도로 하강시킨 측정 프로브의 하강 높이를 측정함으로써 획득될 수 있거나, 또는 사전에 알려져 있다.
(4) 측정 프로브의 침지 상태에서, 화상 측정 장치는 슬래그 층 표면과 측정 프로브의 교차부에서, 또는 슬래그 층 표면과 용탕 용기의 내벽의 교차부에서 화상을 연속적으로 캡쳐하고, 이후, 화상 처리, 분석, 및 계산에 의해 데이터 처리 시스템에 의해 교차부 레벨 높이를 획득할 수 있다.
(5) 전술된 단계 (4) 및 단계 (2)에서 각각 획득된 교차부 레벨 높이와 슬래그 층 두께에 기초하거나, 또는 전술된 단계 (2)에서 측정된 두 개의 계면 레벨 높이, 및 변위 센서의 의해 측정되어 데이터 처리 시스템 내에 입력되는 승강 기구에 의해 구동되는 측정 프로브의 승강된 높이에 기초하여, 용탕의 액체 레벨을 획득할 수 있다.
양호한 기술적 구성은, 화상 측정 장치의 광학 축이 측정 프로브의 기하학적 축과 15˚ 내지 70˚의 각도로 설정되는 것을 특징으로 한다.
양호한 기술적 구성은, 동일한 또는 분리된 화상 측정 장치가 단계 (2)에 기재된 슬래그 층의 두께 및 단계 (4)에 기재된 슬래그 층의 표면 레벨의 높이를 측정하는데 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 용탕의 액체 레벨의 측정 공정은 하기와 같다.
승강 기구에 의해 구동되는 측정 프로브는 하강하여 슬래그 금속 계면을 통해 측정된 용탕 내로 수직으로 삽입되고, 화상 측정 장치는 측정 프로브 주위의 슬래그 층의 표면의 화상 및 측정 프로브의 승강된 부분의 열 화상을 캡쳐한다. 또한, 측정 프로브가 용탕 및 슬래그 층과 열 평형에 도달하거나 근접할 때, 측정 프로브는 빠르게 상승되고 상승 높이는 슬래그 층의 두께보다 크며, 화상 측정 장치는 측정 프로브의 상승된 부분의 열 화상을 캡쳐한다. 이후 승강 기구는 측정 프로브를 하향 구동하여 측정 프로브를 용탕으로 삽입시켜 다음 상승 시간을 대기한다. 상기 화상 정보는 데이터 처리 시스템에 전달되어, 처리, 분석, 및 계산되며, 공기 슬래그 계면 및 슬래그 용탕 계면에서의 국부적 온도 구배를 갖는 특징에 기초하여, 이러한 두 계면들의 레벨 높이가 획득될 수 있다. 이러한 두 개의 레벨 높이들의 차이는 정확히 슬래그 층의 두께이다. 용탕 레벨은 상기 두 계면들의 레벨 높이, 및 슬래그 표면 레벨뿐 아니라 측정 프로브의 상승 높이에 따라 계산되어 획득될 수 있다.
통상적으로, 측정 프로브는 용탕 내에 침지 상태로 있다. 이때에, 화상 측정 장치는 측정 프로브 주위의 슬래그 층의 상부면의 화상을 연속적으로 캡쳐할 수 있으며, 데이터 처리 시스템은 슬래그 층의 표면의 레벨 높이를 결정할 수 있다. 이에 따라, 용탕 레벨은 슬래그 표면 레벨 및 슬래그 층의 상기 획득된 두께에 의해 획득될 수도 있다.
액체 금속의 레벨을 정확하게 측정하기 위하여, 작동 전에 액체 레벨 측정 기기의 용탕 용기의 바닥의 상대적 높이를 결정할 필요가 있으며, 이러한 상대적 높이는 용기의 바닥 레벨을 직접 측정함으로써, 또는 용기 바닥과 접촉할 정도로 하강시킨 측정 프로브의 하강 높이를 측정함으로써 획득될 수 있거나, 또는 사전에 알 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 양호한 실시예에서, 사용되는 화상 측정 장치는 비디오 카메라이다. 카메라의 광학 축과 측정 프로브의 기하학적 축 사이의 각도는 카메라의 해상도에 상당한 영향을 받는다. 각도가 작을수록 해상도가 낮아진다. 결과적으로, 각도가 클수록 해상도가 높아지지만, 측정 프로브의 화상 영역은 작은 각도이다. 최적의 각도 범위는 15˚ 내지 70˚이다.
이미지 측정 장치는, 가혹한 환경(harsh on-site environment)에서 안정되고 신뢰성있게 작동하게 하기 위해서, 냉각 재킷 내에 수용된 조립체이고, 방진기가 냉각 재킷의 전방 단부에 설치된다.
측정 프로브의 재료의 열 전도성과 이의 기하학적 크기는 삽입 상태의 측정 프로브의 온도 감지 속도 및 측정 프로브의 상승 상태에서의 열 확산 속도를 결정한다. 측정 프로브의 온도 감지 속도가 느릴수록 측정 시간이 길어지지만, 너무 빠르면 측정 프로브가 상승될 때 상기 두 계면들의 위치에서의 온도 구배 범위의 실종 속도(disappearance speed)가 빨라져서 액체 금속의 레벨을 측정할 수 없다. 따라서, 본 발명에 따른 측정 프로브는 AL2O3-C, 또는 MgO-C, 또는 AL2O3-C-Zr, 또는 MgO-C-Zr과 같은 적절한 열 전도도를 갖는 고온 내화 재료, 또는 녹는점이 800℃보다 높은 금속으로 제조되며, 로드 또는 튜브 또는 스트립으로 형성될 수 있고, 측정 프로브의 총 길이는 슬래그 층의 두께보다 100 mm 더 길다.
교정기는 하나 또는 수 개의 특징적 표시들을 갖는데, 이는, 승강 기구의 브래킷에 보유되거나, 또는 측정 프로브의 비침지부에 또는 용탕 용기의 커버에 또는 용탕의 레벨 위의 용탕 용기의 내벽에, 또는 화상 측정 장치에 의해 인식되고 위치될 수 있는, 용탕 용기 및/또는 액체 레벨 측정 기기와 독립된 위치에 고정된다. 교정기는 화상 측정 장치와 측정 프로브 사이에서의 상대적 위치의 변경에 의한 측정 오차를 교정하기 위해 사용된다. 작동시, 화상 측정 장치와 측정 프로브 사이의 상대적 위치는 사전 결정된 위치 관계로부터 변화될 수 있는데, 그 이유는 일부가, 열 화상기 또는 카메라의 화상 표시 스크린의 교정 메니커의 위치 및/또는 형태의 변화를 야기하는 고온 환경에서 승강 기구의 진동 및/또는 기계적 변형 등을 유발하기 때문이며, 교정 없는 액체 금속의 레벨의 측정값에는 오차가 발생한다. 작동시 이러한 문제가 발생할 때, 화상 측정 장치와 측정 프로브 사이의 사전 결정된 상대적 위치가 위치 좌표, 원호 곡면, 방향, 또는 치수의 변화와 같은 교정기의 위치 및 형상의 변화에 따라 계산될 수 있고, 이에 의해 액체 레벨의 측정 오차가 교정될 것이다.
본 발명의 보다 완벽한 인식 및 이의 수반되는 상당수의 이점은 첨부된 도면과 연관하여 고려될 때 하기의 양호한 실시예의 상세한 설명을 참조하여 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 본 발명은 이러한 예시에 의해 결코 제한돼서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 액체 레벨 측정 기기의 실시예의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 액체 레벨 측정 기기의 다른 실시예의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명의 액체 레벨 측정 기기의 실시예의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 액체 레벨 측정 기기의 다른 실시예의 구조를 개략적으로 도시한다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같이, 용강용 액체 레벨 측정 기기는 화상 측정 장치(5), 측정 프로브(6), 승강 기구(1), 변위 센서(11), 데이터 처리 시스템(4), 및 측정 프로브(6)의 비침치부(non-dipping portion)에 고정되는 금속 링이고 화상 측정 장치(5)와 측정 프로브(6) 사이의 상대적 위치의 변화를 교정하는데 사용되는 교정기(correction marker; 7)를 포함한다. 승강 기구(1)는 강의 연속 주조를 위해 턴디쉬(10)(용강 용기)의 외벽에 고정된다. 측정 프로브(6)는 고정구(3)에 의해 승강 기구(1)의 브래킷(2)에 수직으로 보유되고, 모터에 의해 구동되는 브래킷에 의해 상승 및 하강하여 용강(9)으로 삽입되거나 이로부터 상승될 수 있다. 변위 센서(11)는 측정 프로브(6)의 상승 높이를 측정하는데 사용되며, 이를 데이터 처리 시스템(4)에 다시 전송한다. 화상 측정 장치(5)는 또한 승강 기구(1)의 브래킷(2)에 설치될 수도 있고, 용탕(9)으로부터의 측정 프로브(6)의 상승된 부분과 링 형상의 교정기(7)는 모두 화상 측정 장치(5)의 시야각 내에 위치된다.
본 발명에 따르면, 액체 강의 액체 레벨의 측정 공정은 하기와 같다.
승강 기구(1)에 의해 구동되는 측정 프로브(6)는 하향 이동하고, 슬래그 층(8)과 액체 강(9)의 계면을 통과하는 사전 결정된 깊이까지 턴디쉬(10) 내의 측정된 용강(9)으로 수직으로 삽입되고, 화상 측정 장치(5)는 측정 프로브(6) 주위의 슬래그 층(8)의 표면의 화상을 캡쳐(capture)한다. 또한, 측정 프로브(6)가 액체 강(9) 및 슬래그 층(8)과의 열 평형에 도달하거나 근접할 때, 측정 프로브(6)는 빠르게 상승되고 승강된 높이는 슬래그 층(8)의 두께보다 크며, 승강 높이는 변위 센서(11)에 의해 측정되고 데이터 처리 시스템(4)으로 전달된다. 동시에, 화상 측정 장치(5)는 측정 프로브(6)의 승강된 부분의 열 화상을 캡쳐하고, 이후 측정 프로브(6)는 용강(9) 내로 다시 삽입된다. 전술된 화상들은 데이터 처리 시스템(4)으로 전달되어, 처리, 분석, 계산되어, 슬래그 강 계면 및 공기 슬래그 계면의 레벨 높이가 결정될 수 있고, 이후, 슬래그 층의 두께가 획득된다. 측정 프로브(6)가 용강(9) 내에 침지된 상태에 있을 동안, 화상 측정 장치(5)는 측정 프로브(6) 주위의 슬래그 층(8)의 상부면의 화상을 연속적으로 캡쳐할 수 있고, 데이터 처리 시스템은 슬래그 층의 표면의 레벨 높이를 결정할 수 있다. 이에 따라, 액체 강 레벨은 슬래그 표면 레벨 및 슬래그 층의 전술된 획득 두께 또는 상기 두 계면들의 레벨 높이에 기초하여 연속적으로 획득될 수도 있다.
이러한 실시예에서, 화상 측정 장치(5)는 평평한 어레이 CCD 감지기 및 광학 시스템(미도시)를 포함하며, 그 광학 축은 측정 프로브(6)의 기하학적 축과 21˚46'의 각도로 설정된다. 화상 측정 장치(5)는 냉각 재킷 내에 수용된 조립체이고, 방진기(dust-proof guard)가 그 전방 단부에 장착됨으로써, 자욱한 먼지 및 고온의 심각한 측정 환경에서의 화상 측정 장치의 안정된 작동을 보장한다.
이러한 실시예에서, 변위 센서(11)는 승강 기구(1)에 설치되는 장력 로드 변위 센서이다. 본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 변위 센서(11)는 광전자 인코터형 변위 센서이다.
본 발명의 실시예는 턴디쉬 내의 액체 강의 레벨 및 온도를 측정하기 위해 측정 프로브(6)와 같은 (중국 특허 제00120354.1호에 기재된) 용강용 온도 측정 튜브를 채용하는데, 이는 일 단부에 폐쇄 단부 및 다른 단부에 개방 단부를 구비한 이중 브로시로 구성되어 있으며, 내부 및 외부 브러시들은 8.7W/(m·K)의 열 전도도 및 85 mm의 외경을 갖는 알루미나 카본 세라믹으로 제조된다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 측정 프로브(6)는 직경이 40 mm인 원추형 바닥 단부를 갖는 로드 형상의 마그네슘 카본으로 제조된다.
실시예 2
본 발명의 실시예 2에서, 용탕 용기의 측벽의 설치 환경 없이도 양호한 것으로 여겨지는 승강 기구(1)는 턴디쉬(10)와 같은 용탕 용기의 뚜껑에 장착된다. 화상 측정 장치(5)는 점 스캐닝형 카메라(point-scanning type camera)이고, 그 광학 축은 측정 프로브(6)의 기하학적 축과 15˚의 각도로 설정된다. 교정기(7)는 환상형이고, 1 mm보다 크지만 50 mm보다 작은 두께를 갖고, 1 mm보다 높지만 100 mm보다 낮은 높이를 갖는다. 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 3
본 발명의 실시예 3에서, 용탕 용기의 설치 환경 없이도 양호한 것으로 여겨지는 승강 기구(1)는 용탕 용기(10)와 독립된 적절한 위치에 장착된다. 화상 측정 장치(5)는 라인 어레이 스캐닝형 카메라(line array-scanning type camera)이고, 그 광학 축은 측정 프로브(6)의 기하학적 축과 70˚의 각도로 설정된다. 교정기(7)는 곤봉형, 튜브형 또는 세장형 형상이고, 10 mm보다 길지만 1500 mm보다 짧은 길이를 갖고, 2 mm보다 길지만 200 mm보다 짧은 등가 직경을 갖는다. 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 4
본 발명의 실시예 4에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 교정기(7)는 승강 기구(1)의 브래킷(2)에 보유되는 플럼 밥(plumb-bob)이고, 화상 측정 장치(5)의 시야각 내에 위치한다. 화상 측정 장치(5)는 열 화상기이다.
이러한 실시예에서, 용탕(9)은 용강이고, 슬래그 층은 슬래그 파우더로 제조되고 플럭스를 덮으며, 금속 용기(10)는 턴디쉬이다. 나머지는 실시예 1과 동일하다.
본 발명의 이로운 효과는, 본 발명이 슬래그 층을 통해 용탕(9) 내로 삽입되는 상기 측정 프로브(6)를 이용함으로써, 측정 프로브(6)가 용탕(9)으로부터 승강될 때 열 화상이 슬래그 층의 두께에 대한 정보를 표시하여 슬래그 층의 두께를 정확하게 결정할 수 있게 하고 용탕의 레벨을 정확하게 측정할 수 있게 하는 것이다.
명백하게, 본 발명의 수많은 수정 및 변경이 전술된 교시의 관점에서 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 내에서, 본원에 구체적으로 기술된 것 외에도 본 발명이 달리 실시될 수 있다는 것이 이해된다.
Claims (12)
- 화상 측정 장치, 측정 프로브, 승강 기구, 변위 센서, 데이터 처리 시스템, 및 교정기를 포함하는, 용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 기기이며,
상기 승강 기구는 용탕 용기상에 장착되고,
상기 화상 측정 장치는 승강 기구상에 장착되고, 화상 측정 장치의 광학 축은 측정 프로브의 기하학적 축과 각도를 이루어 설정되고,
상기 측정 프로브는 승강 기구상에 장착되고, 측정 프로브는 화상 측정 장치의 시야각의 범위 내에 위치하고,
상기 화상 측정 장치, 승강 기구, 및 변위 센서는 각각 데이터 처리 시스템에 연결되며,
작동시, 승강 기구는 용탕으로 측정 프로브를 하향 구동시켜 용탕 내로 삽입하고, 측정 프로브의 온도가 용탕 및 슬래그 층과 열 평형에 도달하거나 근접할 때, 측정 프로브가 승강 기구에 의해 빠르게 상승되고, 상승 높이는 슬래그 층의 두께보다 크며, 화상 측정 장치는 측정 프로브의 상승된 부분의 열 화상을 캡쳐하고,
측정 프로브의 침지 상태에서, 화상 측정 장치는 슬래그 층 표면과 측정 프로브의 교차부에서, 또는 슬래그 층 표면과 용탕 용기의 내벽의 교차부에서 화상을 연속적으로 캡쳐하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항에 있어서,
승강 기구는 승강 구동 장치, 승강 구동 장치에 연결된 승강 기어, 승강 기어에 연결된 브래킷, 및 측정 프로브를 수직으로 보유하는 브래킷상에 장착된 고정구를 포함하는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항에 있어서,
측정 프로브는 AL2O3-C, MgO-C, AL2O3-C-Zr, 또는 MgO-C-Zr과 같은 내화 재료, 또는 녹는점이 800℃보다 높은 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항에 있어서,
측정 프로브는 턴디쉬 내의 용강의 액체 레벨 및 온도를 동시에 측정하도록 사용되는 온도 측정 튜브인 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항에 있어서,
교정기는 1 mm보다 크지만 50 mm보다 작은 두께를 갖고 1 mm보다 높지만 100 mm보다 낮은 높이를 갖는 환상형이거나, 또는 교정기는 10 mm보다 길지만 1500 mm보다 짧은 길이를 갖고 2 mm보다 길지만 200 mm보다 짧은 등가 직경을 갖는 곤봉형, 튜브형, 또는 세장형 형상이고, 교정기는 AL2O3-C, MgO-C, AL2O3-C-Zr 또는 MgO-C-Zr과 같은 내화 재료 또는 녹는점이 500℃보다 높은 금속으로 제조되고,
교정기는 승강 기구의 브래킷에 매달려 있거나, 측정 프로브의 비침지부에 고정되거나, 또는 용탕 용기의 커버상에 또는 내벽상에, 또는 화상 측정 장치에 의해 인식되고 위치 확인될 수 있는 용탕 용기 및 액체 레벨 측정 기기 중 하나 또는 양자 모두와 독립된 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항에 있어서,
변위 센서는 승강 기구에 연결되고, 변위 센서는 장력 로드, 또는 당김 로프, 또는 저항형, 또는 광자 인코더형 또는 화상 변위 센서인 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제6항에 있어서,
화상 측정 장치의 광학 축은 측정 프로브의 기하학적 축과 15˚ 내지 70˚의 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제7항에 있어서,
화상 측정 장치는 선형 어레이 또는 평면 (또는 면적) 어레이 또는 점 스캐닝형 카메라, 또는 열 화상기일 수 있는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제8항에 있어서,
화상 측정 장치는 냉각 재킷 내에 수용된 조립체이고, 냉각 재킷의 전방 단부는 방진기를 구비하는 것을 특징으로 하는
액체 레벨 측정용 기기. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 기기를 사용함으로써 용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법이며,
(1) 용탕 레벨을 측정하기 위한 기기를 용탕 용기상에 설치하는 단계와,
(2) 작동시, 승강 기구는 용탕으로 측정 프로브를 하향 구동시켜 용탕 내로 삽입하고, 측정 프로브의 온도가 용탕 및 슬래그 층과 열 평형에 도달하거나 근접할 때, 측정 프로브가 승강 기구에 의해 빠르게 상승되고, 상승 높이는 슬래그 층의 두께보다 크고, 화상 측정 장치는 측정 프로브의 상승된 부분의 열 화상을 캡쳐하고; 이후 열 화상은 원래의 화상이 처리, 분석, 계산되는 데이터 처리 시스템으로 전달되고; 공기 슬래그 계면 및 슬래그 용탕 계면에서의 최대의 국부적 온도 구배를 갖는 특징에 기초하여, 두 계면들의 레벨 높이 값을 데이터 처리 시스템에 의해 획득하는 단계로서; 두 계면들의 레벨 높이 값의 차이는 정확히 슬래그 층의 두께인, 단계와,
(3) 작동 전에, 액체 금속 레벨 측정 기기의 용탕 용기의 바닥의 상대적 높이를 결정하는 단계로서, 상기 상대적 높이는 용기의 바닥 레벨을 직접 측정함으로써, 또는 용기 바닥과 접촉할 정도로 하강시킨 측정 프로브의 하강 높이를 측정함으로써 획득될 수 있거나, 또는 사전에 알려져 있는, 단계와,
(4) 측정 프로브의 침지 상태에서, 화상 측정 장치는 슬래그 층 표면과 측정 프로브의 교차부에서, 또는 슬래그 층 표면과 용탕 용기의 내벽의 교차부에서 화상을 연속적으로 캡쳐하고, 이후, 화상 처리, 분석, 및 계산에 의해 데이터 처리 시스템에 의해 슬래그 층 표면의 레벨 높이를 획득하는 단계와,
(5) 전술된 단계 (4) 및 단계 (2)에서 각각 획득된 슬래그 층 표면의 레벨 높이 및 슬래그 층 두께에 기초하거나, 또는 전술된 단계 (2)에서 측정된 두 개의 계면 레벨 높이, 및 변위 센서의 의해 측정되어 데이터 처리 시스템 내에 입력되는 승강 기구에 의해 구동되는 측정 프로브의 상승 높이에 기초하여, 용탕의 액체 레벨을 획득하는, 단계를 포함하는
용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법. - 제10항에 있어서,
화상 측정 장치의 광학 축은 측정 프로브의 기하학적 축과 15˚ 내지 70˚의 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는
용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법. - 제11항에 있어서,
동일한 또는 분리된 화상 측정 장치들은 단계 (2)에 기재된 슬래그 층의 두께 및 단계 (4)에 기재된 슬래그 층의 표면 레벨의 높이를 측정하는데 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는
용탕의 액체 레벨을 측정하기 위한 방법.
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