KR101277668B1 - 용강 샘플링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프리보드(Free Board) 구간을 파악하지 못하더라도 프로브를 정확하게 용강 내부로 침적시킬 수 있고, 용강에 침적되어 산화되는 프로브의 진동을 감지하여 침적 깊이를 조절할 수 있어 측정 오차 및 샘플링 장치의 손상을 미연에 방지할 수 있게 하는 용강 샘플링 장치에 관한 것으로, 연장단부에 프로브가 장착되는 홀더와, 홀더를 안내하는 가이드 레일과, 홀더를 상하로 이동시키는 구동수단 및 가이드 레일에 장착되며, 용강시료 채취 시 용강에 침적되어 산화되는 프로브의 진동을 감지하여 구동수단의 작동을 중지시키게 되는 감지수단을 포함한다.

Description

용강 샘플링 장치{DEVICE FOR SAMPLING MOLTEN STEEL}
본 발명은 용강 샘플링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리보드(Free Board; 래들 높이 중 용강과 슬래그가 존재하지 않고 비어있는 높이) 구간을 파악하지 못하더라도 프로브를 정확하게 용강 내부로 침적시킬 수 있는 용강 샘플링 장치에 관한 것이다.
철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 공정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린 등의 예비처리 공정을 수행하여 용강을 제조한다. 용강은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정을 거친 후 용강 내 성분을 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거치게 되고, 2차 정련이 완료되면 용강 내 성분 조정이 완료된다. 2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동하게 되고, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 반제품이 성형된다. 이와 같이 성형된 반제품은 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 압연 코일, 후판 등 목표하는 최종 제품으로 제조된다.
전로에서 스크랩의 용융과 일차 정련 작업이 이루어진 후, 출강되어 나온 용강 성분의 미세조정과 탈황작업을 하는 기구를 LF(Ladle Furnace)라고 한다. LF에서는 부원료를 첨가하고 Ar 버블링(bubbling) 한 후, 아크 가열하여 탈산, 탈황에 적당하도록 용강 성분을 조정하는 2차 정련이 이루어진다. 이때 LF에서는 용강의 온도를 수차례에 걸쳐 측정하고, 용강의 일부를 채취하여 성분 분석 등을 실시한다. 또한, 슬래그 성분 분석을 위해 슬래그 샘플을 채취하기도 한다. 이러한 용강 및 슬래그 샘플의 채취는 정련 공정에 있어 필수적인 작업이라 할 수 있다.
관련된 선행기술로는 한국특허공개공보 제 2009-0059929 호(공개일자 : 2009년 06월 11일)가 있다.
본 발명은, 프리보드(Free Board) 구간을 파악하지 못하더라도 프로브를 정확하게 용강 내부로 침적시킬 수 있고, 용강에 침적되어 산화되는 프로브의 진동을 감지하여 침적 깊이를 조절할 수 있어 측정 오차 및 샘플링 장치의 손상을 미연에 방지할 수 있게 하는 용강 샘플링 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 용강 샘플링 장치는, 연장단부에 프로브가 장착되는 홀더와, 홀더를 안내하는 가이드 레일과, 홀더를 상하로 이동시키는 구동수단 및 가이드 레일에 장착되며, 용강시료 채취 시 용강에 침적되어 산화되는 프로브의 진동을 감지하여 구동수단의 작동을 중지시키게 되는 감지수단을 포함할 수 있다.
구체적으로 감지수단은, 용강에 침적된 프로브가 산화될 때 홀더의 진동을 감지하는 진동감지부를 구비할 수 있다.
진동감지부는, 가이드 레일의 외측면 상에 장착되며, 홀더에 접하는 진동감지롤러를 가지는 진동감지바, 및 제어부를 통해 구동수단과 전기적으로 연결되며, 진동감지바의 접촉 시 구동수단의 작동을 중지시키게 되는 진동감지스위치를 포함랄 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 용강에 침적되어 산화되는 프로브의 진동에 의해 구동수단의 작동을 중지시킬 수 있기 때문에 프리보드(Free Board) 구간을 파악하지 못하더라도 정확하게 프로브를 용강 내로 침적시킬 수 있어 용강시료 측정에 따른 오차를 줄일 수 있고, 홀더가 용강 내로 침적되는 것을 막아 홀더의 파손을 미연에 방지할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 용강 샘플링 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 용강 샘플링 장치의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제강 공정에 있어 이차정련 공정 중 하나인 LF(Ladle Furnace) 공정은 용강의 성분 및 온도 등을 조정하여 청정한 용강을 제조하기 위하여 실시되는 공정이다. 그러므로 LF 정련에 있어 용강의 성분을 분석하는 과정은 필수적이라 할 수 있다. 또한, 용강의 청정도에 영향을 미치는 것은 슬래그 성분이다. 슬래그 내 산화물의 농도 등에 의하여 용강 내로 산소가 유입되거나 개재물 성분 등이 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 용강과 슬래그의 샘플을 채취하여 그 성분을 분석하는 일은 이차정련 공정 중 필수적이다. 이러한 용강이나 슬래그의 샘플링은 LF 정련 중 수차례 실시될 수 있으며, 용강이나 슬래그의 시료 채취 작업은 샘플링 장치를 통해 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 용강 샘플링 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 용강 샘플링 장치(100)는 수강래들(10) 내의 용강(20) 샘플을 채취하기 위해 수강래들(10)의 상부에 이격되어 배치된다.
용강 샘플링 장치(100)는, 연장된 형상을 가지며 연장단부에 프로브(120)가 장착되는 홀더(110)와, 홀더(110)를 안내하는 가이드 레일(130)과, 홀더(110)를 상하로 이동시키는 구동수단(140), 및 용강(20)시료 채취 시 용강(20)에 침적되어 산화되는 프로브(120)의 진동을 감지하여 구동수단(140)의 작동을 중지시키는 감지수단(150),을 포함하여 이루어진다.
홀더(110)는 관 형상을 가지는 가이드 레일(130)을 관통하여 끼워져 안내 된다. 이러한 홀더(110)는 충분한 길이를 가지도록 형성되며, 통상 스틸 파이프로 제작된다. 그리고 홀더(110)에 장착되는 프로브(120)는 종이나 펄스 재질로 형성된 원통형의 지관으로 이루어지며, 프로브(120)에는 용강시료를 채취할 수 있도록 샘플홀(도시되지 않음) 및 샘플홀과 전기적으로 연결되는 다수의 센서(도시되지 않음)들이 배치됨을 누구나 알 수 있을 것이다.
그리고 구동수단(140)은 홀더(110)의 시작단부에 배치되는 한 쌍의 구동롤러(142)와, 어느 하나의 구동롤러(142)를 회전시키는 모터(144)를 구비한다. 즉 한 쌍의 구동롤러(142) 사이에는 홀더(110)가 배치되며, 모터(144)에 의해 회전하는 구동롤러(142)에 의해서 홀더(110)는 상부 또는 하부 측으로 안내된다. 도 1에서는 한 쌍의 구동롤러(142)와, 모터(144)로 구성된 구동수단(140)이 도시되어 있지만, 구동수단(140)을 구동롤러(142)와, 구동롤러(142)를 구동시키는 모터(144)로만 한정하는 것이 아님을 누구나 알 수 있을 것이다.
한편, 감지수단(150)은 진동감지부(152), 및 탄성지지부(160)로 이루어진다.
진동감지부(152)는 진동감지바(154)와, 진동감지스위치(158)를 구비한다.
진동감지바(152)는 용강에 침적된 프로브(120)가 산화될 때 홀더(110)의 진동을 감지한다. 이를 위해서 진동감지바(154)의 일단은 가이드 레일(130)의 외측면 상에 장착된다. 그리고 진동감지바(154)의 타단은 가이드 레일(130)의 외측면과 이격되어 가이드 레일(130)의 하부 외측으로 연장된다. 이렇게 연장된 진동감지바(154)의 타단에는 홀더(110)와 접하는 원통형상의 진동감지롤러(156)가 배치된다. 바람직하게는 진동감지바(154)는 약한 진동에도 반응할 수 있도록 얇은 박판 형상으로 제공된다.
진동감지스위치(158)는 진동감지바(154)가 지나는 가이드 레일(130)의 하부에 인접한 외측면 상에 배치된다. 이때, 진동감지스위치(158)와 마주보는 진동감지바(154)의 일측면은 소정의 간격으로 이격된다. 이러한 진동감지스위치(158)는 도 2에 도시된 제어부(C)를 통해 구동수단(140)의 모터(144)와 전기적으로 연결된다.
즉 용강(20)을 채취하기 위해 구동수단(140)을 작동시키면, 프로브(120) 및 홀더(110)는 수강래들(10) 내부로 안내되고, 안내된 프로브(120)가 용강(20)에 침적되어 산화되면, 프로브(120)가 연결된 홀더(110)는 진동하게 되고, 홀더(110)의 진동에 의해 홀더(110)와 접하는 진동감지바(154)가 진동감지스위치(158)에 접촉하게 되면, 제어부(C)는 모터(144)의 작동을 중지시킨다. 그 결과 홀더(110) 및 프로브(120)는 수강래들(10) 내부로의 진행을 정지하게 된다.
한편, 탄성지지부(160)는 진동감지바(154)를 탄성지지 하는 기능을 수행한다. 이러한 탄성지지부(160)는 지지바(162), 및 탄성부재(164)를 구비한다.
도시된 바와 같이, 지지바(162)의 일단은 진동감지바(154)의 일단에 간섭되지 않게 가이드 레일(130)의 외측면 상에 장착된다. 그리고 지지바(162)의 타단은 진동감지바(154)에 간섭되지 않게 진동감지바(154)를 따라 연장된다.
탄성부재(164)는 지지바(162)와 진동감지바(154) 사이에 배치된다. 이렇게 배치된 탄성부재(164)의 일단은 지지바(162)에 연결되고 탄성부재(164)의 타단은 진동감지바(154)에 연결된다. 이러한 탄성부재(164)는 진동감지바(154)를 탄성지지 함과 동시에 홀더(110)의 진동에 의해 진동하는 진동감지바(154)에 의해 압축되었다가 복귀되면서 진동감지바(154)를 진동감지스위치(158)에 접촉할 수 있도록 밀어낸다. 탄성부재(164)는 압축코일스프링을 채택함이 바람직하다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 용강 샘플링 장치(100)는, 프리보드(F; Free Board) 구간을 파악하지 못하더라도 프로브(120)를 정확하게 용강(20) 내로 침적시킬 수 있으며, 용강(20)시료 채취 시 용강(20)에 침적되어 산화되는 프로브(120)의 진동을 감지하여 홀더(110) 및 프로브(120)의 진행을 멈출 수 있어 홀더(110)가 용강(20) 내로 침적되어 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 측정 오차를 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 용강 샘플링 장치 110 : 홀더
120 : 프로브 130 : 가이드 레일
140 : 구동수단 150 : 감지수단
152 : 진동감지부 154 : 진동감지바
156 : 진동감지롤러 158 : 진동감지스위치
160 : 탄성지지부 162 : 지지바
164 : 탄성부재 C : 제어부
F : 프리보드(Free Board)

Claims (10)

  1. 연장단부에 프로브가 장착되는 홀더;
    상기 홀더를 안내하는 가이드 레일;
    상기 홀더를 상하로 이동시키는 구동수단; 및
    상기 가이드 레일에 장착되며, 용강시료 채취 시 상기 용강에 침적되어 산화되는 상기 프로브의 진동을 감지하여 상기 구동수단의 작동을 중지시키게 되는 감지수단;을 포함하며
    상기 감지수단은, 상기 용강에 침적된 상기 프로브가 산화될 때 상기 홀더의 진동을 감지하는 진동감지부를 포함하고,
    상기 진동감지부는,
    상기 가이드 레일의 외측면 상에 장착되며, 상기 홀더에 접하는 진동감지롤러를 가지는 진동감지바; 및
    제어부를 통해 상기 구동수단과 전기적으로 연결되며, 상기 진동감지바의 접촉 시 상기 구동수단의 작동을 중지시키게 되는 진동감지스위치;를 포함하며,
    상기 진동감지바는 얇은 박판 형상으로 제공되는 용강 샘플링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동감지바의 일단은 상기 가이드 레일의 외측면 상에 장착되고, 상기 진동감지바의 타단은 상기 가이드 레일의 외측면과 이격되어 상기 가이드 레일의 하부 외측으로 연장되며,
    상기 진동감지바의 타단에는 상기 진동감지롤러가 배치되는 용강 샘플링 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동감지스위치는 상기 진동감지바가 지나는 상기 가이드 레일의 하부에 인접한 외측면 상에 배치되며, 마주보는 상기 진동감지바의 일측면과 이격되는 용강 샘플링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동감지바를 탄성지지하는 탄성지지부;를 더 포함하며,
    상기 탄성지지부는,
    상기 진동감지바에 간섭되지 않게 상기 가이드 레일의 외측면 상에 장착되는 지지바; 및
    상기 지지바와 상기 진동감지바를 연결하는 탄성부재;를 포함하는 용강 샘플링 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지바의 일단은 상기 진동감지바의 일단에 간섭되지 않게 상기 가이드 레일의 외측면 상에 장착되며, 상기 지지바의 타단은 상기 진동감지바에 간섭되지 않게 상기 진동감지바를 따라 연장되는 용강 샘플링 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성부재의 일단은 상기 지지바에 연결되고 상기 탄성부재의 타단은 상기 진동감지바에 연결되는 용강 샘플링 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성부재는 압축코일스프링인 용강 샘플링 장치.
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