KR101369889B1 - 고로 노내 온도 측정용 탈착가능한 프로브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손상된 프로브 유닛만을 교체하여 사용가능하므로 장시간 사용가능하면서 노내 온도를 정확하게 측정할 수 있는 노내 온도측정용 탈착가능한 프로브 장치에 대한 것으로서, 세트를 이루는 냉각수 배관과 온도보상 도선 유도 배관이 복수 세트 내부에 내장되며, 내측 단부에 하나 이상의 계단식 장착부가 형성되는 외장재 본체와, 상기 외장재 본체의 계단식 장착부에 착탈가능하게 설치되는 하나 이상의 프로브 유닛들을 구비하여 이루어지는 구성으로서, 본 발명에 의하면, 프로브 장치를 구성하는 손상된 프로브 유닛만을 교체하면 되므로 재료비가 절감되어 경제성이 향상되며, 설비 안정을 토대로 고로 노내 가스의 가스류 중심 분포를 정확하게 판단할 수 있으므로 조업 안정성이 향상될 수 있다.

Description

고로 노내 온도 측정용 탈착가능한 프로브 장치{A Detachable Probe Device for Measuring Temperature in a Furnace}

본 발명은 고로 노내온도 측정용 프로브장치에 대한 것으로서, 손상된 프로브 유닛만을 교체하여 사용가능하므로 장시간 사용가능하면서 노내 온도를 정확하게 측정할 수 있는 노내 온도측정용 탈착가능한 프로브 장치에 대한 것이다.

통상적으로, 도 1 도시와 같은 고로(1)는 노정(3)에서 장입된 철광석을 하부(4)에서 공급되는 열풍에 의해 환원시켜, 용선을 생산하는 고온 고압의 반응기이다.

고로 내부는 고로의 원료가 장입되는 최상부로부터 용선이 배출되는 배출구(5)까지 500℃에서 1500℃의 온도패턴을 나타낸다.

고로 내부 온도에 따라서 철광석은 고체, 융체(연화용융), 액체 과정의 상 변화를 거치게 된다. 여기서, 반용융체가 형성되는 구역을 연화 융착대라고 하며, 이 연화 융착대의 구조에 따라서 고로 조업 효율성이 크게 달라지므로 연화 융착대의 형상과 고로 내에서 위치 파악이 매우 중요하다.

고로 조업 방법에 따라 다소 차이가 있지만, 일반적으로 고로의 반경방향을 기준으로 중심부(6)는 온도가 높고 벽부(7)는 상대적으로 온도가 낮으므로, 일점식 방식의 고로 노내 온도 측정방법은 융착대(8)의 구조 및 위치에 대한 정확한 방법을 제공하지 못한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 종래 고로 내부 온도를 측정하기 위한 다점프로브(9)를 도 1 도시와 같이 일정 각도, 예컨대, 90도, 간격을 두고 설치하고 고로 내부에서 철광석이 반응하여 배출되는 하부까지 각 부위의 온도 및 반응상태를 검출하여 기술의 발전을 도모하고, 제품의 품질향상과 원가절감 등을 도모할 수 있도록 하였다.

이러한 고로 노내 온도 검출용 다점 프로브의 일 형태는 수납 외장재(sheath) 내부에 온도 측정을 위한 다수의 열전대(Thermocouple)를 설치하여 넓은 수평범위의 각 부위의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 함으로써 고로 내부의 정확한 정보를 얻을 수 있도록 하는 형태의 것이 주로 사용되었다.

그러나, 이러한 고로(1) 내에서 6포인트의 측정 포인트를 갖는 다점 프로브(9)는 견고한 외장재에도 불구하고 주로 고로 중심부에서 가까운 위치에 있는 4, 5, 6 포인트에서 가장 열 손상이 심하고, 또한 이 부분의 온도 분포가 조업 중에 가장 절실히 필요하므로 조업 중의 손상을 방지하기 위한 대책이 필요하였다.

또한 선단부만 손상되어도 전체를 교체해야 하며, 이러한 교체 작업은 휴지시에만 이루어질 수 있다는 문제가 있으며, 프로브가 손상되어 작동 불능 후에는 교체시까지 노내 정보의 부재 상태에서 조업에 임해야 하는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 손상된 프로브 유닛만을 교체하여 사용가능한 고로 노내 온도 측정용 탈착가능한 프로브 장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 추가적인 목적은 장시간 사용가능하면서 노내 온도를 정확하게 측정할 수 있는 노내 온도측정용 탈착가능한 프로브 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제3의 목적은 각 포인트별로 프로브 유닛의 단독 운용이 가능하므로 수명이 장기화될 수 있으며 고로 조업성이 향상되는 노내 온도측정용 탈착가능한 프로브 장치를 제공함에 있다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 고로 내부의 온도를 측정하기 위한 프로브 장치로서, 세트를 이루는 냉각수 배관과 온도보상 도선 유도 배관이 복수 세트 내부에 내장되며, 내측 단부에 하나 이상의 계단식 장착부가 형성되는 외장재 본체와; 상기 외장재 본체의 계단식 장착부에 착탈가능하게 설치되는 하나 이상의 프로브 유닛들을 구비하여 이루어지는 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치를 제공한다.

본 발명에서는 또한, 프로브 유닛이, 상기 장착부에 대향하는 단부면에 상기 냉각수 배관과 상기 보상도선 유도 배관이 내장되는 보호용 소켓부가 돌출 형성되며, 프로브 유닛 본체의 일 단부에 외장재 본체의 장착부에 결합하기 위한 브라켓이 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 프로브 유닛의 내측에는 냉각수 순환용 냉각수 자켓이 형성되며, 상기 프로브 유닛 본체의 하부에는 프로브가 노출되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부는 실링 부재로 밀봉된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 프로브 유닛의 본체에 수용된 프로브는 단부에서 내화물로 제조되는 가이드로 보호된다.

상기와 같은 본 발명의 고로 노내 온도 측정용 프로브 장치에 따르면 이하의 효과가 달성된다.

첫째, 장시간 사용하면서도 노내 온도를 정확하게 획득하여 중심 가스류 분포 상태를 정확하게 확보할 수 있으며, 종래에 비해 각 포인트별로 단독 운용이 가능하므로 수명이 장기화될 수 있다.

둘째, 프로브 장치를 구성하는 손상된 프로브 유닛만을 교체하면 되므로 재료비가 절감되어 경제성이 향상되며, 설비 안정을 토대로 고로 노내 가스의 가스류 중심 분포를 정확하게 판단할 수 있으므로 조업 안정성이 향상될 수 있다.

도 1은 노내 온도를 측정하기 위하여 일반적으로 설치되는 프로브 장치를 간략하게 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 탈착가능한 프로브장치의 사시도이며,
도 3은 도 2 도시 프로브장치의 분리 사시도이며,
도 4는 본 발명의 탈착가능한 프로브 장치를 구성하는 프로브 유닛을 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 예들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 도시되고 있으나, 이들 특정 실시예들은 본 발명의 설명을 한 예시적인 것이며, 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 혼란시킬 수 있는 널리 알려진 기능 및 구성에 대해서는상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 탈착가능한 프로브 장치의 사시도이며, 도 3은 도 2 도시 프로브 장치의 분리 사시도이며, 도 4는 본 발명의 탈착가능한 프로브 장치를 구성하는 프로브 유닛을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 탈착가능한 프로브 장치(10)는 내부에 수용되어 있는 냉각수 배관(21-26)과 보상도선 유도 배관(31-36)을 보호하기 위한 길다란 외장재 본체(100)의 내측 단부를 계단식으로 구성하여 고로 노내의 중심부 온도 측정용 프로브 유닛(210, 220, 230)을 탈착가능하게 구성한 점을 특징으로 한다.

본 실시예에서는 3개의 탈착가능한 프로브 유닛(210, 220, 230)이 도시되는 데, 각각 노내 중심부에 먼 순서로서, 제4 포인트, 제5 포인트, 및 제6 포인트(가장 근접) 부위의 온도를 측정하기 위한 길이를 가지도록 구성된다. 제1-3포인트용 프로브들은 종래와 같이 외장재 본체(100)에 보상도선 유도관과 냉각수 배관이 각각 하나의 세트로서 설치되므로 이에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3 및 도 4 도시와 같이, 프로브 유닛(210, 310, 410)은 각각 외장재 본체(100)의 장착부(110, 120, 130)에 착탈가능하게 설치되는 데, 장착부에 대향하는 단부면에는 냉각수 배관(211, 311, 411)과 보상도선 유도배관(212, 312, 412)이 각각 세트로서 내장되어 외장재 본체의 장착공(도시 생략)에 각각 삽입하여 결합하도록 돌출되는 원통형 소켓부(220, 320, 420)가 형성되고 프로브 유닛(210-410)을 장착부(110-130)에 결합하기 위한 브라켓(230, 330, 430)이 일체로 프로브 유닛 본체(240, 340, 440)에 형성된다. 보상 도선 유도배관(212, 312, 412) 내부로는 내열 그리스를 공급하여 윤활을 지원하도록 구성함이 바람직하다.

이 브라켓(230, 330, 430)의 네 코너부에는 프로브 유닛을 외장재 본체에 결합하기 위한 볼트공이 형성된다. 본 실시예에서는 브라켓(230, 330, 430)과 프로브 유닛 본체가 모두 사각형으로 도시되었으나, 형상은 원형으로도 구성할 수 있음은 물론이다.

다음에, 도 4 도시와 같이, 각각의 프로브 유닛(210,310, 410)은 유닛 본체(240,340,440)의 하부에 프로브(245, 345, 445)가 외측으로 노내부로 노출하는 개구부(241, 341, 441)가 형성되며, 프로브(245, 345, 445)를 에워싸는 연와를 포함하는 내화물로 이루어진 가이드(246, 346, 446)가 개구부에 배치되며, 그 외측에 냉각수 자켓(247, 347, 447)이 형성되어 냉각수 배관을 통해 공급된 냉각수가 순환하면서 각각의 프로브 유닛으로 단독 냉각 방식으로 냉각하도록 구성된다.

프로브(245, 345, 445)는 보상도선 유도 배관(212, 312, 412)을 통해 연장하는 보상도선의 일 단부에 연결되어 프로브를 통해 측정한 온도를 도시를 생략한 측정장치에 전달하도록 구성된다. 이 때, 프로브에 연결된 보상도선은 외부에서 피딩이 가능하도록 구성할 수도 있으며 각 프로브 유닛의 교체시 보상도선 유도배관 마다 재차 접속하도록 구성할 수도 있을 것이다. 또한, 프로브 유닛 본체 하부에 형성된 개구부(241, 341, 441)를 밀봉하도록 실링부재(248, 348, 448)가 설치된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 노내 온도 측정용 분리형 프로브 장치의 작동을 설명한다.

본 발명의 프로브 장치를 구성하는 프로브 유닛(210, 310, 410)의 교체 필요성은 프로브 장치와 연결된 도시를 생략한 측정된 고로 노내 온도를 표시하는 계기나 운전실의 디스플레이를 통해 노내 온도의 표시에 이상이 발생하거나, 냉각수 자켓(247, 347, 447)으로 공급되어 순환하는 냉각수 유량의 추이 관리를 통하여 각각의 프로브 유닛의 손상 여부를 판단한다.

프로브 유닛의 손상으로 교체가 필요하다고 판단되면, 조업 중의 6포인트 부위에서의 온도 변화와 유량 변화를 종합적으로 검출하고 판단하여 고로 노내의 6 포인트 부위의 냉각수 자켓으로 공급하던 냉각수를 차단하여 노내 침수를 방지한다.

이어서, 고로 본체에 형성된 프로브 장치의 설치공을 통해 손상된 프로브 유닛이 설치된 프로브 장치를 전체로서 고로 외측으로 인출하고, 프로브 장치를 냉각시킨 후에 손상된 프로브 유닛을 분리하여 제거한다.

이어서 교체할 새로운 프로브 유닛을 장착부(110-130)에 결합시키고, 볼트로서 브라켓을 고정하여 교체 작업을 완료한다.

이와 같이, 본 발명에서는 노내 중심부 온도를 측정하기 위한 프로브 장치의 선단부 4, 5, 6, 포인트 부분을 분리형 프로브 유닛으로 구성하여 서로 조합하여 사용하며 각각의 온도 측정 포인트 별로 프로브 유닛이 단독으로 냉각가능하도록 냉각수를 순환시키고 온도 측정용 보상도선은 외부에서 피딩이 가능한 구조로 구성하여 냉각수에 의한 온도저하 현상을 해소하면서 현실적인 노내 중심부의 온도를 측정할 수 있도록 구성한다.

이상 본 발명에 대해 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하였지만 이는 본 발명의 실시예를 예시적으로 설명한 것이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능할 것이다.

1: 고로
8: 융착대
100: 프로브 본체
210, 310, 410: 프로브 유닛
211, 311, 411: 냉각수 배관
212, 312, 412: 보상도선 유도배관
241, 341, 441: 개구부
245, 345, 445: 프로브
247, 347, 447: 냉각수 자켓

Claims (5)

1. 고로 내부의 온도를 측정하기 위한 프로브 장치로서,
   세트를 이루는 냉각수 배관과 온도보상 도선 유도 배관이 복수 세트 내부에 내장되며, 내측 단부에 하나 이상의 계단식 장착부가 형성되는 외장재 본체와;
   상기 외장재 본체의 계단식 장착부에 착탈가능하게 설치되는 하나 이상의 프로브 유닛들을 구비하여 이루어지는 고로 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 프로브 유닛은, 상기 장착부에 대향하는 단부면에 상기 냉각수 배관과 상기 보상도선 유도 배관이 내장되는 보호용 소켓부가 돌출 형성되며, 프로브 유닛 본체의 일 단부에 외장재 본체의 장착부에 결합하기 위한 브라켓이 형성되는 고로 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 프로브 유닛의 내측에는 냉각수 순환용 냉각수 자켓이 형성되며, 상기 프로브 유닛 본체의 하부에는 프로브가 노출되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부는 실링 부재로 밀봉되는 고로 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 프로브 유닛의 본체에 수용된 프로브는 단부에서 내화물로 제조되는 가이드로 보호되는 고로 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   최외측 프로브 유닛은 노내 중심부에 가장 근접한 포인트에 도달하도록 형성되는 고로 노내 온도 측정용 착탈가능한 프로브 장치.
   

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