KR101408223B1 - 화염 감지 장치 및 그를 포함하는 티오비 버너 - Google Patents

화염 감지 장치 및 그를 포함하는 티오비 버너 Download PDF

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전제동
이상재
김관년
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Abstract

본 발명은, 신뢰성 있는 화염 감지를 제공할 수 있는 티오비 버너용 화염 감지 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 티오비 버너용 화염 감지 장치는, 화염을 발생하는 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스 부재; 및 상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재;를 포함한다.

Description

화염 감지 장치 및 그를 포함하는 티오비 버너{Apparatus for detecting flame and TOB burner having the same}
본 발명의 기술적 사상은 철강 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 화염 감지 장치 및 그를 포함하는 티오비 버너에 관한 것이다.
철강 제조 장치 중에 RH 장치는 용융 철의 성분과 청정도를 제어하는 장치로서, 고진공하에서 질소, 수소 등의 원하지 않는 가스를 용융 철로부터 제거하는 정련을 수행할 수 있다. 상기 RH 장치는 베셀(Vessel) 내에서 공정이 수행된다.
상기 베셀 내에 내화물 벽돌들을 설치한 후 건조하거나, 공정 전에 베셀 내부를 예열하기 위하여 가열할 필요가 있다. 이러한 가열은 티오비(Top oxygen blowing, TOB) 버너를 이용하여 수행된다. 상기 비오비 버너는 약 12 m 정도의 긴 길이를 가지는 랜스(lance)를 가지고 있으며, 화염이 존재하는 지 여부를 화염 감지부를 통하여 감지하여 화염을 제어한다.
종래에는 상기 화염 감지부가 상기 랜스의 상단부에 위치하도록 설치되고, 길이가 길고 내경이 작은 파이프를 통하여 화염을 감지하므로, 화염 감지가 용이하지 않거나 화염을 감지하지 못하는 한계가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 신뢰성 있는 화염 감지를 제공할 수 있는 티오비 버너용 화염 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 신뢰성 있는 화염 감지를 제공할 수 있는 화염 감지 장치를 포함하는 티오비 버너를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 화염 감지 장치는, 화염을 발생하는 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스 부재; 및 상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 화염 감지 센서 부재는, 상기 화염으로부터 0.5 m 내지 2 m 범위의 거리로 이격되도록 위치할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 화염 감지 센서 부재는, 저항 온도계, 열전 온도계, 바이메탈 온도계, 아네로이드 온도계, 적외선 온도계, 가시광선 온도계, 복사 온도계, 광전 고온계, 색 고온계, 또는 이온 전극 화염 검출계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 화염 감지 센서 부재의 하측에 위치하여 연결되고, 상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 보호하는 센서 보호 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 센서 보호 부재는, 상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 일정 거리를 유지시키고, 상기 화염에 대한 시야각을 제어하는 소켓; 상기 소켓의 상측에 위치하고, 상기 화염으로부터의 유해 가스를 차단하는 개스킷; 및 상기 개스킷의 상측에 위치하고, 상기 화염에 의한 상기 화염 감지 센서 부재의 열화를 방지하고, 상기 화염 감지 센서 부재의 탈락을 방지하는 투명 윈도우;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 랜스 부재의 상측에 연결되고, 퍼지 가스를 공급하고 상기 화염 감지 센서 부재로부터 연장된 센서 케이블을 고정하는 상측 연결 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 랜스 부재는, 상측 파이프 부재; 상기 상측 파이프 부재와 하측에서 연결된 고무 튜브 부재; 및 상기 고무 튜브 부재와 하측에서 연결된 하측 파이프 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 상측 파이프 부재의 외측에 상기 상측 파이프 부재를 고정하는 플랜지 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 티오비 버너는,화염을 발생하고, 내부에 삽입된 상기 화염을 감지하는 화염 감지 장치를 포함하고, 상기 화염 감지 장치는, 상기 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스 부재; 및 상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재;를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 화염 감지 장치는, 화염 감지 센서를 티오비 버너로부터 발생하는 화염에 인접하도록 하측에 설치함으로써, 신뢰성있는 화염 감지를 제공할 수 있다. 또한, 이에 따라 베셀 건조 작업이나 베셀 예열 작업을 중단하지 않고 수행할 수 있고, 불량 정비 횟수를 감소시킬 수 있으며, 가스 유출에 의한 사고를 감소시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RH 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 장치를 도시하는 개략적인 외형도이다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 장치의 부품도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RH 장치(1)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, RH 장치(1)는 베셀(2) 및 베셀(2)의 상측에서 삽입되어 베셀(2) 내부를 가열하는 화염(4)을 제공하는 티오비(Top oxygen blowing, TOB) 버너(3)를 포함한다. 또한, 티오비 버너(3)는 그 내부에 삽입되어 화염(4)을 감지하는 화염 감지 장치(10)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 장치(10)를 도시하는 개략적인 외형도이다. 도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 장치(10)의 부품도들이다.
도 2를 참조하면, 화염 감지 장치(10)는, 상측 연결 부재(110), 플랜지 부재(120), 상측 파이프 부재(130), 고무 튜브 부재(140), 하측 연결 부재(150), 하측 파이프 부재(160), 화염 감지 센서 부재(170), 및 센서 보호 부재(180)를 포함한다. 여기에서, 상측 파이프 부재(130), 고무 튜브 부재(140), 하측 연결 부재(150), 및 하측 파이프 부재(160)는 랜스(lance) 부재(100)를 구성할 수 있다.
랜스 부재(100)는 화염(4, 도 1 참조)을 발생하는 티오비 버너(3, 도 1 참조) 내로 삽입될 수 있다. 화염 감지 센서 부재(170)는 화염(4, 도 1 참조)에 인접하도록 랜스 부재(100)의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지할 수 있다.
이하에서는, 화염 감지 장치(10)를 구성하는 구성 부품들에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상측 연결 부재(110)는 화염 감지 장치(10)의 최상단에 위치할 수 있다. 상측 연결 부재(110)는 랜스 부재(100)의 상측에 연결될 수 있다. 상측 연결 부재(110)는 내부의 원하지 않는 가스를 제거하기 위하여 퍼지 가스를 공급하고, 화염 감지 센서 부재(170)로부터 연장된 센서 케이블(190)을 고정할 수 있다. 상측 연결 부재(110)는 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 요소(112), 센서 케이블(190)을 고정하는 케이블 고정 요소(114), 상측 파이프 부재(130)와 연결시키는 고정 요소(116), 및 상기 퍼지 가스와 센서 케이블이 접촉하지 않도록 센서 케이블(190)을 덮는 보호 덮개(118)를 포함할 수 있다.
상측 연결 부재(110)는 고정 요소(116)를 통하여 상측 파이프 부재(130)와 연결된다. 상측 연결 부재(110)는 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 10에서 센서 케이블(190)은 일부가 생략되어 도시되어 있으나, 화염 감지 센서 부재(170)로부터 상측 연결 부재(110)까지 센서 케이블(190)이 연속적으로 연장됨을 유의한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 플랜지 부재(120)는 상측 연결 부재(110)의 하측에 위치한다. 플랜지 부재(120)는 상측 파이프 부재(130)의 외측에 부착되고 상측 파이프 부재(130)를 고정하는 기능을 수행한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상측 파이프 부재(130)는 상측 연결 부재(110) 및 고무 튜브 부재(140) 사이에 위치할 수 있다. 상측 파이프 부재(130)는 상측 연결 부재(110)와 연결되어 고정 요소(116, 도 3 참조)에 의하여 고정되는 상측 단부(132)와 고무 튜브 부재(140)와 연결되는 하측 단부(132)를 포함할 수 있다. 상측 파이프 부재(130)는 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 상측 파이프 부재(130)는, 예를 들어 약 1 m 내지 약 10 m 범위의 길이를 가질 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 고무 튜브 부재(140)는 상측 파이프 부재(130) 및 하측 연결 부재(150) 사이에 위치할 수 있다. 고무 튜브 부재(140)는 양 단부에 내부 파이프 요소들(141, 143)이 삽입될 수 있다. 고무 튜브 부재(140)는 상측 파이프 부재(130)와 연결되는 상측 단부(142)와 하측 연결 부재(150)와 연결되는 하측 단부(144)를 포함할 수 있다. 상측 파이프 부재(130)의 하측 단부(132)는 고무 튜브 부재(140)의 상측 단부(142)에 삽입되어 연결될 수 있고, 반대로 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 상측 단부(142)와 하측 단부(144)는 각각 내부 파이프 요소들(141, 143)의 단부들일 수 있다.
고무 튜브 부재(140)는 화염 감지 센서 부재(170)의 교환 및 점검이 용이하게 하는 기능을 수행할 수 있다. 고무 튜브 부재(140)는 고압 가스에 대한 내구성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 고무 튜브 부재(140)는 유연성을 가지고 있으므로, 화염 감지 장치(10)에 어느 정도의 유연성을 제공할 수 있고, 이에 따라 화염 감지 장치(10)가 티오비 버너(3) 내에서 휘어지는 것을 허용할 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 하측 연결 부재(150)는 고무 튜브 부재(140)와 하측 파이프 부재(160) 사이에 위치한다. 하측 연결 부재(150)는 양 단부에 돌출된 상측 돌출 단부(152)와 하측 돌출 단부(154)을 가진다. 하측 연결 부재(150)의 상측 돌출 단부(152)는 고무 튜브 부재(140)의 하측 단부(144) 내에 삽입되어 연결될 수 있고, 반대로 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 하측 연결 부재(150)는 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 하측 연결 부재(150)는 고무 튜브 부재(140)에 하중을 제공하며, 이에 따라 고무 튜브 부재(140)가 원하지 않는 정도로 구부러지는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 하측 파이프 부재(160)는 하측 연결 부재(150)와 화염 감지 센서 부재(170) 사이에 위치한다. 하측 파이프 부재(160)는 하측 연결 부재(150)와 연결되는 상측 단부(162)와 화염 감지 센서 부재(170)와 연결되는 하측 단부(162)를 포함할 수 있다. 하측 연결 부재(150)의 하측 돌출 단부(154)는 하측 파이프 부재(160)의 상측 단부(162) 내에 삽입되어 연결될 수 있고, 반대로 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 하측 파이프 부재(160)는 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 하측 파이프 부재(160)는, 예를 들어 약 1 m 내지 약 10 m 범위의 길이를 가질 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상술한 플랜지 부재(120)와 유사하게 하측 파이프 부재(160)를 고정하는 플랜지 부재가 하측 파이프 부재(160)의 외측에 설치될 수 있다.
상술한 상측 파이프 부재(130), 고무 튜브 부재(140), 및 하측 연결 부재(150)는 다양한 갯수를 가질 수 있고, 다양하게 배열될 수 있고, 또한 다양한 방법으로 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 하측 연결 부재(150)와 동일하거나 유사한 구성요소에 의하여 상측 파이프 부재(130)와 고무 튜브 부재(140)가 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 또한, 고무 튜브 부재(140)가 생략되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
상술한 상측 파이프 부재(130), 고무 튜브 부재(140), 및 하측 연결 부재(150)는 화염 감지 장치(10)의 랜스 부재(100)를 구성할 수 있다. 랜스 부재(100)는, 예를 들어 약 10m 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 화염 감지 센서 부재(170)는 화염 감지 장치(10)의 최하단에 위치할 수 있다. 화염 감지 센서 부재(170)는 화염을 감지하는 화염 감지 센서 요소(171), 화염 감지 센서 요소(171)를 둘러싸는 외측 커버(173), 하측 파이프 부재(160)의 하측 단부(164)와 연결되는 상측 단부(172)를 포함한다.
화염 감지 센서 요소(171)는 센서 케이블(190)과 전기적으로 연결될 수 있고, 센서 케이블(190)은 상측 연결 부재(110)로 연장될 수 있다.
화염 감지 센서 요소(171)는 화염을 측정할 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있고, 예를 들어 저항 온도계, 열전 온도계, 바이메탈 온도계, 아네로이드 온도계, 적외선 온도계, 가시광선 온도계, 복사 온도계, 광전 고온계, 색 고온계, 이온 전극 화염 검출계 등을 포함할 수 있다.
화염 감지 센서 요소(171)의 하측에는 화염 감지 센서 요소(171)를 화염으로부터 보호하는 센서 보호 부재(180)가 연결되어 있다.
화염 감지 센서 요소(171)는 티오비 버너(3, 도 1 참조)로부터 발생되는 화염(4, 도 1 참조)에 인접하게 위치할 수 있고, 예를 들어 화염(4, 도 1 참조)으로부터 0.5 m 내지 2 m 범위의 거리로 이격되도록 위치할 수 있고, 예를 들어 약 1 m의 거리로 이격되도록 위치할 수 있다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 센서 보호 부재(180)는 화염 감지 센서 부재(170)의 하측에 위치하여 연결되어, 화염 감지 센서 부재(170)를 상기 화염으로부터 보호한다.
센서 보호 부재(180)는 소켓(socket)(182), 개스킷(gasket)(184), 및 투명 윈도우(186)를 포함할 수 있다.
소켓(182)은 화염 감지 장치(10)의 최하단에 위치할 수 있고, 화염 감지 센서 부재(170)를 상기 화염으로부터 일정 거리를 유지시키고 상기 화염에 대한 시야각을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 소켓(182)은 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다.
개스킷(184)은 소켓(182)의 상측에 위치할 수 있고, 소켓(182)과 투명 윈도우(186) 사이에 위치할 수 있다. 개스킷(184)은 상기 화염으로부터의 유해 가스 등을 차단하여 화염 감지 장치(10)의 내부를 보호할 수 있다. 개스킷(184)은 내구성, 내산화성, 내부식성 등이 강한 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어 세라믹이나 금속 산화물, 금속 탄화물 들을 포함할 수 있다.
투명 윈도우(186)는 개스킷(184)의 상측에 위치할 수 있다. 투명 윈도우(186)는 상기 화염으로부터의 빛이나 열기에 의한 화염 감지 센서 부재(170)의 열화를 방지할 수 있고, 화염 감지 센서 부재(170)의 탈락을 방지할 수 있다. 투명 윈도우(186)는 화염으로부터의 광이 투과되는 투명한 물질을 포함할 수 있고, 유리, 석영, 실리콘 산화물, 사파이어 등을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: RH 장치, 2: 베셀, 3: 티오비 버너, 4: 화염,
10: 화염 감지 장치, 100: 랜스 부재, 110: 상측 연결 부재,
120: 플랜지 부재, 130: 상측 파이프 부재, 140: 고무 튜브 부재,
150: 하측 연결 부재, 160: 하측 파이프 부재,
170: 화염 감지 센서 부재, 171: 화염 감지 센서 요소,
173: 외측 커버, 180: 센서 보호 부재, 182: 소켓, 184: 개스킷,
186: 투명 윈도우, 190: 센서 케이블,

Claims (9)

  1. 화염을 발생하는 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스(lance) 부재;
    상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재; 및
    상기 화염 감지 센서 부재의 하측에 위치하여 연결되고, 상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 보호하는 센서 보호 부재;를 포함하되,
    상기 센서 보호 부재는,
    상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 일정 거리를 유지시키고, 상기 화염에 대한 시야각을 제어하는 소켓;
    상기 소켓의 상측에 위치하고, 상기 화염으로부터의 유해 가스를 차단하는 개스킷; 및
    상기 개스킷의 상측에 위치하고, 상기 화염에 의한 상기 화염 감지 센서 부재의 열화를 방지하고, 상기 화염 감지 센서 부재의 탈락을 방지하는 투명 윈도우;를 포함하는, 화염 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화염 감지 센서 부재는, 상기 화염으로부터 0.5 m 내지 2 m 범위의 거리로 이격되도록 위치하는, 화염 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화염 감지 센서 부재는, 저항 온도계, 열전 온도계, 바이메탈 온도계, 아네로이드 온도계, 적외선 온도계, 가시광선 온도계, 복사 온도계, 광전 고온계, 색 고온계, 또는 이온 전극 화염 검출계를 더 포함하는, 화염 감지 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜스 부재의 상측에 연결되고, 퍼지 가스를 공급하고 상기 화염 감지 센서 부재로부터 연장된 센서 케이블을 고정하는 상측 연결 부재;
    를 더 포함하는, 화염 감지 장치.
  7. 화염을 발생하는 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스(lance) 부재; 및
    상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재;를 포함하되,
    상기 랜스 부재는,
    상측 파이프 부재;
    상기 상측 파이프 부재와 하측에서 연결된 고무 튜브 부재; 및
    상기 고무 튜브 부재와 하측에서 연결된 하측 파이프 부재;를 포함하는, 화염 감지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상측 파이프 부재의 외측에 상기 상측 파이프 부재를 고정하는 플랜지 부재;
    를 더 포함하는, 화염 감지 장치.
  9. 화염을 발생하고, 내부에 삽입된 상기 화염을 감지하는 화염 감지 장치를 포함하는 티오비 버너로서,
    상기 화염 감지 장치는,
    상기 티오비 버너 내로 삽입되는 랜스 부재;
    상기 화염에 인접하도록 상기 랜스 부재의 하측에 위치하여, 상기 화염을 감지하는 화염 감지 센서 부재; 및
    상기 화염 감지 센서 부재의 하측에 위치하여 연결되고, 상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 보호하는 센서 보호 부재;를 포함하되,
    상기 센서 보호 부재는,
    상기 화염 감지 센서 부재를 상기 화염으로부터 일정 거리를 유지시키고, 상기 화염에 대한 시야각을 제어하는 소켓;
    상기 소켓의 상측에 위치하고, 상기 화염으로부터의 유해 가스를 차단하는 개스킷; 및
    상기 개스킷의 상측에 위치하고, 상기 화염에 의한 상기 화염 감지 센서 부재의 열화를 방지하고, 상기 화염 감지 센서 부재의 탈락을 방지하는 투명 윈도우;를 포함하는, 티오비 버너.
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