KR101511016B1 - 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치 - Google Patents

레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대적으로 파장이 짧은 전자기파를 이용하는 레이더 레벨기를 사용하여 용선의 레벨을 측정함으로써 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치는 바닥에 상호 평행하게 설치되는 1쌍의 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 간격을 두고 곧추선 복수의 기둥 부재; 길이 방향으로 늘어선 2개의 상기 기둥 부재의 상단에 각각 고정 설치된 좌우 1쌍의 롤러 지지대; 각각의 상기 롤러 지지대의 내측에 설치되어 축을 중심으로 회전하는 복수의 안내 롤러; 마이크로파에 의해 용선 레벨을 측정하는 레이더 레벨기; 상면에 상기 레이더 레벨기가 탑재되고, 양 측면에는 상기 안내 롤러가 끼워지는 홈 형상의 레일이 형성되어 있어서 상기 레이더 레벨기를 전후진시키는 이송 부재 및 상기 이송 부재를 전후진시키는 동력을 제공하는 동력 공급기, 냉각장치를 이용한 공랭 수단, 압축 공기를 이용한 분진제거 장치를 포함하여 이루어진다.를 포함하여 이루어진다.

Description

레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치{apparatus for measuring level of molten iron}
본 발명은 용선 레벨 측정 장치에 관한 것으로, 특히 파장이 짧은 전자기파인 레이더를 이용하여 용선의 레벨을 측정함으로써 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 쇳물이 고로에서 출선하면 이를 전로로 옮겨 담은 후 연속 주조기를 통해 빌릿과 슬래브를 만들고, 다시 선재, 열연, 후판 또는 냉연 등의 하공정을 거치게 된다. 고로에서 전로로 쇳물을 옮기는 과정에는 고로의 내벽과 동일하게 특수 내화 처리된 '용기'가 필요한데 이를 탑재한 차량이 바로 토페도래들카(일명 토페도카)이다.
일반적으로 전로에서의 노내 반응은 산화 반응으로서, 이에 의해 용선 중의 불순물인 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti) 등이 제거된다. 그러나 용선에 함유된 황(S)은 환원 반응에 의해서 제거되기 때문에 전로 정련작업 전의 용선예비처리 단계에서 제거하게 되는데, 용선예비처리 단계에서는 다음과 같은 방법으로 탈황 작업을 실시하게 된다.
이 경우에 종래 탈황 작업은 랜스를 정해진 높이, 예를 들어 토페도카의 상면으로부터 1600㎜에 위치시킨 상태에서 소정 속도, 예를 들어 80~100Kg/min로 탈황제를 투입하여 이루어졌는바, 토페도카의 레벨, 즉 탕면의 높이를 전혀 고려하지 않은 채로 탈황제의 량이 결정되었기 때문에 탈황 공정의 효율성이 많이 떨어지는 문제점이 있었다.
이를 감안하여 토페도카 내부의 탕면 레벨을 측정하고, 이렇게 측정된 탕면 레벨에 따라 투입되는 탈황제의 량과 탈황제 투입 속도 등을 달리 하는 기술이 2005년 특허공개 제 7494호(발명의 명칭 : 탈황을 위한 용선 예비처리방법)로 제안되어 있는바, 도 1은 종래 토페도카 내부의 탕면 레벨 측정 장치의 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 종래 토페도카 내부의 탕면 레벨 측정 장치에 따르면, 토페도카(4)가 예비처리장에 도착하면 용선의 레벨을 측정할 수 있는 초음파레벨기(21)를 설치하여 용선의 레벨을 측정하고, 그 측정값을 피엘시(12)을 통하여 컴퓨터(11)에서 작업자가 확인 가능하도록 하는데, 이렇게 확인된 용선 레벨에 따라 랜스의 높이 패턴을 적절하게 설정한다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 용선 레벨 측정 장치에 따르면, 초음파레벨기에서 발사된 초음파가 토페도카에서 발생되는 다량의 분진에 의해 영향을 많이 받아서 측정 오차가 크게 발생하는 등 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
공개번호 10-2005-7494호(발명의 명칭 : 탈황을 위한 용선 예비처리방법)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 상대적으로 파장이 짧은 전자기파를 이용하는 레이더 레벨기를 사용하여 용선의 레벨을 측정함으로써 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치를 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치는 바닥에 상호 평행하게 설치되는 1쌍의 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 간격을 두고 곧추선 복수의 기둥 부재; 길이 방향으로 늘어선 2개의 상기 기둥 부재의 상단에 각각 고정 설치된 좌우 1쌍의 롤러 지지대; 각각의 상기 롤러 지지대의 내측에 설치되어 축을 중심으로 회전하는 복수의 안내 롤러; 마이크로파에 의해 용선 레벨을 측정하는 레이더 레벨기; 상면에 상기 레이더 레벨기가 탑재되고, 양 측면에는 상기 안내 롤러가 끼워지는 홈 형상의 레일이 형성되어 있어서 상기 레이더 레벨기를 전후진시키는 이송 부재 및 상기 이송 부재를 전후진시키는 동력을 제공하는 동력 공급기를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 복수의 기둥 부재 중에서 임의의 1쌍의 기둥에는 충격 흡수기가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 안내 롤러는 상기 롤러 지지대의 길이 방향의 선단, 중앙 및 후단에 각각 설치되는 선단 롤러, 중앙 롤러 및 후단 롤러를 포함하여 이루어지되, 상기 선단 롤러와 상기 후단 롤러는 상기 레일의 상면을 지지하는 반면에 상기 중앙 롤러는 상기 레일의 하면을 지지하는 것을 특징으로 한다.
상기 안내 롤러는 상기 이송 부재가 전후진하는 동안의 좌우 유동을 방지하는 복수의 측면 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 레벨기와 연결되는 외부의 전원선과 신호선을 감싼 채로 상기 이송 부재의 전후진에 따라 유연하게 굴곡되는 유연 튜브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 레벨기 주위를 냉각공기에 의해 냉각시키는 공랭 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 레벨기의 안테나 하부에 압축 공기를 분사하여 분진을 제거하는 분진 제거 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치에 따르면, 전자기파이면서도 초음파에 비해 파장이 상대적으로 짧아서 분진의 영향을 적게 받는 마이크로파를 이용하는 레이더 레벨기를 사용하여 용선 레벨을 측정함으로써 보다 정확한 측정이 가능하고, 이에 따라 측정의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.
나아가, 레이더 레벨기 본체를 냉각기를 통해 냉각시킬 뿐만 아니라 안테나 주위의 분진을 고압 가스를 분사하여 제거함으로써 장치의 내구성 및 동작의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수가 있다.
도 1은 종래 토페도카 내부의 탕면 레벨 측정 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 우측면도.
도 5는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 사용 상태도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 설명에 앞서서 레이더에 대해 상세하게 설명한다.
잘 알려진 바와 같이 레이더는 무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어로서, 마이크로파(극초단파, 10㎝~100㎝ 파장) 정도의 전자기파를 대상 물체를 향해 발사한 후에 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향 및 고도 등을 알아내는 기술로서, 물체와의 거리를 정밀하게 측정하는데 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 우측면도인바, 이하에서는 도 2에서 좌우 방향을 길이 방향으로 하고, 우측을 전방으로 하여 설명을 진행한다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치는 예비처리장의 바닥에 상호 평행하게 설치되는 1쌍의 베이스 부재(100), 베이스 부재(100) 상에 간격을 두고 곧추선 복수, 예를 들어 2쌍의 기둥 부재(110),(130), 길이 방향으로 늘어선 두 기둥 부재(110),(130)의 상단에 각각 고정 설치된 좌우 1쌍의 롤러 지지대(140), 각 롤러 지지대(140)의 내측에 설치되어 축을 중심으로 회전하는 복수의 안내 롤러(150),(152),(154),(156),(158), 양 측면에 안내 롤러(150),(152),(154),(156),(158)가 끼워지는 홈 형상의 레일이 형성되어 있어서 상면에 탑재된 레이더 레벨기 본체(200)를 전후진시키는 이송 부재(160) 및 이송 부재(160)를 전후진시키는 동력을 제공하는 동력 공급기를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 2쌍의 기둥(110),(130) 중에서 1쌍의 기둥, 예를 들어 후방에 설치되는 1쌍의 기둥(130)에는 충격을 흡수하는 충격 흡수기(Shock Absorber)와 공압실린더(180) 내에 공기의 압력을 조절하는 장치에 의해 충격을 방지하는 장치가 구비되어 예비처리장 및 이송부재(160)에서 발생하는 충격을 흡수함으로써 장치의 고장을 방지함과 함께 측정의 신뢰성을 제고시킬 수 있다.
한편, 안내 롤러는 롤러 지지대(140)의 길이 방향의 선단, 중앙 및 후단에 각각 설치되는 선단 롤러(152), 중앙 롤러(154) 및 후단 롤러(150)를 포함하는데, 이 중에서 선단 롤러(152)와 후단 롤러(150)는 이송 부재 레일의 상면을 지지하는 반면에 중앙 롤러(154)는 이송 부재 레일의 하면을 지지하도록 설치될 수 있는바, 이에 의해 이송 부재(160)가 전후진하는 동안의 상하 유동을 효과적으로 방지할 수가 있다. 안내 롤러는 또한 이송 부재(160)가 전후진하는 동안의 좌우 유동을 방지하는 복수, 본 실시예에서는 2쌍의 측면 롤러(156),(158)를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 동력 공급기는, 예를 들어 양방향의 공압(또는 유압) 실린더(180)로 구현되는 것이 바람직한바, 후방의 압력 공급구(184)를 통해 압력이 공급되면 선단이 레이더 레벨기 본체(200)에 연결된 피스톤(182)이 전진하여 이송 부재(160)를 레벨 측정 위치로 전진시키는 반면에 전방의 압력 공급구(186)를 통해 압력이 공급되면 피스톤(182)이 후퇴하여 이송 부재(160)를 원래의 위치로 복귀시킨다.
도면에서 참조번호 120은 공압 실린더(180)의 후단을 지지하는 기둥 부재를 나타낸다.
한편, 레이더 레벨기는 전기적으로 동작하기 때문에 외부의 전원선 및 신호선과 연결되어 있는데, 참조번호 170은 이러한 전원선과 신호선을 감싼 채로 고정되는 고정 튜브를 나타내고, 172는 전원선과 신호선을 감싼 채로 이송 부재(160)의 전후진에 따라 유연하게 굴곡되는 유연 튜브를 나타낸다.
다음으로, 레이더 레벨기 본체(200)는 이송 부재(160)의 선단 상면에 탑재되는데, 이러한 레이더 레벨기 본체(200)는 하방을 향하도록 설치된 안테나(230)에 전기적으로 연결되어 있다. 예비처리장의 고온의 분위기 하에서도 레이더 레벨기가 원활하게 동작할 수 있도록 레이더 레벨기 본체(200) 내부의 회로부를 냉각, 예를 들어 상기 회로부 주위에 냉각된 공기를 순환시켜 냉각시키는 것이 바람직한바, 참조번호 210은 외부 공기를 유입하여 냉각시키는 냉각기를 나타낸다. 더욱이 예비처리장의 토페도카 주위에 발생된 다량의 분진에 의해 측정 결과에 오차가 생기는 것을 방지하기 위해 안테나(230)의 하부로 에어를 분사함으로써 분진을 제거하는 것이 바람직한바, 참조번호 220은 안테나(230) 하부로 에어를 분사하는 에어분사 노즐(미도시)과 연통된 압축공기 주입구를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 사용 상태도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 토페도카에 탈황제를 투입하기에 앞서 탈황제의 투입량이나 투입속도 등을 결정하기 위해 용선 레벨을 측정해야 하는데, 이를 위해 용선이 담긴 토페도카를 용선 레벨 측정 장치 전방의 정해진 지점에 위치시킨다.
다음으로, 공압 실린더(180)를 통해 이송 부재(160)를 전진시켜서 레이더 레벨기의 안테나(230)를 토페도카의 상부에 위치시킨 상태에서 용선의 탕면을 향해 전자기파를 발사한 후에 반사되는 전자기파를 수집하여 그 시간을 측정함으로써 토페도카 내부의 용선 레벨을 측정하게 된다. 이렇게 하여 용선 레벨 측정이 완료되면, 공압 실린더(180)를 통해 이송 부재(160)를 후퇴시키고, 이어서 측정된 용선 레벨을 기준으로 용선 위에 응고된 슬래그를 파쇄 장치로 파쇄한 후 탈류 랜스(미도시)를 토페도카 상부의 적정 높이에 위치시킨 상태에서 탈황제를 토페도카에 투입함으로써 탈황 공정을 수행하게 된다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 베이스 부재, 110, 120, 130: 기둥 부재,
140: 롤러 지지대, 150, 152, 154, 156, 158: 안내 롤러,
160: 이송 부재, 170: 고정 튜브,
172: 유연 튜브, 180: 공압(유압) 실린더,
182: 피스톤, 184, 186: 공기압력 공급구,
200: 레이더 레벨기 본체, 210: 냉각공기 유입구,
220: 압축공기 주입구, 230: 안테나

Claims (9)

  1. 바닥에 상호 평행하게 설치되는 1쌍의 베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 간격을 두고 곧추선 복수의 기둥 부재;
    길이 방향으로 늘어선 2개의 상기 기둥 부재의 상단에 각각 고정 설치된 좌우 1쌍의 롤러 지지대;
    각각의 상기 롤러 지지대의 내측에 설치되어 축을 중심으로 회전하는 복수의 안내 롤러;
    마이크로파에 의해 용선 레벨을 측정하는 레이더 레벨기;
    상면에 상기 레이더 레벨기가 탑재되고, 양 측면에는 상기 안내 롤러가 끼워지는 홈 형상의 레일이 형성되어 있어서 상기 레이더 레벨기를 전후진시키는 이송 부재;
    상기 이송 부재를 전후진시키는 동력을 제공하는 동력 공급기 및
    상기 레이더 레벨기와 연결되는 외부의 전원선과 신호선을 감싼 채로 상기 이송 부재의 전후진에 따라 유연하게 굴곡되는 유연 튜브를 포함하여 이루어진 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥 부재 중에서 임의의 1쌍의 기둥에는 충격 흡수기가 구비된 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내 롤러는 상기 롤러 지지대의 길이 방향의 선단, 중앙 및 후단에 각각 설치되는 선단 롤러, 중앙 롤러 및 후단 롤러를 포함하여 이루어지되, 상기 선단 롤러와 상기 후단 롤러는 상기 레일의 상면을 지지하는 반면에 상기 중앙 롤러는 상기 레일의 하면을 지지하는 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 안내 롤러는 상기 이송 부재가 전후진하는 동안의 좌우 유동을 방지하는 복수의 측면 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 레벨기 주위를 냉각공기에 의해 냉각시키는 공랭 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 레벨기의 안테나 하부에 압축 공기를 분사하여 분진을 제거하는 분진 제거 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  8. 바닥에 상호 평행하게 설치되는 1쌍의 베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 간격을 두고 곧추선 복수의 기둥 부재;
    길이 방향으로 늘어선 2개의 상기 기둥 부재의 상단에 각각 고정 설치된 좌우 1쌍의 롤러 지지대;
    각각의 상기 롤러 지지대의 내측에 설치되어 축을 중심으로 회전하는 복수의 안내 롤러;
    마이크로파에 의해 용선 레벨을 측정하는 레이더 레벨기;
    상면에 상기 레이더 레벨기가 탑재되고, 양 측면에는 상기 안내 롤러가 끼워지는 홈 형상의 레일이 형성되어 있어서 상기 레이더 레벨기를 전후진시키는 이송 부재 및
    상기 이송 부재를 전후진시키는 동력을 제공하는 동력 공급기를 포함하여 이루어지되,
    상기 안내 롤러는 상기 롤러 지지대의 길이 방향의 선단, 중앙 및 후단에 각각 설치되는 선단 롤러, 중앙 롤러 및 후단 롤러를 포함하여 이루어지되, 상기 선단 롤러와 상기 후단 롤러는 상기 레일의 상면을 지지하는 반면에 상기 중앙 롤러는 상기 레일의 하면을 지지하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 안내 롤러는 상기 이송 부재가 전후진하는 동안의 좌우 유동을 방지하는 복수의 측면 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 레벨기를 이용한 용선 레벨 측정 장치.
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