KR101658008B1

KR101658008B1 - 용강 레벨 검출 장치

Info

Publication number: KR101658008B1
Application number: KR1020140186036A
Authority: KR
Inventors: 최정우; 허춘행
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-09-20
Also published as: KR20160076174A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 레벨 검출 장치는, 용강이 담겨지는 내부공간을 가지는 용강용기에 설치되고, 상기 내부공간에 인접 배치되며, 내부통로를 가지는 유도관; 상기 내부통로에 설치되어 상기 내부통로를 상부통로 및 하부통로로 구획하고, 상기 상부통로 및 상기 하부통로 사이를 밀폐하며, 상기 용강의 레벨에 따라 상기 내부통로를 이동 가능한 피감지체; 상기 피감지체를 감지한 감지신호를 출력하는 센서; 그리고 상기 센서로부터 입력된 상기 감지신호를 검출하여 상기 내부공간에 담겨진 상기 용강의 레벨을 산출하는 신호 처리부;를 포함할 수 있다.

Description

용강 레벨 검출 장치{APPARATUS FOR SENSING LEVEL OF MELTED STEEL}

본 발명은 용강 레벨 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래들의 용강 레벨을 검출하여 용강이 래들 밖으로 끓어 넘치는 슬로핑(Slopping) 현상을 방지할 수 있는 용강 레벨 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기로 용해 작업중 전기로 내부의 염기도가 낮고, 용강의 온도가 높은 상태에서 산소 취입량을 일정하게 사용하면 전기로에서 용강의 슬로핑(Slopping) 현상이 발생한다.

또한, 전기로에 있는 용강을 래들로 출강할 때, 래들로 낙하하는 용강 중에 잔존한 일산화탄소(CO) 가스가 배출되면서 용강이 래들 밖으로 끌어 넘치는 슬로핑 현상 발생하고 있다.

대한민국공개특허공보 제1998-044926호(1998.09.15.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 래들에서 용강이 끓어 넘치는 것을 방지할 수 있는 용강 레벨 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 전기로 용강 레벨을 정확히 예측할 수 있는 용강 레벨 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.

상기 센서는, 송신신호를 송신할 수 있는 송신부; 상기 송신신호가 반사된 반사신호를 감지하는 수신부; 그리고 상기 수신부가 상기 반사신호를 감지하면, 상기 감지신호를 출력하는 처리부;를 구비할 수 있다.

상기 유도관의 내부통로는 단면이 원형이고, 상기 피감지체는 구형으로, 상기 피감지체의 단면적은 상기 내부통로의 단면적 이상일 수 있다.

상기 유도관은 상기 내부공간의 둘레를 따라 배치되어 상하 방향으로 형성되되, 상기 유도관 및 상기 피감지체의 횡단면은 링 형상일 수 있다.

상기 센서는, 상기 유도관을 따라 연직 방향으로 서로 다른 높이에 배열된 복수 개인 센서군을 구비할 수 있다.

상기 센서군은, 상기 내부공간의 둘레를 따라 기설정된 간격으로 배열된 복수 개일 수 있다.

상기 신호 처리부는, 상기 센서군 중 어느 하나를 통해 산출된 제1레벨과 상기 센서군 중 다른 하나를 통해 산출된 제2레벨의 평균값을 이용하여 상기 용강의 레벨로 산출할 수 있다.

상기 센서는, 각각 자신의 위치정보를 포함하는 식별정보를 가지며, 상기 감지신호는, 상기 식별정보를 포함할 수 있다.

상기 내부통로의 바닥면으로부터 측정된 상기 피감지체의 높이는 상기 용강의 레벨에 비례할 수 있다.

본 발명에 따른 용강 레벨 검출 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 래들의 용강 레벨을 정확히 예측할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 래들의 용강 레벨을 정확히 예측함으로써 래들에서 용강이 끓어 넘치는 슬로핑 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 사시도다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 단면도다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 블록구성도다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 센서가 피감지체를 감지하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 작용 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 단면도다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 블록구성도다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치는 용강용기(1)의 내부공간(S)에 저장되는 용강(M)의 레벨을 검출하기 위한 것으로, 유도관(2), 피감지체(3), 센서(10), 신호처리부(20) 및 표시부(30)를 포함할 수 있다.

용강용기(1)의 내부공간(S)에는 전기로(도시 안함)에서 출강하는 용강(M)이 저장될 수 있다. 용강용기(1)는 내측에 설치된 내화벽돌(도시 안함) 및 상기 내화벽돌의 외측에 설치된 철피(도시 안함)를 구비하는 벽체(1a)를 포함하여 구성될 수 있다. 용강용기(1)의 외부 표면은 상기 철피를 통해 보호될 수 있다.

유도관(2)은 용강용기(1)의 벽체(1a) 내부에 설치되며, 용강용기(1)의 내부공간(S)에 인접 배치된다. 유도관(2)은 후술할 피감지체(3)가 이동할 수 있는 내부통로(5)를 가진다. 유도관(2)의 내부통로(5)는 용강용기(1)의 벽체(1a)를 따라 연직 방향으로 배치될 수 있다. 유도관(2)은 용강용기(1)의 내화벽돌과 철피의 사이에 배치될 수 있다. 유도관(2)은 용강용기(1)의 내부공간(S)의 둘레에 배치되며, 원통 형상으로 수평 단면이 원 또는 링 형상일 수 있다.

피감지체(3)는 유도관(2)의 내부통로(5)에 삽입 설치되며, 내부통로(5)를 상부통로(5b) 및 하부통로(5a)로 구획할 수 있다. 피감지체(3)는 상부통로(5b) 하부통로(5a) 사이를 밀폐하며, 용강용기(1)에 저장된 용강(M)의 레벨에 따라 유도관(2)의 내부통로(5)를 이동할 수 있게 된다. 이때, 피감지체(3)의 높이는 용강(M)의 레벨에 비례할 수 있다. 또한, 피감지체(3)가 내부통로(5)를 이동한 거리는 용강(M)의 레벨에 비례할 수 있다.

피감지체(3)는 구 또는 링 형상일 수 있으며, 피감지체(3)의 단면적의 크기는 유도관(2)의 내부통로의 단면적의 크기 이상일 수 있다. 피감지체(3)는 고주파 반사도가 좋은 알루미늄, 구리 등과 같은 금속 재질이 사용될 수 있다. 또한, 피감지체(3)는 알루미늄, 구리 등과 같은 고주파 반응 입자 또는 철편이 포함된 수지 성형체가 사용될 수 있다. 이렇게 함으로써, 피감지체(3)의 중량을 낮추면서도 고주파 반사율을 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 피감지체(3)가 용강(M)의 높이까지 상승하게 되는 원리에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 용강(M)이 용강용기(1)에 채워지면서 용강(M)의 액면은 상승하게 되며, 유도관(2)의 내부통로(5)의 공기에 용강(M)의 열에너지가 전달된다.

다음으로, 피감지체(3)의 하부에 있는 유도관(2)의 하부통로(5a)의 공기는 전달되는 용강(M)의 열에너지로 인해서 온도가 상승하여 부피가 팽창하게 된다.

다음으로, 피감지체(3) 하부에 있는 유도관(2)의 하부통로(5a)의 부력(공기압)이 커지게 되며, 이러한 부력(공기압)으로 인해서 피감지체(3)는 용강(M)의 액면을 따라서 상승하게 되는 것이다. 따라서, 후술할 센서(10)는 피감지체(3)를 감지하여 용강(M)의 레벨을 검출할 수 있게 된다.

센서(10)는 용강용기(1)의 벽체(1a)의 내부공간에 설치되며, 유도관(2)에 인접하여 배치될 수 있다. 센서(10)는 용강용기(1)의 내화벽돌과 철피의 사이에 벽체(1a)를 따라 배치될 수 있다.

센서(10)는 피감지체(3)를 감지한 감지신호를 생성하여 후술할 신호 처리부(20)에 출력할 수 있다. 센서(10)는 자신의 위치정보를 포함하는 식별정보를 가질 수 있으며, 센서(10)가 출력하는 감지신호는 이러한 식별정보를 포함할 수 있다.

센서(10)는 송신신호를 송신하는 송신부(12)와, 상기 송신신호가 반사된 반사신호를 감지하는 수신부(14)와, 수신부(14)가 상기 반사신호를 감지하면 상기 감지신호를 출력하는 처리부(16)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 송신신호 및 상기 수신신호는 고주파 신호를 포함할 수 있다. 처리부(16)는 송신부(12) 및 수신부(14)와 전기적으로 연결될 수 있다.

신호처리부(20)는 센서(10) 및 표시부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 신호처리부(20)는 센서(10)로부터 입력된 감지신호를 검출할 수 있다. 신호처리부(20)는 상기 감지신호에 포함된 식별정보를 이용하여 용강용기(1) 내부에 저장된 용강(M)의 레벨을 산출할 수 있다.

신호처리부(20)는 이렇게 산출된 용강(M)의 레벨을 표시부(30)에 전송할 수 있으며, 표시부(30)는 용강(M)의 레벨을 디스플레이할 수 있다. 작업자는 표시부(30)에 디스플레이되는 용강(M)의 레벨을 이용하여 전기로의 2차 출탕 시기를 결정할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 센서가 피감지체를 감지하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 복수의 센서(10)는 각각 유도관(2)의 길이방향에 대하여 수직 방향으로 송신신호(S)를 송신한다. 이때, 송신신호(S)가 피감지체(3)를 만나게 되면 피감지체(3)로부터 반사되어 반사신호(R)가 센서(10)를 향해 진행하게 된다. 그러나, 송신신호(S)가 피감지체(3)를 만나지 않으면 송신신호(S)는 반사되지 않으며 유도관(3)을 통과하여 진행하게 된다.

센서(10)가 반사신호(R)를 감지하면, 처리부(16)는 피감지체(3)를 감지한 것으로 판단하여 감지신호를 생성하며, 상기 감지신호를 신호처리부(20)로 출력하게 된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 작용 상태를 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 용강 레벨 검출 장치의 작동 과정을 설명한다.

우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 용강용기(1)의 내부공간(S)에 용강(M)이 채워지지 않은 상태에서는 피감지체(3)는 용강용기(1)의 하부에 위치하게 된다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 용강용기(1)의 내부공간(S)에 용강(M)이 채워짐에 따라 용강(M)의 열은 유도관(2)으로 전달된다. 즉, 용강용기(1)에 채워진 용강(M)의 높이에 대응하는 유도관(2)의 하부통로(5a)의 내부공기가 가열되어 팽창하게 된다.

다음으로, 유도관(2)의 하부통로(5a)의 내부공기가 팽창함에 따라서 피감지체(3)가 내부통로(5)를 따라 상승하게 된다. 이때, 피감지체(3)가 내부통로(5)를 이동한 거리는 용강(M)의 레벨에 비례할 수 있다.

다음으로, 유도관(2)의 일측에 설치된 센서(10)가 피감지체(3)를 감지하면, 감지신호를 생성하여 신호처리부(20)에 출력하게 된다.

다음으로, 신호처리부(20)는 센서(10)로부터 출력된 감지신호에 포함된 식별정보를 이용하여 용강용기(1) 내부에 저장된 용강(M)의 레벨을 산출한다.

다음으로, 신호처리부(20)는 이렇게 산출한 용강(M)의 레벨을 표시부(30)에 전송한다.

다음으로, 표시부(30)는 용강(M)의 레벨을 디스플레이할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치의 단면도다. 센서(10)가 피감지체(3)를 감지하는 상태 및 용강 레벨 검출 장치의 작용 상태는 도 4 내지 도 6의 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 유도관(2)은 원통 형상으로 수평 단면이 링 형상이며, 유도관(2)의 내부통로(5)에 삽입 설치되는 피감지체(3)도 이에 대응하는 링 형상이다. 이렇게 유도관(2)을 링 형상으로 함으로써 용강용기(1)의 열에너지가 전달되는 공기의 부피를 크게 할 수 있다. 따라서, 피감지체(3)에 작용하는 부력(공기압)이 커지게 되므로 피감지체(3)의 상승을 원활하게 할 수 있다.

도 7의 경우, 센서(10)는 복수 개로 용강용기(1)의 벽체(1a)를 따라 연직 방향으로 서로 다른 높이에 배열되어 하나의 센서군을 구성할 수 있다.

또한, 상기 센서군은 용강용기(1)의 내부공간(S)의 둘레를 따라 복수 개가 배열될 수 있다.

또한, 신호 처리부(20)는 상기 센서군 중 어느 하나의 센서를 통해 산출된 제1레벨과 상기 센서군 중 다른 하나의 센서를 통해 산출된 제2레벨의 평균값을 이용하여 용강(M)의 레벨을 산출할 수 있다.

한편, 센서(10)는 용강용기(1)의 둘레를 따라 기설정된 간격으로 배치될 수 있다. 각각의 센서(10)들은 수평 방향을 따라 나란하게 배치될 수 있으며, 이때, 센서(10)의 높이는 동일할 수 있다. 이렇게 동일한 높이로 용강용기(1)에 배치된 복수의 센서들(10)을 센서군으로 하고 복수의 센서군을 용강용기(1)의 벽체를 따라 연직 방향으로 배열하면, 용강(M)의 표면 레벨의 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 시간에 따른 용강(M)의 표면 형상의 변화도 분석할 수 있다.

결과적으로, 본 실시예에 따른 용강 레벨 검출 장치는 래들의 용강 레벨을 정확히 예측할 수 있고, 이렇게 용강 레벨을 정확히 예측함으로써 래들에서 용강이 끓어 넘치는 슬로핑 현상을 방지할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

1: 용강용기 1a: 벽체
2: 유도관 3: 피감지체
10: 센서 12: 송신부
14: 수신부 16: 처리부
20: 신호처리부 30: 표시부

Claims

용강이 담겨지는 내부공간을 가지는 용강용기에 설치되고, 상기 내부공간에 인접 배치되며, 내부통로를 가지는 유도관;
상기 내부통로에 설치되어 상기 내부통로를 상부통로 및 하부통로로 구획하고, 상기 상부통로 및 상기 하부통로 사이를 밀폐하며, 상기 용강으로부터 상기 유도관으로 전달된 열에 의하여 상기 용강의 레벨에 따라 상기 내부통로를 이동 가능한 피감지체;
상기 피감지체를 감지한 감지신호를 출력하는 센서; 및
상기 센서로부터 입력된 상기 감지신호를 검출하여 상기 내부공간에 담겨진 상기 용강의 레벨을 산출하는 신호 처리부;를 포함하는, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서는,
송신신호를 송신할 수 있는 송신부;
상기 송신신호가 반사된 반사신호를 감지하는 수신부; 및
상기 수신부가 상기 반사신호를 감지하면, 상기 감지신호를 출력하는 처리부;를 구비하는, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도관의 내부통로는 단면이 원형이고,
상기 피감지체는 구형으로, 상기 피감지체의 단면적은 상기 내부통로의 단면적 이상인, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도관은 상기 내부공간의 둘레를 따라 배치되어 상하 방향으로 형성되되,
상기 유도관 및 상기 피감지체의 횡단면은 서로 대응되는 링 형상인, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 센서는,
상기 유도관을 따라 연직 방향으로 서로 다른 높이에 배열된 복수 개인 센서군을 구비하는, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 센서군은,
상기 내부공간의 둘레를 따라 기설정된 간격으로 배열된 복수 개이며,
상기 신호 처리부는,
상기 센서군 중 어느 하나를 통해 산출된 제1레벨과 상기 센서군 중 다른 하나를 통해 산출된 제2레벨의 평균값을 이용하여 상기 용강의 레벨로 산출하는, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 센서는, 각각 자신의 위치정보를 포함하는 식별정보를 가지며,
상기 감지신호는, 상기 식별정보를 포함하는, 용강 레벨 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 내부통로의 바닥면으로부터 측정된 상기 피감지체의 높이는 상기 용강의 레벨에 비례하는, 용강 레벨 검출 장치.