KR101691579B1 - 슬래그 샘플 챔버를 이용한 프로브 - Google Patents

Abstract

슬래그 샘플 챔버 및 이를 이용한 프로브에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 슬래그 샘플 챔버는 슬래그를 채취하는 슬래그 샘플 챔버에 있어서, 내부에 슬래그를 수용하는 슬래그 샘플 수용부가 형성된 파이프 형태의 몸체와; 상기 몸체보다 큰 외경을 가지며, 상기 몸체를 감싸도록 형성되는 냉각부재와; 상기 몸체와 상기 냉각부재를 연결하는 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬래그 샘플 챔버를 이용한 프로브 {PROBE USING SLAG SAMPLE CHAMBER}

본 발명은 슬래그 샘플 챔버 및 이를 이용한 프로브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬래그 채취가 용이하면서 슬래그 샘플 분리성이 우수한 슬래그 샘플 챔버 및 이를 이용한 프로브에 관한 것이다.

제강 공정에서 철강의 품질 향상을 위하여 여러가지 노력을 기울이는 과정에 있으며 이에 따라 용강의 고청정화에 영향을 주는 슬래그의 물성을 파악하고 조절하기 위하여 슬래그 시료를 채취하여 분석하고 있다. 최근에는 다양한 방법으로 슬래그 시료를 채취하기 위해 노력하고 있으며 조업시간을 줄이기 위해 온도, 용강시료채취기능 등을 더한 복합프로브 형태로 사용하고 있다.

B/S, LF, RH 등의 공정에서 래들 용강 탕면의 Slag 를 채취하는 종래의 샘플러는 침적 깊이, 시간, 용탕 환경, 설비 등의 조건의 변동에 따라 샘플링(Sampling) 기능이 확보되지 않아 슬래그 시료 채취의 어려움이 발생하고 있다.

일반적인 슬래그 샘플러는 제강 공정에서 용융철의 상부에 부유하는 슬래그를 일정량 채취하여 분석하기 위해 사용된다. 종래의 슬래그 샘플러는 일반적인 온도 프로브 또는 복합프로브의 지관 외부에 표면이 울퉁불퉁한 원통형의 금속관을 부착하여, 프로브가 측정을 위해 용강 내부로 침지할 시 금속관의 울퉁불퉁한 표면에 슬래그를 묻혀서 채취하는 것이 일반적이다.

상기와 같은 기능을 수행하기 위하여 자동 측온 장치를 사용하여야 하고 정확한 측정을 위하여 침지깊이가 300mm이상 확보되어야 하며 침지시간 또한 6 sec이상이 소요 된다. 따라서 프로브 외벽에 스틸 파이프 형태로 있는 슬래그 샘플러는 또한 용탕량, 측온설비에 따라 프로브 침지 깊이가 일정 하지 않기 때문에 스틸 파이프를 길게 하여야 되고 이로 인하여 무게및 비용이 증가한다. 기능적 측면의 단점으로는 외부 스틸파이프의 약한 냉각능으로 응고되어 표면에 묻어있었던 슬래그가 고온의 용강과 접촉하게 되거나 짧은 침지시간으로 인해 다시 용융되어 흘러 내리게 되어 샘플링 기능을 확보할 수 없으며 쇳물과 슬래그가 혼재되기도 한다.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0002325호 (2004.01.07. 공개)에 개시된 제강 탈가스 공정의 슬래그 샘플러가 있다.

본 발명의 하나의 목적은 안정적으로 슬래그 샘플 채취가 가능하고, 슬래그 샘플 분리성이 우수한 슬래그 샘플 챔버를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 슬래그 샘플 챔버를 적용한 프로브를 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 샘플 챔버는 슬래그를 채취하는 슬래그 샘플 챔버에 있어서, 내부에 슬래그를 수용하는 슬래그 샘플 수용부가 형성된 파이프 형태의 몸체와; 상기 몸체보다 큰 외경을 가지며, 상기 몸체를 감싸도록 형성되는 냉각부재와; 상기 몸체와 상기 냉각부재를 연결하는 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 몸체 및 냉각부재는 금속 재질일 수 있다.

또한, 상기 몸체의 끝단에서 지름 방향으로 연장되는 커버를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프로브는 지관과; 상기 지관의 선단부에 용융금속의 온도 측정용 센서, 성분측정용 센서, 레벨 측정용 센서, 용융금속 시료채취실 중 하나 이상이 포함된 센서부가 장착되며; 외부 침지장치 혹은 수동홀더에 장착 될 수 있도록 상기 지관 내부에 위치하는 커넥터와; 상기 지관 외부에 장착되는 보호관을; 포함하는 프로브에 있어서, 상기 보호관 일측에 형성되는 슬래그 유입구; 및 지관 내측에 형성되며, 내부에 슬래그 샘플을 수용하는 슬래그 수용부가 상기 슬래그 유입구와 연결되도록 형성된 파이프 형태의 몸체와; 상기 몸체보다 큰 외경을 가지며, 상기 슬래그의 일단부를 감싸도록 형성되는 냉각부재와; 상기 몸체와 상기 냉각부재를 연결하는 지지대;를 포함하는 슬래그 샘플챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 몸체 및 냉각부재는 금속 재질일 수 있다.

또한, 상기 몸체의 끝단에서 지름 방향으로 연장되는 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬래그 샘플챔버는 2개 이상이 배치될 수 있다. 이때, 상기 각각의 슬래그 샘플챔버를 이격시키도록, 슬래그 샘플챔버 사이에 분리대가 위치할 수 있다. 또한, 상기 슬래그 샘플 챔버들 중 하나 이상은 일단부와 타단부가 반전 배치될 수 있다. 또한, 상기 일단부와 타단부가 반전 배치된 슬래그 샘플 챔버는 상기 센서부에 가장 인접한 슬래그 샘플챔버일 수 있다.

또한, 상기 슬래그 유입구와 상기 냉각 부재 사이 또는 상기 슬래그 수용부와 슬래그 유입구 사이에 용강 응고 방지면이 더 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 슬래그 샘플 챔버는 2 이상의 슬래그 유입구와 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 슬래그 샘플 챔버는 슬래그 샘플실을 프로브 내부로 배치하여 수용공간을 형성함으로써 보다 안정적으로 슬래그 채취가 가능하며, 슬래그 채취부를 다단으로 배치함으로써 침지깊이가 변하거나, 래들 내부의 용탕량 차이로 인해 슬래그 탕면이 일정하지 않아도 항상 안정적으로 슬래그를 채취 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 슬래그 챔버의 경우, 채취한 슬래그의 유출을 막고 폭넓은 침지 깊이에서 충분한 양의 슬래그 채취에 용이할 뿐만 아니라 시료챔버 내부에 채취한 슬래그 샘플의 분리성이 양호한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 샘플 챔버를 나타낸 것이다.
도 2는 슬래그 샘플 챔버의 몸체를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 샘플 챔버를 이용한 프로브를 나타낸 것이다.
도 4는 응고 방지면이 형성된 예를 나타낸 것이다.
도 5는 슬래그 샘플 챔버가 반전 배치된 예를 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 슬래그 샘플 챔버 및 이를 이용한 프로브에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 샘플 챔버를 나타낸 것이고, 도 2는 슬래그 샘플 챔버의 몸체를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 슬래그 샘플 챔버는 내부에 슬래그를 수용하는 슬래그 샘플 수용부가 형성된 파이프 형태의 몸체와, 상기 몸체보다 큰 외경을 가지며, 상기 몸체를 감싸도록 형성되는 냉각부재와, 상기 몸체와 상기 냉각부재를 연결하는 지지대를 포함한다.

이때, 몸체 및 냉각부재는 금속 재질일 수 있다.

또한, 몸체의 끝단에서 지름 방향으로 연장되는 커버를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 종래의 일반적인 래들의 슬래그 채취기구의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 프로브 침지시 일정하지 않은 점을 감안하여 샘플 챔버를 하나 이상의 층으로 하여 샘플링 가용범위를 폭넓게 확보하였으며 채취된 슬래그 샘플의 유출을 막기 위하여 시료챔버 상부에 커버를 두고 상층부 유입, 유출을 막는다. 그리고 샘플챔버 각층의 독립적 활용을 위하여 사이에 단지관을 두는 것을 특징으로 하며 시료 챔버를 활용하여 채취의 용이성을 확보하였다. 또한 유입성 향상을 위하여 180도 간격, 즉 지름 방향으로 일측과 타측에 유입구를 두며 슬래그 샘플 챔버의 형상을 원통형으로 하여 용융 슬래그 샘플의 유입 시 좌우로 빠르게 퍼지게 하여 슬래그의 융착 표면적을 확보할 수 있는 것을 특징으로 하고, 냉각능을 확보하기 위하여 내부를 스틸로 구성한다. 채취된 슬래그 샘플챔버에서 슬래그의 분리성을 확보하기 위하여 챔버 상부를 개방하는 대신 세라믹 소재를 커버로 하였다. 이 커버는 샘플링시 고온의 용탕에 견딜 수 있으며 침지시간에 구애 받지 않고 채취후 커버를 제거하는데 용이하게 하였다.

아래 실시예에서는 슬래그 샘플 챔버를 3개층으로 구성하였으나, 개수의 제한을 받지는 아니한다.

[실시예]

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그 샘플 챔버를 이용한 프로브를 나타낸 것이다.

본 발명은 상기에 설명한 종래의 슬래그 샘플러의 문제를 극복하기 위하여 온도, 또는 온도 및 산소 측정이 가능한 복합 프로브의 내부에 슬래그 샘플실을 위치하도록 제작하였다. 하기의 실시예는 센서부와 용강 시료 채취를 함께 할 수 있는 복합프로브를 예로 들어 설명하였으나, 슬래그 샘플러 단독으로 사용하는 등 그 사용 범위를 제한하지 않는다.

지관과 지관의 선단부에 용융금속의 온도 측정용 센서, 성분측정용 센서, 레벨측정용 센서, 용융금속 시료채취실 중 하나 이상이 포함 된 센서부가 장착되며 외부 침지장치 혹은 수동홀더에 장착 될 수 있도록 상기 지관 하단에 센서들과 전기적으로 연결되는 커넥터가 있어 커넥터와 외부 침지장치 혹은 수동홀더와 커넥터의 연결이 이뤄진다. 하지만 슬래그 샘플러 단일의 용도로 사용하기 위해 프로브가 구성 될 경우 상기의 커넥터는 필요하지 않는다. 또한 상기 메인 지관 외부에 보호관이 구비되어 있어 용융 금속에 침지 시 측정이 이루어지는 동안 지관 등의 구성요소를 보호할 수 있는 프로브에 있어서,

지관 하단, 보호관 내부에 슬래그 샘플챔버를 하나 이상 배치하였다. 상기 슬래그 샘플챔버는 파이프 형상의 몸체와, 상기 몸체의 외경보다 큰 외경을 가지는 냉각부재의 결합으로 이루어진다. 몸체와 냉각부재를 연결해 주는 지지대는 몸체에서 수직방향으로 연장되어 위치한다. 따라서 상부가 개방되어 슬래그를 수용할 수 있는 도넛 형상의 샘플 수용부가 형성 된 샘플챔버가 이루어진다. 또한 샘플 챔버를 다단으로 사용하기 위하여 각 각의 샘플챔버를 이격시키기 위한 분리대를 위치하기 위해 몸체의 끝단에서 이격대가 위치할 수 있는 커버가 몸체의 수직 방향으로 연장되어 위치하게 된다.

그리고 보호관 측면에 슬래그 샘플챔버에 형성 되어 있는 슬래그 수용부와 연장되도록 슬래그 유입구를 위치시켜 슬래그가 슬래그 수용부로 안정적으로 유입될 수 있도록 하였다.

이를 통해 기존의 슬래그 샘플러와 달리 슬래그가 샘플 챔버안에 가둬지게 되어 침지 장치의 승, 하강 시 슬래그 샘플이 이탈하는 현상을 방지할 수 있으며, 슬래그가 닿는 면적도 기존의 단면에서 챔버 형상으로 변함에 따라 더 넓어져 냉각능도 향상 되어 더 안정적으로 슬래그를 채취할 수 있게 되었다. 또한 래들 내 용융금속의 용량에 따라 탕면깊이가 일정 치 않으며 온도 및 성분을 측정하기 위해 일정 깊이 이상의 침지깊이를 확보해야 하는 문제에 따라 슬래그 탕면이 항상 일정하지 않아 채취가 실패 하는 것을 방지하기 위하여, 앞서 설명한 슬래그 샘플챔버를 다단으로 하여 이러한 문제를 극복하였다. 첫번째 슬래그 샘플 챔버를 장착 한 후 단지관을 추가하여 그 위로 새로운 슬래그 샘플챔버를 추가하는 방식으로 다단의 슬래그 샘플 챔버를 배치하였다. 이를 통해 일정하지 않은 침지 깊이에도 항상 슬래그 샘플을 얻을 수 있도록 하였으며, 유입구도 180도 방향으로 두 곳을 위치시켜 불안정한 탕면상황에서도 슬래그의 유입이 더욱 잘 이루도록 하였으며 양 방향에서 유입되는 슬래그가 좌우로 빠르게 퍼지게 되어 슬래그가 슬래그 샘플 챔버의 표면에 융착되는 면접을 빠르게 넓힐 수 있어 채취 성공률을 더욱 높일 수 있었다.

만약 유입구를 제한하지 않고 너무 넓게 만들거나, 또는 상부를 완전히 개방한 형태로 만들 경우 프로브의 형태를 유지하도록 제작하기가 어려우며, 슬래그가 유입이 되고 나서도 서브랜스 승하강시 내부에 유입 된 슬래그가 이탈하게 되어 슬래그 채취가 제대로 이루어지지 않게 된다.

도 5는 슬래그 샘플 챔버가 반전 배치된 예를 나타낸 것이다.

슬래그와 용강의 경계면 근처에 유입구가 위치할 경우 용강과 슬래그가 함께 유입되는 경우가 있다. 이러한 경우 비중이 작은 슬래그가 용강의 상부에 위치하게 되어 슬래그 샘플 챔버 내부에는 용강이 채취되고 슬래그는 밖으로 유실되는 경우가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해 다단의 샘플 챔버 중 하나 이상, 보다 바람직하게는 가장 깊게 침지되는 최하단의 슬래그 샘플챔버는 장착 방향을 반대로 하여 슬래그가 유입되는 곳을 위쪽으로 향하게 하였다. 이를 통해 용강과 슬래그가 함께 유입된다 하여도 비중이 작은 슬래그가 더 위쪽으로 깊이 위치할 수 있어 유실의 가능성이 적게 되어 안정적으로 슬래그 채취가 가능해 질 수 있었다.

도 4는 응고 방지면이 형성된 예를 나타낸 것이다.

또한 경우에 따라 슬래그 냉각부재의 길이를 제한하여, 슬래그 유입구와 냉각 부재 사이 또는 슬래그 유입구와 슬래그 샘플 수용부 사이에 응고 방지면을 위치하게 한다. 이는 용강과 슬래그가 혼재하여 유입될 시 용강이 수용부의 입구를 막아 슬래그 시료의 분리가 어려울 경우가 발생할 때가 있다. 때문에 응고방지면을 두면 유입되는 용강이 슬래그 수용부로 가기 전 응고되어 보호관 및 몸체부에 붙어 있기 때문에 수용부 내의 슬래그 시료를 쉽게 분리할 수 있으며, 슬래그만 유입이 된다 하여도 몸체와 응고방지면에 붙어 있는 슬래그 시료가 더 쉽게 채취 될 수가 있어 시료의 채취성, 분리성 모두를 향상 시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 지관과; 상기 지관의 선단부에 용융금속의 온도 측정용 센서, 성분측정용 센서, 레벨 측정용 센서, 용융금속 시료채취실 중 하나 이상이 포함 된 센서부가 장착되며; 외부 침지장치 혹은 수동홀더에 장착 될 수 있도록 상기 지관 내부에 위치하는 커넥터와; 상기 지관 외부에 장착되는 보호관을; 포함하는 프로브에 있어서,
   상기 보호관 일측에 형성되며, 상기 보호관의 중심으로부터 지름방향으로 상기 보호관과 동일면 상에 형성되는 슬래그 유입구; 및
   상기 보호관 내측에 형성되며, 내부에 슬래그 샘플을 수용하는 슬래그 수용부가 상기 슬래그 유입구와 연결되도록 형성된 파이프 형태의 몸체와; 상기 몸체보다 큰 외경을 가지며, 상기 몸체의 일단부를 감싸도록 형성되는 냉각부재와; 상기 몸체와 상기 냉각부재를 연결하는 지지대;를 포함하는 슬래그 샘플챔버를 포함하고,
   상기 슬래그 유입구와 상기 냉각 부재 사이 또는 상기 슬래그 수용부와 슬래그 유입구 사이에 용강 응고 방지면이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬래그 샘플 챔버를 이용한 프로브.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 몸체 및 냉각부재는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 프로브.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 몸체의 끝단에서 지름 방향으로 연장되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 슬래그 샘플챔버는 2개 이상이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로브.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 각각의 슬래그 샘플챔버를 이격시키도록, 슬래그 샘플챔버 사이에 분리대가 위치하는 것을 특징으로 하는 프로브.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 슬래그 샘플 챔버들 중 하나 이상은 일단부와 타단부가 반전 배치되는 것을 특징으로 하는 프로브.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 일단부와 타단부가 반전 배치된 슬래그 샘플 챔버는 상기 센서부에 가장 인접한 슬래그 샘플챔버인 것을 특징으로 하는 프로브.
    
11. 삭제
12. 제4항에 있어서,
    상기 슬래그 샘플 챔버는 2 이상의 슬래그 유입구와 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브.
    

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