KR101969303B1 - 슬래그 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 전기로 내부에 투입되는 취입부재; 상기 취입부재의 각도를 측정하는 각도 측정부; 및 상기 취입부재의 진행거리를 측정하는 진행거리 측정부를 포함하며, 상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하는 슬래그 두께 측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 전기로에서 산소 등의 취입을 위해 사용되는 취입부재를 이용하여 슬래그 두께를 용이하고 정확하게 측정할 수 있으며, 고가의 장비를 요구하지 않는 점에서 경제적으로 우수하다.
Description
본 발명은 슬래그, 특히 전기로에서 발생되는 슬래그 두께 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로는 고압, 고전류의 전기 아크열을 이용하여 고철(스크랩)과 같은 소재를 녹여 쇳물을 제조하는 제강로의 일종으로, 전극봉에 아크 전압을 인가하고, 이때 발생되는 아크열을 이용하여 소재를 가열하게 된다.
이와 같은 전기로 조업에서는 용해된 용탕을 적절한 온도 및 성분으로 조성하기 위해서 수냉 랜스나 소모성 랜스를 이용하여 산소 및 탄소원을 슬래그 중에 취입시켜 탄소원을 산화 반응시켜 슬래그를 형성시키기 되며, 이를 '슬래그 포밍 작업' 또는 '랜스 작업'이라 한다.
이러한 슬래그 포밍 작업을 통해 전력 사용량 절감, 아크(Arc)에 의한 전기로 벽체파손, 및 산소 및 탄소원을 투입하는 랜스의 취입시 발생하는 스플래쉬(splash)에 의한 전기로 벽체 용손 등을 방지할 수 있다. 그러나, 슬래그 폼이 과다하게 생성되면 전기로 조업의 철 회수율이 감소되고 슬래그 도어(Slag door)를 통하여 스플래시 현상이 발생할 수 있다. 따라서 정확한 슬래그 폼 두께를 측정하는 것이 중요하다.
슬래그 포밍 두께는 조업자가 슬래그 도어로 유출되는 슬래그 상태를 관찰함으로써 예측될 수 있다. 그러나, 용탕 탕면의 위치를 모르기 때문에 슬래그 도어로 유출되는 슬래그 상태로부터 정확한 슬래그 포밍 두께를 예측하는 것은 불가능하며, 고온의 열기가 방출되는 슬래그 도어를 조업자가 계속 조업과정 내내 주시하는 것도 불가능하다.
이러한 슬래그 포밍 두께는 조업중에도 지속적으로 변하게 되는데, 랜스를 통해 투입되는 탄소입자와 산소의 양을 조절하지 않으면 슬래그 포밍의 두께가 심하게 변동되어 철의 품질이 나빠질 뿐만 아니라 전력소모가 매우 심해지는 문제가 있다.
이러한 슬래그의 두께를 측정하기 위한 관련 기술로 예를 들어, 특허문헌 1에는 전기로의 내부 영상을 이용하여 용탕량을 측정하는 방법이 개시되어 있으나, 별도의 장치를 다수 필요로 하는 점에서 경제적이지 못하며, 용탕 복사량이나 아크의 거동으로 카메라의 측정 등이 매우 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기로에서 산소 등의 취입을 위해 사용되는 취입부재를 이용하여 슬래그의 두께를 용이하고 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 전기로 내부에 투입되는 취입부재; 상기 취입부재의 각도를 측정하는 각도 측정부; 및 상기 취입부재의 진행거리를 측정하는 진행거리 측정부를 포함하며, 상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하는 슬래그의 두께 측정장치가 제공된다.
상기 두께 연산부는 하기 식에 따라 슬래그의 두께를 연산하는 것일 수 있다.
Y= COS(θ)*X
(여기서, Y는 슬래그의 두께, θ는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도, X는 취입부재가 θ를 유지하며, 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행한 진행거리를 의미한다.)
상기 취입부재에 가하여지는 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 취입 부재가 전기로의 측면에 고정 설치된 고정 부재에 부착되어, 상하로 회전하도록 구성된 것일 수 있다.
상기 취입 부재가 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통과하여 상기 용탕에 산소 또는 카본을 취입하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 취입부재를 투입하고, 상기 취입부재가 슬래그의 표면에 접하는 시점까지 상기 취입부재를 이동시키는 단계; 상기 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도를 측정하는 단계; 상기 각도를 유지하며, 취입부재를 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행시키고 진행거리를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 단계를 포함하는 슬래그의 두께 측정방법이 제공된다.
상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 단계가 하기 식에 따라 구하여지는 것일 수 있다.
Y= COS(θ)*X
(여기서, Y는 슬래그의 두께, θ는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도, X는 취입부재가 θ를 유지하며, 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행한 진행거리를 의미한다.)
본 발명에 의하면, 전기로에서 산소 등의 취입을 위해 사용되는 취입부재를 이용하여 슬래그 두께를 용이하고 정확하게 측정할 수 있으며, 고가의 장비를 요구하지 않는 점에서 경제적으로 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 두께 측정장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 두께 측정방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 두께 측정방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 전기로 내부에 투입되는 취입부재; 상기 취입부재의 각도를 측정하는 각도 측정부; 및 상기 취입부재의 진행거리를 측정하는 진행거리 측정부를 포함하며, 상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하는 슬래그의 두께 측정장치가 제공된다.
일반적으로 전기로에서는 슬래그 포밍 형성은 에너지를 절감하는 방법으로 널리 사용되고 있으나, 실제로 포밍의 정도를 알 수 있는 방법은 전무한 실정이다. 슬래그 포밍의 높이를 측정하기 위한 센서의 부착이나 방안이 용이하지 않기 때문이다.
이에 본 발명자들은 산소 취입 랜스 등, 전기로에서 일반적으로 사용되는 취입부재를 활용하여, 용이하게 슬래그 포밍의 두께를 측정하는 방법을 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 두께 측정장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
전기로는 고압, 고전류의 전기 아크열을 이용하여 고철(스크랩)과 같은 소재를 녹여 쇳물을 제조하는 제강로의 일종으로서, 상기 전기로에 대해서는 많이 알려져 있는바, 여기에서는 전기로에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
전기로의 측면에는, 도 1에 도시된 바와 같은, 개구부가 형성되어 있으며, 예컨대 '슬래그 도어(slag door)'일 수 있다. 취입 부재는 전기로의 측면에 형성된 상기 개구부를 통과하여 용탕에 산소 또는 카본을 취입할 수 있다. 또한, 상기 취입 부재는, 전기로의 측면에 고정 설치된 고정 부재에 부착되어, 전후로 진행이 가능할 뿐만 아니라, 상하로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그의 두께 측정장치는 상기 취입부재에 가하여지는 압력을 측정할 수 있는 압력 측정부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 압력 측정부는 전기로 내에서 상기 취입부재에 가하여지는 압력의 변화를 감지할 수 있다. 상기 압력 측정부는 취입부재 상에 위치할 수도 있고, 취입 부재와 분리되어 있을 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그의 두께 측정장치는 상기 취입부재의 각도를 측정하는 각도 측정부 및 상기 취입부재의 진행거리를 측정하는 진행거리 측정부를 포함할 수 있다. 상기 각도 측정부 및 진행거리 측정부에서는 전기로 내에서 상하 좌우로 움직일 수 있는 취입부재의 각도 및 진행거리를 측정하여 두께 연산부로 전달할 수 있다. 진행거리 측정부는 특별하게 한정하는 것은 아니나, 엔코더, LVDT (Linear Variable Differential Transform) 등을 사용할 수 있으며, 센서 값을 이용하여 진행거리를 측정할 수 있게 된다.
이하에서는 상기 슬래그의 두께 측정 장치를 이용하여 슬래그의 두께를 측정하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 취입 부재는 전기로 내에 산소 또는 카본을 취입하는 것 일 수 있다. 상기 취입 부재는 전기로의 측면에 형성된 개구부를 통하여, 전기로 내로 투입되어 산소 또는 카본을 취입한다. 이 때 상기 취입부재를 슬래그 방향 즉, 아래쪽으로 각도를 변화시키며 이동하면 취입부재가 슬래그의 표면에 접하는 시점(A1)까지는 대기압 상태를 유지하나, 슬래그의 표면에 접하는 시점(A1)에서는 압력이 증가하게 된다. 이와 같은 압력의 변화는 취입 부재에 설치 또는 연결된 압력 측정부를 통해 감지할 수 있으며, 취입 부재의 각도 변화 및 취입 부재가 슬래그의 표면에 접하는 시점의 각도(θ)는 각도 측정부에서 측정할 수 있다. 보다 상세하게는 슬래그 표면의 수직 방향에 대하여 취입부재가 이루는 각도(θ)를 측정할 수 있다.
취입 부재가 슬래그의 표면에 접하는 시점(A1)부터는 취입 부재의 각도 변화를 중지하고 각도 변화 없이 취입 부재를 용탕을 향하여 즉, 슬래그의 내부 방향으로 진행시킨다. 이 때 취입 부재가 용탕에 접하는 시점(A2)에 다다르면, 다시 압력이 증가하게 된다. 마찬가지로 이와 같은 압력의 변화는 취입 부재에 설치된 압력 측정부를 통해 감지할 수 있다.
또한, 엔코더, LVDT와 같이 취입 부재의 이동량을 측정할 수 있는 진행거리 측정부가 설치되어 있으므로, 취입 부재의 각도 변화를 중지하고 슬래그의 표면에 접하는 시점(A1)부터 취입 부재가 용탕에 접하는 시점(A2)까지 취입 부재가 진행한 이동량을 측정할 수 있게 된다.
이와 같이 측정된 각도 및 취입 부재의 이동량은 두께 연산부로 전달되며, 상기 두께 연산부는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도(θ) 및 취입 부재의 각도 변화를 중지하고 슬래그의 표면에 접하는 시점(A1)부터 취입 부재가 용탕에 접하는 시점(A2)까지 취입 부재가 진행한 이동량(X)으로부터 하기 식에 따라 슬래그의 두께(Y)를 구할 수 있다.
[식 1]
Y= COS(θ)*X
(여기서, Y는 슬래그의 두께, θ는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도, X는 취입부재가 θ를 유지하며, 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행한 진행거리를 의미한다.)
이와 같이 본 발명에 따르면, 슬래그 포밍의 두께를 측정함에 있어서, 전기로 내에 산소 또는 카본을 취입하기 위해 사용되는 취입부재의 이동 각도 및 이동량으로부터 슬래그 포밍의 두께를 측정함으로써, 전기로 내에 별도의 추가적인 장비를 설치할 필요가 없으므로 경제적일 뿐만 아니라, 복잡하지 않은 간단한 수학식에 의하여 정확하게 슬래그 두께를 측정할 수 있는 슬래그의 두께 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 슬래그 두께 측정방법을 이용하여, 교반력 혹은 유동속도의 제어가 가능하므로, 전기로 기술 개발에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 전기로
102: 전극
104: 슬래그
106: 용탕
108: 취입부재
110: 각도 측정부
112: 압력 측정부
θ: 취입부재의 각도
X: 취입부재의 진행 거리
Y: 슬래그의 두께
102: 전극
104: 슬래그
106: 용탕
108: 취입부재
110: 각도 측정부
112: 압력 측정부
θ: 취입부재의 각도
X: 취입부재의 진행 거리
Y: 슬래그의 두께
Claims (7)
- 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 전기로 내부에 투입되는 취입부재;
상기 취입부재의 각도를 측정하는 각도 측정부; 및
상기 취입부재의 진행거리를 측정하는 진행거리 측정부를 포함하며,
상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하며, 상기 두께 연산부는 하기 식에 따라 슬래그의 두께를 연산하는 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정장치.
Y= COS(θ)*X
(여기서, Y는 슬래그의 두께, θ는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도, X는 취입부재가 θ를 유지하며, 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행한 진행거리를 의미한다.)
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 취입부재에 가하여지는 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 취입 부재가 전기로의 측면에 고정 설치된 고정 부재에 부착되어, 상하로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 취입 부재가 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통과하여 상기 용탕에 산소 또는 카본을 취입하는 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정장치.
- 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통하여 취입부재를 투입하고, 상기 취입부재가 슬래그의 표면에 접하는 시점까지 상기 취입부재를 이동시키는 단계;
상기 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도를 측정하는 단계;
상기 각도를 유지하며, 취입부재를 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행시키고 진행거리를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 단계를 포함하며, 상기 측정된 각도 및 취입부재의 진행거리로부터 슬래그의 두께를 구하는 단계가 하기 식에 따라 구하여지는 것을 특징으로 하는 슬래그 두께 측정방법.
Y= COS(θ)*X
(여기서, Y는 슬래그의 두께, θ는 취입부재가 슬래그 표면에 접하는 시점의 각도, X는 취입부재가 θ를 유지하며, 용탕의 표면에 접하는 시점까지 진행한 진행거리를 의미한다.)
- 삭제
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| KR1020170126903A KR101969303B1 (ko) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 슬래그 두께 측정 장치 및 방법 |
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| KR20190037490A KR20190037490A (ko) | 2019-04-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020170126903A KR101969303B1 (ko) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 슬래그 두께 측정 장치 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000014632A (ko) * | 1998-08-22 | 2000-03-15 | 이구택 | 슬래그층의 두께측정방법 |
| KR101076760B1 (ko) * | 2004-07-27 | 2011-10-26 | 주식회사 포스코 | 슬래그 두께 측정장치 |
| KR101143038B1 (ko) | 2010-04-28 | 2012-05-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 전기로의 내부 영상을 이용한 용강량 측정 장치 |
| KR101628658B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2016-06-13 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치 및 방법 |
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- 2017-09-29 KR KR1020170126903A patent/KR101969303B1/ko active IP Right Grant
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