KR102031497B1 - 용융금속의 측온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고온인 용융금속의 온도를 측정할 때, 안정적으로 고정되어 용융금속의 흐름에도 유동하지 않고서 연속적으로 온도를 측정할 수 있는 측온장치에 관한 것으로, 이는 온도를 측정하는 센서; 상기 센서를 수용하고, 내화물로 형성되며, 적어도 일부에 제1나사산부가 형성된 튜브; 및 상기 튜브의 제1나사산부가 체결되는 제2나사산부가 형성된 홀더부를 갖춘 프레임을 포함한다.

Description

용융금속의 측온장치 {Apparatus for measuring temperature of molten metal}

본 발명은 예컨대 턴디쉬 내에 저장된 용강 등과 같이 고온인 용융금속의 온도를 측정할 때, 안정적으로 고정되어 용융금속의 흐름에도 유동하지 않고서 연속적으로 온도를 측정할 수 있는 측온장치에 관한 것이다.

예를 들어, 제철소의 연속주조 공정시 턴디쉬는 연속주조 장치의 상부에 설치되며, 용강이 턴디쉬의 내부에 채워진다. 용강은 생산하고자 하는 제품의 종류에 따라 기설정된 온도를 유지하며, 측온장치는 용강의 온도를 신속하고 정확하게, 그리고 연속으로 측정할 필요가 있다.

도 1은 측온장치의 사용예를 나타낸 것으로, 연속주조 공정에서는 용강(7)을 래들(1)로부터 노즐(2)을 통하여 턴디쉬(3)에 공급하고, 이 턴디쉬에 모여진 용강을, 스토퍼(4)에 의해 개폐될 수 있는 하부의 침지노즐(5)을 통해 몰드(6)로 공급한다. 여기서, 턴디쉬에는 용강의 온도를 측정하는 측온장치(9)가 배치되어 있다.

통상, 이러한 측온장치(9)는 프레임(미도시)에 키이(Key)를 사용하여 장착되는 방식인데, 이는 측온장치 또는 측온장치의 센서 보호용 튜브가 프레임으로부터 빠지지 않도록 거치하는 수준이어서, 턴디쉬(3) 내 용강이 유동하게 되면 측온장치 전체 또는 튜브가 움직이게 되고, 이로 인하여 센서가 올바른 측온을 하지 못하고 있다.

더구나, 튜브 재질이 내화물로 되어 있어, 측온장치(9)의 장착시 키이를 세게 밀어 넣을 경우에는 충격에 의해 튜브의 키이 고정부분에 크랙이 발생하고, 결국 튜브나 측온장치 전체를 폐기해야 하는 등의 비용 손실을 가져오고 있다.

또한, 종래의 측온장치는 튜브 외에 고열로부터 센서를 보호하는 수단이 없기 때문에, 과열에 의한 센서의 소손과, 측온값의 오류가 나타나는 문제가 있다.

(특허문헌 1) KR 2011-0002510 A

이에 본 발명은, 예컨대 턴디쉬 내에 저장된 용강 등과 같이 고온인 용융금속의 온도를 측정할 때, 안정적으로 고정되어 용융금속의 흐름에도 유동하지 않고서 연속적으로 온도를 측정할 수 있는 측온장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치는, 온도를 측정하는 센서; 상기 센서를 수용하고, 내화물로 형성되며, 적어도 일부에 제1나사산부가 형성된 튜브; 및 상기 튜브의 제1나사산부가 체결되는 제2나사산부가 형성된 홀더부를 갖춘 프레임을 포함하고, 상기 홀더부는, 홀더부의 관통홀 주변에 형성된 삽입홈으로 인해 형성된 삽입부를 구비하며, 상기 제1나사산부는 상기 튜브의 개구부의 내주면에 형성되고, 상기 제2나사산부는 상기 삽입부의 외주면에 형성되며, 링 형상으로 형성되고 복수의 분사홀이 방사상으로 형성되어 냉각가스를 분사하는 노즐부, 및 상기 노즐부에 연결되어 상기 냉각가스를 공급하는 공급관을 구비한 냉각부를 더 포함하고, 상기 노즐부는 상기 프레임의 홀더부에 있는 관통홀 주변에서 상기 관통홀을 둘러싸도록 배치되고, 상기 센서는 상기 노즐부를 통과하여 상기 튜브 내에 삽입되고 수용되며, 센서 헤드가 상기 노즐부에 안착되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 측온장치가 용강 등과 같은 용융금속의 유동에도 전혀 흔들림없이 고정되어, 고온인 용융금속의 정확한 측온값을 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 용융금속의 온도를 실시간으로 연속하여 측정할 수 있게 됨으로써, 궁극적으로 예컨대 연속주조와 같은 공정을 신뢰성 있고 안정적으로 유지하며, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 측온장치의 사용예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치의 냉각부를 확대하여 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치의 변형예를 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치는, 온도를 측정하는 센서(10); 이 센서를 수용하고, 내화물로 형성되며, 적어도 일부에 제1나사산부(22)가 형성된 튜브(20); 및 이 튜브의 제1나사산부가 체결되는 제2나사산부(32)가 형성된 홀더부(30)를 갖춘 프레임(40)을 포함하고 있다.

센서(10)로는 열전대가 채택될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이 센서는 예컨대 턴디쉬(3; 도 1 참조) 내에 저장된 용강(7) 등과 같이 고온인 용융금속의 온도를 측정한다.

센서 헤드(12)가 센서(10)의 상단에 연결되며, 케이블(14)이 센서 헤드(12)를 통해 센서에 연결될 수 있다. 센서를 통해 측정된 온도 데이터는 케이블을 통해 제어부(미도시)로 전송되며, 제어부는 디스플레이(미도시)에 의해 해당 데이터를 표시할 수 있다.

튜브(20)는 내화물로 형성되고, 중공부를 갖춘 대략 통 형상의 부재이다. 따라서, 튜브의 일측, 즉 도면들에서 튜브의 하측은 측벽과 연결되어 중공부를 구획하는 폐쇄면(24)이 구비되고, 튜브의 타측, 즉 튜브의 상측에는 중공부와 연통되는 개구부(26)가 구비될 수 있다.

또한, 튜브(20)는 예컨대 알루미나, 실리카, 지르코니아 등과 같은 내화물을 소결 등에 의해 성형함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치에서는 내화물로 된 튜브(20)의 적어도 일부에 제1나사산부(22)가 형성된 것을 특징으로 한다. 바람직하기로, 제1나사산부는 튜브의 개구부(26)에 인접하게 배치될 수 있으며, 성형몰드에 상응하는 나사산부가 마련됨으로써 소결 등에 의한 성형시 튜브에 제1나사산부가 형성될 수 있다.

하지만, 나사산부의 형성 방법은 반드시 이에 한정되지 않으며, 기계 가공에 의해 형성될 수 있음은 물론이다.

도 2를 참조하면, 제1나사산부(22)는 튜브(20)의 외주면에 형성된 예가 나타나 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 프레임(40)의 홀더부(30) 중 관통홀(34)을 포함한 삽입부(38)가 튜브(20)에 내삽하는 형태로 구비되면, 제1나사산부(22)는 튜브의 개구부(26)의 내주면에 형성될 수도 있다.

프레임(40)은 예컨대 턴디쉬(3)에 인접하게 설치되어, 본 발명의 측온장치를 지지하고 위치(예컨대 용융금속 내 침지 깊이)를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 프레임은 외팔보 형태의 수평 지지부(42)와, 이 수평 지지부의 일단에 연결된 수직 지지부(44)를 포함할 수 있다.

하지만, 프레임(40)의 구조 또는 형태가 반드시 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 턴디쉬(3)의 덮개가 프레임의 역할을 수행할 수도 있다.

홀더부(30)는 프레임(40)의 수평 지지부(42)의 타단에 고정되게 구비될 수 있다. 이러한 홀더부는 프레임의 수평 지지부와 일체로 형성되거나, 별도로 제조된 후 고정구(46)에 의해 수평 지지부의 단부에 결합할 수 있는데, 변형이나 마모시 교체할 수 있도록 탈부착이 가능하게 고정구로 결합하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 홀더부(30)는 내열성 및 내구성이 우수한 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 홀더부를 관통하는 관통홀(34)이 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2나사산부(32)가 홀더부(30)의 관통홀(34)의 내주면에 형성될 수 있다. 이 제2나사산부는 튜브(20)의 외주면에 형성된 제1나사산부(22)에 대응되게 형성되어, 이들 나사산부가 체결될 수 있다.

다르게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀더부(30)의 관통홀(34) 주변에 형성된 삽입홈(36)으로 인해 홀더부(30)가 삽입부(38)를 구비한 경우에, 제2나사산부(32)는 삽입부의 외주면에 형성되어도 된다. 이때, 튜브(20)의 개구부(26) 선단이 삽입홈(36)에 삽입되면서, 튜브의 개구부의 내주면에 형성된 제1나사산부(22)가 제2나사산부에 체결될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치는 프레임(40)의 홀더부(30)에 튜브(20)가 삽입되고 체결됨으로써, 튜브가 프레임에 대해 안정적으로 고정될 수 있게 된다.

이에 따라, 튜브(20) 내에 삽입되어 수용되는 센서(10)가 튜브와 함께 고온인 용융금속 내에 침지되더라도 센서의 열팽창 및 소손을 방지할 수 있다. 그뿐만 아니라, 용융금속의 흐름에도 튜브가 유동하지 않기 때문에, 센서가 흔들림 없이 연속적으로 용융금속의 온도를 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있게 되는 것이다.

추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치는 고열로부터 센서(10) 또는 센서 헤드(12)를 보호하기 위한 냉각부(50)를 더 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치의 냉각부를 확대하여 도시한 사시도이다.

냉각부(50)는 대략 링 형상으로 형성되고 복수의 분사홀(52)이 방사상으로 형성되어 냉각가스를 분사하는 노즐부(54), 및 이 노즐부에 연결되어 냉각가스를 공급하는 공급관(56)을 포함할 수 있다.

이러한 냉각부(50)의 노즐부(54)는 프레임(40)의 홀더부(30)에 있는 관통홀(34) 주변에서 대략 관통홀을 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 탈부착이 가능하게 조립되는 것이 좋다.

노즐부(54)는 측온장치의 센서(10) 또는 센서 헤드(12)를 둘러싸도록 대략 링 형상으로 형성되고, 링 형상의 내측 표면에는 복수의 분사홀(52)이 링 형상의 중심을 향해 방사상으로 냉각가스를 분사하도록 마련되어 있다. 이들 분사홀은 서로 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

공급관(56)은 도시되지 않은 냉각가스원으로부터 냉각가스를 제공받아 노즐부(54)에 냉각가스를 공급한다. 이 공급관에는 냉각가스의 공급 및 차단, 그리고 유량을 조절할 수 있는 밸브(58)가 더 구비될 수 있다.

냉각가스로는 공기 또는 질소 등과 같은 불활성 가스가 채용될 수 있다.

이로써, 센서(10)는 대략 링 형상의 노즐부(54)를 통과하여 튜브(20) 내에 삽입되고 수용될 수 있다. 또한, 센서 헤드(12)는 노즐부에 안착될 수 있는데, 구체적으로 볼록한 센서 헤드의 하부면이, 노즐부가 가진 링 형상의 내측 공간부에 삽입되어 센서 및 센서 헤드의 자중에 의해 안정적으로 위치될 수 있다.

이와 같이 배치된 본 발명의 일 실시예에 따른 측온장치는 냉각부로부터 냉각가스가 센서 또는 센서 헤드를 향해 분사되어 센서의 온도 상승 및 측온값의 오류를 방지할 수 있는 장점이 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 측온장치가 용강 등과 같은 용융금속의 유동에도 전혀 흔들림없이 고정되어, 고온인 용융금속의 정확한 측온값을 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있게 된다.

이와 같이, 용융금속의 온도를 실시간으로 연속하여 측정할 수 있게 됨으로써, 궁극적으로 예컨대 연속주조와 같은 공정에서 턴디쉬 내 용강이 목표 온도범위에서 벗어나지 않도록 용강의 보급을 적절히 하고 용강의 온도 관리를 신뢰성 있고 안정적으로 유지하며, 결국 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 센서 12: 센서 헤드
14: 케이블 20: 튜브
22: 제1나사산부 26: 개구부
30: 홀더부 32: 제2나사산부
34: 관통홀 40: 프레임
46: 고정구 50: 냉각부
52: 분사홀 54: 노즐부
56: 공급관 58: 밸브

Claims (10)

1. 온도를 측정하는 센서;
   상기 센서를 수용하고, 내화물로 형성되며, 적어도 일부에 제1나사산부가 형성된 튜브; 및
   상기 튜브의 제1나사산부가 체결되는 제2나사산부가 형성된 홀더부를 갖춘 프레임
   을 포함하고,
   상기 홀더부는, 홀더부의 관통홀 주변에 형성된 삽입홈으로 인해 형성된 삽입부를 구비하며,
   상기 제1나사산부는 상기 튜브의 개구부의 내주면에 형성되고,
   상기 제2나사산부는 상기 삽입부의 외주면에 형성되며,
   링 형상으로 형성되고 복수의 분사홀이 방사상으로 형성되어 냉각가스를 분사하는 노즐부, 및 상기 노즐부에 연결되어 상기 냉각가스를 공급하는 공급관을 구비한 냉각부를 더 포함하고,
   상기 노즐부는 상기 프레임의 홀더부에 있는 관통홀 주변에서 상기 관통홀을 둘러싸도록 배치되고,
   상기 센서는 상기 노즐부를 통과하여 상기 튜브 내에 삽입되고 수용되며, 센서 헤드가 상기 노즐부에 안착되는 측온장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1나사산부는 상기 튜브의 개구부에 인접하여 형성된 것을 특징으로 하는 측온장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 홀더부는 상기 프레임의 수평 지지부에 구비된 것을 특징으로 하는 측온장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서의 일단에 상기 센서 헤드가 연결되며,
   상기 센서 헤드를 통해 케이블이 상기 센서에 연결된 것을 특징으로 하는 측온장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 공급관에는 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 측온장치.
    

Images