KR20000040603A - Separable sensor for measuring thickness of slag - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬래그 두께 측정용 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소 제강 공정설비의 용강 상부에 존재하는 슬래그 두께를 간단히 측정할 수 있는 분리형 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor for measuring slag thickness, and more particularly, to a detachable sensor that can easily measure the slag thickness existing in the upper part of molten steel of a steel making process facility.
통상 레이들과 같은 제철소 제강 공정 설비의 경우 용강의 상부에 슬래그가 존재한다. 슬래그는 용강의 온도저하를 방지하는 단열재로 작용하지만 슬래그의 화학적 반응성에 의한 설비의 가동면의 내화물 침식의 가속화로 설비 수명을 단축하거나 슬래그의 높은 산소 함유량에 의한 용강의 재산화로 강의 청정도 저하 및 강의 품질을 저하시키며 용강 내부의 반응 효율 저하 등 부작용의 주요 원인이 되고 있다. 그러므로, 제강 품질관리 및 합금 실효율 향상을 위하여 조업중 슬래그의 두께 관리는 매우 중요하다.Typically in steelworks steelmaking process equipment, such as ladles, slag is present on top of the molten steel. The slag acts as a thermal insulation material to prevent the temperature drop of molten steel, but due to the chemical reactivity of the slag, the refractory erosion of the operation surface of the slag shortens the life of the facility or decreases the cleanliness of the steel due to the regeneration of molten steel due to the high oxygen content of the slag. It is degrading the quality of steel and is the main cause of side effects such as lowering reaction efficiency inside molten steel. Therefore, the slag thickness management during the operation is very important for steelmaking quality control and alloy efficiency improvement.
슬래그 두께 측정을 위하여 종래부터 다양한 방법이 사용되고 있는데, 예를들면 소둔 철 코일을 이용하는 방법, 압력센서를 이용하는 방법, 및 슬래그와 용강의 전기특성을 이용하는 방법 등 많은 방법들이 제안되고 있다.Various methods have been conventionally used for measuring slag thickness. For example, many methods have been proposed, such as a method using an annealing iron coil, a method using a pressure sensor, and a method using an electrical property of slag and molten steel.
상기 소둔 철 코일의 경우 코일부분에 부착된 슬래그의 높이를 측정하여 슬래그의 두께를 측정하는 방법으로 침적시간, 침적각도, 작업자의 숙련 정도에 따라 측정된 슬래그 두께의 오차가 심하여 신뢰성이 부족하다.In the case of the annealing iron coil is a method of measuring the height of the slag attached to the coil portion by measuring the thickness of the slag, the error of the slag thickness measured according to the deposition time, the deposition angle, the skill of the operator is severe and lacks reliability.
압력센서를 이용한 대표적인 예로서, 대한민국 특허 제129056호에 제시된 레이들 내의 슬래그 두께 측정장치를 이용한 방법을 들 수 있다. 이 방법은 도4와 같이, 최하단의 침지봉(6)을 레이들(2)의 상부로부터 슬래그층(1)을 통과하여 용강(3)까지 침지시켜 용강과 슬래그의 부력차에 의한 침지봉의 겉보기 무게 변화를 측정하고, 그 기울기의 변화로부터 슬래그 두께를 환산하는 방법이다. 이러한 압력센서를 이용하는 방법은, 슬래그와 용강의 비중차에 의해 유발되는 부력의 차에 의해 발생한 압력을 측정하여 슬래그 두께를 산출하는 방법이다. 그러나, 부력 감지부 크기 증가 및 압력센서 등 부대설비 등에 의해 대형장치가 필요하고, 고형화된 슬래그가 존재할 경우 부력의 감지가 힘들어 슬래그 두께 산출값에 대한 신뢰성이 문제가 된다.As a representative example of using a pressure sensor, a method using a slag thickness measuring device in the ladle is disclosed in Korean Patent No. 129056. In this method, as shown in Fig. 4, the lowermost immersion rod 6 is immersed from the top of the ladle 2 through the slag layer 1 to the molten steel 3 so that the immersion rod due to the buoyancy difference between the molten steel and the slag is apparent. It is a method of measuring a weight change and converting slag thickness from the change of the inclination. The method using such a pressure sensor is a method of calculating the slag thickness by measuring the pressure generated by the difference in buoyancy caused by the difference in specific gravity between slag and molten steel. However, a large device is needed due to an increase in the size of the buoyancy sensor and an auxiliary facility such as a pressure sensor, and when there is a solidified slag, it is difficult to detect the buoyancy, thereby causing reliability of the slag thickness calculated value.
그리고, 슬래그 및 용강의 전기적 특성을 이용하는 방법의 경우 전극 프로브(probe)와 용강 설비 사이의 임피던스를 측정하는 방법 및 2개의 도전선 사이의 임피던스를 측정하는 방법이 있다.In the case of using the electrical characteristics of slag and molten steel, there are a method of measuring impedance between an electrode probe and a molten steel facility, and a method of measuring impedance between two conductive lines.
상기 전극 프로브와 용강 설비 사이의 임피던스를 측정하는 방법의 대표적인 예로서, 일본 특개평9-166407호에 제시된 용융슬래그층 두께 측정방법을 들 수 있다. 상기 방법은 도5와 같이, 프로브(probe)(4)의 전극(4a)(4b)를 용융슬래그층(1)에 삽입하고, 이 전극(4a)(4b)이 용융슬래그층을 통과하여 그 선단이 용융슬래그와 용융금속(3)의 계면에 도달한 시점에서 비접촉거리측정계(5)로 용융슬래그의 상면까지의 거리를 측정한 다음, 이 거리 측정치와 미리 부여된 전극(4a)(4b)의 길이값으로부터 용융슬래그층 두께를 연산하는 방법이다. 즉, 상기 방법은 전극 프로브를 공기로부터 용강으로 침적시키며 프로브와 용강 설비 사이의 임피던스를 측정하고, 공기 및 슬래그, 용강의 임피던스 차이와 프로브의 이동거리로부터 슬래그의 두께를 측정한다. 그러나, 도전성이 낮은 슬래그의 경우 공기와 슬래그의 임피던스 차가 적어 명확한 구분이 불가능하여 슬래그 두께의 정확한 측정이 곤란하다. 또한, 상기 방법의 경우 용융금속의 상부에 설치된 측정계가 용융금속의 열에 의해 오작동할 우려가 있을 뿐만 아니라 슬래그의 탕면 표면은 보통 불균일하다는 점에서 비접촉거리측정계에 의해 슬래그의 탕면까지의 거리를 측정할 때 측정신호가 일정치 않다는 단점이 있다.As a representative example of the method for measuring the impedance between the electrode probe and the molten steel equipment, the method for measuring the thickness of the molten slag layer disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 9-166407 is mentioned. 5, the electrodes 4a and 4b of the probe 4 are inserted into the molten slag layer 1, and the electrodes 4a and 4b pass through the molten slag layer. When the tip reaches the interface between the molten slag and the molten metal 3, the distance to the upper surface of the molten slag is measured by the non-contact distance meter 5, and then the distance measured value and the electrodes 4a and 4b given in advance. It is a method of calculating the molten slag layer thickness from the length value of. That is, the method deposits the electrode probe from the air into molten steel, measures the impedance between the probe and the molten steel equipment, and measures the thickness of the slag from the impedance difference between air and slag and molten steel and the moving distance of the probe. However, in the case of low-conductivity slag, the impedance difference between air and slag is small, so that it is impossible to clearly distinguish the slag, which makes it difficult to accurately measure slag thickness. In addition, in the above method, the measuring system installed on the upper part of the molten metal may malfunction due to the heat of the molten metal, and the surface of the slag is generally nonuniform, so that the distance to the surface of the slag is measured by a non-contact distance meter. The disadvantage is that the measurement signal is not constant.
2개의 도전선 사이의 임피던스를 이용한 대표적인 방법으로서 미국특허 제5,781,008호에 제시된 방법을 들 수 있다. 상기 방법에 이용된 센서는 도6과 같이, 와전류센서(8a)(8b)를 보호관(7)에 삽입하여 밀봉시킨 구조로 구성되어 있다. 이 방법은 상기 센서가 공기중에서 용강으로 삽입될 때 와전류센서(8b)에 의해 용강과 슬래그 계면을 측정하고, 다른 와전류센서(8a)에 의해 슬래그과 공기 계면에서 발생하는 신호를 검출하여 슬래그의 두께를 검출하는 방식이다. 그러나, 상기 방법은 보호관(7) 내부에 강의 융점보다 높은 2개의 금속을 삽입하여 구성된 도전선 및 슬래그의 융점보다 낮은 금속을 사용하여 도전선의 앞부분을 단락한 센서를 공기로부터 용강으로 침적시키며, 두 도전선 사이의 임피던스를 측정하여 슬래그의 두께를 측정하기 때문에 낮은 전도도를 갖는 슬래그의 경우도 효율적으로 두께를 측정할 수 있지만 센서의 선단에 슬래그의 부착 및 보호관의 침식에 의한 수명 감소로 반복하여 사용이 어렵다는 문제가 있다. 특히, 와전류센서의 경우 신호의 공급원이 필요하고, 공급하는 신호의 주파수에 따라 결과가 상이한 특성을 나타난다.As a representative method using the impedance between two conductive lines, the method described in US Pat. No. 5,781,008 may be mentioned. The sensor used in the above method has a structure in which the eddy current sensors 8a and 8b are inserted into the protective tube 7 and sealed as shown in FIG. This method measures the interface between molten steel and slag by the eddy current sensor 8b when the sensor is inserted into the molten steel in air, and detects the signal generated at the slag and air interface by another eddy current sensor 8a to determine the thickness of the slag. It is a way of detection. However, the method uses a conductive wire formed by inserting two metals higher than the melting point of the steel into the protective tube 7 and a sensor shorting the front portion of the conductive line from the air to molten steel using a metal lower than the melting point of the slag. Since the slag thickness is measured by measuring the impedance between the conductive lines, even slag with low conductivity can be measured efficiently, but it is used repeatedly because the slag is attached to the tip of the sensor and the service life is reduced by erosion of the protective tube. There is a problem that this is difficult. In particular, in the case of the eddy current sensor, a source of a signal is required, and results are different depending on the frequency of the signal to be supplied.
본 발명은 상기 종래의 문제점들을 해결하고자 제안된 것으로서, 그 목적은 슬래그 및 용강의 전기 임피던스를 측정하여 용강 위에 존재하는 슬래그 두께를 간단하고 정확하게 측정할 수 있는, 편리한 슬래그의 두께 측정용 분리형 센서를 제공함에 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, the object of which is to measure the electrical impedance of the slag and molten steel to measure the slag thickness existing on the molten steel, a convenient type of detachable sensor for measuring the thickness of slag In providing.
도1a 내지 도1d는 본 발명의 각종 슬래그층 두께 측정용 분리형 센서의 단면 구조도1A to 1D are cross-sectional structural views of a detachable sensor for measuring various slag layer thicknesses according to the present invention.
도2는 본 발명의 센서가 설치된 측정장치의 개략 구성도Figure 2 is a schematic configuration diagram of a measuring device equipped with a sensor of the present invention
도3은 본 발명의 센서를 이용하여 슬래그층의 두께를 측정하는 원리를 보이는 그래프Figure 3 is a graph showing the principle of measuring the thickness of the slag layer using the sensor of the present invention
도4는 종래의 슬래그층 두께 측정장치의 일부 구성도4 is a partial configuration diagram of a conventional slag layer thickness measuring apparatus
도5는 종래의 슬래그층 두께의 다른 측정장치의 일부 구성도5 is a partial configuration diagram of another conventional measuring device of the slag layer thickness
도6은 종래의 슬래그층 두께의 또 다른 측정장치의 일부 구성도6 is a partial configuration diagram of another measuring device of the conventional slag layer thickness;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100, 200, 300, 400 ... 센서, 110 ... 상부 센서부,100, 200, 300, 400 ... sensor, 110 ... upper sensor part,
113, 115, 123, 125 ... 도전체 120 ... 하부 센서부,113, 115, 123, 125 ... conductor 120 ... lower sensor part,
130 ... 도전선, 140 ... 보호수단,130 ... conductor, 140 ... means of protection,
상기 목적달성을 위한 본 발명은 일측단에 결합홈이 마련된 세라믹 소체와, 그 소체내에 삽입되어 상기 결합홈의 반대방향으로 연장된 한쌍의 도전체를 구비한 상부 센서부; 상기 상부 센서부의 결합홈내에 탈착 가능한 결합부가 마련된 세라믹 분리 소체와, 상기 분리 소체내에 삽입되고 상기 결합부의 반대방향으로 연장되어 상기 분리 소체로부터 돌출된 다른 한 쌍의 도전체를 구비한 하부 센서부; 및 상기 하부 센서부의 다른 한쌍의 도전체의 돌출부위를 연결한 도전선을 포함하며, 상기 상부 센서부의 결합홈과 하부 센서의 결합부가 결합될 때 상기 상부 센서부의 한쌍의 도전체와 상기 하부 센서부의 다른 한 쌍의 도전체가 서로 접촉되어 있는 슬래그 두께 측정용 분리형 센서에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object is an upper sensor unit having a ceramic body provided with a coupling groove at one side end, and a pair of conductors inserted into the body extending in the opposite direction of the coupling groove; A lower sensor part including a ceramic separating element provided with a detachable coupling part in a coupling groove of the upper sensor part, and another pair of conductors inserted into the separating body and extending in the opposite direction to protrude from the separating body; And a conductive wire connecting the protrusions of the other pair of conductors of the lower sensor unit, and the pair of conductors of the upper sensor unit and the lower sensor unit when the coupling groove of the upper sensor unit and the coupling unit of the lower sensor are coupled. A separate type sensor for measuring slag thickness, in which a pair of conductors are in contact with each other.
이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
우선, 본 발명의 분리형 센서에 대한 일 단면 구조를 보이는 도1a과 같이, 본 발명의 센서는 크게 상부 센서부(110)와 하부 센서부(120)를 포함하여 구성되어 서로 분리 교체가 가능하다.First, as shown in Figure 1a showing a cross-sectional structure of the detachable sensor of the present invention, the sensor of the present invention is largely configured to include a top sensor 110 and a lower sensor 120 can be separated and replaced with each other.
상부 센서부(110)은 세라믹 소체(111)와 그 소체내에 삽입된 한쌍의 도전체(113)(115)를 포함한다. 상기 세라믹 소체(111)는 한쌍의 도전체(113)(115)를 보호하는 역할을 한다. 이러한 세라믹 소체로는 Al2O3, ZrO2, SiC, Si3N4등의 각종 세라믹 소결체 또는 내화물, 금속/세라믹 복합체 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 용융금속의 온도에 견딜 수 있는 것이다. 또한, 상기 세라믹 소체의 일측단에는 결합홈(116)이 마련되어 하부 센서부(120)와 용이하게 탈착 가능하도록 구성된다.The upper sensor unit 110 includes a ceramic body 111 and a pair of conductors 113 and 115 inserted into the body. The ceramic element 111 serves to protect the pair of conductors 113 and 115. As the ceramic body, various ceramic sinters such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiC, Si 3 N 4 , or a refractory, metal / ceramic composite, or the like may be used. Preferably, the ceramic body may withstand the temperature of the molten metal. In addition, the coupling groove 116 is provided at one end of the ceramic element to be easily detachable from the lower sensor unit 120.
상기 한쌍의 도전체(113)(115)는 그 일측이 결합홈(116)까지 연결되어 있으며, 타측은 임피던스측정기에 연결되도록 외부로 연장되어 있다. 한쌍의 도전체는 Ta, Pt, Ti, Cr, W, V, Ru, Re, Zr 등과 같이, 강의 융점보다 높은 금속 혹은 전도성이 좋은 내열합금강을 사용할 수 있다. 상기 도전체는 세라믹 소체와 여러 가지 방법에 의해 결합될 수 있으나 바람직하게는 통상의 브레이징에 의해 결합되도록 하는 것이다.One side of the pair of conductors 113 and 115 is connected to the coupling groove 116, the other side is extended to the outside to be connected to the impedance measuring instrument. The pair of conductors may use a metal higher than the melting point of the steel or heat-resistant alloy steel having good conductivity, such as Ta, Pt, Ti, Cr, W, V, Ru, Re, and Zr. The conductor may be bonded to the ceramic body by various methods, but is preferably to be bonded by conventional brazing.
또한, 상기 하부 센서부(120)는 세라믹 분리 소체(121)와 한쌍의 다른 도전체(123)(125)를 포함하여 구성된다. 상기 세라믹 분리 소체(121)는 상부 센서부의 결합홈(116)내에 탈착 가능한 결합부(126)가 마련되며, 분리 소체의 두 개의 관통홀(127)(128)을 통해 한쌍의 다른 도전체(123)(125)가 삽입된다. 상기 한쌍의 다른 도전체(123)(125)는 세라믹 분리 소체 결합부(126)의 반대방향으로 연장되어 상기 분리 소체로부터 돌출되어 있다. 상기 결합부(126)의 상단에는 돌출부(122)(124)가 마련되어 한쌍의 다른 도전체(123)(125)을 브레이징에 의해 용이하게 결합될 수 있도록 구성된다. 상기 하부 센서부의 세라믹 분리 소체(121)나 한쌍의 다른 도전체(123)(125)는 모두 상부 센서부와 동일한 재질로 함이 좋다.In addition, the lower sensor unit 120 includes a ceramic separating element 121 and a pair of other conductors 123 and 125. The ceramic separation body 121 is provided with a detachable coupling part 126 in the coupling groove 116 of the upper sensor part, and a pair of other conductors 123 through two through holes 127 and 128 of the separation body. 125 is inserted. The pair of other conductors 123 and 125 extend in the opposite direction of the ceramic separation body coupling portion 126 to protrude from the separation body. Protrusions 122 and 124 are provided on the upper end of the coupling part 126 so that the pair of other conductors 123 and 125 can be easily coupled by brazing. The ceramic separating element 121 and the pair of other conductors 123 and 125 of the lower sensor unit may be made of the same material as the upper sensor unit.
본 발명의 센서(100)는 상부 센서부(110)의 결합홈(116)과 하부 센서부(120)의 결합부(126)가 결합될 때 상기 상부 센서부의 한쌍의 도전체(113)(115)와 상기 하부 센서부(120)의 다른 한 쌍의 도전체(123)(125)가 서로 접촉되도록 구성된다.The sensor 100 of the present invention has a pair of conductors 113 and 115 of the upper sensor unit when the coupling groove 116 of the upper sensor unit 110 and the coupling unit 126 of the lower sensor unit 120 are coupled to each other. ) And the other pair of conductors 123 and 125 of the lower sensor unit 120 are configured to contact each other.
또한, 본 발명의 센서(100)는 한쌍의 다른 도전체(123)(125)를 도전선(130)에 의해 연결되도록 구성된다. 상기 도전선(130)은 한쌍의 다른 도전체(123)(125)의 돌출부위에 연결되어 공기중에서 한쌍의 도전체를 서로 도통시키는 역할을 한다. 중요한 점은 상기 도전선은 슬래그의 융점보다 낮은 도전체이어야 한다는 것이다. 예를 들면, 이러한 것으로서 Al, Cu, Au, Ag, Mg, Sn, Sb 등을 들 수 있다.In addition, the sensor 100 of the present invention is configured to connect the pair of other conductors 123 and 125 by the conductive line 130. The conductive line 130 is connected to the protruding portions of the pair of other conductors 123 and 125 to serve to conduct a pair of conductors to each other in air. Importantly, the conductor should be a conductor lower than the melting point of the slag. For example, Al, Cu, Au, Ag, Mg, Sn, Sb, etc. are mentioned as such a thing.
또한, 본 발명의 센서에는 보호수단(140)을 마련하여 하부 센서부(120)을 운송 혹은 조작하는 과정에서 도전선(130)을 보호하도록 구성될 수 있다. 상기 보호수단으로는 여러 가지가 있는데, 예를 들면 압축종이, 구조용 폴리머, 박판의 금속 혹은 세라믹 등 거의 모든 재료를 사용할 수 있다.In addition, the sensor of the present invention may be configured to protect the conductive line 130 in the process of transporting or manipulating the lower sensor unit 120 by providing a protective means 140. There are various kinds of the protection means, and for example, almost any material such as compressed paper, structural polymer, thin metal or ceramic can be used.
도1b는 본 발명의 다른 센서 단면 구조를 보이고 있다. 즉, 도1b의 센서(200)는 상부 센서부(210)의 세라믹 소체(211)의 외주면이 금속과 접합되어 있는 것으로서, 세라믹 소체가 열 충격에 의해 균열이 생기는 것을 방지하도록 구성된 것이다. 그 외 도1b의 부호는 도1a의 부호에 대응하며 각각 대응되는 부호는 동일한 기능을 갖기 때문에 부호에 대한 설명은 생략되었다.Figure 1b shows another sensor cross-sectional structure of the present invention. That is, the sensor 200 of FIG. 1B is formed such that the outer circumferential surface of the ceramic body 211 of the upper sensor unit 210 is bonded to the metal, and the ceramic body is configured to prevent cracking due to thermal shock. In addition, since the code of FIG. 1B corresponds to the code of FIG. 1A and the corresponding code has the same function, description of the code is omitted.
한편, 본 발명의 분리형 센서는 상술한 구조에 한정되지 않으며, 상부 센서부로부터 결합된 하부 센서부를 용이하게 분리, 교체할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예를들면, 도1c와 도1d는 본 발명의 또 다른 센서에 대한 단면 구조를 보이고 있다.On the other hand, the detachable sensor of the present invention is not limited to the above-described structure, any structure may be any structure that can be easily separated and replaced from the lower sensor unit coupled from the upper sensor unit. For example, FIGS. 1C and 1D show a cross-sectional structure for another sensor of the present invention.
도1c의 센서(300)는 하부 센서부(320) 뿐만 아니라 상부 센서부(310)의 한쌍의 도전체(313)(315)도 각각 세라믹 소체(311)의 관통홀(317)(318)내에 삽입된 형태를 갖으며, 다른 한 쌍의 도전체(323)(325)과의 결합구조가 상이한 구조를 갖고 있다.In the sensor 300 of FIG. 1C, not only the lower sensor portion 320 but also the pair of conductors 313 and 315 of the upper sensor portion 310 may be formed in the through-holes 317 and 318 of the ceramic element 311, respectively. It has an inserted shape, and the coupling structure with the other pair of conductors 323 and 325 has a different structure.
즉, 상기 한 쌍의 도전체(313)(315)의 일측단에는 전극홈(313a)(315a)이 마련되고, 상기 다른 한 쌍의 도전체(323)(325)의 일측단에는 상기 전극홈(313a) (315a)에 삽입 혹은 분리가 가능한 구조를 갖는 돌출전극(323a)(325a)이 마련되어 전술한 본 발명의 센서에 비하여 도전체간의 밀착이 우수하고 분리 결합이 보다 용이하다. 그 외 도1c의 부호는 도1a의 부호에 대응하며 각각 대응되는 부호는 동일한 기능을 갖기 때문에 부호에 대한 설명은 생략되었다.That is, electrode grooves 313a and 315a are provided at one end of the pair of conductors 313 and 315, and the electrode grooves at one end of the other pair of conductors 323 and 325. Protruding electrodes 323a and 325a having a structure capable of being inserted or separated at 313a and 315a are provided to provide excellent adhesion between the conductors and facilitate separation and separation as compared to the sensor of the present invention. In addition, since the code of FIG. 1C corresponds to the code of FIG. 1A and the corresponding code has the same function, description of the code is omitted.
또한, 도1d의 센서(400)은, 한 쌍의 도전체(413)(415)중 하나의 도전체(313)이 다른 한 쌍의 도전체(423)(425)중 하나의 도전체(423)과 상부 센서부(410)의 결합부(416)의 일측면에서 접촉되는 구조를 갖는다. 즉, 한 쌍의 도전체(413)(415)는 반드시 결합부의 상단에서 접촉할 필요는 없으며, 도1d와 같이, 적어도 하나의 도전체가 상부 센서부의 결합부의 측면에서 서로 접촉될 수도 있다.In addition, in the sensor 400 of FIG. 1D, one conductor 313 of one pair of conductors 413 and 415 may have one conductor 423 of another pair of conductors 423 and 425. ) And a side of the coupling portion 416 of the upper sensor portion 410 is in contact with. That is, the pair of conductors 413 and 415 do not necessarily need to contact at the upper end of the coupling part, and as shown in FIG. 1D, at least one conductor may contact each other at the side of the coupling part of the upper sensor part.
또한, 상부 센서부(410)의 결합홈(416)과 하부 센서부(420)의 결합부(426)에는 각각 암수 나사선(419)(429)이 형성되어 나사방식으로 결합될 수도 있다.In addition, male and female threads 419 and 429 may be formed in the coupling groove 416 of the upper sensor unit 410 and the coupling unit 426 of the lower sensor unit 420, respectively, and may be coupled in a threaded manner.
상기와 같이 다양한 구조를 갖는 본 발명의 분리형 센서는 공기중에서 한쌍의 도전체(113)(115), 도전선(130) 및 한쌍의 다른 도전체(123)(125)을 통해 전류가 통한다. 그러나, 센서가 공기중으로부터 슬래그 표면에 근접하게 되면 하부 센서부의 선단부에 위치한 도전선(130)(230)이 공기/슬래그의 계면에서 용해되고, 한쌍의 다른 도전체(123)(125)와 한쌍의 도전체(113)(115)를 통해 슬래그의 임피던스를 측정하게 된다. 또한, 센서가 하강하는 동안 계속하여 임피던스를 측정하면, 슬래그 및 용강의 임피던스 차에 의해 슬래그/용강 계면을 식별할 수 있게 되고, 슬래그 두께를 용이하게 측정할 수 있다. 그 후, 다시 슬래그 두께를 측정하고자 하는 경우 하부 센서부를 교체하면 된다.In the detachable sensor of the present invention having various structures as described above, current flows through a pair of conductors 113 and 115, a conductive line 130, and a pair of other conductors 123 and 125 in air. However, when the sensor comes close to the slag surface from the air, the conductive wires 130 and 230 located at the tip of the lower sensor portion dissolve at the interface of air / slag and are paired with a pair of other conductors 123 and 125. The impedance of the slag is measured through the conductors 113 and 115. Also, if the impedance is continuously measured while the sensor is falling, the slag / molten steel interface can be identified by the impedance difference between the slag and the molten steel, and the slag thickness can be easily measured. After that, if the slag thickness is to be measured again, the lower sensor part may be replaced.
이러한 본 발명의 분리형 센서를 이용하여 슬래그의 두께를 측정하는 과정을 도2 및 도3을 통해 상세히 설명한다.The process of measuring the thickness of the slag using the detachable sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
도2는 본 발명의 센서(100)이 장착된 슬래그 두께 측정장치(10)에 대한 개략적인 구성을 보이고 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 부합되는 슬래그 두께 측정장치(10)는 상술한 분리형 센서(100)의 한쌍의 도전체(113)(115)에 임피던스측정기(40)가 연결되며, 상기 센서(100)을 상하 왕복이동 제어할 수 있는 이송수단(20)이 마련되어 있다. 상기 이송수단(20)은 센서(100)를 상하로 이송하여 레이들(2)의 슬래그(1)와 용강(3)중에 침적되는 것을 제어한다. 상기 이송수단(20)에는 이송거리를 나타내는 속도지시계(30)가 부착되어 있다. 상기 속도지시계와 임피던스측정기는 모두 중앙처리부(50)와 연결되어 제어되도록 구성된다.2 shows a schematic configuration of a slag thickness measuring apparatus 10 equipped with the sensor 100 of the present invention. As shown in FIG. 2, in the slag thickness measuring apparatus 10 according to the present invention, an impedance measuring instrument 40 is connected to a pair of conductors 113 and 115 of the detachable sensor 100 described above. The transfer means 20 which can control the up-and-down reciprocating movement of the sensor 100 is provided. The transfer means 20 transfers the sensor 100 up and down to control deposition on the slag 1 and the molten steel 3 of the ladle 2. The transfer means 20 is attached with a speed indicator 30 indicating the transfer distance. Both the speed indicator and the impedance measuring instrument are configured to be connected and controlled with the central processing unit 50.
이송수단(20)에 의해 센서(100)가 하강하면 하부 센서부(120)이 레이들(2)상에서 먼저 공기와 접한 상태에서 바로 슬래그(1), 용강(2)의 순으로 침적되게 된다. 이때, 임피던스 측정장치(40)에 의해 연속적으로 순간의 임피던스를 측정하여 이 임피던스값은 중앙처리부(50)로 전송되며, 중앙처리부(50)은 속도지시계(30)에 의해 전송되는 이동거리 데이터와 임피던스값의 관계를 알 수 있다.When the sensor 100 is lowered by the transfer means 20, the lower sensor unit 120 is first deposited on the ladle 2 in the order of slag 1 and molten steel 2 in contact with air. At this time, by measuring the impedance of the instant continuously by the impedance measuring device 40, this impedance value is transmitted to the central processing unit 50, the central processing unit 50 and the moving distance data transmitted by the speed indicator 30 The relationship between the impedance values can be seen.
도3은 본 발명의 센서를 이용하여 측정된 임피던스값과 센서의 이동거리와의 관계를 보이고 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서를 이용하면, 임피던스의 차이와 센서의 이동거리로부터 실제 슬래그 두께를 정확하고 신속하게 측정할 수 있게 된다.Figure 3 shows the relationship between the impedance value measured using the sensor of the present invention and the moving distance of the sensor. As shown in Figure 3, using the sensor of the present invention, it is possible to accurately and quickly measure the actual slag thickness from the difference in impedance and the moving distance of the sensor.
상술한 바와 같이, 본 발명의 센서에 의하면, 슬래그와 용강의 전기 임피던스 차이를 통해 공기/슬래그 계면 및 슬래그/용강 계면을 간단하고 정확히 측정하므로써 정확한 슬래그 두께를 산출할 수 있다. 또한, 이러한 정확하고 신속한 슬래그의 두께 측정을 하게 되면, 슬래그의 함유량에 따른 후공정 조업대응 및 적절한 부원료 투입기준의 선정이 가능하여 합금철의 실수율을 향상시키고 용강 재산화 방지에 의한 강의 청정도, 강의 품질 향상으로 안정적인 강의 품질확보가 용이하고, 자동화 조업으로 조업자의 안전도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 센서에 의하면 반복적인 슬래그 두께 측정을 위해 단지 하부 센서부만을 교체하면 되므로 설비의 유지 및 보수가 쉽고 낮은 비용만으로 운영이 가능한 경제적인 효과가 있다.As described above, according to the sensor of the present invention, the accurate slag thickness can be calculated by simply and accurately measuring the air / slag interface and the slag / molten steel interface through the electric impedance difference between the slag and the molten steel. In addition, if the accurate and rapid slag thickness measurement is performed, it is possible to respond to the post-process operation according to the slag content and to select the appropriate subsidiary material input standard to improve the error rate of ferroalloy and the cleanliness of steel by preventing molten steel property, It is easy to secure stable steel quality by improving the quality of steel and improves safety of operators by automated operation. In addition, according to the sensor of the present invention, since only the lower sensor unit needs to be replaced for repeated slag thickness measurement, there is an economical effect that can be easily maintained and maintained at low cost.
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