KR20010063697A - 래들 슬래그 검출장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강공정 중 래들 설비에서 턴디쉬 설비로 고온의 용강이 래들 노즐을 통해 이동될 때 용강과 함께 유출되는 슬래그를 효율적으로 검출하는 래들 슬래그 검출장치 및 방법에 관한 것으로,
롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치되며, 송신코일(21)과, 수신코일(22)과, 상기 송,수신코일(21)(22)을 수용하고 있는 센서 하우징(23) 및 상기 센서 하우징(23)을 둘러 싸고 있는 외부 하우징(24)을 포함하여 구성되는 검출센서(20)와, 상기 검출센서(20)의 송신코일(21) 및 수신코일(22)과 신호선을 통하여 연결되어 있는 슬래그 검출회로를 포함하여 구성되는 장치를 사용하여, 신호선을 통하여 슬래그 검출회로가 연결되어 있는 검출센서(20)를 롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치하고, 상기 롱 노즐부(11)의 외측에 설치된 송신코일(21)에 교류전류를 인가하여 자기장을 형성시키고, 상기 롱 노즐부(11)를 통과하는 물질의 특성에 따라 상기 롱 노즐부(11)에 형성된 자기장에 의해 수신코일(22)에 유도되는 출력전압의 변화를 측정하여 래들 슬래그를 검출하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 제강공정 중 래들 설비에서 턴디쉬 설비로 고온의 용강이 래들 노즐을 통해 이동될 때 용강과 함께 유출되는 슬래그를 효율적으로 검출하는 래들 슬래그 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
제철소의 제강공정 중의 일부인 주조작업을 위하여 용강이 래들(ladle)에서 1개 노즐을 통해 턴디쉬(turndish)로, 턴디쉬에서 2개 노즐을 통해 연주몰드로 유입되도록 되어 있다.
이때 용강의 상부에는 CaO, Al2O3, SiO2등을 주성분으로 하는 규산염계 산화물인 슬래그가 존재한다. 이러한 슬래그는 높은 산소 함유량을 갖으므로 용강을 재산화시키고 결국, 강의 청정도 저하 및 강의 품질저하, 용강 내부의 반응 효율 저하 등의 부작용을 발생시킨다.
따라서, 종래에는 턴디쉬 내 용강의 청정도를 높이기 위하여 래들 하부에 용강과 함께 유출되는 슬래그를 검출하는 센서를 설치하여 사용하고 있었다.
즉, 미국특허 제4,887,798호에 공지된 종래의 슬래그 검출센서(7)는, 도 1에 나타낸 것과 같이, 래들 설비의 밑면인 월블럭 내화물(3)과 래들 철피(1) 사이를 관통하고 있는 상부 노즐부(4) 외측의 밀폐된 공간에 내장되어 설치되어 있다.
상기와 같이 래들 내에 슬래그 검출센서(7)를 설치하는 경우에는 모든 래들 설비에 각각 1개의 슬래그 검출센서(7)를 필요로 하므로 많은 수의 슬래그 검출센서(7)가 요구되는 문제점이 있다.
또한, 래들 설비는 도 6에 나타낸 바와 같이, 1650℃ 정도의 고온에서의 작업 및 반복 조업이 행하여지므로, 래들 설비내에 내장되어 있는 슬래그 검출센서(7)에 과도한 열응력이 발생하여 센서의 내경부가 변형되고, 기타 센서의 오동작 및 파손의 원인이 되고 있다.
이러한 센서의 오동작과 손상으로 센서의 신뢰성이 저하되고, 센서의 손상에 따른 유지, 보수에 많은 비용이 소요되어 결국, 전체적인 설비의 운영 및 관리에 많은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 슬래그 검출센서의 파손방지 및 효율적인 관리, 유지비용을 절감하도록 하는 슬래그 검출센서를 래들 외부에 설치하는 것을 특징으로 하는 래들 슬래그 검출장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 래들 슬래그 검출장치의 설치상태를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 사용되는 슬래그 검출센서의 설치상태를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에 나타낸 슬래그 검출센서의 확대 단면도,
도 4는 본 발명에 사용되는 슬래그 검출회로의 구성도,
도 5는 본 발명에서 사용한 슬래그 검출회로의 출력 전압특성을 나타낸 그래프,
도 6은 래들설비의 조업조건에 따른 온도분포를 나타낸 그래프,
도 7a는 본 발명의 장치와 종래의 장치를 사용했을 경우의 센서 내경부에 걸리는 온도분포를 나타낸 그래프,
도 7b는 본 발명의 장치와 종래의 장치를 사용했을 경우의 센서 내경부에 걸리는 응력분포를 나타낸 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 래들 철피 2 : 내장 내화물
3 : 월블럭(Wall block) 내화물 4 : 상부 노즐부
5 : 슬라이딩게이트(sliding gate) 6 : 연결 노즐부
7 : 슬래그 검출센서 8 : 센서 고정부
9 : 용강 10 : 슬래그
11 : 롱 노즐부 12 : 포크암링(fork arm ring)
13 : 포크암(fork arm) 14 : 덮게장치(shroud device)
15 : 모터 20 : 검출센서
21 : 송신코일 22 : 수신코일
23 : 센서 하우징 24 : 외부 하우징
25 : 고정치구 26 : 측면보호철피
27 : 하부보호철피 31 : 주파수 발생기
32 : 전류 발생기 33 : 송신신호 증폭기
34 : 수신신호 증폭기 35 : 출력장치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 래들 슬래그 검출장치는, 래들로부터 턴디쉬로 유출되는 용강 내의 슬래그를 검출하는 장치에 있어서, 롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치되며, 송신코일(21)과, 수신코일(22)과, 상기 송,수신코일(21)(22)을 수용하고 있는 센서 하우징(23) 및 상기 센서 하우징(23)을 둘러 싸고 있는 외부 하우징(24)을 포함하여 구성되는 검출센서(20)와, 상기 검출센서(20)의 송신코일(21) 및 수신코일(22)과 신호선을 통하여 연결되어 있는 슬래그 검출회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 래들 슬래그 검출방법은, 상기 래들 슬래그 검출장치를 사용하여 래들 슬래그를 검출하는 방법에 있어서, 신호선을 통하여 슬래그 검출회로가 연결되어 있는 검출센서(20)를 롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치하고, 상기 롱 노즐부(11)의 외측에 설치된 송신코일(21)에 교류전류를 인가하여 자기장을 형성시키고, 상기 롱 노즐부(11)를 통과하는 물질의 특성에 따라 상기 롱 노즐부(11)에 형성된 자기장에 의해 수신코일(22)에 유도되는 출력전압의 변화를 측정하여 래들 슬래그를 검출하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 슬래그 검출장치의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 사용되는 슬래그 검출센서가 설치된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 슬래그 검출센서의 확대 단면도이다.
본 발명의 래들 슬래그 검출장치는 슬래그를 검출하기 위한 검출센서와, 이 검출센서와 연결된 검출회로로 구성된다.
종래의 슬래그 검출센서(7)를 개선한 새로운 검출센서(20)를 롱 노즐(11)의 상단 외측, 포크암링(12) 하단부에 밀착시켜 설치하되, 원통형의 검출센서(20)와 포크암링(12) 사이에는 도 3에서 보듯이 고정치구(25)를 이용해 연결시키고, 상기 검출센서(7)와 고정치구(25)는 다시 측면보호철피(26)와 하부보호철피(27)를 이용해 포크암링(12)으로 완전하게 결합시킨다. 상기 하부보호철피(27)는 센서의 장착과 탈착이 용이하도록 측면보호철피(26)와 볼트 혹은 나사를 사용하여 결합시킨다.
상기 검출센서(20)는 송신코일(21), 수신코일(22), 센서 하우징(23) 및 외부 하우징(24)으로 구성된다. 상기 송신코일(21)과 수신코일(22)은 둘로 나뉘어진 공간을 갖는 센서 하우징(23)의 하부 공간에 위치시키고, 세라믹 분말을 충진시켜 상호간에 전기적으로 절연시킨다. 또한, 상기 센서 하우징(23)의 상부 외측면은 내측으로 오목하게 형성하여 상기 고정치구(25)와의 사이에 빈 공간이 형성되도록 한다. 또한, 상기 센서 하우징(23)의 외부에 외부 충격으로 부터 보호하기 위하여 일정한 두께의 다른 금속을 사용하여 외부 하우징(24)를 덮씌어 형성시킨다.
도 2 및 도 3과 같이 설치된 검출센서(20)의 신호선을 도 4에 나타낸 외부 슬래그 검출회로에 연결하여 슬래그 검출장치를 구성한다.
즉, 검출센서(20)의 송신코일(21)은 주파수 발생기(31), 전류 발생기(32), 송신신호 증폭기(33)에 연결되어 있고, 수신코일(22)은 수신신호 증폭기(34) 및 출력장치(35)와 연결된다.
이하에서는 이와 같이 구성된 본 발명의 래들 슬래그 검출장치를 사용하여 슬래그를 검출하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
용강을 수강하고 있는 래들 설비가 특정 장소에 위치하게 되면, 모터(15)가 덮게장치(14), 포크암(13), 포크암링(12), 롱 노즐(11) 및 검출센서(20)를 이동시켜, 롱 노즐부(11)의 상부와 래들의 연결 노즐부(6)의 하부를 서로 결합시키게 된다.
그리고 슬라이딩게이트(5)를 열면, 용강(9) 및 이에 함유된 슬래그(10)가 래들 상부 노즐부(4)로부터 롱 노즐부(11)로 유출되게 되고, 본 발명의 검출센서(20) 및 이와 연결된 외부의 슬래그 검출회로가 작동해 용강(9)과 함께 유출되는 슬래그(10)를 검출하게 된다.
즉, 주파수 발생기(31)에서 일정한 주파수를 발생시켜 이것을 전류 발생기(32)에서 교류전류로 변환하여 송신신호 증폭기(33)에서 증폭한 후 송신코일(21)에 공급하게 되면, 여기에 비례한 자기장이 롱 노즐부(11)에 분포된다.
그 다음, 롱 노즐부(11)에 분포된 자기장에 비례한 전압이 수신코일(22)에 발생하게 되어 수신신호 증폭기(34)를 거쳐 출력장치(35)를 통해 검출되게 된다.
상기에서 롱 노즐부(11)를 통과하는 용강(9)은 전도성이 아주 우수한 전도체이고, 슬래그(10)는 규산염계 산화물이 주성분인 부도체이다.
용강(9)이 롱 노즐부(11)의 중심에 위치할 경우, 송신코일(21)에 인가된 교류전류에 의해 롱 노즐부(11)에 발생하는 자기장은 용강(9)에 와전류를 발생시키고, 이러한 와전류에 의해 자기장의 세기는 감소한다. 따라서 롱 노즐부(11)에 분포된 전체 자기장의 세기는 감소하고, 수신코일(22)에 유도되는 출력전압 역시 감소한다.
상기와 반대로 슬래그(10)가 롱 노즐부(11)의 중심에 위치할 경우, 송신코일(21)의 교류전류에 의해 발생하는 자기장은 변하지 않게 되고, 수신코일의 출력전압은 상대적으로 증가하게 된다.
이러한 원리에 의하여 용강(9)과 함께 롱 노즐부(11)에 유입되는 슬래그(10)를 검출할 수 있고, 슬래그(10) 유입시 수신코일(22)의 출력특성 변화를 도 5에 나타내었다.
슬래그(10) 검출이 끝나면, 슬라이딩게이트(5)를 닫아 래들로부터 용강(9)의 유출을 종료시킨다. 그리고 모터(15)를 작동시켜 롱 노즐부(11)와 연결 노즐부(6)를 분리시킨다.
상기의 과정이 완료된 후, 다른 래들이 이송되어 오면, 상기 조업을 반복하여 실행한다.
도 6은 래들의 고온에서의 조업 및 반복 조업시, 용강(9)과 접촉하는 부위와 외부 철피의 온도분포를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 래들 설비의 조업시에 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 슬래그검출장치를 위치시킨 경우와 종래의 슬래그 검출장치를 위치시킨 경우에 있어서, 각각의 슬래그 검출센서(7)(20)의 내경부에 발생하는 온도분포를 센서 내경부의 높이에 따라 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 7b는 응력분포를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7a에 나타낸 온도분포에서 알 수 있듯이, 본 발명에서와 같이 검출센서(20)를 래들 외부에 설치한 경우가 종래의 래들 내부에 슬래그 검출센서(7)를 위치시켰을 때보다 다소 높은 온도를 갖지만 균일한 온도분포 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
이러한 균일한 온도분포 때문에, 도 7b에 나타낸 응력분포에서 보듯이, 종래의 슬래그 검출센서(7)를 기존의 위치에서 본 발명과 같이 롱 노즐부(11)의 상부로 이동하는 것이 훨씬 적은 열응력을 받게 되고, 결국, 적은 변형을 일으키게 되는 것을 알 수 있다.
한편, 슬래그를 검출하는 시간은 종래와 같이 래들에 슬래그 검출센서(7)를 내장시키는 경우보다 본 발명에 의하는 경우가, 슬래그 유출경로가 약 60 cm 정도 길어지므로 최대 0.06초 정도 지연되는 것으로 분석되었다. 그러나 슬래그를 검출하는 시간이 0.06 정도 지연되는 것은 아주 짧은 시간으로 무시하여도 별 문제가 되지는 않는다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 래들 슬래그 검출장치를 사용하여 슬래그를 검출하게 되면, 각각의 래들에 슬래그 검출센서를 각각 내장시키지않아도 되므로 슬래그 검출센서의 파손 및 사용수량을 대폭 감소시킬 수 있고, 슬래그 검출설비의 사용수명 연장 및 오동작을 감소시키며, 슬래그 검출센서의 교환 및 수리가 용이하므로 고 청정강 제조를 위한 조업의 안정화에 기여하는 획기적인 효과가 있다.
Claims (2)
- 래들로부터 턴디쉬로 유출되는 용강 내의 슬래그를 검출하는 장치에 있어서,롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치되며, 송신코일(21)과, 수신코일(22)과, 상기 송,수신코일(21)(22)을 수용하고 있는 센서 하우징(23) 및 상기 센서 하우징(23)을 둘러 싸고 있는 외부 하우징(24)을 포함하여 구성되는 검출센서(20)와,상기 검출센서(20)의 송신코일(21) 및 수신코일(22)과 신호선을 통하여 연결되어 있는 슬래그 검출회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 래들 슬래그 검출장치.
- 제1항의 래들 슬래그 검출장치를 사용하여 래들 슬래그를 검출하는 방법에 있어서,신호선을 통하여 슬래그 검출회로가 연결되어 있는 검출센서(20)를 롱 노즐부(11)의 상부 외측 및 포크암링(12)의 하부에 밀착 설치하고,상기 롱 노즐부(11)의 외측에 설치된 송신코일(21)에 교류전류를 인가하여 자기장을 형성시키고, 상기 롱 노즐부(11)를 통과하는 물질의 특성에 따라 상기 롱 노즐부(11)에 형성된 자기장에 의해 수신코일(22)에 유도되는 출력전압의 변화를 측정하여 래들 슬래그를 검출하는 것을 특징으로 하는 래들 슬래그 검출방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990061772A KR20010063697A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 래들 슬래그 검출장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019990061772A KR20010063697A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 래들 슬래그 검출장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010063697A true KR20010063697A (ko) | 2001-07-09 |
Family
ID=19629348
Family Applications (1)
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| KR1019990061772A KR20010063697A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 래들 슬래그 검출장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010063697A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103521746A (zh) * | 2012-07-06 | 2014-01-22 | 中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 | 钢包浇铸对位装置 |
-
1999
- 1999-12-24 KR KR1019990061772A patent/KR20010063697A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103521746A (zh) * | 2012-07-06 | 2014-01-22 | 中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 | 钢包浇铸对位装置 |
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