KR200282911Y1 - 레이들슬래그의두께측정이가능한용강샘플러 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 제강공정에서 레이들 내의 용강을 채취함으로서 용강의 성분을 분석할 수 있도록 함과 동시에 용강 상부에 떠있는 슬래그의 두께를 신속하고 정확하게 측정할 수 있도록 함으로서 복린현상방지용 원료의 투입량을 최적화하도록 된 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러에 관한 것으로서, 샘플링 장치에 고정되는 고정부위인 내부지관(110)과, 하단부가 폐쇄된 상기 내부지관(110)의 하부 외측으로 고정되어 용강속으로 투입되는 세라믹 파이버(120)에 의하여 외형이 형성되고, 상기 세라믹 파이버(120)의 내부에는 용강을 담기위한 시편용기(130)를 갖추어 용강을 채취함으로서 그 용강의 성분을 측정하도록 된 용강 샘플러에 있어서, 상기 세라믹 파이버(120)의 상부 외표면에는 산성 캐스타블(12)이 코팅됨으로서 염기성 슬래그에 의하여 침식되는 산성 캐스타블(12)의 길이에 의하여 슬래그의 깊이를 측정함을 특징으로 한다.

Description

레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러{Sampler for measuring slag thickness of ladle}
본 고안은 제강공정에서 레이들 내의 용강을 채취함으로서 용강의 성분을 분석하도록 사용되는 용강 샘플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강을 채취함과 동시에 용강 상부에 떠있는 슬래그의 두께를 신속하고 정확하게 측정할 수 있도록 함으로서 복린현상방지용 원료의 투입량을 최적화하도록 된 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러에 관한 것이다.
일반적으로 제철설비의 제강공정중에서는 각 공정에서의 용강 성분을 조사하기 위하여 그 용강을 채취하는 것이며, 이를 위한 종래의 샘플러(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 샘플링 장치 또는 산소 파이프에 고정되는 고정부위인 내부지관(110)과, 하단부가 폐쇄된 상기 내부지관(110)의 하부 외측으로 고정되어 용강속으로 투입되는 세라믹 파이버(120)에 의하여 외형이 형성되고, 상기 세라믹 파이버(120)의 내표면에는 또다른 지관(122)이 적정두께를 갖추어 위치된다.
그리고, 상기 세라믹 파이버(120)와 지관(122)의 내측 하단부에는 용강을 담기위한 시편용기(130)가 설치되고, 이러한 시편용기(130)측으로 용강이 유입될 수 있도록 하는 용강유입구멍(124)이 상기 세라믹 파이버(120)와 지관(122)을 방사상으로 관통하여 형성되며, 상기 용강유입구멍(124)은 용강에 투입되는 경우 그 고열에 의하여 녹을 수 있도록 된 금속판(125)으로 막혀져 있고, 상기 세라믹 파이버(120)의 하단부는 마개(126)에 의하여 폐쇄되어진다.
이러한 종래의 샘플러(100)가 용강에 투입되면 용강유입구멍(124)을 막고 있던 금속판(125)이 녹으면서 그 부분을 통하여 용강이 시편용기(130)측으로 유입됨으로서 용강이 채취될 수 있게 되고, 이 샘플러(100)는 단순히 용강만을 채취하는 역할을 수행한다.
한편, 제강공정중 정련과정에서 발생되는 부산물인 슬래그는 용강과의 밀도차에 의해 레이들 및 턴디쉬 내의 용강의 상부에 떠 있게 된다. 이러한 슬래그는 용강의 청정성을 악화시킬 뿐만 아니라 레이들 내에서는 유해원소인 인(P)등이 용강속으로 다시 들어가는 복린현상이 일어날 우려가 있기 때문에 생석회, 형석 등을 투입하는 방법을 주로 사용하고 있다.
이때 투입량을 최적화하기 위해서는 발생된 슬래그량을 정확하게 알아야 하며 이 목적으로 슬래그 두께를 측정하는 것이 필요하게 된다.
종래의 레이들내 슬래그 두께 측정방법은 와류(Eddy current)식 거리계를 사용하는 방법(일복국 특공소 61-272604호), 슬래그와 용강간의 전기저항차를 이용하는 방법(일본국 특송소 61-128103호)등이 있으며, 슬래그와 용강간의 전기저항차를 이용하거나 정도는 떨어지지만 간편하게 측정할 수 있는 온도차를 이용하는 방법등이 있다.
그러나, 이러한 방법들은 센서 및 변환장치 등의 부대적인 설비와 장치가 추가로 필요하며 상당량의 설비비가 소요되며 고온에서 작업이 이루어지므로 정기적인 보수를 요하는 번거로움이 따르는 문제점이 있다.
또한, 슬래그와 용강간의 온도차를 이용하는 방법은 부속설비는 불필요하지만 침지시간에 따른 용해정도의 편차가 심하여 측정자간의 오차가 발생하므로 측정치의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
국내에서 레이들 슬래그 측정에 관해 개시된 방법은 제강 슬래그와 용강의 중간정도에 해당하는 밀도를 가지는 부유 캐스터블을 침지시켜 용강과 슬래그간의 부력차를 이용하여 슬래그 상부로 부상된 높이를 슬래그 두께로 환산하여 측정하는 방법(특허 제 93343호)과 캐스터블 환봉을 슬래그층에 일정시간 침지시켜 침식의 경계부위를 슬래그 두께로 환산하는 방법(특허 제 97799호)등이 있다.
그러나, 캐스터블을 침지시켜 부력차를 이용하는 방법은 침지된 부유 캐스터블에 슬래그가 부착되고 캐스터블의 조성을 정확하게 맞추지 않으면 부유되는 캐스터블봉이 넘어지는 단점이 있다.
그리고, 캐스터블을 슬래그층에 일정시간 침지시켜 경계부위를 측정하는 방법은 침지시간이 길고 캐스터블 환봉을 올리고 내리는데 시간이 걸리기 때문에 실제로는 5분 이상의 시간이 소요되어 고생산성 체제에서는 공정간섭의 요인이 된다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 제강공정에서 레이들 내의 용강을 채취함과 동시에 용강 상부에 떠있는 슬래그의 두께를 신속하고 정확하게 측정할 수 있도록 함으로서 용강의 성분을 분석하는 동시에 복린현상방지용 원료의 투입량을 최적화하도록 된 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 용강 샘플러를 도시한 외관사시도 및 정단면 구성도
도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러를 도시한 외관사시도 및 정단면 구성도
도 3은 본 고안에 다른 샘플러를 이용하여 용강의 채취 및 슬래그 깊이를 측정하기 위하여 용강에 침적시킨 상태를 도시한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 ... 샘플러12 ... 산성 캐스터블
62 ... 용강64 ... 슬래그
110 ... 내부지관120 ... 세라믹 파이버
122 ... 지관124 ... 용강유입구멍
130 ... 시편용기
상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 샘플링 장치에 고정되는 고정부위인 내부지관과, 하단부가 폐쇄된 상기 내부지관의 하부 외측으로 고정되어 용강속으로 투입되는 세라믹 파이버에 의하여 외형이 형성되고, 상기 세라믹 파이버의 내부에는 용강을 담기위한 시편용기를 갖추어 용강을 채취함으로서 그 용강의 성분을 측정하도록 된 용강 샘플러에 있어서, 상기 세라믹 파이버의 상부 외표면에는 염기성 슬래그에 의하여 침식되는 길이에 의하여 슬래그의 깊이를 측정토록 하는 산성 캐스터블이 일체로 코팅되고, 상기 산성 캐스터블은 Al2O3: 20∼25%, SiO2: 40∼50% 및, Na2O: 20∼30%로 이루어지고, 이들의 바인더(Binder, 결합재)로 10%이하의 물유리와 16∼20%의 수분을 첨가하여 슬래그와의 반응성을 향상토록 구성된 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러를 마련함에 의한다.
이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안에 따른 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러의 외관 사시도 및 정단면도를 나타낸 것으로서, 샘플링 장치 또는 산소 파이프에 고정되는 고정부위인 내부지관(110)과, 하단부가 폐쇄된 상기 내부지관(110)의 하부 외측으로 고정되어 용강속으로 투입되는 세라믹 파이버(120)에 의하여 외형이 형성되고, 상기 세라믹 파이버(120)의 내표면에는 또다른 지관(122)이 적정두께를 갖추어 위치된다.
또한, 상기 세라믹 파이버(120)와 지관(122)의 내측 하단부에는 용강을 담기위한 시편용기(130)가 설치되고, 이러한 시편용기(130)측으로 용강이 유입될 수 있도록 하는 용강유입구멍(124)이 상기 세라믹 파이버(120)와 지관(122)을 방사상으로 관통하여 형성되며, 상기 용강유입구멍(124)은 용강에 투입되는 경우 그 고열에 의하여 녹을 수 있도록 된 금속판(125)으로 막혀져 있고, 상기 세라믹 파이버(120)의 하단부는 마개(126)에 의하여 폐쇄되어지는 개략적인 구성은 종래와 유사하다.
본 고안의 샘플러(10)는 용강속으로 투입되는 부위인 상기 세라믹 파이버(120)의 상부 외표면에 20∼30㎜ 두께의 산성 캐스터블(12)을 코팅하는 것을 특징으로 하는바, 상기 산성 캐스터블(12)의 조성은 Al2O3: 20∼25%, SiO2: 40∼50%, 및 Na2O: 20∼30%로 이루어지고, 이들의 바인더(Binder, 결합재)로 10%이하의 물유리와 적당량(16∼20%)의 수분을 첨가하여 제조한다.
상기한 조성으로 제작된 산성 캐스터블은 융점이 낮기 때문에 염기성인 슬래그와 반응하여 쉽게 또한 신속한 시간내에 침식이 일어날 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 샘플러는 다음과 같은 방법으로 작동하게 된다.
먼저, 도 3에서 도시된 바와같이, 종래의 샘플러 사용방법과 같은 방식으로 본 고안의 샘플러(10)를 샘플링장치(50)에 부착시켜서 사용한다.
즉, 샘플링장치(50)에 본 고안의 샘플러(10)를 부착시킨 후 샘플링장치(50)를 작동시켜서 레이들(60) 속의 용강(62)에 투입시키면, 용강(62)속에 투입된 샘플러(10)의 용강유입구멍(124)을 막고 있던 금속판(125)이 녹아 용강(62)이 시편용기(130)내로 들어간다.
이때, 본 고안의 샘플러(10)가 용강(62)속에 잠겨있는 동안 샘플러(10)의 표면에 코팅된 산성캐스터블(12)은 용강(62)중에 떠있는 슬래그(64)와 반응하여 침식을 하게 된다.
이러한 상태로 본 고안의 샘플러(10)를 일정시간(약 10초)동안 유지하고 그 후에 샘플링 장치(50)를 상승시켜서 샘플러(10)를 용강(62)에서 꺼낸후 샘플링 장치(50)에서 분리시킨다.
그리고, 상기 샘플러(10)의 캐스터블 코팅부위인 산성캐스터블(12)의 침식된 길이를 측정하면 그 침식된 길이가 바로 슬래그 두께가 된다.
한편, 상기 샘플러(10)의 본래 목적인 용강 샘플링은 통상 수행하는 방식대로 분리된 샘플러(10)의 지관을 제거하고 시편용기(130)내에 있는 시편을 채취하면 된다.
상술한 바와같이 본 고안에 따른 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러에 의하면, 제강공정중 용강으로 침적되어 그 용강을 채취하는 샘플러의 외표면에 적정두께를 가지도록 코팅된 산성 캐스터블이 용강 상부면에 존재하는 염기성 슬래그와 접촉하여 빠른 시간내에 침식됨으로서 그 침식된 길이에 의하여 슬래그의 깊이를 측정할 수 있어 용강의 채취에 의한 용강성분분석과 슬래그 깊이측정이 동시에 이루어지고, 이는 복린현상방지용 원료의 투입량을 최적화하여 청정한 정련을 가능하게 하는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

  1. 샘플링 장치에 고정되는 고정부위인 내부지관(110)과, 하단부가 폐쇄된 상기 내부지관(110)의 하부 외측으로 고정되어 용강속으로 투입되는 세라믹 파이버(120)에 의하여 외형이 형성되고, 상기 세라믹 파이버(120)의 내부에는 용강을 담기위한 시편용기(130)를 갖추어 용강을 채취함으로서 그 용강의 성분을 측정하도록 된 용강 샘플러(100)에 있어서,
    상기 세라믹 파이버(120)의 상부 외표면에는 염기성 슬래그에 의하여 침식되는 길이에 의하여 슬래그의 깊이를 측정토록 하는 산성 캐스터블(12)이 일체로 코팅되고, 상기 산성 캐스터블(12)은 Al2O3: 20∼25%, SiO2: 40∼50% 및, Na2O: 20∼30%로 이루어 지며, 이들의 바인더(Binder, 결합재)로 10%이하의 물유리와 16∼20%의 수분을 첨가하여 슬래그와의 반응성을 향상토록 구성된 것을 특징으로 하는 레이들 슬래그의 두께 측정이 가능한 용강 샘플러.
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