KR20050068059A - 고로 내부의 수직방향 온도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전대 선단과 고로 내부에 존재하는 장입물과의 접촉면적을 확장시켜 열전대가 장입물에 안정적으로 안착되도록 하여 장입물과 함께 열전대 투입위치로부터 고로의 저면을 향해 수직방향으로 하강함에 따라 고로 내부의 수직방향의 높이별 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 고로 내부의 수직방향 온도측정장치에 관한 것이다.

상기 본 발명은 고로 내부의 수직방향 온도를 측정하기 위해 고로의 정상부분의 투입구멍을 통해 내부로 투입되는 온도측정장치에 있어서, 열전대와, 길이방향으로 상기 열전대를 내장한 가이드 관과, 상기 가이드 관에 대하여 중력에 의해 직각방향으로 수평을 유지토록 하여 열전대의 선단과 고로 내측의 장입물과의 접촉면적을 확장하기 위해 일단이 상기 가이드 관 선단 주변을 따라 각각 힌지 결합된 다수의 선회로드와, 상기 다수의 선회로드가 상기 고로의 투입구멍을 통과함과 동시에 상기 다수의 확장로드가 우산살 형상으로 펼쳐지도록 다수의 확장로드에 탄성력을 부가하기 위한 가이드 관 주변을 따라 배치된 다수의 탄력스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

고로 내부의 수직방향 온도측정장치{Apparatus of Temperature Measurement in Blast Furnace with Height}

본 발명은 고로 내부의 수직방향 온도측정장치에 관한 것으로 특히, 열전대 선단과 고로 내부에 존재하는 장입물과의 접촉면적을 확장시켜 열전대가 장입물에 안정적으로 안착되도록 하여 장입물과 함께 열전대 투입위치로부터 고로의 저면을 향해 수직방향으로 하강함에 따라 고로 내부의 수직방향의 높이별 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 고로 내부의 수직방향 온도측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로는 노정을 통해 철광석과 코크스 등을 함께 장입시켜 고로 하부에서 공급되는 열풍에 의해 철광석을 환원/용융시킴에 따라 용선을 얻을 수 있는 고온고압의 반응기이다.

이와 같은 고로 내부는 노의 최상부로부터 용선이 배출되는 하부까지 약 500℃∼1500℃의 온도패턴을 나타낸다.

또한 고로 조업방식에 따라 약간씩 차이는 있으나, 일반적으로 노의 반경방향을 기준으로 하여 노의 중심부는 온도가 높고 노벽측으로 갈수록 상대적으로 온도가 낮게 나타난다.

도 1은 이와 같은 고로(1) 내부의 장입물의 분포상태를 나타낸 것으로, 노 상부로부터 장입되는 철광석과 코크스는 일정한 장입패턴에 의해 노 내부에 장입되며 하부의 연소대로 공급되는 열풍에 의해 환원 및 용융을 거쳐 용선으로 배출된다.

한편, 이와 같은 철광석이 고로 내부에서 환원이 제대로 되는지 등의 여부를 예측하기 위해 장입물 또는 고로 내부 분위기의 온도분포를 조사하기 위해 다양한 방법의 온도 측정기술이 개발되어 왔으며, 이 가운데 가장 효율적인 방법으로는 열전대의 고로 내부로 직접 삽입하여 온도를 측정하는 방법이었다.

이러한 종래의 열전대를 이용한 고로 내부 온도측정방법은 도 2와 같이 가이드 관(5a)내에 시스(sheath) 열전대(5b)가 삽입된 온도측정장치(5)를 도 1과 같이 고로 상부의 투입구멍(3)을 통해 가이드 관(5a)에 내장된 열전대(5b)를 낙하시켜 장입물에 파묻히게 한 후, 장입물과 함께 온도측정장치(5)가 고로 하부를 항해 강하되면서 열전대가 충격 또는 고온에 의해 녹아버릴 때까지의 고로 내부의 수직방향 온도분포를 측정하는 것으로, 조업 중에 장입물의 온도를 직접 측정할 수는 장점이 있다.

그런데, 종래의 온도측정장치는 도 1과 같이 고로(1)의 수직방향 즉, "A"방향으로 강하하게 되는 경우, 반경방향을 중심으로 노벽 측으로 강하하는 경우("B"방향) 및 고로의 중심 측으로 강하하는 경우("C"방향)와 같이 대략 3방향으로 하강하는 경우를 나누어진다.

상기 도 3의 그래프는 동일한 위치에서 동일한 패턴으로 운전되는 고로를 대상으로 종래의 온도측정장치를 이용하여 계측한 수직온도분포를 나타낸 것이다.

이 경우, 고로 내부로 투입된 열전대가 "A"방향으로 하강하는 경우 고로 내부의 수직방향 온도측정이 정상적으로 이루어지는데 반하여, "B"방향으로 열전대가 강하하는 경우에는 도 3과 같이 "A"방향으로 하강하여 측정된 온도보다 낮은 온도로 측정되고, "C"방향은 "A"방향으로 하강하여 측정된 온도에 비하여 일정구간에서는 온도가 급격히 상승하는 측정결과를 얻을 수 있었다.

이때, "C"방향의 경우에는 심하게 고로 내부의 중심으로 편중된 상태로 하강하게 되면 열전대 자체가 용융되어 미처 측정하고자 하는 위치까지 측정할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 도 3과 같이 정상적인 온도측정장치가 고로의 수직방향("A"방향)으로 하강한 경우에 비하여, "B"방향 및 "C"방향으로 하강한 경우에는 "A"방향에 비하여 많게는 400℃ 이상의 편차를 보였으며, 이와 같은 종래의 온도측정장치를 통해 얻은 온도분포 데이터는 그 신뢰성이 매우 낮은 문제가 있으며, 더욱이 여기에 사용되는 열전대의 단가가 매우 높기 때문에 열전대의 개수를 늘려 고로의 온도분포를 측정하는데 에는 부담이 따를 뿐만 아니라 비효율적인 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고로 내부에 존재하는 장입물과의 접촉면적을 확장시켜 열전대가 장입물에 안정적으로 안착되도록 하여 장입물과 함께 열전대 투입위치로부터 고로의 저면을 향해 수직방향으로 하강함에 따라 고로 내부의 수직방향의 높이별 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고로 내부의 수직방향 온도를 측정하기 위해 고로의 정상부분의 투입구멍을 통해 내부로 투입되는 온도측정장치에 있어서, 열전대와, 길이방향으로 상기 열전대를 내장한 가이드 관과, 상기 가이드 관에 대하여 직각방향으로 중력에 의해 수평을 유지토록 하여 열전대의 선단과 고로 내측의 장입물과의 접촉면적을 확장하기 위해 일단이 상기 가이드 관 선단 주변을 따라 각각 힌지 결합된 다수의 선회로드와, 상기 다수의 선회로드가 상기 고로의 투입구멍을 통과함과 동시에 상기 다수의 확장로드가 우산살 형상으로 펼쳐지도록 다수의 확장로드에 탄성력을 부가하기 위한 가이드 관 주변을 따라 배치된 다수의 탄력스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 제공한다.

따라서, 상기한 바와 같은 본 발명은 우산살 형태로 펼쳐지는 다수의 확장로드를 가이드 관의 선단부에 설치하여 열전대가 장입물에 안정적으로 안착되도록 하여 고로 내부의 수직방향의 높이별 온도분포를 정확하게 측정할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 고로 내부로 삽입하기 위해 투입구멍에 삽입되는 상태를 나타내는 개략도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치가 고로 내부로 투입된 후의 상태를 나타내는 개략도이고, 도 5b는 도 5a에 표시된 V방향에서 바라보는 개략도이다.

먼저, 본 발명에 따른 온도측정장치(10)는 도 4와 같이 서로 직경이 다른 상/하부 가이드 관(13a, 13b) 내에 열전대(11)를 고정된 상태로 내재하고 있으며, 상기 열전대(11)는 고로 외부의 데이터 로깅장치(도시하지 않음)에 연결되어 열전대(11)에 의해 검지된 고로 내부의 높이별 온도신호를 전가하고 있다.

더욱이, 상기 상/하부 가이드 관(13a, 13b)은 상부 가이드 관(13a)이 고로의 투입구멍(3)에 대략 일치하는 직경으로 이루어지고, 하부 가이드 관(13b)은 상부 가이드 관(13a)에 대하여 작은 직경으로 이루어져 있다.

또한 상기 하부 가이드 관(13b)의 선단에는 주변을 따라 일단이 경첩(17)에 의해 선회되는 다수의 확장로드(15)가 결합되어 있고, 이때 확장로드(15)의 길이는 대략 하부 가이드 관(13b) 보다 다소 작은 길이로 이루어져 있다.

더욱이 상기 다수의 확장로드(15)는 도 5a와 같이 경첩(17)을 중심으로 확장로드(15)의 타단을 하부 가이드 관(13b) 측으로 선회시켜 하부 가이드 관(13b)과 동일한 수직방향을 유지시킬 경우, 고로의 투입구멍(3)을 통과할 수 있도록 상부 가이드 관(13a)의 직경보다 같거나 작은 직경을 이루고 있다.

상기 경첩(17)은 다수의 확장로드(15)가 중력에 의해 수평을 유지하도록 선회각도가 0∼90°로 제한되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다수의 확장로드(15)가 상기 고로의 투입구멍(3)을 통과함과 동시에 상기 다수의 확장로드(15)가 도 5b와 같이 우산살 형태로 펼쳐지도록 다수의 확장로드(15)에 하부 가이드 관(13b)의 방사방향으로 탄성력을 부가하기 위해 가이드 관 주변을 따라 다수의 확장로드(15)에 대응하는 위치에 다수의 탄력스프링(19)이 배치되어 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 온도측정장치는 도 4와 같이 고로의 투입구멍(3)을 통해 삽입시킬 경우, 다수의 확장로드(15)는 다수의 탄력스프링(19)에 의해 탄력 지지된 상태로 하부 가이드 관(13b)에 수직방향으로 접힌 상태로 투입구멍(3)을 통과하게 된다.

그 후, 상기 다수의 확장로드(15)는 자유단이 투입구멍(3)을 완전히 통과함과 동시에 다수의 탄력스프링(19)에 의해 경첩을 중심으로 도 5 및 도 5b와 같이 우산살 형태로 선회하여 펼쳐지게 된다.

이때 상기 다수의 확장로드(15)는 중력에 의해 하부 가이드 관(13b)에 대하여 직각방향으로 수평을 유지하며, 이 상태로 온도측정장치(10)는 고로 내부로 낙하되어 열전대(11)의 선단이 고로 내측의 장입물에 안착된다.

이 경우, 열전대(11)의 선단은 다수의 확장로드(15)에 의해 장입물과의 접촉면적이 확장됨에 따라, 온도측정장치(10) 투입 후에 지속적으로 장입되는 장입물이 온도측정장치(10) 위로 안정적으로 쌓이게 된다.

이에 따라 상기 온도측정장치(10)는 장입물 내부에 안정적으로 박인 상태에서 고로의 수직방향을 따라 하강할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 통해 측정된 고로 내부의 수직방향의 온도분포를 나타내는 그래프이다.

상기 본 발명에 따른 온도측정장치(10)를 이용하여 1회∼3회에 걸쳐 반복 실험한 결과 도 6과 같이 열전대(11)로부터 측정된 고로 높이별 온도분포가 약 100℃ 이내의 편차를 갖는 정확한 온도 패턴을 나타내는 데이터를 얻었다.

따라서 우산살 형태로 펼쳐지는 다수의 확장로드에 의해 온도측정장치의 열전대 선단이 장입물에 안정적으로 안착/삽입될 수 있고, 이에 따라 온도측정장치가 고로의 수직방향으로 수직 강하하여 고로의 높이별 온도분포를 정확하게 계측할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 우산살 형태로 펼쳐지는 다수의 확장로드를 가이드 관의 선단부에 설치하여 열전대가 장입물에 안정적으로 안착되도록 하여 고로 내부의 수직방향의 높이별 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정하지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래 온도 측정장치를 고로 내부에 장입시키는 상태를 나타내는 개략도,

도 2는 종래 온도 측정장치를 나타내는 개략도,

도 3은 종래 온도 측정장치를 통해 측정된 고로 내부의 수직방향의 온도분포를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 고로 내부로 삽입하기 위해 투입구멍에 삽입되는 상태를 나타내는 개략도,

도 5a는 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치가 고로 내부로 투입된 후의 상태를 나타내는 개략도,

도 5b는 도 5a에 표시된 V방향에서 바라보는 개략도,

도 6은 본 발명에 따른 고로 내부의 수직방향 온도측정장치를 통해 측정된 고로 내부의 수직방향의 온도분포를 나타내는 그래프이다.

*도면 내 주요 부분에 대한 부호 설명*

1: 고로 3: 투입구멍

9: 데이터 로깅장치 10: 온도측정장치

11: 열전대 13a: 상부 가이드 관

13b: 하부 가이드 관 15: 확장로드

17: 경첩 19: 탄력스프링

Claims (1)

1. 고로 내부의 수직방향 온도를 측정하기 위해 고로의 정상부분의 투입구멍을 통해 내부로 투입되는 온도측정장치에 있어서,

   열전대와,

   길이방향으로 상기 열전대를 내장한 가이드 관과,

   상기 가이드 관에 대하여 중력에 의해 직각방향으로 수평을 유지토록 하여 열전대의 선단과 고로 내측의 장입물과의 접촉면적을 확장하기 위해 일단이 상기 가이드 관 선단 주변을 따라 각각 힌지 결합된 다수의 선회로드와,

   상기 다수의 선회로드가 상기 고로의 투입구멍을 통과함과 동시에 상기 다수의 확장로드가 우산살 형상으로 펼쳐지도록 다수의 확장로드에 탄성력을 부가하기 위한 가이드 관 주변을 따라 배치된 다수의 탄력스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 고로 내부의 수직방향 온도측정장치.