KR20060022919A - Sampling device for complex probe for obtaining the sample with high purity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강 공정에서 용융금속의 온도, 산소 및 성분을 분석하는 시료채취를 1회의 측정으로 가능하되 고청정시료를 채취하기 위한 개선된 복합프로브용 시료채취구에 관한 것이다.The present invention relates to an improved sampling probe for composite probes capable of collecting a single sample of a sample for analyzing the temperature, oxygen and components of molten metal in a steelmaking process.
본 발명은 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실주형과 탕도를 통해 상기 상실주형의 내부와 연통되며 유입된 용강 시료가 응고되는 하실주형으로 이루어진 복합프로브용 시료 채취구에 있어서, 상기 상실주형 내에 필터가 삽입되어 형성된 것을 특징으로 하는 복합프로브용 시료채취구를 제공한다.The present invention is a composite probe sampling port consisting of a chamber mold having a molten metal flow inlet and a molten metal flowing through the molten steel sample and the molten steel sample is solidified through the water flow in the molten metal, the filter in the loss mold Provides a sample collection port for a composite probe characterized in that the insertion is formed.
또한, 본 발명은 탕도가 하실의 체적 대비 5~11%의 체적으로 형성되는 시료채취구 또는 상실주형의 밑면에 가스배출구가 설치된 것을 특징으로 하는 복합프로브용 시료채취구를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a sample collection port for a composite probe characterized in that the gas outlet is installed on the bottom of the sampling port or the loss mold is formed in a volume of 5 ~ 11% of the volume of the water bath.
본 발명에 따르면, 정련의 작업에 따른 합금철 및 부원료의 투입으로 다량의 슬래그가 생성되고 정련 반응의 효율성 향상을 위해 지속적으로 로 저부의 측면에서 불활성 가스의 취입으로 용탕면의 심한 변동으로 건전 시료채취가 불가능하다고 알려진 요소 공정에서 성분정보를 확보하기 위해 로를 경동하여 수동으로 온도 측정 및 시료채취 작업을 수행할 필요가 없어 공정정보의 신속한 확보로 정련 처리시간의 단축으로 인한 정련작업의 효율성 증대와 수동 채취작업으로 인한 작업자의 안전 및 노동생산성이 증대된다.According to the present invention, a large amount of slag is generated by the input of ferroalloy and subsidiary materials according to the operation of refining, and the sound sample is continuously changed due to the severe fluctuation of the molten surface by injecting inert gas from the side of the bottom of the furnace to improve the efficiency of the refining reaction. It is not necessary to carry out temperature measurement and sampling operation by operating the furnace to obtain the component information in the element process known to be impossible to collect.Increase the efficiency of refining work by shortening the refining time by quickly obtaining process information. And manual harvesting increases worker safety and labor productivity.
복합프로브, 시료채취구, 필터Composite probe, sampler, filter
Description
도 1은 종래의 시료채취구가 장착된 복합프로브의 구조도,1 is a structural diagram of a composite probe equipped with a conventional sampling port,
도 2는 종래의 시료채취구의 구조도,2 is a structural diagram of a conventional sampling port,
도 3은 본 발명의 일실시예의 시료채취구의 단면도,Figure 3 is a cross-sectional view of the sampling port of an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 일실시예의 시료채취구의 단면사시도,4 is a cross-sectional perspective view of a sampling port of an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일실시예의 상실하부의 사시도,5 is a perspective view of the lower part of the loss of one embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일실시예의 시료채취구의 단면도,6 is a cross-sectional view of a sampling port of an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 시료채취구를 사용하여 제조된 시료의 상태도.Figure 7 is a state diagram of a sample prepared using the sampling port of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 상실주형 11 : 탕구 12 : 탕도10: Lost mold 11: Tanggu 12: Tangdo
13 : 필터 14 : 가스배출구 17 : 상실13
18 : 하실 20 : 하실주형18: You 20: You
본 발명은 제강 공정에서 용융금속의 온도, 산소 및 성분정보를 검출할 수 있는 복합프로브에 장착되는 개선된 시료채취구에 관한 것이다.The present invention relates to an improved sampling port mounted on a composite probe capable of detecting temperature, oxygen and composition information of molten metal in a steelmaking process.
일반적으로, 제철소의 제강공정 중에는 용강 중의 성분이나 온도 등을 측정하기 위해 프로브(Probe)가 사용되며, 여러 기능을 하는 프로브를 복합프로브라고 한다. In general, during the steelmaking process of steel mills, probes are used to measure components, temperatures, and the like in molten steel, and probes having various functions are called composite probes.
도 1은 종래의 시료채취구가 장착된 복합프로브의 구조도를 나타낸다.1 shows a structural diagram of a composite probe equipped with a conventional sampling port.
이러한 복합프로브(1)는 메인지관(2)의 하단부에 측온 소자(3)를 삽입하여 고정되고, 측온 소자(3)의 인접 상측인 메인지관(2)의 내부에는 시료채취구(4)를 구비한 구조로 이루어져 제강공정중의 각종 정련로(전로, 전기로, AOD, VOD, RH-OB, LF, LT, B/B 등)에서 용탕에 침지되어 그 시료를 채취하고 용강의 온도 등을 측정하게 된다.The composite probe 1 is fixed by inserting the
그런데, 특히 스테인레스 정련로의 환원탈황 단계에서는 정련의 탈탄과정에서 생성된 금속산화물을 환원시키고 용탕 중에 함유된 황은 부원료로 첨가된 CaO와 반응하여 슬래그 중으로 제거하게 된다. However, especially in the reduction desulfurization step of the stainless refining furnace, the metal oxide produced during the decarburization process of the refining is reduced, and the sulfur contained in the molten metal reacts with CaO added as an auxiliary material and is removed into the slag.
이 때, 규소(Si)에 의한 탈산, 슬래그의 고염기도화, 슬래그 재화율 향상, 격렬한 교반 등과 환원탈황 처리단계에 따른 합금철 및 부원료의 투입으로 슬래그가 다량 생성되고, 지속적으로 불활성 가스가 로저 측부에서 용탕에 취입되기 때문에 탕면의 변동이 심하고 이에 따라 슬래그-용탕면의 계면이 명확하게 구분되지 않아 상기의 종래의 프로브로는 건전한 시료의 채취가 불가능하다.At this time, a large amount of slag is generated by deoxidation by silicon (Si), high basic air conduction of slag, improvement of slag recycling rate, vigorous stirring, and the addition of ferroalloy and secondary raw materials according to the reduction and desulfurization treatment step. Since the side surface is blown into the molten metal, the fluctuation of the hot water surface is severe, and accordingly, the interface between the slag and the molten metal is not clearly distinguished, so that a healthy sample cannot be collected by the conventional probe.
도 2는 종래의 시료채취구(4)의 상세도이며, (a)는 단면도이고, (b)는 절단 사시도이다.2 is a detailed view of a
통상의 시료채취구(4)는 상실(5)과 하실(6)로 이루어지고, 탕구(7)로부터 용강이 상실(5)로 들어와 탕도(8)를 통하여 하실(6)로 내려와서 응고되어 성분분석용 시료가 된다. The
자동장치를 이용하여 상기와 같은 시료채취구가 장착된 프로브를 사용하는 경우에는 용융금속의 정련과정에서 생성된 다량의 슬래그가 분석용 시료에 혼입되어 성분 편차를 유발하고 시료내부에 결함을 초래하여 성분 분석이 불가능하게 된다. In the case of using a probe equipped with the above-mentioned sampling port by using an automatic device, a large amount of slag generated during the refining process of molten metal is mixed into the sample for analysis, causing component variation and causing defects in the sample. Component analysis becomes impossible.
또한 용탕 중에 함유되어 있는 다량의 가스는 분석용 시료에 공동, 기포 등을 유발하여 성분 분석이 불가능하게 된다. 특히, 스테인레스강의 경우 열전도도가 일반강에 비해 1/5수준 밖에 되지 않기 때문에 프로브가 용탕 내에 있을 때 하실(6)에서의 응고가 완료되지 않아 중앙부에 존재하는 가스가 외부로 배출되지 못한 상태에서 프로브가 용탕 외부로 인출되고 이때 하실(6)체적의 약 2%에 불과한 좁은 탕도(8)는 먼저 응고되어 시료내부에 가스가 갇힌 상태로 응고되어 분석용 시료에 큰 공동이 발생되는 문제가 있었다. In addition, a large amount of gas contained in the molten metal causes voids, bubbles, etc. in the analytical sample, thereby making it impossible to analyze the components. In particular, in the case of stainless steel, since the thermal conductivity is only 1/5 of that of general steel, when the probe is in the molten metal, solidification in the basement (6) is not completed, and thus the gas existing in the center cannot be discharged to the outside. The probe is drawn out of the molten metal. At this time, the narrow water bath (8), which is only about 2% of the volume of the basement (6), is solidified first, and solidifies with a gas trapped inside the sample, so that a large cavity is generated in the sample for analysis. there was.
이러한 문제점 때문에 실조업에서는 프로브를 사용하지 못하고, 할 수 없이 정련로를 경동하여 작업자가 직접 온도를 측정하고 스푼 등을 이용하여 시료채취작업을 수행하게 된다.Due to this problem, in the practical industry, the probe cannot be used, and the operator can measure the temperature directly by using a spoon and perform a sampling operation using a spoon or the like.
그러나, 이러한 수작업에 의하여 정련 시간이 증가하게 되고 그에 따라 생산 성 저하, 내화물 용손 증가, 온도 저하, 조업자의 안전 등의 문제를 유발하고, 정련로를 경동하여 수동측온 및 시료채취 작업을 수행함에 따라 출강이 지연되고, 로 경동에 따른 온도저하를 감안하여 출강 목표온도를 10℃ 높게 조업함으로써 공정의 효율성 및 정련로 생산성이 크게 저하된다. However, by such manual work, refining time is increased, thereby causing problems such as deterioration of productivity, increase of refractory loss, temperature drop, safety of operators, and the like. As a result, tapping is delayed, and the tapping target temperature is increased to 10 ° C in consideration of the temperature drop due to furnace tilt, thereby greatly reducing the efficiency of the process and the productivity of the refining furnace.
또한 온도 측정 및 시료채취 작업에 작업자가 고열의 정련로에 접근해야 하고 용탕의 비산으로 안전상의 위험 요소가 내재하고 있으며, 2인 1조가 되어 측정 작업을 수행함에 따라 노동 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that a worker must approach a refining furnace of high temperature for temperature measurement and sampling work, and there are safety risks due to scattering of molten metal. there was.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창안된 것으로, 상실에 유입되는 소량의 슬래그가 하실로 혼입되는 것을 방지할 수 있도록 상실의 내부에 필터를 사용하여 슬래그를 흡착하고 철정압에 의해 불가피한 난류의 흐름을 층류의 흐름으로 바꾸어 순차충전이 되어 하실로 유입되도록 하여 건전한 시료를 확보하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve this problem in view of the above-described problems of the prior art, and uses a filter inside the chamber to prevent slag of a small amount of slag flowing into the chamber. Its purpose is to secure a healthy sample by adsorbing and changing the inevitable turbulent flow to laminar flow by iron positive pressure so that it can be sequentially charged and flow into the cellar.
또한, 본 발명은 탕도의 크기를 제어하고 가스배출구를 설치하여 용탕 중에 함유된 가스의 하실 유입을 최소화하고, 탕도가 먼저 응고하는 현상을 방지하고, 하실로 유입되는 용탕의 온도를 낮게 제어하여 용강 과열도를 낮추어 건전한 시료를 확보하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention is to control the size of the molten metal and to install a gas outlet to minimize the inflow of the gas contained in the molten metal, to prevent the solidification of the molten metal first, and to control the temperature of the molten metal flowing into the basement low The purpose is to secure a healthy sample by reducing the superheat of molten steel.
또한, 본 발명은 하실로 유입된 용강의 응고속도를 빠르게 하기 위해 하실의 열용량을 최대로 하고 채취되는 시료의 형상을 최적화하여 상실의 응고 잔부를 제거할 필요 없이 곧바로 시료 기송자에 담아 분석실로 이송되게 하여 정련 작업 진 행에서 로경동 없이 자동으로 온도 측정 및 시료채취가 가능하도록 함으로써 정련공정에서의 생산성 향상및 작업의 안전성을 확보할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention is to maximize the heat capacity of the chamber in order to increase the solidification rate of the molten steel flowed into the basement and to optimize the shape of the sample to be collected, without having to remove the coagulation residue of the loss immediately transferred to the sample carrier to the analysis chamber The purpose of the present invention is to enable automatic temperature measurement and sampling in the refining process without furnace tilt, thus improving productivity in the refining process and ensuring safety of work.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실주형과 탕도를 통해 상기 상실주형의 내부와 연통되며 유입된 용강 시료가 응고되는 하실주형으로 이루어진 복합프로브용 시료 채취구에 있어서, 상기 상실주형 내에 필터가 삽입되어 형성된 것을 특징으로 하는 복합프로브용 시료채취구를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention communicates with the inside of the loss mold through a loss mold having a molten metal into which a molten metal is introduced, and the sample collection port for a composite probe made of a hollow mold in which a molten steel sample is solidified. In the present invention, there is provided a sample collection port for a composite probe, characterized in that the filter is inserted into the loss mold.
또한, 본 발명은 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실주형과 탕도를 통해 상기 상실주형의 내부와 연통되며 유입된 용강 시료가 응고되는 하실주형으로 이루어진 복합프로브용 시료 채취구에 있어서, 상기 탕도는 하실의 체적 대비 5~11%의 체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합프로브용 시료채취구를 제공한다.In addition, the present invention is in the sample collection port for a composite probe made of a loss mold which is in communication with the interior of the loss mold and the molten steel sample is solidified through the loss mold and the melt flow in which the molten metal is introduced, Provides a sample probe for the composite probe, characterized in that the volume formed of 5 ~ 11% of the volume of the basement.
또한, 본 발명은 용탕이 유입되는 탕구를 갖는 상실주형과 탕도를 통해 상기 상실주형의 내부와 연통되며 유입된 용강 시료가 응고되는 하실주형으로 이루어진 복합프로브용 시료 채취구에 있어서, 상기 상실주형의 밑면에 가스배출구가 설치된 것을 특징으로 하는 복합프로브용 시료채취구를 제공한다.In addition, the present invention in the sample collection port for a composite probe made of a loss mold and the molten steel sample is in communication with the interior of the loss mold through the melt flow through the molten metal flowing in the molten metal, the loss mold Provides a sample collection port for the composite probe, characterized in that the gas outlet is installed on the bottom of the.
이하에서는, 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 상실에 필터를 장착한 시료채취구의 실시예의 단면도로서 (a)는 필터 가 원통형인 경우이며, (b)는 필터가 육면체인 경우이다.Figure 3 is a cross-sectional view of an embodiment of a sampling port equipped with a filter in the chamber (a) is a case of a cylindrical cylinder, (b) is a case of a hexahedral filter.
프로브의 메인지관에 삽입설치되는 시료채취구는 일측면에 탕구(11)가 형성되고 내부가 원통형상 또는 일부 육면체 형상의 상실주형(10)과, 상실주형(10)의 하부에 위치되면서 탕도(12)에 의해 상기 상실주형(10)과 연통되며 채취대상 용탕이 충전되는 하실주형(20)으로 분리되고, 상실주형(10)이 이루는 공간을 상실(17), 하실주형(20)이 이루는 공간을 하실(18)이라고 부른다. 더욱이 상실주형(10)은 상부상실주형(15)와 하부상실주형(16)으로 분리될 수 있다. The sampling port inserted into the main branch pipe of the probe has a
상실주형(10)의 내부, 특히 하부상실주형(16)의 내부에는 원통형 또는 육면체형의 필터(13)가 장착된다.A cylindrical or
상실주형(10)은 상부와 하부 또는 좌우로 나누어지는데, 탕구 중앙을 중심으로 상부상실주형(10)은 그 내부를 원통형으로 하여 용탕의 유입과 흐름을 원활히 한다. 또한, 원통형으로 함으로써 스프링형상으로 권취한 탈산재의 삽입을 용이하게 하고 탈산 효율이 향상되도록 하였다. 이 때 탈산재로는 Ti, Zr, Al 등이 사용될 수 있다. The
하부상실주형(16)은 그 내부가 원통형으로 형성되어 장착되는 필터(13)의 표면적을 최대로 하여 슬래그의 포집 능력과 가스 배출능력을 향상하고 용강 과열도를 낮게 한다.The
또한, 하부상실주형(16)은 그 내부가 육면체형으로 형성될 수도 있으며, 따라서 내부에 육면체형의 필터(13)가 입설되도록 삽입되는데, 이렇게 함으로써 원통형으로 형성된 상부상실주형(15)의 내부로 인하여 필터(13)가 지지 고정됨으로써 제조방법이 편리해지고, 필터(13)의 조립성이 향상된다. In addition, the
하실주형(20)의 내부, 즉 하실(18)은 상부에서 하부로 갈수록 일정한 비율로 내경이 작아지도록 형성함으로써 채취될 시료의 방향성 응고를 유도하여 시료의 결함부를 위쪽으로 이동시킴으로써 시료 분석부위를 건전하게 확보하여 줄 수 있다. The inside of the
또한, 하실주형(20)의 열용량은 주형재료의 비열과 주형의 무게에 따라 변화되며 하실주형(20)의 열용량을 최대로 하기 위해 분석이 가능한 범위 내에서 시료의 크기를 작게 하고, 하실주형(20) 하면의 두께(d)를 늘리고 측면의 두께를 최대로 하여, 상실(17)에서 유입된 용강의 냉각속도를 빠르게 하여 응고 시간을 단축시켜 프로브가 용탕내에 있을 때 응고를 완료되게 함으로써 불가피하게 생기는 응고 결함을 분석면으로 부터 상실(17) 쪽으로 이동시켜서 시료의 분석면의 건전성을 충분히 확보할 수 있다.In addition, the heat capacity of the
이 때 열용량은 50cal/℃ 이상이 바람직하며, 시료의 크기는 45~55mm로 하고, 하실주형(20)의 두께(d)는 15~25mm로 한다.At this time, the heat capacity is preferably 50cal / ° C. or more, the size of the sample is 45 ~ 55mm, the thickness (d) of the
상실주형(10)의 재질은 규사(SiO2)가 아닌 세라믹(Al2O3-SiO2계)으로 하는 것이 바람직한 바, 세라믹 분말을 압축성형기를 이용하여 압축 성형한 후 소결하여 제조하여 고온의 용강에 노출되는 세라믹 시료채취구의 내열성을 확보한다. 이는 오염에 의한 탄소성분의 픽업을 방지할 수 있기 때문이며, 하실주형(20)을 이루는 재질은 시료의 건전성을 확보하기 위해 비열이 크고 가공이 용이하며 저렴한 주철 및 주강으로 하는 것이 바람직하다.The
필터(13)의 상실내에서의 돌출높이는 탕구(11)의 반경, 즉 탕구(11)의 중심 선 높이로 유지시킴이 바람직한데, 이는 필터(13)의 돌출높이가 탕구(11)의 중심선보다 낮을 경우에는 프로브에서 시료를 분리하고자 할 때, 필터 상면과 탕구의 인입측에서 용강이 흘러내리면서 응고되어 시료의 외경보다 큰 용강 불요분이 탕구(11)측에 형성되어 시료의 전처리가 필요하거나 망치로 두드리는 작업이 수행되어야 되고, 탕구(11)의 중심선보다 너무 높게 돌출시키면 용강의 유입을 방해하여 하실의 시료가 미충전되기 때문에 탕구(11)의 중심선에서 상하 -5mm ~ +5mm로 형성됨이 바람직하다. The protrusion height in the loss of the
이 때 필터의 외폭은 시료의 외경보다 작게 형성되어야 한다. 그 이유는 상기 기재된 바와 같이 필터(13)의 돌출높이가 탕구의 중심선보다 낮을 경우에 탕구의 인입측에서 용강이 흘러내려 불필요한 용강부분이 필터의 외측에 응고될 수 있으므로 필터의 외측에 시료의 외경만큼의 여유를 주기 위함이다.At this time, the outer width of the filter should be smaller than the outer diameter of the sample. The reason for this is that, as described above, when the protrusion height of the
통상 현장에서 시료를 분석실에 발송하기 위해 사용하는 기송자는 통상의 수납길이가 85mm 정도이므로 시료와 상실 형성부의 전장은 80mm가 적정하므로 시료의 크기를 50mm로 하는 경우 필터(13)의 두께는 30mm이내가 적정하다.In general, the carrier used to send the sample to the analysis chamber in the field is about 85 mm in length, so the total length of the sample and the loss forming part is 80 mm. Therefore, when the sample size is 50 mm, the thickness of the
필터(13)의 재질은 고온 특성 및 정밀 성분 제어를 위해 1600℃이상의 고온 환경에서는 지르코니아계, 1,500~1,600℃에는 알루미나계, 1,300~1,500℃에서는 실리카계를 사용한다.The material of the
이와 같이 온도역별로 재질을 달리 하는 것은 각각의 온도에서 세라믹 재료의 상변태에 따른 물질 고유의 성질이 변화되지 않는 범위에서의 시료채취구에 사 용되는 필터의 기능상실을 방지기 위함이며, 재질의 선정시 1600℃이상의 고온 환경에 실리카계의 필터를 사용하게 되면 1350℃ 근방에서 상변태가 일어나기 시작하여 1600℃ 근방에서 융융되게 되므로 다공질의 기공이 막히고 필터가 용융되어 하실에 필터의 용융물이 혼입되어 시료의 건전성에 악영향을 미치게 되기 때문이다.The different materials for each temperature range are used to prevent the loss of the function of the filter used in the sampling port in the range in which the intrinsic properties of the material do not change at each temperature. When a silica-based filter is used in a high temperature environment of 1600 ° C or higher, phase transformation starts to occur around 1350 ° C and melts in the vicinity of 1600 ° C. Thus, porous pores are blocked and the filter is melted, and the melt of the filter is mixed in the room. This is because it adversely affects soundness.
필터는 다공질의 형태로 용융금속이 기공을 통한 이동경로가 일방향이 아닌 무질서한 스펀지 형상으로 제조된 다공질 세라믹을 사용하여 기공성을 유지하도록 한다.The filter maintains porosity by using porous ceramics made of a disordered sponge shape in which the molten metal has a path of movement through the pores in a porous form rather than one direction.
필터의 기공은 1인치당 5~20개의 기공(10PPI:Pore Per Inch)으로 구성된 필터를 사용한다.The pores of the filter use a filter composed of 5 to 20 pores (10 PPI: Pore Per Inch) per inch.
필터는 5~20PPI의 기공에서 표면적을 증대하고 뒤틀린 유동 경로에 의해 용융금속의 유동을 제어하고 유입 온도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 필터의 기공보다 큰 미반응된 부원료는 필터 상면에서 기계적으로 걸러지게 된다.The filter not only increases the surface area at 5-20 PPI pores and controls the flow of molten metal and lowers the inlet temperature by the twisted flow path, but also unreacted sub-materials larger than the pores of the filter are mechanically filtered out of the filter top. You lose.
또한, 슬래그의 염기도는 1.5~2.5로서 세라믹 필터와의 젖음성이 우수하여 기공을 통해 내부로 유입된 슬래그는 필터의 골격에 닿아 흡착됨으로써 용융금속으로부터 분리되어 걸러지게 된다. In addition, the basicity of the slag is 1.5 to 2.5, and the wettability with the ceramic filter is excellent, so that the slag introduced into the interior through the pores is separated from the molten metal by being adsorbed by touching the filter skeleton.
그러나, 기공이 5PPI 이하이면, 필터의 주기능인 슬래그 혼입제어에 있어서 용강과 슬래그가 혼재되어 하실에 유입되기 쉬우며, 유입되는 용강의 온도를 저하시켜 용강 과열도를 낮추기 위한 기능이 약화되며, 용강의 난류흐름을 층류흐름으로 유도하여 용강이 순차충전 되도록 하기위한 기능이 저하되고, 20 PPI 이상이면 용강의 하실 유입에 방해가 되어 시료의 미충전 현상이 발생 되어 불리하다.However, if the pore is 5PPI or less, in the slag mixing control, which is the main function of the filter, molten steel and slag are easily mixed and flowed into the basement, and the function of lowering the temperature of the molten steel to lower the molten steel superheat is weakened. Induces turbulent flow of laminar flow to decrease the ability to sequentially charge the molten steel, and if more than 20 PPI is hindered the inflow of molten steel to the unfilled phenomenon of the sample is adverse.
도 4는 본 발명의 일실시예의 시료채취구의 단면사시도로서, 종래의 시료채취구보다 탕도의 면적을 크게 한 것이며, (a)는 하부상실주형의 내부가 원통형인 경우이며, (b)는 하부상실주형의 내부가 육면체인 경우이다.Figure 4 is a cross-sectional perspective view of a sampling port of an embodiment of the present invention, the area of the water flow is larger than the conventional sampling port, (a) is the case where the inside of the lower loss mold is cylindrical, (b) is the bottom This is the case when the inside of the loss mold is a cube.
시료채취구의 탕도(12)는 상실(17)의 필터(13)와 하실(18)을 연통시켜 탕구(11)를 통해 상실(17) 내부로 유입된 용강이 하실(18)에 충전되도록 유도하는 통로이다. The
하실(18) 체적 대비 탕도(12)의 체적비를 5~11%로 형성함이 바람직한데, 그 이유는 탕도(12)의 체적이 하실(18) 체적대비 5%보다 작으면 하실(18)의 시료보다 탕도(12)의 용강이 미리 응고되어 시료의 응고과정에서 가스가 배출되지 못해 시료 내에 공동이 형성되고, 11%보다 크면 용강의 흐름으로 난류가 형성되어 하실(18)의 가스가 배출능력이 저하되어 시료의 가스결함을 유발하게 된다. It is preferable to form the volume ratio of the
도 5는 하부상실주형(16)의 밑면에 설치된 가스배출구(14)를 나타내는 그림으로서, (a)는 하부상실주형의 내부가 원통형인 경우이고, (b)는 하부상실주형의 내부가 육면체인 경우이다.5 is a view showing the
동 그림은 하부상실주형(16)을 뒤집어 놓은 것인데 하부상실주형(16)의 밑면의 가스 배출구(14)는 하실(18) 내에 존재하는 가스 배출을 최대한 원활하게 할 수 있도록 상실주형(10)의 중심점과 탕구(11) 중앙을 관통하는 가상선을 기준으로 -45˚~ +45˚ 범위 내에서 2~4곳을 1~2mm 폭과 깊이로 형성함이 바람직하다.In the same figure, the
상기와 같이 하는 이유는 용강의 충전시 하실 내에 존재하는 가스를 배출하 지 않으면 시료에 가스결함이 발생되어 성분분석 이상이 발생되며, 수치를 한정하는 이유는 용강의 충전시 가스의 이동 경로가 탕구 유입구의 전면과 후면부에 가스가 집중되기 때문이며, 배기공의 폭과 깊이는 용강이 유출되어 기송자 및 분석에 장애가 발생되지 않는 범위로 한정한 것이다.The reason for the above is that if the gas present in the chamber is not discharged when the molten steel is discharged, gas defects occur in the sample, resulting in abnormal component analysis, and the reason for limiting the numerical value is that the gas flow path is filled when the molten steel is filled. This is because the gas is concentrated in the front and rear of the inlet, the width and depth of the exhaust hole is limited to the extent that the molten steel flows out so that no disturbance in the transporter and analysis.
도 6은 본 발명의 또다른 일실시예의 시료채취구의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a sampling port of another embodiment of the present invention.
상기 필터(13)와 탕도(12) 및 가스배출구(14)를 모두 포함하고 있는 실시예의 그림으로서, 상기와 같은 구성요소의 결합으로 청정시료를 얻는 기술이 극대화된다.As an illustration of the embodiment including both the
도 7은 본 발명의 시료채취구를 사용하여 제조된 시료의 상태도이다.7 is a state diagram of a sample prepared using the sampling port of the present invention.
(a)는 상실의 하부가 원형인 경우이고, (b)는 상실의 하부가 육면체인 경우이다.(a) is the case where the lower part of a loss is circular, and (b) is the case where the lower part of a loss is hexahedron.
주형들을 제거하게 되면 시료(19)의 상부에 필터(13)가 잔존하고, 이를 절단하면 분석시료가 된다.When the molds are removed, the
이하, 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an Example is described in detail.
[실시예 1]Example 1
필터가 개재된 본 발명과 필터를 쓰지 않은 조업예에 대하여 다음 표 1에 그 결과를 나타낸다. 용강을 채취한 후 시료로 정확한 성분분석이 가능한 건전한 시료의 경우를 성공으로 하고, 시료 내에 슬래그가 혼입되었다든지 수축에 의한 공동 또는 가스에 의한 기포 등이 존재하여 성분분석이 불가능한 경우를 실패로 판정하였다.The results are shown in Table 1 below for the present invention in which the filter is interposed and the working example without the filter. After the molten steel is collected, a healthy sample that can accurately analyze the sample is considered successful, and a case where it is impossible to analyze the component due to the presence of slag mixed in the sample or air bubbles caused by contraction or gas is judged as failed. It was.
본 실험에서는 필터 유무에 따른 성분분석 실패율의 카이 스케워(Chi Square) 통계적 검증결과 P-Value가 0.00으로 통계적으로 유의하며, 필터 사용 유무는 성분분석 실패요인의 중요한 영향 인자로 판단되었다.In this experiment, Chi Square statistical verification of the component analysis failure rate according to the filter presence was statistically significant as 0.00, and the presence or absence of the filter was considered to be an important influence factor of the component analysis failure factor.
[실시예 2]Example 2
주형열용량을 변화시켜가며 수행한 조업예에 대하여 다음 표 2에 그 결과를 나타낸다. 용강을 채취한 후 시료로 정확한 성분분석이 가능한 건전한 시료의 경우를 성공으로 하고, 시료내에 슬래그가 혼입되었다든지 수축에 의한 공동 또는 가스에 의한 기포 등이 존재하여 성분분석이 불가능한 경우를 실패로 판정하였다.The results are shown in Table 2 below for the operation performed with varying mold heat capacity. After the molten steel is collected, a healthy sample that can accurately analyze the sample is considered successful, and a case where the component analysis is impossible due to the presence of slag mixed in the sample or the presence of air bubbles due to contraction or gas is judged as failed. It was.
본 실험에서는 주형 열용량에 따른 성분분석 실패율의 로지스틱 리그레션(Logistic Regression) 통계적 검증결과 P-Value가 0.002로 통계적으로 유의하며, 주형의 열용량은 성분분석 실패요인의 중요한 영향 인자로 판단되었다. In this experiment, the logistic regression of the component analysis failure rate according to the mold heat capacity was statistically significant as P-Value was 0.002, and the heat capacity of the mold was considered to be an important factor in the component analysis failure factor.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 장치에서 획득한 시료는 다음의 공정을 거치게 된다.The sample obtained by the apparatus of this invention which consists of such a structure goes through the following process.
용탕의 정련 과정에서 프로브(Probe)를 이용하여 정련로의 경동 없이 정련 위치에서 자동 측정 장치를 이용하여 정련로 내부로 하강하여 용탕면에서 약 500mm 아래로 4~5초 동안 프로브를 침지시켜 프로브 내부에 장착된 하실(18)에 용강이 유입됨으로써 시료(19)가 형성되고, 프로브를 회수하여 채취된 시료(19)를 분리 및 인출하고 상실(17)에 형성된 응고부를 인위적으로 제거하거나 절단하여 캐리어(Carrier)에 시료를 넣은 후 기송관을 통해 분석실로 이송되어 정련중인 용탕 성분 및 최종 성분의 분석을 실시하게 된다. During the refining of the molten metal, the probe is used to lower the inside of the refining furnace by using an automatic measuring device at the refining position without tilting the refining furnace, and the probe is immersed for about 4 to 5 seconds below about 500 mm from the molten surface. The
본 발명에서는 프로브를 용탕내로 침지하고 약 4~5초를 유지하는 동안 탕구(11)를 통해 상실(17)로 유입된 용탕은 필터(13)와 탕도(12)를 거쳐 하실(18)로 유입되어 응고하기 시작한다. 용탕내에서 일정시간(약 4~5초) 정지 후 프로브는 인출되어 용탕외부로 나오게 되면 상실(17)에 충전되어 미응고된 용탕은 자중에 의해 탕구(11)를 통해 배출되고 필터(13)와 하실(18)에 응고된 형상을 유지하게 되어 특별한 가공을 하지 않고도 기송자에 삽입 가능한 형태가 되어, 별도의 전처리 가공없이 곧바로 기송자에 삽입하여 분석실로 이송시키면 시료채취 후 대기시간이 줄어들게 됨으로써 표면 산화 및 성분 편차를 줄일 수 있게 된다. In the present invention, while the probe is immersed in the molten metal and maintained for about 4 to 5 seconds, the molten metal introduced into the
아울러 이송된 시료(19)는 분석실에서 시료의 하단으로 부터 17 ~ 20mm 지점을 절단기에 의해 절단된 후 절단면의 공동 결함 발생 유무를 확인한 후 분석기기에 의해 시료 분석이 행해지게 된다. In addition, the transported
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 발휘한다.As described in detail above, according to the present invention has the following effects.
첫째, 다량의 슬래그가 존재하고 산소 및 불활성 가스가 취입되는 정련 공정 에서 건전 시료채취가 불가능하다고 알려진 요소 공정에서 하실의 시료에 결함이 발생되지 않아 수동 측온 및 수동 시료채취 작업이 수행되지 않으므로 공정정보의 신속한 확보로 정련 처리시간의 단축으로 인한 정련작업의 효율성 증대와 수동채취작업으로 인한 작업자의 안전 및 노동생산성이 증대된다.First, in the urea process where a large amount of slag is present and oxygen and an inert gas are blown, the urea process is known to be impossible to collect. With the rapid securement of the refining process, the efficiency of refining work is increased by shortening the refining time and the safety and labor productivity of workers are increased by the manual picking work.
둘째, 채취된 시료의 전처리 작업이 불요하여 작업의 안전성이 확보되고 분석실로 시료의 이송이 신속하게 이루어져 공정 처리시간의 단축 및 분석 정확도가 크게 향상된다. Second, the pre-treatment of the collected sample is unnecessary, so the safety of the work is secured and the sample is quickly transferred to the analysis chamber, thereby shortening the processing time and greatly improving the analysis accuracy.
셋째, 필터를 사용함으로써 1600℃이상의 고온 환경에서 용강과열도를 낮추어 성분 분석용 시료를 건전하게 채취하고, 슬래그의 혼입을 방지하고 시료의 표면상태를 미려하게 한다.Third, by using a filter to lower the molten steel superheat in a high temperature environment of 1600 ℃ or more to collect a sample for component analysis, prevent the mixing of slag and beautiful surface state of the sample.
넷째, 가스배출구를 설치하여 하실의 잔존공기로 인하여 발생하는 시료 내의 가스결함을 제거한다.Fourth, a gas outlet is provided to remove gas defects in the sample generated by the remaining air in the basement.
다섯째, 탕도의 체적비를 제어하여 탕도의 응고로 인한 수축이나 가스에 의한 불량을 방지한다.Fifth, by controlling the volume ratio of the runway to prevent shrinkage due to coagulation of the runway or defects due to gas.
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