KR20070023518A

KR20070023518A - 용융 금속 내에서의 온도 측정 장치

Info

Publication number: KR20070023518A
Application number: KR1020060076174A
Authority: KR
Inventors: 마틴 켄달
Original assignee: 헤라우스 일렉트로-나이트 인터내셔날 엔. 브이.
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2007-02-28
Also published as: UA87129C2; US20100046578A1; EP1757915A1; AR054178A1; US7712957B2; TW200712459A; JP2007057528A; CN1920504A; US20070053405A1; ZA200607065B; MXPA06009425A; PL1757915T3; BRPI0603517B1; DE102005040311B3; US8033717B2; AU2006203262B2; BRPI0603517A; CA2551860C; TWI426250B; KR100816634B1

Abstract

본 발명은, 열전소자 튜브 내에 배치되는 열전소자와, 본질적으로 흑연 및 금속 산화물로 형성된 외장 보호체를 구비하며, 상기 열전소자 튜브는 중간 공간을 형성하는 간극을 갖고 상기 보호체 내에 배치되며, 상기 중간 공간 내에는 절연재 및 산소 환원재가 배치되는, 특히 용융 철 또는 강과 같은 용융 금속 내에서 온도를 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 분말 혼합물로서의 절연재 및 산소 환원재가 소정 간극을 갖고 열전소자 튜브(3)를 둘러싸거나, 소정 간극을 갖고 보호체(1)에 의해 둘러싸이는 튜브(2)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

용융 금속 내에서의 온도 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE IN MOLTEN METALS}

도 1은 폐쇄된 산소 환원 튜브를 갖는 장치를 나타내는 도면이고,

도 2는 복수 개의 튜브 세그먼트로 이루어진 튜브를 갖는 장치의 도면이며,

도 3은 개방된 산소 환원 튜브를 갖는 장치의 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 외장 보호체

2, 2', 2" : 게터 튜브

3 : 열전소자 튜브

4, 4' : 간극

5 : 접속 피스

6, 7: 시멘트

본 발명은, 열전소자 튜브 내에 배치되는 열전소자(thermoelement)와, 본질적으로 흑연 및 금속 산화물로 형성된 외장 보호체를 구비하며, 열전소자 튜브는 중간 공간을 형성하는 간극을 갖고 보호체 내에 배치되며, 중간 공간 내에는 절연재 및 산소 환원재가 배치되어 있는, 특히 용융 철 또는 강과 같은 용융 금속 내에서 온도를 측정하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

그러한 장치는 예를 들면 EP 558 808 B1 및 US 5,209,571 A를 통해 공지되어 있다. 이들 공보에는, 열전소자를 보호하기 위해, 열전소자 튜브와 외장 보호체 사이에 배치되는 게터 재료(getter material)가 개시되어 있다. 이 게터 재료는 열전소자 튜브를 튜브 형상으로 둘러쌀 수 있다. 그 장치의 재료는 사용 중에 큰 온도 변동에 노출되어 열응력을 받게 된다. 열응력은 개별 재료의 손상을 유발할 수 있다. 또한, 유사한 장치가 GB 2193375를 통해 공지되어 있다.

따라서, 본 발명은 용융 금속 내에서 온도를 측정하는 장치를 제공하면서 그러한 종래의 장치를 개선하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 독립 청구항의 특징적 구성에 의해 달성된다. 특히 용융 철 또는 강과 같은 용융 금속 내에서 온도를 측정하는 본 발명에 따른 장치는 열전소자 튜브 내에 배치된 열전소자를 구비한다. 또한, 상기 장치는 본질적으로 흑연 및 금속 산화물로 형성된 외장 보호체를 구비하며, 열전소자 튜브는 중간 공간을 형성하는 간극을 갖고 보호체 내에 배치되며, 중간 공간 내에는 절연재 및 산소 환원재가 배치된다. 본 발명에 있어서의 열전소자 튜브는 적어도 일단부에서 폐쇄되 어 있는 한편 내부에 열전소자 와이어가 배치되어 있는 튜브를 의미하며, 열전소자 와이어들은 적어도 하나의 절연체의 의해 서로 분리됨을 이해할 것이다. 절연체는 예를 들면 이중 튜브로서 또는 개별 튜브 세그먼트로서 구현될 수 있다. 간극을 갖고 열전소자 튜브를 에워싸고 및/또는 간극을 갖고 보호체에 의해 둘러싸이고, 또한 열전소자 튜브 및/또는 보호체에 대해 이동할 수 있는 튜브를 분말 혼합물 형태의 절연재 및 산소 환원재로 형성한다는 점으로 인해, 열응력이 상쇄되어, 장치를 전체적으로 파괴에 대해 덜 민감하게 한다. 바람직하게는, 절연재는, 특히 알루미늄 산화물과 같은 산화물이며, 산소 환원재는, 특히 알루미늄과 같은 일반 금속(기본 금속)이다. 분발 혼합물을 기준으로, 알루미늄의 함량은 평균적으로 10 내지 40 중량%, 특히 15 내지 33 중량%이다.

튜브는 폐쇄되거나, 양단에서 개방되거나, 혹은 하나가 다른 하나의 다음에 부착되는 복수 개의 튜브 세그먼트로서 이루어질 수 있다. 분말 혼합물 외에도, 바인더를 포함할 수 있다. 고온 용례용 바인더는 전반적으로 공지되어 있으며, 예를 들면 페놀 바인더 또는 메틸-셀룰로오스 바인더가 사용될 수 있다. 이들은 요구되는 게터 기능을 손상시키지 않으면서 튜브 재료를 보강한다. 튜브 자체는 건조 상태에서의 프레스 성형, 몰딩, 압출에 의해 생성되거나, 플라즈마 인젝션(plasma injection)에 의해 생성되어, 최저 기공도와 산화성 가스에 대해 낮은 투과성을 갖는 고밀도의 튜브를 얻을 수 있다. 한쪽에서의 절연재 및 산소 환원재로 이루어진 튜브와 다른 쪽에서의 열전소자 튜브 또는 보호체 사이의 간극은 요구되는 이동성을 저해하지 않으면서 적어도 부분적으로 가스, 섬유, 볼로 채워질 수 있다. 전술한 섬유 또는 볼은 장치의 안정성에 기여한다. 섬유 또는 볼은 알루미늄 산화물로 이루어지거나, 특히 알루미늄 산화물과 같은 산화물과 특히 알루미늄과 같은 기본 금속의 산소 환원재의 혼합물로 이루어질 수 있다. 가스는 가스의 혼합물일 수 있고, 특히 질소일 수 있다.

전술한 목적은, 그러한 장치를 제조하는 본 발명에 따른 방법에 따라, 튜브를 분말 혼합물로 형성하고, 그 튜브 내에 열전소자를 삽입하며, 튜브 둘레에 보호체를 배치함으로써 달성된다. 또한, 튜브(게터 튜브)를 보호체 내에 먼저 삽입하고, (예를 들면, 그것을 함께 압착하여) 이어서 열전소자 튜브를 삽입할 수 있다.

이하에서, 도면을 기초로 하여 본 발명을 예시적으로 설명한다.

도면에서 도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 장치의 여러 실시예가 도시되어 있다.

도 1에서는 본 발명의 하나의 실시예를 예로서 도시하고 있다. 알루미늄 산화물의 함량이 약 50 내지 60 중량%에 이르는 흑연과 알루미늄 산화물의 혼합물로 이루어진 외장 보호체(1)에서, 그 중앙 보어 내에, 알루미늄 함량이 약 20중량%에 이르는 알루미늄 산화물과 알루미늄의 혼합물로 이루어진 게터 튜브(2)로서의 절연재 및 산소 환원재가 배치되어 있다. 게터 튜브(2)는 외장 보호체(1)와 함께 프레싱된다. 열전소자 튜브(3)는 게터 튜브(2) 내에 배치되어, 열전소자 튜브(3)와 게터 튜브(2) 사이에 간극(4)이 형성된다. 열전소자 튜브(3)는 접속을 위한 다른 측정 와이어가 마련된 소위 접속 피스(5) 내에서 외장 보호체(1)로부터 돌출하는 일단부에서 개방된다. 열전소자 튜브(3)는 외장 보호체(1) 내에서 시멘트(6)를 통해 접속 피스(5)에 고정된다. 마찬가지로, 시멘트(7)가 튜브형 접속 피스(5) 내에서 열전소자 튜브(3)를 고정하기 위해 접속 피스(5)의 내부로 도입된다. 간극(4) 내에는 공기가 존재한다.

도 2에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 외장 보호체(1) 내에는 서로에 고정된 복수 개의 튜브 세그먼트로 형성된 게터 튜브(2')가 배치된다. 게터 튜브(2')는 외장 보호체(1)와 간극(4')를 형성하며, 그 게터 튜브(2') 내에 배치된 열전소자(3)와는 간극(4)을 형성한다. 열전소자 튜브(3)는 접속 피스(5) 내에서 개방되며, 그 접속 피스 내에서 시멘트(7)에 의해 고정된다. 접속 피스(5)는 외장 보호체(1) 내에 시멘트(6)에 의해 고정된다.

도 3에는 본 발명의 유사한 실시예가 도시되어 있으며, 여기서 게터 튜브(2")는 단일 부품으로 이루어지며, 외장 보호체(1) 내에 배치되어 간극(4')를 형성한다. 또한, 게터 튜브(2")와 그 내에 배치된 열전소자 튜브(3) 사이에 간극(4)이 제공된다.

본 발명에 따른 용융 금속 내에서의 온도 측정 장치는 사용 중에 큰 온도 변동에 노출되더라도 열응력으로 인한 개별 재료의 손상을 저감할 수 있다.

Claims

열전소자 튜브 내에 배치되는 열전소자와, 본질적으로 흑연 및 금속 산화물로 형성된 외장 보호체를 구비하며, 상기 열전소자 튜브는 중간 공간을 형성하는 간극을 갖고 상기 보호체 내에 배치되며, 상기 중간 공간 내에는 절연재 및 산소 환원재가 배치되는, 특히 용융 철 또는 강과 같은 용융 금속 내에서 온도를 측정하는 장치에 있어서,

분말 혼합물 형태의 상기 절연재 및 상기 산소 환원재는 소정 간극을 갖고 상기 열전소자 튜브(3)를 둘러싸거나, 소정 간극을 갖고 상기 보호체(1)에 의해 둘러싸이는 튜브(2; 2'; 2")를 형성하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연재는 특히 알루미늄 산화물과 같은 산화물이며, 특히 알루미늄과 같은 기본 금속이 산소 환원재로서 사용되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 분말 혼합물을 기준으로, 알루미늄의 함량은 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 33 중량%인 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브(2; 2'; 2")는 일단부에서 폐쇄되거나, 양단부에서 개방되거나, 또는 복수 개의 튜브 세그먼트로 형성되 는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브(2; 2'; 2")는 분말 혼합물 외에도 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 한쪽에서의 상기 절연재 및 산소 환원재로 이루어진 상기 튜브(2; 2'; 2")와 다른 쪽에서의 열전소자 튜브(3) 또는 보호체(1) 사이의 간극(4; 4')은 가스, 섬유 또는 볼로 적어도 부분적으로 채워지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제6항에 있어서, 상기 섬유 또는 볼은 알루미늄 산화물로 이루어지거나, 특히 알루미늄 산화물과 같은 산화물과 특히 알루미늄과 같은 기본 금속의 산소 환원재의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제6항에 있어서, 상기 가스는 가스 혼합물이며, 특히 질소인 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 온도 측정 장치를 제조하는 방법으로서,

분말 혼합물로 튜브를 형성하며, 이 튜브 내에 열전소자(3)를 삽입하며, 튜 브 둘레에 보호체(1)를 배치하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치 제조 방법.