KR20090020035A - 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체 - Google Patents

파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체에 관한 것으로, 파이넥스 용융로 내부의 온도를 측정하는 시스열전대와; 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금으로 이루어진 바(bar) 중앙에 홀이 형성되어 상기 홀에 상기 시스열전대가 삽입되는 보호관과; 상기 보호관의 외측에 내열 및 내마모성이 우수한 금속코팅제의 재질로 형성된 코팅층과; 상기 보호관의 일측에 용접 결합되는 플랜지와; 상기 플랜지의 일측에 결합되며 그 내부에서 용접되는 니플과; 상기 니플의 일측에 결합되어 유해가스를 차단하는 방폭헤드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 용융로의 고온 환원성 분위기에도 기대수명을 향상시킬 수 있으며, 시스열전대 조립체가 사용중 파손되는 경우에도 용융로 내부의 가스가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 시스열전대 내부의 불활성 가스 충진도를 향상시키는 동시에 측온 응답속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
파이넥스, 용융로, 보호관 코팅, 열전대

Description

파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체{Sheathed thermocouple assembly for measuring temperature in finex furnace}
본 발명은 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체에 관한 것으로, 특히, 파이넥스 공법에서 철강제품의 원료인 쇳물(용선)을 만드는 용선공정 중 용융로 내부에 사용되는 보호관 코팅(Hard facing) 열전대 조립체에 관한 것이다.
최근 부각되고 있는 파이넥스 공법은 철광석 가루를 덩어리로 만드는 소결공정 및 코크스 공정으로 이루어진 용광로 공법을 철광석 상태에서 환원공정을 거쳐 바로 가루상태의 철광석을 사용할 수 있도록 하여 생산원가 절감 및 오염물질 배출을 획기적으로 감소시킨 공법이다.
이러한 파이넥스 공법에서 철강제품의 원료인 쇳물(용선)을 만드는 용선공정의 용융로 내부환경은 1500~1600℃의 고온과 순산소 분위기인데, 이 용융로의 내부 온도를 측정하기 위하여 용융로 내부에 설치된 영구연와와 교체연와 사이에는 보호관 코팅 시스열전대가 설치된다.
도 3은 종래의 용융로 내부의 온도 측정용 시스열전대 조립체의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 용광로 공법에서 사용되는 시스열전대 조립체(300)는 시스열전대(310)가 파이프 형식의 보호관(320)의 내측에 설치되고 그 일단에는 결합용 플랜지(340)와 니플(350) 및 헤드(360)가 설치된다.
이러한 구성을 갖는 시스열전대 조립체(300)를 용융로 내부의 연와에 설치하여 고온의 용융로 내부의 온도를 측정하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 시스열전대 조립체는 보호관이 고온 및 환원성 분위기의 용융로 환경에 직접 노출되어 열화 및 산화에 의해 측온부위 및 시스열전대 내부의 리드선이 단선되는 등 기대수명을 다하지 못하고 파손되거나 기능이 상실되어 기대수명이 짧아지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 시스열전대 조립체는 측온부위에서 시스열전대가 보호관과 접촉되지 않고 유격을 가지므로 측온 응답속도가 느린 문제점이 있다.
또한, 이러한 시스열전대 조립체는 용융로 가동시에는 수리 또는 교체가 불가능하기 때문에 통상 10년 주기의 연와 교체전까지 그대로 사용할 수밖에 없는데, 시스열전대가 니플을 관통하여 헤드에 바로 연결되는 구조로 인해 보호관 파손시 용융로 내부의 유해가스가 니플 및 헤드를 통하여 외부로 누출될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 용융로 내부의 연와 교체전까지 기대수명을 향상시키고 파손시에도 용융로 내부의 가스가 외 부로 누출됨을 방지하는 동시에 측온 응답속도를 향상시킬 수 있는 파이넥스 용융로 내부 온도측정용 시스열전대 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파이넥스 용융로 내부의 온도를 측정하는 시스열전대와; 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금(인코넬 960)으로 이루어진 바(bar) 중앙에 홀이 형성되어 상기 홀에 상기 시스열전대가 삽입되는 보호관과; 상기 보호관의 외측에 내열 및 내마모성이 우수한 금속코팅제(Castron DO33)의 재질로 형성된 코팅층과; 상기 보호관의 일측에 용접 결합되는 플랜지와; 상기 플랜지의 일측에 결합되며 그 내부에서 용접되는 니플과; 상기 니플의 일측에 결합되어 유해가스를 차단하는 방폭헤드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 시스열전대는 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금으로 이루어지되, 그 두께는 스웨이징 처리에 의해 조절되고 그 내부에 불활성 가스가 충진될 수 있다.
바람직하게는 상기 니플은 금속으로 이루어지고 링 형상의 유해가스 차단 부재가 내장될 수 있다.
바람직하게는 상기 시스열전대는 그 선단의 측온부위(hot junction)가 상기 보호관의 내부 형상과 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같은 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체에 의하면, 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금으로 이루어진 바 중앙에 홀을 형성하여 보 호관을 형성하고, 이 보호관의 외부에 내열성 및 내마모성이 강한 금속코팅제를 형성함으로써, 용융로의 고온 환원성 분위기에도 기대수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가스 누출 방지가 가능한 방폭헤드를 사용하는 동시에 니플에 링 형상의 유해가스 차단 부재를 내장함으로써, 시스열전대 조립체가 사용중 파손되는 경우에도 용융로 내부의 가스가 외부로 누출되는 것을 이중으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스웨이징 처리에 의해 시스열전대의 두께를 조절하고 측온부위의 형상을 보호관의 내경과 동일하게 형성함으로써, 시스열전대 내부의 불활성 가스 충진도를 향상시키는 동시에 측온 응답속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파이넥스 용융로 내부의 온도 측정용 시스열전대 조립체의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 확대 단면도이다.
시스열전대 조립체(100)는 파이넥스 용융로 내부의 온도를 측정하는 시스열전대(110)와, 시스열전대(110)의 외부에 고온 환원성 분위기에 우수한 재질로 이루어진 보호관(120)과, 보호관(120)의 외층에 내열성 및 내마모성이 우수한 재질로 이루어진 코팅층(130)과, 시스열전대(110)를 결합하기 위한 플랜지(140)와, 플랜지(140)의 일측에 결합된 니플(150)과, 니플(150)에 결합된 방폭헤드(160)로 이루 어진다.
시스열전대(110)는 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금인 인코넬 690 재질로 이루어지며, 스웨이징 처리에 의해 그 두께가 조절되고, 그 내부에는 불활성 가스가 충진된다.
이러한 시스열전대(110)는 그 선단의 측온부위가 보호관(120)과의 내부 유격이 없도록 보호관(120)의 내부 형상과 동일하게 형성된다.
보호관(120)은 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금인 인코넬 690 재질로 이루어지며, 이러한 재질의 바 중앙에 홀이 형성되며, 상기 홀에 시스열전대(110)가 삽입된다.
코팅층(130)은 내열 및 내마모성이 우수한 금속코팅제인 Castron DO33의 재질로 이루어지며, 용융로 내부에 설치되는 보호관(120)의 외부에 코팅된다.
플랜지(140)는 시스열전대(110)를 결합 고정하기 위한 것으로 보호관(120)의 일측에 용접 결합된다.
니플(150)은 그 내부에서 용접되어 플랜지(140)의 일측과 결합되며, 그 내부에는 유해가스 차단 부재(152)가 내장되는데, 이 유해가스 차단 부재(152)는 금속으로 이루어지며 링 형상을 갖는다.
방폭헤드(160)는 그 내부에 유해가스를 차단하는 구조를 가지며, 니플(150)의 유해가스 차단 부재(152)와 함께 유해가스 차단의 이중구조를 이룬다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 시스열전대 조립체(100)는 제품의 수명 및 응답속도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 시스열전대 조립체(100)의 제작 및 작용을 설명한다.
시스열전대(110)는 고온 환원성 분위기에 강한 인코넬600 재질로 이루어지며, 그 두께 조절 및 내부 충진물의 충진도를 증가시키기 위하여 스웨이징 처리하고, 스웨이징 처리 후, 금속 시스열전대(110) 내부에 불활성 가스를 충진한다. 여기서, 측온 응답속도를 향상시키기 위하여 시스열전대(110) 선단의 측온부위 형상을 보호관(120) 내경과 동일하게 형성하여 유격이 없도록 제작한다.
보호관(120)은 고온 환원성 분위기에 우수한 인코넬690 재질로 이루어진 바의 외측에 내열성 및 내마모성이 우수한 Castron DO33을 2.5㎜의 두께로 코팅하여 코팅층(130)을 형성한 후 그 내부에 시스열전대(110)를 삽입하기 위한 홀을 가공하여 제작된다.
이와 같이 보호관(120)의 홀 가공을 코팅층(130)의 형성 이후에 하는 이유는 코팅층(130)을 형성하기 위한 처리온도가 고온이기 때문에 홀을 먼저 가공하는 경우 코팅층(130) 형성시 홀의 변형이 발생할 수 있기 때문이며, 이러한 구성에 의해 보호관(120)의 두께를 향상시킬 수 있으므로 그 강도가 향상된다.
또한, 상술한 바와 같이 보호관(120)의 외부에 코팅층(130)을 형성함으로써, 고온 환원성 분위기의 용융로 내부 환경에 보호관(120)을 직접 노출시키지 않도록 하여 시스열전대 조립체(100)의 기대수명을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 제작된 보호관(120)의 일측에 플랜지(140)를 용접에 의해 결합한 후, 보호관(120)의 홀에 시스열전대(110)를 조립한다. 플랜지(140)와 결합되는 니 플(150)은 그 내부에 링 형상의 금속제 유해가스 차단 부재(152)를 내장하여 보호관(120)이 파손되더라도 용융로 내부의 가스가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가스 누출 방지 기능을 갖는 방폭헤드(160)를 니플(150)에 결합하여 유해가스 차단 부재(152)의 파손에 의해 가스 누출을 이중으로 방지할 수 있다.
이와 같이 제작된 시스열전대 조립체(100)를 용융로 내부의 연와에 설치하여 고온 환원성 분위기의 용융로 내부 온도를 긴 기대수명 동안 안정적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파이넥스 용융로 내부의 온도 측정용 시스열전대 조립체의 단면도.
도 2는 도 1의 A부분의 확대 단면도.
도 3은 종래의 용융로 내부의 온도 측정용 시스열전대 조립체의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 시스열전대 조립체 110 : 시스열전대
120 : 보호관 130 : 코팅층
140 : 플랜지 150 : 니플
152 : 유해가스 차단 부재 160 : 방폭헤드

Claims (4)

  1. 파이넥스 용융로 내부의 온도를 측정하는 시스열전대와;
    고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금(인코넬 690)으로 이루어진 바(bar) 중앙에 홀이 형성되어 상기 홀에 상기 시스열전대가 삽입되는 보호관과;
    상기 보호관의 외측에 내열 및 내마모성이 우수한 금속코팅제(Castron DO33)의 재질로 형성된 코팅층과;
    상기 보호관의 일측에 용접 결합되는 플랜지와;
    상기 플랜지의 일측에 결합되며 그 내부에서 용접되는 니플과;
    상기 니플의 일측에 결합되어 유해가스를 차단하는 방폭헤드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스열전대는 고온 환원성 분위기에 우수한 니켈 합금(인코넬 690)으로 이루어지되, 그 두께는 스웨이징 처리에 의해 조절되고 그 내부에 불활성 가스가 충진된 것을 특징으로 하는 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 니플은 금속으로 이루어지고 링 형상의 유해가스 차단 부재가 내장되는 것을 특징으로 하는 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스열전대는 그 선단의 측온부위(hot junction)가 상기 보호관의 내부 형상과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 파이넥스 용융로 내부 온도 측정용 시스열전대 조립체.
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