KR20100015626A - 세라믹 본체에 기초한 구조 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상대적으로 높은 온도에서, 특히 800℃ 이상 온도, 대체로 안정적인 세라믹 본체에 기초한 구성 부품에 관한 것이다.(즉, 본 발명에 따라 구조 부품은 상기 온도에서 구성 부품의 일을 실행할 수 있다.)

세라믹 본체, 구조부품, 센서, 슬라이드 장치

Description

세라믹 본체에 기초한 구조 부품{STRUCTUAL COMPONENT BASED ON A CERAMIC BODY}

본 발명은 상대적으로 높은 온도에서, 특히 800℃ 이상 온도에서, 대체로 안정적인 세라믹 본체에 기초한 구성 부품에 관한 것이다.(즉, 본 발명에 따라 구조 부품은 상기 온도에서 구성 부품의 작업을 수행할 수 있다.)

구조 부품은 비소성(unfired) 될 수 있다. 예를 들면, 단지 구조 부품의 작동의 과정에서 온도 저항(temperature resistance)을 획득하는(내화도를 증가하기 위한) 목적으로 화화적/세라믹 작용이 그 시기에 일어날 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명은 900℃ 이상, 1000℃ 미만, 뿐만 아니라 1100℃ 미만, 1200℃미만, 1300℃미만의 온도 저항을 가지는 구조 부품 및 궁극적으로, 1400℃이상 고온 적용을 위한 제품을 포함한다(encompass). 또한 구조 부품은 강화(tempered) 또는 소성(fired) 될 수 있다. 최근에 명명된 그룹은 특정 범위 이상 내에서 온도 저항(내화도(refractoriness))을 나타내는 구조 부품을 포함한다.

상기 구조 부품은 특히, 일체형 물질(monolithic mass)로 구성될 수 있으나, 상기 일체형 물질은 모양이 형성된 구조 부품이다. 명명된 타입의 모양이 형성된 내화성 구조 부품에 대한 예들은 다음과 같다.

-예를 들면 공업용 로(kiln), 레이들(ladle), 튠디쉬(tundish), 유리 통로(glass through), 전환기(converter), 시멘트 회전 로, 샤프트 로, 쓰레기-소각 공장 또는 그와 유사한 것의 예를 들면 내화성 라이닝을 위한 임의의 형상 및 크기를 가진 브릭들.

-야금용 용융 용기(metallurgical melting vessels) 내에 녹은 금속의 유출을 조절/컨트롤하기 위해 이용되는 슬라이드 셔터(slide shutter)용 슬라이드 플레이트(slide plates)들을 포함하는 플레이트들.

-금속 용융물 내로 가스들,주로 불활성(inert) 가스들,의 공급용 목적을 위해 이용되는 가스-퍼징 원뿔형상(gas-purging cones)들을 (가스-퍼징 브릭들)포함하는 원뿔형상들 및 상부가 짤린 원뿔형상.

-예를 들면, 금속 용융물이 인도되는 채널(channels)들, 야금 용융 용기의 외부로 용융물의 유동 비율을 조절하기 위한 스토퍼(stoppers)들, 슬리브(sleeves)들, 웰 노즐(well nozzles)들, 웰 블락(well blocks)들, 다른 다수의 것과 같은 다른 형상들.

명명된 구조 부품들은, 예를 들면 MgO에 기초한 염기성 배치(basic batch) 또는 Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ 및/또는 SiO₂에 기초한 비-염기성 배치와 같은 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 본 발명은 모든 물질 시스템에 적용가능하다. 구조 부품은 주조, 스탬프(stamped), 프레스 또는 임의의 다른 방식으로 가공될 수 있다. 구조 부품들의 결합 시스템은 어떠한 제한도 없다.

따라서, 본 발명은 예를 들면, 탄소 결합(C-bound), 세라믹 결합 또는 수압으로 결합된(hydraulically bound) 구조 부품을 포함한다.

모든 구조 부품은 마모되기 쉽다. 가공 이유 및 금전상의 이유로, 구조 부품의 내구성(이용 수명)에 대한 최적화가 요구된다. 그러나, 빈번하게 어떠한 정보도 구조 부품의 상태(마모 정도)에 대해 이용될 수 없기 때문에 상기 최적화는 가능하지 않다. 특히, 고온이 적용되어 적절한 시험이 까다롭거나 불가능하게 되게 때문에, 작동 시에 상기한 바에 해당된다.

WO 03/080274 A1에서, 슬라이드 셔터의 작동에 대한 처리 방법이 제안되며, 상기 처리 방법은 내화성 슬라이드 플레이트들에 대한 주위 환경에서, 후술될 하나 이상의 변수들은 결정되고 평가된다. 슬라이드-셔터 시스템의 치수, 슬라이드 셔터 영역 내 온도, 슬라이드 플레이트들이 작용하는 실린더들 및 스프링들의 압력. 상기한 변수들은 구조 부품의 마모 정도에 대한 신뢰성 있는 지표(statement)가 될 수 없는 모든 간접적인 정량(quantities)들이다.

본 발명의 목적은 작동 전,작동 동안 및 작동 후에 구조 부품의 작동 시간 또는 상태에 대한 증명을 할 수 있고 구조 부품을 확인(indentification) 할 수 있다.

후술 되는 탐지결과는 본 발명에 대해 중요하다: 공지의 상태로써, 객관적으로 유도되지 않는 실제적인 구조부품 주위에 다양한 특징적인 정량의 기록.

일반적으로 슬라이드-셔터 플레이트는 금속으로 제조된 장치로 조립된다. 때때로 가스-퍼징 브릭은 웰 노즐 내에 배열되거나 노즐은 내화성 브릭 또는 내화성 물질(단일체)에 의해 둘러 싸진다.

빈번하게, 구조 부품은 뜨거운 용융체 또는 물질과 접촉하여 소성 된다. 어느 정도는, 구조 부품은 그 자체로 점검되어 져야 한다. 직접적인 최적-인식 처리(optical-recognition processes)들은 배제된다. 또한, 상기한 바는 측정 장치 및 모니터링 장치의 직접적인(물리적) 연결에 적용된다.

본 발명은 전체적으로 서로 다른 경로가 이용된다. 상기 방식으로 데이터-처리 시스템으로 상기 정보를 전송할 수 있기 위해서 및 구조 부품의 작동 동안 후술될 하나 이상의 정보 목록을 기록하기 위해서, 본 발명은 구조 부품 내로 하나 이상의 센서들(예를 들면, 1,2,3,4 또는 그 이상)을 일체로 결합하는 것을 제안한다.

-구조 부품의 동일성을 인식하기 위한 정보. 예를 들면, 상기 정보는 후술 될 데이터를 포함한다: 제품 타입, 재료의 등급, 제조자의 세부사항, 제조 날짜, 배달 날짜 및 작동 날짜 등.

-구조 부품의 물리적인 특성에 대한 데이터. 예를 들면, 상기 데이터는 구조 부품의 온도, 구조 부품 내부에 대한 기계적(열기계적) 장력 등.

-구조 부품의 위치 및 운동에 대한 데이터. 특히, 작동 동안 운동되는 구조 부품을 위해 예를 들면 슬라이드 플레이트. 스토퍼, 뿐만 아니라 높이 조절 가능한 가스-퍼징 브릭들, 랜스(lances)들 또는 그와 유사한 것과 같은 정보는 중요하다. 또한, 구조 부품이 플랜트 내에서 위치되는 장소가 규정될 수 있다.

-구조 부품의 작동 시간에 대한 데이터: 예를 들면, 온도 측정을 이용하여 얼마 동안 슬라이드 플레이트가 '작동시에' 존재하는지-즉, 슬라이드 플레이트 내에서 개구부를 통하여 용융된 금속이 얼마 동안 흐르는지- 상기 연결부에서 기록된다.

'일체 결합한다(integrate)'는 센서가 구조 부품상 또는 구조 부품 내에 배열되는 것을 의미한다.

전술한 정보(데이터) 목록은 개별적으로 중요할 뿐만 아니라, 예를 들면, 마모 정도와 같은, 구조 부품에 대한 상태를 결정하기 위한 임의의 결합들로써 중요하다. 상기 연결에서, 정보 목록은 불연속 방식이 아니라 정시-종속 방식(in time dependent)으로 정기적으로 기록되며 평가된다. 몇몇 센서의 경우에, 데이터는 구조 부품상에 서로 다른 위치에서 기록될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 구조 부품 내에서 온도 기울기(gradient)가 결정되는 것이 가능하다. 유사하게, 몇몇 센서들은 몇몇의 구조 부품 내에 제공될 수 있다. 따라서, 서로 다른 위치로부터 정보가 획득되고 평가되는 것이 가능하다. 상기한 바는 슬라이드 플레이트에 의해 구성된 예에 기초하여 설명될 수 있다.

이에 대해 다시 한번 실험적으로 이용된 슬라이드 플레이트가 장착될 수 있는지는 스태프(staff)의 작동에 의해 결정된다.

이전 작동 과정에서 슬라이드 플레이트의 내구성 및 온도에 대한 데이터 추가(loading)는 결어된다. 작동 스터프는 이전에 제품에서 기계적인 장력이 나타났는지 여부에 대한 신뢰성 있는 정보를 가지고 있지 않다. 슬라이드 플레이트가 다시 이용된다면, 요구되는 서비스 수명을 손상시키지 않은 채 견딜 수 없다는 위험이 존재한다. 극단적인 경우에, 대단히 위험한 결과를 포함하는 용융 금속의 누수가 발생할 수 있다.

상기 단점은 본 발명에 따른 구조 부품을 이용하여 방지된다. 센서에 의해 통신된 데이터는 데이터-처리 시스템 내에서 기록되며 평가된다. 실제적인 데이터 또는 데이터에서 도출된 특징적인 정량은 정해진 값(value)과 비교된다. 예를 들면, 앞선 이용 과정 동안에 미리 정해진 제한 값 이상으로 기계적인 장력이 발생하거나 슬라이드 플레이트가 이미 플레이트의 계산된 최대 작동 시간의 90%에 도달한 것이 명백하다면, 상기 슬라이드 플레이트는 교환된다. 큰 손상을 방지하기 위해서, 센서는 온도 측정 및/또는 장력 측정에 의해 적절한 시간 내에 금속의 배출을 표시할 수 있다.

세부적인 적용예는 다음과 같다: 세라믹 라이닝 본체의 건조를 모니터링 하기 위해서, 서로 다른 야금 용융 용기 또는 주조 레이들의 벽 내에서 또는 바닥부에서 센서 또는 센서를 포함하는 구조 부품의 통합. 예를 들면, 완전히 건조하기 위해서, 단일체(monolithic)는 최소한의 온도로 가열되어야만 한다.

가스-퍼징 요소의 경우에서, 구조 부품의 마모 정도는 센서들을 통해서 온도 측정의 경우에서 추론될 수 있다. 유사하게, 가스 유동 비율(rate of flow)에 대한 정보는 온도 측정에 의해 획득하는 것이 가능하다. 냉각 가스가 더 많이 흐를수록, 측정된 온도는 더 낮아진다.

게다가, 상 전이(phase transition)와 같은 물리적/화학적 작용이 예상되는 지점까지 온도 수준이 도달한다면, 구조 부품 내에서 국소 과열의 사실이 표시되거나 발견된다.

본 발명의 일반적인 실시예에서, 본 발명은 세라믹 본체에 기초한 구조 부품에 대한 것으로, 상기 구조 부품은 800℃ 이상의 작동 온도에서 주로 매우 안정되며, 하나 이상의 센서는 구조 부품 내부에서 일체로 형성되며, 하나 이상의 정보 목록은 구조 부품의 작동 동안 기록될 수 있거나 데이터-처리 시스템으로 전송될 수 있으며, 상기 정보 목록은 구조 부품의 동일성, 구조 부품의 물리적 특성, 구조 부품의 작동 시간, 구조 부품의 위치인 것을 특징으로 하는 구조부품.

오염 및 누수에 대해, 초과적인 온도 상승에 대해 센서를 보호하기 위해서, 센서는 일반적으로 케이싱 내부에 조립된다. 예를 들면, 케이싱은 유리 세라믹(glass ceramic)으로 구성될 수 있다.

원칙적으로, 본 발명의 목적을 위해서, 전술한 타입의 데이터를 기록할 수 있거나 전송할 수 있는 어떠한 센서도 적합하다. 예를 들면, 반도체 응답기(transponder)들은 유도 커플링을 통하여 평가 유닛(evaluating unit)에 의해 전류를 공급하도록 장착될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 센서는 수동 센서이다. 상기 수동 센서는 무선 연결을 통하여 전송/수신 유닛으로 연결된다. 질문 신호(interrogating signal)는 무선으로 수동적 센서로 보내진다. 센서를 이용한 상호 작용의 결과로써, 수신기로써 제공되는 질문 유닛으로 다시 보내지도록 반응 신호는 발생 된다.

수신 유닛 내에서, 정해진 신호로부터 센서로 센서에 의해 재송부되는 신호를 분리하기 위해서, 분리 장치는 요구된다. 예를 들면, 센서로 공급되는 신호의 주파수로부터 서로 다른 주파수를 제시하는 센서에 의해 방출된 신호에 의해 상기한 바는 달성된다. 추가적으로, 주파수의 변화 또는 대안적으로, 분리의 목적을 위해 신호 사이에 시간 지연(time lag)은 고려될 수 있다.

구조 부품이 휴지 상태에 있다면, 특정, 재생될 수 있는 신호가 재송부된다. 구조 부품상에 또는 구조 부품 내에 작용하는 압력, 온도, 장력 등에 의해, 신호 변화는 재생가능한 방식으로 재변환된다.

일 실시예에 따르면, 센서는 전자기식 웨이브들에서 기계식 웨이브들로 및 그 역으로 변환하기 위한 장치를 포함한다. 상기 목적으로, 센서는 무선 신호들의 무선 방출 및 무선 수신을 위한 안테나를 포함하도록 설계된다. 일 변형예에서, 센서는 직접적이게 수신 유닛으로 적절한 신호들을 통신하는 또는 반대로 수신 유닛으로부터 신호들을 수신하는 안테나로 케이블을 통하여 연결된다. 데이터 전송의 과정에서 부정적인 효과를 방지하기 위한 관점에서, 예를 들어 , 무선 경로에서 금속 부품의 보호 효과에 의해 발생할 수 있는, 어떠한 부품도 송신/수신 유닛으로 무선 경로에 위치되도록 센서로 할당되는 안테나는 우선적으로 배열된다.

본 발명에 따른 일 실시예는 센서는 SAW 요소(SAW는 표면 음향 웨이브이다(surface acoustic wave))의 형태를 갖는 것으로 제공된다. 센서 상에서, 기계식 표면 웨이브들은 자극되며, 압력, 온도, 장력과 같은 물리적인 정량의 작용에 의해 상기 웨이브들의 동작은 변한다. 상기한 바는 예에 기초하여 설명될 것이다.

SAW 센서는 압전기 기질 크리스탈(piezoelectric substrate crystal)로 구성되며, 상기 크리스탈 상에 금속 구조체(반사체)들은 적용된다. SAW 센서는 안테나를 통하여 송신기/판독기(reader)와 무선통신한다. 송신기/판독기는 센서 안테나에 의해 수신되는 전자기 신호를 방출한다. 상기 신호는 SAW 센서 상에 위치된 특별한 트랜스듀서에 의해 기계적 진동(mechenical oscillation)으로 전환된다. 트랜스듀서로부터 기인된 웨이브들은 압전기 크리스탈의 표면에서 전파된다. 상기 반사기들에서, 표면 웨이브들은 부분적으로 반사된다. 이후에, 상기 표면 웨이브들은 전자기 웨이브들로 다시 재전환된다. 상기 크리스탈은 예를 들면, 온도, 압력, 장력과 같은 물리적 정량들의 작용으로써 팽창 또는 수축되기 때문에, 상기한 바는 신호의 변환-시간 내에서 변화를 초래한다.

전자기 고주파 펄스는 무선 조절 중심부(radio control centre)로부터 센서로 보내진다. 상기 펄스는 센서의 안테나에 의해 수신되며 트랜스듀서에 의해(예를 들면, 인터디지털 트랜스듀서) 전파되는 기계식 표면 웨이브로 변환된다. 센서의 표면상에 상기 반사(부분적 반사되는) 구조체는 -개별적이고 특징적인 시퀀스(sequence)에서 상기 표면상에 형성되는- 기계식 웨이브들의 레이 경로(ray path) 내에 위치된다. 상기 방식에서, 개별적으로 전송된 펄스로부터 복수의 특정 펄스는 트랜스듀서로 재반사된다. 트랜스듀서에서 펄스들은 전자기 웨이브들로 다시 변환되며 센서의 안테나에 의해 반응 신호로써 무선 조절 중심부로 다시 보내진다. 응답 신호는 반사기들의 위치 및 수, 반사기에 의한 반사 인자(reflcetion factor) 및 음향 웨이브의 전파 속도에 대한 요구되는 정보를 포함한다. 상기 정보는 구조 부품의 동일성, 구조 부품의 물리적 특성, 구조 부품의 위치 및 운동 및/또는 구조 부품의 작동 시간에 관한 간접적인 정보이다. 적절한 교정(calibration)에 의해, 요구되는 데이터가 할당된 데이터-처리 시스템 내에서 계산되는 것이 가능하다.

일반적으로 음향 웨이브의 전파 속도는 단지 몇 1000m/s, 예를 들면 3500m/s에.이른다. 따라서, 전자기 순환 반사파(electromagnetic ambient echos)들이 소멸되는 상기 시간까지, 작은 칩(센서) 상에 고주파수 펄스를 저장할 가능성이 형성된다. 센서는 압전기 크리스탈 또는 압전기 판막 시스템(piezoelectric lamellar system)으로 구성될 수 있다. 상기 구조체들은 수증기-증착(vapour deposited) 또는 임의의 다른 방식으로 적용된다.

상기 타입의 구조 부품은 금속 자켓 내에 부분적으로 조립되거나 금속 커버링으로 제시된다. 예를 들면, 슬라이드 플레이트는 금속 슬라이드 플레이트 장치 내에 위치되며 금속 카세트들 내에 배열된다. 금속 요소들은 전자기적 레이에 대해 보호부(shielding)를 형성한다. 상기 경우에서, 센서에서 안테나로 데이터의 무선 전송의 경우에 본 발명은 무선 신호를 통과시키기 위한 리세스를 이용하여, 센서의 안테나에 인접하게 대응하는 금속 부품을 형성한다. 최적화된 무선 통신을 할 수 있게 하기 위해서, 세부적인 특징은 구조 부품의 가장 자리 영역에 센서를 배열하는 것이다. 용어 '가장자리 영역'은 예를 들면, '구조 부품의 냉각 측부'를 나타낸다. 작동 과정에서 가장 적게 가열된 구조 부품의 일부분을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들면, 슬라이드 플레이트의 경우에 가장자리 영역은 플레이트의 주변부인 반면에, 최고 온도는 노즐 개구부의 영역 주변에서 존재한다.

레이들용 라이닝 브릭의 경우에, 상기한 바는 외부 금속 덮개(outer metallic sheath)에 인접한 브릭의 측벽에 존재할 것이다. 가스-퍼징 브릭의 경우에, 센서는 가스-입구 측부 상의 단부에 우선적으로 배열된다.

상기한 바와 같이, 센서 및 안테나 사이의 케이블 연결부를 포함하는 변형예의 경우에, 수신/송신 스테이션으로 직접적인 데이터 통신이 센서 안테나에 의해 구현될 수 있기 때문에, 부품의 수는 감소 되며, 송신/수신 스테이션으로 원활한 전송을 허용하는 장소에 안테나가 위치설정된다. 케이블은 예를 들면, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는 구리(Cu) 또는 유전체로써 세라믹으로 제조되는 가요성 고주파수 케이블일 수 있고, 그 결과로써 온도 저항은 향상된다.

센서는 예를 들면, 1.4845 등급의 강과 같은 내부식성 강으로 적어도 부분적으로 구성된다. 상기 적용예를 위한 가스켓(gasket)은 예를 들면, 불소고무(fluoroelastomer)와 같은 열저항 재료로 구성된다.

내화성 구조 부품의 제조자는 이용가능한 측정 데이터를 가지며, 상기 데이터로부터 구조 부품상 특정 위치의 온도가 구조 부품상 다른 위치의 온도와 부합하게 계산하는 것이 가능하다. 예를 들면, 슬라이드 플레이트의 외부 부분(주변부) 내에 X℃의 측정된 온도에서, 특정 물질을 위한 Y℃의 흐름-통행 영역에서의 온도를 추론하는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이, 반사된 기계식 웨이브들, 또는 상기 웨이브들로부터 발생된 응답 신호는, 요구되는 정보에 대한 평가를 가능하게 하며, 상기 정보는 구조 부품 내에 장력과 같은 물리적인 데이터뿐만 아니라, 온도 발생(load)된 상태에서 작동 시간 등을 포함한다.

센서가 플로팅 되게(고정되지않게)(floating(loose)) 통합됨으로써, 순수 온도 측정은 가능하다. 구조 부품 내에서 고정 연결부(rigid connection)를 포함하는 센서의 통합에 의해(즉, 구조 부품 및 센서는 영구적으로 연결된다), 기계적 장력과 같은 세부적인 특징적인 정량은 기록될 수 있다. 측정량(measurand)은 개별적으로 탐지될 수 있다.

본 발명의 가장 일반적인 실시예에서, 연결된 모니터링 프로세스는 후술되는 단계를 제시한다.

-무선 조절 중심부에서 센서로 무선 신호를 방출하는 단계.

-센서에 의해 무선 신호를 수신하는 단계.

-센서에 의해 또는 센서 내에서 신호를 처리, 전환 및/또는 코딩하는 단계.

-센서에서 무선 조절 중심부로 응답 무선 신호를 방출하는 단계.

-무선 신호 및 상기 신호에 의해 통신된 정보에 대한 평가뿐만 아니라, 데이터-치리 시스템 내에 정해진 데이터(참조 데이터)를 이용하여 상기 무선 신호로부터 탐지된 특징적인 정량 및/또는 정보를 조절하는 단계.

처리 방법에 대한 세부적인 특징은 센서의 작동에 대한 모드(mode) 및 업무에 기초하여 설명해왔으며, 후술된 예들 및 종속항의 특징으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서에서 기술되는 특징은 본 발명의 적용을 위해, 개별적으로 또는 다양한 결합으로, 필수적일 수 있다.

본 발명은 후술될 다양한 실제적인 실시예에 기초하여 이해될 수 있을 것이며, 상기 실시예와 관련하여 도면들은 매우 잘 도시화되어 있다.

도 1은 압전기(piezoelectric) 센서 크리스탈에 대한 투시도.

도 2는 브릭 형상의 내화성(refractory) 구조 성분에 대한 투시도.

도 3은 금속 덮개 내부에 조립된 슬라이드 플레이트에 대한 투시도.

도 4는 모니터링 및 조사 시스템 내부에 삽입된 슬라이드 플레이트를 포함하는 슬라이드 장치에 대한 도면.

도면들에서, 동일한 부품 및 동일하게 작동하는 부품들은 동일한 도면 부호로 도시된다.

도 1은 평형 육면체 형상(parallelepipedal)인 압전기 크리스탈을 도시한다. (압전기 크리스탈의 유리-세라믹 케이싱 없이 도시된다.) 부분적으로 반사 구조체(12)는 구체적으로 특징적인 배열 내에(센서로 특정된) 상기 구조체의 일 표면상에 적용되어왔다. 게다가, 구별되는 것은 인터디지털 트랜스듀서(interdigital transducer, 14)이다. 상기 방식에서 안테나(16)로 인터디지털 트랜스듀서의 모 선(busbars)으로 연결하기 위해서, 전기적 연결부는 크리스탈 외부에 인도된다. 상기 구조체(12)를 포함하며 트랜스듀서(14)를 포함하는 크리스탈은 센서(10)로 구성된다.

컨드롤 유닛(도 4의 도면부호 60)으로부터 방출된 고주파수 전자기 펄스(도면부호 18의 화살표에 개략적으로 도시된)는 센서(10)에 도달하며, 안테나(16)에 의해 수신되며, 트랜스듀서(14)에 의해 전파된(propagating) 기계적 표면 웨이브로 변환된다. 질문 신호(interrogating signal)로부터 복수의 표면 웨이브는 발생하며, 상기 웨이브는 측정된 시간에서 구조체(12)의 배열에 따라 트랜스듀서(14)로 다시 반사되며(reflected), 트랜스듀서(14)를 통하여 전자기적 신호(화살표 20)로 재변환된다. 상기 신호는 컨트롤 유닛(60)에 의해 수신되며, 상기 유닛의 상류에 안테나(50)는 연결되며, 상기 신호는 데이타-처리 유닛(70)(도 4)으로 포워딩 되며 평가된다.

예를 들면, 도면 1에 따른 센서(10)는 평형 육면체 형상의 내화성 산화마그네슘 브릭(26, refractory magnesia brick) 내부에 중공(25, hollow) 내로 삽입되며 상기 중공 안에 접합 된다(mortared).

도 3은 운동가능한 금속 덮개(32)(접합 조인트, 31) 내로 접합 되는 슬라이드 조인트(30) 내 센서(10)의 배열을 도시한다. 슬라이드 플레이트(30) 내부에 주조 홀(casting hole)은 도면부호 34로 도시된다. 슬라이드 플레이트(30)의 변부(36)에서 센서(10)는 슬라이드 플레이트(30)의 세라믹 재료 내로 작동된다(모르타르로 둘러 싸진다). 거기에서 구조 부품(특정 슬라이드 플레이트) 및 구조 부품 의 온도는 센서(10)로 식별된다(identified). 보호 목적을 위해, 센서(10)는 유리 세라믹(glass ceramic)으로 제조된 케이싱 내부에 배열된다. 안테나(16)는 크리스탈 위로 돌출된다. 외부로부터 안테나(16)로 전자기 웨이브(18, 20)들을 유도할 수 도록 그리고 상기 안테나로부터 이격되게 웨이브들을 유도하기(conduct) 위해서, 금속 덮개(32)의 인접한 대응 부분은 안테나(16)의 맞은편 슬롯된 리세스에 (인식될 수 없게) 제시된다 .

도 4는 카세트(cassette, 32) 및 슬라이드 플레이트(30)를 수용하기 위한 슬라이드 장치(40)의 연결된 부품을 도시한다. 슬라이드 시스템은 래들(ladle)로부터 하부 툰디쉬(tundish) 내로 강의 흐름을 조절한다.

안테나(16)를 포함하는 센서(10)는 대략적으로 도시된다. 카세트(32) 내부에 슬롯된 개구부는 도면부호 38에 의해 도시된다. 동일한 축을 가진 온도 저항 케이블(44)를 통하여 추가된 안테나(42)는 센서(칩)(10)의 안테나(16)에 직접 마주하게 위치되며, 상기 안테나는 라디오 링크(48, radio link)를 통하여 전술한 안테나(50)로 연결되는 제 3 안테나(46)로 연결된다. 신호 전송(고주파수 신호)은 컨트롤 유닛(60)으로부터 안테나(50)를 경위하여 안테나(46)로 (무선 방식으로) 및 안테나(46)로부터 (유선 방식(wire-bound)으로) 안테나(42)로 및 번갈아 센서(10)의 안테나(16)로 무선 방식으로 달성된다(effected). 센서(10)로부터 반사된 신호는 역경로로 컨드롤 유닛(60)에 도달한다. 센서(10)는 현재 온도에 대한 정보를 포함하는 신호를 전송할 수 있고, 또한 인증 코딩(indentification coding)을 이전에 할당할 수 있다. 상기 연결에서, 센서(10)는 전자기 펄스를 수신하며(GHz 주파수 범위에서), 상기 펄스를 처리하며, 연속적이게 특징적인 전자기적 펄스를 다시 보낸다. 상기 펄스들의 일시적인 분리로부터, 동일성 및 온도는 해독될 수 있다(decoded). 센서는 SAW 기술에 기초되며 무선 전송(radio transmission)을 위한 안테나(16)가 구비된다.

슬라이드 장치(40)는 금속으로 제조된다. 그러므로 케이블을 통하여 슬라이드 장치(40) 외부로 전자기적 신호가 실행될 필요가 있다. 상기 목적으로, 안테나(42)는 안테나(16)에 대해 고정된 방식으로 설치된다. 케이블(44)을 통해 연결된 안테나(46)는 슬라이드 장치(40) 상에서 외부로 설치된다.

작동 시에, 컨트롤 유닛(60)은 안테나(50)로부터 안테나(46)로 전자기적 신호들(펄스)을 전송한다. 안테나(46)로부터 각각의 신호는 같은 축을 가진 케이블(46)을 통하여 안테나(42)로 전송되며, 상기 안테나는 안테나(16)를 경위하여 무선으로 센서(10)로 신호를 보낸다. 센서(10)는 표면 웨이브 내로 신호를 변환하며, 구조체 상에서 반사된 후에, 상기 신호는 센서 온도 또는 구조 부품(30)의 동일성에 대한 정보를 포함한다. 상기 펄스 행렬(펄스 시퀸스)은 센서(10)로부터 컨드롤 유닛(60)으로 안테나들을 경위하여 전송된다. 컨트롤 유닛(60)은 펄스의 시간 간격(temporal separation)으로부터 및 펄스들의 수로부터 온도 및 동일성을 탐지해낸다. 탐지된 데이터는 데이터-처리 유닛(70)으로 전송된다.

센서로부터 유래된 데이터로부터 데이터-처리 유닛(70)은 후술될 정보를 끌어내거나 계산할 수 있다.

-동일성 기능:

-작동 이전 슬라이드 플레이트(30)의 동일성

- 작동중 슬라이드 플레이트(30)의 동일성

-작동 후 슬라이드 플레이트(30)의 동일성

동일성에 기초하여, 슬라이드 플레이트(30)의 상태는 제강소 직공(steelworker)에게 관련되는 데이터가 연결(linked)될 수 있다.

-온도 측정

-특정 시간에서 온도를 평가함으로써 주조-시간 및 사용 기간의 결정

-특정 시간에서 온도의 분석에 의한 열 쇼크의 수

-예를 들면, 1050℃ 내지 950℃에서 슬라이드 플레이트(30) 내 지르코늄 산화물(zirconium oxide)의 상-변환 온도(phase transition temperature)와 같은 중요한 온도-범위를 초과하거나 도달하지 못하거나 도달하는 것

-예를 들면, 파손(breakout)과 같은 불연속성의 조기 인식.

모든 송/수신 신호는 연결된 데이터-처리 시스템(70)에 의해 기록되거나 평가된다.

도 4에 따른 예는 후술한 것으로 수정될 수 있다. 안테나로 무선 통신을 이용한 센서(10)를 대신하여, 이용되는 것은 케이블을 통하여 안테나로 연결되는 막대-타입 센서(rod-type sensor)로 제조된다. 상기 경우에서, 센서는 슬라이드 플레이트 내로 위치되며-즉, 뜨거운 측부 상에 위치된다. 안테나는 상기 뜨거운 측부로부터 이격되게 상대적으로 낮은 온도에서 분포된(prevail) 지역 내에 위치된다. 슬라이드 플레이트의 금속 카셋트에 대한 브리징(bridging)은 케이블을 이용하여 달 성된다. 컨트롤 유닛(60)의 안테나로 원활한 무선 통신(trouble-free radio communication)이 되도록 상기 방식으로 안테나는 배열된다.

상기 실시예에서, 도면 1의 도면 부호 42 및 46로 나타낸 안테나는 여분들이다.

Claims (16)

1. 세라믹 본체에 기초한 구조 부품에 있어서,

   상기 구조 부품은 800℃ 이상의 온도에서 주로 매우 안정되며, 하나 이상의 센서(10)가 구조 부품(26,30) 내부에서 일체로 형성되며, 하나 이상의 정보 목록은 구조 부품(26,30)의 작동 동안 데이터-처리 시스템으로 기록될 수 있거나 전송될 수 있으며, 상기 정보 목록은 구조 부품(26,30)의 동일성, 구조 부품(26,30)의 물리적 특성, 구조 부품(30)의 운동, 구조 부품(26,30)의 작동 시간, 구조 부품(26,30)의 위치인 것을 특징으로 하는 구조부품.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 케이싱 내부에 조립되는 것을 특징으로 하는 구조부품.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 케이싱은 유리 세라믹로 제조되는 것을 특징으로 하는 구조부품.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 케이싱은 전자기 웨이브들을 보호하지 못하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 수동적 센서인 것을 특징으로 하는 구조 부품.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 무선 수신 및 무선 신호의 무선 방출을 위한 안테나(16)를 이용하여 설계되는 것을 특징으로 하는 구조부품.
7. 제 1 항에 있어서, 상시 센서(10)는 케이블을 통하여 무선 신호의 방출을 위한 안테나(16)를 이용하여 설계되는 것을 특징으로 하는 구조부품.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 전자기 웨이브들을 기계식 웨이브로 및 상기와 반대로 전환하기 위한 장치(14)를 제시하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 기계식 표면 웨이브들로 반사하는 표면 구조체(12)를 제시하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 고주파수 신호들을 수신하거나 방출하기 위한 장치를 제시하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(10)는 압전기 크리스탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
12. 제 6 항에 있어서, 상기 구조부품은 센서(10)에 인접하게 금속 커버링(32)을 제시하며, 상기 커버링(32)은 무선 신호를 통과시킬 목적으로 센서(10)의 안테나(16)에 인접하게 리세스(28)를 제시하는 것을 특징으로 하는 구조부품.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 구조부품을 모니터링하기 위한 처리방법은

    상기 무선 조절 중심부로부터 센서로 무선 신호를 방출하는 단계;

    상기 센서에 의해 무선 신호를 수신하는 단계;

    상기 센서 내에 또는 센서에 의해 신호의 처리, 변환 및/또는 코딩하는 단계;

    상기 센서로부터 무선 조절 중심부로 반응 무선 신호를 방출하는 단계;

    상기 무선 신호 및 상기 신호에 의해 통신된 정보를 평가할 뿐만 아니라 데이터-처리 시스템 내부에 정해진 데이터를 이용하여 정보 및/또는 상기 정보로부터 탐지된 특징적인 정량을 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 무선 조절 중심부에 의해 전송되거나 수신된 상기 무선 신호는 전자기 웨이브들인 것을 특징으로 하는 처리방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 센서는 트랜스튜서를 통하여 수신된 전자기 웨이브들을 기계식 표면 웨이브로 전환하며 센서의 표면을 통하여 상기 웨이브들을 지연 시키며, 상기 센서의 표면은 상기 트랜스듀서로 적어도 부분적으로 다시 상기 기계식 표면 웨이브들을 반사하는 반사 표면 구조체로 설계되며, 상기 트랜스듀서는 기계식 표면 웨이브들을 전자기식 웨이브들로 변환하고 상기 무선 조절 중심부로 다시 상기 웨이브들을 보내는 것을 특징으로 하는 처리방법.
16. 제 13 항에 있어서, 무선 조절 중심부에 의해 송신되거나 수신된 상기 신호들은 데이터-처리 시스템에 의해 정해진 값을 비교하며 표시되며 평가되는 것을 특징으로 하는 처리방법.

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