KR20120010854A - 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치 - Google Patents

전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기로의 전극에 전력을 공급해주는 전기로 수냉 케이블의 심선 불량을 검출할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 각각 적어도 하나이며 교번하도록 배열되어 수냉 케이블의 단선을 검출하는 제1 검출망 및 제2 검출망, 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망과 각각 연결되어 검출 저항을 측정하는 제1 검출기 및 제2 검출기 및 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망 사이에 배치되어 상기 제1 검출망과 상기 제2 검출망을 절연시키는 절연바 를 포함하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 정량적인 수냉 케이블의 수명 관리가 가능하여 작업자의 업무 표준에 의한 설비 관리 효과가 얻어지며, 또한 고액 자재비가 크게 절감되어 생산 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치{Device for detecting error in water cooling cable of electric furnace}
본 발명은 전기로의 전극에 전력을 공급해주는 전기로 수냉 케이블의 심선 불량을 검출할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치에 관한 것이다.
전기로 아크의 용해에 있어 전력을 전달하는 수냉 케이블의 심선은 수백 개의 조합된 동선으로 구성되어 있다. 작업중 대전류에 의해 발생되는 열을 냉각하기 위해 수냉 케이블의 심선에 냉각수를 직접 통수하여 온도를 낮춰주고 있다.
수냉 케이블에 대전류가 흐르게 되면 자기장이 발생하여 수냉 케이블이 서로 밀고 당기면서 수냉 케이블의 심선에는 마모로 인한 단선이 발생하게 된다. 이때, 단선된 수냉 케이블의 심선은 입측 냉각수 유량에 의해 수냉 케이블의 냉각수 출구를 통해 출측 냉각수 통로로 배출되어 각 배관의 막힘 문제점을 유발하게 된다.
상기와 같은 문제로 인해 설비 관리자는 수냉 케이블의 수명이 다하기 이전에 주기적으로 교체해 생산 중단을 방지하고 있으나, 각각의 수냉 케이블 마다 수명이 달라 생산이 중단되거나 고가인 수냉 케이블의 자재비가 과다하게 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기로의 전극에 전력을 공급해주는 전기로 수냉 케이블의 심선 불량을 검출할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 각각 적어도 하나이며 교번하도록 배열되어 수냉 케이블의 단선을 검출하는 제1 검출망 및 제2 검출망, 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망과 각각 연결되어 검출 저항을 측정하는 제1 검출기 및 제2 검출기 및 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망 사이에 배치되어, 상기 제1 검출망과 상기 제2 검출망을 절연시키는 절연바를 포함하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치가 제공된다.
여기서, 상기 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치는 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기와 연결되어 검출 저항을 합성 및 판별함으로써 상기 단선을 판정하는 측정 저항을 계측하는 저저항 측정기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치는 상기 저저항 측정기와 연결되어 상기 측정 저항 중 기준치 이하의 상기 측정 저항을 알리는 경보 장치를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 측정 저항은 상기 단선의 수와 정량적으로 비례할 수 있다.
여기서, 상기 경보 장치는 램프일 수 있다.
또한, 상기 경보 장치는 알람 경보기일 수 있다.
한편, 상기 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치는 상기 단선을 점검 또는 배출하는 점검창을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 수냉 케이블은 냉각수 입구 및 냉각수 출구를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치는 상기 냉각수 출구에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망은 상기 단선을 포집할 수 있다.
또한, 상기 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치는 상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망을 탈착, 부착 또는 고정하는 고정링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기로의 전극에 전력을 공급해주는 전기로 수냉 케이블의 심선 불량을 검출할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치를 제공할 수 있다.
또한, 수냉 케이블의 상태를 사전에 판정할 수 있게 되어 생산 중단을 방지하고 이물질의 배관 내 누적을 방지함으로써 수냉 케이블의 냉각효율을 크게 향상시킴과 동시에 수냉 케이블 수명을 연장할 수 있다.
또한, 정확한 수명 관리로 설비가동 중 발생하는 수냉 케이블 고장을 방지해 설비 가동률 향상과 전원 설비 고장에 의한 대형 설비 사고를 예방할 수 있다.
또한, 정량적인 수냉 케이블의 수명 관리가 가능하여 작업자의 업무 표준에 의한 설비 관리 효과가 얻어지며, 또한 고액 자재비가 크게 절감되어 생산 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 종래의 전기로 전력 공급 및 수냉 케이블의 설치 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 A 부분의 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 1c는 종래의 수냉 케이블의 설치 단면도이다.
도 2a는 종래의 수냉 케이블의 분해 사시도이다.
도 2b는 종래의 수냉 케이블의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치가 구비된 전기로 수냉 케이블을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치, 저저항 검출기 및 경보 장치의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치의 검출망의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치의 검출망의 기능을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
종래에는 도 1a와 같이, 변압기(1)에서 출력되는 대전류를 2차 BUS(2, 2')와 수냉 케이블(4)을 통해 3상의 전극(5a, 5b, 5c: 5)에 공급하여 아크(7)를 발생시킨다. 상기 아크(7)는 전기로(9) 내에 있는 도체인 스크랩(8)을 통해 발생되고 이때의 열원으로 용해된다. 이때, 전극(5)은 상승 위치에서 자중에 의해 하강하게 된다. 전극(5)과 스크랩(8), 전극(5) 간의 접촉에 의한 아크(7)가 발생하며 전극(5)의 승?하강 제어는 스크랩(8)과 전극(5) 간의 임피던스 검출에 의한 전류 제어로 이루어진다.
전기로(9)에서 필요로 하는 전력은 변압기(1)에서 공급받아 수냉 케이블(4)을 통해 전달되며, 전기로(9)의 전극(5) 승?하강 및 전기로(9) 출강 시 회전이 필요하여 수냉 케이블(4)은 유동이 가능하도록 구비되어 있다. 도 1b 및 도 1c와 같이, 일반적으로 대전류에 견딜 수 있는 수냉 케이블(4)은 전류의 한계가 있어 한 개의 전극(5)에 4개의 수냉 케이블(4a, 4b, 4c, 4d)이 병렬로 설치되어 3상의 전극(5a, 5b, 5c: 5)에 총 12개의 케이블이 설치되어 있다.
수냉 케이블(4)은 2차 BUS(2, 2')와 암(3, 3') 양측에 고정되어 출강 및 스크랩(8) 장입시 루프(6)가 회전을 하여 장입을 하고 장입이 완료되면 다시 닫아 아킹 작업이 이루어지는데, 2차 BUS(2, 2')는 고정되어 있고 암(3, 3') 측만 회전하여 출강 및 장입이 반복적으로 이루어 진다. 이때, 수냉 케이블(4) 심선(43)이 꺽이는 현상이 반복적으로 이루어져 심선(43)이 단선된다.
또한, 도 2a 및 도 2b와 같이, 전기로 아크(7)의 용해에 있어 전력을 전달하는 수냉 케이블(4)의 심선(43)은 수백 개의 조합된 동선으로 구성되어 있고 작업중 대전류에 의한 열이 발생하므로 이를 냉각하기 위하여 일반적인 수단으로 수냉 케이블(4)의 심선(43)에 냉각수(10b, 10c)를 직접 통수하여 온도를 낮추어주고 있다. 수냉 케이블(4)에 대 전류가 흐르게 되면 많은 자기장이 발생하여 수냉 케이블(4)이 서로 밀고 당기면서 심한 요동이 발생하게 된다. 이때, 수냉 케이블(4)의 심선(43)에는 마모로 인한 단선이 발생하여 전기로 작업이 불가능하게 된다. 마모되어 떨어진 수냉 케이블(4)의 심선(43)은 입측 냉각수(10a) 유량에 의해 수냉 케이블(4)의 냉각수 출구(41)를 통해 출측 냉각수(10d) 통로로 배출되어 각 배관의 막힘 문제점을 유발하게 된다.
종래에는 이러한 심선(43)의 단선 상태를 확인할 수 없어 냉각수(10a, 10b, 10c, 10d) 온도의 변화로 심선(43)의 단선 상태를 판정하고 있으나 온도의 편차는 작업 상황, 냉각수(10a, 10b, 10c, 10d) 통수 조건에 따라 달라지므로 정확도가 떨어지며, 특히 대량(22m3/h)의 냉각수(10a, 10b, 10c, 10d)가 통수되므로 수냉 케이블(4) 내 대부분의 심선(43)이 단선되었을 때 약간의 변화가 나타나므로 생산 중단을 피할 수 없었다.
이러한 문제로 인해 설비 관리자는 수냉 케이블(4)의 수명이 다하기 이전에 주기적으로 교체해 생산 중단을 방지하고 있으나, 각각의 수냉 케이블(4) 마다 수명이 달라 생산 중단의 문제점을 피할 수 없으며, 설비 관리자의 판단에 의해 일정기간 사용 후 수냉 케이블(4)이 양호한 상태에서 교체 작업을 하는 문제로 고가인 수냉 케이블(4)의 자재비가 과다하게 소요되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 정량적인 수냉 케이블의 수명 관리가 가능하여 작업자의 업무 표준에 의한 설비 관리 효과가 얻어지며, 또한 고액 자재비가 크게 절감되어 생산 원가를 절감할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이하, 도 3a 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치가 구비된 전기로 수냉 케이블을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치, 저저항 검출기 및 경보 장치의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치의 검출망의 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 불량 검출 장치의 검출망의 기능을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기로 수냉 케이블(50)의 불량 검출 장치(20)는 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c), 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c)과 각각 연결되는 제1 검출기(24a) 및 제2 검출기(24c), 그리고 상기 제1 검출망(23a)과 상기 제2 검출망(23c)을 절연시키는 절연바(23b)를 포함한다.
여기서, 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c)은 각각 적어도 한 개 이상이며, 교번하도록 배열되어 단선된 수냉 케이블(50)의 단선을 검출하게 된다. 이때, 상기 제1 검출망(23a) 및 상기 제2 검출망(23c) 사이에는 절연바(23b)가 배치되어 상기 제1 검출망(23a)과 상기 제2 검출망(23c)을 절연시킨다.
또한, 제1 검출기(24a) 및 제2 검출기(24c)는 각각 상기 제1 검출망(23a) 및 상기 제2 검출망(23c)과 연결되어 검출 저항을 측정한다.
이에 따라서, 상기 제1 검출망(23a)은 제1 검출기(24a)를 통해 병렬 연결되고, 상기 제2 검출망(23c)은 제2 검출기(24c)를 통해 병렬 연결된다.
이때, 제1 검출망(23a) 및 제1 검출망(23a)의 탈?부착 또는 고정을 위한 고정링(22)을 이용하여 제1 검출망(23a) 및 제1 검출망(23a)을 고정할 수 있다.
여기서, 저저항 측정기(20)는 상기 제1 검출기(24a) 및 상기 제2 검출기(24c)와 연결되어 검출 저항을 합성 및 판별함으로써 단선을 판정하는 측정 저항을 계측할 수 있다.
또한, 저저항 측정기(20)와 연결되어 상기 측정 저항 중 기준치 이하의 측정 저항을 알리는 경우, 작업자에게 알릴 수 있는 경보 장치(L)가 더 구비될 수 있다. 여기서, 경보 장치(L)는 작업자가 쉽게 알 수 있도록 빛을 발생시키는 램프 또는 경보음을 내는 알람 경보기일 수 있다.
여기서는, 측정 저항이 단선의 수와 정량적으로 비례하는 것을 이용할 수 있다.
도 3a 도 3b, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 교번하도록 배열된 제1 검출망(23a) 및 제1 검출망(23a) 사이의 절연바(23b)는 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c) 보다 낮게 배치된다.
단선된 심선(53)이 발생되면, 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c)은 컵 모양으로 오목한 형태가 되어 단선된 심선(53)을 포집할 수 있게 된다.
수냉 케이블(50)은 순환품으로 일정기간 사용 후 수명이 다하면 교체를 해야 하므로 불량 검출 장치(20)의 탈?부착이 쉽도록 냉각수 입구(21) 측은 플랜지 등으로 구성한다. 여기서, 불량 검출 장치(20)의 냉각수 입구(21) 측은 상기 수냉 케이블(50)의 냉각수 출구(51)에 연결된다.
불량 검출 장치(20)에 의하여 검출된 단선된 심선(53)의 점검 또는 배출을 위하여 불량 검출 장치(20)의 일측면에 점검창(W)을 배치할 수도 있다.
실시예
수냉 케이블(50, 독일 Flohe사)을 445 ~ 857V의 전압, 40 ~ 65KA의 전류에서 테스트 하였으며, 수냉 케이블(50)의 굵기는 3600SQ이고, 길이는 11200mm이며, 단선 굵기는 0.5mm이다. 이때, 냉각수 유량은 22m3/h로 하였다. 수냉 케이블(50)의 냉각수 출구(51)에 불량 검출 장치(20)의 냉각수 입구(21)를 고정하여 심선(53)의 단선을 검출하였다. 테스트 중 발생된 심선(53)의 단선은 수냉 케이블(50)의 냉각수 출구(51)와 연결되어 있는 불량 검출 장치(20)의 제1 검출망(23a) 및 제2 검출망(23c)에 모이게 되고, 모인 단선된 심선(53)이 냉각수가 공급되는 유량 및 유속에 의해 제1 검출기(24a) 및 제2 검출기(24c)에 접촉되면서 정확하게 검출 저항을 측정할 수 있었다. 제1 검출기(24a) 및 제2 검출기(24c)와 연결되는 저저항 측정기(30)를 사용하여 검출 저항을 합성 및 판별함으로써 단선을 판정하는 측정 저항을 계측하였다.
상기 측정 저항 중 기준치 이하의 측정 저항은 저저항 측정기(30)와 연결된 경보 장치(L)를 통하여 알 수 있었다. 경보 장치(L)는 측정 저항이 단선의 수와 정량적으로 비례하는 원리를 이용한 것으로, 본 실시예에서는 램프를 사용하였다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1에서와 같이, 측정된 검출 저항이 0.087599mΩ 이하이면 심선(53)이 과다하게 단선된 것으로 불량 판정을 할 수 있다. 검출 저항을 통한 심선(53)의 불량, 양호 판정은 표 2의 합성 저항을 통해 판정 가능하다. 여기서, 케이블 사용횟수(charge)는 전기로에 스크랩을 넣어 용강을 만들어낸 횟수를 의미한다.
표 2의 값은 표 1의 실시예 1 내지 실시예 4를 통해 얻은 값으로, 표 1의 실시예의 경우 불량 검출 장치(20)를 통해 단선된 수량만큼의 저항이 자동으로 측정된다. 실시예 1의 경우, 불량 검출 장치(20)를 통해 검출 저항이 0.435995mΩ, 2가닥 단선)으로 표기되어 불량 판정 기준 저항인 0.087599mΩ, 10가닥 단선) 보다 검출 저항이 크므로 단선 상태가 양호함을 알 수 있었다. 실시예 2의 경우, 검출 저항이 0.079636mΩ, 11가닥 단선)으로 표기되어 불량 판정 기준 저항인 0.087599mΩ, 10가닥 단선) 보다 작아 심선(53)이 10가닥 이상 단선된 불량으로 판정할 수 있었다. 실시예 3의 경우, 불량 검출 장치(20)를 통해 검출 저항이 0.291996mΩ, 3가닥 단선)으로 표기되어 불량 판정 기준 저항(0.087599mΩ, 10가닥 단선) 보다 검출 저항이 크므로 단선 상태가 양호함을 알 수 있었다. 실시예 4의 경우에도, 불량 검출 장치(20)를 통해 검출 저항이 0.218997mΩ,4가닥 단선)으로 표기되어 불량 판정 기준 저항(0.087599mΩ, 10가닥 단선) 보다 검출 저항이 크므로 단선 상태가 양호함을 알 수 있었다. 또한, 검출 저항이 불량 값을 기준치 이하로 측정되면 경보 장치(L)로 출력해 작업자에게 불량 상태를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기로의 전극에 전력을 공급해주는 전기로 수냉 케이블의 심선 불량을 검출할 수 있는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치를 제공할 수 있다.
또한, 수냉 케이블의 상태를 사전에 판정할 수 있게 되어 생산 중단을 방지하고 이물질의 배관 내 누적을 방지함으로써 수냉 케이블의 냉각효율을 크게 향상시킴과 동시에 수냉 케이블 수명을 연장할 수 있다.
또한, 정확한 수명 관리로 설비가동 중 발생하는 수냉 케이블 고장을 방지해 설비 가동률 향상과 전원 설비 고장에 의한 대형 설비 사고를 예방할 수 있다.
또한, 정량적인 수냉 케이블의 수명 관리가 가능하여 작업자의 업무 표준에 의한 설비 관리 효과가 얻어지며, 또한 고액 자재비가 크게 절감되어 생산 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
20: 불량 검출 장치 22: 고정링
23a: 제1 검출망 23b: 절연바
23c: 제2 검출망 24a: 제1 검출기
24c: 제2 검출기 30: 저저항 검출기
50: 수냉 케이블 53: 심선
L: 경보 장치 W:점검창

Claims (11)

  1. 각각 적어도 하나이며, 교번하도록 배열되어 수냉 케이블의 단선을 검출하는 제1 검출망 및 제2 검출망;
    상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망과 각각 연결되어 검출 저항을 측정하는 제1 검출기 및 제2 검출기; 및
    상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망 사이에 배치되어, 상기 제1 검출망과 상기 제2 검출망을 절연시키는 절연바
    를 포함하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기와 연결되어 검출 저항을 합성 및 판별함으로써 상기 단선을 판정하는 측정 저항을 계측하는 저저항 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저저항 측정기와 연결되어 상기 측정 저항 중 기준치 이하의 상기 측정 저항을 알리는 경보 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측정 저항은 상기 단선의 수와 정량적으로 비례하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 경보 장치는 램프인 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 경보 장치는 알람 경보기인 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단선을 점검 또는 배출하는 점검창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수냉 케이블은 냉각수 입구 및 냉각수 출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망은 상기 단선을 포집하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출망 및 상기 제2 검출망을 탈착, 부착 또는 고정하는 고정링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 수냉 케이블의 불량 검출 장치.
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