KR20120032860A - 슬래그 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬래그 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 특히, 래들에 담겨지는 용강의 슬래그 두께를 측정할 수 있는 슬래그 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
본 발명은, 래들에 담긴 용강, 슬래그의 온도를 감지하는 다수의 센싱부를 갖는 온도감지부; 상기 온도감지부가 용강에 잠기도록 상기 온도감지부를 승강시키는 승강부; 및 상기 센싱부로부터 송신되는 온도 데이터를 비교하여 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하고, 두 개의 상기 센싱부 사이의 거리를 슬래그의 두께로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치를 제공한다.

Description

슬래그 측정장치 및 그 측정방법 {MEASURING APPARATUS FOR SLAG AND MEASURING METHOD THEREOF}
본 발명은 슬래그 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 특히, 래들에 담겨지는 용강의 슬래그 두께를 측정할 수 있는 슬래그 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철이 고체가 되는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
철광석으로 강철을 만드는 공정 중 앞 단계인 선철을 만드는 공정을 제선이라 하고, 선철로 강철을 만드는 공정을 제강이라 한다.
연주공정은 액체생태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다.
이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다.
또한, 슬래브는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연장치를 통과하면서 열연코일이나 열연강판 등으로 만들어진다.
제강공정에서 용간의 표면에 형성되는 슬래그는 용강의 온도 저하를 방지하는 단열재로 작용한다.
또한, 슬래그는 래들 내부의 내화물을 열화시키고 용강의 청정성을 저해시키는 작용을 한다.
따라서 제강공정에서 슬래그의 두께 관리는 중요한 부분이다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 제강공정용 래들에 담겨지는 용강의 슬래그 두께를 측정할 수 있는 슬래그 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 래들에 담긴 용강, 슬래그의 온도를 감지하는 다수의 센싱부를 갖는 온도감지부; 상기 온도감지부가 용강에 잠기도록 상기 온도감지부를 승강시키는 승강부; 및 상기 센싱부로부터 송신되는 온도 데이터를 비교하여 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하고, 두 개의 상기 센싱부 사이의 거리를 슬래그의 두께로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치를 제공한다.
또한, 상기 온도감지부는, 승강부에 의해 상승 또는 하강되는 지지봉; 상기 지지봉에 설치되는 보호파이프; 및 상기 보호파이프 내부에 설치되고 다수 개가 간격을 유지하며 연속되게 배치되는 상기 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지봉의 둘레면에는 상기 센싱부를 구비하는 복수 개의 상기 보호파이프가 연속되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도감지부는 상기 승강부에 유동 가능하게 설치되고, 상기 지지봉의 하단에는 상기 온도감지부가 수직방향을 유지토록 하는 추부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱부는 재질이 다른 금속부재가 연결되어 온도 변화에 따라 다르게 변형되는 금속부재의 변형량에 의해 온도를 감지하는 열전대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (a) 용강이 담긴 래들에 다수 개의 센싱부가 연속되게 설치되어 이루어지는 온도감지부를 삽입하는 단계; (b) 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하는 단계; 및 (c) 두 개의 상기 센싱부 사이의 거리를 계산하여 슬래그의 두께를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하면 상기 온도감지부의 하강을 중단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 슬래그 측정장치 및 그 측정방법은 래들에 별도의 측정장치를 설치하지 않고 대기, 슬래그 및 용강의 온도 차이를 측정하여 슬래그의 두께를 산출할 수 있으므로 측정장치의 구조가 단순화되고 슬래그의 두께를 정확히 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치의 온도감지부가 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 작동 상태도 및 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정방법이 도시된 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 슬래그 측정장치 및 그 측정방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치의 온도감지부가 도시된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 작동 상태도 및 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정장치는 래들(10)에 담긴 용강(3), 슬래그(7)의 온도를 감지하는 다수의 센싱부(76)를 갖는 온도감지부(70)와, 온도감지부(70)가 용강(3)에 잠기도록 온도감지부(70)를 승강시키는 승강부(30)와, 센싱부(76)로부터 송신되는 온도 데이터를 비교하여 이웃하는 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 센싱부를 결정하고, 두 개의 센싱부 사이의 거리를 슬래그(7) 두께로 판단하는 제어부(미도시)를 포함한다.
제강공정에서 발생되는 슬래그(7)의 두께는 정련작업이나 부원료 투입기준량을 산출하기 위해 요구되는 데이터이므로 래들(10)에 담긴 용강(3)의 탕면에 온도감지부(70)를 삽입하여 용강(3), 슬래그(7) 및 대기의 온도를 감지하여 슬래그(7)의 두께를 판단한다.
작업자의 조작에 의해 승강부(30)가 구동되면 온도감지부(70)가 래들(10) 내부로 하강하면서 용강(3) 내부로 삽입된다.
온도감지부(70)가 용강(3), 슬래그(7) 및 대기에 동시에 접촉되도록 온도감지부(70)의 일부분을 용강(3) 내부에 삽입하면 용강(3), 슬래그(7) 및 대기의 온도를 동시에 감지할 수 있게 된다.
이때, 온도감지부(70)에 의해 감지되는 용강(3), 슬래그(7) 및 대기 사이의 온도 차이가 크기 때문에 도 3에 도시된 그래프와 같이 온도가 급격히 증가하는 변곡점이 발생된다.
온도 그래프의 변곡점은 용강(3)과 슬래그(7) 사이의 경계면과 슬래그(7)와 대기 사이의 경계면에서 발생되므로 변곡점이 발생되는 온도감지부(70)의 높이를 측정하면 변곡점 사이의 거리를 산출하여 슬래그(7)의 두께를 판단할 수 있게 된다.
온도감지부(70)는 승강부(30)에 의해 상승 또는 하강되는 지지봉(72)과, 지지봉(72)에 설치되는 보호파이프(74)와, 보호파이프(74) 내부에 설치되고 다수 개가 일정한 간격(a)을 유지하며 연속되게 배치되는 센싱부(76)를 포함한다.
승강부(30)에 의해 지지봉(72)이 래들(10) 내부로 삽입되면 지지봉(72)의 둘레면에 설치되는 보호파이프(74)가 용강(3) 내부로 삽입되므로 보호파이프(74) 내부에 설치되는 센싱부(76)에 의해 용강(3), 슬래그(7) 및 대기의 온도를 동시에 감지할 수 있게 된다.
보호파이프(74) 내부에는 다수 개의 센싱부(76)가 수직방향으로 연속되게 일정한 간격(a)을 유지하면 설치된다.
따라서 온도감지부(70)의 일부분이 용강(3) 내부에 삽입되면 보호파이프(74) 하측에 설치되는 센싱부(76)는 용강(3) 내부에 삽입되고, 보호파이프(74)의 중앙부에 설치되는 센싱부(76)는 슬래그(7) 내부에 배치되고, 보호파이프(74) 상부에 설치되는 센싱부(76)는 대기 중에 배치된다.(도 3 참조)
따라서 각각의 센싱부(76)로부터 송신되는 온도 데이터에 의해 용강(3), 슬래그(7) 및 대기의 온도를 동시에 비교할 수 있게 된다.
다수 개의 센싱부(76) 중에 온도 차이가 급격히 변화되는 센싱부(76)를 판단하고, 온도 차이가 급격히 변화되는 두 개의 센싱부(76)의 사이의 거리를 계산하면 슬래그(7)의 두께를 판단할 수 있게 된다.
지지봉(72)의 둘레면에는 복수 개의 보호파이프(74)가 연속되게 설치되고, 각각의 보호파이프(74) 내부에는 다수 개의 센싱부(76)가 일정 간격을 유지하면 수직방향으로 연속되게 설치된다.
따라서 다수 보호파이프(74) 중 어느 하나의 보호파이프(74)가 파손되어도 나머지 보호파이프(74)에 설치된 센싱부(76)에 의해 슬래그(7)의 두께를 판단할 수 있게 된다.
센싱부(76)는 재질이 다른 금속부재가 연결되어 온도 변화에 따라 다르게 변형되는 금속부재의 변형량에 의해 온도를 감지하는 열전대를 포함한다.
따라서 고온의 용강(3)에 내부에 센싱부(76)가 삽입되어도 용강(3)의 고온에 의해 센싱부(76)가 오작동 되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
미설명부호 50은 온도감지부(70)가 하단에 설치되고 승강부(30)에 의해 수직방향으로 이동되는 가이드봉(50)이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정방법이 도시된 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 측정방법은 용강(3)이 담긴 래들(10)에 다수 개의 센싱부(76)가 연속되게 설치되어 이루어지는 온도감지부(70)를 삽입하는 단계(S10)와, 이웃한 센싱부(76)와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 센싱부(76)를 결정하는 단계(S20)와, 두 개의 센싱부(76) 사이의 거리를 계산하여 슬래그(7)의 두께를 판단하는 단계(S30)를 포함한다.
슬래그(7) 측정공정이 개시되면 제어부의 신호에 따라 승강부(30)가 구동되어 온도감지부(70)를 래들(10) 내부로 하강시킨다.
이때, 승강부(30)에 의해 지지봉(50)이 수직방향을 유지하도록 제어되기 때문에 변곡점이 발생되는 센싱부(76) 사이의 거리가 슬래그(7)의 두께와 거의 동일하게 유지된다.
승강부(30)의 작동에 의해 온도감지부(70)가 래들(10) 내부로 하강하기 시작한 후에 이웃한 센싱부(76)와 온도 차이가 설정치 이상인 센싱부(76)가 두 개 이상 감지되면 온도감지부(70)의 하강을 중단하게 된다.
따라서 온도감지부(70)의 하부는 용강(3)에 접촉되고, 온도감지부(70)의 중앙부는 슬래그(7)에 접촉되고, 온도감지부(70)의 상부는 대기에 접촉된다.
온도감지부(70)가 상기한 바와 같은 높이에 배치되면 온도감지부(70)에서 용강(3), 슬래그(7) 및 대기의 온도를 동시에 감지할 수 있게 되고, 온도감지부(70)의 높이에 따른 온도 그래프에서 온도가 급격히 상승되는 두 개의 변곡점이 생성된다.
제어부에서는 온도 그래프의 변곡점에 해당되는 두 개의 센싱부(76) 사이의 거리를 측정하여 변곡점 사이의 거리를 슬래그(7)의 두께로 판단하게 된다.
센싱부(76)는 최초에 설치될 때에 일정한 간격(a)을 유지하도록 설치된다.
따라서 변곡점에 해당되는 두 개의 센싱부(76)가 판단되면 두 개의 센싱부(76) 사이에 설치되는 센싱부(76)의 개수와 센싱부(76) 사이의 간격(a)을 곱하여 두 개의 센싱부(76) 사이의 거리를 판단할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 측정장치가 도시된 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬래그 측정장치의 온도감지부(170)는 승강부(130)에 유동 가능하게 설치되고, 지지봉(72 : 도 2 참조)의 하단에는 온도감지부(170)가 수직방향을 유지토록 하는 추부재(180)가 설치된다.
승강부(130)에 의해 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 가이드봉(150)은 승강부(130)에 회전 가능하게 설치되고, 온도감지부(170)의 지지봉(72) 하단에 추부재(180)가 설치되므로 가이드봉(150) 및 온도감지부(170)는 추부재(180)에 의해 항상 수직방향을 유지하게 된다.
따라서 온도감지부(170)가 용강(3) 내부에 삽입될 때에 온도감지부(170)가 경사지게 삽입되어 변곡점을 이루는 센싱부(76 : 도 2 참조) 사이의 거리와 슬래그(7)의 두께 사이의 오차가 설정범위 이상으로 커지는 것을 방지하게 된다.
여기서, 가이드봉(150)과 승강부(130) 사이의 연결구조는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
이로써, 제강공정용 래들에 담겨지는 용강(3)의 슬래그(7) 두께를 측정할 수 있는 슬래그 측정장치 및 그 측정방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 슬래그 측정장치 및 그 측정방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 슬래그 측정장치 및 그 측정방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 측정장치 및 측정방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 래들 30 : 승강부
50 : 가이드봉 70 : 온도감지부
72 : 지지봉 74 : 보호파이프
76 : 센싱부 180 : 추부재

Claims (7)

  1. 래들에 담긴 용강, 슬래그의 온도를 감지하는 다수의 센싱부를 갖는 온도감지부;
    상기 온도감지부가 용강에 잠기도록 상기 온도감지부를 승강시키는 승강부; 및
    상기 센싱부로부터 송신되는 온도 데이터를 비교하여 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하고, 두 개의 상기 센싱부 사이의 거리를 슬래그의 두께로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도감지부는,
    승강부에 의해 상승 또는 하강되는 지지봉;
    상기 지지봉에 설치되는 보호파이프; 및
    상기 보호파이프 내부에 설치되고 다수 개가 간격을 유지하며 연속되게 배치되는 상기 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지봉의 둘레면에는 상기 센싱부를 구비하는 복수 개의 상기 보호파이프가 연속되게 설치되는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 온도감지부는 상기 승강부에 유동 가능하게 설치되고, 상기 지지봉의 하단에는 상기 온도감지부가 수직방향을 유지토록 하는 추부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센싱부는 재질이 다른 금속부재가 연결되어 온도 변화에 따라 다르게 변형되는 금속부재의 변형량에 의해 온도를 감지하는 열전대를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정장치.
  6. (a) 용강이 담긴 래들에 다수 개의 센싱부가 연속되게 설치되어 이루어지는 온도감지부를 삽입하는 단계;
    (b) 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하는 단계; 및
    (c) 두 개의 상기 센싱부 사이의 거리를 계산하여 슬래그의 두께를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 이웃한 상기 센싱부와 온도 차이가 설정치 이상인 두 개의 상기 센싱부를 결정하면 상기 온도감지부의 하강을 중단하는 것을 특징으로 하는 슬래그 측정방법.
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