KR20130043579A - 용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한 장치 - Google Patents

용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한 장치 Download PDF

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에릭 베 보르텔스
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Abstract

본 발명은, 용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한, 그리고 용철 또는 용강 상에 있는 슬래그의 시료를 취하기 위한 장치로서, 침지 단부 및 측방향 둘레면을 포함하는 캐리어 튜브를 구비하고, 캐리어 튜브의 침지 단부는, 침지 단부 및 그 위에 배치되는 측방향 둘레면을 포함하는 측정 헤드를 구비하며, 이에 따라 장치의 내측에 존재하는 시료 챔버에 대한 하나의 유입구 개구 또는 적어도 하나의 센서는 측정 헤드의 침지 단부에 배치되는 것인 장치에 있어서, 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면이 그 위에 배치되는 유입구 개구를 갖고, 이 유입구 개구는 유입구 채널을 통해 연장되어 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 내부에 배치되는 프리챔버에 합체되는 것, 그리고 프리챔버는 측정 헤드의 침지 단부로부터 멀리 떨어진 그 단부에서 슬래그 시료 챔버 내로 합체되는 유입 개구를 포함하며, 상기 슬래그 시료 챔버는 침지 단부로부터 멀리 떨어진 장치의 내부에서 프리챔버 측에 마련되는 것을 특징으로 하는 장치에 관한 것이다.

Description

용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한 장치{DEVICE FOR THE MEASURING OF PARAMETERS OR FOR TAKING SAMPLES IN MELTED IRON OR MELTED STEEL}
본 발명은, 용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한, 그리고 용철 또는 용강 상에 있는 슬래그의 시료를 취하기 위한 장치로서, 침지 단부 및 측방향 둘레면을 포함하는 캐리어 튜브를 구비하고, 캐리어 튜브의 침지 단부는, 침지 단부 및 그 위에 배치되는 측방향 둘레면을 포함하는 측정 헤드를 구비하며, 이에 따라 장치의 내측에 존재하는 시료 챔버에 대한 하나의 유입구 개구 또는 적어도 하나의 센서는 측정 헤드의 침지 단부에 배치되는 것인 장치에 관한 것이다.
이러한 유형의 장치는, 예컨대 DE 197 58 595 B4로부터 공지되어 있다. 상기 문헌은, 장치의 정면에 열전쌍 및 열전쌍 위에 배치되는 시료 챔버에 대한 유입구 개구 양자 모두를 구비하는 장치를 설명하고 있다. 상기 시료 챔버는 슬래그 시료를 취하기에 매우 적합하다. 더욱이, 용탕의 시료를 취하기에 매우 적합한 시료 챔버에 대한 다른 유입구가 상기 장치의 정면에 배치된다. 상기 간행 문헌으로부터 공지된 다른 장치는, 2개의 측방향 유입구 개구를 갖는 시료 채취 장치를 포함한다.
유사한 시료 채취 장치가 예컨대 DE 197 52 743 C5로부터 공지되어 있다. 슬래그 시료를 위한 시료 채취 장치는 또한 EP 1 183 513 B1로부터 공지되어 있다. 이들은 대체로 DE 197 58 595 B4로부터 이미 공지된 시료 채취 장치에 대응한다.
액체 금속 침전물로부터 슬래그 및 다른 비금속 함유물이 생성되는 용탕에 대한 시료 채취 장치는, 예컨대 DE 41 29 930 A1 또는 US 5,415,052 또는 US 5,515,739로부터 공지되어 있다. 이와 관련하여, 용탕이 시료 챔버 내로 유동할 때 용탕으로부터 분리되는 오염물질은, 용탕을 위한 시료 챔버로부터 상류에 위치하게 되는 프리챔버(pre-chamber)에 수집된다.
본 발명의 목적은, 시료 채취 장치, 특히 슬래그 시료를 취하기 위한 시료 채취 장치를 개선하는 것, 그리고 고품질의 시료를 제공하고 정확한 분석을 가능하게 하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 충족된다. 유리한 개량은 종속항에 특정되어 있다. 본 발명은, 특히, 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면이 그 위에 배치되는 유입구 개구를 갖고, 이 유입구 개구는 유입구 채널을 통해 연장되어 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 내부에 배치되는 프리챔버에 합체되는 것, 그리고 프리챔버는 측정 헤드의 침지 단부로부터 멀리 떨어진 그 단부에서 슬래그 시료 챔버 내로 합체되는 유입 개구를 포함하며, 상기 슬래그 시료 챔버는 침지 단부로부터 멀리 떨어진 장치의 내부에서 프리챔버 측에 마련되는 것을 특징으로 한다.
이는, 용강에 깊숙이 침지된 장치의 정면에서의 측정 또는 시료 채취를 가능하게 할 뿐만 아니라, 용탕 상에 있는 슬래그 층의 높이로, 더 위에 위치하게 되는 위치로부터의 시료 채취를 가능하게 한다. 이와 관련하여, 슬래그는 우선 프리챔버 내로 안내된 후 시료 챔버 내로 안내되는데, 슬래그는 용강보다 중량이 더 가볍기 때문에 이에 따라 슬래그는 상승하며, 또한 프리챔버 내로 침투할 가능성이 있는, 보다 무거운 용탕 부분은 프리챔버에 남게 된다. 이에 따라 고품질의 슬래그 시료를 획득하는 것이 가능해진다.
용강 상에 있는 슬래그 층의 두께 및 침지 깊이는 비교적 널리 알려져 있기 때문에, 상기 정면이 용탕 내에 배치되는 반면 측방향 유입구 개구는 슬래그 층에 배치되도록 하는 방식으로 장치의 침투 깊이는 매우 정확하게 제어될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 침지 프로브에 있어서, 측정 헤드는 일반적으로, 캐리어 튜브의 침지 단부에 배치되는 별도의 구성요소이며 그 위에 또는 내부에 배치되는 센서 또는 시료 챔버를 구비한다. 이러한 유형의 측정 헤드는 대부분의 경우 실질적으로 금속으로 제조되며, 특히 강 또는 파운드리샌드(foundry sand) 또는 시멘트로 제조된다. 일반적으로, 캐리어 튜브는 판지로 제조되며 소위 랜스(lance) 상에 부착되는데, 상기 랜스는 자동으로 또는 수동으로 작동되고 용융물(melted mass) 내로 측정 헤드를 갖춘 캐리어 튜브를 침지시키기 위해 사용된다. 상기 랜스는 다수의 용도에 적절하지만, 측정 헤드를 갖춘 캐리어 튜브는 단일 측정에서 소비된 후 교체될 필요가 있다.
특히 금속 튀김 방호층(metallic splash guard layer)이 캐리어 튜브의 측방향 둘레면 상에 배치되는 것이 유리하다. 상기 금속 튀김 방호층은 유리하게는 튜브 형상을 갖도록 마련될 수 있는데, 이에 따라 금속 튀김 방호층은 캐리어 튜브의 외벽에 대해 둘레방향으로 접촉한다.
유리하게는, 상기 금속 튀김 방호층은, 유입구 개구 자체를 덮거나 숨기지 않으면서 캐리어 튜브의 측방향 둘레면 상에 배치되는 유입구 개구를 둘러쌀 수 있다. 금속 튀김 방호층은, 특히 캐리어 튜브로부터 멀리 향하여, 즉 반경방향 외측을 향해 적어도 250 제곱센티미터의 표면적을 가질 수 있다. 이는, 예컨대 대략 80 밀리미터의 직경을 갖는 일반적인 캐리어 튜브의 경우에 유리하다.
금속 튀김 방호층은 유입구 개구의 바로 근처에서 캐리어 튜브 재료를 보호하며, 이에 따라 캐리어 튜브의 일부 또는 그 연소 생성물이 프리챔버에 유입되지 못하도록 하고 또한 슬래그 층 내로의 캐리어 튜브의 침지 시에 시료 챔버로 유입되어 시료를 오염시키지 못하도록 한다. 이는 시료의 품질을 개선시킨다. 바람직하게는, 금속 튀김 방호층은, 그 침지 단부로부터 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구 위에 있는 위치까지 캐리어 튜브를 둘러싼다.
금속 튀김 방호층은 비교적 얇게, 예컨대 대략 0.5 밀리미터의 두께를 갖도록 마련될 수 있다. 이는, 금속 튀김 방호층이 캐리어 튜브를 보호하도록 하는 한편 슬래그를 이용한 시료 챔버의 고품질 충전이 보장되도록 장치가 슬래그 층 내로 침투하도록 하는 데 있어서 유리하다. 이어서, 금속 튀김 방호층은, 장치가 용융물로부터 끌어내질 때 시료를 담고 있는 시료 챔버가 더욱 용이하게 장치로부터 제거될 수 있도록, 용해될 수 있는 것이 유리하다.
측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구와 측정 헤드의 침지 단부 사이의 거리는 50 센티미터 미만인 것이 유리하다. 더욱이, 이 거리는 15 센티미터 초과인 것이 유리하다. 이러한 수단에 의해, 측부 상에 배치되는 유입구 개구는 슬래그 층에 매우 견고하게 위치설정되는 한편, 동시에 용철 또는 용강에서의 측정 헤드의 침지 단부의 침투 깊이는 충분하게 된다.
유리하게는, 슬래그가 충분한 정도로 전체 유입 재료로부터 분리되도록 그리고 시료 챔버 내의 슬래그 시료가 최적의 품질을 갖도록 하기 위해 프리챔버의 체적은 슬래그 시료 챔버의 체적보다 크다. 이와 관련하여, 프리챔버의 크기는 시료 챔버의 크기의 대략 2배인 것이 유리할 수 있다. 또한, 측방향 둘레면에 배치되는 프리챔버에 대한 유입구 개구의 직경은 슬래그 시료 챔버 내로 합체되는 유입 개구의 직경보다 큰 것이 유리하다. 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구는 유리하게는 가연성 재료를 통해, 특히 종이 또는 판지를 통해 덮이게 될 수 있다.
더욱이, 슬래그 시료 챔버는 프리챔버를 향하는 그 단부에서 그리고 프리챔버로부터 멀리 향하는 그 단부에서 금속 플레이트를 통해 경계가 결정되는 것이 유리한데, 왜냐하면 이는 시료의 냉각 과정에 유리할 뿐만 아니라 분석에 사용될 수 있는 매끄러운 시료면을 생성하기 때문이다.
또한, 슬래그 시료 챔버는 프리챔버를 향하는 그 단부와 프리챔버로부터 멀리 향하는 그 단부 사이에서 원추형 형상으로 마련되는 벽을 통해 경계가 결정되는 것이 유리한데, 왜냐하면 이는 시료 챔버로부터 시료가 더욱 용이하게 제거될 수 있도록 하기 때문이다.
이하에서는, 도면에 기초하여 예시적인 방식으로 더욱 상세하게 본 발명이 설명된다.
본 발명에 따르면, 시료 채취 장치, 특히 슬래그 시료를 취하기 위한 시료 채취 장치를 개선할 수 있고, 고품질의 시료의 제공 및 정확한 분석이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 침지 단부를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 침지 단부의 단면을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 실시예에는, 측정 헤드(2)를 지지하기 위해 판지로 제조되는 캐리어 튜브(1)가 마련된다. 측정 헤드(2)는 캐리어 튜브(1)의 침지 단부에 배치된다. 측정 헤드는 파운드리샌드 또는 시멘트로 제조된다. 이 측정 헤드의 침지 단부에는 보호 캡(3)이 마련되는데, 이 보호 캡은, 슬래그 층을 통한 침지 중에 그리고 운반 중에 측정 헤드(2)에 배치된 센서 또는 시료 챔버를 보호한다. 보호 캡(3)은 강으로 제조된다. 측정 헤드(2) 위로, [보호 캡(3)의] 침지 단부로부터 대략 20 내지 25 센티미터 거리에, 유입구 개구(4)가 캐리어 튜브(1) 내에서 측방향으로 배치된다.
캐리어 튜브(1)의 침지 단부는 튀김 방호층(5)에 의해 둘러싸이게 되는데, 이 튀김 방호층은 측정 헤드(2)에서 시작하여 유입구 개구(4) 위로 몇 센티미터의 위치까지 대략 0.5 밀리미터의 두께를 갖는다. 튀김 방호층(5)은 강으로 제조될 수 있다. 유입구 개구(4)의 외측면은 판지로 된 층을 통해 덮일 수 있다.
도 2는 유사한 구성을 도시한 것인데, 튀김 방호층(5')은, 캐리어 튜브(1)의 침지 단부에서처럼, 즉 바로 측정 헤드(2)에서 일찍 시작되지 않고, 단지 몇 센티미터 아래에서, 즉 침지 방향으로 볼 때 유입구 개구(4)의 앞에서 시작되며, 침지 단부로부터 멀리 향하는 단부 상에서 유입구 개구(4) 뒤로 몇 센티미터의 위치까지 연장된다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 실시예의 세부사항을 도시한 것이다. 보호 캡에 의해 덮이게 되는 산소 센서(6)가 측정 헤드(2)에 배치된다. 산소 센서(6)는 전기화학적 센서이다. 상대 전극(counter-electrode)으로서, 대응하는 배스 접점(7; bath contacts)이 또한 측정 헤드(2)에 배치된다. 더욱이, 측정 헤드(2)는, 또한 캡을 통해 보호되는 온도 센서(8)로서 열전쌍을 구비한다. 유리하게는, 용탕을 위한 시료 챔버(10)에 대한 유입구 개구(9)가 측정 헤드(2)의 침지 단부에 배치된다.
측방향 유입구 개구(4)는, 시멘트(12)에 의해 캐리어 튜브(1) 내 적소에 고정되는 석영 튜브(11)로 제조된다. 석영 튜브(11)는 슬래그 시료 채취를 위해 프리챔버(13) 내로 합체되며, 거기에서 금속 홀더(14)를 통해 지지된다. 프리챔버(13)는, 침지 단부로부터 멀리 향하는 그 단부에서, 슬래그 시료 챔버(16)에 대한 유입구 개구(15)를 포함한다. 유입구 개구(4)의 직경은, 유입 개구(15)의 직경의 크기의 대략 3배이다. 유입구 개구(4)는 시료를 취하기 이전에 프리챔버(13) 및 슬래그 시료 챔버(16)를 폐쇄하는 판지층(17)을 통해 덮이게 되며, 프리챔버(13) 또는 슬래그 시료 챔버(16) 내로의 재료의 우연한 진입을 방지한다.
슬래그 시료 챔버(16)는, 그 침지 단부에서 그리고 침지 단부로부터 멀리 향하는 그 단부에서, 강 디스크(18, 18')에 의해 경계가 결정되며, 그 측방향 둘레면(19)도 또한 강으로 제조된다. 슬래그 시료 챔버는, 경화된 시료를 더욱 용이하게 취할 수 있도록 하기 위해 약간 원추형 형상으로 마련된다. 프리챔버(13)의 직경 및 슬래그 시료 챔버(16)의 평균 직경은 대략 35 밀리미터이며, 프리챔버(13)의 체적은 슬래그 시료 챔버(16)의 체적의 대략 2배이다. 슬래그 시료 챔버(16)의 체적은, 슬래그 시료의 중량이 80 그램이 되도록 하기 위해 대략 40 세제곱 센티미터가 된다. 보통, 슬래그 분석을 위해 적어도 40 그램이 필요하다.
캐리어 튜브(1)의 내측에는, 그 내부에 배치되는 소위 내부 판지 튜브(20, 20')가 마련되는데, 이는 슬래그 시료 챔버(16), 프리챔버(13) 및 다른 설비를 적소에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 장치는 비교적 용이하게 제조될 수 있고 개별적인 부분이 정확하게 조정될 수 있다.
1 : 캐리어 튜브 2 : 측정 헤드
3 : 보호 캡 4 : 유입구 개구
5 : 튀김 방호층

Claims (12)

  1. 용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한, 그리고 용철 또는 용강 상에 있는 슬래그의 시료를 취하기 위한 장치로서, 침지 단부 및 측방향 둘레면을 포함하는 캐리어 튜브를 구비하고, 캐리어 튜브의 침지 단부는, 침지 단부 및 그 위에 배치되는 측방향 둘레면을 포함하는 측정 헤드를 구비하며, 이에 따라 장치의 내측에 존재하는 시료 챔버에 대한 하나의 유입구 개구 또는 하나 이상의 센서는 측정 헤드의 침지 단부에 배치되는 것인 장치에 있어서, 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면이 그 위에 배치되는 유입구 개구를 갖고, 이 유입구 개구는 유입구 채널을 통해 연장되어 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 내부에 배치되는 프리챔버에 합체되는 것, 그리고 프리챔버는 측정 헤드의 침지 단부로부터 멀리 떨어진 그 단부에서 슬래그 시료 챔버 내로 합체되는 유입 개구를 포함하며, 상기 슬래그 시료 챔버는 침지 단부로부터 멀리 떨어진 장치의 내부에서 프리챔버 측에 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 금속 튀김 방호층이 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 튀김 방호층은 튜브 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 금속 튀김 방호층은 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치된 유입구 개구를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 금속 튀김 방호층은, 캐리어 튜브로부터 멀리 향하여 250 ㎠ 이상의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구와 측정 헤드의 침지 단부 사이의 거리는 50 ㎝ 미만인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 측정 헤드 또는 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구와 측정 헤드의 침지 단부 사이의 거리는 15 cm 초과인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 프리챔버의 체적은 슬래그 시료 챔버의 체적보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는, 프리챔버에서의 유입구 개구의 직경은 슬래그 시료 챔버 내로 합체되는 유입 개구의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 캐리어 튜브의 측방향 둘레면에 배치되는 유입구 개구는 가연성 재료를 통해 덮이게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 슬래그 시료 챔버는 프리챔버를 향하는 그 단부에서 그리고 프리챔버로부터 멀리 향하는 그 단부에서 금속 플레이트를 통해 경계가 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 슬래그 시료 챔버는 프리챔버를 향하는 그 단부와 프리챔버로부터 멀리 향하는 그 단부 사이에서 원추형 형상으로 마련되는 벽을 통해 경계가 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020120114667A 2011-10-20 2012-10-16 용철 또는 용강에서 시료를 취하거나 또는 파라메타를 측정하기 위한 장치 KR20130043579A (ko)

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