KR20130046665A

KR20130046665A - 래들 내 용선량 측정 장치

Info

Publication number: KR20130046665A
Application number: KR1020110111188A
Authority: KR
Inventors: 위창현; 김종덕
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-08

Abstract

본 발명은 래들 내 용선량을 측정함에 따라 임펠러의 침적깊이를 용이하게 설정할 수 있는 래들 내 용선량 측정 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 래들의 용선 내에 일정 깊이로 침지되며, 용선량에 따라 서로 다른 높이로 배치된 복수의 와이어에 선택적으로 전류가 흐르는 레벨감지수단과, 상기 복수의 와이어에 각각 전기적으로 연결되며, 각 와이어의 전류흐름 여부에 따라 합성저항값이 가변되는 가변저항부와, 상기 가변저항부와 직렬로 연결되며, 입력전원을 상기 가변저항부와 일정 전압으로 분압하는 분압저항부, 및 상기 래들 내의 용선량을 예측하기 위하여 상기 분압저항부에 병렬로 연결되며, 상기 분압저항부에 인가되는 전압을 측정하는 전압측정수단을 제공한다.

Description

래들 내 용선량 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING QUANTITY OF PIG IRON IN LADLE}

본 발명은 용선량 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래들 내 용선량을 측정하기 위한 측정 장치에 관한 것이다.

철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 공정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린 등의 예비처리 공정을 수행하여 용강을 제조한다. 용강은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정을 거친 후 용강 내 성분을 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거치게 되고, 2차 정련이 완료되면 용강 내 성분 조정이 완료된다. 2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동하게 되고, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 반제품이 성형된다. 이와 같이 성형된 반제품은 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 압연 코일, 후판 등 목표하는 최종 제품으로 제조된다.

용선은 1차 정련 즉 탈탄과 탈산 처리 전에 예비처리 과정을 거치게 되는데 용선 예비처리는 필요에 따라 용선의 황이나 인 성분을 제거하는 탈황, 탈린 공정을 일컫는다. 용선 예비처리는 기계식 교반법에 의해 이루어질 수도 있으며, 극저린 강의 제조시 탈린 전로에서 탈린 공정을 수행하기도 한다. 예비처리가 완료된 용선은 후속 공정인 1차정련을 위해 탈탄 및 탈산 공정으로 옮겨지게 된다.

기계식 교반법은 용선을 소정의 형상의 임펠러로 교반하여 주면서 탈황제를 투입하여 용선 내의 황 성분을 제거하기 위하여 사용되는 것이다. 이때 사용되는 임펠러는 상부에서 하강하여 장입 래들 내 용선 중으로 침적되어 회전된다. 탈황제는 기계식 교반기 상부에서 용선 내로 투입되어 임펠러의 회전에 의해 용선 내로 분산된다. 이와 같이 용선의 효율적인 탈황 공정을 위해서는 임펠러의 침적깊이를 최적으로 설정하는 것이 필요하다.

관련된 선행기술로는 한국특허공개 제2002-16450호(공개일; 2002.03.04)가 있다.

본 발명은 래들 내 용선량을 측정함에 따라 임펠러의 침적깊이를 용이하게 설정할 수 있는 래들 내 용선량 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 용선량 측정 장치는, 래들의 용선 내에 일정 깊이로 침지되며, 용선량에 따라 서로 다른 높이로 배치된 복수의 와이어에 선택적으로 전류가 흐르는 레벨감지수단; 상기 복수의 와이어에 각각 전기적으로 연결되며, 각 와이어의 전류흐름 여부에 따라 합성저항값이 가변되는 가변저항부; 상기 가변저항부와 직렬로 연결되며, 입력전원을 상기 가변저항부와 일정 전압으로 분압하는 분압저항부; 및 상기 래들 내의 용선량을 예측하기 위하여 상기 분압저항부에 병렬로 연결되며, 상기 분압저항부에 인가되는 전압을 측정하는 전압측정수단;을 포함할 수 있다.

상기 레벨감지수단의 와이어는 STS(Stainless Steel) 재질의 와이어이고, 상기 각 와이어의 외경에는 절연체가 피복되며, 상기 절연체는 알루미나 재질일 수 있다.

상기 레벨감지수단은, 상기 전원부의 접지단과 전기적으로 연결되는 제1 와이어; 및 상기 제1 와이어에 인접하여 배치되고, 일정한 높이차를 가지며 다단으로 배치되어 용선량에 따라 선택적으로 전류가 흐르는 복수의 와이어;를 포함할 수 있다.

상기 가변저항부는 상기 레벨감지수단의 각 와이어와 직렬로 연결된 복수의 저항을 구비하고, 복수의 저항은 서로 병렬로 연결될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 용선 레벨에 따라 가변저항부와 분압저항부의 각 저항에 고유 저항값을 부여하면, 그 차이에 따른 기전력의 측정이 가능하고, 측정된 기전력을 통해 용선 레벨에 대한 예측이 가능하다. 이와 같이 용선 레벨을 정확하게 예측함에 따라 임펠러의 침적깊이를 최적으로 용이하게 설정하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명과 관련된 용선 탈황 중 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 래들 내 용선량 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2를 개념적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 의한 용선 레벨에 따른 기전력과 가변저항값의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명과 관련된 용선 탈황 중 기계식 교반법을 간략하게 나타낸 개념도이다.

도면을 참조하면, 용선의 탈황 공정은 철광석이 용해된 형태의 용선(M)을 받아 수용하여 탈황을 수행하여 출탕하는 순서로 이루어진다. 출탕된 탈황 용선(M)은 탈탄 전로로 이동하여 본 취련에 들어가게 된다.

용선의 탈황 공정은 주로 기계식 교반법인 KR(Kanvara Reactor) 방식과 분체 취입 방식을 사용한다.

기계식 교반법은 도시된 바와 같이, 탈황을 하고자 하는 용선을 장입 래들(10)에 장입하고, 래들(10) 상부에서 호퍼(1)를 통해 주로 괴상의 탈황제(5)를 용선으로 투입하고 표면에 내화물을 입힌 임펠러(15)를 용선에 침지하여 회전시키면서 용선을 교반하며, 이때 발생하는 교반력에 의해 용선의 유황과 탈황제가 반응하도록 한 방법이다. 또한, 분체 취입 방식(도면에 도시하지 않음)은 장입 래들(10)의 상부에 별도로 설치된 호퍼에서 탈황제를 가스와 함께 랜스를 통해 용선 내부로 취입하게 된다. 즉, 장입 래들(10)의 상부에서 랜스를 통해 가스를 용선의 내부에 불어넣어 용선을 교반하여 탈황 반응을 촉진하는 것일 수 있다. 이와 같이 탈황제를 투입하여 용선을 교반하면, 탈황된 용선(M) 상부에 슬래그가 형성된다. 탈황이 완료된 후 크레인에 의해 장입 래들(10)이 후속 공정을 위해 옮겨지게 된다.

이와 같은 KR 탈황 공정은 기계적 교반력(임펠러)과 탈황제를 사용하여 탈황 성능을 향상시킨다. 또한, 공정 중 교반력 향상을 위해서는 KR 임펠러(15)의 침적 깊이도 주요한 인자가 된다.

본 발명에서는 보다 효율적인 탈황 성능 증대를 위하여 적정한 임펠러(15) 침적깊이를 설정하기 위하여 용선 탕면의 슬래그 배재 후에 래들(10) 내 용선량을 측정함으로써, 최종적으로 임펠러(15)의 침적깊이를 최적으로 설정하는 것이 용이하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 래들 내 용선량 측정 장치를 나타낸 도면으로서, 측정 장치(100)는 레벨감지수단(110), 가변저항부(130), 분압저항부(150), 전원부(170) 및 전압측정수단(190)을 포함하여 이루어져 있다.

레벨감지수단(110)은 래들(10)의 용선(M) 내에 일정 깊이로 침지되며, 용선량에 따라 서로 다른 높이로 배치된 복수의 와이어(W0~Wn)에 선택적으로 전류가 흐르게 된다.

여기서, 레벨감지수단(110)은 도시된 바와 같이 전원부(170)의 접지단과 전기적으로 연결되는 제1 와이어(W0), 및 상기 제1 와이어(W0)에 인접하여 배치되고, 일정한 높이차를 가지며 다단으로 배치되어 용선량에 따라 선택적으로 전류가 흐르는 적어도 하나 이상의 제2 와이어(W1~Wn)를 포함할 수 있다. 레벨감지수단(110)의 와이어(W0~Wn)는 STS(Stainless Steel) 재질의 와이어이고, 각 와이어의 외경에는 절연체(111)가 피복되어 있다. 절연체(111)는 1000℃ 이상의 용선 내에서 견딜 수 있도록 알루미나, 세라믹 또는 내화물 등의 재질로 구성될 수 있다.

가변저항부(130)는 제2 와이어에 각각 직렬로 연결되는 저항(R1~Rn)을 구비하며, 각 와이어(W1~Wn)의 전류흐름 여부에 따라 합성저항값이 가변되도록 구성되어 있다. 가변저항부(130)는 레벨감지수단(110)의 각 와이어(W1~Wn)와 직렬로 연결된 복수의 저항(R1~Rn)을 구비하고, 복수의 저항(R1~Rn)은 서로 병렬로 연결되어 있다.

분압저항부(150)는 가변저항부(130)와 직렬로 연결된 단일 고유저항(Ro)을 구비하며, 입력된 전압(V_DC)을 가변저항부(130)와 일정 전압으로 분압하도록 구성되어 있다.

전원부(170)는 분압저항부(150)의 일측과 레벨감지수단(110)의 제1 와이어(W0)와 전기적으로 연결되며, 레벨감지수단(110)으로 설정된 직류전원(V_DC)을 인가하도록 구성되어 있다.

전압측정수단(190)은 래들(10) 내의 용선량을 예측하기 위하여 분압저항부(150)에 병렬로 연결되며, 분압저항부(150)의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압계(Voltmeter)로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 용선량 측정 장치(100)를 회로로 나타내면 도 3과 같다. 용선(M)과 레벨감지수단(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 다단의 스위칭수단(S1~Sn)에 대응될 수 있다. 즉, 레벨감지수단(110)은 용선 레벨에 따라 용선에 침지된 적어도 하나 이상의 와이어가 전기적으로 스위칭되어 전류가 흐르게 된다. 예컨대, 용선량이 레벨1의 위치까지 채워지면 제1 스위치(SW1)만 용선에 의해 턴온되고, 측정 장치(100)는 가변저항부(130)의 제1 저항(R1)과 분압저항부(150)의 고유저항(Ro)을 통해 폐회로가 구성될 것이다. 물론, 용선량이 레벨3의 위치까지 채워지면 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 용선에 의해 턴온되고, 측정장치(100)는 가변저항부(130)의 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3) 및 분압저항부(150)의 고유저항(Ro)을 통해 폐회로가 구성될 것이다.

이와 같이 래들(10) 내 용선량에 따라 전류가 흐르는 레벨감지수단(110)의 제2 와이어(W1~Wn)가 달라지며, 이에 따라 가변저항부(130)에서의 합성저항값이 가변될 것이다. 상기 가변저항부(130)의 합성저항값이 가변되면 그로 인해 분압저항부(150)의 양단에 걸리는 기전력(전압)도 달라진다. 즉, 용선량이 증가될수록 레벨감지수단(110)에서 전류가 흐르는 와이어가 증가되고, 가변저항부(130)의 각 저항들(R1~Rn)이 병렬로 연결되어 있어 가변저항부(130)의 합성저항값은 감소되게 되며, 그에 따라 분압저항부(150)의 고유저항(Ro)에 걸리는 기전력(E)은 증가하게 된다.

예컨대, 래들(10) 내 용선량이 레벨n까지 채워졌을 경우, 분압저항부(150)의 고유저항(Ro)을 통해 검출되는 레벨n에 대한 기전력(En)은 아래 관계식 1과 같다.

관계식 1

여기서, V_DC는 전원부의 직류전압이고, Ro는 분압저항부의 고유저항값이고, R1~Rn은 용선에 의해 전류가 흐르는 가변저항부의 각 저항값이다.

예컨대, V_DC가 10V이고 Ro가 10,000Ω일 경우, 분압저항부(150)의 양단에 걸리는 기전력(E)은 용선 레벨에 따라 아래 표 1과 같이 차등으로 부여하는 것이 가능하다. 표 1에서는 넓은 범위(0.5~4.5m)의 용선 레벨을 검출한 예를 나타내었지만, 레벨감지수단(110)을 미리 설정된 일정 깊이로 침지하여 특정 범위(4~5m)의 용선 레벨을 cm단위로 정밀하게 측정하는 것도 가능하다.

기전력	가변저항부 (Turn On)	합성저항값 (Ohm, R1~R9)	용선 레벨(m)
E9 = 9Volt	R1~R9	1111	4.5
E8 = 8Volt	R1~R8	2500	4.0
E7 = 7Volt	R1~R7	4285	3.5
E6 = 6Volt	R1~R6	6666	3.0
E5 = 5Volt	R1~R5	10000	2.5
E4 = 4Volt	R1~R4	15000	2.0
E3 = 3Volt	R1~R3	23333	1.5
E2 = 2Volt	R1,R2	40000	1.0
E1 = 1Volt	R1	90000	0.5

표 1에서와 같이 용선량이 많아질수록 가변저항부(130)의 합성저항값(R1~Rn)은 작아지게 되며, 그로 인해 분압저항부(150)의 고유저항(Ro)에 걸리는 기전력은 증가하게 된다. 이를 그래프로 나타내면 도 4와 같다. 즉, 용선의 레벨이 증가될수록 분압저항부(150)의 양단을 통해 측정되는 기전력은 증가하고, 용선의 레벨이 증가될수록 가변저항부(130)의 합성저항값은 감소하게 된다. 예를 들어, 전압측정수단(190)을 통해 분압저항부(150)의 양단에서 측정되는 전압이 9V이면 용선 레벨이 4.5m인 것으로 예측할 수 있고, 전압측정수단(190)을 통해 분압저항부(150)의 양단에서 측정되는 전압이 8V이면 용선 레벨이 4.0m인 것으로 예측할 수 있고, 전압측정수단(190)을 통해 분압저항부(150)의 양단에서 측정되는 전압이 7V이면 용선 레벨이 3.5m인 것으로 예측할 수 있다.

따라서, 본 발명에서와 같이 용선 레벨에 따라 가변저항부(130)와 분압저항부(150)의 각 저항에 고유 저항값을 부여하면, 그 차이에 따른 기전력의 측정이 가능하고, 측정된 기전력을 통해 용선 레벨에 대한 예측이 가능하다. 이와 같이 용선 레벨을 정확하게 예측함에 따라 임펠러(15)의 침적깊이를 최적으로 설정하는 것이 가능하다.

상기와 같은 용선량 측정 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1: 호퍼 5: 탈황제
10: 래들 15: 임펠러
100: 측정 장치 110: 레벨감지수단
111: 절연체 130: 가변저항부
150: 분압저항부 170: 전원부
190: 전압측정수단 W0~Wn: 와이어
Ro~Rn: 저항

Claims

래들의 용선 내에 일정 깊이로 침지되며, 용선량에 따라 서로 다른 높이로 배치된 복수의 와이어에 선택적으로 전류가 흐르는 레벨감지수단;
상기 복수의 와이어에 각각 전기적으로 연결되며, 각 와이어의 전류흐름 여부에 따라 합성저항값이 가변되는 가변저항부;
상기 가변저항부와 직렬로 연결되며, 입력전원을 상기 가변저항부와 일정 전압으로 분압하는 분압저항부; 및
상기 래들 내의 용선량을 예측하기 위하여 상기 분압저항부에 병렬로 연결되며, 상기 분압저항부에 인가되는 전압을 측정하는 전압측정수단;을 포함하는 래들 내 용선량 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레벨감지수단의 와이어는 STS(Stainless Steel) 재질의 와이어이고, 상기 각 와이어의 외경에는 절연체가 피복되어 있는 래들 내 용선량 측정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 절연체는 알루미나 재질인 래들 내 용선량 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레벨감지수단은,
상기 입력전원의 접지단과 전기적으로 연결되는 제1 와이어; 및
상기 제1 와이어에 인접하여 배치되고, 일정한 높이차를 가지며 다단으로 배치되어 용선량에 따라 선택적으로 전류가 흐르는 복수의 제2 와이어;를 포함하는 래들 내 용선량 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가변저항부는 상기 레벨감지수단의 각 와이어와 직렬로 연결된 복수의 저항을 구비하고, 복수의 저항은 서로 병렬로 연결된 것인 래들 내 용선량 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분압저항부의 일측과 상기 레벨감지수단과 전기적으로 연결되며, 상기 레벨감지수단으로 직류전원을 인가하는 전원부를 더 포함하는 래들 내 용선량 측정 장치.