KR20150073017A - 온도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 온도측정장치는, 장치프레임; 상기 장치프레임의 일측부에 설치되며, 상기 장치프레임의 타측에 배치되는 대상물의 온도를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 온도측정수단; 및 상기 비접촉식 온도측정수단과 대상물 사이에 배치되게 상기 장치프레임의 타측부에 설치되며, 상기 비접촉식 온도측정수단으로부터 상기 대상물에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단;을 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 비접촉식 온도측정수단이 구성됨으로써 주편의 온도 측정시 주편 표면에 대한 비접촉식으로 온도측정이 이루어짐으로써 주편의 폭방향 온도불균일을 방지할 수 있다. 아울러, 상기 비접촉식 온도측정수단으로부터 주편에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단이 구성됨으로써, 비접촉식 온도측정수단의 측정경로에 대한 적정한 시야를 확보할 수 있다. 나아가, 이물질 제거를 위한 에어분사 시 주편에 대해 경사지게 에어가 분사됨으로써 주편의 온도 측정 시 원치 않는 주편의 냉각을 방지할 수 있다.

Description

온도측정장치{Apparatus for measuring temperature}

본 발명은 온도측정장치로서, 주편의 온도 측정 시 주편의 폭방향 온도불균일을 방지하는 온도측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조공정에서는 몰드에서의 1차냉각 냉각수를 이용하여 노즐을 통해 분사함으로써 주편을 냉각하는 2차 냉각으로 구성되며, 원하는 금속조직을 얻기 위하여 냉각속도를 조절하게 된다.

이때, 상기 냉각속도는 1차 몰드냉각에서는 냉각수의 양, 2차 냉각에서는 노즐에서 분사되어지는 냉각수 분사량으로 조절하게 된다.

그런데, 상기 2차 냉각대에서 노즐의 막힘 또는 여러 개의 노즐 배열이 최적화되지 않은 경우는, 주편이 폭방향으로 불균일하게 냉각됨으로써 폭방향으로 불균일한 특성이 나타나게 되며, 특히 스테인레스 300계의 경우 냉각속도에 의해 좌우되는 델타페라이트의 양이 달라지게 된다.

이와 같은 이유로, 냉각중인 주편의 표면온도를 측정하는 것이 중요하는데, 연주기의 특성상 내부에는 더스트와 수증기 등으로 시야 확보가 어려워, 비접촉식 온도측정이 아닌 열전대 등을 이용한 접촉식으로 온도측정을 한다.

그러나, 접촉식 온도계는 주편의 표면에 손상을 주는 문제점이 있으며, 나아가 상시 측정하기에는 적절하지가 않는 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 주편의 온도 측정시 주편 표면에 대한 비접촉식으로 온도측정이 이루어지는 비접촉식 온도측정수단이 구성되는 온도측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도측정장치는, 장치프레임; 상기 장치프레임의 일측부에 설치되며, 상기 장치프레임의 타측에 배치되는 대상물의 온도를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 온도측정수단; 및 상기 비접촉식 온도측정수단과 대상물 사이에 배치되게 상기 장치프레임의 타측부에 설치되며, 상기 비접촉식 온도측정수단으로부터 상기 대상물에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단;을 포함한다.

여기에서, 상기 이물질 제거수단은, 상기 비접촉식 온도측정수단의 측정경로로서 상기 비접촉식 온도측정수단과 상기 대상물 사이에 배치된 에어덕트부; 및 상기 에어덕트부에 에어를 공급하는 에어공급부;를 구비할 수 있다.

이때, 상기 에어덕트부는, 상기 비접촉식 온도측정수단과 상기 대상물 사이에 배치된 메인덕트; 및 상기 메인덕트에서 상기 대상물 측 단부에 설치되며, 상기 대상물의 냉각을 방지하도록 상기 대상물에 에어를 경사지게 분사시키는 에어노즐;을 구비할 수 있다.

또한, 상기 에어노즐은, 압축된 고압에어를 고속으로 상기 대상물에 경사지게 분사하도록, 서로에 대해 반대 측으로 경사지게 형성된 상부채널, 하부채널; 및 상기 상부채널과 하부채널 사이에 배치되며, 상기 메인덕트와 연통되어 상기 고압에어보다 저압인 저압에어를 저속으로 분사하는 중간채널;을 구비하여, 고속으로 분사되는 상기 고압에어의 분사경로에 음압이 형성됨으로써, 저속으로 분사되는 상기 저업에어가 상기 고압에어의 분사경로를 따라 경사지게 분사되며, 상기 에어공급부는, 상기 메인덕트에 상기 저압에어를 공급하는 저압에어공급라인; 및 상기 상부채널, 하부채널에 상기 고압에어를 공급하는 고압에어공급라인;을 구비할 수 있다.

한편, 상기 비접촉식 온도측정수단은, 상기 장치프레임에 설치고정되며 냉각수유로가 내부에 형성된 카메라케이스; 상기 카메라케이스 내에 배치된 열화상카메라; 및 상기 카메라케이스의 냉각수유로에 연통되어 냉각수를 공급하는 냉각수공급라인, 냉각수를 배출하는 냉각수배출라인;을 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명에 있어서 상기 대상물은 연속주조기에 의해 생산된 고온의 주편이고, 상기 이물질은 연속주조기 내의 더스트, 수증기가 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치는, 비접촉식 온도측정수단이 구성됨으로써 주편의 온도 측정시 주편 표면에 대한 비접촉식으로 온도측정이 이루어짐으로써 주편의 폭방향 온도불균일을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 비접촉식 온도측정수단으로부터 주편에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단이 구성됨으로써, 비접촉식 온도측정수단의 측정경로에 대한 적정한 시야를 확보할 수 있다.

나아가, 본 발명은 이물질 제거를 위한 에어분사 시 주편에 대해 경사지게 에어가 분사됨으로써 주편의 온도 측정 시 원치 않는 주편의 냉각을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치가 연주기에 설치된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 온도측정장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 온도측정장치를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1의 온도측정장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 2의 온도측정장치의 에어노즐 내에서 에어가 유동하는 것을 나타낸 내부측면도이다.
도 6은 도 2의 온도측정장치로 측정된 주편의 온도분포 측정결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 온도측정장치는, 주편의 온도 측정 시 주편의 폭방향 온도불균일을 방지하도록, 주편의 온도 측정시 주편 표면에 대한 비접촉식으로 온도측정이 이루어지는 비접촉식 온도측정수단이 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에서 대상물은 연속주조기에 의해 생산된 고온의 주편일 수 있으며, 이물질은 연속주조기 내의 더스트, 수증기가 포함된 것일 수 있는데, 이하 설명에서는 대상물을 주편으로 지칭하기로 한다.

그러면, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치가 연주기에 설치된 것을 나타낸 도면이며, 도 2, 도 3 및 도 4는 도 1의 온도측정장치를 나타낸 사시도, 평면도, 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 장치프레임(10), 상기 장치프레임(10)에 설치된 비접촉식 온도측정수단(20)과 이물질 제거수단을 포함한다.

여기에서, 상기 장치프레임(10)은 비접촉식 온도측정수단(20)과 이물질 제거수단을 일정한 위치에서 위치고정되도록 하기 위한 것으로서, 그 구조 및 형상에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않으며 나아가 연소주조기 설비에서의 적정부분에 설치될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 비접촉식 온도측정수단(20)은 장치프레임(10)의 일측부에 설치되며, 장치프레임(10)의 타측에 배치되는 대상물의 온도를 비접촉식으로 측정하는 역할을 수행한다.

구체적으로, 상기 비접촉식 온도측정수단(20)은 카메라케이스(21), 열화상카메라, 및 냉각수배출라인(23)을 구비할 수 있다.

상기 카메라케이스(21)는 장치프레임(10)에 설치고정되어 카메라를 수용하는 기능을 가지는데, 이러한 카메라케이스(21)는 열화상카메라를 설치하기 위해 열화상카메라가 수용되어 안정적이면서도 견고하게 지지고정되는 구조를 취할 수 있다.

아울러 상기 카메라케이스(21)는 열화상카메라가 고온의 주편(1)과 근접된 거리에 배치될 수 있도록 하기 위해 열화상카메라를 고온의 주편(1)으로부터 나오는 복사열을 차단할 수 있는 어떠한 구조도 지닐 수 있다.

또한, 상기 카메라케이스(21)는 내부에 수용된 열화상카메라의 냉각을 위해 냉각수유로가 내부에 형성될 수 있는데, 이때, 상기 냉각수유로에 냉각수를 공급하도록 카메라케이스(21)의 냉각수유로 일단에 연통된 냉각수공급라인(22)이 구성될 수 있고, 아울러 상기 냉각수유로를 유동한 냉각수를 배출하도록 카메라케이스(21)의 냉각수유로 타단에 연통된 냉각수배출라인(23)이 구성될 수 있다.

그리고, 상기 열화상카메라는 고온의 주편(1)의 폭방향 온도를 측정하기 위한 측정장비로서, 피사체인 주편(1)에서 발산하는 적외선 에너지를 흡수하여 열화상 이미지로 나타내는 장치이며, 이를 적외선 열화상 카메라(Infrared Thermal Camera)라고도 지칭한다.

한편, 상기 이물질 제거수단은 비접촉식 온도측정수단(20)과 주편(1) 사이에 배치되게 장치프레임(10)의 타측부에 설치된다.

이러한 이물질 제거수단은 비접촉식 온도측정수단(20)으로부터 주편(1)에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 역할을 수행한다.

구체적으로, 상기 이물질 제거수단은 에어가 유입되어 분사되는 에어덕트부(30)와, 상기 에어덕트부(30)에 에어를 공급하는 에어공급부(40)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 에어덕트부(30)는 비접촉식 온도측정수단(20)과 주편(1) 사이에 배치되어 비접촉식 온도측정수단(20)의 측정경로로서 기능을 가진다.

이러한 에어덕트부(30)는 보다 더 구체적으로, 비접촉식 온도측정수단(20)과 주편(1) 사이에 배치된 메인덕트(31)와, 상기 메인덕트(31)에서 주편(1) 측 단부에 설치된 에어노즐(32)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 메인덕트(31)와 에어노즐(32)은 열화상카메라로부터 주편(1)에 이르는 측정경로(촬영관로)이다.

그리고, 상기 에어노즐(32)은 에어분사로 인하여 더스트 및 이물질을 제거 시 원치않는 주편(1)의 냉각을 방지하도록, 주편(1)에 에어를 경사지게 분사시키도록 구성될 수 있는데, 아래에서 이에 따른 에어노즐(32) 내의 채널구조(유로구조)에 대해 살펴보기로 한다.

도 5는 도 2의 온도측정장치의 에어노즐 내에서 에어가 유동하는 것을 나타낸 내부측면도이다.

도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 에어노즐(32)은 상부채널(32a) 및 하부채널(32b), 그리고 상기 상부채널(32a)과 하부채널(32b) 사이에 형성된 중간채널(32c)을 구비할 수 있다.

이에 앞서 에어공급부(40)를 살펴보면, 상기 에어공급부(40)는 메인덕트(31)에 저압에어를 공급하는 저압에어공급라인(41)과, 상기 상부채널(32a), 하부채널(32b)에 상기 저압에어보다 고압인 고압에어를 공급하는 고압에어공급라인(42)을 구비할 수 있다. 이때 상기 저압에어공급라인(41)은 송풍기(48)로부터 저압에어를 공급받고, 상기 고압에어공급라인(42)은 공장에서 공급되는 고압에어를 저장하여 분배하는 에어탱크(49)에서 고압에어를 공급받을 수 있다.

여기에서, 열화상카메라의 측정경로인 상기 메인덕트(31)와 중간채널(32c) 내부의 이물질은 저속의 저압에어에 의해 외부로 내 보내져 효과적으로 제거될 수 있다.

그리고, 상기 에어노즐(32)의 상부채널(32a)과 하부채널(32b)은 압축된 고압에어를 주편(1)에 경사지게 분사하도록 서로에 대해 반대 측으로 경사지게 형성될 수 있다. 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 상기 상부채널(32a)은 단부가 주편(1)에 대해 상방경사지게 형성되고, 하부채널(32b)은 단부가 주편(1)에 대해 하방경사지게 형성될 수 있다. 이때, 경사각은 주편(1)에 대한 수직선을 기준으로 약 45도인 것이 바람직하다.

또한, 상기 에어노즐(32)의 중간채널(32c)은 상부채널(32a)과 하부채널(32b) 사이에 배치되며, 메인덕트(31)와 연통되어 상기 고압에어보다 저압인 저압에어를 분사한다. 물론 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 상기 중간채널(32c)의 단부는 상부채널(32a)과 하부채널(32b)의 경사진 단부에 의해 형성되기 때문에, 중간채널(32c)을 통한 저압에어가 상측과 하측으로 경사지게 분사될 수 있는 구조를 지니게 된다.

이와 같이 상부채널(32a)과 하부채널(32b)은 주편(1)에 에어를 경사지게 분사시키도록 구성됨으로써, 중간채널(32c)을 통해 분사되는 저압에어의 분사경로에 있어서 주편(1)에 대해 수직이 아닌 경사지게 분사경로가 형성되도록 한다.

즉, 이와 같이 상부채널(32a)과 하부채널(32b)에서 주편(1)에 대해 경사지게 고압에어가 분사되면, 고속으로 분사되는 고압에어의 분사경로에 음압이 형성됨으로써, 저속으로 분사되는 저업에어가 고압에어의 분사경로를 따라 경사지게 분사된다. 다시 말해, 고압에어의 높은 유동속도에 의해 고압에어의 경사진 분사경로에는 음압이 형성됨으로써, 저압에어가 고압에어의 분사경로 측으로 분사방향이 전환되게 된다.

이에 따라, 상기와 같이 구성되는 이물질 제거수단은 원하지 않는 주편(1)표면 냉각을 방지하면서, 비접촉식 온도측정수단(20)으로부터 주편(1)에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 역할을 수행할 수 있다.

도 6은 도 2의 온도측정장치로 측정된 주편의 온도분포 측정결과를 나타낸 그래프이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 활용에 있어서 시간에 따른 측정 및 에어사용 예시를 나타내는데, 바람직한 일례로서 6초를 주기로 반복되게 된다.

구체적으로, 주편(1)의 온도는 6초 간격으로 측정되었으며, 온도측정 바로 전 2초 동안만 에어노즐에서 상부채널(32a)과 하부채널(32b)을 통해 고압에어가 분사됨으로써 불필요한 에어사용의 낭비를 막게 된다.

즉, 메인덕트(31)를 통한 저압에어는 6초 동안 계속해서 나오는데, 열화상카메라로 촬영 6초 전부터 이후 4초 동안에는 메인덕트(31)를 통해 저압에어만으로 더스트 제거를 일정 정도 수행하며, 촬영 직전 2초 동안에는 저압에어와 함께 상부채널(32a)과 하부채널(32b)을 통해 고압에어도 분사됨으로써, 열화상카메라의 측정경로인 메인덕트(31)와 중간채널(32c) 내부의 이물질을 완벽하면서도 효과적으로 제거할 수 있다. 아울러, 촬영 직전 2초 동안에 저압에어도 2배의 유량을 분사함으로써 더스트 제거효율을 올리게 되며, 그 전에 2배의 유량을 분사하지 않는 이유는 주편의 냉각을 방지하기 위함이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 비접촉식 온도측정수단(20)이 구성됨으로써 주편(1)의 온도 측정시 주편(1) 표면에 대한 비접촉식으로 온도측정이 이루어짐으로써 주편(1)의 폭방향 온도불균일을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 비접촉식 온도측정수단(20)으로부터 주편(1)에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단이 구성됨으로써, 비접촉식 온도측정수단(20)의 측정경로에 대한 적정한 시야를 확보할 수 있다.

나아가, 본 발명은 이물질 제거를 위한 에어분사 시 주편(1)에 대해 경사지게 에어가 분사됨으로써 주편(1)의 온도 측정 시 원치 않는 주편(1)의 냉각을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1 : 주편 10 : 장치프레임
20 : 비접촉식 온도측정수단 21 : 카메라케이스
22 : 냉각수공급라인 23 : 냉각수배출라인
30 : 에어덕트부 31 : 메인덕트
32 : 에어노즐 32a : 상부채널
32b : 하부채널 32c : 중간채널
40 : 에어공급부 41 : 저압에어공급라인
42 : 고압에어공급라인 48 : 송풍기
49 : 에어탱크

Claims (6)

1. 장치프레임(10);
   상기 장치프레임(10)의 일측부에 설치되며, 상기 장치프레임(10)의 타측에 배치되는 대상물의 온도를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 온도측정수단(20); 및
   상기 비접촉식 온도측정수단(20)과 대상물 사이에 배치되게 상기 장치프레임(10)의 타측부에 설치되며, 상기 비접촉식 온도측정수단(20)으로부터 상기 대상물에 이르기까지의 이물질을 에어로 분사하여 제거하는 이물질 제거수단;
   을 포함하는 온도측정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이물질 제거수단은,
   상기 비접촉식 온도측정수단(20)의 측정경로로서 상기 비접촉식 온도측정수단(20)과 상기 대상물 사이에 배치된 에어덕트부(30); 및
   상기 에어덕트부(30)에 에어를 공급하는 에어공급부(40);
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 에어덕트부(30)는,
   상기 비접촉식 온도측정수단(20)과 상기 대상물 사이에 배치된 메인덕트(31); 및
   상기 메인덕트(31)에서 상기 대상물 측 단부에 설치되며, 상기 대상물의 냉각을 방지하도록 상기 대상물에 에어를 경사지게 분사시키는 에어노즐(32);
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 에어노즐(32)은,
   압축된 고압에어를 고속으로 상기 대상물에 경사지게 분사하도록, 서로에 대해 반대 측으로 경사지게 형성된 상부채널(32a), 하부채널(32b); 및
   상기 상부채널(32a)과 하부채널(32b) 사이에 배치되며, 상기 메인덕트(31)와 연통되어 상기 고압에어보다 저압인 저압에어를 저속으로 분사하는 중간채널(32c);을 구비하여,
   고속으로 분사되는 상기 고압에어의 분사경로에 음압이 형성됨으로써, 저속으로 분사되는 상기 저업에어가 상기 고압에어의 분사경로를 따라 경사지게 분사되며,
   상기 에어공급부(40)는,
   상기 메인덕트(31)에 상기 저압에어를 공급하는 저압에어공급라인(41); 및
   상기 상부채널(32a), 하부채널(32b)에 상기 고압에어를 공급하는 고압에어공급라인(42);
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 비접촉식 온도측정수단(20)은,
   상기 장치프레임(10)에 설치고정되며 냉각수유로가 내부에 형성된 카메라케이스(21);
   상기 카메라케이스(21) 내에 배치된 열화상카메라; 및
   상기 카메라케이스(21)의 냉각수유로에 연통되어 냉각수를 공급하는 냉각수공급라인(22), 냉각수를 배출하는 냉각수배출라인(23);
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대상물은 연속주조기에 의해 생산된 고온의 주편(1)이고, 상기 이물질은 연속주조기 내의 더스트, 수증기가 포함된 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
   

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