KR20150080216A

KR20150080216A - 지금 부착방지용 프로브

Info

Publication number: KR20150080216A
Application number: KR1020130168226A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 박주홍; 김영인
Original assignee: 우진 일렉트로나이트(주)
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-09
Also published as: KR101597688B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 지금 부착방지용 프로브는, 용융금속의 상태를 확인하는 센서류 또는 샘플러 중 하나 이상을 수용하는 메인지관과, 홀더에 접속될 수 있는 커넥터를 포함하는 프로브에 있어서, 상기 메인지관의 상부 외측면에 고정가능하며, 하부를 향해 함몰된 수용공간을 가지는 지금 부착방지용 커버를 포함한다.

Description

지금 부착방지용 프로브{PROBE FOR PREVENTION SKULL ADHERED TO THEREOF SURFACE}

본 발명은 지금 부착방지용 프로브에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 용강으로부터 비산되는 지금이 노즐 및 서브랜스 본체 외면에 고착되는 것을 방지가능한 지금 부착방지용 커버를 구비하는 지금 부착방지용 프로브에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정은 고로에서 출선된 용선과 스크랩을 배합하여 순산소 및 아르곤, 질소 등을 강압으로 취입하여 정련을 시키는데, 이때 강으로부터 불순물을 부상 분리시키기 위해 부원료를 투입 조정하고, 슬로핑 억제 및 강의 성분에 맞는 특수 합금철을 투입, 조정하여 제품의 성분을 조정하는 일련의 작업을 말하는 것으로 제철소의 중요한 공정 중 하나이다.

이러한 제강공정 중에는 메인랜스를 통해 로내 용융물 상부로부터 산소를 취입하여 용탕에 포함된 불순물(예를 들어, 탄소, 규소, 인, 황 등)을 산화반응시켜 제거하는 취련 작업시, 용탕에 침지되어 출강되는 용탕의 온도 및 성분이 목표치에 적합하도록 정확한 정보를 계측함으로써 취련패턴을 유지하거나 수정하여 원활하고 정확한 취련작업이 유지될 수 있도록 프로브가 사용된다.

프로브는 성분분석을 위한 샘플채취, 용강 온도측정, 산소 및 탄소 농도 등을 검출하는 부재이며, 서브랜스(SUB-LANCE) 설비는 취련 중 또는 취련 종료 후 서브랜스 본체의 선단에 프로브를 장착한 후 고온의 용강속에 하강 침적하여 용강의 온도와 성분을 확인하는 설비로서, 프로브의 공급, 장착, 측정, 회수 등 일련의 공정이 자동화된 설비이다.

하지만, 이러한 프로브를 전로에 침적할 경우, 고온의 용강 및 슬래그의 스플래쉬(splash)에 의해 서브랜스의 취약부에 집중적으로 지금(skull)이 부착될 수 있다. 또한, 부착된 지금이 냉각되어 낙하하게 되면 하부의 설비 및 작업대 등을 소손시킴은 물론 전로의 인접위치에서 작업하는 작업자의 안전을 위협하는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 10-2012-0075708호. 2012. 07. 09.

본 발명의 목적은 노즐 및 서브랜스 본체 외면에 지금이 고착되는 것을 방지하는 지금 부착방지용 프로브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 메인지관과 용이한 장착과 탈거 가능한 지금 부착 방지용 커버를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 지금 부착방지용 커버는, 내주면이 상기 메인지관의 외주면에 고정가능하며, 상기 메인지관의 상단부로부터 상기 메인지관의 하단을 향해 이격되어 상기 메인지관과 단차를 형성하는 차단링; 및 일단부는 상기 차단링의 외주면에 고정가능하며, 타단부는 상부를 향해 돌출되는 외측링을 구비하되, 상기 수용공간은 상기 메인지관의 외주면과 상기 차단링의 상단면 및 상기 외측링의 내주면에 의해 형성될 수 있다.

상기 지금 부착방지용 커버는, 상기 차단링과 상기 메인지관 사이에 위치하여 상기 차단링 및 상기 메인지관과 각각 고정가능한 내측링을 더 포함하되, 상기 수용공간은 상기 내측링의 외주면과 상기 차단링의 상단면 및 상기 외측링의 내주면에 의해 형성될 수 있다.

상기 내측링의 상단은 상기 메인지관의 상단보다 상부에 돌출되어 상기 메인지관의 상단과 상기 내측링의 상단은 단차를 형성할 수 있다.

상기 메인지관은, 상기 내측링의 상단이 상기 메인지관의 상단보다 상부에 돌출되는 대기위치; 및 상기 내측링의 상단과 상기 메인지관의 상단이 서로 나란하게 위치하는 작동위치로 전환 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 지금 부착 방지용 커버를 이용하여 취련 중 발생하는 지금이 노즐 또는 서브랜스 본체로 비산되어 고착되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 메인지관과 지금 부착 방지용 커버는 고정핀의 고정깊이를 적절히 조절하여 우수한 고정성을 가지면서도 일정압력하에서는 용이하게 탈거 가능하다. 따라서, 지금 고착현상을 방지하여 작업부하의 경감은 물론 생산성 및 조업의 효율성을 극대화할 수 있다.

도 1은 지금이 비산되어 노즐 및 서브랜스 본체에 부착되는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지금 부착방지용 프로브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 지금 부착방지용 프로브와 서브랜스의 체결과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 지금 부착방지용 커버를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3(c)에 도시한 A를 확대한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 내측링의 작동위치를 나타내는 도면이다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. 한편, 이하에서는 정련로의 용융금속을 측정하는 프로브에 장착가능한 지금 부착용방지용 커버에 대해 설명하나, 계측하는 대상물은 이에 한정하지 않는다.

도 1은 지금이 비산되어 노즐 및 서브랜스 본체에 부착되는 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 프로브(100)는 전로 내의 용융금속의 온도 및 용융금속의 상태를 확인하기 위해 주기적, 반복적으로 용융금속에 침지되는 장치이다. 프로브(100)는 홀더(30)와 장착가능하며, 홀더(30)는 상하 구동체와 연결되는 장축의 서브랜스 본체(50) 하단에 장착된 노즐(40)과 연결될 수 있다. 한편, 프로브(100)는 측정신호를 작업자에게 전달할 수 있는 신호라인(도시안함)을 포함할 수 있으며, 서브랜스 본체(40) 내부에는 냉각장치(42)가 구비될 수 있다.

한편, 프로브(100)를 용융금속에 침지시킨 후 다시 상승할 경우, 용융금속(1) 상단의 슬래그(3) 및 용융금속(1)이 비산되어 홀더(30) 및 노즐(40) 등에 부착되는 경우가 자주 발생한다. 프로브(100)는 소모성이기 때문에 홀더(30)에서 분리하여 폐기하면 문제가 되지 않으며, 서브랜스 본체(50) 내부에는 냉각장치(42)에 의해, 냉각된 지금(5)이 다시 용융금속(1)으로 떨어져 나가게 된다. 반면, 서브랜스 본체(50) 하단은 균일한 냉각이 이루어지지 않아 지금(5)이 부착되는 문제점이 있다.

이러한 정련로는 고온, 고밀도의 유동체가 교반반응 중이기 때문에, 프로브(100)가 침지 되었을 경우, 프로브(100) 측면으로 매우 큰 전단력을 받게 된다. 이러한 전단력으로 인해 노즐(40)과 홀더(30) 사이의 미세한 틈이 발생할 수 있으며, 이 틈으로 지금(5)이 부착되는 경우가 자주 발생한다.

이와 같이, 고온의 지금(5)이 노즐(40)과 홀더(30) 사이의 틈에 유입될 경우, 프로브(100)의 보호관인 메인지관(도 2의 10)이 지금(5)에 의해 연소될 수 있으며, 미처 응고되지 않은 지금(5)이 홀더(30) 길이방향으로 흐르면서 응고되는 경우가 발생할 수 있다. 측정을 종료하고 프로브(100)를 분리한 후, 차기 측정 시에 프로브(100)를 장착할 경우, 응고된 지금(5)에 의해 프로브(100)가 정위치까지 장착될 수 없으므로 장착실패가 발생한다. 따라서, 조업은 지연되며, 작업자가 프로브(100)에 접근하여 지금(5)을 제거하거나 홀더(30)를 교체해야하므로 에너지, 원료, 시간 등 낭비를 초래하는 문제점이 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 프로브(100)는 노즐(도 3의 40)의 하단부와 결합될 수 있다. 프로브(100)는 내부공간을 가지는 메인지관(10)을 구비하며, 메인지관(10)은 용융금속의 상태를 확인하는 센서류 혹은 샘플러 중 하나 이상을 수용할 수 있다. 예를 들어, 센서류는 열전대(12) 또는 성분센서(도시안함)일 수 있으며, 샘플러는 용융금속(1)을 채취 가능한 수강부(16)일 수 있다. 즉, 프로브(100)는 열전대(12) 및 탈산제(14)를 내장하고, 용융금속(1) 샘플을 채취하기 위해 메인지관(10)과 연통되는 탕구(15) 및 수강부(16)를 구비할 수 있다.

또한, 프로브(100)는 서브랜스 본체(도 3의 50)에 고정된 노즐(도 3의 40)측과 전기적으로 연결가능한 커넥터(17)를 갖춘 보조지관(18)이 삽입된 구조를 이룰 수 있다. 프로브(100)와 노즐(도 3의 40)은 홀더(도 3의 30)를 통해 연결되며, 홀더(30)는 노즐(40)과 연결된 상태에서 메인지관(10) 내부에 구비된 커넥터(17)와 결합되어 프로브(100)와 노즐(도 3의 40)은 연결될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시한 프로브와 홀더의 체결과정을 나타내는 도면이다. 서브랜스 본체(50)는 하단부가 노즐(40)과 연결될 수 있으며, 서브랜스 본체(50) 내부에는 다수의 본체내부관(도시안함)들을 구비하여 냉각수 및 질소가스와 같은 냉매가 흐를 수 있으며, 프로브(100)와 연결되는 배선이 수납되는 공간을 제공할 수 있다. 서브랜스 본체(50)의 상단부는 서브랜스 본체(50)를 상하로 이동시키는 승강부재(도시안함)와 결합될 수 있으며, 승강부재의 구동에 따라 서브랜스 본체(50)에 연결된 프로브(100)는 정련로의 내부로 투입되거나 인출될 수 있다.

또한, 노즐(40)은 내부에 서브랜스 본체(50)의 내부관들과 일대일 대응하여 결합되는 다수의 노즐내부관(도시안함)들을 포함할 수 있으며, 노즐(40)과 서브랜스 본체(50)는 용접 또는, 노즐내부관들과 서로 대응되는 내경을 가지는 몸체내부관들에 삽입되는 방식에 의해 연결될 수 있다. 한편, 상술한 두 가지 방식들을 조합하여 노즐(40)과 서브랜스 본체(50)는 연결될 수 있다.

도 3(a)에 도시한 바와 같이, 홀더(30)의 상단부는 노즐(40)과 연결되며, 홀더(30)는 스토퍼(32) 및 하단부에는 커넥터(17)와의 결합을 위한 결합구(34)가 구비되며, 메인지관(10)은 프로브 장착유닛(도시안함)에 의해 노즐(40)을 향해 상승되어 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 커넥터(17)가 결합구(34)가 삽입되어 프로브(100)와 홀더(30)는 체결된다.

앞서 설명한 바와 같이, 고온의 지금(5)이 노즐(40)과 홀더(30) 사이의 틈에 유입될 경우, 프로브(100)의 보호관인 메인지관(10)이 지금(5)에 의해 연소될 수 있으며, 미처 응고되지 않은 지금(5)이 홀더(30) 길이방향으로 흐르면서 응고되는 것을 방지하기 위해 본 발명인 프로브(100)는 지금 부착방지용 커버(60)를 포함한다. 이어지는 도면을 통해 지금 부착방지용 커버에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 도 2에 도시한 지금 부착방지용 커버를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 3(c)에 도시한 A를 확대한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 지금 부착방지용 커버(60)는 메인지관(10)의 상단부 외주면에 고정가능하며, 하단부를 향해 함몰된 수용공간(65)을 가진다. 지금 부착방지용 커버(60)는 내측링(72)과 차단링(75), 그리고 외측링(78)을 구비할 수 있다.

내측링(72)은 차단링(75)과 메인지관(10) 사이에 위치하여 차단링(75) 및 메인지관(10)과 각각 고정될 수 있다. 내측링(72)의 외주면과 차단링(75)의 상단면 그리고 외측링(78)의 내주면에 의해 수용공간(65)이 형성될 수 있다. 내측링(72)의 내경은 노즐(40)의 외경보다 작으며, 외측링(78)의 외경은 노즐(40)의 외경보다 클 수 있다. 또한, 내측링(72)의 상단은 메인지관(10)의 상단보다 상부를 향해 돌출되어 단차가 형성될 수 있으며, 지금 부착방지용 커버(60)는 각각 고정핀(82, 85)에 의해 상호 탈거 가능하게 압침되어 고정될 수 있다.

예를 들어, 차단고정핀(85)은 외측링(78) 및 차단링(75)의 측면을 관통하여 내측링(72)에 압침될 수 있으며, 내측고정핀(82)은 내측링(72)의 측면을 관통하여 메인지관(10)의 외주면에 압침될 수 있다. 다른 예로, 외측링(78)과 차단링(75), 그리고 차단링(75)과 내측링(72)은 각각 따로 고정핀(82, 85, 88)에 의해 고정될 수 있으며, 외측링(78)의 측면을 관통하여 차단링(75)에 압침되는 외측고정핀(88)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 차단고정핀(85)은 차단링(75)의 측면을 관통하여 내측링(72)에 압침될 수 있다.

즉, 각각의 고정핀(82, 85, 88)은 복수로 구비될 수 있으나, 프로브(100)를 통해 용융금속(1)을 채취한 이후, 메인지관(10)으로부터 지금 부착방지용 커버(60)를 용이하게 탈거가능하도록 내측고정핀(82)이 메인지관(10)에 압침되는 깊이(D₁)는 차단고정핀(85)이 내측링(72)에 압침되는 깊이(D₂)보다 작다. 바람직하게는 내측고정핀(82)은 1 ~ 3mm의 깊이로 압침될 수 있으며, 외측고정핀(88)과 차단고정핀(85)의 깊이는 6mm 이상의 고정깊이를 갖고 압침되어 견고한 고정성을 갖출 수 있다.

예를 들어, 내측고정핀(82)의 압침되는 깊이(D₁)가 1mm보다 작을 경우, 메인지관(10)과의 고정성이 약하게 쉽게 탈락될 수 있으며, 3mm보다 큰 경우에는 프로브(20) 장착 시 메인지관(10)이 노즐(40)과 완전히 밀착되지 않을 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 고정되는 메인지관(10)의 두께에 따라 각각의 고정핀(82, 85, 88)의 압침깊이는 변화될 수 있다.

한편, 지금 부착방지용 커버(60)는 차단링(75)과 외측링(78)을 구비할 수 있으며, 차단링(75)은 메인지관(10)의 외주면과 차단고정핀(85)에 의해 압침될 수 있다. 이 경우, 차단링(75)의 상단은 메인지관(10)의 상단으로부터 하단을 향해 이격되어 단차가 형성될 수 있으며, 차단링(75)의 외주면에 외측링(78)이 배치될 수 있다. 외측링(78)의 일단부는 차단링(75)의 외주면과 외측고정핀(88)에 의해 압침되어 고정 가능하며, 외측링(78)의 타단부는 서브랜스 본체(50)를 향해 돌출됨으로써 메인지관(10)의 외주면과 차단링(75)의 상단면 및 외측링(78)의 내주면에 의해 수용공간(65)이 형성될 수 있다. 이와 같은 경우 또한, 차단고정핀(85)의 압침 깊이는 외측고정핀(88)의 압침 깊이보다 작은 깊이를 가짐으로써 메인지관(10)으로부터 지금 부착방지용 커버(60)를 용이하게 탈착할 수 있다.

도 6은 도 5에 도시한 내측링의 작동위치를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 내측링의 상단은 메인지관의 상단보다 상부에 돌출되어 층을 이루어 배치("대기위치")된다. 한편, 프로브 장착유닛에 의해 큰 압력으로 메인지관(10)을 노즐(40)을 향해 상승할 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 내측링(72)의 내경은 노즐(40)의 외경보다 작아 노즐(40)은 내측링(72)과 맞닿아 내측고정핀(82)은 휘어지며, 내측고정핀(82)는 일부 탈락하여 메인지관(10)이 노즐(40)에 밀착("작동위치")하게 된다.

즉, 메인지관(10)과 노즐(40)이 완전히 밀착된 상태에서 수용공간(65)이 형성되어 노즐(40) 및 서브랜스 본체(50)를 향해 비산된 지금(5)은 수용공간(65)으로 수용된다. 따라서, 본 발명은 지금 부착 방지용 커버(60)를 이용하여 취련 중 발생하는 지금(5)이 노즐(40), 홀더(30) 또는 서브랜스 본체(5)로 비산되어 고착되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 메인지관(10)과 지금 부착 방지용 커버(60)는 각각의 고정핀(82, 85, 88)의 압침깊이를 적절히 조절하여 우수한 고정성을 가지면서도 일정압력하에서는 용이하게 탈거 가능함으로써 지금(5) 고착현상을 방지하여 작업부하의 경감은 물론 생산성 및 조업의 효율성을 극대화할 수 있다.

상기와 같이 설명한 프로브유닛(100)은 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1 : 용융금속 3 : 슬래그
5 : 지금 10 : 메인지관
12 : 열전대 14 : 탈산제
15 : 탕구 16 : 수강부
30 : 홀더 40 : 노즐
50 : 서브랜스 본체 60 : 지금 부착방지용 커버
65 : 수용공간 72 : 내측링
75 : 차단링 78 : 외측링
82 : 내측고정핀 85 : 차단고정핀
88 : 외측고정핀 100 : 프로브

Claims

용융금속의 상태를 확인하는 센서류 또는 샘플러 중 하나 이상을 수용하는 메인지관과, 홀더에 접속될 수 있는 커넥터를 포함하는 프로브에 있어서,
상기 메인지관의 상부 외측면에 고정가능하며, 하부를 향해 함몰된 수용공간을 가지는 지금 부착방지용 커버를 포함하는, 지금 부착방지용 프로브.
제1항에 있어서,
상기 지금 부착방지용 커버는,
내주면이 상기 메인지관의 외주면에 고정가능하며, 상기 메인지관의 상단부로부터 상기 메인지관의 하단을 향해 이격되어 상기 메인지관과 단차를 형성하는 차단링; 및
일단부는 상기 차단링의 외주면에 고정가능하며, 타단부는 상부를 향해 돌출되는 외측링을 구비하되,
상기 수용공간은 상기 메인지관의 외주면과 상기 차단링의 상단면 및 상기 외측링의 내주면에 의해 형성되는, 지금 부착방지용 프로브.
제2항에 있어서,
상기 지금 부착방지용 커버는,
상기 차단링과 상기 메인지관 사이에 위치하여 상기 차단링 및 상기 메인지관과 각각 고정가능한 내측링을 더 포함하되,
상기 수용공간은 상기 내측링의 외주면과 상기 차단링의 상단면 및 상기 외측링의 내주면에 의해 형성되는, 지금 부착방지용 프로브.
제3항에 있어서,
상기 내측링의 상단은 상기 메인지관의 상단보다 상부에 돌출되어 상기 메인지관의 상단과 상기 내측링의 상단은 단차를 형성하는, 지금 부착방지용 프로브.
제4항에 있어서,
상기 메인지관은,
상기 내측링의 상단이 상기 메인지관의 상단보다 상부에 돌출되는 대기위치; 및
상기 내측링의 상단과 상기 메인지관의 상단이 서로 나란하게 위치하는 작동위치로 전환 가능한, 지금 부착방지용 프로브.