KR20170089892A

KR20170089892A - 측정 및 샘플링 랜스, 측정 및 샘플링 랜스를 삽입하기 위한 방법 및 디포짓팅 장치

Info

Publication number: KR20170089892A
Application number: KR1020177017089A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 로흐르호퍼; 마틴 레호퍼; 프란츠 프로펠트; 토마스 코이슈; 프란츠 하르틀; 폴 피셔; 미하엘 바인칭어
Original assignee: 프리메탈스 테크놀로지스 오스트리아 게엠베하
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-08-04
Also published as: CN107003293A; BR112017010567B1; WO2016083006A1; EP3224614B1; BR112017010567A2; CN107003293B; PL3224614T3; EP3224614A1; EP3026431A1

Abstract

본 발명은 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 취하기 위한 측정 및 샘플링 랜스(sampling lance)(2, 20)에 관한 것이고, 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)는 접촉 피스(piece)(3, 30) 및 접촉 피스(3, 30)에 분리가능하게 고정될 수 있는 침지형 프로브(1, 10)를 포함하고, 침지형 프로브(1, 10)는 침지될 수 있고 그리고 용융물의 센서 신호 특성을 출력하기 위한 적어도 하나의 센서를 가지며, 그리고 전자 유닛(6, 60)을 가지는 하우징은 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)에, 특히 센서로부터 멀리 떨어진 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)의 일 측에 피팅(fit)되고, 센서는 전기 연결에 의해 접촉 피스(3, 30)를 통해 하우징에 연결되고, 그 결과 센서 신호는 전기 연결을 통해 전자 유닛(6, 60)으로 전달되고, 그리고 전자 유닛(6, 60)은 센서 신호를 아날로그 형태로 사전프로세싱하기 위한 적어도 하나의 아날로그 프로세싱 유닛을 포함하고, 그리고 전자 유닛(6, 60)은 침지 프로세스를 레코딩하기 위한 가속 센서(9)를 포함한다. 본 발명은 또한 측정 및 샘플링 랜스를 삽입하기 위한 방법 및 디포짓팅 장치에 관한 것이다.

Description

측정 및 샘플링 랜스, 측정 및 샘플링 랜스를 삽입하기 위한 방법 및 디포짓팅 장치{MEASURING AND SAMPLING LANCE, A METHOD AND A DEPOSITING APPARATUS FOR INSERTING A MEASURING AND SAMPLING LANCE}

본 발명은 야금학적(metallurgical) 특성 값들을 측정하고 액체 용융물(melt)의 샘플을 취하기 위한 측정 및 샘플링 랜스(lance) 및 방법에 관한 것이고, 측정 및 샘플링 랜스는 접촉 피스(piece) 및 접촉 피스 상에 분리가능하게 고정될 수 있는 침지형 프로브(immersion probe)를 포함하고, 침지형 프로브는 침지될 수 있고 그리고 용융물의 특성인 센서 신호의 출력을 위한 적어도 하나의 센서를 가진다.

액체 금속 용융물들, 이를테면 예컨대 BOF, AOD, L TS, RH 및 CC의 생산 및 프로세싱시, 화학적 샘플들이 추출되어야 하고 그리고 물리적 파라미터들, 이를테면 예컨대 온도가 결정되어야 한다. 측정된 값들은 추가 프로세싱을 위하여 매우 중요한데, 그 이유는 추가 프로세싱 단계들 및 강철의 품질이 상기 측정된 값들에 따르기 때문이다.

이를테면 예컨대 제강소(steel works)에서 액체 금속 용융물들의 생산 동안 생산 프로세스를 모니터링하는 목적을 위하여, 예컨대 액체 용융물의 온도 또는 산소 및 탄소 함량의 규칙적인 측정들이 이루어진다. 이들 측정들은 각각의 용융물에 대해 적어도 1회 수행된다. 측정들의 결과들은 야금학적 프로세스의 제어 유닛에 직접 공급된다. 게다가, 결과들은 품질 레코드들에 보존된다.

여기서, 측정은 다음과 같이 실행되는데, 예컨대: 통합된 센서들을 가지는 침지형 프로브는 기계적 및 전기적 연결부에 대한 인터페이스를 표현하는 접촉 피스에 의해 랜스 상에 플러깅(plug)된다. 센서들에 대한 와이어들은 조작기를 통해 플러그-인 접촉부들을 통해 측정 또는 분석 디바이스까지 공급된다.

조작기가 침지형 프로브를 자동적으로 액체 금속 용융물로 이동시키고, 그 결과, 측정들이 수행되거나, 또는 침지형 프로브를 가지는 랜스가 수동으로 액체 금속 용융물 내로 도입된다. 케이블은 침지형 프로브로부터의 신호들을 접촉 피스 및 랜스를 통해 평가 디바이스에 공급한다.

케이블-링크된 랜스들에 의한 측정들은 다음과 같은 문제들을 수반한다: 케이블은 또한 슬래그(slag)들 또는 강철 스프레이(spray), 스크랩(scrap) 부분들 등으로부터의 높은 스트레스들에 영향을 받으며, 종종 손상된다. 손상 정도에 따라, 케이블은 즉각 결함이 있을 수 있거나 또는 - 훨씬 더 위험하게 - 잘못된 측정들이 이루어진다. 그러나, 사용되는 보상 라인은 매우 비싸다.

제강소는 보통 2개 또는 3개의 컨버터들로 구성되고, 상기 컨버터들 각각은 랜스를 갖춘다. 측정 시스템의 고장들은 보통 결함 있는 케이블들에 의해 유발되는데, 즉 교체 케이블이 완전히 연결될 때까지, 다른 컨버터로부터의 랜스가 사용되어야 한다. 케이블의 반복되는 교체는 몇 분을 요구하고, 그리고 케이블의 강도에 의해 방해를 받는다. 측정들의 품질은 배치된 운영 직원에 따라 가변한다. 측정 정밀도는 예컨대 액체 금속 용융물 내로 프로브의 침지 깊이 및 속도에 따른다. 너무 느린 침지는 프로브의 너무 이른 버닝(burning) 및 정확하지 않은 측정을 유도한다. 프로브가 충분히 깊게 침지되지 않으면, 액체 금속 용융물의 온도가 아닌 슬래그의 온도가 측정된다. 물과 비교하여, 액체 금속 용융물의 높은 부력으로 인해 침지는 더 많은 힘을 요구한다. 따라서, 측정을 수행하기 위해서 특정 경험이 필요하다. 랜스의 전자장치가 측정이 시작될 때를 판단할 수 없기 때문에, 평가 디바이스에 의한 값들의 프로세싱은, 신호가 연속적으로 송신되어야 하는 것을 의미한다. 이것은, 종종 배터리가 재충전되어야 하기 때문에, 랜스에 대해 비교적 짧은 동작 시간을 유도한다. 측정이 성공적인지 아닌지에 대한 판단은 관리 센터에 있는 평가 디바이스에서 이루어진다. 이것은, 측정이 성공적인지 아닌지에 대해 예컨대 컨버터에서 오퍼레이터가 어떻게 통지 받는지에 대한 문제를 유발한다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 야금학적 특성 값들을 측정하고 그리고 액체 용융물의 샘플을 취하기 위한 측정 및 샘플링 랜스를 특정하는 것이고, 이는 위에서 언급된 문제들을 해결한다. 추가로, 제 2 목적은 특히 본 발명의 측정 및 샘플링 랜스를 사용하여 수행될 수 있는 방법을 특정하는 것이다. 제 3 목적은 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스의 삽입을 위한 디포짓팅(depositing) 장치의 사양에 있다.

따라서, 제 1 목적은 야금학적 특성 값들을 측정하고, 그리고 액체 용융물의 샘플을 취하기 위한 측정 및 샘플링 랜스의 사양에 의해 달성되고, 측정 및 샘플링 랜스는 접촉 피스 및 접촉 피스에 분리가능하게 부착될 수 있는 침지형 프로브를 포함한다. 여기서, 침지형 프로브는 침지가능하고 그리고 상기 용융물의 특성인 센서 신호의 출력을 위한 적어도 하나의 센서를 가진다. 측정 및 샘플링 랜스에, 특히 센서로부터 멀리 떨어진 측정 및 샘플링 랜스 측 상에는 전자 유닛을 가진 하우징이 부착되고, 센서는 전기 연결을 통해 접촉 피스를 통해 하우징에 연결되어, 센서 신호는 전기 연결을 통해 전자 유닛에 공급되고, 그리고 전자 유닛은 센서 신호의 아날로그 사전-프로세싱을 위해 적어도 하나의 아날로그 프로세싱 유닛을 포함하고, 그리고 전자 유닛은 침지 동작을 레코딩하기 위한 가속도 센서를 포함한다.

방법 측면에서 목적은 접촉 피스 및 접촉 피스 상에 제거가능하게 부착될 수 있는 침지형 프로브를 가진 측정 및 샘플링 랜스를 사용하여 야금학적 특성 값들을 측정하고 그리고 액체 용융물의 샘플을 취하기 위한 방법의 사양에 의해 달성되고, 침지형 프로브는 적어도 부분적으로 액체 용융물 내로 침지되고 그리고 용융물의 센서 신호 특성의 출력을 위한 적어도 하나의 센서를 가진다. 여기서, 전자 유닛을 가지는 하우징은 측정 및 샘플링 랜스에 부착되고, 센서는 전기 연결에 의해 접촉 피스를 통해 하우징에 연결되어, 센서 신호는 전기 연결을 통해 전자 유닛에 공급되고, 그리고 센서 신호는 전자 유닛에 배열된 아날로그 프로세싱 유닛에 의해 적어도 아날로그 사전-프로세싱을 겪는데, 즉 전자 유닛은 랜스에 부착된다. 침지 동작은 전자 유닛 내의 가속도 센서에 의해 레코딩된다.

전자 유닛에서, 관례적으로 케이블 형태인 전기 연결(이 전기 연결은, 하기에서 또한 이해를 돕기 위하여 동시에 케이블로 지칭됨) 센서로부터 접촉 피스를 통해 공급된다. 전자 유닛에서, 아날로그 사전-프로세싱, 특히 증폭 및 필터링이 수행될 수 있다. 유리하게, 프로세싱 유닛은 센서 신호를 디지털화하기 위한 A/D 컨버터, 및 디지털화된 신호로부터 적어도 하나의 미리 선택된 파라미터를 결정하기 위한 분석 유닛을 포함한다. 분석 유닛은 디지털화된 신호를 프로세싱하고 그리고 물리적 파라미터들 이를테면, 예컨대, 온도, 산소 함량 및 탄소 함량을 계산한다. 게다가, 분석 유닛은 파라미터들을 결정하는데 추가 센서들을 고려할 수 있다. 이후, 이상적으로, 모든 계산들이 전자 유닛에서 발생하기 때문에, 평가 유닛은 필요하지 않다. 전자 유닛이 랜스 상에서 로컬적으로 모든 계산들을 수행하기 때문에, 송신 에러들은 측정들의 중단, 및 따라서 측정들의 전체 손실을 유도하지 않는다. 측정 데이터는 유리하게, 자동화 시스템에 상기 데이터의 성공적인 송신 이후까지 저장될 수 있다. 게다가, 전자 유닛은 침지 동작을 레코딩하기 위한 가속도 센서를 포함한다. 이후, 하나의 바람직한 실시예에서, 전자 유닛은 레코딩된 침지 동작으로부터 침지 동작에 대한 경로 프로파일을 생성한다. 이런 경로 프로파일을 참조함으로써, 침지 동작을 유효한 것 또는 유효하지 않은 것으로 분류하는 것, 즉 침지 동작을 가속도 센서를 통해 레코딩하는 것이 가능하다. 레코딩된 침지 동작으로부터, 분석 유닛은 침지형 프로브의 침지 동작에 대한 경로 프로파일을 결정한다. 그런 경로 프로파일을 참조하여, 분석 유닛은, 침지 동작이 정확하게 수행되었는지를 결정한다. 측정 동작이 유효하면, 예컨대 분석 유닛은 예컨대 액체 용융물의 온도 및/또는 산소 함량 및/또는 탄소 함량에 대해 측정된 값을 계산한다. 측정 전압 값들이 계산되었을 때, 이들은 공동으로 인터페이스를 통해 자동화 시스템에 송신된다. 측정 동작이 완료될 때(측정 동작이 유효한지 아닌지 무관하게), 작업자(operating individual)는, 그들이 랜스를 손상으로부터 보호하기 위하여 용융물로부터 랜스를 철회하여야 한다는 것을 청각적으로, 시각적으로 또는 진동들에 의해 통지 받는다. 경로 프로파일의 평가에 의해, 따라서 측정 품질을 추정함으로써 부정확하게 수행된 측정 동작들의 검출을 실행하는 것이 가능하다. 게다가, 이런 방식으로 침지 깊이를 검출하는 것이 가능하다.

종속항들에는 추가 유리한 조치들이 나열되었고, 추가 유리한 조치들은 다른 장점들을 달성하기 위하여 임의의 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 안테나를 가지는 송신 유닛은 자동화 시스템에 적어도 센서 신호의 송신을 위해 하우징 상에 제공되는데(상기 센서 신호는 아날로그 프로세싱 유닛에 의해 아날로그 사전-프로세싱을 겪음), 즉 각각의 측정 동작은 안테나를 사용하여 송신 유닛을 통해 자동화 시스템에 송신된다. 데이터의 송신은 예컨대 WirelessHART 또는 Industrial WLAN 또는 적절한 RFID 시스템을 사용하여 실행될 수 있다. 임의의 다른 송신 기술, 이를테면 예컨대 블루투스를 사용하는 실시예가 또한 고려가능하다. 자동화 시스템에서, 데이터는 추가로 프로세싱되고 그리고 예컨대 다른 자동화 시스템들 및/또는 프로세스 모델들에 공급되고, 및/또는 오퍼레이터에게 디스플레이될 것이다. 결과적으로, 랜스가 케이블 없는 형태로 구성되면, 손상된 케이블 연결들로부터 어떠한 고장들도 발생하지 않는다.

전자 유닛은 바람직하게 메모리, 특히 링 메모리(ring memory)를 포함할 것이다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, 침지형 프로브의 센서들 및 분석 유닛으로부터의 레코딩된 데이터는 예컨대 링 메모리로서 구성될 수 있는 메모리에 저장된다. 데이터 송신의 실시예에 따라, 측정 동작에 대한 송신의 완료 후, 레코딩된 데이터는 동일한 매체(예컨대, WLAN)를 통해 전송될 것이다. 측정 동작이 예컨대 WirelessHART를 통해 송신되면, 측정 데이터는 WLAN 인터페이스를 통해 소급적으로 전송될 수 있다. 측정 데이터가 능동적으로 송신되는 것이 아니라, IT 시스템에 의해 메모리로부터 수동적으로 호출되는 것이 마찬가지로 고려가능하다. 수동 호출의 경우에, 랜스는 클라이언트가 아닌 서버로서 행동한다.

바람직하게 가시적인, 즉 측정 및 샘플링 랜스의 현재 상태가 컬러 코드에 의해 표시될 수 있도록 바람직하게 상태 표시자들이 측정 및 샘플링 랜스 및/또는 하우징 상에 있을 것이다. 여기서, 랜스 및/또는 전자 유닛에 부착되는 가시적 상태 표시자들이 존재할 것이다. 상태 표시자들은 예컨대 다색(multi-color) LED들로서 구성될 수 있다. 측정 상태, 예컨대 측정 진행 또는 측정 완료에 따라, LED들은 상이한 컬러들로 조명할 수 있다.

하나의 특히 바람직한 예시적인 실시예에서, 침지형 프로브가 철회될 때로부터 미리 정의된 시간 기간 후, 전자 유닛은 전류-절약 모드로 스위치될 수 있다. 측정 및 샘플링 랜스가 사용되고 있는 것이 전자 유닛에 의해 결정될 때, 전류-절약 모드는, 즉 침지형 프로브가 철회된 후 정의된 시간 기간 이후(예컨대, 1 분) 취소될 수 있고, 전자장치는, 센서들 또는 안테나들이 스위치 오프되거나, 저전력 모드로 들어가는 전류-절약 모드로 진행된다. 전류-절약 모드는 또한, 정의된 시간 기간에 걸쳐, 임의의 이동들이 가속도 센서들에 의해 거의 검출되지 않거나 아예 검출되지 않으면, 활성화될 수 있다. 전류-절약 모드에서, 전자장치는, 침지형 프로브가 예컨대 접촉 피스에서의 저항 측정에 의해 플러깅되었는지, 또는 가속도 데이터를 얻었는지를 가끔 체크한다. 랜스가 다시 사용되고 있다는 것이 결정되면, 모든 컴포넌트들은 전류-절약 모드로부터 깨어나고 그리고 네트워크 연결이 설정된다.

바람직하게, 측정 및 샘플링 랜스의 명확한 무선 식별을 돕기 위하여 측정 및 샘플링 랜스 상에 부착되는 설비들이 존재하고 및/또는 포지션 검출은 측정 및 샘플링 랜스 자체에 의해 수행될 수 있다. 이에 의해, 측정 포지션에 랜스의 자동적인 할당이 가능해진다. 따라서, 무선으로 판독될 수 있는 명확한 식별부들(예컨대, 바 코드들, QR 코드들, RFID 태그들)이 랜스상에 부착되거나, 또는 랜스 자체가 포지션 결정을 수행할 수 있다.

바람직하게, 전자 유닛은 제 1 전기 회로로서 센서 신호를 디지털화하기 위한 컨버터 및 분석 유닛을 그리고 측정 및 샘플링 랜스의 자가 진단을 수행하기 위한 부가적인 전기 회로를 포함할 것이고, 부가적인 전기 회로는 스위치에 의해 제 1 전기 스위치로 그리고 제 1 전기 스위치로부터 스위치될 수 있고, 그리고 부가적인 전기 회로에는 전압 생성기, 특히 디지털-아날로그 컨버터가 제공된다.

보통, 랜스는 오퍼레이터 또는 심지어 조작기에 의해 액체 금속 용융물 내로 침지될 것이다. 이런 침지 동작 동안, 침지형 프로브는 파괴된다(버닝됨). 측정 동작이 종결된 후 랜스가 충분히 빠르게 액체 금속 용융물로부터 빠져나오지 못하면, 접촉 피스의 접촉부들은 매우 더러워지거나 심지어 파괴될 수 있다. 장비가 정확한 기능을 위하여 규직적인 시간 인터벌들로 체크되지 않으면, 랜스는 잘못된 측정 결과들을 공급할 것이다. 편차가 존재하면, 시스템이 세척되어야 하거나, 또는 접촉 피스가 교환되어야 한다. 전자장치의 재교정은 가능하지 않다. 이들 절대적으로 필요한 기능 체크들은 수행되지 않거나, 단지 종종 신뢰성 없게 수행된다. 결과는 예상대로 잘못된 측정들을 인지하지 못한다. 유리하게, 분석 전자장치는 이제 측정 및 샘플링 랜스에 완전히 통합된다. 이들 분석 전자장치의 도움으로, 측정 및 샘플링 랜스는 자가 진단할 수 있고 또한 교정할 수 있다. 전자장치의 전자 유닛에는 바람직하게 디지털-아날로그 컨버터(D/A 컨버터)가 부가될 것이다. 이 디지털-아날로그 컨버터는 침지형 프로브에 포함된 센서들을 시뮬레이팅할 수 있는, 전압들을 공급하는 고정밀도 전압 생성기이다.

바람직하게, 침지형 프로브가 플러깅될 수 있는 단락 어댑터가 제공될 것이다. 부가적인 전기 회로가 스위치 인(switched in)될 때, 분석 유닛은 부가적인 전기 회로 내의 전압 생성기에 의해 생성되는 적어도 하나의 미리 정의된 전압 세트포인트 값을 전압 생성기에 공급하고 그리고 전압 세트포인트 값은 전기 연결을 통하여 접촉 피스를 통해 단락 어댑터에 공급될 수 있고 그 후 전기 연결을 통해 측정 전압 값으로서 컨버터에 다시 공급될 수 있고, 이 측정 전압 값은 컨버터에서 디지털화될 수 있다. 이후, 이 디지털화된 측정 전압 값은 분석 유닛에 공급될 수 있다.

이 모드에서, 전압 생성기는 측정 회로에 커플링된다. 이 수단에 의해, 고정밀도 전압원은 부가적으로 측정 회로에 스위치 인된다. 이런 타입의 동작/동작하는 모드에서, 스위치는 Y-세팅이다.

여기서 전압 생성기는 바람직하게 디지털-아날로그 컨버터로서 구성될 수 있다. 분석 유닛은 테스트 전압을 위한 전압 세트포인트 값들을 디지털-아날로그 컨버터에 발행한다. 이런 전압 생성기를 사용하여, 침지형 프로브로부터의 센서 전압들이 시뮬레이팅된다. 후속적으로, 이들은 스위치의 Y-세팅에 의해 전압들로서 직렬로 측정 회로에 커플링된다. 전압 세트포인트 값들은 전기 연결을 통해 접촉 피스에 전달되고, 이 전압 세트포인트 값들은 직접, 단락 어댑터를 통하여 측정 전압 값들로서 랜스의 A/D 컨버터에 또 다시 공급될 수 있고, 이에 따라 측정될 수 있다. A/D 컨버터는 이제 D/A 컨버터에 의해 생성된 전압을 측정한다. 상승된 트랜지션(transition) 저항들 형태로 또는 라인 브레이크(line break)들로 인해 측정 회로의 어딘가에서 전압 손실들이 발생하면, 이것은 A/D 컨버터에 의해 인지될 수 있다. 따라서, 측정 회로의 에러들은 분석 유닛에 의해 인지될 수 있고, 이 에러들에 대처하는 것이 가능하다.

바람직하게, 컨버터는 센서 신호를 디지털화하기 위한 A/D 컨버터일 것이고, 여기서 부가적인 전기 회로가 스위치 아웃(switched out)될 때, A/D 컨버터는 디지털 신호로부터 적어도 하나의 미리 결정된 파라미터의 결정을 위하여, 디지털화된 센서 신호를 분석 유닛에 전달한다. 이런 동작 모드에서, 침지형 프로브들은 랜스 상에 플러깅된다. 전자장치는 센서 값들을 검출하고, 이들 센서 값들을 분석 유닛에 전달하고, 분석 유닛은 이들 센서 값들을 프로세싱하고 관리 시스템에 이용가능하게 한다. 이런 타입의 동작에서, 랜스는 위에서 설명된 랜스 같이 계속 기능한다. 스위치는 X-세팅이고, 이에 의해 침지형 프로브에 의해 생성된 센서 전압 신호들은 접촉 피스 및 전기 연결을 통하여 직접 측정 전자장치의 아날로그-디지털 컨버터에 전달된다.

아날로그-디지털 컨버터는 예컨대 침지형 프로브에 위치된 열전쌍으로부터의 전압 신호들을 디지털 측정 값으로 컨버팅하고, 이들을 분석 유닛으로 전달한다.

바람직하게, 부가적인 전기 회로가 스위치 인될 때, 분석 유닛에 의해 전압 생성기에 공급될 수 있는 몇몇 상이한 전압 세트포인트 값들이 제공될 것이다. 이것은, 몇몇 상이한 전압 세트포인트 값들에 의해 진단될 수 있는 몇몇 침지형 프로브 센서들을 침지형 프로브가 가지기 때문에 유리하다. 따라서, 침지형 프로브에 장착되는 개별 센서들 각각에 대한 몇몇 상이한 전압들의 순차적인 테스트(이를 사용하여 측정 회로가 순차적으로 체크됨)는 장점을 가진다.

바람직하게, 부가적인 전기 회로는, 분석 유닛에 의해, 스위치를 통해 제 1 전기 회로로 그리고 상기 제 1 전기 회로로부터 자동적으로 스위치될 수 있는데, 즉 분석 유닛은 스위치를 요구된 X-세팅 또는 Y-세팅으로 자동적으로 세팅한다. 이 경우에, 랜스의 진단은 완전히 자동적으로 수행될 수 있다. 조작기를 가지는 랜스에 대해, 자가-진단은 (충분히 긴 프로세스 일시중지시) 더 높은-레벨 관리 시스템에 의해 시작될 수 있다. 조작기는 단락 어댑터를 랜스 상에 플러깅하고, 그 결과 자가-진단이 수행된다. 이것이 종료될 때, 단락 어댑터는 조작기에 의해 다시 자동적으로 제거된다.

분석 유닛은, 어떤 전압들이 디지털-아날로그 컨버터에 의해 생성되는지, 그리고 후속적으로 어떤 전압들이 아날로그-디지털 컨버터에서 다시 측정되어야 할 것인지를 정확하게 알기 때문에, 시스템의 교정을 실현하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 세트 전압 값과 측정된 전압 값 간의 측정된 편차는 분석 유닛에서 보상될 수 있다. 이런 교정이 디지털-아날로그 컨버터를 통해 부가적인 전기 회로에 도입되는 세트포인트 전압 값과 제 1 전기 회로에서 측정된 측정 전압 값의 비교를 참조하여 수행될 수 있는 것이 바람직하다. 교정 동안, 편차가 측정 및 샘플링 랜스에 대해 결정되며, 이 편차는 이 경우에 "정상"으로 지정된다. 이후, 결정된 편차들은 측정된 전압 값들을 수정하는 목적을 위하여 측정 및 샘플링 랜스의 후속적인 사용 동안 참조된다. 이 수단에 의해, 예컨대, 랜스는 세척으로 인하여 불필요하게 서비스 중단될 필요가 없다.

제 3 목적은 전자 유닛과 함께 위에서 설명된 바와 같은 측정 및 샘플링 랜스를 삽입하기 위한 디포짓팅(depositing) 장치의 사양에 의해 달성되고, 전자 유닛은 적어도 하나의 마그네틱(magnetic) 스위치를 포함하고 그리고 적어도 하나의 자석은, 측정 및 샘플링 랜스가 삽입될 때 마그네틱 스위치를 활성화시키는 디포짓팅 장치에 제공된다. 바람직하게, 덧붙여, 침지형 프로브가 플러깅될 수 있는 단락 어댑터가 제공되고, 즉 랜스는 전자장치 하우징 내에 마그네틱 스위치를 갖춘다. 카운터피스(counterpiece)인 자석은 단락 어댑터가 또한 장착되는 디포짓팅 장치에 위치된다. 전체 랜스가 이런 디포짓팅 장치에 배치(lay)될 때, 이것은 마그네틱 스위치에 의해 인지된다. 이에 의해, 진단 사이클이 자동적으로 시작될 수 있다.

바람직하게, 측정 및 샘플링 랜스의 자가-진단의 자동화된 실행은, 마그네틱 스위치가 측정 및 샘플링 랜스의 배치에 의해 활성화된 후 제공된다. 즉, 분석 유닛은 스위치를 자율적으로 Y-세팅으로 세팅하여, 자가-진단이 시작될 수 있다.

본 발명의 추가 특징(feature)들, 특성들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하는 아래 설명으로부터 유도된다.
도 1은 최신식에 따른, 야금학적 특성 값들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 측정 및 샘플링 랜스를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스의 제 1 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 방법을 매우 개략적으로 도시한다.
도 4는 온도 대 랜스 포지션에 대한 예시적인 경로 프로파일을 도시한다.
도 5는, 전기 회로가 스위치 인 되어있는(switched in) 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스의 제 2 예를 도시한다.
도 6은, 전기 회로가 스위치 아웃되어 있는 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스의 제 2 예를 도시한다.
도 7은 측정 및 샘플링 랜스에 대한 디포짓팅 장치를 도시한다.
도 8은 측정 및 샘플링 랜스의 자가-교정을 도시한다.

비록 본 발명이 바람직한 예시적인 실시예에 의해 더 면밀하게 예시되고 상세히 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제약되지 않는다. 이들에 대한 변형들은, 하기의 특허 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명의 보호 범위를 벗어남이 없이 당업자에 의해 유도될 수 있다.

액체 금속 용융물들, 이를테면 예컨대 BOF, AOD, L TS, RH 및 CC의 생산 및 프로세싱시, 화학적 샘플들이 추출되어야 하고 그리고 물리적 파라미터들, 이를테면 예컨대 온도가 결정되어야 한다. 측정된 값들은 추가 프로세싱을 위하여 매우 중요한데, 그 이유는 또한 강철의 품질과 마찬가지로, 후속적인 프로세싱 단계들이 이 측정된 값들에 따르기 때문이다. 온도는 연속주조 시설(concast plant)의 프로세스 모델들에 대해 필수적인 입력 팩터(factor)이다.

도 1은 최신 기술에 따른, 야금학적 특성 값들을 측정하고 그리고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 측정 및 샘플링 랜스(200)를 도시한다. 온도의 결정 및 샘플링은 통상적으로 일방향 침지형 프로브로서 또한 구성될 수 있는 침지형 프로브(100)를 사용하여 수행된다. 통합된 센서 엘리먼트들을 가지는 침지형 프로브들(100)은 랜스(200) 상에 플러깅된다. 랜스(200)는 접촉 피스(300)에 의해 침지형 프로브(100)에 연결된다. 케이블(400)은 침지형 프로브(100)로부터의 신호들을 접촉 피스(300) 및 랜스(200)를 통해 평가 디바이스(500)에 공급한다. 랜스(200)와 평가 디바이스(500) 사이에는 또한 측정 증폭기들 및 다른 컴포넌트들이 설치될 수 있다.

랜스 시스템들은 마켓에서 입수할 수 있고, 이 랜스 시스템들은 랜스로부터 평가 디바이스로 측정 전압 값들의 무선 송신을 허용한다. 이 랜스 시스템들은 아날로그 측정 전압 값들이 연속적으로 평가 디바이스에 송신되도록 구성된다. 여기서 송신된 측정 전압 값들의 프로세싱은 평가 디바이스에서 이루어진다. 랜스로부터 평가 디바이스로 데이터의 연속하는 송신 동안 데이터 손실들이 발생하면, 온도의 계산은 가능하지 않고, 측정 시스템은 동작을 거절한다(discard). 이후, 새로운 측정 프로브가 플러깅되어야 하고, 그리고 새로운 측정이 수행되어야 한다.

랜스의 오퍼레이터에 의한 부정확한 측정들의 문제는 현재 기술적 조치에 의해 해결되지 않지만, 필요하면 훈련 및 일반적인 품질 보장 조치, 이를테면 예컨대 다자 감시체계(four-eyes principle)에 의해 해결된다.

본 발명을 사용하여, 이제 이에 대한 처리 방안이 생성된다. 도 2는 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스(2)의 제 1 예를 도시한다. 여기서 다시, 통합된 센서 엘리먼트들을 가진 침지형 프로브들(1)dl 랜스(2) 상에 플러깅된다. 랜스(2)는 접촉 피스(3)를 통해 침지형 프로브(1)에 연결된다. 랜스(2)에는 전자 유닛(6)이 부착된다. 케이블(4)이 접촉 피스(3)로부터 전자 유닛(6)에 공급된다. 케이블(4)은 침지형 프로브(1)로부터의 신호들을 접촉 피스(3)를 통해 전자 유닛(6)에 공급한다. 전자 유닛(6) 내에서, 아날로그 사전-프로세싱, 이를테면 예컨대 증폭, 필터링이 수행될 수 있다.

도 3은 본 발명의 방법을 매우 개략적으로 도시한다.

전자 유닛(6)(도 2)에서, 신호는 A/D 컨버터(8)에 의해 디지털화된다. 분석 유닛(7)은 디지털화된 신호를 프로세싱하고 그리고 물리적 파라미터들 이를테면, 예컨대, 온도, 산소 함량 및 탄소 함량을 계산한다. 게다가, 파라미터들을 결정할 때, 분석 유닛(7)은 추가 센서들을 고려할 수 있다. 각각의 측정 동작은 안테나(17)를 가진 송신 유닛(11)을 통해 자동화 시스템(12)에 송신된다. 데이터는 예컨대 WirelessHART 또는 Industrial WLAN을 통해 송신될 수 있다. 임의의 다른 적절한 송신 기술, 이를테면 예컨대 블루투스를 사용하는 실시예가 또한 고려가능하다. 자동화 시스템(12)에서, 데이터 아이템들은 추가로 프로세싱되고 그리고 예컨대 다른 자동화 시스템들 및/또는 프로세스 모델들에 공급되고, 및/또는 오퍼레이터에게 디스플레이된다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, 침지형 프로브의 센서들 및 분석 유닛으로부터 레코딩된 데이터 아이템들은 예컨대 링 저장소로서 구성될 수 있는 메모리(13)에 저장된다. 데이터 송신 형태에 따라, 측정 동작의 송신이 종결된 후, 레코딩된 데이터는 동일한 매체(예컨대, WLAN)를 통해 전송될 것이다. 측정 동작이 예컨대 WirelessHART를 통해 전송되면, 측정 데이터는 그 뒤에 별개의 WLAN 인터페이스를 통해 전송될 수 있다. 측정 데이터가 능동적으로 전송되는 것이 아니라, IT 시스템에 의해 메모리(13)로부터 수동적으로 호출(call up)되는 것이 마찬가지로 고려가능하다. 수동적 호출 동안, 랜스(2)(도 2)는 클라이언트가 아닌 서버로서 기능한다. 가시적 상태 표시자들(14)은 또한 랜스(2)(도 2) 및/또는 전자 유닛(6)(도 2) 상에 부착될 수 있다. 상태 표시자들(14)은 예컨대 다색 LED들로서 구성될 수 있다. 측정 상태에 따라, LED들은 예컨대 측정/컬러 상태를 참조하여 아래에 표시된 바와 같이, 상이한 컬러들로 점들될 수 있다.

● 프로브가 플러깅되고 측정이 준비됨/녹색 연속 광,

● 측정 진행 중(슬래그(slag) 인식됨)/황색 점멸,

● 측정 진행 중(강철 인식됨)/황색 연속 광,

● 측정 완료 및 랜스(2)(도 2) 철회됨/연속 적색 광,

● 측정 유효하지 않음 및 랜스(2)(도 2) 철회됨/적색 광 점멸.

측정 포지션에 다양한 랜스들(2)(도 2)의 자동적인 할당을 가능하게 하기 위하여, 바람직하게 고유 식별자들(도시되지 않음), 이를테면 예컨대, 무선으로 판독 출력될 수 있는 바코드들, QR 코드들, RFID 태그들이 랜스(2)(도 2)에 부착되거나, 또는 랜스(2)(도 2) 자체가 포지션 결정을 수행할 수 있다. 따라서, 예컨대, RFID 안테나는 부착된 RFID 태그를 인지하는 컨버터에, 또는 일부 다른 어그리게이트(aggregate)에 근접하게 부착될 수 있다. 이후, 어그리게이트에 대한 랜스(2)(도 2)의 할당은 자동화 시스템(12)에서 실행된다. 예컨대, 3개의 컨버터들을 가지는 제강소에서, Industrial WLAN 액세스 포인트가 각각의 경우에 컨버터의 전면에 부착되는 것이 마찬가지로 고려가능하다.

송신 범위는, 모두 3개의 액세스 포인트들로부터의 신호가 컨버터들의 전면의 임의의 포지션에서 수신될 수 있으면 충분하다. 랜스(2)(도 2)에 관련된 액세스 포인트들의 수신 강도의 결정으로부터, 전자장치는 어느 액세스 포인트가 가장 가깝고, 따라서 또한 어느 액세스 포인트가 컨버터 전면에 위치되는지를 결정할 수 있다. 다른 송신 방법들, 예컨대 WirelessHART의 사용에 의해, 신호가 (메쉬(mesh)) 네트워크의 어느 경로를 취하는지를 결정하는 것이 또한 가능하고, 이에 의해 대략적인 포지션이 결정될 수 있다.

전자 유닛(6)(도 2)은 가속도 센서(9)로 구성된다. 침지 동작은 가속도 센서(9)를 통해 레코딩된다. 레코딩된 침지 동작으로부터, 분석 유닛(7)은 침지형 프로브(1)(도 2)에 대한 경로 프로파일을 결정한다. 도 4는 온도(T)를 포함하는 경로 프로파일의 예를 도시하고, 여기서 T₀는 시간(t)에 대해 그려진 환경 온도, 및 랜스 포지션(P)을 의미한다. 여기서, 시간(t)은, 측정이 올바르게 수행되었는지에 대한 테스팅 동작을 도시하는 5개의 섹션들(섹션 A1-A5)로 세분된다.

섹션 A1: 슬래그에 침지 전에, 온도(T)가 환경 온도(T₀)에 대응하고, 즉 온도(T)가 거의 균일하게 유지되는 동안, 랜스(2)(도 2)의 균일한 하향 이동이 측정될 수 있다. 랜스(2)(도 2)가 액체 금속 용융물의 표면에 가까워짐으로 인해 심지어 여기서 작은 온도 변동들이 이미 발생할 수 있다.

섹션 A2: 슬래그 내에서, 침지형 프로브의 측정된 온도는 이제 제 1 시간 동안 상당히 상승한다. 침지형 프로브(1)(도 2)가 액체 금속 용융물에 접할 때, 예컨대 짧은 저크(jerk) 형태로서 랜스(2)(도 2) 속도의 측정가능한 감속이 존재한다. 그 이동은 슬래그 외측 이동과 비교하여 오히려 더 느리다.

섹션 A3: 침지형 프로브(1)(도 2)가 슬래그 아래에 있는 금속 용융물(강철)에 접할 때, 다른 짧은 저크가 밀도 변화 및 따라서 랜스(2)(도 2)에 작용하는 부력으로부터 검출될 수 있다. 금속 용융물의 온도는 슬래그의 온도보다 상당히 더 높고, 그 이유 때문에 온도는 이제 액체 금속 용융물의 온도로 급격하게 상승한다.

섹션 A4: 침지형 프로브(1)(도 2)가 금속 용융물 내에서 인지가능하게 정의된 시간 기간, 예컨대 3s 내지 10s, 및/또는 정의된 침지 깊이, 예컨대 60 cm 또는 1 m를 가지며, 및/또는 정의된 온도 점프, 예컨대 슬래그에 비교하여 50℃ 점프를 가진 것을 분석 유닛(7)(도 2)이 결정하면, 측정 동작은 유효한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 측정 동작은 유효하지 않은 것으로 식별될 것이다. 측정 동작이 유효하면, 분석 유닛(7)(도 3)은 액체 금속 용융물의 온도 및/또는 산소 함량 및/또는 탄소 함량에 대해 측정된 값을 계산한다. 측정 전압 값들이 계산되었을 때, 측정 전압 값들은 공동으로 인터페이스를 통해 자동화 시스템(12)(도 3)에 송신된다.

섹션 A5: 측정 동작이 완료될 때(유효한지 아닌지 무관하게), 작업자(operating individual)는, 그들이 랜스(2)를 손상으로부터 보호하기 위하여 용융물로부터 랜스(2)(도 2)를 철회하여야 한다는 것을 청각적으로, 시각적으로 또는 진동들에 의해 통지 받는다.

이상적으로, 정의된 시간 기간 후, 예컨대 침지형 프로브(3)(도 2)의 추출 후 1 분후에, 프로브(1), 센서들(여기서 예컨대 상태 표시자들(14)) 또는 안테나(17)(도 2)가, 적용가능하면, 스위치 오프되거나 저전력 모드로 들어가는 전류-절약 모드로 전자장치가 스위치된다. 전류-절약 모드는 또한, 정의된 시간 기간에 걸쳐, 임의의 이동들이 가속도 센서에 의해 거의 검출되지 않거나 아예 검출되지 않으면, 활성화될 수 있다.

전류-절약 모드에서, 전자장치는, 침지형 프로브(1)(도 2)가 예컨대 접촉 피스(3)(도 2)에서의 저항 측정에 의해 플러깅되었는지, 또는 가속도 데이터를 얻었는지를 가끔 체크한다. 랜스(2)(도 2)가 다시 사용되고 있다는 것이 결정되면, 모든 컴포넌트들은 전류-절약 모드로부터 깨어날 것이고 그리고 네트워크 연결이 설정될 것이다.

보통, 최신식 랜스(200)(도 1)는 작업자 또는 심지어 조작기에 의해 액체 금속 용융물 내로 침지된다. 이 침지 동작 동안, 최신식 침지형 프로브(100)(도 1)는 파괴된다(버닝됨). 측정 동작이 종료될 때 최신식 랜스(200)(도 1)가 충분히 빠르게 액체 금속 용융물로부터 빠져나오지 못하면, 접촉 피스(300) 상의 접촉부들은 매우 더러워지거나 심지어 파괴될 수 있다. 장비가 정확한 기능을 위하여 규칙적인 시간 인터벌들로 체크되지 않으면, 랜스는 잘못된 측정 결과들을 공급할 것이다. 현재 사용되는 최신식 측정 랜스들(200)은 목적을 위해 별도로 제공된 측정 어댑터 상에 플러깅함으로써 자신의 정확한 기능이 체크된다. 이런 목적을 위하여, 측정 어댑터는 침지형 프로브(100)(도 1) 대신 수동으로, 즉 사람에 의해 접촉 피스(300)(도 1) 상에 플러깅된다. 이후, 특정한 규정가능한 온도들이 측정 어댑터에 의해 시뮬레이팅되고 그리고 접촉 피스(300)(도 1) 및 케이블(400)(도 1)을 통해 평가 디바이스(500)(도 1)로 전달된다. 이들 온도들이 평가 디바이스(500)(도 1)에서 정확하게 재현되면, 측정 회로에는 어떠한 결함들도 존재하지 않는다. 임의의 편차가 있다면, 시스템은 세척되어야 하거나, 또는 접촉 피스(300)(도 1)는 교환되어야 한다. 전자장치의 재교정은 가능하지 않다. 이러한 절대적으로 필요한 기능 체크들은 수행되지 않거나, 또는 신뢰성 없는 빈도로만 수행된다. 결과는 예상대로 잘못된 측정들을 인지하지 못한다.

도 5는 이제 전기 회로(21)가 스위치 인되어있어, 분석 전자장치가 이제 측정 랜스(20)에 완전히 통합된 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스(20)의 제 2 예를 도시한다. 이들 분석 전자장치의 도움으로, 측정 랜스(20)는 이제 진단할 수 있고 또한 자가 교정할 수 있다.

스위치 인된 전기 회로(21)를 통해 전자 유닛(60)에는 디지털-아날로그 컨버터(90)가 부가된다. 이 디지털-아날로그 컨버터(90)는 침지형 프로브(10)에 포함된 센서들을 시뮬레이팅할 수 있는, 전압들을 공급하는 고정밀도 전압 생성기이다. 측정 및 샘플링 랜스(20)는 이제 2개의 동작 모드들(자가-진단 모드 및 측정 모드)을 가지며: 자가-진단 모드에서, 전압 생성기는 부가적인 전기 회로(21)에 커플링된다. 이에 의해, 침지형 프로브(10)의 센서 전압들이 시뮬레이팅된다. 이런 동작 모드에서, 스위치(19)는 Y-세팅이다. 스위치오버(16)는 분석 유닛(70)에 의해 자동적으로 실행될 수 있다.

전압원은 여기서 실제로 디지털-아날로그 컨버터(90)로서 구성되지만, 임의의 다른 적절한 전압원이 또한 활용될 수 있다. 분석 유닛(70)은 테스트 전압으로서 생성될 세트포인트 전압 값들(18)을 디지털-아날로그 컨버터(90)에 제공한다. 다음에서, 이들 세트포인트 전압 값들(18)은 스위치(19)의 Y-세팅에 의해 직렬 전압들로서 측정 회로에 커플링된다. 세트포인트 전압 값들은 케이블(40)을 통해 접촉 피스(30)로 전달되고, 여기서 세트포인트 전압 값들은 직접적으로 단락 어댑터(29)를 통해 랜스(20)의 아날로그-디지털 컨버터(80)로 또 다시 공급되어 측정될 수 있다. 따라서, 측정 회로의 에러들은 분석 유닛(70)에 의해 인지될 수 있고, 이에 대해 대처될 수 있다. 따라서, 측정 전압 값들은 아날로그-디지털 컨버터(80)에서 디지털화되고, 그리고 디지털화된 측정 전압 값들(120)은 분석 유닛(70)으로 전송된다.

따라서, 아날로그-디지털 컨버터(80)는 디지털-아날로그 컨버터(90)에 의해 생성된 전압을 측정한다. 상승된 인터페이스 저항들 형태로 또는 라인 브레이크로 인해 측정 회로의 어딘가에서 전압 손실들이 발생하면, 이것은 아날로그-디지털 컨버터(80)에 의해 인지될 수 있다. 여기서, 상승된 인터페이스 저항들은 예컨대 더러운 접촉 피스로부터 예상될 수 있다. 라인 또는 케이블 브레이크들은 또한, 침지형 프로브(10)가 너무 오랫동안 액체 금속 용융물 내에 침지되고, 따라서 완전히 버닝되게 되면 발생할 수 있다. 이 경우에, 접촉 피스(30), 또는 심지어 케이블(40)의 완전한 파손이 가정되어야 한다. 케이블 브레이크는 케이블(40)이 계속되는 스트레싱에 의해 찢어지는 경우에도 또한 발생할 수 있다.

유리하게, 더럽거나 잘못되게 교정된 측정 시스템으로 인해 잘못된 측정들은 더 이상 없는데, 그 이유는 랜스(20)(도 5, 6)가 각각의 사용의 경우 이후 자가-진단을 자동적으로 수행하고, 그리고 작은 편차들이 있다면 측정 랜스(20)(도 5, 6)가 자가 교정하기 때문이다. 자가-교정이 더 이상 가능하지 않으면, 작업자는, 접촉 피스(30)가 교체되거나 세척되어야 한다는 것을 자동적으로 통지받을 것이다. 작업자는, 측정 회로의 진단이 랜스(20) 자체에 의해 수행되기 때문에, 작업이 줄어된다. 게다가, 너무 늦게서야 인지되는 손상된 접촉 피스들(30)로 인한 예상치 못한 장애들이 발생하지 않는다. 진단은 프로세스의 임의의 일시중지시에 자동적으로 수행될 수 있다. 게다가, 랜스(20)(도 5, 6)의 교정을 위해 요구되는 전자 컴포넌트들은 측정 랜스(20) 그 자체에 이미 통합되고; 결과적으로, 오퍼레이터가 랜스(20)(도 5, 6)를 교정해야 하는 값비싼 별개의 측정 어댑터는 필요하지 않다. 예컨대 단락 어댑터(30)(도 7)가 통합되는 특정하게-제공된 장소에서 각각의 측정 동작 후 랜스(20)(도 5, 6)가 디포짓되어야 하기 때문에, 더러워지는 것에 대해 민감한 랜스(20)(도 5, 6)의 접촉부들이 항상 보호된다.

복수의 상이한 전압들의 순차적인 테스트는 연속하여 측정 회로를 모니터하기 위하여 사용되는, 침지형 프로브(10)에 설치된 각각의 개별 센서에 대해 이루어질 수 있다.

분석 유닛(70)은 또한 자동적으로, 스위치(19)를 요구된 Y-세팅으로 둘 수 있다.

도 6은, 전기 회로가 스위치 아웃되어 있는 본 발명의 측정 및 샘플링 랜스(20)의 제 2 예를 도시한다. 측정 및 샘플링 랜스(20)는 이제 측정 모드에 있고: 이 모드에서, 보통의 침지형 프로브들(10)은 랜스(20) 상에 플러깅된다. 전자장치는 센서 값들을 검출하고, 분석 유닛(70) 상에 이들 센서 값들을 전달하며, 이 분석 유닛(70)은 이들 센서 값들을 준비시켜 이들이 자기 관리 시스템에 이용가능하게 만든다. 스위치(19)는 X-세팅이어서, 침지형 프로브(10)에 의해 생성된 센서 전압 신호들은 접촉 피스(30) 및 신호 케이블(40)을 통하여 직접 측정 전자장치의 아날로그-디지털 컨버터(80)에 포워딩된다. 아날로그-디지털 컨버터(80)는 예컨대 침지형 프로브(10)에 위치된 열전쌍(50)으로부터의 전압 신호들을 디지털 측정 값(120)으로 컨버팅하고, 이것을 분석 유닛(70)으로 전달한다.

바람직하게, 분석 유닛(70)은 스위치(19)를 요구된 X-세팅 또는 Y-세팅(도 5)으로 둘 것이다. 이 경우에, 랜스(20)의 진단은 완전히 자동화된 절차일 수 있다.

도 7은 측정 및 샘플링 랜스(20)에 대한 디포짓 설비(25)를 도시한다. 바람직하게, 랜스(20)는 전자장치 하우징(60) 내에 마그네틱 스위치(도시되지 않음)를 갖출 것이다. 카운터피스인 자석(24)은 또한 단락 어댑터(20)가 또한 장착되는 디포짓 설비(25)에 위치된다. 여기서, 자석(24)은 2개의 후크들(28) 간에 부착될 수 있고, 이 2개의 후크들(28) 상에는 전자 유닛(60)이 배치된다. 이후, 랜스(20)가 놓일 때, 접촉 피스(30)는 단락 어댑터(29)에 플러깅된다. 또한 디포짓 설비(25)를 벽 상에 부착하기 위한 또 다른 후크들 및 벽 홀더(holder)가 있을 수 있다. 전체 랜스(20)가 이런 디포짓 설비(25)에 놓여질 때, 이것은 마그네틱 스위치에 의해 인지된다. 이에 의해, 진단 사이클이 자동적으로 시작될 수 있다. 자가-진단의 수동 시작은 또한, 랜스(20)의 오퍼레이터가 누를 수 있는 랜스의 버튼에 의해 가능하다.

도 8은 본 발명에 따른 측정 및 샘플링 랜스(20)의 자가-교정을 도시한다.

분석 유닛(70)은, 어떤 전압들이 디지털-아날로그 컨버터(90)에 의해 생성되는지, 그리고 후속적으로 어떤 전압들이 아날로그-디지털 컨버터(80)에서 측정되어야 하는지를 정확하게 알기 때문에, 시스템의 교정을 실현하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 세트포인트 전압 값(18)과 측정된 전압 값(120) 간의 측정된 편차가 분석 유닛(70)에서 보상될 수 있다. 시스템의 자가-교정 동안, 프로브도 또는 단락 어댑터(29)(도 6)도 랜스에 플러깅되지 않는다. 접촉 피스(30)는 개방된 채로 있는다(위의 다이어그램 참조). 스위치(45)가 폐쇄되어(Z-세팅), 전기 회로가 내부적으로 폐쇄된다. 먼지 오염이 이 회로에서 발생할 수 없기 때문에, A/D 컨버터(80)에서 측정된 전압은 D/A 컨버터(90)로부터의 출력에서의 전압과 동일해야 한다. 이것이 동일하지 않으면, D/A 컨버터(90)로부터 출력되는 전압은, 정확한 전압이 A/D 컨버터(80)에서 다시 측정되도록 조정될 수 있다. 이상적으로, 자가-교정은 시스템 자체에 의해 시작될 것이다.

Claims

야금학적(metallurgical) 특성 값들을 측정하고 그리고 액체 용융물의 샘플을 취하기 위한 측정 및 샘플링 랜스(lance)(2, 20)로서,
상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)는 접촉 피스(piece)(3, 30) 및 상기 접촉 피스(3, 30)에 제거가능하게 고정될 수 있는 침지형 프로브(immersion probe)(1, 10)를 포함하고,
상기 침지형 프로브(1, 10)는 침지될 수 있고 그리고 상기 용융물의 특성인 센서 신호의 출력을 위한 적어도 하나의 센서를 가지며,
전자 유닛(6, 60)을 가지는 하우징은 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)에, 특히 상기 센서 반대편의 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)의 일측에 부착되고,
상기 센서는 전기 연결을 통하여 상기 접촉 피스(3, 30)를 통해 상기 하우징에 연결되어, 상기 센서 신호가 상기 전기 연결을 통해 상기 전자 유닛(6, 60)에 공급되고, 그리고 상기 전자 유닛(6, 60)은 상기 센서 신호의 아날로그 사전-프로세싱을 위하여 적어도 하나의 아날로그 프로세싱 유닛을 포함하고,
상기 전자 유닛(6, 60)은 상기 침지 동작을 레코딩하기 위한 가속도 센서(9)를 포함하고, 그리고 상기 전자 유닛(6, 60)은 상기 가속도 센서(9)를 통해 상기 침지 동작을 레코딩하기 위하여 구비되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항에 있어서,
상기 전자 유닛(6, 60)은 레코딩된 침지 동작으로부터 상기 침지 동작에 대한 경로 프로파일을 생성하기 위하여 구비되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전자 유닛(6, 60)은 메모리(13), 특히 링(ring) 메모리를 포함하는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20) 및/또는 상기 하우징 상에는 상태 표시자들(14)이 배열되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 4 항에 있어서,
상기 상태 표시자들(14)은 가시적이고 그리고 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)가 현재 자체적으로 발견한 상태는 컬러 코드에 의해 표시될 수 있는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 침지형 프로브(1, 10)의 철회 후 미리 정의된 시간 기간 이후, 상기 전자 유닛(6, 60)은 전류 절약 모드로 스위칭될 수 있고, 그리고 이런 전류 절약 모드는, 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)가 사용되고 있는 것을 전자 유닛(6, 60)이 결정할 때 해제될 수 있는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)의 명확한 무선 식별을 위한 설비들이 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20) 상에 부착되고 및/또는 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20) 자체가 자신의 위치를 설정할 수 있는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 유닛(60)은 제 1 전기 회로로서 센서 신호를 디지털화하기 위한 컨버터 및 분석 유닛(70)을, 그리고 상기 측정 및 샘플링 랜스(20)의 자가-진단을 수행하기 위한 부가적인 전기 회로(21)를 포함하고, 이에 의해 상기 부가적인 전기 회로(21)가 스위치(19)에 의해 상기 제 1 전기 회로로 그리고 상기 제 1 전기 회로로부터 스위치될 수 있고, 그리고 상기 부가적인 전기 회로(21)에는 전압 생성기, 특히 디지털-아날로그 컨버터(90)가 제공되는,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 8 항에 있어서,
상기 침지형 프로브(10)가 플러깅(plug)될 수 있는 단락 어댑터(29)가 제공되고, 그리고 분석 유닛(70)은, 상기 부가적인 전기 회로(21)가 스위치 인(switched in)될 때, 상기 전압 생성기가 상기 부가적인 전기 회로에 도입시키는 적어도 하나의 미리 정의된 전압 세트포인트(setpoint) 값을 상기 전압 생성기에 공급하는 목적을 위하여 구비되며 그리고 상기 전압 세트포인트 값은 전기 연결을 통하여 상기 접촉 피스(3, 30)를 통해 상기 단락 어댑터(29)에 공급될 수 있고, 그 다음 디지털화될 수 있는 측정 전압 값으로서, 전기 연결을 통해 상기 A/D 컨버터에 다시 공급될 수 있고, 디지털화된 측정 전압 값은 상기 분석 유닛(70)에 공급될 수 있는,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 부가적인 전기 회로(21)가 스위치 인될 때, 상기 분석 유닛(70)에 의해 상기 전압 생성기에 공급될 수 있는 몇몇 상이한 전압 세트포인트 값들(18)이 제공되는,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 10 항에 있어서,
상기 침지형 프로브(10)는 상기 몇몇 상이한 전압 세트포인트 값들(18)에 의해 진단될 수 있는 몇몇 침지형 프로브 센서들을 가지는,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분석 유닛(70)은, 상기 스위치(19)를 사용하여, 상기 부가적인 전기 회로(21)를 상기 제 1 전기 회로로 그리고 상기 제 1 전기 회로로부터 자동적으로 스위치할 수 있는,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분석 유닛(70)에 의해 상기 디지털-아날로그 컨버터(90)를 통해 상기 부가적인 전기 회로(21)에 발행되는 규정된 세트포인트 전압 값(18)과, 상기 제 1 전기 회로에서 측정된 측정 전압 값(120)의 비교를 참조하여, 교정을 수행하는 것이 가능한,
측정 및 샘플링 랜스(20).
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 전자 하우징(6, 60)을 가진 측정 및 샘플링 랜스(2, 20) 및 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 배치(lay)하기 위한 디포짓(deposit) 설비(25)를 포함하는 어셈블리 유닛으로서,
상기 전자 하우징(6, 60)은 적어도 하나의 마그네틱(magnetic) 스위치를 포함하고 그리고 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)가 배치될 때 상기 마그네틱 스위치를 활성화시키는 적어도 하나의 자석(24)이 상기 디포짓 설비(25)에 제공되는,
어셈블리 유닛.
제 14 항에 있어서,
상기 침지형 프로브(1, 10)가 단락 어댑터(29)에 플러깅될 수 있는,
어셈블리 유닛.
제 15 항에 있어서,
상기 단락 어댑터(29) 대신, 상기 샘플링 랜스(20)의 전자장치를 충전할 수 있는 충전 어댑터가 이용되는,
어셈블리 유닛.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 및 샘플링 랜스(20)가 배치될 때 마그넥틱 스위치가 활성화된 이후에, 상기 측정 및 샘플링 랜스(20)의 자가-진단의 자동화된 수행이 제공되는,
어셈블리 유닛.
접촉 피스(3, 30), 및 상기 접촉 피스(3, 30)에 제거가능하게 부착될 수 있는 침지형 프로브(1, 10)를 가지는 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법으로서,
상기 침지형 프로브(1, 10)는 적어도 부분적으로 상기 액체 용융물 내로 침지되고 그리고 상기 용융물의 특성인 센서 신호의 출력을 위한 적어도 하나의 센서를 가지며,
상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)에는 전자 유닛(6, 60)을 가진 하우징이 부착되고,
상기 센서는 전기 연결에 의하여 접촉 피스(3, 30)를 통해 상기 하우징에 연결되어, 상기 센서 신호는 상기 전기 연결을 통해 상기 전자 유닛(6, 60)에 공급되고, 그리고
상기 신호는 상기 전자 유닛(6, 60)에 배열된 아날로그 사전-프로세싱 유닛에 의해 적어도 아날로그 형태로 사전-프로세싱되고,
상기 전자 유닛(6, 60) 내의 가속도 센서(9)에 의해 상기 침지 동작이 레코딩되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 전자 유닛(6, 60)에 의해 레코딩되는 상기 침지 동작을 사용하여, 상기 침지 동작에 대한 경로 프로파일이 생성되고 그리고 상기 경로 프로파일을 참조하여, 상기 침지 동작이 유효한 것 또는 유효하지 않은 것으로 분류되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20)가 현재 자체적으로 발견한 상태는 상기 측정 및 샘플링 랜스(2, 20) 및/또는 상기 하우징 상에 배열된 상태 표시자들(14)에 의해 컬러 코드로 표시되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 유닛(60)은 제 1 전기 회로에 상기 센서 신호를 디지털화하기 위한 컨버터 및 분석 유닛(70)을 포함하고, 그리고 전압 생성기, 특히 디지털-아날로그 컨버터(90)를 포함하는 부가적인 전기 회로(21)를 사용하여, 상기 부가적인 전기 회로(21)가 상기 스위치(19)에 의해 상기 제 1 전기 회로로 그리고 상기 제 1 전기 회로로부터 스위치된다는 점에서, 상기 측정 및 샘플링 랜스(20)의 자가-진단이 수행되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 침지형 프로브(10)가 플러깅될 수 있는 단락 어댑터(29)가 제공되고, 그리고 상기 부가적인 전기 회로(21)가 스위치 인될 때, 상기 분석 유닛(70)은, 상기 전압 생성기가 상기 부가적인 전기 회로(21)에 도입시키는 적어도 하나의 미리 정의된 전압 세트포인트 값(18)을 상기 전압 생성기에 공급하고 그리고 상기 전압 세트포인트 값(18)은 전기 연결을 통하여 상기 접촉 피스(30)를 통해 상기 단락 어댑터(29)에 공급되고 그 후 전기 연결을 통해 측정 전압 값으로서 상기 컨버터에 다시 공급되어 디지털화되고, 디지털화된 측정 전압 값(120)은 상기 분석 유닛(70)에 공급되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
상기 부가적인 전기 회로(21)가 스위치 인될 때, 상기 분석 유닛(70)에 의해 상기 전압 생성기에 공급될 수 있는 몇몇 상이한 전압 세트포인트 값들(18)이 제공되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치(19)를 사용하여, 상기 분석 유닛(70)은 상기 부가적인 전기 회로(21)를 상기 제 1 전기 회로로 그리고 상기 제 1 전기 회로로부터 자동적으로 스위치하는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.
제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분석 유닛(70)에 의해 상기 전압 생성기를 통해 상기 부가적인 전기 회로에 발행되는 규정된 세트포인트 전압 값(18)과, 상기 제 1 전기 회로에서 측정되고 디지털화된 상기 측정 전압 값(120)의 비교를 참조하여, 교정이 수행되는,
측정 및 샘플링 랜스(2, 20)를 사용하여 야금학적 특성 변수들을 측정하고 액체 용융물의 샘플을 추출하기 위한 방법.