KR20180027713A

KR20180027713A - 고로의 스테이브 두께 측정 장치

Info

Publication number: KR20180027713A
Application number: KR1020160114508A
Authority: KR
Inventors: 최상우; 유병수; 김관태; 신남호; 장수호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15
Also published as: EP3511675A4; JP2019526709A; CN109690242A; KR101940860B1; EP3511675A1; EP3511675B1; WO2018048083A1; ES2902878T3

Abstract

본 발명은 고로의 스테이브 두께 측정 장치에 관한 것으로, 이는 지지봉이 관통되고, 일단에 지지부가 장착된 본체; 상기 지지봉의 일단과 상기 지지부 사이를 연결하는 링크부; 및 상기 링크부의 일측에 설치되어 상기 링크부의 회전에 따라 이동하게 되는 센서부를 포함하여서, 센서의 위치를 이동시켜 스테이브의 돌출부 부위에서 두께 측정이 가능하고, 마모 초기부터 잔존 두께의 측정이 제한 없이 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

고로의 스테이브 두께 측정 장치 {Apparatus for measuring thickness of stave in furnace}

본 발명은 고로의 철피 내측에 설치되어 냉각수단으로 작용하는 스테이브의 잔존 두께를 측정하는 스테이브 두께 측정 장치에 관한 것이다.

제철산업에서 고로는 주된 원료인 철광석과 연료인 석탄을 소결광과 코크스 형태로 장입하고 환원반응을 통해 산화철을 선철의 용융된 상태, 즉, 용선으로 제조하는 설비이다.

이러한 고로는 하강하는 연료, 원료, 고열의 열풍 및 반응열로부터 노체를 보호하기 위하여 고로의 외벽인 철피 내부에 냉각수단을 포함하고 있다. 이러한 냉각수단으로는 스테이브(Stave)가 사용되고 있다.

하지만, 스테이브는 고출선비 조업에서 마모가 가속화되어 스테이브 내부의 냉각수 배관이 파손되는 손상이 발생할 수 있으며, 이러한 손상은 냉각수가 고로의 내부로 유입되어 온도를 하강시킨다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 냉각수가 고로의 내부로 유출되는 것을 방지하도록 스테이브의 두께를 측정하고 마모 정도를 추출하여 고로의 생산성 및 성능을 향상시키도록 하는 방안이 모색되었다.

고로의 스테이브 두께를 측정하기 위한 기술로는 본 출원인이 출원한 대한민국 공개특허공보 제2012-0065119호 "고로의 스테이브 두께 측정 장치 및 방법"이 있다. 이 기술은 스테이브의 두께방향 마모를 온라인으로 모니터링하기 위해 센서부를 스테이브의 냉각수 배관 안에 장착하고 이를 이용하여 실시간으로 스테이브의 잔존 두께를 측정하도록 되어 있다.

그런데 전술한 기술에서 급배수관과 스테이브의 냉각수 배관이 교차되는 부분에서 스테이브의 전면에 홈(groove)이 위치하는 경우에, 센서부의 초음파는 우선적으로 먼저 도달하는 신호를 수신하므로 전체 두께가 아닌 홈의 얇은 두께를 측정하게 된다. 이는 관심 있는 잔존두께가 아니며, 실제 잔존 두께보다 훨씬 얇은 측정치를 나타내게 되는 문제가 있다.

이에 본 발명은, 전용 센서를 급배수관 내에 밀어 넣고 냉각수 배관의 벽면에 접촉시켜 스테이브의 잔존 두께를 간단히 측정하면서도 급배수관과 냉각수 배관이 교차되는 영역에서 홈 부위를 회피하여 돌출부의 의미 있는 잔존 두께를 측정하도록, 센서부가 적어도 부분적으로 이동함으로써 돌출부 부위의 두께를 측정할 수 있는 스테이브 두께 측정 장치를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치는, 지지봉이 관통되고, 일단에 지지부가 장착된 본체; 상기 지지봉의 일단과 상기 지지부 사이를 연결하는 링크부; 및 상기 링크부의 일측에 설치되어 상기 링크부의 회전에 따라 이동하게 되는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 센서부의 위치를 이동하여 스테이브의 돌출부 부위에서 두께 측정이 가능하여 마모 초기부터 잔존 두께의 측정이 제한 없이 가능하게 되는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 의하면, 스테이브의 전면이 갖는 요철 구조의 제약을 해결하고, 실질적인 잔존 두께의 측정이 가능하게 됨으로써, 스테이브의 마모 정도를 신뢰성 있게 측정할 수 있게 되고, 이에 따라 궁극적으로 고로의 성능 및 수명을 극대화할 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스테이브 두께 측정 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치가 고로 내에 적용된 사용 상태를 도시한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 스테이브 두께 측정 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치의 변형예를 도시한 개략 단면도로서, 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치의 변형예가 고로 내에 적용된 사용 상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스테이브 두께 측정 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치가 고로 내에 적용된 사용 상태를 도시한 단면도들이다.

고로(미도시)는 주된 원료인 철광석과 연료인 석탄을 소결광과 코크스 형태로 장입하고 환원반응을 통해 산화철을 선철의 용융된 상태, 즉, 용선으로 제조하는 설비로서, 하강하는 연료, 원료, 고열의 열풍 및 반응열로부터 노체를 보호하기 위해 스테이브(100)를 구비한다.

스테이브(100)는 고로의 노체를 냉각하여 보호하는 구성요소인데, 고로에는 다수의 스테이브가 구비될 수 있다. 스테이브는 고로의 철피(200)와 평행하게 설치되는 넓은 패널로 되어 있고, 그 내부에는 냉각수 배관(104)을 구비하며, 고로의 내측을 향하는 측면에 홈(102)이 가공되면서 돌출부(103)가 형성될 수 있다.

냉각수 배관(104)은 냉각수가 흐르는 통로로서, 냉각수에 의해 고열의 열풍 및 반응열로부터 노체를 보호할 수 있게 된다. 이 냉각수 배관의 내부에 후술하는 스테이브 두께 측정 장치가 설치되어 스테이브(100)의 두께를 측정할 수 있다.

냉각수 배관(104)은 하나의 스테이브(100)에서 그 내부에 복수 개로 형성될 수 있으며, 냉각수가 유입되고 유출되도록 하는 급수관(미도시) 및 배수관(105)과 연통될 수 있다. 급수관 및 배수관은 고로의 철피(200)의 외부로 연장되어 있어, 외부에서 냉각수를 공급받거나 외부로 배출할 수 있다.

냉각수 배관(104)의 상하 양단은 급수관 또는 배수관(105)과 함께 대략 T형상으로 형성될 수 있으며, 냉각수 배관의 일단과 급수관의 사이 또는 냉각수 배관의 타단과 배수관의 사이에는 소정의 공간(101)이 형성될 수 있다.

이러한 소정의 공간(101) 내에 본 발명의 스테이브 두께 측정 장치가 배치될 수 있다. 여기서, 공간(101)에 배치된 스테이브 두께 측정 장치에 의해 측정되는 스테이브(100)의 두께는 고로가 조업 중일 때 마모가 발생하는 벽의 두께이며, 냉각수 배관(104)의 내벽에서 고로의 내측방향으로의 벽 두께이다. 실질적으로 홈(102) 부위보다 마모가 먼저 진행되는 곳인 돌출부(103) 부위의 두께를 우선적으로 측정할 수 있어야 한다.

스테이브(100)의 내측 및 외측에는 내화물(미도시)이 배치될 수 있으며, 이 내화물은 고로의 고온에 견디는 물질로서, 고온에서 연화하지 않고 강도를 충분히 유지할 수 있으며 화학적 작용에도 견딜 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치(10)는, 지지봉(2)이 관통되고, 일단에 지지부(3)가 장착된 본체(1); 지지봉의 일단과 지지부 사이를 연결하는 링크부(5); 및 링크부의 일측에 설치되어 링크부의 회전에 따라 이동하게 되는 센서부(9)를 포함하고 있다.

본체(1)는 대략 관 형상의 부재로서, 다른 구성요소들의 조립을 위해 한 쌍의 절반부로 마련되어 서로 결합되는 구성의 것이 좋다.

본체(1)의 내부에는 길이방향을 따라 지지봉(2)이 관통하고 있다. 본체의 일단에는 지지부(3)가 장착될 수 있는데, 이 지지부는 본체의 선단면 또는 측벽으로부터 연장하여 일체로 형성되거나 별개로 제조되어 본체에 부착될 수 있다. 도면에는 단지 하나의 지지부가 도시되어 있지만, 조건에 따라 서로 마주보도록 한 쌍의 지지부가 본체의 선단면 또는 측벽에 구비되어도 무방하다.

본체(1)의 타단에는 연결관(4)이 연결될 수 있고, 이 연결관은 급수관 또는 배수관(105) 밖으로 연장하여 외부로 노출될 수 있는 길이를 갖는다.

지지봉(2)은 대략 관 형상의 부재로서, 일단에 링크부(5)가 연결되고, 연결관(4)을 관통하여 타단이 연결관 밖으로 연장하여 노출되어 있다. 이 지지봉의 내부에 센서부(9)를 위한 신호 케이블(미도시)이 내장될 수 있다. 이로써, 작업자가 지지봉의 타단을 연결관의 내부를 향해 밀어주면 지지봉의 일단이 본체(1)로부터 돌출되어 링크부를 회동시키게 되는 것이다.

한편, 지지봉(2)은 본체(1)의 중심에서 본체의 길이방향을 따라 이동하게 되고, 지지부(3)는 본체의 중심에서 벗어나 편향된 위치에서 본체의 선단면 또는 측벽에 구비되기 때문에, 지지봉과 지지부는 서로 간섭되지 않는다.

본체(1)의 측면에는 후술하는 지지다리(11)의 펼쳐짐을 위해 적어도 하나의 절개홈(1a)을 구비할 수 있다. 또한, 본체의 내벽에는 지지봉(2)이 관통되면서 본체의 내부공간을 축소시키는 단턱부(1b)가 형성될 수 있다.

지지봉(2)에도 후술하는 지지다리(11)의 펼쳐짐을 위해 확장블록(12)이 구비될 수 있다. 이 확장블록은 지지봉 중 본체(1) 내에 위치하는 부분에 고정되어 지지봉의 이동에 따라 함께 본체 내에서 이동할 수 있다. 하지만, 확장블록은 본체 내 단턱부(1b)에서 그 이동이 저지되게 된다.

링크부(5)는 일단이 지지봉의 일단에 회전가능하게 연결되고, 그 길이방향에 경사지게 장공(6a)이 형성되어 이 장공에 삽입된 연결핀(3a)을 매개로 지지부(3)에 연결되는 제1링크(6); 및 이 제1링크의 타단에 일단이 연결되고, 센서부(9)가 장착된 제2링크(7)를 포함할 수 있다.

또한, 센서부(9)의 센싱면이 일정한 방위를 갖도록, 제2링크(7)의 타단과 지지봉(2)의 일단을 연결하는 제3링크(8)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 링크부(5)에서는, 지지봉(2)이 직선 이동할 때 지지부(3)의 연결핀(3a)이 제1링크(6)의 장공(6a)을 따라 이동하게 됨으로써 제1링크 전체가 연결핀을 중심으로 하여 회동하게 되고, 이에 따라 제2링크(7) 및 이에 장착된 센서부(9)가 지지봉(2)의 삽입방향에 대해 대략 직각인 방향으로 평행하게 이동할 수 있다.

센서부(9)는 초음파를 스테이브(100)로 송출하고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 압전체를 구비할 수 있다. 이렇게 송수신된 초음파의 속도와 수신하는데 걸린 시간을 통해 스테이브의 두께를 측정할 수 있다.

센서부(9)의 표면은 원통형인 냉각수 배관(104)의 내면과 동일한 곡률 반경을 가진 곡면으로 형성될 수도 있다. 이는 센서부가 감지하는 영역을 최대화하여 센싱 효율을 극대화하기 위함이다.

도시되어 있지는 않지만, 센서부(9)에는 지지봉(2)을 관통한 신호 케이블이 연결될 수 있다. 이 신호 케이블은 급수관 또는 배수관(105)을 따라 외부로 인출되어 최종적으로 연산부(미도시)에 연결될 수 있다. 센서부(9)에서 송수신된 신호는 외부의 연산부로 전송되고, 연산부는 센서부의 검출값을 이용하여 스테이브(100)의 두께를 계산할 수 있다.

실제로, 배수관(105) 또는 급수관에 스테이브 두께 측정 장치를 밀어 넣을 때 센서부(9)가 스테이브(100)의 돌출부(103) 부위에 접촉하게 되는 구조도 있고, 설계 구조상 홈(102) 부위에 접촉하게 되는 경우도 있다. 스테이브는 그 돌출된 부분부터 먼저 마모되게 되므로 홈 부위의 두께는 돌출부가 마모되어 홈 부위와 동일한 두께가 되기 전까지는 거의 변동이 없다. 따라서 스테이브의 마모를 평가하기 위한 잔존 두께의 측정은 돌출부 부위의 두께를 측정하는 것으로 이루어져야 한다.

그런데, 센서부(9)의 중심선이 홈(102) 부위에서 약간 어긋나게 센서부가 위치하더라도 센서부가 신호를 송수신하는 영역(면적)에서 홈이 포함되게 되면 홈의 단면으로부터 반사되는 신호가 먼저 수신되어 얇은 두께를 측정하게 되는 문제가 발생한다. 배수관(105)과 급수관 중 어느 하나에서 이와 같은 문제가 발생하게 되면 마모가 심각하게 진행되기 전까지는 결국 의미 있는 잔존 두께를 측정하지 못하게 된다. 또한, 돌출부(103) 부위에 해당하는 구조가 선택되더라도 스테이브(100)의 상하에서 마모의 불균형으로 상부와 하부의 마모가 다르게 진행된 경우에는 잔존 두께의 측정치가 실제보다 마모가 덜 심각한 것으로 측정되는 오류가 발생할 수 있다.

본 발명의 스테이브 두께 측정 장치에서는 링크부(5)에 의해 센서부(9)가 지지봉(2)의 삽입방향에 대해 대략 직각인 방향으로 평행하게 이동할 수 있어, 센서부가 도 4에 도시된 것처럼 스테이브(100) 내에서 위로 상승되거나, 아래로 하강되게 된다. 이로써, 돌출부(103) 부위에 센서부가 인접하게 접촉되어 마모가 진행되고 있는 면까지의 잔존 두께를 용이하게 측정할 수 있게 되는 것이다.

추가로, 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치(10)는, 본체(1)에 설치되어 본체의 측방으로 펼쳐질 수 있는 적어도 하나의 지지다리(11)를 포함할 수 있다.

스테이브(100)의 급수관 또는 배수관(105)은 직관이 아니고 중간에 구부려진 경우가 있으며, 더구나 정비를 위해 급수관 또는 배수관에 볼밸브 등을 장착한 경우가 있어, 급수관 또는 배수관의 내부에 삽입되는 센서부(9)의 두께(혹은 폭)는 관의 내경보다 훨씬 작은 크기를 가져야 한다.

이와 같이 센서부(9)의 두께가 관의 내경보다 훨씬 작기 때문에 급수관 또는 배수관(105)의 내부에서 측정 동안 센서부가 쉽게 흔들리고 움직여 센서부가 냉각수 배관(104)의 적절한 위치에서 접촉하기가 곤란하게 된다.

이를 해소하기 위해, 본 발명의 스테이브 두께 측정 장치는 센서부를 관의 내벽에서 일정한 위치에 자리를 잡도록 하는 지지다리를 포함하는데, 이 지지다리는 센서부가 급수관 또는 배수관 내로 밀어 넣어질 때와 측정 후 당겨져 급수관 또는 배수관으로부터 인출될 때 접혀 관의 내경부에 간섭없이 지나가고, 측정시에는 일정하고 적절한 위치에서 센서부가 움직이지 않게 본체 등을 지지하도록 펼쳐져 관의 내경부에 접촉할 수 있어야 한다.

본 발명의 제1실시예에서 지지다리(11)는 그 일단이 본체(1)의 단턱부(1b)에 고정되고, 타단은 지지봉(2)의 확장블록(12)을 향해 뻗어 있다. 지지다리의 타단에는 볼이나 롤러 등과 같은 회전부재(13)가 설치되어, 관의 내경부와 접촉할 때 관의 내경부 또는 지지다리의 타단이 마모되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 지지다리는 금속이나 플라스틱 등과 같이 탄성을 가진 재질로 만들어질 수 있어 휨 변형이 가능하다.

센서부(9)의 이동을 위해 지지봉(2)이 본체(1)로부터 돌출하도록 이동되면, 지지봉에 고정된 확장블록(12)이 지지다리(11)와 지지봉(2) 사이의 틈새로 삽입되면서 지지다리가 휘어져 타단측이 벌어지게 되고, 이에 따라 지지다리가 본체의 절개홈(1a)을 통해 본체의 외부로 노출됨과 동시에 펼쳐지게 된다.

지지봉(2)이 반대쪽으로 이동되면, 지지봉에 고정된 확장블록(12)이 지지다리(11)와 지지봉(2) 사이의 틈새로부터 빠져나오고 지지다리의 타단측이 오므려져 지지다리는 본체 내로 접혀지게 된다.

다른 변형예로는, 지지다리(11)의 일단이 본체의 단턱부(1b)에 회전축(미도시)을 매개로 회전가능하게 연결되고, 타단은 지지봉(2)의 확장블록(12)을 향해 뻗어 있다. 이러한 지지다리는 금속과 같은 재질로 만들어지며, 확장블록이 자성체로 형성될 수 있다.

센서부(9)의 이동을 위해 지지봉(2)이 본체(1)로부터 돌출하도록 이동되면, 지지봉에 고정된 확장블록(12)이 지지다리(11)와 지지봉(2) 사이의 틈새로 삽입되면서 지지다리가 회전되어 타단측이 벌어지게 되고, 이에 따라 지지다리가 본체의 절개홈(1a)을 통해 본체의 외부로 노출됨과 동시에 펼쳐지게 된다.

지지봉(2)이 반대쪽으로 이동되면, 지지봉에 고정된 확장블록(12)이 지지다리(11)를 자력으로 당기면서 지지다리와 지지봉 사이의 틈새로부터 빠져나오고 자력에 의해 지지다리의 타단측이 오므려져 지지다리는 본체 내로 접혀지게 된다.

또 다른 변형예로는, 지지다리(11)의 일단이 본체의 단턱부(1b)에 회전축(미도시)을 매개로 회전가능하게 연결되고, 타단은 지지봉(2)의 확장블록(12)을 향해 뻗고서 스프링 등과 같은 탄성부재(미도시)에 의해 본체(1) 또는 연결관(4)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 지지봉에 고정된 확장블록이 펼쳐진 지지다리와 지지봉 사이의 틈새로부터 빠져나올 때, 탄성부재의 탄성력에 의해 지지다리의 타단측이 오므려지고 지지다리는 본체 내로 접힐 수 있게 된다.

또한, 적어도 한 쌍의 지지다리(11)를 구비하는 경우에, 어느 일측 지지다리가 나머지 지지다리보다 더 길게 형성될 수 있다(도 8 참조). 이와 같이 하면, 더 길게 형성된 지지다리가 본체(1)를 지탱하는 힘이 강하여 더 길게 형성된 지지다리의 반대쪽으로 센서부(9)를 이동시키게 된다.

따라서, 더 길게 형성된 지지다리(11)가 그 반대쪽으로 센서부(9)를 이동시킴으로써, 센서부의 평행 이동 거리가 증대되게 하여 센서부가 돌출부(103) 부위에 더욱 가까이 이동될 수 있다. 혹은, 더 길게 형성된 지지다리가 본체(1)의 측방에 배치되면 좌측 또는 우측으로 편향되게 센서부를 이동시키는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 스테이브 두께 측정 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치의 변형예를 도시한 개략 단면도로서, 작동 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치의 변형예가 고로 내에 적용된 사용 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에서는 지지다리(21)만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치(20)를 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 스테이브 두께 측정 장치(10)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에서, 지지다리(21)는 그 중간이 회전핀(22)에 의해 본체(1)에 회전가능하게 설치되고, 일단은 스프링(23)을 매개로 하여 본체에 연결됨과 더불어, 지지다리의 상기 일단에 와이어(24)의 일단이 연결되며, 이 와이어는 지지봉(2)과 연결관(4) 사이의 틈새를 통과하여 타단이 연결관 밖으로 연장하고 노출되어 있다. 지지다리의 타단에는 볼이나 롤러 등과 같은 회전부재(13)가 설치될 수 있다. 또, 이러한 지지다리는 금속이나 플라스틱 등과 같은 재질로 만들어질 수 있다.

센서부(9)의 이동과는 별도로, 작업자가 연결관(4)의 밖으로 노출된 와이어(24)의 타단을 잡아당기면, 이 와이어가 지지다리(21)의 일단을 본체(1)의 안쪽으로 당겨 지지다리가 회전핀(22)을 중심으로 본체에 대해 회전되면서 지지다리의 타단측이 벌어지게 되고, 이에 따라 지지다리가 본체의 절개홈(1a)을 통해 본체의 외부로 노출됨과 동시에 펼쳐지게 된다.

선택적으로, 지지다리(21)의 일단과 와이어(24)의 일단 사이에 보조 스프링(25)이 개재될 수 있는데, 이는 관의 내경부가 지지다리의 펼쳐진 폭보다 작거나 관의 내경부에 임의의 장애물이 있는 경우, 보조 스프링의 변형 특성으로 인해 지지다리가 반대로 회전할 수 있어 유격을 제공할 수 있도록 하기 위한 것이다.

와이어(24)를 느슨하게 풀어주면, 지지다리(21)의 일단에 연결된 스프링(23)이 복원되는 탄성력에 의해 지지다리가 회전핀(22)을 중심으로 본체(1)에 대해 반대방향으로 회전되면서 지지다리의 타단측이 오므려져 지지다리는 본체 내로 접혀지게 된다.

또한, 적어도 한 쌍의 지지다리(21)를 구비하는 경우에, 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 어느 일측 지지다리가 나머지 지지다리보다 더 길게 형성될 수 있다. 이와 같이 하면, 더 길게 형성된 지지다리가 본체(1)를 지탱하는 힘이 강하여 더 길게 형성된 지지다리의 반대쪽으로 센서부(9)를 이동시키게 된다.

따라서, 더 길게 형성된 지지다리(21)가 그 반대쪽으로 센서부(9)를 이동시킴으로서, 센서부의 평행 이동 거리가 증대되게 하여 센서부가 돌출부(103) 부위에 더욱 가까이 이동될 수 있다. 혹은, 더 길게 형성된 지지다리가 본체(1)의 측방에 배치되면 좌측 또는 우측으로 편향되게 센서부를 이동시키는 것도 가능하다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치를 도시한 개략 단면도이다.

본 발명의 제3실시예에서는 지지다리(31)만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예 및 제2실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이브 두께 측정 장치(30)를 설명함에 있어, 제1실시예 및 제2실시예에 의한 스테이브 두께 측정 장치(10, 20)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 제3실시예에서, 지지다리(31)는 그 일단이 연결관(4)에 고정되고, 타단이 연결관의 측방으로 뻗어 있다. 이러한 지지다리는 금속으로 된 코일 형태, 플라스틱으로 된 브러쉬 형태, 실리콘 등으로 된 패드 형태로 이루어질 수 있다.

제1실시예 및 제2실시예와 달리, 탄성을 갖는 지지다리(31)를 본체(1)에 연결된 연결관(4)의 일측에 장착하면, 별도의 조작 없이도 센서부(9)가 일정하고 적절한 위치에서 움직이지 않게 본체 등을 지지하도록 관의 내경부에 접촉할 수 있다. 물론, 관의 좁은 내경부 영역을 통과할 때에는 탄성을 갖는 지지다리가 변형되어 좁은 공간을 원활히 통과할 수 있게 되고, 보다 넓은 내경부 영역에 도달하면 탄성력에 의해 그 형상이 복원되면서 본체와 센서부를 지지하게 된다.

이렇게 구성된 본 발명의 스테이브 두께 측정 장치는 배수관(105) 또는 급수관에 밀어 넣어져 센서부(9)가 스테이브(100)의 돌출부(103) 부위 또는 홈(102) 부위에 해당하는 냉각수 배관(104)의 내면과 접촉하게 된다.

스테이브 두께 측정 장치의 센서부(9)는, 냉각수 배관(104)의 내벽으로부터 스테이브(100)의 두께를 측정하도록 초음파를 송출하고 반사되는 초음파를 수신하게 된다. 이렇게 송수신된 초음파의 속도 및 송수신된 시간차를 이용하여 스테이브의 두께를 연산하여 측정한다.

만일 홈(102) 부위의 두께가 측정되면, 이미 스테이브(100)의 설계값으로부터 냉각수 배관(104)의 내벽으로부터 스테이브의 홈까지의 두께를 알고 있으므로, 측정값과 설계값을 비교함으로써 홈 부위의 두께가 측정된 것으로 판단할 수 있다.

이어서, 센서부(9)의 이동을 위해 지지봉(2)이 본체(1)로부터 돌출하도록 이동시키면, 지지부(3)의 연결핀(3a)이 제1링크(6)의 장공(6a)을 따라 이동하게 됨으로써 제1링크 전체가 연결핀을 중심으로 하여 회동하게 되고, 이에 따라 제2링크(7) 및 이에 장착된 센서부가 지지봉의 삽입방향에 대해 대략 직각인 방향으로 평행하게 이동하게 된다.

이로써, 돌출부(103) 부위에 센서부(9)가 인접하게 접촉되어 해당 부위에서 마모가 진행되고 있는 면까지의 잔존 두께를 용이하게 측정할 수 있다.

센서부(9)에서 송수신된 신호는 외부의 연산부로 전송되고, 센서부의 검출값을 이용하여 스테이브(100)의 두께를 계산할 수 있다.

이와 같이 센서부(9)의 위치를 이동시켜주는 링크부(5)가 포함된 본 발명의 스테이브 두께 측정 장치를 이용하면, 최소 2개 지점에서 두께를 측정할 수 있고, 적어도 스테이브의 전면에 형성된 홈을 피하여 마모가 진행중인 돌출부의 두께 측정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 최소 2개 지점에서 두께를 측정할 수 있어 두께의 구배를 확인할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 스테이브의 마모 정도를 신뢰성 있게 측정할 수 있게 되고, 이에 따라 궁극적으로 고로의 성능 및 수명을 극대화할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 본체 2: 지지봉
3: 지지부 4: 연결관
5: 링크부 6: 제1링크
7: 제2링크 8: 제3링크
9: 센서부 11, 21, 31: 지지다리
100: 스테이브 101: 공간
102: 홈 103: 돌출부
104: 냉각수 배관 105: 배수관

Claims

지지봉이 관통되고, 일단에 지지부가 장착된 본체;
상기 지지봉의 일단과 상기 지지부 사이를 연결하는 링크부; 및
상기 링크부의 일측에 설치되어 상기 링크부의 회전에 따라 이동하게 되는 센서부
를 포함하는 스테이브 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체의 타단에는 연결관이 연결되고,
상기 지지봉이 상기 연결관을 관통하여 상기 지지봉의 타단이 상기 연결관 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 링크부는,
일단이 상기 지지봉의 일단에 회전가능하게 연결되고, 길이방향에 경사지게 장공이 형성되어 상기 장공에 삽입된 연결핀을 매개로 상기 지지부에 연결되는 제1링크; 및
상기 제1링크의 타단에 일단이 연결되고, 상기 센서부가 장착된 제2링크
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2링크의 타단과 상기 지지봉의 일단을 연결하는 제3링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 초음파를 송출하고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 압전체를 구비한 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 본체에 설치되어 상기 본체의 측방으로 펼쳐질 수 있는 적어도 하나의 지지다리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 본체의 측면에는 상기 지지다리의 펼쳐짐을 위한 적어도 하나의 절개홈을 구비하고,
상기 지지봉에는 상기 지지다리의 펼쳐짐을 위한 확장블록이 고정된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제7항에 있어서,
상기 지지다리의 일단이 상기 본체에 고정되고,
상기 지지다리는 탄성을 가진 재질로 만들어져 휨 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제7항에 있어서,
상기 지지다리의 일단이 상기 본체에 회전축을 매개로 회전가능하게 연결되고,
상기 지지다리는 금속으로 만들어지며, 상기 확장블록이 자성체로 형성된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제7항에 있어서,
상기 지지다리의 일단이 상기 본체에 회전축을 매개로 회전가능하게 연결되고, 상기 지지다리의 타단은 탄성부재에 의해 상기 본체 또는 상기 연결관에 연결된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 본체의 측면에는 상기 지지다리의 펼쳐짐을 위한 적어도 하나의 절개홈을 구비하고,
상기 지지다리는 중간이 회전핀에 의해 상기 본체에 회전가능하게 설치되며, 일단은 스프링을 매개로 하여 상기 본체에 연결되고,
상기 지지다리의 상기 일단에 와이어의 일단이 연결되며, 상기 와이어는 상기 지지봉과 상기 연결관 사이의 틈새를 통과하여 타단이 상기 연결관 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제11항에 있어서,
상기 지지다리의 일단과 상기 와이어의 일단 사이에 보조 스프링이 개재된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지다리의 타단에는 회전부재가 설치된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지다리가 적어도 한 쌍으로 구비될 때, 어느 일측 지지다리가 나머지 지지다리보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 연결관에 설치되어 상기 연결관의 측방으로 뻗어 있는 적어도 하나의 지지다리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.
제15항에 있어서,
상기 지지다리는 금속으로 된 코일 형태, 플라스틱으로 된 브러쉬 형태, 실리콘으로 된 패드 형태 중 하나인 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 측정 장치.