KR20180030570A - 고온 상태에서 야금학적 용기의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법 - Google Patents

고온 상태에서 야금학적 용기의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 수리 과정은 공급 장치에 의해 수행된다. 또한, 장치(20)가 적어도 마모된 영역을 기록하고 수리 과정을 모니터링 한다. 공급 이전, 공급 동안 및/또는 공급 후에, 스프레이 제트(18) 또는 용기(10)의 내화 라이닝(12)의 수리되어야 하는 영역(13) 중 적어도 일부 영역은 온도 범위(26, 27, 28)를 가시적으로 볼 수 있도록 사진으로 기록되며, 그에 따라, 다양한 변수, 가령, 공급 재료의 성질, 층 두께 및/또는 분포에 대해 평가될 수 있다. 공급 동안, 내화 재료 또는 수리되어야 하는 영역들의 온도 범위를 가시적으로 볼 수 있기 때문에, 다양한 변수들이 매우 정확하게 결정될 수 있으며, 그에 따라, 벽 라이닝의 최적 코팅이 구현될 수 있다.

Description

고온 상태에서 야금학적 용기의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법
본 발명은, 청구항 제1항에 따른 고온 상태에서 야금학적 용기의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법 및 청구항 제8항에 따른 그에 상응하는 장치에 관한 것이다.
공보 EP-A-0 039 212호에 따르면, 온도가 증가할 때, 야금학적 용기의 내화 라이닝을 수리하기 위한 원격-조절식 주입 장치가 기술된다. 이러한 장치는 하측 단부에서 노즐(nozzle)을 가진 회전가능하고 수직 라인(vertical line)을 갖는다. 입자형 내화 재료(particulate refractory material)의 유동화된 흐름(fluidized flow)의 공급이 이 수직 라인에 전달되고 압축된다. 수리되어야 하는 라이닝 영역에 근접한 용기(vessel) 내에서, 라인과 노즐을 수평방향 및 수직 방향으로 정렬하기 위해 정렬 수단이 사용된다.
용기의 내부를 관측하여, 상기 영역에 정확하게 배치하고 수리 과정을 모니터링 할 수 있도록 하기 위하여, 노즐에 근접한 라인에, 텔레비전 카메라가 결부된다(attached). 이 카메라는 렌즈(lens)의 가시선(line of sight)에서 투명한 내열성의 개구(opening)가 제공된 하우징 내에 배열된다. 게다가, 카메라를 시원하게 유지하기 위하여, 상기 하우징에 냉각 장치가 결부되고 온도 센서가 외부로의 연결장치에 결부된다. 카메라를 사용하면, 수리되어야 하는 영역이 사용자에 의해 관측될 수 있으며 사용자가 고온의 용기의 외부로부터 스프레이 랜스(spray lance)를 작동시킬 수 있다.
내화 라이닝을 수리하고 모니터링 하기 위한 또 다른 시스템이 공보 US-A-6,780,351호에 기술되어 있는데, 용기 또는 노의 내부의 3-차원 측정값을 실제 값(actual value)으로서 구현하기 위하여, 레이저(laser)가 고온의 노(hot furnace) 또는 용기로 유도되며(guided) 내부에서 레이저 빔(laser beam)이 반사된다(reflected). 이러한 실제 값들은 기준 값(reference value)들과 비교되어, 그에 따라, 용기에 대한 다수의 물리적 변수(physical variables)들을 고려하여, 내화 재료를 주입하기 위하여, 스프레이 랜스가 조절되어 유도된다.
본 발명의 목적은 용융 금속(molten metal)을 수용하는 용기의 내화 라이닝이 매우 정밀하고 우수하게 수리될 수 있는 방법을 고안하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 제1항에 따른 특징들과 청구항 제8항에 따른 특징들에 의해 구현된다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 공급 이전, 공급 동안 및/또는 공급 후에, 스프레이 제트(spray jet) 또는 용기(vessel)의 내화 라이닝(refractory lining)의 수리되어야 하는 영역 중 적어도 일부 영역은 온도 범위(temperature range)를 가시적으로 볼 수 있도록 사진으로 기록되며(recorded), 이에 따라, 다양한 변수, 가령, 공급 재료(supplied material)의 성질, 층 두께(layer thickness) 및/또는 분포(distribution)에 대해 평가될 수 있다(evaluated).
공급 동안, 내화 재료 및 수리되어야 하는 영역들의 온도 범위를 가시적으로 볼 수 있기 때문에, 다양한 변수들이 공급 동안 매우 정확하게 결정될 수 있으며, 그에 따라, 벽 라이닝(wall lining)의 최적 코팅(optimal coating)이 구현될 수 있다.
상기 장치는 하나 이상의 이미징 유닛(imaging unit), 바람직하게는, 열 화상 카메라(thermal imaging camera)를 포함하며, 용기의 외부로부터, 상기 온도 범위를 가시적으로 볼 수 있는 다수의 사진들이 기록된다.
이렇게, 용기의 벽 라이닝에서 수리되어야 하는 영역들에 공급되는 내화 재료의 현재 상태를 기록하면, 저장된 사진들로부터 목표 값(target specifications)들과 비교되어, 공급 장치의 작동을 즉시 변경시키거나 및/또는 추후 처리(treatment)를 위해 사전-프로그래밍된 대로 조절될 수 있다(pre-programmed control).
본 발명의 범위 내에서 상기 방법의 그 밖의 바람직한 세부 사항들은 종속항들에 기술된다.
본 발명의 대표 실시예가 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 기술된다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 야금학적 용기 및 열 화상 카메라를 가진 장치를 개략적으로 도시한 부분 단면도;
도 2는 도 1에 따른 열 화상 카메라에 의해 기록된 사진으로서, 내화 재료의 주입 동안 스프레이 제트(spray jet)를 가진 스프레이 랜스 및 용기의 내부를 보여준다.
도 1은 내화 벽돌(refractory brick)을 가진 벽 라이닝(wall lining), 및 선택적으로는, 추가로, 스프레이 층(layer)으로 구성된 내화 라이닝(12)과 강철 재킷(11)을 가진 야금학적 용기(10)를 개략적으로 도시한 도면이다. 야금학적 용기(10)는, 예를 들어, 전기로(electric furnace) 또는 컨버터(converter) 또는 연속 주조 설비(continuous casting plant) 내의 턴디시(tundish) 또는 용융 금속(molten metal)을 함유하는 레이들(ladle)일 수 있다.
이러한 야금학적 용기(10)에 있어서, 특정 작동 시간 후에, 매니퓰레이터(manipulator) 또는 로봇(robot)으로서 공급 장치(15)에 의해, 마모된 영역(13)에서 또는 전체 내측 벽(10')에서 내화 라이닝(12)의 수리 공정을 수행하는 것은 일반적이면서도 반드시 필요한데, 이러한 작업은 각각의 용기의 고온 상태에서 수행되며, 공급되어야 하는 재료는 일정 시간 기간 내에 건조되고 그에 따라 기존의 벽 라이닝에 충분히 연결된다.
상기 공급 장치(15)는 하나 이상의 주입 헤드(17)를 가진 스프레이 랜스(16)를 가지며, 유동화된 내화 재료(fluidized refractory material)는 스프레이 제트(18)에 의해 공급되는 것이 바람직하다. 횡단 방향으로 배열된(transversely disposed) 출구 노즐(17')을 가진 스프레이 랜스(16)는 공급 동안에 조절가능한 공급 장치(15)에 의해 회전되고, 용기(1)에 높이 방향(19)으로 스프레이 재료가 제공될 수 있도록, 필요 시에, 축방향으로 추가로 이동된다.
본 발명에 따르면, 공급 이전, 공급 동안 및/또는 공급 후에, 스프레이 제트(18) 또는 용기(10)의 내화 라이닝(12)의 수리되어야 하는 영역(13) 중 적어도 일부 영역은 온도 범위(temperature range)를 가시적으로 볼 수 있도록 사진으로 기록되며, 이에 따라 다양한 변수, 특히, 공급 재료의 성질, 층 두께 및/또는 분포에 대해 평가(evaluation)할 수 있다.
이를 위하여, 하나 이상의 이미징 유닛(imaging unit)을 가진 장치(20), 바람직하게는, 용기(10)의 외부에 위치된 열 화상 카메라(21)가 사용되어, 바람직하게는, 공급 동안, 온도 범위(26, 27, 28)를 가시적으로 볼 수 있는 다수의 사진(25)들로 기록되는데, 이러한 사진(25)이 도 2에 예시된다.
상기 장치(20)는, 카메라(21)가 원뿔형 리셉터클(22)을 형성하도록, 공급 장치(15)의 측면에 대해, 그리고 중심축의 외부에서, 용기(10)로부터 충분히 멀리 이격되어 위치되며, 원뿔형 리셉터클(22)은 거의 용기(10)의 개구(10'')를 가진 일부 영역을 기록하고, 추가로, 라이닝(12)에서 스프레이 제트(18)가 작용하는 표면(18')을 가진 스프레이 제트(18)를 기록한다.
추가로, 상기 장치(20)는 카메라가 특정 가열 온도를 초과하지 않도록 보호 실드(protective shield) 또는 그와 유사한 장치(설명되지 않음)에 의해 용기로부터 나오는 열 복사(heat radiation)로부터 보호된다.
도 2에 따른 사진(25)에 의하면, 각각의 색상(color)들이 각각의 온도 범위(26, 27, 28)의 특정 온도에 제공된다. 이러한 형태의 열 화상 카메라(21)를 사용함에 따라, 동일한 온도에 대하여 상이한 색상이 제공될 수도 있다.
이미징 유닛의 사진(25)들은 내화 재료의 공급 동안 실시간으로 촬영될 수 있으며, 기록된 후, 평가된 변수들은 공급 장치에서 사진들의 목표 값(target specifications)들과 비교되어, 그에 상응하게 공급 장치가 작동된다(actuated).
물론, 본 발명의 범위 내에서는, 하나 또는 다수의 사진(25)들이 공급 이전 및/또는 공급 이후에만 기록될 수 있다. 때때로, 이는 수리되어야 하는 영역(13)에 좌우될 수 있다. 공급 이전 및 공급 이후에, 하나의 사진(25)을 상대적으로 적게 수리하는 것도 충분할 수 있다. 사진을 이용하면, 공급 이후, 좋지 못한 접착(adhesion)으로 인해, 스프레이 재료가 다시 탈착 되었는지를 알 수 있다.
열 화상 카메라(21)는 적외선 복사(infrared radiation)로 작동되고 대략 주위 온도(ambient temperature) 내지 바람직하게는 적어도 대략 1,500℃ 사이의 온도 범위를 기록하는 카메라가 특히 적합하다. 그에 대한 예로서, 시장에 나와 있는, 500 픽셀 이상의 최대 해상도를 가진 VarioCAM 타입의 InfraTec 또는 FLIR, T600 시리즈의 열 화상 카메라가 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 이러한 이미지들을 사용하면, 스프레이 제트의 다양한 변수들이 평가될 수 있으며, 때로는, 전달 압력(delivery pressure), 하중(loading), 제트의 스프레이 각도(spray angle), 용기의 내부와 스프레이 랜스 사이의 거리 및/또는 스프레이 랜스의 노즐 출구(nozzle outlet)의 기하학적 형상(geometry)도 평가될 수 있다. 스프레이 헤드(spray head)로부터 통과할 때, 내화 재료의 온도는 일반적으로 주위 온도에 거의 상응한다. 하지만, 필요조건(requirement)들에 따라, 예를 들어, 공급 재료를 템퍼링(tempering)하기 위해, 높은 온도가 제공될 수 있다.
또한, 이미징 유닛의 사진들은 소프트웨어 프로그램의 계산에 의해 저장되고 평가될 수 있으며 그로부터 분석될 수 있으며, 그에 따라, 현재의 랜스에 대한 조절 및 그 후 수리용 삽입체(repair insert)에 대한 조절도 변형되고 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 이점은, 공급 이전과 공급 이후에, 내화 라이닝의 벽 두께(wall thickness)가 사진들 및 결정된 온도 범위로부터 계산될 수 있다는 점이다.
본 발명은 위에서 기술된 대표 실시예에 의해 충분히 설명되었다. 하지만, 이론적으로, 하나 이상의 열 화상 카메라가 제공될 수도 있다. 사진들로부터 나온 모든 가능한 균등예들도 모두 기술된 것이 아니다. 충분한 단열(heat insulation)을 사용하면, 이러한 타입의 카메라도 용기 내에 배열될 수 있으며, 바람직하게는, 스프레이 헤드 내에 배열될 수 있으나, 스프레이 제트가 기록되도록 하기 위해 여기에 배치된다.
또한, 비디오 레코딩(video recording)에 의해, 온도 범위의 사진들을 가시적으로 볼 수 있다.
또한, 기본적으로, 용기의 출구 개구(outlet opening)에서도 수리가 가능하다.

Claims (11)

  1. 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법으로서, 수리 과정은, 공급 장치(15)에 의해, 적어도 마모된 영역을 기록하고 장치(20)에 의해 수행되는 수리 과정을 모니터링 함으로써 수행되는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법에 있어서,
    공급 이전, 공급 동안 및/또는 공급 후에, 스프레이 제트(18) 또는 용기(10)의 내화 라이닝(12)의 수리되어야 하는 영역(13) 중 적어도 일부 영역은 온도 범위(26, 27, 28)를 가시적으로 볼 수 있도록 사진으로 기록되며, 다양한 변수, 가령, 공급 재료의 성질, 층 두께 및/또는 분포에 대해 평가될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 장치(20)는 하나 이상의 이미징 유닛, 바람직하게는, 열 화상 카메라(21)를 포함하며, 공급 이전, 공급 동안, 및/또는 공급 후에, 용기(10)의 외부로부터, 온도 범위(26, 27, 28)를 가시적으로 볼 수 있는 다수의 사진(25)들이 기록되는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 장치(20)는, 열 화상 카메라(21)가 원뿔형 리셉터클(22)을 형성하도록, 공급 장치(15)의 측면에 대해 용기(10)로부터 충분히 멀리 이격되어 위치되며, 원뿔형 리셉터클(22)은 거의 용기(10)의 개구(10'')를 가진 수리되어야 하는 영역(13) 중 일부 영역을 기록하고, 추가로, 스프레이 제트(18)가 작용하는 표면(18')을 가진 스프레이 제트(18)를 기록하는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 유닛의 사진(25)들은 소프트웨어 프로그램의 계산에 의해 저장되고 평가되며 그로부터 분석될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 유닛의 사진(25)들은 내화 재료의 공급 동안 실시간으로 촬영될 수 있으며, 공급 장치(15)에 공급하기 위한 변수들은 저장된 사진들의 목표 값들과 비교되어, 공급 동안 공급 장치(15)가 즉시 작동되거나 및/또는 사전-프로그래밍된 대로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 장치(15)로서, 스프레이 제트(18)에 의해 내화 재료가 공급되는 하나 이상의 스프레이 랜스(16)를 가진 주입 장치(17)가 제공되며, 스프레이 제트의 다양한 변수들, 가령, 때로는, 전달 압력, 하중, 제트의 스프레이 각도, 용기의 내부와 스프레이 랜스 사이의 거리 및/또는 스프레이 랜스의 노즐 출구의 기하학적 형상도 식별될 수 있거나 이미징 유닛의 사전들에 따라 직접 또는 간접적으로 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 이전과 공급 이후에, 내화 라이닝(12)의 벽 두께는 사진(25)들 및 결정된 온도 범위(26, 27, 28)로부터 계산될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고온 상태에서 야금학적 용기(10)의 내화 라이닝을 수리하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 하나 이상의 이미징 유닛, 바람직하게는 열 화상 카메라(21)를 포함하며, 온도 범위들을 가시적으로 볼 수 있는 사진들이 기록되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 열 화상 카메라(21)는 적외선 복사로 작동되고 온도 범위들은 상이한 색상들로 가시화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 열 화상 카메라(21)로, 대략 주위 온도 내지 적어도 1,500℃ 사이의 온도 범위가 기록될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이미징 유닛, 바람직하게는 열 화상 카메라(21)는 용기(10), 바람직하게는 주입 헤드(17) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
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