KR940003648Y1 - 고로(高爐)내의 노황(爐況) 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고로(高爐)내의 노황(爐況) 측정장치

제1도는 본 고안의 측정장치를 전체적으로 도시한 개략구성도.

제2도는 본 고안에 따른 가스밀폐부의 상세도.

제3도는 지지관을 관통하는 주보호관의 위치도.

제4도는 가스채취부의 상세도.

제5도는 수직프로브(Vertical Probe)의 선단부 상세도.

제6도는 온도, 가스조성 및 압력을 실측한 결과를 도시한 그래프도.

제7도는 장입물 강하속도의 측정예를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수직프로브(Vertical Probe) 2 : 주보호관

3 : 노체철피 5,5' : 지지관

6 : 볼밸브(ball valve) 7 : 유압펌프

9 : 유압실린더 12 ; 보조보호관

18 ; 포텐셔미터(Potentiometer) 40 : 가스흡입구

본 고안은 조업중인 고로(高爐)의 노황(擄況)을 해석하기 위하여 수직프로브(Vertical Probe)를 노직경방향에서 노중심부, 중간부 및 노벽부로 삽입하여 고로높이 방향에서의 온도, 가스조성, 압력 및 장입물 강하속도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래의 노내상황을 측정하는 방법은 일본특허공보 소62-46604호에 개시된 바와같이 수직프로브를 장입용 레벨(level)이나 선회슈트(shute)를 피하여 노상부를 절개한 다음, 수직방향으로 노내로 강하시켜 노황을 측정하도록 되어있다. 그러나, 상기와 같은 방법의 경우는 노내 측정위치가 한곳에만 있어 노내상황을 판단하는데 어려움이 있었으므로 일본특허공보 소 63-25043호에는 이를 보완키위해 측정위치를 복수화한 방법이 고안되었으나, 이 방법에 있어서는 상부 장입물 낙하에 의한 수직 프로브강하 위치가 변경되는 것을 방지하기 위해서 존데(Sonde)의 노외측 선단부에 일정한 장력을 부가하는 윈치(winch)를 장착한 결과 장입물의 강하속도와 존데의 강하속도가 일치하지 않아, 장입물 강하상태에 대한 정확한 정보의 취득이 곤란한 문제점을 가지고 있다.

또한, 일본특허공보 소61-24887호에는 위와같은 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 고로 샤프트(shaft)상부의 철피를 개공하고, 여기에 동력장치를 이용 유도보호관을 강압적으로 압송한 뒤, 이 유도 보호관내로 수직 프로브를 강화시키는 방법이 고안되었다. 하지만 이 방법은 장치가 복잡하고, 고로 조업을 위해 중요한 정보를 제공해주는 상부장입물층에 대한 상황을 알 수 없는 문제점을 갖고 있었다.

그리고, 일본국 실용신안출원 제90-21293호에는 위와같은 문제점을 보완하기 위하여 윈치의 사용없이 추를 일정한 무게 이상으로 한다든지, 추를 가볍게 하고 장입물 표면 가까이 까지 유도 보호관을 설치하여 이 유도 보호관내를 수직프로브가 통과하여 장입물 낙하에 의한 위치 변동없이 수직 프로브를 강하시키는 방법이 고안되었다. 하지만 이 방법의 경우는 열전대를 내장한 수직 프로브의 선단부에 추가 장착되므로 해서 이 추가 달린 수직프로브가 통과하는 보호관의 직경이 커지게되고, 노의 직경 방향으로 복수의 수직 프로브를 설치할 경우 수직 프로브이 수만큼 보호관을 설치해야 함으로서 장치가 거대해지며, 이로 인하여 대형고로에 설치할 경우 위치선정등의 곤란한 문제점과 보호관이 항상 낙하되는 장입물에 노출되어 있어 마모 손상이 잦고 그때마다 보호관 교체를 위하여 정기수리때까지 기다려야 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 고로 상부의 광석 수금물 하부 철피를 관통하여 삽입 및 취출이 가능하여 주보화관의 수명을 연장시킬수 있으며, 장입물에 의한 수직 프로브의 위치변동 없이 온도, 압력 및 가스 조성을 측정함은 물론, 수직 프로브 선단부에 추를 장착하지 않고도 장입물과 함께 강하시켜 장입물 강하속도를 측정할 수 있는 노황 측정장치를 제공함에 있다.

이하, 첨부된 도면을 기초로 하여 본 고안을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 측정장치를 전체적으로 도시한 개략 구성도로서, 내부에 3개의 보조 보호관(12)을 용접등으로 고정한 주보호관(2), 고로 상부의 광석 수금불(11) 하부측 노체 철피(3)개공부에 설치되는 노내 가스 밀폐부(8), 상기 노내 가스 밀폐부(8)의 노외측으로 장착되어 상기 주보호관(2)의 압송 및 취출을 가능토록 한 롤로(10)와 유압실린더(9), 상기 주보호관(2)의 보조 보호관(12)으로 삽입되는 수직 프로브(1)로 부터 노내가스의 상태를 측정하는 측정부(50)등으로 이루어진다.

상기 주보호관(2)은 롤러(10)에 의해 지지되고, 노내측 선단부가 하부로 굴곡되어 내부에 있는 보조 보호관(12)의 방향도 노의 하부축 수직 방향으로 지향하도록 형성되며, 주보호간(2)의 노외측 단부는 유압 펌프(7)로 작동되는 유압 실린더(9)와 연결된다.

상기 노내가스 밀폐부(8)는 노체 철피(3)에 용접등으로 부착되는 지지관(5), 상기 지지관(5)의 노외측 플랜지에 장착되는 가스 누출방지용 볼밸브(6) 및, 상기 가스 누출 방지용 볼밸브(6)와 플랜지로 접속되는 지지관(5')으로 이루어진다. 상기 지지관(5)과 볼밸브(6)의 사이에는 노내가스의 역류를 방지하기 위한 질소 취입라인(4)이 설치되며, 상기 지지관(5)과 볼밸브(6)는 그 내부로 관통하여 주보호관(2)이 삽입되도록 구멍(미도시)이 형성되고, 지지관(5')의 상세 구조는 제2도에 도시된 바와 같다. 즉, 주보호관(2)이 관통되어 삽입가능하면서 노내가스의 누출은 방지되도록 하기 위하여 지지관(5')선단부 내면을 경사지게 형성하여 그 경사면에 실리콘 고무등으로 만들어진 스토퍼(stopper)(27)가 위치하며, 일단에는 플랜지(29)가 형성되고 타단을 밀봉캡(28)으로 나사 결합 되며, 상기 밀봉캡(28)의 내측에는 돌기(28a)를 형성하여 상기 스토퍼(27)를 압착하고 단부측 내면에는 실리콘 고무등의 압착판(32)이 다수개의 보울트(32a)로서 고정되고 상기돌기(28a)와 압착판(28)의 사이에는 그리스 주입구(31)를 통해 주입된 그리스가 충진되는 그리스 충진부(30)가 형성된다.

상기 주보호관(2)과 측정부(50)의 사이에는 주보호관(2)으로 부터 연장된 보조 보호관(12)으로 수직 프로브(1)를 삽입하기 위한 수직 프로브 삽입부(43)가 위치하며, 보조 보호관(12)의 단부에는 스토퍼(15)가 밀봉캡(13)이 장착되어 수직 프로브(1)가 삽입될 수 있도록 하였으며, 각각의 보조 보호관(12)에는 볼밸브(42)가 설치됨은 물론, 상기 밀봉캡(13)과 볼밸브(42)의 사이에는 질소 취입라인(14)이 설치된다. 또한, 상기 수직 프로브 삽입부(43)의 후단에는 파이프 커터(pipe cutter)(16)가 설치된다.

상기 측정부(50)는 상기 수직 프로브(1)로 부터의 정보를 입수토록 하는 구성으로 되어 있으며, 수직 프로브(1)가 외주면으로 감겨져 수직 프로브(1)의 이동속도와 동일한 원주 속도를 가지는 원통형 드럼(17), 상기 원통형 드럼(17)의 일측면에 부착되어 수직 프로브(1)의 강하속도를 측정토록한 포텐셔미터(Potentiometer)(18)로 부터 정보를 인출받아 기록하는 강하거리 기록계(25), 상기 드럼(17)의 드럼축(19)으로 연장된 수직 프로브(1)에 장착된 가스 채취부(20), 상기 가스 채취부(20)로 부터 채취된 가스를 분석하기 위한 가스 분석기(23), 수직 프로브(1)의 열전대(39)로 부터 회전부 접속용 슬라이드 링(22)을 거쳐서 연결된 온도 기록계(24) 및, 상기 가스 분석기(23)와 온도 기록계(24) 및 강하거리 기록계(25)와 연결되어 측정데이타가 자동 입력되어 이에 근거한 화면 출력이 가능토록 한 컴퓨터(26)로 이루어진다. 상기 가스 채취부(20)에 대한 상세도가 제4도에 도시되며, 수직 프로브(1)가 관통되어 설치되는 가스 채취부 본체(33)는 양측의 선단부 내면에 경사지게 형성되어 실리콘 고무 등의 스토퍼(35)를 밀봉캡(34)으로 장착하고, 상기 밀봉캡(34)외부면에는 그리스(grease)(37)를 도포하며, 상기 본체(33)의 중앙부에는 볼밸브(36a)와 함께 가스 채취관(36)을 설치하며, 상기 볼밸브(36a)전방측에는 노내압 측정을 위한 압력계(21)를 설치하고, 상기 가스 채취관(36)은 가스 분석기(23)와 연결된다.

한편, 제5도에는 수직 프로브(1)의 선단부를 도시한 상세단면도로서, 수직 프로브(1)는 중공원통형으로 바람직한 재질로는 스테인레스 304이고, 내부에는 크롬멜 알루멜 열전대(39)가 장착된 열전대 보호관(38)이 들어있고, 선단부에는 다수의 가스홉입구(40)를 천공하여 노내가스의 채취가 가능하게 하였으며 선단은 SUS 304재질의 마개(41)를 용접 부착하여 구성한다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 장치를 이용하여 노황을 측정하고자 할때에는 스톡레벨(stock level)을 낮춘상태에서 노내가스 누출용 볼배브(6)를 잠그고 밀봉캡(28)을 연 다음, 스토퍼(27)를 가스밀폐부(8)의 지지관(5') 경사면에 장착하고 주보호관(2)을 스토퍼(27) 중앙에 천공된 구멍으로 밀어넣으며, 밀봉캡(28)과 지지관(5')의 나사를 조여 스토퍼(27)를 압착시키고 그리스 주입구(31)를 통하여 그리스를 그리스충진부(30)에 충진한다. 이후에 질소 취입라인(4)상의 볼밸브를 열어 노내가스의 역류를 방지하며, 가스누출 방지용 볼밸브(6)를 열고, 상기 유압펌프(7)를 작동하여 주보호관(2)을 스톡레벨상부의 노내로 압송한다.

이후에 보조보호관(12) 선단부에 있는 노내가스 누출방지용 볼밸브(42), 질소취입용 볼밸브를 잠그고, 상기 밀봉캡(13)을 연뒤에, 수직 프로브(1)을 상기 스토퍼(15)와, 밀봉캡(13)의 구멍에 관통시킨 후 상기 밀봉캡(13)과 수직프로브 삽입부(43)의 나사를 조여 스토퍼(15)와 수직 프로브 삽입부(43)의 기밀이 유지되도록결합시킨다.

다음에 스톡 레벨을 높이어 주보호관(2)이 장입물에 묻히게 한뒤에, 질소취입용 볼밸브(42)를 열면서 가스 누출방지용 볼배브를 열고 수직 프로브(1)를 노직경방향의 노중심부, 중간부 및 노벽부에서 노수직 방향으로 강하시켜 장입물 표면에 수직프로브(1)의 끝이 닿아 더이상 강하되지 않을 때까지 밀어넣는다. 이후에 수직 프로브(1)가 장입물에 침적된 상태에서 장입물과 더불어 자연강하되게 하면서 수직 프로브에 내장된 열전대(39)를 이용하여 온도를 측정하고, 수직프로브 선단부에 천공된 가스홉입구(40)를 통하여 노내가스를 채취하며, 노내압은 노내가스 채취관(36)개페를 위한 볼밸브를 잠그고 압력계(21)가 정상상태에 도달할 때까지 유지한 뒤 측정한다. 또한 수직 프로브(1)가 일정높이를 강하할 때마다 강하시간을 기록하여 장입물의 강하속도를 측정한다.

측정이 종료되면 파이프커터(16)에 의하여 수직프로브(1)를 절단하고, 주보호관이 장입물 표면위로 노출되도록 스톡레벨을 낮춘상태에서 상기 유압펌프(7) 및 유압실린더(9)를 이용하여 주보호관(2) 노외로 취출하고, 노내가스 누출방지용 볼밸브(6)를 잠구어 작업을 종료한다.

이하, 측정예를 통하여 본 고안의 효과를 구체적으로 설명한다.

[측정예]

본 고안의 장치를 이용하여 내용적 3795㎥인 대형고로에서 측정을 실시하였다. 측정 대상고로는 미분탄취입 조업중인 고로였고, 조업조건은 노정압이 2.1㎏/㎠, 송풍량이 6100N㎥/min, 풍온은 1090℃이었다.

측정시 사용된 열전대가 내장된 수직 프로브(4)의 길이는 각각 30m 이었으며, 스톡레벨을 2.5m로 낮춘 상태에서 주부호관(2)을 가스밀폐부(8)에 삽입하고, 질소취입용 밸브를 열어 4.0㎏/㎠의 질소가스를 취입하면서 노내가스 누출 방지용 볼밸브(6)를 연뒤 주보호관(2)을 유압펌프(7) 및 유압실린더(9)를 이용하여 노내로 압송하였다. 이후에 스톡레벨을 1.5m로 올려 주보호관(2)이 장입물에 묻힌 상태에서 수직프로브 삽입부(43)에 수직 프로브(1)를 삽입하고 질소취입용 볼밸브를 열어 4.0㎏/㎠의 질소가스를 취입하면서 노내가스 누출 방지용 볼밸브(42)를 열어 수직프로브를 수동으로 보조보호관(12)내로 수직 프로브가 장입물 표면에 닿은 것으로 판단되는 시점까지 밀어 넣었다. 이후 수직프로브가 장입물과 더불어자연낙하하기 시작하였으며, 온도는 기록계(24)에 의하여 연속적으로 측정하였고, 가스조성은 수직 프로브가 2m 강하할 때마다 가스채취관(36)에서 노내가스를 채취하여 분석하였다. 노내압은 수직프로브가 1m 강하할때마다 가스채취관상의 볼밸브를 잠그고 압력계(21)를 이용하여 측정하였으며, 장입물 강하속도는 수직프로브 강하거리 기록계(25)를 이용하여 연속적으로 측정하였다.

온도, 압력 및 가스조성의 측정결과가 제6도에 도시되었고, 장입물 강하속도를 나타낸 결과가 제7도에 도시되어 있다.

상기에서와 같이 본 고안은 고로 상부의 광석 수금불 하부 철피(3)를 관통하여 삽입 및 취출이 가능하여 주부호관의 수명을 연장시킬수 있고, 수직프로브 선단에 추를 장착하지 않음으로 해서 노직경방향의 복수의 장소에서 고로 높이 방향의 노내상황을 측정할 수 있고, 설비가 간단하며, 대형고로에도 용이 하게 설치가 가능한 한편, 수직프로브 강하시작점을 스톡레벨과 일치시켜 노직경방향의 일정위치에서 조업중에 안정작으로 노황측정이 가능할 뿐만 아니라 수직프로브가 장입물과 더불어 자연강하함으로서 장입물 강하속도를 정확하게 파악하여 장입물분포제어를 하는 유용한 실용상의 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 수직프로브를 고로내에 삽입하여 고로내의 온도, 압력, 기스조성 및 장입용 강하속도등을 측정하는 고로내의 노황 측정장치에 있어서, 고로상부의 광석 수금불(11)하부측 노체 철피(3) 개공부에는 지지관(5)이 고정되고 상기 지지관(5)에는 볼밸브(6)와 함께 지지관(5')이 설치되며 상기 지지관(5)(5')과 볼밸브(6)를 관통하여 노내로의 압송 및 노외로의 취출이 가능토록 유압 실린더(9)와 롤러(10)로서 지지되는 주보호관(2)은 그 내부에 보조 보호관(12)이 삽입되어 고정되고 노내측 선단부는 노의 하부측 수직 방향으로 절곡되며, 상기 주보호관(2)으로는 선단부의 외주면으로 가스 흡입구(40)를 형성한 수직 프로브(1)가 삽입됨을 특징으로 하는 고로 내부의 노황 측정장치.