KR101628658B1 - 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents

수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치 및 방법이 제공된다. 슬래그의 두께 측정 장치는, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하는 각도 측정부와, 개시 시점에서 측정된 취입 부재의 제1 각도 및 종료 시점에서 측정된 취입 부재의 제2 각도로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함함으로써, 슬래그의 두께를 안정적으로 측정할 수 있다.

Description

수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING THICKNESS OF SLAG USING WATER COOLING CARBON INJECTOR}
본 출원은, 슬래그의 두께 측정에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로는 고압, 고전류의 전기 아크열을 이용하여 고철(스크랩)과 같은 소재를 녹여 쇳물을 제조하는 제강로의 일종으로, 전극봉에 아크 전압을 인가하고, 이때 발생되는 아크열을 이용하여 소재를 가열하게 된다.
상술한 전기로 조업에서는 용해된 용강을 적절한 온도 및 성분으로 조성하기 위해서 수냉 랜스나 소모성 랜스를 이용하여 산소 및 탄소원을 슬래그 중에 취입시켜 탄소원을 산화 반응시켜 슬래그를 형성시키기 되며, 이를 '슬래그 포밍 작업' 또는 '랜스 작업'이라 한다.
같은 이러한 슬래그 포밍 작업을 통해 전력 사용량 절감, 아크(Arc)에 의한 전기로 벽체파손, 및 산소 및 탄소원을 투입하는 랜스의 취입시 발생하는 스플래쉬에 의한 전기로 벽체 용손 등을 방지할 수 있다.
상술한 슬래그 포밍 작업시에는 형성된 슬래그의 두께를 정확하고 안정적으로 측정하는 것이 매우 중요하다. 슬래그의 두께를 측정하기 위한 관련 기술로는, 한국공개특허 제2011-0120136호(‘직류전기로에서 슬래그 포밍높이 판정방법’, 공개일: 2003년5월22일)이 있다.
한국공개특허 제2011-0120136호(‘직류전기로에서 슬래그 포밍높이 판정방법’, 공개일: 2003년5월22일)
본 출원은, 전기로에서 슬래그의 두께를 안정적으로 측정할 수 있는 용강 레벨 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하는 각도 측정부; 및 상기 개시 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제1 각도 및 상기 종료 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제2 각도로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하는 슬래그의 두께 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 두께 연산부는, 하기 수학식에 따라 상기 슬래그의 두께를 구하며, H = L×cos(θ1) - L×cos(θ2), 여기서, H는 슬래그의 두께, L은 취입 부재의 길이, θ1은 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재의 각도, θ2는 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재의 각도일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 취입 부재는, 전기로의 측면에 고정 설치된 고정 부재에 부착되어, 상하로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 취입 부재는, 길이가 일정한 비소모형 수냉형 인젝터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 취입 부재는, 전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통과하여 상기 용강에 산소 또는 카본을 취입할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 각도 측정부에서, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하는 제1 단계; 및 두께 연산부에서, 상기 개시 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제1 각도 및 상기 종료 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제2 각도로부터 슬래그의 두께를 구하는 제2 단계를 포함하는 슬래그의 두께 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 하기 수학식에 따라 상기 슬래그의 두께를 구하며, H = L×cos(θ1) - L×cos(θ2), 여기서 H는 슬래그의 두께, L은 취입 부재의 길이, θ1은 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재의 각도, θ2는 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재의 각도일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하고, 측정된 각도를 이용하여 슬래그의 두께를 안정적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그의 두께 측정 장치는, 고정 부재(110), 취입 부재(120), 각도 측정부(130) 및 두께 연산부(140)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 장치를 상세하게 설명한다.
우선, 전기로(10)는 고압, 고전류의 전기 아크열을 이용하여 고철(스크랩)과 같은 소재를 녹여 쇳물(11)을 제조하는 제강로의 일종으로 전기로(10)에 대해서는 많이 알려져 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 전기로(10)의 측면에는, 도 1에 도시된 바와 같은, 개구부(13)가 형성되어 있으며, 후술하는 취입 부재(120)는 전기로(10)의 측면에 형성된 개구부(13)를 통과하여 용강(11)에 산소 또는 카본을 취입할 수 있다. 상술한 개구부(13)는 예컨대 '슬래그 도어(slag door)'일 수 있다.
상술한 취입 부재(120)는, 슬래그 포밍 작업시에도 길이가 일정한 비소모형 수냉형 인젝터를 포함할 수 있으며, 전기로(10)의 측면에 고정 설치된 고정 부재(110)에 부착되어, 상하로(D 방향) 회전하도록 구성될 수 있다. 상술한 수냉형 인젝터(120)는, 소모성 랜스와는 달리, 카본이나 산소를 취입하는 슬래그 포밍 작업 중에도 그 길이가 일정한 특징이 있다.
구체적으로, 수냉형 인젝터(120)를 사용한 슬래그 포밍 작업시에는 수냉형 인젝터(120)를 용강(11)에 닿을 듯 말듯 용강(11)에 인접한 상태에서 슬래그 포밍 작업을 수행한다. 즉, 슬래그 포밍의 개시 시점에서는 수냉형 인젝터(120)를 용강(11)의 탕면에 인접한 상태에서 산소나 탄소를 용강(11)에 취입하며, 슬래그(12)가 형성됨에 따라 작업자는 수냉형 인젝터(120)를 위로 천천히 이동시키거나 위, 아래로 왔다 갔다 하는 등 다양한 방식으로 산소나 탄소를 취입하게 되며, 슬래그 포밍의 종료 시점에서는 수냉형 인젝터(120)는 슬래그(12)의 탕면에 위치하게 된다.
한편, 각도 측정부(130)는 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정할 수 있다. 즉, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재(120)의 제1 각도(θ1)와, 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재(120)의 제2 각도(θ2)를 각각 측정할 수 있다. 측정된 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 두께 연산부(14)로 전달될 수 있다.
마지막으로, 두께 연산부(140)는, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서 측정된 취입 부재(120)의 제1 각도(θ1) 및 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서 측정된 취입 부재의 제2 각도(θ2)로부터 하기의 수학식 1에 따라 슬래그(12)의 두께(H)를 구할 수 있다.
[수학식 1]
H = L×cos(θ1) - L×cos(θ2)
여기서, H는 슬래그의 두께, L은 취입 부재의 길이, θ1은 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재의 각도, θ2는 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재의 각도일 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 슬래그 포밍 작업 중에도 취입 부재(120)의 길이(L)는 일정하며, 전기로(10)의 하부면으로부터 취입 부재(120)가 고정되는 고정 부재(110)의 지점까지의 거리(D1)와, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 용강(11)의 높이(D2)는 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서 실측에 의해 구할 수 있는 값이다. 한편, D3는 L×cos(θ1)으로, D4는 L×cos(θ2)로 표현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하고, 측정된 각도를 이용하여 슬래그의 두께를 안정적으로 측정할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉형 인젝터를 이용한 슬래그의 두께 측정 방법을 설명하는 흐름도이다. 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 2와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 우선 각도 측정부(130)는 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정할 수 있다(S301). 즉, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재(120)의 제1 각도(θ1)와, 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재(120)의 제2 각도(θ2)를 각각 측정할 수 있다. 측정된 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 두께 연산부(14)로 전달될 수 있다.
마지막으로, 두께 연산부(140)는, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서 측정된 취입 부재(120)의 제1 각도(θ1) 및 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서 측정된 취입 부재의 제2 각도(θ2)로부터 상술한 수학식 1에 따라 슬래그(12)의 두께(H)를 구할 수 있다(S302).
상술한 바와 같이, 전기로(10)의 측면에는, 도 1에 도시된 바와 같은, 개구부(13)가 형성되어 있으며, 후술하는 취입 부재(120)는 전기로(10)의 측면에 형성된 개구부(13)를 통과하여 용강(11)에 산소 또는 카본을 취입할 수 있다. 상술한 개구부(13)는 예컨대 '슬래그 도어(slag door)'일 수 있다.
또한, 상술한 취입 부재(120)는, 슬래그 포밍 작업시에도 길이가 일정한 비소모형 수냉형 인젝터를 포함할 수 있으며, 전기로(10)의 측면에 고정 설치된 고정 부재(110)에 부착되어, 상하로(D 방향) 회전하도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전기로 측면에 형성된 개구부를 통해 용강 및 전기로의 내벽까지의 거리를 측정하고, 측정된 거리의 미분값에 기초하여 용강의 레벨을 측정함으로써, 전기로에서 용강의 높이를 안정적으로 측정할 수 있다.
본 출원은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 전기로 11: 용강
12: 슬래그 110: 고정 부재
120: 취입 부재 130: 각도 측정부
140: 두께 연산부 H: 슬래그의 두께
L: 취입 부재의 길이 θ1, θ2: 취입 부재의 각도

Claims (7)

  1. 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하는 각도 측정부; 및
    상기 개시 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제1 각도 및 상기 종료 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제2 각도로부터 슬래그의 두께를 구하는 두께 연산부를 포함하는 슬래그의 두께 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두께 연산부는,
    하기 수학식에 따라 상기 슬래그의 두께를 구하며,
    H = L×cos(θ1) - L×cos(θ2)
    여기서, H는 슬래그의 두께, L은 취입 부재의 길이, θ1은 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재의 각도, θ2는 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재의 각도인 슬래드 두께 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 취입 부재는,
    전기로의 측면에 고정 설치된 고정 부재에 부착되어, 상하로 회전하도록 구성된 슬래그의 두께 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 취입 부재는,
    길이가 일정한 비소모형 수냉형 인젝터를 포함하는 슬래드 두께 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 취입 부재는,
    전기로의 측면에 형성된 슬래그 도어를 통과하여 상기 용강에 산소 또는 카본을 취입하는 슬래그의 두께 측정 장치.
  6. 각도 측정부에서, 슬래그 포밍 작업의 개시 시점 및 종료 시점에서 용강에 카본 또는 산소를 취입하는 취입 부재의 각도를 각각 측정하는 제1 단계; 및
    두께 연산부에서, 상기 개시 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제1 각도 및 상기 종료 시점에서 측정된 상기 취입 부재의 제2 각도로부터 슬래그의 두께를 구하는 제2 단계를 포함하는 슬래그의 두께 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    하기 수학식에 따라 상기 슬래그의 두께를 구하며,
    H = L×cos(θ1) - L×cos(θ2)
    여기서, H는 슬래그의 두께, L은 취입 부재의 길이, θ1은 슬래그 포밍 작업의 개시 시점에서의 취입 부재의 각도, θ2는 슬래그 포밍 작업의 종료 시점에서의 취입 부재의 각도인 슬래드 두께 측정 방법.

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