KR101864140B1 - Sample chamber and probe unit including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 샘플챔버 및 이를 포함하는 프로브유닛에 관한 것으로, 상세하게는 전기로 내에서 용융된 용융금속의 샘플을 효과적으로 채취할 수 있는 샘플챔버 및 이를 포함하는 프로브유닛에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample chamber and a probe unit including the sample chamber, and more particularly, to a sample chamber and a probe unit including the same, capable of effectively collecting a sample of molten metal melted in an electric furnace.
일반적으로 전기로는 전기에너지를 이용하여 스크랩 등을 가열하여 용융금속으로 용해하는 노(furnace)를 의미한다. 전기로 내의 용융금속 상태를 확인하기 위하여, 작업자는 전기로 내에 샘플러를 투입하여 용융금속 샘플을 채취할 수 있다. Generally, an electric furnace refers to a furnace for melting scrap or the like using molten metal by using electric energy. In order to confirm the state of the molten metal in the electric furnace, an operator can insert a sampler in an electric furnace to collect a molten metal sample.
본 발명의 목적은 전기로 내에서 용융된 용융금속의 샘플을 효과적으로 채취할 수 있는 샘플챔버 및 이를 포함하는 프로브유닛을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a sample chamber capable of effectively collecting a sample of molten metal melted in an electric furnace and a probe unit including the same.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버는, 내부에 디스크형의 샘플공간이 형성된 챔버본체; 및 상기 챔버본체의 일측에 배치되며, 상기 샘플공간의 일측과 외부를 연통하는 유입홀이 관통형성된 유입부를 포함하되, 상기 챔버본체에는 상기 샘플공간과 외부를 연통하는 벤트홀들이 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 형성되며, 상기 벤트홀들은 기 설정된 간격으로 서로 이격되어 배치된다.A sample chamber according to an embodiment of the present invention includes a chamber body having a disk-shaped sample space formed therein; And an inlet formed on one side of the chamber body and having an inlet hole communicating with one side and the outside of the sample chamber, wherein vent holes communicating with the sample cavity and the outside are formed in the chamber body, Direction, and the vent holes are spaced apart from each other at predetermined intervals.
상기 벤트홀은, 상기 유입홀과 대향되는 상기 챔버본체의 제1 측부에 형성되는 중심벤트홀; 및 상기 제1 측부로부터 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 기 설정된 간격으로 이격된 상기 챔버본체의 제2 측부에 형성되는 외측벤트홀을 포함하되, 상기 외측벤트홀은 상기 샘플공간의 중심으로부터 상기 중심벤트홀을 향해 연장되는 제1 가상선과 상기 샘플공간의 중심으로부터 상기 외측벤트홀을 향해 연장되는 제2 가상선이 예각을 이루도록 상기 중심벤트홀로부터 이격되어 배치될 수 있다.The vent hole includes: a center vent hole formed in a first side of the chamber body opposite to the inlet hole; And an outer vent hole formed in a second side of the chamber body spaced apart from the first side at predetermined intervals along a circumferential direction of the sample space, The first virtual line extending toward the vent hole and the second virtual line extending from the center of the sample space toward the outer vent hole may be spaced apart from the center vent hole.
상기 외측벤트홀은 상기 제1 가상선과 제2 가상선이 30~45°의 각도를 이루도록 상기 중심벤트홀로부터 이격되어 배치될 수 있다.The outer vent hole may be spaced apart from the central vent hole such that the first imaginary line and the second imaginary line form an angle of 30 to 45 degrees.
상기 중심벤트홀은 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형으로 구비되며, 상기 샘플공간의 폭방향과 대응하는 상기 중심벤트홀의 홀 폭은 0.8~1.2mm를 만족하도록 구비될 수 있다.The center vent hole may have a slit shape extending along the circumferential direction of the sample space and a hole width of the center vent hole corresponding to the width direction of the sample space may be 0.8 to 1.2 mm.
상기 외측벤트홀은 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형으로 구비되며, 상기 샘플공간의 폭방향과 대응하는 상기 외측벤트홀의 홀 폭은 0.8~1.2mm를 만족하도록 구비될 수 있다.The outer vent hole may have a slit shape extending along a circumferential direction of the sample space and a hole width of the outer vent hole corresponding to a width direction of the sample space may be 0.8 to 1.2 mm.
상기 벤트홀은 상기 유입홀 일측의 상기 챔버본체의 제3 측부에 형성되는 보조벤트홀을 더 포함할 수 있다.The vent hole may further include an auxiliary vent hole formed in a third side of the chamber body on one side of the inlet hole.
상기 보조벤트홀은 0.2mm 이내의 직경으로 구비될 수 있다.The auxiliary vent hole may have a diameter of 0.2 mm or less.
상기 벤트홀들은 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 형성되는 연장선상에 배치될 수 있다.The vent holes may be disposed on an extension line formed along the circumferential direction of the sample space.
상기 챔버본체는 상기 연장선을 따라 제1 챔버본체 및 제2 챔버본체로 분할되며, 상기 벤트홀들은 제1 챔버본체측의 제1 벤트홀들 및 상기 제2 챔버본체측의 제2 벤트홀들로 분할될 수 있다.The chamber body is divided into a first chamber body and a second chamber body along the extension line, and the vent holes are formed in the first vent holes on the first chamber body side and the second vent holes on the second chamber body side Can be divided.
본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛은, 선단부가 개방된 내부중공형의 지관; 상기 지관의 선단부측 내부에 고정 배치되는 상기 샘플챔버; 및 상기 지관의 개방된 선단을 폐쇄하도록 상기 지관의 선단부에 배치되며, 상기 샘플챔버의 유입홀과 상기 지관의 외부를 연통하는 개구를 구비하는 헤드부재를 포함하되, 상기 헤드부재는 상기 벤트홀의 위치와 대응하는 위치에 형성되는 표시부를 구비한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a probe unit comprising: a hollow core tube having an open end; The sample chamber being fixedly disposed inside the distal end side of the branch tube; And a head member disposed at a distal end of the branch tube to close the open end of the branch tube and having an opening communicating with the inlet hole of the sample chamber and the outside of the branch tube, And a display unit formed at a position corresponding to the display unit.
상기 표시부는 상기 해드부재의 선단부로부터 함몰 형성되는 음각부로 구비될 수 있다.The display unit may be provided as a depressed portion formed by being depressed from the tip of the head member.
본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버는 채취되는 용융금속 샘플의 불량률을 효과적으로 감소시키는바, 샘플 채취비용을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 용융금속 정보의 정확성을 효과적으로 확보할 수 있다.The sample chamber according to an embodiment of the present invention effectively reduces the defective rate of the molten metal sample to be collected, thereby effectively reducing the sampling cost and effectively securing the accuracy of the molten metal information.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛은 표시부가 형성된 헤드부재를 구비하는바, 샘플채취 작업의 용이성을 효과적으로 확보할 수 있으며, 채취되는 샘플의 불량률을 효과적으로 저감시킬 수 있다. In addition, the probe unit according to an embodiment of the present invention includes the head member having the display unit formed thereon, so that the ease of sample collection can be effectively ensured and the defect rate of the sample to be sampled can be effectively reduced.
도 1은 프로브를 이용한 전기로의 용융금속 샘플 채취의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는 샘플러의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 샘플러를 이용한 샘플 채취를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 샘플러 내부로 용융금속이 불충분하게 유입됨에 따라 발생하는 불량 샘플의 사진이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 4의 (b)는 도 5의 (a)에 도시된 샘플챔버를 A측에서 바라본 정면도, 도 4의 (c)는 도 4의 (a)에 도시된 샘플챔버를 B측에서 바라본 평면도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버 내부로의 용융금속 유입을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버에 의해 채취된 정상 샘플의 사진이다.
도 7은 벤트홀을 통해 용융금속이 과다하게 유출됨에 따라 분리 불량이 발생한 샘플의 사진이다.
도 8의 (a) 내지 (c)는 은 분할 가능한 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛에 포함되는 헤드부재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛에 포함되는 헤드부재와 샘플챔버의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing an example of sampling a molten metal sample in an electric furnace using a probe.
2 (a) schematically shows an example of a sampler, and FIG. 2 (b) is a partial cross-sectional view schematically showing sampling using a sampler shown in FIG. 2 (a).
FIG. 3 is a photograph of a defective sample caused by insufficient introduction of molten metal into the sampler.
FIG. 4A is a perspective view schematically showing a sample chamber according to an embodiment of the present invention, FIG. 4B is a front view of the sample chamber shown in FIG. 4 (c) is a plan view of the sample chamber shown in FIG. 4 (a) as viewed from the B side.
5 (a) to 5 (c) are views sequentially showing molten metal inflow into a sample chamber according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph of a normal sample taken by a sample chamber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a photograph of a sample in which separation failure occurred due to excessive leaching of molten metal through the vent hole.
8A to 8C are schematic views of a sample chamber according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic view of a probe unit according to an embodiment of the present invention.
10 (a) and 10 (b) are schematic views of a head member included in a probe unit according to an embodiment of the present invention.
11A and 11B are views schematically showing a coupling relation between a head member and a sample chamber included in a probe unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 샘플챔버 및 이를 포함하는 프로브유닛에 관한 것으로, 이하에 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에 언급되는 연결은 두 개의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통하여 간접적으로 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The present invention relates to a sample chamber and a probe unit including the sample chamber, and embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to explain the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, the shape of each element shown in the figures may be exaggerated to emphasize a clearer description. In addition, the connection referred to below should be construed to include not only the case where two components are directly connected but also the case where they are indirectly connected through another medium.
전기로를 이용한 제강공정에 있어서, 작업자는 전기로 내에서 용융된 용융금속의 샘플을 채취하여 다양한 용융금속 정보를 얻을 수 있다. 전기로에 장입된 스크랩 등을 가열하여 스크랩 등이 완전히 용해되는 시점을 용락시점이라고 하며, 제강공정을 효과적으로 제어하기 위하여 정확한 용락시점의 용융금속 정보가 필요하다. 용락시점에서의 용융금속 온도는 용융온도(melting temperature)를 크게 벗어나지 않는바, 용융금속의 샘플을 채취함에 있어서 용융금속의 유동성이 충분히 확보되지 않는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 발명은 용락시점의 용융금속 샘플을 효과적으로 채취 가능한 샘플챔버 및 이를 포함하는 프로브유닛을 제공하고자 한다.In the steelmaking process using an electric furnace, the operator can obtain a variety of molten metal information by sampling a molten metal melted in an electric furnace. The point of time when scrap is completely melted by heating scrap charged in an electric furnace is called a solubility point, and accurate molten metal information at the time of solubility is necessary to effectively control the steelmaking process. The temperature of the molten metal at the solubility point does not deviate greatly from the melting temperature. Therefore, there is a problem that the flowability of the molten metal is not sufficiently secured in collecting the molten metal sample. Therefore, the present invention is intended to provide a sample chamber and a probe unit including the sample chamber, from which the molten metal sample at the time of solubility can be effectively collected.
도 1은 프로브를 이용한 전기로의 용융금속 샘플 채취의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing an example of sampling a molten metal sample in an electric furnace using a probe.
도 1에 도시된 바와 같이, 샘플러(5)가 선단에 구비된 프로브(3)를 전기로(1) 내의 용융금속(M)에 침지한 후 이를 다시 회수함으로써 용융금속(M) 샘플을 채취할 수 있다. 전기로(1)의 설비 특성상 프로브(3)가 전기로(1)의 일측으로부터 침지되는 외측침지 방식이 주로 이용될 수 있으며, 외측침지 방식에서 프로브(3)는 전기로(1)의 외측에서 용융금속(M)의 표면에 대해 일정한 각도(θ)로 기울여진 상태로 침지가 개시될 수 있다. 설명의 편의상 전기로(1)를 예로 들어 설명하였으나, 피용융물이 용융되는 로의 일측에 프로브(3)를 포함하는 침지장치(도시 안함)가 배치될 수 있으며, 로의 외측으로부터 프로브(3)가 용융물의 탕면에 대해 경사 침지되는 외측침지 방식은 다양한 형식의 로에 이용될 수 있다. 외측침지 방식에 의한 프로브(3) 침지에 있어서, 침지 초기에 용융금속(M)에 표면에 대해 일정한 각도(θ)로 프로브(3)가 침지되나, 프로브(3)의 선단부는 용융금속(M)의 부력에 의해 상부를 향해 부상하게 된다. 따라서, 프로브(3)의 최종 침지각도(θ')는 초기의 침지각도(θ)보다는 작은 경사로 구비될 수 있다. 예를 들어, 프로브(3)는 용융금속(M)의 표면에 대에 약 60°의 경사각(θ)으로 침지될 수 있으나, 용융금속(M)에 침지된 후 선단부가 부상하여 용융금속(M) 표면에 대해 약 45°의 경사각(θ')을 이룰 수 있다.As shown in Fig. 1, the
도 2의 (a)는 샘플러의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 샘플러를 이용한 샘플 채취를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다. 2 (a) schematically shows an example of a sampler, and FIG. 2 (b) is a partial cross-sectional view schematically showing sampling using a sampler shown in FIG. 2 (a).
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 샘플러(5)는 내부공간(11)이 형성된 챔버본체(10)를 포함하며, 챔버본체(10)의 일측에는 유입부(12)가 구비된다. 유입부(12)에는 유입홀(13)이 관통 형성되어 있으며, 내부공간(11)은 유입홀(13)을 통해 외부와 연통될 수 있다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 챔버본체(10)는 상부의 제1 챔버본채(10a) 및 하부의 제2 챔버본체(10b)로 분할될 수 있으며, 유입부(12) 역시 상부의 제1 유입부(12a) 및 하부의 제2 유입부(12b)로 분할될 수 있다. 챔버본체(10) 및 유입부(12)는 분할 가능하도록 배치되는바, 이들의 분할에 의해 내부공간(11) 내에서 응고된 용융금속(M) 샘플의 분리 배출이 보조될 수 있다. 유입홀(13)과 대향되는 챔버본체(10)의 타측에는 벤트홀(14)이 형성될 수 있으며, 용융금속(M) 유입시 내부공간(11) 내부의 공기는 벤트홀(14)을 통해 외부로 배출될 수 있다.2 (a), the
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 샘플러(5)가 용융금속(M)의 표면에 대해 일정한 경사각(θ')을 이룬 상태에서 용융금속(M)의 내부공간(11) 유입이 이루어진다. 따라서, 내부공간(11) 내부에 잔류하는 공기가 외부로 외부로 배출되지 못하며, 용융금속(M)이 내부공간(11)의 일부에만 유입되어 응고되는 현상이 발생한다. 구체적으로, 유입홀(13)을 통해 용융금속(M)이 유입됨에 따라 내부공간(11) 내의 용융금속(M)의 수위는 상승하게 되며, 용융금속(M)의 수위가 상승함에 따라 상부측의 벤트홀(14)에도 용융금속(M)의 유입이 이루어진다. 벤트홀(14)에 유입된 용융금속(M)은 외부의 공기와의 열교환에 의해 급격히 응고되며, 응고된 용융금속(14M)에 의해 벤트홀(14)은 폐쇄될 수 있다. 응고된 용융금속(M)에 의해 벤트홀(14)이 폐쇄되는 경우(14M), 내부공간(11) 내에 잔존하는 공기는 더 이상 외부로 배출되지 못하는바, 내부공간(11) 내에 용융금속(M)이 완전하게 유입되지 않았음에도 불구하고, 더 이상의 용융금속(M)이 내부공간(11)으로 유입되지 못하는 현상이 발생한다. The molten metal M is introduced into the
특히, 용락시점의 용융금속(M)은 유동성이 충분히 확보되지 않은바, 용락시점의 용융금속(M)에 대한 샘플 채취시에 벤트홀(14)의 폐쇄 현상(14M)에 따른 샘플 불량률이 현저히 높아진다. 도 3은 이러한 불량 샘플의 일 예를 촬영한 사진이다. 즉, 채취된 샘플이 완전한 디스크(disc) 형상으로 형성되지 못하며, 찌그러지거나 일부 손실된 디스크(disc) 형상으로 형성될 수 있다. 불량 샘플의 채취 확률이 높아질수록 프로브(3)의 침지 횟수는 증가하게 되며, 그에 따른 샘플 채취 비용이 증가하게 된다. 또한, 확률적으로 정확한 용락시점에서의 용융금속(M) 샘플을 채취하지 못할 가능성이 증가하는바, 정확한 용락시점의 용융금속(M) 데이터를 확보할 가능성이 낮아지는 문제가 발생한다. Particularly, the molten metal (M) at the time of solubility is not sufficiently fluidized so that the sample failure rate due to the closing phenomenon 14M of the
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 샘플챔버를 A측에서 바라본 정면도, 도 4의 (c)는 도 4의 (a)에 도시된 샘플챔버를 B측에서 바라본 평면도이다.FIG. 4A is a perspective view schematically showing a sample chamber according to an embodiment of the present invention, FIG. 4B is a front view of the sample chamber shown in FIG. 4 (c) is a plan view of the sample chamber shown in FIG. 4 (a) as viewed from the B side.
도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)는 디스크형(disc type)의 샘플공간(111)이 내부에 형성된 챔버본체(110)를 포함한다. 챔버본체(110)의 일측에는 유입부(112)가 배치되며, 유입부(112)에는 샘플공간(111)과 외부를 연통하는 유입홀(113)이 관통 형성될 수 있다. 샘플 채취시에 용융금속(M)은 유입홀(113)을 통해 샘플공간(111) 내부로 유입될 수 있으며, 샘플공간(111) 내에서 응고된 용융금속(M)은 디스크형의 샘플로 회수될 수 있다. 4 (a) to 4 (c), the
챔버본체(110)에는 샘플공간(111)의 둘레방향을 따라 복수의 벤트홀(120)들이 형성될 수 있으며, 벤트홀(120)들은 일정한 간격으로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 벤트홀(120)은 중심벤트홀(122), 외측벤트홀(124) 및 보조벤트홀(126)로 구비될 수 있으며, 외측벤트홀(124) 및 보조벤트홀(126)은 각각 쌍을 이루어서 서로 마주보는 위치에 각각 대응하도록 배치될 수 있다. 또한, 중심벤트홀(122), 외측벤트홀(124) 및 보조벤트홀(126)은 동일한 연장선(X-X') 상에 배치될 수 있다.A plurality of vent holes 120 may be formed in the
중심벤트홀(122)은 유입홀(113)과 대향되는 챔버본체(110)의 제1 측부에서 챔버본체(110)를 관통하도록 형성될 수 있으며, 외측벤트홀(124)은 중심벤트홀(122)로부터 일정 간격으로 이격된 챔버본체(110)의 제2 측부에서 챔버본체(110)를 관통하도록 형성될 수 있다. 외측벤트홀(124)이 중심벤트홀(122)로부터 이격되는 거리는, 용융금속(M)의 종류 및 상태, 샘플채취 설비 조건 및 환경 등에 따라서 다양하게 결정될 수 있으나, 용락시점에서 용융금속(M) 샘플을 효과적으로 채취하기 위해서는 그 이격 거리가 아래와 같이 한정될 수 있다.The
도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 가상선(O-X2)은 샘플공간(111)의 중심(O)으로부터 중심벤트홀(122)의 중심을 향해 연장되는 가상선이며, 제2 가상선(O-X4)은 샘플공간(111)의 중심(O)으로부터 외측벤트홀(124)의 중심을 향해 연장되는 가상선(O-X4)이다. 외측벤트홀(124)이 중심벤트홀(122)로부터 이격되는 거리는 제1 가상선(O-X2) 및 제2 가상선(O-X4)이 형성하는 각도(θa)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 샘플공간(111)의 중심(O)을 기준으로, 제2 가상선(O-X4)으로부터 제1 가상선(O-X2)이 일정한 각도(θa)로 회전한 위치에 외측벤트홀(124)의 중심부가 위치할 수 있다. 제1 가상선(O-X2)과 제2 가상선(O-X4)이 이루는 각도(θa)는 예각일 수 있으며, 바람직하게는 30~45°에서 선택된 어느 하나의 각도일 수 있다. The first virtual line OX 2 is an imaginary line extending from the center O of the
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버 내부로의 용융금속 유입을 순차적으로 나타낸 도면이다.5 (a) to 5 (c) are views sequentially showing molten metal inflow into a sample chamber according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 샘플챔버(100)는 용융금속(M)의 표면에 대해 일정한 각도(θ)로 경사 침지되나, 용융금속(M)의 부력에 의해 샘플챔버(100)의 선단부가 부상되어 부상된 각도(θ')를 유지한 상태로 용융금속(M)의 유입이 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 샘플챔버(100)는 용융금속(M)의 표면에 대해 약 60°의 기울기로 침지될 수 있으나, 용융금속(M)의 부력에 의해 선단부가 부상되어 약 45°기울기로 용융금속(M)이 유입될 수 있다. 용융금속(M)의 유입 초기 단계에서는 중심벤트홀(122) 및 외측벤트홀(124)이 모두 개방된 상태인바, 샘플공간(111)의 공기는 원활하게 외부로 배출될 수 있으며, 용융금속(M) 역시 샘플공간(111) 내부로 원활하게 유입될 수 있다.5 (a), the
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 샘플공간(111) 내부로 용융금속(M)이 유입됨에 따라 샘플공간(111) 내의 용융금속(M) 수위는 상승하게 되며, 일부 벤트홀(120)에는 용융금속(M) 응고에 따른 벤트홀 막힘 현상(122M, 124M)이 발생하게 된다. 일부 벤트홀(120)의 벤트홀 막힘 현상(122M, 124M)이 발생하더라도, 도면을 기준으로 최상부측의 외측벤트홀(124)은 개방된 상태를 유지하는바, 샘플공간(111) 내부의 공기를 용이하게 배출할 수 있다. 최상부측의 외부벤트홀(124)이 중심벤트홀(122)로부터 30~45°의 각도로 이격되어 형성되는바, 샘플공간(111) 내부의 공기는 최상부측의 외부벤트홀(124)을 통해 모두 배출되며, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 용융금속(M)은 샘플공간(111) 내부를 완전히 채울 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)를 이용하여 용융금속(M) 샘플을 채취하는 경우, 샘플 형상의 불량률을 최소화 할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)에 의해 채취된 정상 샘플을 활영한 사진이다. 도 6의 사진과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)를 이용하여 채취한 용융금속(M) 샘플은 완전한 디스크형(disc type)을 형성함을 확인할 수 있다.The molten metal M in the
아래의 표 1은 외측벤트홀(124)의 이격 각도(θa)에 대한 샘플 형상의 불량률을 측정한 결과를 나타낸다. 챔버본체(110)의 제1 측부에는 5.0mm의 홀 길이(d1) 및 1.0mm의 홀 폭(w1)으로 구비되는 중심벤트홀(122)을 형성되었으며, 외측벤트홀(124) 역시 5.0mm의 홀 길이(d2) 및 1.0mm의 홀 폭(w2)의 홀 사이즈로 구비되었으며, 제1 측부에서 다양한 이격 각도(θa)로 이격된 제2 측부에 형성되었다. 준비된 각각의 샘플챔버(100)를 이용하여 용융금속(M) 샘플을 채취하였으며, 전체 측정 횟수에 대해 불량한 샘플이 회수되는 비율을 측정한 결과는 다음과 같다.Table 1 below shows the results of measuring the defective rate of the sample shape with respect to the spacing angle &thetas; a of the
(θa , °)Spacing angle
(θ a, °)
(%)Poor sample shape
(%)
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 외측벤트홀(124)의 이격 각도(θa)가 30~45°의 범위인 경우, 샘플 형상의 불량률이 약 30% 이하인 것을 확인할 수 있다. 특히, 외측벤트홀(124)의 이격 각도가 45°인 경우는, 샘플 형상의 불량률이 약 14%인 것으로 확인되는바, 챔버본체(110)에 중심벤트홀(122)만이 형성된 경우에 비하여 샘플 형상의 불량률이 현저하게 감소한 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 1 above, it can be confirmed that when the spacing angle? A of the
중심베트홀(122) 및 외측벤트홀(124)의 크기 및 형상은 용융금속(M)의 상태 및 종류에 따라 다양하게 결정될 수 있으나, 용락시점의 용융금속(M) 샘플 채취함에 있어서, 용융금속(M)의 온도 및 유동성을 고려하여 특정한 형상 및 일정한 크기를 가지도록 제작됨이 바람직하다. 중심벤트홀(122)은 샘플본체(110)의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형(slit type)으로 형성될 수 있으며, 직사각형 또는 타원형의 슬릿형으로 형성될 수 있다. 중심벤트홀(122)은 0.8~1.2mm의 홀 폭(w1) 및 4.0~6.0mm의 홀 길이(d1)로 구비될 수 있으며, 바람직한 중심벤트홀(122)의 홀 길이(d1)은 5.0mm일 수 있다. 외측벤트홀(124) 역시 샘플본체(110)의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형으로 형성될 수 있으며, 0.8~1.2mm의 홀 폭(w2) 및 4.0~6.0mm의 홀 길이(d2)로 구비될 수 있다. 바람직한 외측벤트홀(124)의 홀 길이(d2)은 5.0mm일 수 있다. The size and shape of the
아래의 표 2는 중심벤트홀(122)의 홀 폭(w1) 및 외측벤트홀(124)의 홀 폭(w2)을 다양하게 조절함에 따른 샘플 형상의 불량률을 측정한 결과이다. 샘플 형상 불량은 디스크 형상 불량과 분리 불량으로 구분될 수 있다. 디스크 형상 불량은, 도 3에 도시한 바와 같이 샘플이 온전한 디스크 형상을 이루지 못하는 경우를 의미한다. 분리 불량은 벤트홀(120)을 통해 용융금속(M)이 과다 유출되어 응고됨으로써, 샘플챔버(100)로부터 샘플을 용이하게 분리하지 못하는 경우를 의미한다. 분리 불량의 일 예는 도 7에 도시되어 있다. 아래의 표 2는 다양한 홀 폭(w1, w2)을 구비하는 각각의 샘플챔버(100)를 이용하여 채취한 샘플의 디스크 형상 불량 및 분리 불량을 측정한 결과이다. 외측벤트홀(124)의 이격 각도는 45°로, 중심벤트홀(122) 및 외측벤트홀(124)의 홀 길이(d1, d2)는 5.0mm로 고정하였으며, 중심벤트홀(122) 및 외측벤트홀(124)은 서로 동일한 길이의 홀 폭(w1=w2)을 가지되, 아래와 같이 다양한 홀 폭을 가지도록 가공되었다. The following Table 2 shows the results of measuring the error rate of the sample resulting from the shape variously adjusting the hole width (w 2) of the hole width (w 1) and the
(%)Disk shape defect rate
(%)
(%)Defective fraction
(%)
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 홀 폭(w1, w2)이 0.8mm 이상인 경우 디스크 형상 불량률일 약 20% 이하이며, 홀 폭(w1, w2)이 1.2mm 이하인 경우 분리 불량률이 약 30% 이하인 것을 확인할 수 있다. 홀 폭(w1, w2)이 0.8mm 이하인 경우, 용융금속(M)의 유입시 샘플공간(111) 내부의 공기가 벤트홀(120)을 통해 외부로 원활하게 유출되지 못하여 디스크 형상 불량률이 증가한 것으로 확인된다. 홀 폭(w1, w2)이 1.2mm를 초과하는 경우, 벤트홀(120)을 통해 과량의 용융금속(M)이 외부로 유출되어 챔버본체(110)의 외측에 고착 응고되는바, 분리 불량률이 약 30%를 초과함을 확인할 수 있다. 따라서, 벤트홀(120)의 홀 폭(w1, w2)이 0.8~1.2mm 범위를 만족하도록 형성하는 경우, 디스크 형상 불량을 방지함과 동시에 샘플의 분리 불량을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인할 수 있다. As shown in Table 2 above, when the hole width (w 1 , w 2 ) is 0.8 mm or more, the disk shape defect rate is about 20% or less. When the hole width (w 1 , w 2 ) is 1.2 mm or less, It can be confirmed that it is about 30% or less. When the molten metal M flows into the
도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)에는 보조벤트홀(126)이 형성될 수 있다. 보조벤트홀(126)은 유입홀(113) 일측의 챔버본체(110)의 제3 측부에 형성되며, 중심벤트홀(122) 및 외측벤트홀(124)에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성될 수 있다. 보조벤트홀(126)은 용융금속(M)의 초기 유입시에 샘플공간(111) 내의 급작스러운 온도 및 압력변화에 대응하기 위하여 챔버본체(110)의 일측에 형성된다. 유입 초기단계에의 용융금속(M)이 보조벤트홀(126)을 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 보조벤트홀(126)의 크기는 직경(d3) 0.2mm 이하로 제한함이 바람직하다.4 (a) to 4 (c), auxiliary vent holes 126 may be formed in the
도 8의 (a) 내지 (c)는 은 분할 가능한 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버를 개략적으로 나타낸 도면이다.8A to 8C are schematic views of a sample chamber according to an embodiment of the present invention.
도 8의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)는 상하로 분할되는 제1 샘플챔버(100a) 및 제2 샘플챔버(100b)로 구비될 수 있다. 바람직하게는, 샘플챔버(100)는 도 4의 (b)에 도시된 연장선(X-X')을 따라 상하로 분할될 수 있으며, 그에 따라 각각의 벤트홀들(120) 역시 상하로 분할될 수 있다. 구체적으로, 챔버본체(110)는 상부측의 제1 챔버본체(110a) 및 하부측의 제2 챔버본체(110b)로 분할될 수 있으며, 유입부(112)는 상부측의 제1 유입부(112a) 및 하부측의 제2 유입부(112b)로 분할될 수 있다. 중심벤트홀(122), 외측벤트홀(124) 및 보조벤트홀(126)은 각각 상부측의 제1 중심벤트홀(122a), 제1 외측벤트홀(124a) 및 제1 보조벤트홀(126a) 및 하부측의 제2 중심벤트홀(122b), 제2 외측벤트홀(124b) 및 제2 보조벤트홀(126b)로 분할될 수 있으며, 제1 중심벤트홀(122a), 제1 외측벤트홀(124a) 및 제1 보조벤트홀(126a)은 제1 챔버본체(110a)에, 제2 중심벤트홀(122b), 제2 외측벤트홀(124b) 및 제2 보조벤트홀(126b)은 제2 챔버본체(110b)에 배치될 수 있다. 샘플챔버(100)가 분리 가능하게 구비되는바, 용융금속(M)의 유입 후 응고된 용융금속(M) 샘플을 샘플챔버(100)로부터 용이하게 분리 배출할 수 있다.8 (a) to 8 (c), the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 샘플챔버(100)는 채취되는 용융금속(M) 샘플의 불량률을 효과적으로 감소시킬 수 있는바, 샘플 채취비용을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 획득되는 용융금속(M) 정보의 정확성을 효과적으로 확보할 수 있다. Therefore, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 10의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛에 포함되는 헤드부재를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛에 포함되는 헤드부재와 샘플챔버의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a schematic view of a probe unit according to an embodiment of the present invention. FIGS. 10A and 10B are views schematically showing a head unit included in a probe unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 11A and 11B are views schematically showing a coupling relationship between a head member and a sample chamber included in a probe unit according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 의한 프로브유닛(30)은 내부 중공형의 지관(300), 지관(30)의 선단부측 내부에 배치되는 샘플챔버(100) 및 샘플챔버(100)가 고정 배치되며 개방된 지관(30)의 선단부측을 폐쇄하도록 구비되는 헤드부재(200)를 포함한다. 샘플챔버(100)는 앞서 설명한 샘플챔버(100)와 대응하는바, 이에 대한 설명은 앞서 설명한 샘플챔버(100)의 설명으로 대체하도록 한다. 헤드부재(200)에는 용융금속(M)의 온도 및 산소량 등을 측정 가능한 센서부재(232)가 고정배치될 수 있으며, 헤드부재(200)의 최 선단측에는 배치되어 샘플챔버(100) 및 센서부재(232) 등을 외부로부터 보호하는 보호캡(240)이 배치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛(30)은 다양한 유형의 용융금속(M) 채취작업에 이용될 수 있으나, 특히, 외측침지방식에 의한 전기로(1) 내의 용융금속(M) 채취작업에 주로 이용될 수 있다.9, the
도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 헤드부재(200)의 선단부에는 표시부(210)가 구비될 수 있으며, 표시부(210)는 서로 마주보는 위치에 대칭적으로 형성될 수 있다. 표시부(210)는 헤드부재(200)의 선단부로부터 돌출되어 형성되는 돌출부로 구비될 수 있으나, 마모 등에 의한 소실 방지 등의 측면에서 헤드부재(200)의 선단부로부터 함몰되어 형성되는 함몰부로 구비됨이 바람직할 수 있다. 헤드부재(200)에는 샘플챔버(100)의 유입홀(113)과 대응하는 개구(220)가 구비되며, 개구(220)를 통해 유입된 용융금속(M)은 유입홀(113)을 통해 샘플공간(111)에 도달하게 된다. 또한, 헤드부재(200)는 센서부재(232) 등을 고정 배치 가능한 센서고정부(230)를 구비할 수 있다.10 (a) and 10 (b), the
도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 샘플챔버(100)는 헤드부재(200)에 고정 배치될 수다. 관통홀이 형성된 연결부재(222)는 샘플챔버(100) 유입홀(113) 및 해드부재(200)의 개구(220) 일단 및 타단이 각각 삽입될 수 있으며, 관통홀에 의해 외부와 샘플공간(111)이 연통될 수 있다. 벤트홀(120)의 위치가 헤드부재(200)의 표시부(210)에 대응하는 위치에 위치하도록 샘플챔버(100)가 배치될 수 있다. 즉, 샘플챔버(100)와 헤드부재(200)의 결합시, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 연장선(Y-Y') 상에 표시부(210) 및 벤트홀(120)이 모두 위치하도록 샘플챔버(100)를 배치할 수 있다. 작업자가 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛(30)을 이용하여 샘플을 채취하는 경우, 육안으로 표시부(210)의 위치를 확인함으로써 지관(300) 내부에 배치되는 벤트홀(120) 위치를 확인할 수 있는바, 벤트홀(120)의 위치를 용이하게 확인할 수 있다. 즉, 작업자는 일측 표시부(210)가 용융금속(M)의 표면에 먼저 접촉하도록 프로브유닛(30)을 침지시킴으로써, 벤트홀(120)이 정위치에 위치한 상태로 샘플챔버(100)를 용융금속(M) 내에 침지시킬 수 있다. 11 (a) and 11 (b), the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 프로브유닛(30)을 이용하여 용융금속(M) 샘플을 채취하는 경우, 작업자의 작업 용이성을 효과적으로 확보할 수 있으며, 채취되는 샘플의 불량률을 효과적으로 저감시킬 수 있다. Therefore, when the molten metal (M) sample is sampled using the
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, Therefore, the technical idea and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.
30: 프로브유닛 100: 샘플챔버 110: 챔버본체
111: 샘플공간 112: 유입부 113: 유입홀
120: 벤트홀 122: 중심벤트홀 124: 외측벤트홀
126: 보조벤트홀 200: 헤드부재 210: 표시부
220: 개구 222: 연결부재 230: 센서고정부
232: 센서부재 240: 보호캡 300: 지관 30: probe unit 100: sample chamber 110: chamber body
111: sample space 112: inlet 113: inlet hole
120: vent hole 122: center vent hole 124: outer vent hole
126: auxiliary vent hole 200: head member 210:
220: opening 222: connecting member 230: sensor fixing portion
232: sensor member 240: protective cap 300: branch tube
Claims (11)
상기 챔버본체의 일측에 배치되며, 상기 샘플공간의 일측과 외부를 연통하는 유입홀이 관통형성된 유입부를 포함하되,
상기 챔버본체에는 상기 샘플공간과 외부를 연통하는 벤트홀들이 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 형성되는 연장선(x-x')상에 배치되며,
상기 벤트홀들은, 상기 유입홀과 대향되는 상기 챔버본체의 제1측부에 형성되는 중심벤트홀 및 상기 제1측부로부터 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 기 설정된 간격으로 이격된 상기 챔버본체의 제2측부에 형성되는 2개의 외측벤트홀을 포함하며,
상기 외측벤트홀은 상기 샘플공간의 중심으로부터 상기 중심벤트홀을 향해 연장되는 제1가상선과 상기 샘플공간의 중심으로부터 상기 외측벤트홀을 향해 연장되는 제2가상선이 30~45도의 예각을 이루도록 상기 중심벤트홀로부터 이격되어 배치되며,
상기 중심벤트홀은 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형으로 구비하되, 상기 샘플공간의 폭방향과 대응되는 상기 중심벤트홀의 홀 폭은 0.8~1.2mm를 만족하도록 구비되며,
상기 외측벤트홀은 상기 샘플공간의 둘레방향을 따라 연장되는 슬릿형으로 구비하되, 상기 샘플공간의 폭방향과 대응하는 상기 외측벤트홀의 홀 폭은 0.8~1.2mm를 만족하도록 구비되는, 전기로용 샘플챔버
A chamber body in which a disk-shaped sample space is formed therein, and
And an inflow part disposed at one side of the chamber body and having an inflow hole communicating with one side and the outside of the sample space,
The chamber body is provided with vent holes communicating with the sample space on the extension line (x-x ') along the circumferential direction of the sample space,
Wherein the vent holes include a central vent hole formed in a first side of the chamber body opposite to the inlet hole and a second vent hole in the chamber body spaced apart from the first side in a circumferential direction of the sample space at predetermined intervals, And two outer vent holes formed in the side portion,
Wherein the outer vent hole has a first imaginary line extending from the center of the sample space toward the center vent hole and a second imaginary line extending from the center of the sample space toward the outer vent hole, And is spaced apart from the central vent hole,
Wherein the center vent hole has a slit shape extending along the circumferential direction of the sample space and a hole width of the center vent hole corresponding to the width direction of the sample space is 0.8 to 1.2 mm,
The outer vent hole for the sample, an electric furnace which is provided so as to satisfy the circumferential direction but provided with a slit, a hole and the outer vent hole corresponding to the width direction of the sample space width of 0.8 ~ 1.2mm, which extends along the area of the sample chamber
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