KR100979045B1 - 고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치 - Google Patents
고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고로 내부에 장입되는 장입물의 장입레벨을 극초단파(마이크로 웨이브)로 측정하는 마이크로 웨이브 센서에서 극초단파를 발생시키는 제어부를 센서로부터 분리설치하여 고온에 의한 제어부의 내부장치의 소손을 방지하고, 극초단파주사부로 질소 및 냉각수를 공급하여 고온으로부터 상기 마이크로 웨이브 센서를 보호하는 고로 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로 웨이브 센서 보호장치는, 고로의 상부에 수직방향의 장폭으로 신장되어 내부에 적어도 하나의 공간을 갖는 하우징을 갖고, 상기 극초단파주사부는 상기 하우징의 내부공간에 위치하며, 상기 제어부는 상기 하우징의 외부공간에 위치하여 상기 도파관을 통해 상기 극초단파주사부와 연결되어 상기 제어부를 고로의 열로부터 보호하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 보호장치는 상기 하우징의 상부측의 제1공간 내부로 냉각체를 주입시키는 적어도 하나의 냉각체 주입수단; 및 상기 하우징의 하부측의 제2공간에서 상기 고로로부터의 열을 에어커튼 형태로 차단시키는 냉각기체 주입수단을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제어부가 고로로부터 분리되어 내부카드의 열화소손이 방지되고, 상기 극초단파주사부의 냉각체에 의해 냉각되므로 고온으로부터 보호가 가능하며, 고로 내부의 변동에 의해 상부로 비산되는 장입물과 먼지류가 유입되는 것을 방지할 수 있어, 열화로 인한 마이크로 웨이브 센서를 보호하고 안정된 장입레벨 측정이 가능하다.
극초단파, 마이크로 웨이브 센서, 극초단파주사부, 하우징, 냉각체
Description
도 1은 종래의 마이크로 웨이브 센서 보호장치의 개략구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 센서 보호장치의 개략구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 하우징 10a : 상부하우징
10b : 하부하우징 11 : 제어부
12 : 도파관 12a : 케이블
13 : 극초단파주사부 21 : 제1플랜지
22 : 제2플랜지 30 : 냉각체 주입수단
32 : 냉각기체 주입관 34 : 냉각기체 배출관
36 : 냉각수통로 38 : 냉각수 주입관
40 : 냉각수 배출관 50 : 냉각기체 주입수단
52 : 냉각기체 환영공급관 70 : 밀폐형 연결구
A1 : 제1공간 A2 : 제2공간
본 발명은 고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 고로 내부에 장입되는 장입물의 장입레벨을 극초단파로 측정하는 마이크로 웨이브 센서에서 극초단파를 발생시키는 제어부를 극초단파주사부와 분리하여 고로로부터 멀리 떨어져 설치함으로써 고온에 의한 제어부의 내부장치의 소손을 방지하고, 극초단파주사부 주위로 질소 및 냉각수를 공급함으로써 고온으로부터 상기 마이크로 웨이브 센서를 보호하는 고로 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 고로에서는 자연산의 철광석을 코크스와 산소의 반응으로 만든 일산화탄소를 이용하여 환원시켜 용선을 만든다. 고로 내부로 원료가 장입되면, 고로의 하부에서 발생한 환원가스가 노내를 상승하면서 상기 장입된 원료와 접촉하여 열을 전달하고 철광석을 환원시키게 된다. 고로의 하부에는 필요한 용선이 굳어짐을 방지하기 위해 탄산칼슘과 같은 부원료를 사용하여 슬래그를 만들어낸다. 가스는 밖으로 배출되고 하부에 모인 용선은 출선구로 해서 출선된다.
이와 같은 고로작업에서는 내부로 장입되는 원료의 장입량은 출선되는 용선의 품질에 영향을 미치므로 장입된 원료의 장입레벨을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 일반적으로 고로 내부로 장입된 원료의 장입레벨 측정하기 위하여 마이크로 웨이브 센서(microwave sensor)가 사용된다.
도 1에는 종래의 고로에서의 마이크로 웨이브 센서 및 그 보호장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 고로(1)에 채용되는 마이크로 웨이브 센서(3)는 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 혼게이지(antenna horn gauge type) 타입으로서 크게, 극초단파(마이크로 웨이브)를 발생시키고, 이후에 반사되어 입사되는 극초단파를 이용하여 고로(1) 내의 장입레벨을 계산하는 제어부(11), 상기 제어부(11)에서 발생된 극초단파가 진행하는 도파관(12) 및 상기 도파관(12)을 따라 진행된 극초단파를 주사하는 극초단파주사부(13)가 일체형으로 구성된다. 이때, 상기 마이크로 웨이브 센서(3)는 고로(1) 상부에 설치되어 상기 고로(1) 내부의 장입레벨을 검출하기 때문에 고온으로부터 또는 고로(1) 내부의 가스 등으로부터 이를 보호할 필요가 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(11), 도파관(12) 및 극초단파주사부(13)를 보호하는 보호장치(2)가 마련됨을 알 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로 웨이브 센서 보호장치(2)는, 상기 고로(1)의 상부에 설치된 중공원통형의 스틸파이프(16) 상에는 상기 제어부(11)가 상기 고로(1) 내부와 차단되어 외부에 노출되도록 상기 밀폐용 프랜지(15)에 의해 밀폐된다. 또한, 혼(17)은 상기 스틸파이프(16) 내에 마련되어 노내에 위치하도록 설치된다. 상기 제어부(11)에서 발생된 극초단파는 상기 도파관(12) 및 극초단파주사부(13)를 통해 상기 고로(1) 내의 장입물에 발사되고, 이후 반사되는 극초단파는 다시 상기 극초단파주사부(13) 및 도파관(12)을 거쳐 제어부(11)로 입력되며, 이어 상기 제어부(11)에서는 상기 극초단파를 이용하여 상기 장입물의 장입레벨을 검출한다. 상기 제어부(11)는 케이블(19)을 통해 외부 중앙 컴퓨터(미도시)와 통신한다.
이와 같은 종래의 일체형 마이크로 웨이브 센서(10)의 보호장치(2)는, 상기 제어부(11) 주위로 질소가스 주입구(18)를 통해 질소가스를 주입함으로써 고온으로부터 상기 제어부(11)를 보호하고 있는 실정이다. 그러나, 상기 제어부(11)가 고로(1) 내부와 차단되어 있다하더라도 상기 고로(1) 내부의 온도상황은 수시로 변화하여 내부 가스폭발이 발생할 수 있고, 광석 급강하 발생시 고온이 될 수 있기 때문에, 질소 주입으로 고온 전도에 의한 마이크로 웨이브 센서, 특히 제어부(11) 내부 장치의 소손을 예방하는데는 한계가 있었다. 또한, 노내 부상물이 상기 마이크로 웨이브 센서(3)의 혼(17)을 강타하여 흠을 내거나 내부에 끼어 막힘으로서 극초단파에 간섭을 주거나 전파 통로를 막아 장입레벨의 측정오차를 유발하는 문제가 발생할 수 있으며, 이로써, 측정불가 및 설비 트러블로 이어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 사용중인 마이크로 웨이브 센서(10)의 경우, 상기 제어부(11) 및 혼(17)이 일체형으로 구현되어 노열에 대한 내성이 적고 대형, 고중량으로 크레인등과 같은 장비가 없이는 분리가 불가하여 트러블 발생시 수리작업이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같이 고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서가 고온으로부터 노출되어 소손 및 오작동을 일으키는 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고로 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서에서 극초단파를 발생시키는 제어부를 극초단파주사부와 분리하여 고로로부터 멀리 떨어지게 설치함으로써 고온에 의한 제어부의 내부장치의 소손을 방지하고, 극초단파주사부 주 위로 냉각기체 및/또는 냉각수를 공급함으로써 고온으로부터 상기 마이크로 웨이브 센서를 보호하는 고로 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서의 냉각 및 보호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 센서의 냉각 및 보호장치는, 극초단파를 발생하고 고로로부터 반사되어 입사된 극초단파를 이용하여 장입레벨을 측정하는 제어부, 상기 극초단파가 진행하는 도파관 및 상기 극초단파를 고로로 주사하는 극초단파주사부(13)를 갖는 마이크로 웨이브 센서의 보호장치에 있어서,
상기 고로의 상부에 수직방향의 장폭으로 신장되어 내부에 적어도 하나의 공간을 갖는 하우징을 갖고, 상기 극초단파주사부는 상기 하우징의 내부공간에 위치하며, 상기 제어부는 상기 하우징의 외부공간에 위치하여 상기 도파관을 통해 상기 극초단파주사부와 연결되어 상기 제어부를 고로의 열로부터 보호하며,
상기 하우징의 상부측의 제1공간(A1) 내부로 냉각체를 주입시키는 적어도 하나의 냉각체 주입수단; 및 상기 하우징의 하부측의 제2공간(A2)에서 상기 고로로부터의 열을 에어커튼 형태로 차단시키는 냉각기체 주입수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 냉각체 주입수단은 냉각기체 또는 냉각수 중 하나를 상기 제1 공간(A1) 또는 상기 하우징 내부에 주입시킨다.
또한, 상기 냉각체 주입수단은 냉각기체를 상기 제1공간(A1)에 주입 및 배출시키도록 하우징의 상부측에 연결되는 기체 주입관 및 배출관을 포함한다.
또한, 상기 냉각체 주입수단은 냉각수를 상기 하우징의 상부측 내부에 순환시키도록 상기 하우징의 내부에 외형에 따라 형성된 냉각수통로; 및 상기 냉각수통로와 연결되어 상기 냉각수를 주입 및 배출시키는 냉각수 주입관 및 배출관을 포함한다.
나아가, 상기 냉각기체 주입수단은 상기 하우징의 하부측 외형을 따라 외곽에 배치되어 냉각기체를 공급하는 환영공급관; 및 상기 환영공급관에서부터 다수 지점으로 상기 하우징의 하부측에 연결되어 상기 냉각기체를 에어커튼 형태로 상기 하우징의 제2공간(A2)내에 주입시키는 냉각기체 주입관을 포함한다.
본 발명은 고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치를 제공하기 위한 것으로서, 기존의 일체형이던 마이크로 웨이브 센서에서 극초단파가 진행할 수 있는 도파관을 이용하여 극초단파를 발생시키는 제어부와 상기 극초단파를 주사하는 극초단파주사부를 분리하여 설치하고, 상기 극초단파주사부에 냉각수나 냉각기체를 공급하여 극초단파주사부를 보호하고, 또한 상기 극초단파주사부가 마련되는 혼부에 냉각기체를 커튼 형태로 주입함으로써 고로 내부에서 상기 혼부로의 이물질 유입을 예방한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 웨이브 센서의 보호장치의 개략구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 센서(3)는 고로(1)와 멀리 떨어져 외부에 위치되며 극초단파를 발생시키고 이후에 반사되어 입사되는 극초단파를 이용하여 장입레벨을 계산하는 제어부(11), 상기 제어부(11)에 의해 발생된 극초단파가 진행하는 도파관(12), 상기 도파관(12)을 보호하는 도파관케이블(12a) 및 상기 도파관(12)을 따라 진행된 상기 극초단파를 주사하는 극초단파주사부(13)로 구성된다. 이때, 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 센서(3)의 제어부(11)는 상기 고로(1)의 열로부터 상기 제어부(11) 내의 각종 장치들을 보호하기 위하여 상기 고로(1)와 멀리 떨어진 외부에 위치한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 센서 보호장치(100)는, 크게 고로(1)로부터 떨어져 냉각효과를 갖도록 수직방향의 장폭으로 신장된 내부에 소정의 공간을 갖는 하우징(10), 상기 하우징(10)의 상부측에 상기 하우징(10)의 내부에 냉각체를 주입시키도록 제공되는 적어도 하나 이상의 냉각체 주입수단(30), 상기 하우징(10)의 상부측 외주면으로 극초단파주사부(13)와 외부의 제어부(11) 사이에 연결되는 케이블(12a)을 보호하도록 설치되는 밀폐형 연결구(70)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)은 크게 상부하우징(10a)과 하부 하우징(10b)으로 구분되며, 상기 상부하우징(10a)과 상기 하부하우징(10b)은 제1플랜지(21)로 연결된다. 상기 상부하우징(10a)은 상기 극초단파주사부(13)의 케이블 연결부위가 위치되는 제1공간(A1)을 갖고, 상기 하부하우징(10b)은 상기 상부하우징(10a)의 하부와 상기 고로(1)상에 제2플랜지(22)로 연결되어 신장되며, 상기 극초단파주사부(13)의 주사부위가 위치되는 제2공간(A2)을 갖는다.
고로(1) 내부의 가스 등 이물질로부터 상기 극초단파주사부(13)를 보호하기 위하여 상기 하부하우징(10b)을 신장하여 상기 고로(1) 상부가 연결된 제2플랜지(22)형태로 연결하되, 상기 하부하우징(10b)은 길이가 상기 극초단파주사부(13) 보다 설정된 소정 길이만큼 더 길게 신장된다. 따라서, 상기 극초단파주사부(13)의 바로 아래에서 상기 냉각기체 주입수단(50)을 설치하여 상기 고로(1) 내부로부터 올라오는 가스 등의 이물질을 커튼형태로 차단한다.
상기 제어부(11)는 상기 하우징(10)으로부터 멀리 떨어진 외부에 설치되어 상기 고로(1)로부터 전달되는 열로부터 상기 제어부(11)내의 각종 장치들을 보호하고 이로써, 기기의 오동작을 예방한다.
또한, 상기 냉각체 주입수단(30)은 냉각기체 또는 냉각수 중 적어도 하나를 상기 제1공간(A1) 또는 상기 상부하우징(10a)의 내부에 주입시키도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 상기 냉각체 주입수단(30)은 냉각기체를 상기 상부하우징(10a)의 제1공간(A1)에 주입 및 배출시키도록 상기 상부하우징(10a)의 양측에 연결되는 기 체 주입관 및 배출관(32)(34)을 포함하거나 또는 냉각수를 상기 상부하우징(10a)의 내부에 순환시키도록 상기 상부하우징(10a)의 원주를 따라 형성된 냉각수통로(36) 및 상기 냉각수통로(36)와 연결되고 상기 상부하우징(10a)의 양측에 연결되는 냉각수 주입관 및 배출관(38)(40)을 포함한다.
상기 냉각체 주입수단(30)은 바람직하게는 상기 극초단파주사부(13)를 냉각 및 보호하기 위한 것으로서, 상기 냉각기체 주입관(32)을 통해 상기 극초단파주사부(13)가 위치하는 상부하우징(10a)의 제1공간(A1) 내부로 질소기체를 주입하고, 상기 냉각기체 배출관(34)을 통해 상기 내부의 질소기체를 배출한다. 이로써, 상기 제1공간(A1) 또는 상기 상부하우징(10a) 내부를 냉각시키는 것이다.
상기한 바와 같이, 고로(1) 작업은 내부의 상황에 따라 온도가 급격히 상승하게 되는 경우가 있다. 이때, 급격한 열로부터 상기 극초단파주사부(13)를 보호하기 위하여 본 발명의 냉각체 주입수단(30)은 냉각수를 주입 및 배출한다. 다시 말하면, 상기 극초단파주사부(13) 주위의 온도가 급격히 상승하는 경우, 도면에는 미도시 되었으나, 온도검출부에서 상기 극초단파주사부(13) 주위의 온도를 검출하고 상기 검출된 온도에 따라 상기 냉각체 주입수단(30)의 냉각수 주입관(38)을 통해 소정량 및 소정온도를 갖는 냉각수가 상기 상부하우징(10a)의 원주를 따라 형성된 냉각수통로(36)로 주입된다. 상기 주입된 냉각수는 상기 냉각수통로(36)를 거쳐 냉각수 배출관(40)으로 배출된다. 상기한 바와 같이, 냉각수의 주입은 상기 극초단파 주사부(13)의 주위온도에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 상기 냉각기체는 바람직하게는 질소기체로서 퍼지형태로 주입되며 상기 냉각수는 바람직하게는 적정 냉각온도를 갖는 물을 사용한다.
나아가, 상기 냉각기체 주입수단(50)은 상기 하부하우징(10b)의 원주를 따라 외곽에 배치된 냉각기체 환형공급관(52) 및 상기 공급관(52)에서부터 다수 지점으로 상기 하부하우징(10b)에 연결되어 냉각기체를 커튼형태로 상기 하부하우징(10b)의 제2공간(A2) 내부로 주입시키는 냉각기체 주입관(54)를 포함한다.
상기한 바와 같이, 고로(1) 작업 중 내부 환경변화에 따라 상기 고로(1) 내부의 가스 또는 이물질이 상기 하부하우징(10b)으로 유입되어 상기 극초단파의 주사를 방해하게 되고 이로써 정확한 장입레벨 측정이 어렵기 때문에 상기 극초단파주사부(13)의 하부에 냉각기체를 커튼형태로 주입하여 상기 가스 또는 이물질의 유입을 방지하는 것이다. 상기 냉각기체 주입수단(50)은 바람직하게는 상기 극초단파주사부(13)의 하부에 형성된다. 바람직하게는 외부로부터 전달된 냉각기체는 상기 하부하우징(10b)의 외주면을 따라 형성된 환형공급관(52)으로 공급되고, 이어 상기 환형공급관(52)과 연결되어 상기 하부하우징(10b) 내부로 상기 냉각기체를 공급하기 위해 마련된 냉각기체 주입구(54)를 통해 상기 하부하우징(10b)의 제2공간(A2)으로 주입되는 것이다. 이때, 상기 하부하우징(10b)의 제2공간(A2) 내부로 공급되는 냉각기체가 에어커튼을 형성하여 고로(1) 내부의 가스 및 이물질이 상기 하부하우징(10b)의 제2공간(A2) 내부로 유입되지 않도록 적절한 개수로 상기 냉각기체 주입관(54)이 마련된다.
상술한 상세한 설명 및 도면의 설명은 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 치환, 변경 또는 수정이 가능할 것이다.
본 발명에 의하면, 노내 온도가 급상승한 경우에도 극초단파를 발생시키는 제어부와 극초단파를 주사하는 극초단파주사부를 분리하기 때문에 별도의 냉각없이도 고온에 의한 제어부 내의 카드의 열화소손이 방지되고, 상기 극초단파주사부의 수냉이 가능하므로 고온으로부터 보호가 가능하며, 고로 내부의 변동에 의해 상부로 비산되는 장입물과 먼지류가 유입되는 것을 방지할 수 있어, 열화로 인한 마이크로 웨이브 센서를 보호하고 안정된 장입레벨 측정이 가능하다.
Claims (6)
- 극초단파를 발생하고 고로(1)로부터 반사되어 입사된 극초단파를 이용하여 장입레벨을 측정하는 제어부(11), 상기 극초단파가 진행하는 도파관(12) 및 상기 극초단파를 고로(1)로 주사하는 극초단파주사부(13)를 갖는 마이크로 웨이브 센서의 보호장치에 있어서,상기 고로(1)의 상부에 수직방향의 장폭으로 신장되어 내부에 적어도 하나의 공간을 갖는 하우징(10)을 갖고, 상기 극초단파주사부(13)는 상기 하우징(10)의 내부공간에 위치하며, 상기 제어부(11)는 상기 하우징(10)의 외부공간에 위치하여 상기 도파관(12)을 통해 상기 극초단파주사부(13)와 연결되어 상기 제어부(11)를 고로(1)의 열로부터 보호하며,상기 하우징(10)의 상부측의 제1공간(A1) 내부로 냉각체를 주입시키는 적어도 하나의 냉각체 주입수단(30); 및 상기 하우징(10)의 하부측의 제2공간(A2)에서 상기 고로(1)로부터의 열을 에어커튼 형태로 차단시키는 냉각기체 주입수단(50)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서의 보호장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 냉각체 주입수단(30)은,냉각기체 또는 냉각수 중 하나를 상기 제1공간(A1) 또는 상기 하우징(10) 내부에 주입시키는 것을 특징으로 하는 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 냉각체 주입수단(30)은,냉각기체를 상기 제1공간(A1)에 주입 및 배출시키도록 하우징(10)의 상부측에 연결되는 기체 주입관 및 배출관(32)(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 냉각체 주입수단(30)은,냉각수를 상기 하우징(10)의 상부측 내부에 순환시키도록 상기 하우징(10)의 내부에 외형에 따라 형성된 냉각수통로(36); 및상기 냉각수통로(36)와 연결되어 상기 냉각수를 주입 및 배출시키는 냉각수 주입관 및 배출관(38)(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 냉각기체 주입수단(50)은,상기 하우징(10)의 하부측 외형을 따라 외곽에 배치되어 냉각기체를 공급하는 환형공급관(52); 및상기 환형공급관(52)에서부터 다수 지점으로 상기 하우징(10)의 하부측에 연결되어 상기 냉각기체를 에어커튼 형태로 상기 하우징(10)의 제2공간(A2)내에 주입시키는 냉각기체 주입관(54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장입레벨 측정용 마이크로 웨이브 센서 보호장치.
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