JP2019513968A - 耐火物統合管理システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、耐火物の内部に少なくとも一部分が挿入されているケーブルモジュール；前記耐火物の外部に配置され、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号を測定する計測モジュール；前記計測モジュールで測定された電流信号に基づいて前記耐火物の状態を判断し、前記耐火物の状態を表示して、前記耐火物に対する管理情報を生成する統合管理モジュール；及び前記統合管理モジュールから管理情報を受けるローカル端末；を含み、前記ケーブルモジュールは、前記耐火物の内部に配置される一つ以上のケーブルを含み、前記ケーブルは、両端が前記計測モジュールと結合された金属電線と、前記金属電線の外側面の少なくとも一部分にコーティングされ、前記耐火物の温度上昇時に溶けながら前記金属電線の膨張空間を確保する空間確保用コーティング層とを含んで構成され、耐火物の状態を即時に把握して管理するための耐火物統合管理システム及び制御方法に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、耐火物統合管理システム及びその制御方法に関し、より詳細には、耐火物の状態を即時に把握し、前記耐火物を効率的に管理するための耐火物統合管理システム及びその制御方法に関する。
一般に、製鉄工程などに用いられる加熱炉、熱処理炉、焼成炉、高炉などの各種工業炉の内部には、耐火れんが、キャスタブルなどの耐火物が設置され得る。
耐火物は、工業炉の工程進行に従って、高温の状況に長時間晒されるおそれがあり、この場合、耐火物は、熱衝撃によって損傷を受けることになる。
しかし、耐火物は、工業炉の内部に配置され、前記耐火物への損傷有無を即時に判断するのに多くの制約を伴う。
また、このような耐火物は、熱衝撃による損傷位置及び損傷程度を把握しにくいという問題を有している。
これによって、耐火物の適切な補修及び交替時期が経過すると、損傷した耐火物は、工業炉の工程過程に影響を与え、製作される生産品に欠陥を発生させるので、品質に悪影響を及ぼすことになる。
また、耐火物の損傷は、工業炉の内部に設置された耐火物が離脱する原因となる。
また、耐火物の離脱現象は、耐火物が離脱した領域を介して流れ出る溶鉄によって発生する熱損失、外部設備の損傷及び現場作業者の安全事故などの原因となる。
本発明が解決しようとする課題は、耐火物の状態を即時に把握し、前記耐火物を効率的に管理できる耐火物統合管理システム及びその制御方法を提供することにある。
耐火物の内部に少なくとも一部分が挿入されているケーブルモジュール；前記耐火物の外部に配置され、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号を測定する計測モジュール；前記計測モジュールで測定された電流信号に基づいて前記耐火物の状態を判断し、前記耐火物の状態を表示して、前記耐火物に対する管理情報を生成する統合管理モジュール；及び前記統合管理モジュールから管理情報を受けるローカル端末；を含み、前記ケーブルモジュールは、前記耐火物の内部に配置される一つ以上のケーブルを含み、前記ケーブルは、両端が前記計測モジュールと結合された金属電線と、前記金属電線の外側面の少なくとも一部分にコーティングされ、前記耐火物の温度上昇時に溶けながら前記金属電線の膨張空間を確保する空間確保用コーティング層とを有することを特徴とする耐火物統合管理システムを提供する。
また、耐火物統合管理システムを制御するにおいて、前記計測モジュールによって、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号が測定される段階；前記統合管理モジュールによって、前記計測モジュールで測定された電流信号による前記耐火物の状態が判断される段階；前記統合管理モジュールによって、前記耐火物の状態が前記データ出力部に表示される段階；及び前記統合管理モジュールによって、前記耐火物に対する管理情報が前記ローカル端末に伝送されるようにする段階；を含む耐火物統合管理システムの制御方法を提供する。
本発明に係る耐火物統合管理システム及びその制御方法は、次のような効果を有する。
第一、耐火物の内部にケーブルモジュールを設置することによって、熱及び衝撃によって耐火物が亀裂及び破損などの損傷を受けたとき、即時に前記耐火物の状態を判断し、前記耐火物を効率的に管理できるという利点を有する。
第二、耐火物での深さに応じてケーブルモジュールを互いに独立的に配置することによって、耐火物の損傷位置及び損傷情報を容易に把握できるという利点を有する。
第三、耐火物の内部に挿入するケーブルモジュールが、突出した突起を含むスクリュー形状又は複数の個別電線が絡み合ったツイスト形状に形成されることによって、ケーブルモジュールと耐火物とを堅固に結合できるという利点を有する。
第四、金属電線の外側面に、耐火物の温度上昇時に溶けるコーティング層が形成されることによって、前記耐火物の温度上昇時、ケーブルモジュールの金属電線が膨張可能にする空間を有するという利点を有する。
以下、上述した解決しようとする課題が具体的に実現され得る本発明の好ましい各実施例を添付の図面を参照して説明する。本実施例を説明するにおいて、同一の構成については同一の名称及び同一の符号を付し、これに伴う付加的な説明は下記で省略する。
以下、図１〜図５を参照して本発明に係る耐火物統合管理システムを説明する。
図１〜図５に示したように、本実施例に係る耐火物統合管理システムは、耐火物５０、ケーブルモジュール１００、計測モジュール２０、統合管理モジュール３０、及びローカル端末４０を含む。
前記ケーブルモジュール１００が内蔵された前記耐火物５０を製造するにおいて、前記ケーブルモジュール１００は、前記耐火物５０の形状及びサイズに応じて異なる位置及び高さで独立的に前記耐火物５０に配置される。
前記耐火物５０の乾燥後、前記ケーブルモジュール１００は、前記耐火物５０の外部に設置された前記計測モジュール２０と連結される。
その後、前記計測モジュール２０が設置された前記耐火物５０は、工業炉などの設備に設置される。
前記ケーブルモジュール１００には電流が流れ、前記計測モジュール２０で測定される電流信号は、前記耐火物５０の脱落、溶融、亀裂、破損及び侵食などによる前記耐火物５０の状態に応じて変化する。
また、前記ケーブルモジュール１００は、前記耐火物５０の内部に少なくとも一部分が挿入されて配置される一つ以上のケーブルを含む。
具体的には、前記ケーブルモジュール１００は、前記耐火物５０での深さに応じて互いに独立的に配置される第１ケーブル１１０、第２ケーブル１２０及び第３ケーブル１３０を含む。
前記第１ケーブル１１０、第２ケーブル１２０及び第３ケーブル１３０の両端部は、前記耐火物５０の外部に露出し、前記耐火物５０の外部に配置された前記計測モジュール２０と連結される。
また、前記第１ケーブル１１０、第２ケーブル１２０及び第３ケーブル１３０は、前記計測モジュール２０と独立的に連結されてそれぞれ閉ループを形成する。
これによって、前記計測モジュール２０では、前記第１ケーブル１１０、第２ケーブル１２０及び第３ケーブル１３０の電流信号をそれぞれ測定することができる。
したがって、前記電流信号を通じて、現場作業者は、前記耐火物５０の損傷位置及び損傷状態を容易に把握することができる。
結果的に、現場作業者及び担当者は、より即時に且つ正確に前記耐火物５０の損傷位置及び損傷状態を把握できるので、前記耐火物５０の迅速な補修及び交替作業が行われ、安全事故の危険性を最小化することができる。
前記第１ケーブル１１０、第２ケーブル１２０及び第３ケーブル１３０は実質的に同一の構造を有するので、以下では、前記第１ケーブル１１０に限定して説明する。
前記第１ケーブル１１０は、金属電線及び空間確保用コーティング層１１３を含んで構成される。
前記金属電線は、スクリュー形状の電線本体１１１、前記電線本体１１１の外側面の少なくとも一部分に突出形成された突起１１１ａ、及び前記計測モジュール２０と連結されるように両端部に構成されたモジュール連結端子１１５を含む。
前記金属電線の前記電線本体１１１が、スクリュー形状に表面自体が屈曲を有して形成されることによって、前記電線本体１１１の表面積は、円形の断面を有する一般的な金属電線より単位長さ当たりに広い表面積を有するようになる。
さらに、前記突起が前記電線本体１１１の表面積に突出形成され、前記金属電線が耐火物と接触する表面積が広くなる。
結果的に、スクリュー形状の前記電線本体１１１と鋸歯状の突起が耐火物を固定できるようになり、前記耐火物５０と前記ケーブルモジュール１００との結合構造が強化され得る。
また、前記金属電線と前記耐火物５０とが接触する表面積を広げるために、前記電線本体１１１の外側面が部分的に不規則に沈降して形成されてもよい。
本発明は、上述した実施例に限定されなく、前記金属電線は、電線本体１１１と、前記電線本体１１１の外側面の少なくとも一部分に不規則に接着する耐火物結束部材とを含んで構成されてもよい。
前記耐火物結束部材は、ホットファイバーなどの金属材質繊維で構成されてもよく、前記電線本体１１１の外側面に付着しながら前記耐火物５０の内部に投入され、前記耐火物５０を構成する各材料とうまく絡み付くようになる。
したがって、前記耐火物５０と前記金属電線との結合構造が強化されるので、前記耐火物５０の脱落現象が減少するようになる。
前記金属電線には、前記耐火物５０が伝達する熱によって容易に溶けたり膨張することを防止するために、耐熱性に優れたＳＵＳ材質が使用されてもよい。
前記金属電線に使用される材質はこれに限定されなく、前記金属電線は、耐熱性に優れ、電流がよく通る金属を含んでもよい。
また、前記金属電線の構造は、電流がよく通るように銅線が中心に位置し、前記耐火物５０の熱によって前記銅線が容易に溶融されることを防止するために、前記銅線の外側をＳＵＳ線で覆う形態で構成されてもよい。
前記空間確保用コーティング層１１３は、前記金属電線の外側面の少なくとも一部分にコーティングされ、前記耐火物５０の温度上昇時に溶けながら前記金属電線の膨張空間を確保する。
前記耐火物５０の温度上昇と共に前記金属電線が膨張すると、前記金属電線は、前記空間確保用コーティング層１１３によって形成された膨張空間の少なくとも一部分を充填するようになる。
これによって、前記空間確保用コーティング層１１３は、前記耐火物５０が伝達する熱によって溶けるようになり、その結果、コーティング液の形態で前記耐火物５０の外部に排出される。
本発明は、上述した実施例に限定されなく、前記耐火物５０の外部には、排出された前記コーティング液を収容・保管できる貯蔵タンクが配置されてもよい。
前記貯蔵タンクは、前記コーティング液を収容・保管するだけでなく、前記コーティング液が前記耐火物５０の内部に再び挿入されるように案内する役割をすることができる。
前記空間確保用コーティング層１１３はパラフィンで構成されてもよい。
前記空間確保用コーティング層１１３の材質は、これに限定されなく、前記金属電線より溶融点が低く、コーティングの過程が簡単であり、電流を通さない材質であれば、前記空間確保用コーティング層１１３を構成する材質として使用可能である。
前記計測モジュール２０は、前記耐火物５０の外部に配置され、前記ケーブルモジュール１００に流れる電流信号を測定する。
具体的には、前記計測モジュール２０は、センシング部２１及びデータ送信部２３を含む。
前記センシング部２１は、前記ケーブルモジュール１００に流れる電流信号を測定する。
前記データ送信部２３は、前記センシング部２１で測定された電流信号を前記統合管理モジュール３０に送信する。
本発明は、上述した実施例に限定されなく、前記計測モジュール２０は、アラーム手段をさらに含んで構成されてもよい。
前記アラーム手段は、前記耐火物５０の状態が正常状態の範囲から逸脱する場合、現場管理者が確認できるようにアラーム情報を表示する。
前記アラーム情報及びアラーム手段の制御信号は、前記統合管理モジュールから伝送され得る。
前記アラーム手段は、前記耐火物５０と隣接して配置され、警報音及び指示灯で前記耐火物５０の状態を表示する。
前記警報音の音及び指示灯の色は、前記耐火物５０の損傷状態に応じて変更され、これによって、現場作業者がリアルタイムで確認し、前記耐火物５０の補修及び交替が即時に行われるようにする。
前記統合管理モジュール３０は、前記計測モジュール２０で測定された電流信号に基づいて前記耐火物５０の状態を判断し、前記耐火物の状態を表示し、前記耐火物５０に対する管理情報を生成する。
具体的には、前記統合管理モジュール３０は、データ受信部３１、データ分析部３３、データ保存部３7、データ出力部３5及び管理指示部３９を含む。
前記データ受信部３１は、前記データ送信部２３から伝達される電流信号を受信し、前記データ分析部３３に電流信号を伝達する。
前記データ分析部３３は、前記データ受信部３１から伝達される電流信号を演算することによって前記耐火物５０の状態を判断し、前記耐火物の状態に対する関連情報はデータ保存部３7に保存される。
具体的には、前記データ分析部３３は、前記データ保存部３7に保存されているデータ変換基準に基づいて、前記計測モジュール２０で測定された前記電流信号を分析する。前記のデータ変換基準では、該当の電流信号によって前記耐火物の状態が定義される。
結果的に、前記データ分析部３３による前記電流信号の分析結果によって前記耐火物５０の損傷状態及び位置が把握できる。
前記電流信号の分析は、前記耐火物５０の亀裂や破損による断絶のみならず、前記耐火物５０の亀裂空間に浸透した溶鉄によって発生するノイズ、及び前記耐火物５０の熱によって変化する電流信号などを含む。
前記耐火物５０の熱による電流信号の変化は、前記耐火物５０の亀裂程度及び位置を把握することができ、これによって、前記耐火物５０の亀裂開始時期及び亀裂進行速度及び程度を分析できるようにする。
また、前記データ分析部３３は、前記データ保存部３7に保存されている前記耐火物５０の数量及び履歴に基づいて前記耐火物５０の管理情報を把握することができる。
具体的には、前記データ分析部３３は、工業炉の区域別に配置された前記耐火物５０のうち損傷を受けた耐火物の在庫物量、前記耐火物５０の製品名、製造会社、製造日及び入庫日、Ｌｏｔ Ｎｏなどを含む製品履歴をリアルタイムで把握することができる。
前記データ保存部３7で保存された前記耐火物の状態は、前記耐火物５０の交替周期及び時期を把握するのに利用できる。
具体的には、前記耐火物５０の不良率、破損率、使用率などは、前記データ保存部３7に保存された耐火物の状態に関する情報に基づいて把握できるように分析され、前記統合管理モジュール３０で前記耐火物の損傷及び破損履歴を管理するために利用可能である。
前記データ出力部３5は、前記耐火物５０の状態、耐火物の在庫物量及び製品履歴、前記耐火物５０の損傷及び破損履歴を表示するようになる。
前記管理指示部３９は、前記耐火物５０に対する管理情報をローカル端末４０に送信し、現場管理者及び担当者がリアルタイムで前記耐火物５０の状態を確認できるようにする。
したがって、前記現場管理者及び担当者は、前記耐火物５０を即時に修理及び交替することができる。
前記ローカル端末４０は、前記統合管理モジュール３０から前記耐火物５０の管理情報を受け取る。
前記ローカル端末４０は、現場管理者及び担当者のノートパソコン及び携帯電話であってもよい。
前記ローカル端末４０に伝達される管理指示命令は、前記耐火物５０の状態に応じて異なる形に伝達され、これによって、現場管理者及び担当者は、前記耐火物５０の状態に合わせて管理を進めることができる。
前記ケーブルモジュール１００、前記計測モジュール２０、前記統合管理モジュール３０及びローカル端末４０を含む耐火物統合管理システムは、前記耐火物５０の統合管理を可能にし、前記耐火物５０の状態をリアルタイムでモニタリングできるようにし、最小の現場管理人員で前記耐火物５０を管理できるようにする。
以下、図６を参照して本発明に係る耐火物統合管理システムの制御方法を説明する。
図６に示したように、本発明に係る耐火物統合管理制御方法は、耐火物統合管理システムを制御するにおいて、電流信号測定段階（Ｓ１０）、耐火物状態判断段階（Ｓ２０）、アラーム情報表示段階（Ｓ３０）、耐火物状態ディスプレイ段階（Ｓ４０）及びローカル端末命令伝達段階（Ｓ５０）を含む。
前記電流信号測定段階（Ｓ１０）では、前記計測モジュール２０によって、前記ケーブルモジュール１００に流れる電流信号を測定する。
前記耐火物状態判断段階（Ｓ２０）では、前記統合管理モジュール３０によって、前記計測モジュール２０で測定された電流信号を分析し、前記耐火物５０の損傷程度及び位置を判断する。
前記アラーム情報表示段階（Ｓ３０）では、前記耐火物５０の状態が正常状態の範囲から逸脱する場合、前記耐火物５０と隣接して配置される前記アラーム手段でアラーム情報が表示される。
前記耐火物状態ディスプレイ段階（Ｓ４０）では、前記統合管理モジュール３０によって、前記耐火物５０の状態が前記データ出力部３5に表示される。
前記ローカル端末命令伝達段階（Ｓ５０）では、前記統合管理モジュール３０によって、前記耐火物５０に対する管理情報が前記ローカル端末４０に伝送される。
以下、図７を参照して本発明に係る耐火物統合管理システムに備えられたケーブルの第２実施例を説明する。
本実施例に係る耐火物統合管理システムに備えられたケーブルが前記耐火物５０と前記計測モジュール２０に結合される構造は、上述した第１実施例と実質的に同一であるので、これに対する詳細な説明は省略する。
但し、本実施例に係る耐火物統合管理システムに備えられたケーブルは、上述した第１実施例とは異なり、複数からなる個別電線２１０がツイスト形状に絡み合って形成された金属電線と、前記金属電線の外側面の少なくとも一部分にコーティングされている空間確保用コーティング層２２０とを含んで構成される。
これによって、前記金属電線は、耐火物と接触する表面積を広くし、前記耐火物をツイスト形状の間に固定し、前記耐火物５０と前記ケーブルモジュール１００との結合構造を強化できるようにする。
以上説明したように、本発明は、上述した特定の好ましい実施例に限定されなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱しない範囲で、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形の実施が可能であり、このような変形は本発明の範囲に属する。
本発明は、熱及び衝撃によって損傷を受けた耐火物の状態を判断し、耐火物の損傷位置及び損傷情報を容易に把握できるので、耐火物を効率的に管理し、製鉄工程などに用いられる加熱炉、熱処理炉、焼成炉、高炉などの各種工業炉の内部に設置して管理される耐火物統合管理システム及びその制御方法に広く使用可能である。
Claims (8)
- 耐火物の内部に少なくとも一部分が挿入されているケーブルモジュール；
前記耐火物の外部に配置され、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号を測定する計測モジュール；
前記計測モジュールで測定された電流信号に基づいて前記耐火物の状態を判断し、前記耐火物の状態を表示して、前記耐火物に対する管理情報を生成する統合管理モジュール；及び
前記統合管理モジュールから管理情報を受けるローカル端末；を含み、
前記ケーブルモジュールは、前記耐火物の内部に配置される一つ以上のケーブルを含み、前記ケーブルは、両端が前記計測モジュールと結合された金属電線と、前記金属電線の外側面の少なくとも一部分にコーティングされ、前記耐火物の温度上昇時に溶けながら前記金属電線の膨張空間を確保する空間確保用コーティング層と、を有することを特徴とする耐火物統合管理システム。 - 前記ケーブルモジュールは、前記耐火物での深さに応じて互いに独立的に配置される第１ケーブル及び第２ケーブルを含み、前記第１ケーブル及び第２ケーブルは、前記計測モジュールと独立的に連結されてそれぞれ閉ループを形成することを特徴とする、請求項１に記載の耐火物統合管理システム。
- 前記金属電線は、スクリュー形状の電線本体と、前記電線本体の外側面の少なくとも一部分に突出形成された突起と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の耐火物統合管理システム。
- 前記計測モジュールは、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号を測定するセンシング部、及び前記センシング部で測定された電流信号を前記統合管理モジュールに送信するデータ送信部を含み、前記統合管理モジュールは、前記データ送信部から伝達される電流信号を受信するデータ受信部、前記データ受信部から伝達される電流信号を演算することによって前記耐火物の状態を判断するデータ分析部、前記データ分析部で判断された前記耐火物の状態をモニタリングするように表示するデータ出力部、及び前記耐火物に対する管理情報をローカル端末に送信する管理指示部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の耐火物統合管理システム。
- 前記空間確保用コーティング層はパラフィン材質で構成され、前記金属電線は、複数からなる個別電線がツイスト形状に絡み合ったことを特徴とする、請求項１に記載の耐火物統合管理システム。
- 前記金属電線は、電線本体と、前記電線本体の外側面の少なくとも一部分に不規則に接着する耐火物結束部材と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の耐火物統合管理システム。
- 請求項１から６のいずれか１項による耐火物統合管理システムを制御するにおいて、
前記計測モジュールによって、前記ケーブルモジュールに流れる電流信号が測定される段階；
前記統合管理モジュールによって、前記計測モジュールで測定された電流信号による前記耐火物の状態が判断される段階；
前記統合管理モジュールによって、前記耐火物の状態が前記データ出力部に表示される段階；及び
前記統合管理モジュールによって、前記耐火物に対する管理情報が前記ローカル端末に伝送されるようにする段階；を含む耐火物統合管理システムの制御方法。 - 前記耐火物の状態が正常状態の範囲から逸脱する場合、前記耐火物と隣接して配置されるアラーム手段でアラーム情報が表示される段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の耐火物統合管理システムの制御方法。
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