KR100325110B1 - 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정장치 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대탕도의 상하부 외측 철피에 설치한 기전력 센서를 이용하여 보다 안전하고 간편하게 대탕도 내의 용융물 높이를 자동으로 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 하나의 전극이 대탕도의 상부외측 철피에 예상 최대 용융물 높이의 소정위치에 부설되고 다른 하나의 전극은 상기 전극에서 수직 하방향의 대탕도 하부 외측 철피에 부설되어 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 발생하는 센서 간의 기전력을 감지하기 위한 기전력 센서와, 상기 복수의 전극에 발생된 기전력을 전도하기 위한 보상도선과, 발생된 기전력을 전압의 크기 데이타 형태로 수집하는 데이타 로깅시스템, 및 기전력과 용융물 높이 간의 상관식을 통해 상기 데이타 로깅시스템에 수집된 기전력에 의한 전압크기 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 산출하여 모니터 상에 측정 데이타를 연속적으로 디스플레이하는 컴퓨터를 구비하여 이루어진 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정장치와, 이를 이용한 대탕도 내의 용융물 높이 자동 측정방법을 제공한다.

Description

고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정장치 및 그 방법

본 발명은 제철소에서 고로로 부터 제조된 용융물인 용선과 스라그를 분리·수송하는 대탕도의 용융물 높이를 자동으로 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대탕도의 상하부 외측 철피에 설치한 기전력 센서를 이용하여 보다 안전하고 간편하게 대탕도 내의 용융물 높이를 자동으로 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

철광석으로 부터 용선을 제조하는 고로 조업시에 고로의 내부에 장입되는 철광석이 로내에서 환원 및 용융되어 고로의 하부인 노저에 모이게 된다. 이렇게 노저에 용융물이 일정량 모이게 되면, 출선구를 통해 용융물이 고로 밖으로 주기적으로 배출된다. 이때, 상기 용융물은 용선과 스라그로 이루어져 있는 데, 이 용융물 내의 용선과 스라그는 배출후 대탕도에서 분리되어, 용선은 레들 또는 토페도타로 수송하여 후공정인 제강공정에 공급되어 용강의 생산에 사용되며, 스라그는 수재처리에 의해 입상의 수재로 제조되어 건조를 거친 후, 시멘트 공장의 원료 등으로 재사용되거나, 수재처리를 거치지 않은 스라그는 스라그 배재장에 유입되어 응고시킨 후, 매립 등의 방법으로 처리되어 진다.

이와 같이, 고로의 출선구와 연결된 대탕도에는 스라그와 용선이 액상의 형태로 흘러가게 된다. 도 1에는 출선구와 연결되는 일반적인 대탕도의 모식도를 나타내었다. 상기 도 1에 도시된 바의 대탕도 내의 액상 용융물 온도는 약 1500℃의 고온이다. 따라서, 일시적인 용융물의 배출량 증대 등의 원인에 의해 대탕도 상부로 용융물이 넘쳐 흐를 수 있으며, 이 경우 고온의 용융물에 의해 화재가 발생하거나 주변설비의 파손이 발생될 수 있으며 , 이로 인해 조업자의 안전사고 등을 초래하는 문제가 있다.

따라서, 이 용융물의 안전한 관리를 위해서는 대탕도 내의 용융물 높이의 엄격한 관리가 요청된다. 현재, 이 대탕도 내의 용융물 높이의 관리는 조업자의 목측에 의하여 관리되는 것이 대부분이다. 이 경우, 경시적으로 연속적인 관리가 어려울 뿐아니라, 조업자가 항상 대탕도의 주변에 있어야 하는 등, 안전 및 조업인원 배치 등의 어려움이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 대탕도 내의 용융물이 넘쳐 흐르는 것을 방지하기 위하여 대탕도에서의 용융물의 높이를 자동으로 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 대탕도 내의 용융물이 넘쳐 흐르는 것을 방지하기 위하여 대탕도에서의 용융물의 높이를 보다 간편하고 연속적으로 자동 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정장치는, 하나의 전극이 대탕도의 상부외측 철피에 예상 최대 용융물 높이의 소정위치에 부설되고 다른 하나의 전극은 상기 전극에서 수직 하방향의 대탕도 하부 외측 철피에 부설되어 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 발생하는 센서 간의 기전력을 측정하기 위한 기전력 센서와, 상기 복수의 전극에 발생된 기전력 차를 전도하기 위한 보상도선과, 발생된 기전력 차를 전압의 크기 데이타 형태로 수집하는 데이타 로깅시스템, 및 기전력과 용융물 높이 간의 상관식을 통해 상기 데이타 로깅시스템에 수집된 기전력에 의한 전압크기 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 산출하여 모니터 상에 측정 데이타를 연속적으로 디스플레이하는 컴퓨터를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동 측정방법은, 기전력 센서의 복수전극을 대탕도의 외부 철피 상하단에 각각 설치하여 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 발생하는 전극 간의 기전력 차를 감지하는 과정과, 상기 감지된 기전력 차를 전압크기 형태의 데이타로 데이타 로깅시스템에 수집하는 과정과, 상기 수집된 기전력 데이타를 이용하여 기전력과 용융물 높이 간의 상관식을 통해 대탕도 내의 용융물 높이를 산출하는 과정, 및 산출된 용융물의 높이 데이타를 모니터에 디스플레이하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 출선구와 연결되는 대탕도의 모식도,

도 2는 본 발명에 따른 대탕도 내의 용용물 높이 자동측정장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 기전력과 용용물 높이 간의 상관관계도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

21 : 대탕도 22 : 용융물

23-1,23-2 : 기전력 센서 24 : 보상도선

25 : 데이타 로깅시스템 26 : 컴퓨터

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 대탕도 내의 용용물 높이 측정장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 기전력과 용용물 높이 간의 상관관계도이다.

먼저, 본 발명에 따른 대탕도 내의 용용물 높이 자동 측정방법을 구현하기 위한 장치의 구성을 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 측정장치는 하나의 전극(23-1)이 대탕도(21)의 상부외측 철피에 예상 최대 용융물 높이의 소정위치에 부설되고, 다른 하나의 전극(23-2)은 상기 전극(23-1)에서 수직 하방향의 대탕도 하부 외측 철피에 부설되어 대탕도(21) 내의 용융물(22)의 높이 변화에 의해 발생하는 상기 복수의 전극(23-1,23-2) 간의 전압차인 기전력을 감지하기 위한 기전력 센서(23)와, 상기 복수의 전극(23-1,23-2)에 발생된 기전력을 전도하기 위한 보상도선(24)과, 발생된 기전력을 전압의 크기 데이타 형태로 수집하는 데이타 로깅시스템(25), 및 기전력과 용융물 높이 간의 상관관계식을 통해 상기 데이타 로깅시스템(25)에 수집된 기전력에 의한 전압크기 데이타를 이용하여 대탕도(21) 내의 용융물 높이를 산출하여 모니터 상에 측정 데이타를 디스플레이하는 컴퓨터(26)로 구성된다.

본 발명에 따른 대탕도 내의 용융물 높이 자동 측정방법은, 복수의 전극(23-1,23-2)을 대탕도(21)의 외부 철피 상하단에 각각 설치하고 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 발생하는 전극(23-1,23-2) 간의 전압차인 기전력을 감지하는 단계, 상기 감지된 기전력을 데이타 로깅시스템(25)에 수집하는 단계, 및 상기 수집된 기전력 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 측정하는 단계를 구비하여 대탕도 내의 용융물 높이를 측정하고 높이의 변화추세를 해석하는 측정방법이다.

본 발명에 의해 대탕도 내의 용융물 높이를 측정하기 위해서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 우선 대탕도 외측 상하부 철피에 용융물 높이 변화에 따른 전압차를 감지하기 위한 전극(23-1,23-2)을 부착해야 하며, 이 부착된 기전력 센서의 한 전극(23-1)은 대탕도의 예상 최대 용융물 높이보다 높은 대탕도의 상부외측 철피의 소정 위치에 부설하고, 다른 전극(23-2)은 상기 전극(23-1)에서 수직 하방향의 대탕도 하부 외측 철피에 부설한다. 상기 기전력을 측정하기 위한 전극은(23-1,23-2) 도체저항이 1.42Ω/M, 외경이 2.2mm인 구리전극을 사용하여 실고로 대탕도의 외측 철피에 용접하며, 상기 전극을 설치하는 시기는 대탕도의 수리기간이 적당하다. 상기 기전력 센서(23)를 동작시키면 대탕도 내의 용융물의 높이 차에 의해 발생되는 상기 전극(23-1,23-2) 간의 전압차인 기전력을 발생시킨다.

상기와 같이 기전력 센서(23)를 통해 발생된 기전력은 전극의 보상도선을 통해 후단의 데이타 로깅시스템을 통하여 전압의 크기 형태로 수집된다. 데이타 로깅시스템을 통하여 변환된 데이타 신호는 데이타 연산 및 처리를 위한 컴퓨터로 전송하게 된다. 이때, 고로의 대탕도 주변은 고온, 소음, 분진 등의 발생으로 열악한 상태에 있으므로 상기한 방법에 의해 구축된 데이타 처리용 컴퓨터는 대탕도로 부터 분리된 장소에 설치하는 것이 바람직하다.

측정된 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 측정하기 위해서는 감지된 기전력과 대탕도 내의 용융물 높이 간의 상관식이 필요하다. 본 출원인은 측정된 기전력과 대탕도 내의 용융물 높이 간의 상관관계에 대한 연구와 실험을 한 결과 도 3에 도시된 바의 측정된 기전력과 용융물 높이 간의 상관관계를 얻을 수 있었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 측정된 기전력과 용융물 높이 간에는 양호한 비례관계를 얻을 수 있으며, 측정된 기전력과 용융물 높이 간에는 다음의 수학식 1과 같은 일차식의 관계를 얻을 수 있었다.

용융물의 높이(mm) = 기전력(mV) / 0.0014 - 165

따라서, 상기 데이타 로깅시스템에 수집된 기전력 데이타를 상기의 수학식 1에 대입하여 대탕도 내의 용융물 높이를 구할 수 있다. 예컨대, 대탕도의 최대 허용 용융물 높이에 용융물이 도달할 때, 대탕도에 설치된 기전력 센서에서 측정된 기전력이 0.4317mV를 나타내었다면, 상기와 같이 측정된 기전력을 상기 수학식 1에 대입함으로써 대탕도 내의 용융물 높이는 143.36mm가 되며, 이를 관리자의 모니터에 디스플레이시킴으로서 대탕도 내에서의 용융물이 높이를 관측할 수 있으며, 용융물의 최대 허용 높이에 도달되는 상태를 관측하여 조업의 중단여부를 판단할 수가 있게 되는 것이다.

상기와 같이 얻어진 용융물의 높이는 컴퓨터에 의해 연속적으로 화면에 디스플레이하여 관리된다. 이때, 용융물의 높이가 임의로 설정된 최대 허용 용융물 높이에 도달되면 적절한 조업대책을 통해 용융물 높이의 하강을 유도할 수 있다.

상술한 바의 본 발명에 따르면, 고로 대탕도의 주변에 조업자를 배치하지 않고도 대탕도 내의 용융물 높이를 간단한 방법으로 정확히 측정할 수 있으며, 조업자의 안전사고를 미연에 방지함은 물론, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하나의 전극이 대탕도의 상부외측 철피에 예상 최대 용융물 높이의 소정위치에 부설되고 다른 하나의 전극은 상기 전극에서 수직 하방향의 대탕도 하부 외측 철피에 부설되어 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 상기 복수의 전극 간에 발생하는 기전력을 감지하기 위한 기전력 센서와, 상기 복수의 전극에 발생된 기전력을 전도하기 위한 보상도선과, 발생된 기전력을 전압의 크기 데이타 형태로 수집하는 데이타 로깅시스템, 및 기전력과 용융물 높이 간의 비례관계를 통해 상기 데이타 로깅시스템에 수집된 기전력에 따른 전압크기 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 산출하여 모니터 상에 측정 데이타를 연속으로 디스플레이하는 컴퓨터를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정장치.
2. 기전력 센서를 구성하는 복수의 전극을 대탕도의 외부 철피 상하단에 각각 설치하여 대탕도 내의 용융물의 높이 변화에 의해 복수의 전극 간에 발생하는 기전력을 감지하는 과정과, 상기 감지된 기전력을 전압크기 형태의 데이타로 데이타 로깅시스템에 수집하는 과정과, 기전력과 용융물 높이 간의 비례관계를 통해 상기 수집된 기전력 데이타를 이용하여 대탕도 내의 용융물 높이를 산출하는 과정, 및 산출된 용융물의 높이 데이타를 모니터에 디스플레이하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고로 대탕도 내의 용융물 높이 자동측정방법.

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