KR100347599B1 - 용광로공취시점감지장치및그방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용광로의 조업중 로내의 용융물을 배출하는 출선과정에서 작업말기에 발생되는 배출용융물의 온도변화를 이용하여 공취현상을 사전에 감지할 수 있는 출선용광로의 공취시점 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 장치베이스(11)에 회전축(12)을 회전시키는 회전구동부(41)와, 상기 회전축(12)에 삽입된 선회암(20)을 상하 이동시키는 상하이동부(42) 및 상기 선회암(20)의 측면에 결합되어 하기 온도측정부(30)를 전후진시키고 각도조절하는 각도조절부(43) 및 길이조절부(44)와, 출선구에 근접하여 온도를 측정하는 온도측정부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지장치와, 이를 이용하여 측정된 용융물 온도에 따라 출선개시 30분 후부터 현재시간의 10초전까지 10초 단위로 측정된 측정값의 평균값과 현재시간의 10초전 측정값의 차이가 10을 초과하는 상태가 6회 이상 연속되면 공취시점에 도달하였음을 알리는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지방법을 제공함으로써, 용광로의 출선작업시 발생되는 공취현상을 사전에 출선 작업시 배출되는 용융물의 배출온도 변화를 이용하여 감지하고, 그 값을 이용하여 타 출선구 개공시점 및 출선구 폐쇄를 함으로서 출선구 개공지연방지 및 분진유출방지에 의한 환경오염 방지 가능한 효과가 있다.

Description

용광로의 공취시점 감지장치 및 그 방법

본 발명은 용광로의 공취시점 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 용광로의 조업중 로내의 용융물을 배출하는 출선과정에서 작업말기에 발생되는 배출용융물의 온도변화를 이용하여 공취현상을 사전에 감지할 수 있는 출선용광로의 공취시점 감지장치 및 그 방법에 관한 것이다.

공취란 도 1에 도시한 바와 같이 용광로(1) 내의 용융물(6,7) 출선말기에 용융물의 레벨이 저하됨에 따라 풍구(2)를 통해 로 내부로 유입된 열풍(4)과 로내의 코크스(5)와의 반응으로 생성된 충진가스가 용융물과 함께 출선구(3)로 분출되는 현상을 말한다.

종래의 출선작업중 공취예측방법은 철봉 및 비트 등으로 출선구(3)를 관통하는 개공작업을 거쳐 용선(7)과 슬래그(6)를 배출하게 되고, 출선완료시점에서 작업자가 공취발생시점을 경험 측에서 판별하기 때문에 그 정확성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

또한 특허출원 제 95-36597의 출선구 공취예측방법은 도2에 도시한 바와 같이 용광로 출선작업시 전기제어기(E.C.C)를 통해 얻어지는 저선레벨, 출선시간, 풍량, 로내압력, 슬래그 중의 염기도 및 Al2O3의 데이터와 이에 적중률을 가중치 및 가감치를 적용하여 공취확률을 예측하는 방법이다.

그러나 이러한 종래의 공취예측방법은 실제의 공취시간과 상당한 시간편차를일으켜 폐쇄시기의 불분명함과 폐쇄시기의 자동제어가 불가능하여 출선말기 공취현상발생시 유발되는 로내 열풍가스와 용선, 슬래그가 출선구에서 고속으로 배출 및 비산되어 탕도커버의 심각한 손상을 일으키게 된다.

또한 출선구의 폐쇄 준비작업시 작업자의 안전사고 및 유선에 의한 화재가 발생되고, 다량의 분진으로 인한 환경오염이 발생된다.

본 발명은 용광로의 조업중 로내의 용융물을 배출하는 출선 과정에서 작업말기에 발생되는 배출용융물의 온도변화를 이용하여 공취현상을 사전에 감지할 수 있는 출선용광로의 공취시점 감지장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 용광로의 구조를 도시한 단면도;

도 2는 용광로 출선구 선단에서의 시간경과에 따른 배출용융물 온도변화를 나타내는 그래프도;

도 3은 종래의 용광로의 공취시점 감지방법을 도시한 공정흐름도;

도 4는 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치의 전체구성을 도시한 사시도;

도 5는 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치를 구성하는 온도측정부를 도시한 부분 측단면도;

도 6은 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치를 구성하는 온도측정부의 정단면도(A-A),

도 7은 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지방법를 도시한 공정흐름도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1:고로 3:출선구 6:슬래그층 7:용선층 20:선회암 25:붐

30:온도측정부 40:방사온도계 41:회전부 42:상하이동부

43: 각도조절부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 주상바닥에 고정되는 장치 베이스의 상면에 회전축이 제1구동모터에 의해 회전되도록 결합되는 회전구동부와; 상기 회전축에 선회암이 상하 이동되도록 결합되고, 상기 회전축의 상하단에 부착된 상하부 지지판에 의해 지지되면서 제2구동모터에 의해 회전되는 나사축이 상기 선회암에 나합 관통되는 상하이동부와; 상기 선회암의 측면에 지지축이 제3구동모터에 의해 회전되도록 결합되고, 상기 지지축에 부착되는 붐에 구동실린더에 의해 전후진되는 붐실린더가 삽입되는 각도조절부와; 외부케이싱이 상기 붐실린더에 연결된 절곡서포트에 고정되는 외부케이싱과, 상기 외부케이싱에 내부케이싱이 워터재킷을 형성하도록 내장되며, 방사온도계 및 유리필터를 내장하는 내측관이 상기 내부케이싱에 질소퍼지통로를 형성하도록 내장되고, 상기내측관의 질소유도홀에 질소유도판이 결합되는 온도측정부로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지장치를 제공한다.

또한 본 발명은 출선개시 30분 경과시부터 온도측정부에서 출선구의 출선용융물 온도를 측정하는 단계와; 상기 온도측정부에서 측정한 측정값을 용융물측온지시계에 입력하는 단계와; 상기 용융물측온지시계의 연산 프로그램에 따라, 출선개시30분 후부터 현재시간의 10초전까지 10초 단위로 측정된 측정값의 평균값을 Y라 하고, 현재시간의 10초전 측정값을 Y1이라 하면서 Y1－Y ＝Z라할 때, Z〉10상태를 연산하는 단계와; 상기 Z〉10상태가 6회 이상 연속되면 공취시점(T2∼T3)에 도달하였음을 알리는 출선종료경보가 울리는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지방법을 제공한다.

도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치의 전체구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치를 구성하는 온도측정부를 도시한 부분 측단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지장치를 구성하는 온도측정부의 정단면도(A-A)이고, 도 7은 본 발명에 따른 용광로의 공취시점 감지방법를 도시한 공정흐름도이다.

주상바닥에 장치베이스(11)를 고정시키고, 이 장치베이스(11) 상부에는 회전 가능하도록 회전축(12)이 설치되며, 상기 회전축(12)은 이의 하부에는 결합된 종동기어(15)와 제1구동모터(13)에 축결합된 구동기어(14)가 기어결합하여 회전구동부(41)를 형성함으로써 상기 회전축(12)의 회전이 필요한 경우 제1구동모터(13)가 구동하여 회전축(12)을 360도 회전시키도록 한다.

상기 회전가능한 회전축(12)에는 이의 외주면을 상하 이동가능하도록 선회암(20)이 삽입되어 있으며, 이러한 선회암(20) 상하작동은 상하이동부(42)를 구성함으로써 가능해진다.

즉, 상하이동부(42)는 상기 회전축(12)의 상부 지지판(9-1)과 하부 지지판(9-2)에 회전 가능하도록 고정된 스크류축(19)이 상기 선회암(20)을 나합하여 관통한 구성으로 이루어지며, 상기 스크류축(19)의 상부 지지판(9-1)의 상부면에 고정된 종동기어(18)와, 이와 기어결합하는 구동기어(17)가 축결합되어 상기 상부 지지판(9-1)에 고정된 제2구동모터(16)로 이루어진다.

또한, 상기 선회암(20)의 측면 일단에 회전 및 지지가 가능하도록 지지축(24)의 일단이 내장되고, 상기 지지축(24)의 중단에 종동기어(23)가 설치되어 선회암(20)에 설치된 제3구동모터(21)에 의해 360도 회전되는 각도조절부(43)가 구성되어 있다.

한편, 상기 지지축(24)의 타단에 붐(25)의 측면일단이 고정되고 내부에 고정 설치된 구동실린더(27)에 의해 수평으로 길이조절이 가능한 붐실린더(26)가 내장되고, 상기 붐실린더(26)의 측면일단에 경사각으로 절곡 형성된 절곡서포트(28)가 부착된 길이조절부(44)가 형성되어있다.

그리고 상기 절곡서포트(28)의 측면일단에 형성된 플랜지에 결합하는 온도측정부(30)의 외부케이싱(31)이 볼트에 의해 체결되고 외부케이싱(31)과 내부케이싱(32) 사이에는 워터재킷(32-1; Water Jacket)이 형성되어 있다.

이때 외부케이싱(31)의 상하 측에 각각 결합되는 냉각수공급관(8-1)과 냉각수배출관(8-2)은 워터재킷(32-1; Water Jacket)에 냉각수를 공급하거나, 배출하게 된다.

또한 상기 외부케이싱(31)과 내부케이싱(32)을 차례로 관통하는 질소라인(33)은 내부케이싱(32)과 내측관(38) 사이에 형성되는 질소퍼지통로(34)로 질소를 공급하게 된다.

여기서, 상기 내부케이싱(32)에 내장되는 내측관(38)에는 방사온도계(40)가 내장되어 있고, 질소라인(33)을 통해 연결되는 케이블(37-1)이 방사온도계에 잭(37; Jack)에 의해 연결되어 있다.

또한, 상기 내측관(38)의 전방측에는 방사온도계(40)의 렌즈보호용 유리필터(36)가 내장되어 있다.

한편, 상기 유리필터(36)의 오염방지 및 정밀도를 유지하기 위하여 내측관(38)의 전단측에는 원주방향으로 6개의 질소유도홀(38-1)이 형성되어 있고, 이 질소유도홀(38-1)에 각각 프로펠러 날개형의 질소유도판(35)이 관통되어 있다.

여기서 질소퍼지통로(34)를 따라 전방측으로 흐르던 질소는 질소유도판(35)을 따라 질소유도홀(38-1)로 유입되고, 다시 질소유도홀(38-1)을 통해 내측관(38)의 내부로 유입되는 질소는 질소유도관(35)의 형상에 의해 유리필터(36)의 전방측에서 와류를 발생하게 된다.

따라서 와류를 발생하는 질소는 유라필터(36)의 전면을 효과적으로 퍼지(Purge)하게 된다.

한편, 상기와 같이 구성된 용광로의 공취시점 감지장치에 의해 얻어지는 측정값은 용융물 측온지시계(Programmable Signal Processor)에 입력되면 연산 프로그램 즉, 출선개시(cast start)30분∼현재시간 전10초전까지의 측정값을 10초 단위로 하여 구한 평균값을 Y라 하고, 현재시간∼전10초간의 측정값을 Y1 이라 하면, 상기 Y1 값에서 Y 값을 뺀 값을 Z라 할 경우,

상기 Z 의 값이 10 이상의 경우에서 10초단위로 6회 이상 연속으로 설정시간인 60초에 Z〉10 이 되어 공취시점(T2∼T3)에 도달하면, 타 출선구 개공시작 및 출선구 폐쇄작업이 이루어지도록 한다.

이하 본 발명의 작용을 설명한다.

출선개시 후 출선경과 30분(T1)이 경과하면 용광로의 공취시점 감지장치가 출선구(3)에 근접한다.

이때 출선구(3)의 측면 상단에 세팅되는 용광로의 공취시점 감지장치는 유, 무선에 의해 자동 또는 수동으로 조작되며 먼저중심축(12)의 하단에 설치된 종동기어(15)의 회전에 의해 선회암(20)이 출선구(3) 방향으로 회전하고 선회암(20)을 상, 하로 이동시키는 나사축(19)에 의해 상, 하 높이조절이 이루어진다.

한편, 출선구(3) 측면 상단에 진입한 용광로의 공취시점 감지장치의 정밀 측정을 위한 각도의 조절 및 길이조정이 이루어지게 된다.

이때, 용광로의 공취시점 감지장치의 온도측정부(30)의 내측에 퍼지되는 질소 또는 불활성가스는 냉각, 유리필터의 청결도유지 및 외부로 분출시 배출 용융물에 산화방지막을 형성하도록 구성되어 측정시 외란을 최소화하는 특징을 갖는 것이다.

그리고 용광로의 공취시점 감지장치가 출선구(3)에 셋팅되면 출선구 공취시점 감지를 위한 일련의 과정들이 시작된다.

즉, 용광로의 공취시점 감지장치가 출선구(3) 선단 배출 용융물의 온도를 연속적으로 측정하고 이 측정값은 용융물 측온지시계(Programmable Signal Processor)에 전송된다.

이때, 용융물 측온지시계(P.S.P)에서는 측정시작시간(T1)부터 현재시간 10초전까지의 10초단위의 측정온도평균값(Y)을 구하고, 현재시간부터 전 10초간의 온도 평균값(Y1)을 구하여 Y1에서 Y값을 뺀 값 Z가 구하여지면 Z의 값이 10보다 클 경우타이머에 의해 연속적으로 6회 즉, 60초간 지속될 경우 공취감지시점(T2∼T3)을 알리는 경보(Alarm)가 발생된다.

한편, Z의 값이 10보다 크나 10초단위로 연속 6회 이상 연속값을 유지하지 못할 경우, 처음부터 재연산을 시작하게 된다.

이러한 공취감지시점(T2∼T3) 산정방식은 출선말기에 배출되는 노심 코크층(5)에 인접한 상층의 슬래그(6)의 배출량 증가에 의한 급속한 온도 상승점(T2∼T3)을 형성하게 되고, 이때의 온도는 대략 1600∼1650℃의 범위에서 급상승곡선을 그리게 되며, 폐쇄지점(T3∼T4)에서 수평에 가까운 온도를 유지하면서 공취가 발생되는 것이다.

한편 출선 종료 경보가 발생되면 용광로의 공취시점 감지장치는 자동 후퇴가 이루어지고, 타 출선구 개공 및 출선구 폐쇠작업이 이루어지는 것이다.

이러한 출선구 배출을 위한 용광로의 공취시점 감지장치는 회전 및 각도조절, 길이조절이 용이하도록 결합되어 유선 및 무선을 통해 자동제어시 1개의 장치로 2개의 출선구에 사용이 가능한 특징을 갖는 것이다.

본 발명은 용광로의 출선작업시 발생되는 공취현상을 사전에 출선 작업시 배출되는 용융물의 배출온도 변화를 이용하여 감지하고, 그 값을 이용하여 타 출선구 개공시점 및 출선구 폐쇄를 함으로서 출선구 개공지연 방지 및 분진유출방지에 의한 환경오염 방지 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 주상바닥에 고정되는 장치베이스(11)의 상면에 회전축(12)이 제1구동모터(13)에 의해 회전되도록 결합되는 회전구동부(41)와;

   상기 회전축(12)에 선회암(20)이 상하 이동되도록 결합되고, 상기 회전축(12)의 상하단에 부착된 상하부 지지판(9-1,9-2)에 의해 지지되면서 제2구동모터(16)에 의해 회전되는 스크류축(19)이 상기 선회암(20)에 나합 관통되는 상하이동부(42)와;

   상기 선회암(20)의 측면에 지지축(24)이 제3구동모터(21)에 의해 회전되도록 결합되고, 상기 지지축(24)에 부착되는 붐(25)에 구동실린더(27)에 의해 전후진되는 붐실린더(26)가 삽입되는 각도조절부(43) 및 길이조절부(44)와;

   외부케이싱(31)이 상기 붐실린더(26)에 고정된 절곡서포트(28)에 의해 고정된 외부케이싱(31)과, 상기 외부케이싱(31)에 내부케이싱(32)이 워터재킷(32-1)을 형성하도록 내장되며, 방사온도계(40) 및 유리필터(36)를 내장하는 내측관(38)이 상기 내부케이싱(32)에 질소퍼지통로(34)를 형성하도록 내장되고, 상기 내측관(38)의 질소유도홀(38-1)에 질소유도판(35)이 결합되는 온도측정부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지장치.
2. 출선개시 30분 경과시부터 상기 용광로의 공취시점 감지장치를 구성하는 온도측정부(30)에서 출선구(3)의 출선용융물 온도를 측정하는 단계와;

   상기 온도측정부(30)에서 측정한 측정값을 용융물 측온지시계에 입력하는 단계와;

   상기 용융물 측온지시계의 연산 프로그램에 따라, 출선개시 30분 후부터 현재시간의 10초전까지 10초 단위로 측정된 측정값의 평균값을 Y라 하고, 현재시간의 10초전 측정값을 Y1이라 하면서 Y1－Y＝Z라 할 때, Z〉10상태를 연산하는 단계와;

   상기 Z〉10상태가 6회 이상 연속되면 공취시점(T2∼T3)에 도달하였음을 알리는 출선종료경보가 울리는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로의 공취시점 감지방법.

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