KR100356166B1

KR100356166B1 - 스테인레스더스트의단광숙성제어장치및방법

Info

Publication number: KR100356166B1
Application number: KR1019980032173A
Authority: KR
Inventors: 손연수; 김태권
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2002-12-11
Also published as: KR20000013356A

Abstract

본 발명의 스테인레스 단광 숙성제어장치 및 방법은 더스트를 신속하고 최적으로 숙성하기 위한 것으로, 더스트 투입량 제어부 및 물투입량 제어부에 의해 숙성부에 공급되는 더스트와 물의 양을 제어하여 최적의 수화반응을 일으키고 온도제어부에 의해 숙성부의 온도를 제어하여 상승시킴으로써 더스트의 수화반응을 촉진시킨다.

Description

스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치 및 방법{AN APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING HYDRATION OF A STAINLESS DUST BRIQUET}

본 발명은 스테인레스강 제조공정 등에서 발생하는 생석회가 함유된 더스트(dust)를 단광(briqutte)으로 제조하기에 적합하도록 숙성시키는 장치에 관한 것으로서, 특히 생석회가 함유된 더스트에 물을 공급하여 혼합하고 각 숙성부의 온도를 자동으로 제어함으로써 더스트를 신속하게 그리고 최적으로 숙성시킬 수 있는 스테인레스 더스트의 숙성제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철설비의 스테인레스강 제조공정 등에서 발생하는 더스트(dust)는 전기로 아아크(arc)에 의한 고철 용해중에 발생하는 것과 정련로 취련중에 발생하는 것 등이 있으며, 이러한 더스트는 집진장치를 통해 포집되어 재활용되거나 버려진다. 특히, 제철설비에서 포집된 더스트에는 철(Fe)성분(스테인레스 제강공정에서 발생된 더스트의 경우 30∼45wt％)을 포함하여 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등이 다량 함유되어 있어 소형 전기로인 SEF(Sebmerged Electric Furnace)에서 용해에 의해 이들 합금철이 회수됨으로써 스테인레스강 제조공정의 전기로 원료로 재활용되고 있다. 또한, 합금철 이외의 성분들은 슬랙(slag)으로 케이크건조기를 통해 비료공장의 재료가 되어 재활용되고 있다.

통상, 더스트를 전기로의 원료로 사용하기 위해서는 포집되어진 더스트를 단광(직육면체 형상의 고체덩어리)으로 제조해야만 하는데, 스테인레스 제강공장에서 발생되는 더스트에는 생석회(CaO)가 소정량(예컨데, 10wt％) 이상 함유되기 때문에 단광화하는 작업이 매우 어려운데, 그 이유는 생석회를 일정량 이상 함유하는 더스트는 단광 제조시 또는 제조후에 단광내의 생석회가 대기중의 물과 반응하여 체적이 팽창함으로써 부수어지는데 기인한다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 단광화하기 전에 하기 화학식 1과 같이 생석회를 물과 반응시킴으로써, 단광화한 후에도 안정한 상태를 유지하는 소석회(Ca(OH)2)로 변환시키는 것이 바람직하다. 이를 숙성이라 한다.

[화학식 1]

Ca+H ₂ O→Ca(OH) ₂ +15.2kcal/mol

종래에 스테인레스강 제조공정에서 발생되는 생석회가 함유된 더스트를 단광으로 제조하여 전기로의 원료로서 재활용하기 위한 개략적인 흐름은 도 1에 도시된 바와 같이, 전기로(11)와 정련로(12)에서 발생하는 더스트가 집진기(14)에서 포집된 후 더스트 야적장(19)에 야적된다. 야적장(19)에서는 호스 등과 같은 물살포기(16)로 물을 첨가하고 혼합용 중장비(20)를 이용하여 생석회가 함유된 더스트와 물을 혼합한 후 약 2∼3일간 자연 숙성시킨다. 이러한 자연숙성에 의해 소석회가 함유된 더스트는 단광제조기(18)에서 결합제첨가기(17)에 의해 첨가된 당밀 등의 결합제(binder)에 의해 단광으로 제조된다.

그후, 상기 단광제조기(18)에서 제조된 단광은 소형전기로(22)에 공급됨으로써 재용해되어, 철, 크롬, 니켈 등의 합금철은 회수되어 스테인레스강의 제강공정인 전기로(11)의 연료로 재활용되고, 그 이외의 성분인 슬랙은 케이크건조기(24)에 의해 처리되어 케이크화한 후 비료공장(26)의 재료로서 재활용된다.

상기한 바와 같이 종래의 생석회가 함유된 더스트 숙성방법은 야적장(19)에 야적된 더스트에 물을 섞어 약 2∼3일간 자연숙성시킴으로써 생석회성분을 소석회성분으로 변환시킨다. 따라서, 이러한 종래의 숙성방법은 자연숙성시 더스트에 잔존하고 있는 니켈, 크롬 등의 인체에 유해한 중금속이 대기중에 직접 방산됨으로써 대기를 오염시키거나 이들 중금속이 용해된 물이 지하수를 오염시켜 환경공해를 유발한다. 또한 작업자가 특정 폐기물에 계속 노출되는 문제점을 야기하는 것은 물론, 호스 등과 같은 수동작업에 의해 물을 분사하고 중장비로 더스트와 물을 혼합하기 때문에, 더스트에 물이 고르게 침투하지 않게 되어 2∼3일이라는 장시간의 자연숙성기간이 지난 후에도 더스트중에는 여전히 생석회가 잔류함으로써 수화반응에 의한 단광의 부서짐 현상이 계속하여 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 숙성부에 공급되는 더스트와 물의 양을 제어하여 수화반응을 일으키고 수화반응이 일어나는 숙성부의 온도를 제어하여 수화반응을 촉진함으로써 더스트를 신속하고 최적의 상태로 숙성시킬 수 있는 스테인레스 단광 숙성제어장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 단광 숙성제어장치는 더스트와 물이 공급되고 혼합되어 수화반응이 일어나며 증기밸브를 통해 증기가 공급되어 내부의 온도가 상승됨으로써 수화반응을 촉진하는 적어도 하나의 숙성부와, 상기 숙성부에 더스트를 공급하는 더스트 정량불출부와, 증기밸브를 통해 공급된 증기에 의해 내부의 물이 가열되고 가열된 물을 숙성부에 공급하는 물공급부와, 숙성부로 공급되는 정량의 더스트 투입량을 설정하는 더스트투입량 설정부, 더스트와 물이 최적의 수화반응을 일으키도록 상기 숙성부로 공급되는 물투입량을 설정하는 적어도 하나의 숙성부 물투입량 설정부, 상기 수화반응을 촉진시키기 위해 물공급부와 숙성부의 온도를 설정하는 적어도 하나의 온도설정부, 숙성부 내의 최대 수분량을 설정하는 수분한계값 설정부로 이루어진 입력부와, 상기 입력부로부터 입력되는 더스트투입량 설정값에 따라 신호를 출력하여 더스트 정량불출부를 작동시켜 숙성부에 정량의 더스트를 공급하는 더스트 정량불출량 출력부, 상기 숙성부로 공급되는 실제의 더스트 투입량을 검출하는 더스트 실제 투입량 입력부, 상기 입력부에서 설정된 더스트의 투입량과 상기 더스트 실제 투입량 입력부에서 검출되는 실제의 더스트투입량을 비교하여 그 차이만큼 정량불출량 출력부의 출력을 변화시켜 숙성부에 항상 정량의 더스트를 공급하는 더스트정량 투입제어부로 이루어진 더스트 투입제어부와, 상기 입력부에서 입력되는 물투입 설정값에 따라 신호를 출력하여 물투입밸브를 작동함으로써 숙성부에 설정된 양의 물을 공급하는 적어도 하나의 물투입 출력부, 상기 숙성부에 공급되는 실제의 물투입량을 검출하는 적어도 하나의 물투입량 검출부, 상기 입력부에 설정된 물투입량과 실제 검출된 물투입량을 비교 연산하여 그 차이만큼 물투입출력부의 신호를 변화시켜 숙성부에 항상 정량의 물을 공급하는 적어도 하나의 물투입연산부로 이루어진 물투입제어부와, 상기 입력부에서 입력되는 온도 설정값에 따라 신호를 출력하여 상기 물공급부에 증기를 공급하는 물공급부 증기밸브를 제어하는 물공급부 증기밸브 출력부, 상기 입력부에서 입력되는 온도 설정값에 따라 신호를 출력하여 상기 숙성부에 증기를 공급하는 숙성부 증기밸브를 제어하는 적어도 하나의 숙성부 증기밸브 출력부, 상기 물공급부의 실제 온도를 검출하는 물공급부 온도검출부, 상기 입력부에서 설정된 물공급부의 설정 온도와 물공급부 온도검출부에서 검출된 실제 온도를 비교하여 그 차이만큼 물공급부 증기밸브 출력부의 출력신호를 변화시켜 물공급부의 실제 온도를 항상 설정 온도로 유지시키는 물공급부 온도조절부, 상기 숙성부의 실제 온도를 검출하는 적어도 하나의 숙성부 온도검출부, 상기 입력부에서 설정된 숙성부의 설정 온도와 숙성부 온도검출부에서 검출된 실제 온도를 비교하여 그 차이만큼 숙성부 증기밸브 출력부의 출력신호를 변화시켜 숙성부의 실제 온도를 항상 설정 온도로 유지시키는 적어도 하나의 숙성부 온도조절부로 이루어진 온도제어부로 구성된다.

숙성부는 통상 혼합부 및 제1,2,3숙성부로 구성되어 혼합부에서 혼합된 더스트와 물이 상기 제1,2,3숙성부에서 3단계 숙성된다. 상기 제3숙성부에는 수분계가 설치되어 있다. 이 수분계에서 검출된 제3숙성부의 수분함유량이 수분함유량 입력부에 입력되며, 수분함유량 판단부에서는 상기 입력부에 설정된 수분한계값과 수분함유량 입력부의 실제 수분함유량을 비교 판단하여 실제 수분함유량이 설정된 수분함유량 보다 큰 경우 물투입 출력부를 제어하여 제3숙성부에 공급되는 물을 차단하고 가산기에 신호를 출력하여 물투입출력부를 제어함으로써 상기 제1,2숙성부에 공급되는 물의 양을 증가시킨다.

상기 제3숙성부에서 검출된 실제 온도가 입력부에서 설정된 설정 온도 보다 높은 경우에는 제3숙성부 온도조절부가 가산기에 신호를 출력하여 상기 제3숙성부에 물을 추가로 공급한다.

또한, 본 발명에 따른 스테인레스 단광 숙성제어방법은 상기 숙성부에 투입되는 더스트의 양을 설정하여 상기 설정에 따라 더스트 정량불출장치를 작동시켜 더스트를 숙성부에 투입하고 상기 숙성부에 투입된 더스트의 실제 양을 검출한 후 상기 설정량과 실제 투입량을 비교하여 차이가 발생하는 경우 더스트 불출장치를 작동시켜 그 차이만큼 더스트를 추가로 투입하는 더스트 투입량 제어단계와, 상기 숙성부에 투입되는 물의 양을 설정하여 상기 설정에 따라 물공급부로부터 숙성부에 물을 투입하고 상기 숙성부에 투입된 실제 물투입량을 검출한 후, 상기 설정량과 실제 투입량을 비교하여 차이가 발생하는 경우 그 차이만큼 물을 추가로 투입하는 물투입량 제어단계와, 상기 숙성부의 온도를 설정하여 상기 설정에 따라 숙성부에 증기를 공급하여 숙성부의 온도를 상승시킨 후, 상기 숙성부의 실제 온도를 검출하여 상기 설정값과 실제 온도값을 비교하여 차이가 발생하는 경우 그 차이만큼 숙성부에 증기를 추가로 투입하는 온도제어단계로 구성된다.

도 1은 종래 스테인레스 더스트의 단광제조방법을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치를 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치의 상세회로도를 나타내는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30 : 입력부 36 : 더스트투입량 설정부

38 : 더스트 정량투입 제어부 39,50,58 : 물투입량 설정부

40 : 더스트 실제투입량 입력부 42 : 정량불출부 출력부

44,52,60 : 물투입량 검출부 46,54,62 ; 물투입연산부

48,56,63 : 물투입출력부 64 : 수분한계값 설정부

66 : 수분함유량 입력부 68 : 수분함유량 판단부

70,87 : 가산기 72,73,74,75 : 온도설정부

78,79,80,81 : 온도검출부 83,84,85,86 : 온도조절부

88,89,90,91 : 증기밸브 출력부 100 : 더스트 정량불출부

110 : 물공급부 111 : 혼합부

114,119,124 : 숙성부 135 : 수분계

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스테인레스 단광 숙성제어장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 단광숙성장치 및 상기 단광숙성장치를 제어하는 제어장치를 나타내는도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 단광숙성장치는 제철설비의 집진기로부터 포집된 더스트를 공급받고 적정량을 배출하는 정량불출부(100), 더스트에 물을 공급하는 물공급부(110), 상기 정량불출부(100)와 물공급부(110)로부터 물과 더스트를 공급받아 혼합한 후 배출하는 혼합부(111)와, 상기 더스트와 물의 혼합물을 적정한 온도에서 숙성시키는 숙성부(119,124)로 구성된다.

더스트정량불출부(100)는 더스트를 적정량 수용하는 호퍼(101)를 보유하며, 상기 호퍼(101)내에는 더스트의 양을 측정하는 레벨계(102)가 장착되어 있고, 그 하부에 더스트가 배출되는 배출구(104)가 형성되어 있다. 상기 배출구(104)는 모터(106)에 의해 회전하는 스크류피더(도면표시하지 않음) 등을 장착하여 더스트를 정량 배출한다.

물공급부(110)는 적정량의 물을 수용하는 물탱크(110a)로 구성되며, 상기 물탱크(110a)에는 주배관과 복수의 분지관이 연결되어 물탱크(110a)의 물을 혼합부(111)와 숙성부에 공급한다. 또한, 상기 분지관에는 밸브(115,120,125)와 유량계(116,121,126)가 설치되어 상기 혼합부(111)와 숙성부(114,119,124)에 물을 공급함과 동시에 공급되는 물의 양을 정확히 측정할 수 있게 된다.

물탱크(110a)는 도면표시하지 않은 증기발생부에 연결되어 물탱크증기밸브(110c)를 통해 공급되는 증기에 의해 내부의 물이 가열된다. 가열된 물의 온도는 온도측정기(27)에 의해 측정된다.

혼합부(111)의 내부에는 도면표시하지 않은 모터에 의해 회전하면서 물과 더스트를 혼합하는 패들믹서(111a)가 설치되어 있다.

숙성부는 하나 또는 그 이상의 숙성부로 구성될 수 있지만, 도면에는 바람직한 일실시예로서 3개의 숙성부로 구성된 숙성제어장치가 도시되어 있다. 각 숙성부(114,119,124)에서는 각각 1단계숙성, 2단계숙성, 3단계숙성이 이루어진다. 제1숙성부(114), 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에는 각각 증기밸브(117,122,127)가 설치되어 증기가 공급됨에 따라 각 숙성부(114,119,124)의 온도가 상승하며, 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에는 물투입밸브(120,125)를 통해 물탱크(110)의 물이 공급된다. 이때, 제1숙성부(114)에도 물투입밸브가 설치되어 물탱크(110)의 물이 공급되는 것이 가능하지만, 도면에서는 혼합부(111)에 설치된 물투입밸브(115)에 의해 혼합부(111)에 이미 물이 공급되기 때문에, 이를 생략하는 구성으로 하였다.

상기 제1숙성부(114), 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에는 제1패들믹서(114a), 제2패들믹서(119a) 및 제3패들믹서(124a)가 장착되어, 도면표시하지 않은 모터에 의해 회전함에 따라 공급된 더스트와 물을 더욱 혼합시키고 숙성을 촉진한다.

상기한 구성으로 이루어진 숙성장치를 이용하여 더스트를 효과적으로 숙성하기 위해서는 혼합되는 더스트와 물의 양 및 숙성온도가 중요한 변수가 된다. 따라서, 효율적인 더스트의 숙성을 위해 숙성장치로 투입되는 더스트와 물의 투입량을 제어하여 최적의 수화반응을 일으키고 숙성부 내부의 온도를 제어하여 상기 수화반응을 촉진시키는 것이 중요하게 된다.

따라서, 숙성제어장치는 사용자의 조작에 의해 숙성장치 및 숙성제어장치의작동을 개시하는 운전개시부(29)와, 운전이 개시됨에 따라 숙성단계별 물투입량이나 숙성부의 온도값 등과 같은 입력값을 선택하는 CRT(32)와, 상기 CRT(32)에서 선택된 입력값을 출력하는 입력부(30)와, 더스트정량 불출부(100)에서 혼합부(111)로 공급되는 더스트의 양을 제어하는 더스트 투입제어부와, 상기 혼합부(111), 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)로 투입되는 물의 양을 제어하여 최적의 수화반응을 도모하는 물투입제어부와, 상기 제1숙성부(114), 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)의 온도를 제어하여 수화반응을 촉진시키는 숙성부 온도제어부로 구성된다.

입력부(30)는 더스트 정량불출부(100)에서 혼합부(111)로 공급되는 더스트의 양을 설정하는 더스트투입량 설정부(36), 혼합부(111)와 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에 공급되는 물의 양을 제어하여 제1,2,3숙성단계의 더스트와 물의 혼합비율을 각각 설정하는 혼합부 물투입량 설정부(39) 및 제2,3숙성부 물투입량 설정부(50,58), 각 숙성단계의 수화반응을 향상시키기 위해 혼합부(111)와 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에 공급되는 물의 온도를 설정하는 물탱크 온도설정부(72), 제1,2,3숙성부(114,119,124)의 온도를 수화작용에 적절한 온도로 유지시키는 제1,2,3숙성부 온도설정부(73,74,75)로 구성된다. 또한, 상기 입력부(30)에는 수분한계값 설정부(64)가 설치되어 제3숙성부(124)의 최종 수분의 함유량을 제한한다.

더스트 투입제어부는 상기 더스트투입량 설정부(36)에서 설정된 더스트의 양에 대응하는 전압값을 인버터(inverter;105)에 출력하는 정량불출량 출력부(42),상기 인버터(105)의 출력값이 입력됨에 따라 구동하는 모터(106), 상기 모터의 구동력을 감속하여 배출구(104)의 스크류피더(도면표시하지 않음)를 작동시키는 감속기(107), 엔코더(103)를 통해 상기 배출구(104)로부터 혼합부(111)로 투입되는 더스트의 실제 투입량이 입력되는 더스트 실제투입량 입력부(40)로 구성된다. 더스트 정량투입 제어부(38)에서는 입력부(30)의 더스트 투입량설정부(36)와 더스트 실제투입량 입력부(40)로부터 입력되는 값을 비교하여 더스트이 실제 투입량이 설정된 투입량과 다를 때, 출력값을 조정함으로써 혼합부(111)로 공급되는 더스트의 양을 조정한다.

물투입제어부는 혼합부(111)와 제2,3성숙부(119,124)에 공급되는 물을 양을 제어한다. 이때, 혼합부(111)에서는 단지 더스트와 물의 혼합만이 이루어지고 실제의 숙성은 제1숙성부(114)에서 이루어지기 때문에, 제1숙성부(114)에 물을 공급할 필요가 없게 된다. 그러나, 상기 제1숙성부(114)에도 물을 투입하여 더욱 원활한 숙성을 도모하는 것도 물론 가능하다.

도면에 나타낸 바와 같이, 물투입 제어부는 입력부(30)의 물투입량 설정부(39,50,58)에 의해 설정된 혼합부(111)와 제2숙성부(114) 및 제3숙성부(119)의 물투입량 설정값이 입력됨에 따라 이에 대응하는 전압신호를 각각 출력하는 혼합물투입출력부(48) 및 제2,3숙성부 물투입출력부(56,63), 상기 물투입출력부(48,56,63)의 출력값에 따라 작동하여 물공급부(110)로부터 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)에 물을 공급하는 물투입밸브(115,120,125), 상기 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)에 실제 투입되는 물의 양을유량계(116,121,126)를 통해 검출하는 혼합부 물투입량검출부(44) 및 제2,3숙성부 물투입량검출부(52,60)로 구성된다. 혼합부 물투입연산부(46) 및 제2,3숙성부 물투입연산부(54,62)에는 설정된 물투입량과 실제 투입된 물의 양을 비교하여 그 차이를 계산함으로써 물투입 출력부(48,56,63)에서 출력되는 전압신호를 조정한다. 상기 출력되는 전압신호의 조정에 따라 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)에 항상 설정된 양의 물이 공급된다.

또한, 상기 물투입제어부에는 수분함유량 입력부(66), 수분함유량 판단부(68) 및 수분가산기(70)가 설치되어 있다. 제3숙성부(124)의 수분계(135)에 의해 측정된 제3숙성부(124)의 수분함유량이 수분함유량 입력부(66)에 입력되고, 수분함유량 판단부(68)에서는 제3숙성부(124)의 실제 수분함유량과 수분한계값을 비교하여 실제 수분함유량이 한계값 이상이 되면 제3숙성부 물투입출력부(63)를 제어하여 물투입밸브(115)를 차단함과 동시에 수분가산기(70)가 작동하여 혼합부(111) 및 제2숙성부(119)에 투입되는 물을 증가시킨다.

온도제어부는 입력부(30)의 물공급부 온도설정부(72) 및 제1,2,3숙성부 온도설정부(73,74,75)에서 설정된 온도값이 입력됨에 따라 전류신호를 출력하여 물공급부(110) 및 제1,2,3숙성부(114,119,124)에 증기를 각각 공급해서 내부의 온도를 상승시키는 증기밸브(110c,117,122,127)를 제어하는 물공급부 증기밸브 출력부(88) 및 제1,2,3숙성부 증기밸브 출력부(89,90,91), 물공급부(110) 및 제1,2,3숙성부(114,119,124)에 각각 설치된 온도계(110b,130,131,132)에 의해 측정된 온도값이 검출되는 물공급부 온도검출부(78) 및 제1,2,3숙성부온도검출부(79,80,81), 상기 온도설정부(72,73,74,75)의 설정 온도와 온도검출부(78,79,80,81)의 검출된 실제 온도를 비교하여 그 차이에 대응하는 신호를 출력하여 증기밸브(110c,117,122,127)를 제어함으로써, 물공급부(110) 및 제1,2,3숙성부(114,119,124)의 온도를 항상 설정 온도로 유지시키는 물공급부 온도조절부(83) 및 제1,2,3숙성부 온도조절부(84,85,86)로 구성된다. 제3숙성부(124)에서 수화반응이 일어나는 경우 상기 수화반응이 발열반응이기 때문에, 수화반응에 의해 제3숙성부(124)의 온도가 상승한다. 따라서, 제3숙성부 온도조절부(86)에서 제3숙성부 온도검출부(81)의 온도가 설정 온도 보다 크면, 수화반응이 일어나고 있음을 인식하여 온도제어 가산기(87)가 제3숙성부 물투입출력부(63)에 신호를 출력하여 제3숙성부(124)에 공급되는 물의 양을 증가시켜 수화반응을 더욱 촉진시킨다.

도 3에 도 2에 도시된 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치의 상세회로가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 입력부(30)에서 설정되는 더스트 투입량 설정값은 더스트 정량 투입제어부(38)로 입력되어 더스트 투입 제어신호가 정량불출량 출력부(42)로 입력되며, 혼합부 물투입 연산부(46)와 제2숙성부 물투입 연산부(54) 및 제3숙성부 물투입 연산부(62)에는 물투입량 설정부의 물투입량 설정값과 혼합부 물투입량 검출부(44), 제2숙성부 물투입량 검출부(52) 및 제3숙성부 물투입량 검출부(60)에서 각각 검출된 물투입 검출량이 입력되어 혼합부(111)와 제2숙성부(119) 및 제3숙성부(124)에 투입될 물의 양을 연산하고 신호를 출력하여 물투입 밸브를 조정한다.

또한, 물공급부 온도조절부(83), 제1숙성부 온도조절부(84), 제2숙성부 온도조절부(85) 및 제3숙성부 온도조절부(86)에는 각각 온도검출부(78,79,80,81)에서 검출된 온도와 온도설정부의 물공급부 온도설정값, 제1숙성부 온도설정값, 제2숙성부 온도설정값, 제3숙성부 온도설정값이 입력되며 이 입력된 온도값을 기초로 하여 상기 물공급부, 제1숙성부, 제2숙성부 및 제3숙성부에서 필요로하는 온도를 연산하여 이를 증기밸브출력부(88,89,90,91)로 출력한다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 온도검출부(79,80,81)에서 검출된 온도는 각 숙성단계로서 기록된다. 또한, 제3숙성부 온도조절부(86)에서 연산된 온도는 가산기(87)로 입력된다.

상기와 같이 구성된 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치의 작동 및 그 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 다음에 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 작업자가 스위치(SW1)를 조작함으로써 작업개시부(29)를 조작하여 운전을 개시한 후 입력부(30)의 더스트 투입량 설정부(36)를 통해 더스트의 설정량을 입력하면, 정량불출량 출력부(42)에 의해 모터(106)가 구동되어 불출 배출구(104)가 작동하게 된다. 도면에는 표시하지 않았지만, 상기 배출구(104)에는 스크류피더가 장착되어 있기 때문에, 모터(106)의 속도에 따라 상기 스크류피더의 회전속도가 변하게 되며, 그 결과 표 1에 나타낸 바와 같이 혼합부(111)로 투입되는 더스트의 양이 변하게 된다.

[표 1]

상기와 같이 더스트가 투입되면, 제1단계숙성기(혼합부)와제2단계숙성기(제2숙성부) 및 제3단계숙성기(제3숙성부) 별로 물이 분활 투입된다. 숙성을 위해서는 생석회가 약 15∼20％ 함유된 더스트에 물을 공급하여 적절한 수화반응을 일으켜야만 한다.

표 2는 실험에 의해 얻어진 각 단계에서의 물투입량을 나타내는 표이다. 이 실험치에 근거하여 입력부(30)의 물투입량을 설정한다.

[표 2]

표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플1,2,8,9의 경우에는 단광이 부서지거나 이송이 불가능하기 때문에, 최적의 숙성을 위해서는 샘플4,5,6의 경우가 가장 적당하며 샘플 3,7의 경우도 일반적으로 허용될 수 있다. 따라서, 투입되는 물의 점유율은 약 7.1∼15.7％가 바람직하며 약 8.6∼14.3％가 더욱 바람직하다. 이때, 물의 총투입에 대한 각 숙성단계에서의 비율이 제1단계(혼합부)에서 약 40∼60％이고 제2단계(제2숙성부)에서 약 25∼35％이며 제3단계(제3숙성부)에서 약 17∼23％이기 때문에, 각 숙성단계에서의 물의 점유율이 각각 약 2.84∼9.42％, 1.77∼5.5％, 1.2∼3.6％가 된다.

상기와 같이 설정된 투입량이 물투입량 설정부(39,50,58)를 통해 입력되면, 물투입 출력부(48,56,63)가 전압신호를 출력하여 물투입밸브(115,122,127)로 작동시켜서 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)에 물을 공급하게 된다. 한편, 각 유량계(116,121,126)에서는 물투입밸브(115,122,127)의 작동에 의해 투입되는 실제의 물의 흐름을 측정하고 물투입검출부(44,60,66)에서 실제의 물투입량을 검출한다. 물투입연산부(46,54,62)에서는 설정된 물투입량과 실제의 물투입량을 비교하여 차이가 발생하는 경우 그 값을 연산한 후 출력하여 물투입출력부(48,56,63)의 출력값을 제어함으로써 항상 설정된 물투입량이 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)에 실제 공급되게 한다. 이때, 수분함유량 입력부(66)는 제3숙성부(124)의 하부에 장착된 수분계(135)로부터 입력된 수분함유량을 수분함유량 판단부(68)에 출력하고, 상기 수분함유량 판단부(68)에서는 실제의 수분함유량과 수분한계값 설정부(64)에서 입력되는 수분한계값을 비교하여 실제의 수분함유량이 한계값 보다 약 7％ 큰 경우 제3숙성부 물투입출력부(63)의 출력을 차단하여 제3숙성부(124)로의 물의 투입을 중단하고 제3숙성부(124)로 공급될 물을 수분가산기(68)를 통해 혼합부(111)와 제2숙성부(119)에 공급한다.

상기와 같이 적정량의 더스크공급과 물의 투입에 의해 단광의 강도가 향상되는 등 소기의 목적은 달성되지만, 더스트와 물에 의한 숙성을 위해서는 약 6시간 이상의 장시간의 숙성기간이 필요하게 된다. 따라서, 생산성이 저하되는 문제가 있는데, 이를 위해서 본 발명의 온도제어장치에 의해 각 숙성부(114,119,124)의 온도를 최적의 숙성이 이루어지는 적정 온도로 제어해야만 한다.

도 2에 도시된 더스트 정량불출부(100)로부터 불출된 더스트는 생석회가 약 15∼20％ 함유되며, 숙성을 위한 물이 첨가되면 수화반응에 의해 열이 발생하면서 소석회(Ca(OH)2)로 변환된다. 그러므로, 수화반응의 촉진을 위해서는 더스트의 열을 상승시킬 조건이 필요하게 된다.

우선, 각 숙성단계의 온도는 투입되는 물의 온도에 의해 제어된다. 입력부(30)의 물공급부 온도설정부(72)의 온도 설정에 따라 물공급부 증기밸브 출력부(88)가 신호를 출력하여 증기밸브(110c)를 통해 공급되는 증기에 의해 물공급부(110) 내부의 물이 설정 온도로 가열되며, 이 가열된 물이 혼합부(111) 및 제2,3숙성부(119,124)로 공급됨으로써 내부의 온도가 상승한다. 온도계(110b)에 의해 측정된 물공급부(110)의 온도는 물공급부 온도검출부(78)에서 검출되며, 이 검출된 물공급부의 실제 온도와 설정된 온도를 물공급부 온도조절부(83)에서 비교 판단하여 그 차이만큼 물공급부 증기밸브 출력부(88)를 제어함으로써 물공급부(110)의 온도를 항상 설정 온도와 일치시킨다.

각 숙성단계에서의 수화반응을 더욱 촉진시키기 위해서는 각 숙성부(114,119,124) 내부의 온도를 더욱 상승시켜야할 필요가 있다. 따라서, 각 숙성부(114,119,124)에 증기를 공급함으로써 그 내부 온도를 상승시킨다. 즉, 제1,2,3숙성부 온도설정부(73,74,75)에서 설정된 온도값에 따라 제1,2,3숙성부 증기밸브 출력부(89,90,91)가 신호를 출력하여 제1,2,3숙성부 증기밸브(117,122,127)를 제어하여 제1,2,3숙성부(114,119,124)의 온도를 제어한다. 상기 제1,2,3숙성부(114,119,124)의 온도는 온도계(130,131,132)에 의해 측정되어 제1,2,3숙성부 온도검출부(79,80,81)에 의해 검출되며, 검출된 온도와 설정된 온도가 제1,2,3숙성부 온도조절부(84,85,86)에 의해 비교 판단되어 차이가 발생하면, 그 차이만큼 증기밸브(117,122,127)를 작동시켜 항상 설정된 온도를 유지시킨다.

상기와 같이, 제1,2,3숙성부 온도조절부(84,85,86)는 물공급부(110)에서 가열되어 공급된 물에 의해 일정 온도를 유지하는 숙성부(114,119,124)에 증기를 공급하여 온도를 더욱 상승시킴으로써 수화반응을 촉진시키는 역할을 하지만, 상기와 같이 온도를 상승시키는 단순한 역할뿐만 아니라 각 숙성부(114,119,124)의 온도를 서로 다른 온도로 설정하는 경우에도 숙성부(14,119,124)에 공급되는 증기의 양을 조정함으로써 유용하게 사용할 수 있다.

상기 물공급의 물공급과 증기밸브의 증기공급에 의해 각 숙성부는 약 70∼90℃의 온도까지 상승한다.

제3숙성부(124)에서 검출된 실제 온도가 설정 온도 보다 높은 경우에는 수화반응에 의한 발열반응이 발생함을 판단하고 가산기(87)에서 제3숙성부 물투입출력부(63)로 신호를 출력하여 제3숙성부(124)에 물을 추가로 공급함으로써 수화반응을 더욱 촉진시킨다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치는 더스트 투입제어부와 물투입제어부에 의해 적정량의 더스트와 물을 자동으로 투입하여 최적의 수화반응을 일으키며, 각 숙성부의 온도를 온도제어부에 의해 자동으로 적정 온도까지 상승시키기 때문에, 수화반응을 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 생산성이 향상되며 신뢰도가 향상된 단광을 얻을 수 있게 된다.

Claims

더스트와 물이 공급되고 혼합되어 수화반응이 일어나고 증기밸브를 통해 증기가 공급되어 내부의 온도를 상승시킴으로써 상기 수화반응을 촉진하는 적어도 하나의 숙성부;

상기 숙성부에 더스트를 공급하는 더스트 정량불출부;

증기밸브를 통해 공급된 증기에 의해 내부의 물이 가열되고 가열된 물을 상기 숙성부에 공급하는 물공급부;

최적의 수화반응을 위해 숙성부로 공급되는 더스트의 투입량, 물의 투입량 및 더스트의 온도의 설정값이 입력되는 입력부;

상기 더스트 정량불출부를 작동시켜 숙성부에 공급되는 더스트의 양을 제어하는 더스트 투입제어부;

더스트와 물의 최적의 수화반응을 위해 상기 물공급부에서 숙성부로 공급되는 물의 양의 제어하는 물투제어부; 및

상기 숙성부내의 온도를 상승시켜 더스트와 물의 수화반응을 촉진하는 온도제어부를 구비하여 구성된 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어장치.
제1항에 있어서, 상기 입력부는,

숙성부로 공급되는 더스트 투입량을 설정하는 더스트투입량 설정부;

더스트와 물이 최적의 수화반응을 일으키도록 상기 숙성부로 공급되는 물투입량을 설정하는 적어도 하나의 숙성부 물투입량 설정부;

상기 물공급부와 숙성부의 온도를 설정하는 적어도 하나의 온도설정부; 및

숙성부 내의 최대 수분량을 설정하는 수분한계값 설정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제1항에 있어서, 상기 더스트 투입제어부는,

상기 입력부로부터 입력되는 더스트투입량 설정값에 따라 신호를 출력하여 더스트 정량불출부를 작동시켜 숙성부에 설정된 양의 더스트를 공급하는 더스트 정량불출량 출력부;

상기 숙성부로 공급되는 실제의 더스트 투입량을 검출하는 더스트 실제 투입량 입력부; 및

상기 입력부에서 설정된 더스트의 투입량과 상기 더스트 실제 투입량 입력부에서 검출되는 실제의 더스트투입량을 비교하여 그 차이만큼 정량불출량 출력부의 출력을 변화시켜 숙성부에 항상 설정된 양의 더스트를 공급하는 더스트정량 투입제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제1항에 있어서, 상기 물투입제어부는,

상기 입력부에서 입력되는 물투입 설정값에 따라 신호를 출력하여 물투입밸브를 작동함으로써 숙성부에 설정된 양의 물을 공급하는 적어도 하나의 물투입출력부;

상기 숙성부에 공급되는 실제의 물투입량을 검출하는 적어도 하나의 물투입량 검출부; 및

상기 입력부에 설정된 물투입량과 실제 검출된 물투입량을 비교 연산하여 그 차이만큼 물투입출력부의 신호를 변화시켜 숙성부에 항상 설정된 양의 물을 공급하는 적어도 하나의 물투입연산부로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제1항에 있어서, 상기 온도제어부는,

상기 입력부에서 입력되는 온도 설정값에 따라 신호를 출력하여 상기 물공급부에 증기를 공급하는 물공급부 증기밸브를 제어하는 물공급부 증기밸브 출력부;

상기 입력부에서 입력되는 온도 설정값에 따라 신호를 출력하여 상기 숙성부에 증기를 공급하는 숙성부 증기밸브를 제어하는 적어도 하나의 숙성부 증기밸브 출력부;

상기 물공급부의 실제 온도를 검출하는 물공급부 온도검출부;

상기 입력부에서 설정된 물공급부의 설정 온도와 물공급부 온도검출부에서 검출된 실제 온도를 비교하여 그 차이만큼 물공급부 증기밸브 출력부의 출력신호를 변화시켜 물공급부의 실제 온도를 항상 설정 온도로 유지시키는 물공급부 온도조절부;

상기 숙성부의 실제 온도를 검출하는 적어도 하나의 숙성부 온도검출부; 및

상기 입력부에서 설정된 숙성부의 설정 온도와 숙성부 온도검출부에서 검출된 실제 온도를 비교하여 그 차이만큼 숙성부 증기밸브 출력부의 출력신호를 변화시켜 숙성부의 실제 온도를 항상 설정 온도로 유지시키는 적어도 하나의 물공급부 온도조절부로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제1항에 있어서, 상기 숙성부가,

더스트와 물이 공급되어 혼합되는 혼합부; 및

상기 혼합부에서 혼합된 더스트가 숙성되는 적어도 하나의 제1숙성부와 마지막 숙성이 실행되는 제2숙성부로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제6항에 있어서, 상기 물투입제어부가,

상기 제2숙성부에 설치된 수분계에 의해 검출된 수분함유량이 입력되는 수분함유량 입력부;

상기 입력부에 설정된 수분한계값과 수분함유량 입력부에서 검출된 실제 수분함유량을 비교 판단하여 실제 수분함유량이 설정된 수분함유량 보다 큰 경우 물투입 출력부를 제어하여 제2숙성부에 공급되는 물을 차단하는 수분함유량 판단부; 및

실제 수분함유량이 설정된 수분함유량 보다 큰 경우 상기 수분함유량 판단부로부터 신호가 입력되어 물투입출력부를 제어함으로써 상기 제1숙성부에 공급되는 물의 양을 증가하는 제1가산기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
제6항에 있어서, 상기 온도제어부는,

상기 제2숙성부에서 검출된 실제 온도가 입력부에서 설정된 설정 온도 보다 높은 경우 온도조절부로부터 신호가 입력됨에 따라 상기 제2숙성부에 대응하는 물투입출력부을 제어하여 상기 제2숙성부에 물을 추가로 공급하는 제2가산기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 숙성제어장치.
숙성부에 투입되는 더스트의 양을 제어하는 단계;

상기 숙성부에 공급되는 물의 양을 제어하여 최적의 수화반응을 실행하는 단계; 및

상기 숙성부의 온도를 제어하여 상기 수화반응을 촉진하는 단계를 포함하여 구성된 스테인레스 더스트의 단광 숙성제어방법.
제9항에 있어서, 상기 더스트이 양을 제어하는 단계가,

상기 숙성부에 투입되는 더스트의 양을 설정하는 단계;

상기 더스트의 설정에 따라 더스트 정량불출장치를 작동시켜 더스트를 숙성부에 투입하는 단계;

상기 숙성부에 투입된 더스트의 실제 양을 검출하는 단계; 및

상기 설정량과 실제 검출량을 비교하여 차이가 발행하는 경우 더스트불출장치를 작동시켜 차이만큼 더스트를 추가로 투입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어방법.
제9항에 있어서, 상기 숙성부에 물을 투입하는 단계는,

상기 숙성부에 투입되는 물의 양을 설정하는 단계;

상기 물투입량의 설정에 따라 물공급부로부터 숙성부로 물을 투입하는 단계;

상기 숙성부에 투입된 실제 물투입량을 검출하는 단계; 및

상기 설정량과 실제 검출량을 비교하여 차이가 발생하는 경우 그 차이만큼 물을 추가로 투입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어방법.
제9항에 있어서, 상기 숙성부의 온도를 제어하는 단계는,

상기 숙성부의 온도를 설정하는 단계;

상기 온도의 설정에 따라 숙성부에 증기를 공급하여 숙성부의 온도를 상승시키는 단계;

상기 숙성부의 실제 온도를 검출하는 단계; 및

상기 설정온도와 검출온도를 비교하여 차이가 발생하는 경우 그 차이만큼 증기를 추가로 투입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 숙성제어방법.