KR100395108B1 - 전로 자동 비상 복귀장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용선을 용강으로 정련하는 제강공정인 전로에서 전로 로내의 용강 출강 작업시 이상사항 발생으로 인한 비상복귀시 이를 완전자동화로 이상감지하여 전로를 자동으로 정립시킬 수 있도록 된 전로 자동 비상복귀장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 전로 로구의 슬래그 두께를 검출하는 슬래그 두께 검출부와, 전로의 경동작업시 소정 경동각도에서 전로의 경동축 중심부를 기준으로 한 전로 상/하측 내부의 연와의 잔존량을 각각 측정하는 연와잔존검출부와, 상기 슬래그 두께 검출값과 연와 잔존량 검출값을 입력받아 전로 하부의 무게 및 전로 상부의 무게를 연산하여 전로의 자중에 의한 복귀시 역 경동발생여부에 따른 자동복귀여부를 판단하는 비상 자동복귀 판단부와, 상기 비상자동복귀판단부의 판단결과 비상자동복귀가 필요하다고 판단되는 경우 전로를 경동시키기 위해 마련된 경동 모터에 연결설치되어 자동비상복귀시 전로를 정립방향으로 구동시키는 비상 경동 모터를 구동시켜 전로를 자동복귀시키는 비상 경동 모터 구동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전로 자동 비상 복귀장치{APPARATUS FOR CONTROLLING CONVERTOR AUTO EMERGENCY RETURN}

본 발명은 전로 자동 비상 복귀장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 용선을 용강으로 정련하는 제강공정인 전로에서 전로 로내의 용강 출강 작업시 이상사항 발생으로 인한 비상복귀시 이를 완전자동화로 이상감지하여 전로를 자동으로 정립시킬 수 있도록 된 전로 자동 비상복귀장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 전로경동 및 비상복귀장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 종래 비상복귀장치의 문제점을 설명하기 위한 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 용선을 용강으로 정련하는 제강공정인 전로(7)에서 제조된 용강은 출강구(8)를 통하여 전로 하부에 있는 수강래들(11)로 출강을 한다.

이러한 전로 로내의 용강을 출강구(8)를 통해 수강래들(11)로 용강을 유출시키는 일련의 출강작업시에는 정립(正立)되어 있는 전로(7)를 경동(傾動:일정 각도로 기울이는 것)하게 되는 데, 전로의 경동장치에서 작업자가 전로(7)를 출강구(8)가 위치한 출강측으로 전로를 경동시키고자 할 경우에는 전로 조작 판넬(1)상의 경동 조작 제어기(2)를 조작하면 프로그래머블 제어 로직(이하 PLC)(3)이 전로경동 모터 콘트롤러(이하 MCC)(4)를 통해 경동 모터(5)(6)를 구동시키게 된다. 이때, 경동모터 양축의 마그네트브레이크(15)(16)를 통해 구동되는 경동모터(5)(6)에 의하여 전로(7)는 경동되고 전로의 비 구동측에 설치된 캠 리미트(cam limit)(9)가 전로경동각도를 검출하여 전로를 출강측으로 일정 각도 기울여 출강작업을 수행하게 된다.

100톤 용강을 출강하기 위해서는 일예로 출강측 75°싯점에서 출강구(8)로 용강이 배출되고, 110。까지 기울이면 출강이 완료되는데, 75。 ~ 110。까지의 출강시간은 4분 내지 5분가량 소요된다. 이때 운전은 운전자가 전로 하부의 수강 래들(11)의 위치를 육안으로 확인하면서 스위치 조작에 의해 전로를 서서히 경동시키게 된다.

전로 경동시에 전로의 구동장치이상 및 저속/고속 경동모터(5)(6)이상으로 정지되거나 돌발정전, 스위치불량 및 인터록(inter Lock)불량시에는 운전자가 전로조작판넬(1)의 비상정지스위치(1A)를 조작하여 전로의 경동을 정지시키고, 비상복귀스위치(1A)를 동작시켜 수동으로 비상복귀작업을 수행하게 된다. 즉, 비상복귀스위치(1A)가 온되면 전로경동모터(5)(6)의 전원이 차단되고 경동이 정지되면서 고속경동모터(5)측의 전자석 브레이크(15)가 개방되고, 이때 전로 하부의 무게중심으로 인한 자중으로 전로가 정립측으로 서서히 복귀된다.

그러나, 이러한 종래의 비상복귀장치에 있어서 출강 작업시 전로 사용횟수에 따른 각각의 요인별에 의해 비상복귀장치가 동작되지 못하게 되는 경우 작업자의 경험에 따른 주관적인 판단에 따라 비상복귀작업을 수행하기 때문에 즉시 정지 및 정확한 복귀작업이 이루어지지 못해 용강유출등의 사고가 발생되는 위험이 있었다.그리고, 용강유출사고에 따른 전로 하부 레일(10)과 용강래들 솔레노이드 전동장치, 수강대차(12)등 하부설비가 용손되어 대형 설비사고를 유발시키는 문제가 있었다.

또한, 전로의 사용 횟수가 증가하면 그 횟수에 비례하여 로내 연와 침식과 로구의 슬래그가 누적되어 전로하부의 무게중심보다 상부의 무게중심이 커지거나 같아지게 되는 데, 이러한 경우에는 오히려 비상복귀시 전로가 정립측으로 복귀되지 못하고 출강하는 방향으로 더 경동이 되어 전로 내부의 용강이 하부로 유출되어 대형화재 및 설비사고가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 출강중 이상발생시 전로로구가 자중에 의해 하부로 역경동되는 것을 방지하기 위하여 전로내부의 연와 및 전로로구의 슬래그 두께를 검출하여 이상발생여부를 판단하고, 이상발생시 비상자동복귀장치를 운전자의 개입없이 자동으로 동작시켜 출강중 발생할 수 있는 용강유출 및 그에 따른 대형화재등을 방지하여 정확하고 안전한 전로 자동 복귀가 가능하도록 한 전로 자동비상복귀장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 전로 경동 및 비상복귀장치의 구성을 보인 시스템도이다.

도 2는 종래 비상복귀장치에서의 문제점을 설명하기 위한 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전로 자동 비상복귀장치의 구성을 보인 시스템구성도이다.

도 4는 본 발명을 구현하기 위한 슬라그두께검출부의 상세 구성을 보인 시스템도이다.

도 5는 본 발명을 구현하기 위한 연와잔존검출부의 상세 구성을 보인 시스템도이다.

도 6은 본 발명에 따른 전로 자동비상복귀장치의 동작설명을 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3...PLC, 4...모터구동제어부,

7...전로, 9...캠리미트,

19...경동각도제어기, 31...슬라그검출기,

32...온도검출기, 33...에어공급부,

34...슬라그검출제어부, 41...연와잔존검출기,

42...데이터저장부, 43...연와잔존제어기,

51...비상경동모터, 60...비상자동복귀 판단부.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전로 자동 비상복귀장치는 용선을 용강으로 정련하는 전로의 출강작업시 전로경동개시후 이상경동 및 정전 발생시 전로를 정립위치로 복귀시키는 전로 비상복귀장치에 있어서,

상기 전로 로구의 슬래그 두께를 검출하는 슬래그 두께 검출부와,

전로의 경동작업시 소정 경동각도에서 전로의 경동축 중심부를 기준으로 한 전로 상/하측 내부의 연와의 잔존량을 각각 측정하는 연와잔존검출부와,

상기 슬래그 두께 검출값과 연와 잔존량 검출값을 입력받아 전로 하부의 무게 및 전로 상부의 무게를 연산하여 전로의 자중에 의한 복귀시 역 경동발생여부에 따른 자동복귀여부를 판단하는 비상 자동복귀 판단부와,

상기 비상자동복귀판단부의 판단결과 비상자동복귀가 필요하다고 판단되는 경우 전로를 경동시키기 위해 마련된 경동 모터에 연결설치되어 자동비상복귀시 전로를 정립방향으로 구동시키는 비상 경동 모터를 구동시켜 전로를 자동복귀시키는 비상 경동 모터 구동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 전로 자동비상복귀장치의 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전로 자동 비상복귀장치의 구성을 보인 시스템도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구현하기 위한 전로 자동 비상복귀장치는 전로의 정립시에 전로 로구의 슬래그 두께를 검출하여 자동 경동 조건을 판단하는 슬래그 두께 검출부와, 전로의 경동축 중심부를 기준으로 한 전로 상/하측 내부의 연와의 잔존량(침식량)을 측정하는 연와잔존검출부와, 상기 슬래그 두께 검출값과 연와 잔존량 검출값을 입력받아 전로 하부의 무게 및 전로 상부의 무게를 연산하여 전로의 자중에 의한 복귀시 역 경동여부를 판단하는 비상자동복귀판단부(60)와, 상기 판단부의 판단결과 비상자동복귀가 필요하다고 판단되는 경우 전로 경동 저속모터(6)와 연결된 비상 경동 모터(51)를 전로 정립 방향으로 구동시켜 전로를 자동복귀시키는 모터 구동 제어부(4)를 구비하여 이루어진다.

한편, 본 발명을 구현하기 위한 전로 자동 비상 복귀장치는 전로의 측면에 형성되어 전로의 경동 각도를 검출하는 캠 리미트(cam limit)(9)의 검출신호를 입력받아 경동각도를 제어하는 경동각도제어기(19)와, 전체 시스템을 총괄 제어하는 프로그래머블 로직 제어기(Programmable Logic Control)(3)를 구비하여 이루어진다.

도 4는 본 발명을 구현하기 위한 슬래그 두께 검출부의 상세 구성을 보인 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 슬래그 두께 검출부는 전로 좌우 양측에 설치된 사이드 방열판(14)에 각각 형성되어 전로 로구(18)에 형성된 슬라그의 높이(혹은 두께)를 검출하는 슬라그 검출기(31)와, 슬라그 검출기(31) 주변의 온도를 항시 검출하는 온도검출기(32)와, 상기 온도검출결과 일정 온도 이상으로 상승되는 경우 공기를 공급하여 슬래그 두께검출의 오동작을 방지하기 위한 에어 공급부(33) 및 상기 검출된 슬라그 검출기(31) 주변온도변화에 따라 에어공급부(33)의 구동을 제어하는 슬라그 검출 제어부(34)를 구비하여 이루어진다. 이때, 상기 슬라그 검출기(31)는 전로가 각각 좌측 혹은 우측으로 경동되는 경우에 각 해당 방향에서의 전로 로구(18)측의 슬라그 두께를 검출한다.

한편, 상기 비상자동복귀판단부(60)에서는 상기 슬라그 검출 제어부(34)를 통해 입력되는 로구 좌/우측의 슬래그 두께 검출 데이터를 바탕으로 하여 전로 상부의 무게를 연산하게 되는 데, 일예로 슬래그 비중이 4.5로 가정하는 경우 슬래그검출 두께가 100mm이면 그 무게가 약 3.2톤, 150mm인 경우에는 약 5.0톤, 200mm이면 약 6.5톤, 250mm이면 8.0톤으로 판단하여 슬래그 두께별 무게에 따른 전로 상부의 무게 중심을 판단하게 된다.

한편, 도 5는 본 발명을 구현하기 위한 연와 잔존 검출부의 구성을 보인 사시도로써, 도 5에 도시된 바와 같이 전로 경동축 중심부인 트라니온(trunion)(17)을 기준으로 전로 상/하부의 내부 연와 침식도(잔존량)를 측정하는 연와 잔존 검출기(41)와, 상기 연와 잔존 검출기(41)로부터 검출된 연와 잔존 데이터를 저장하는 데이터저장부(42) 및 연와 잔존 검출기의 구동을 제어하는 연와 잔존 제어기(43)를 구비한다. 이때, 상기 연와 잔존 검출기(41)는 대략 전로의 출강 방향측에 설치하여 전로의 출강 작업시에 전로의 경동각도에 따라 전로 내부의 위치별 연와 잔존량을 측정하게 된다.

한편, 상기 연와 잔존 제어기(41)는 캠 리미터(9)에 의한 전로의 경동각도 검출신호를 입력받아 전로의 출강 작업시에 전로가 75。~ 90。 경동됨이 검출되면 전로의 상부 지점인 로상복부(A지점)의 연와 잔존량을 측정하고, 전로가 91。~ 110。경동되면 전로의 하부지점인 로하복부(B지점)의 연와 잔존량을 측정하도록 연와 잔존 검출기(41)의 구동을 제어하게 된다. 이때, 검출된 연와 잔존량은 각각 비상자동복귀 판단부(60)로 입력되어 전로의 무게 중심을 산출하기 위한 데이터로 이용되고, 비상자동복귀판단부(60)에서는 산출된 무게중심에 따라 자동비상복귀여부를 판단하게 된다.

이하에는 이러한 구성에 따른 본 발명의 전로 자동 비상복귀장치의 동작 및작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명을 구현하기 위한 전로 자동비상복귀장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트를 도시한 것이다. 도 3 내지 도 6에 도시된 것을 참조로 하여 본 발명에 따른 전로 자동비상복귀장치의 동작을 설명하면 먼저, 작업자가 전로내 용강을 수강래들로 출강하기 위하여 전로 조작 판넬(1)의 해당 구동 스위치를 동작시키면, PLC(3)가 모터구동제어부(4)에 구동 신호를 출력하여 전로(7)를 출강구가 있는 출강측으로 경동되도록 하고 전로가 일정 각도이상으로 경동되면 출강구를 통해 전로 내부의 용강이 수강래들(11)로 출강되게 된다.

한편, PLC(3)는 전로경동작업이 개시되면 전로경동이 일정각도까지 고속으로 이루어지도록 경동모터 구동부(4)에 제어신호를 출력하여 고속 경동 모터(5)를 구동시키고, 전로가 경동되는 각도를 캠 리미터(9)를 통해 검출하게 된다. 이때, 전로(7)의 경동각도가 75。이하인 경우에는 고속경동모터(5)를 구동시켜 전로를 고속으로 경동시키고, 캠 리미터(9)의 검출에 따라 전로가 76。이상 경동됨이 판단되면 고속 경동모터(5)의 구동은 정지시킨 후에 저속경동모터(6)를 구동시켜 전로가 115。로 경동될때까지 전로를 저속으로 경동시켜 서서히 용강이 배출되도록 모터구동제어부(4)에 제어신호를 출력하게 된다.

한편, 전로 경동이 수행되는 중에 PLC(3)에서는 전로가 경동되는 각도에 따라서 즉 저속 경동 모터(6)가 동작되어 경동 각도가 75。이상 90。이내인 경우에는 연와 잔존 검출기(41)를 구동시켜 전로 내부의 상측지점(A1)에 대한 연와 잔존량을 검출하게 된다. 이때, 연와 잔존 검출기(41)에 의해 검출되는 전로 상측부(A1)의연와 잔존량 데이터는 데이터 저장부(42)에 저장된다. 또한, 전로 경동 각도가 91。이상 110。이하인 경우에는 연와 잔존 검출기(41)를 통해 전로 내부의 하측 지점(B1)에 대한 연와 잔존량을 검출하여 데이터 저장부(42)의 해당 영역에 저장한다.

연와 잔존량은 일예로 초기 내화물 축조량에서 내장연와는 바닥부가 52톤(두께는 630mm), 로복부가 125톤(630mm), 로상부가 46톤(590mm)이다. 그러나, 로대말기 즉, 화지시점에서 내장연와의 잔존량을 검출하면 일예로 바닥부가 250mm, 로복부가 150mm, 로상부가 250mm의 잔존량만이 검출된다.

이때, 비상자동복귀 판단부(60)에서는 슬라그 검출 제어기(34) 및 연와 잔존 제어기(43)를 통해 전로 로구(18)에 적층된 슬라그 두께 데이터 및 전로 로 내부의 연와 잔존량 데이터를 입력받아 전로의 상측 및 하측에 대한 무게 중심을 소정의 수식 모델에 의해 산출하여 전로의 경동시 이상이 발생되는 경우 전로가 역경동될 염려가 있는지의 여부를 판단하게 된다. 이때 일예로 전로의 상측에 슬라그가 많이 쌓이고 상측의 연와 침식량보다 하측의 연와 침식량이 많아 전로의 무게중심이 상측으로 쏠리게 되는 경우에는 전로가 역경동될 수 있는 것으로 판단하여 비상자동 복귀신호를 PLC(3)로 출력하게 된다.

또한, PLC(3)에서는 전로의 제강공정에서의 각종 이상상황 발생여부를 판단하고 만약 전로 경동 및 출강 작업시 이상상황이 발생된 것으로 판단되는 경우에는 비상자동 복귀 신호가 입력되어 있는가를 판단하고, 비상자동복귀 신호가 입력되어 자동복귀를 수행할 필요가 있는 것으로 판단되면 비상 경동 모터(51)에 구동신호를출력하여 전로를 정립시켜 비상 상황 발생에 따른 용강 유출등의 사고를 방지할 수 있도록 한다. 이때, 돌발 정전 및 경종 인터록 등과 같은 이상상황 발생시에는 비상 경동 모터를 구동시키기 위한 비상 배터리 전원(도면 미도시)이 비상 경동 모터(51)에 인가되도록 하여 전로가 자동으로 비상복귀될 수 있도록 한다.

한편, 자동 비상 복귀신호가 모터 구동제어부(4)에 인가되면 저속 경동 모터(6)를 구동시키기 위한 저속 경동 모터측 전자석 브레이크(16)가 동작되어 비상 경동 모터(51)가 동작되고 이때 캠 리미트(9)를 통해 전로의 경동 각도를 검출하게 된다. 이때 전로가 정립 방향으로 자동 복귀되어 경동 각도가 0。로 검출되는 시점에서 비상 경동 모터(51)의 구동을 정지시켜 비상 자동 복귀를 완료하게 된다.

본 발명에 따른 전로 자동 비상복귀장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전로 자동비상복귀장치는 전로의 용강출강 작업중 전로 로구의 슬라그 무게와 전로의 경동시 전로 내부 연와의 침식도를 검출하여 출강 개시후 발생되는 정전 및 이상상황등에 의해 전로가 역경동될 가능성을 판단하여 역경동 가능성이 있는 경우에는 자동으로 비상복귀장치를 동작시켜 전로를 자동 정립시킴으로써 용강유출사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 운전자의 임의적인 판단에 의한 조치로 발생될 수 있는 용강유출사고를 방지함으로써 대형설비의 용손사고 및 전로 생산 중단사고를 예방하여 생산안정성을 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있고 무엇보다 로구부와 로 하부 무게를 항시 비교연산하여 관리함에 따른 전로 수명 연장에도 많은 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 용선을 용강으로 정련하는 전로의 출강작업시 전로경동개시후 이상경동 및 정전 발생시 전로를 정립위치로 복귀시키는 전로 비상복귀장치에 있어서,

   상기 전로 로구의 슬래그 두께를 검출하는 슬래그 두께 검출부와,

   전로의 경동작업시 소정 경동각도에서 전로의 경동축 중심부를 기준으로 한 전로 상/하측 내부의 연와의 잔존량을 각각 측정하는 연와잔존검출부와,

   상기 슬래그 두께 검출값과 연와 잔존량 검출값을 입력받아 전로 하부의 무게 및 전로 상부의 무게를 연산하여 전로의 자중에 의한 복귀시 역 경동발생여부에 따른 자동복귀여부를 판단하는 비상 자동복귀 판단부와,

   상기 비상자동복귀판단부의 판단결과 비상자동복귀가 필요하다고 판단되는 경우 전로를 경동시키기 위해 마련된 경동 모터에 연결설치되어 자동비상복귀시 전로를 정립방향으로 구동시키는 비상 경동 모터를 구동시켜 전로를 자동복귀시키는 비상 경동 모터 구동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전로 자동비상복귀장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연와 잔존 검출부는 전로의 출강작업시 전로의 경동각도에 따라 경동축 중심부인 트라니온(trunion)을 기준으로 전로 상/하부의 내부 연와 침식도(잔존량)를 측정하는 연와 잔존 검출기와, 상기 연와 잔존 검출기로부터 검출된 연와 잔존데이터를 저장하는 데이터 저장부 및 연와 잔존 검출기의 구동을 제어하는 연와 잔존 제어기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전로 자동비상복귀장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬라그 두께 검출부는 전로 좌우 양측에 설치된 사이드 방열판에 각각 형성되어 전로 로구에 형성된 슬라그의 두께를 검출하는 슬라그 검출기와,

   상기 슬라그 검출기 주변의 온도를 항시 검출하는 온도 검출기와,

   상기 온도 검출 결과 일정 온도 이상으로 상승되는 경우 공기를 공급하여 슬래그 두께 검출의 오동작을 방지하기 위한 에어 공급부 및 상기 검출된 슬라그 검출기 주변온도변화에 따라 에어공급부의 구동을 제어하는 슬라그 검출 제어부를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전로 자동비상복귀장치.