KR100584733B1 - 장입물의 장입상태 검출장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집합슈트의 폭방향으로 형성된 축과 그 축 상에 부착되어 상기 장입물의 장입 흐름에 의해 상기 축을 회전시킬 수 있는 복수의 패드로 이루어진 회전식 패드부를 통해 장입물의 흐름을 회전운동을 전환하고, 이를 펄스값을 생성하며, 이어 상기 펄스가 생성되지 않으면 장입완료상태로 판단하여 검출할 수 있는 장입상태 검출장치를 제공한다. 나아가, 본 발명에 따른 장입상태 검출장치는 선회슈트의 노치단계 신호에 따라 단계별로 발생되는 펄스의 수를 이용하여 고로 내의 적재된 장입물의 분포상태를 파악할 수 있다.

따라서, 장입과정에 실시되는 균압과정이나 외부 소음 등에 의한 영향을 받지 않고 실질적인 장입상태를 파악함으로써 장입완료상태를 정확히 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 고로 내의 적재된 장입물의 분포상태를 파악함으로써 선회슈트 제어를 위한 데이터를 확보할 수 있어 장입작업효율의 향상 및 개선을 도모할 수 있다.

장입호퍼, 엠프티(empty)상태, 선회슈트, 고로

Description

장입물의 장입상태 검출장치 및 그 방법{Apparatus for detecting the state of charging and Method thereof}

도1은 종래의 장입완료여부 검출장치를 포함한 고로조업장치를 나타내는 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 장입상태 검출장치의 회전식 패드부를 나타내는 개략도이다.

도3은 본 발명에 따른 장입상태검출장치를 나타내는 개략도이다.

도4는 본 발명의 따른 장입상태 검출장치의 블럭도를 나타낸다.

도5는 본 발명에 따른 장입상태 검출장치의 작동원리를 나타내는 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

18a,18b: 장입호퍼 20a,20b: 무게검출장치

22: 집결슈트 24: 선회슈트

25: 고로 30a,30b: 진동검출장치

40: 회전 패드부 42: 축

44: 패드 45: 체결볼트

50: 펄스발생부 55: 실링박스

57: 질소공급관 60: 연산처리부

65: 기억부 70: 출력부

본 발명은 장입물의 장입상태 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로, 장입물 호퍼에 저장된 연료 및 원료를 고로 내부로 장입을 완료하였는지 여부를 검출함은 물론, 선회슈트의 각 노치단계별에 따른 장입량을 파악하여 고로 내의 장입물 분포현황을 분석할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

도1은 장입물을 장입하기 위한 고로조업장치를 나타내는 개략도이다. 도1을 참조하여, 고로에 장입물을 장입하는 과정은 간략히 설명하면 다음과 같다. 계량조(12)에 의해 투입할 연료 및 원료(철광석, 코크스 등)를 일정한 양으로 평량하고, 그 장입물을 콘베이어 벨트(14)를 이용하여 고로(25)의 상부로 장입물을 중계호퍼(16)로 이송한다. 이어, 상기 중계호퍼(16)에 이송된 장입물은 장입호퍼(18a,18b)에 투입된다. 이렇게 투입된 장입물의 양은 레벨측정장치(미도시)로 장입물 기준선에 도달여부를 판단한다. 투입된 장입물이 상기 기준선에 도달하면, 각 장입물의 종류(철광석, 코크스 등)에 따라 차례로 집결슈트(22)를 낙하시켜 선회슈트(24)를 통해 장입시킴으로써 고로 내로 원하는 중량의 장입물을 적재시 킬 수 있다. 한 종류의 장입물에 대한 장입공정이 완료되면, 다른 종류의 장입물에 대한 장입공정을 시작한다. 상기 장입공정을 통해 원료 및 연료를 고로 내에 각각 장입시킨다.

통상적으로, 이러한 장입공정의 완료상태를 검출하는 방식으로는 장입물호퍼의 무게검출장치를 이용하는 방식과 진동검출기 센서를 이용하는 방식이 있다.

무게검출장치를 이용하는 방식은 상기 장입호퍼(18a,b)의 하단 또는 집합슈트(22) 상단에 무게검출장치(20a,b)를 장착하고 이를 이용하여 장입시 장입호퍼(18a,b)의 중량변화을 검출함으로써 장입호퍼(18a,b)의 빈상태 시점을 예측하는 방식이다. 보다 상세하게는, 초기 장입단계에서 일정 시간동안에 발생하는 장입호퍼의 중량변화를 상기 무게검출장치(20a,b)로 검출하고, 검출된 중량변화값을 이용하여 해당 장입호퍼(18a,b) 내의 장입물 총량이 투입될 수 있는 시점을 예측하는 방식이다.

이러한 무게검출장치를 이용하는 방식은 고로와 호퍼의 균압과정에 의한 압력의 영향으로 장입호퍼의 정확한 중량값을 검출하기 어렵다. 따라서, 검출된 중량변화치에 오류가 발생하여 장입완료시점을 정확히 판단할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 다른 장입물 완료검출 방법인 진동검출기(30a,b)를 이용하는 방식에 의하면, 고로내에 장입물 투입시에 집합슈트(22)에서 광석이 지나면서 발생되는 진동을 검출하는 방식이다. 그 진동의 주파수를 로우패스/하이패스 필터링하기 위한 제어반(32)에 전달하여 최종적으로 주파수 신호를 유접전신호로 변화한다. 이어 유 접점 신호 잔달개소인 릴레이 판넬부(34)과 유접점신호를 처리하는 PLC부(36)로 엠프티(EMPTY) 검출신호를 보내게 된다. 하지만, 이 방식 또한 작업환경에서 발생되는 일반 소음에 의해 오동작이 발생되기 쉬우며, 미세한 입자를 갖는 장입물의 경우에 진동주파수가 작아서 엠프티 신호를 발생될 수 있는 문제가 있다.

또한, 상기한 고로조업에 있어서는 고로내부의 장입물 프로필(profile)을 안정하게 유지하는 것이 무엇보다도 중요하다. 이는 장입물 프로필을 안정하게 유지하여야 노내에서의 가스의 흐름, 즉 통기성이 전체적으로 양호하게 되어 노내상황이 안정될 수 있기 때문이다. 따라서, 고로내부의 장입물 프로필을 안정하게 유지하여 가스흐름, 즉 통기성을 원할하게 함으로써 안정된 노황을 유지하기 위해서 원료 및 연료를 고로에 장입할 때 각 노치단계별로 경동된 선회슈트(24)를 이용하여 고로 내에 장입된 분포가 안정된 프로필을 얻을 수 있었다.

하지만, 종래에는 상기 선회슈트에 의해 고로 내에 장입물 분포가 적절하게 분포하고 있는지 여부에 대하여 확인할 방법은 없었다. 즉, 고로내의 분포상태를 확인하여 경동 노치별 선회슈트의 제어를 보다 적절하게 운용할 근거되는 데이터를 확보할 수가 없었다.

따라서, 당 기술분야에서는 이러한 고로내의 장입물의 장입상태를 분석하기 위한 장치 및 방법도 요구되어 왔으며, 나아가, 이러한 고로 내의 장입물 분포상황의 분석기능과 함께 장입완료여부를 검출할 수 있는 새로운 장입상태 검출장치 및 방법이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 균압과정에서 발생하는 압력변화에 의한 영향을 받지 않고 장입물 호퍼 내의 장입물 투입완료여부를 정확히 판단하는 장입상태 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연속적으로 각 노치단계별 장입량을 검출함으로써 고로내의 장입물 분포현황까지 분석할 수 있는 장입상태 검출장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 장입물 호퍼로부터 집합슈트를 통해 고로 내에 장입물을 장입하는 고로조업장치에서 장입상태를 검출하기 위한 고로조업장치에 있어서, 상기 집합슈트의 폭방향으로 형성된 축과 그 축 상에 부착되어 상기 장입물의 장입 흐름에 의해 상기 축을 회전시키는 복수의 패드로 이루어진 회전식 패드부와, 상기 축이 연결된 상기 집합슈트의 부분을 밀폐하기 위한 실링부와, 상기 축의 회전에 따른 펄스값을 생성하기 위한 펄스생성부와, 상기 펄스값의 생성되지 않으면 장입완료상태로 판단하는 연산처리부와, 장입완료상태를 통지하는 신호를 출력하기 위한 출력부를 포함하는 장입상태 검출장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고로 내에 장입물의 분포를 조절하기 위해 노치단계별로 경동되어 회전하는 선회슈트와, 상기 노치단계를 지령하는 신호를 발생하여 선회슈트를 제어하기 위한 선회슈트제어부를 더 포함하여, 상기 연산처리부를 통해 상기 장입호퍼 내의 장입물 무게 총량, 상기 선회슈트 제어부의 노치단계 명령신호 및 상기 펄스발생부의 펄스를 수신하고 해당 노치단계로 생성된 펄스에 따라 각 단 계별 장입량을 계산하며, 상기 출력부는 상기 연산처리부에서 계산된 노치단계별 장입량을 출력하는 장입상태 검출장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 장입상태 검출장치의 회전식 패드부를 나타내는 개략도이다. 도2(b)는 도2(a)에서 빗금친 A부분의 상세도이다. 상기 회전식 패드부(40)는 집합슈트의 폭방향으로 장착된 축(42)과 그 축상에 부착된 3개의 패드(44)를 포함한다. 상기 3개의 패드부(44)는 축 둘레에 약 120°간격으로 각각 부착되어, 고로에 장입되는 장입물의 흐름에 의해 상기 축(42)을 연속적으로 회전시키도록 구성되어 있다. 또한, 상기 회전식 패드부(40)와 연결된 집합슈트의 양 측부에 실링 슬리브(sealing sleeve:46)를 부착하여 기밀상태를 유지하도록 한다.

도2(a)에 도시된 바와 같이. 상기 회전식 패드부는 집합슈트를 통해 낙하되는 장입물의 흐름에 따라 회전할 수 있다. 상기 회전식 패드부(40)는 그 회전운동을 일측에 연결된 펄스발생부(50)에 전달되어 펄스값을 생성하게 된다. 상기 펄스값은 집합슈트(22)를 통과하는 장입물이 있을 때까지 생성될 것이다. 따라서, 장입호퍼의 원료 또는 연료의 장입이 완료되면, 회전식 패드부(40)는 회전을 중지하고 펄스값을 생성하지 않는다. 따라서, 이러한 원리를 이용하여 장입완료여부를 정확하게 판단할 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 장입상태검출장치를 나타내는 개략도이다. 도3에 도시된 회전식 패드부(40)와 같이, 각 패드(44)는 상기 축(42)에 복수개의 내마모성 볼 트(45)로 고정할 수 있다. 따라서, 상기 패드(44)는 마모된 경우에 교환이 가능한 착탈식 구조를 취한다. 또한, 상기 패드(44)는 생고무를 소정의 두께로 코팅하여 외부의 충격과 마모에 내구성을 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 장입상태 검출장치는 상기 회전식 패드부(40)와 연결된 집합슈트의 양 측부에 회전운동이 용이하도록 고강도베어링(48)을 포함한다. 또한, 상기 회전식 패드에 연결된 집합슈트의 양측에는 질소공급관(57)이 연결된 실링박스(55)를 부착하고, 질소공급관을 통해 질소를 공급하여 실링박스의 내부압력을 높힘으로써 집합슈트로부터 가스 누설을 방지한다. 이와 같이, 고로 내의 가스가 외부를 유출되는 것을 방지하여 고로 내의 고압에서 적합한 기밀상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 질소공급관(57) 상에 자동밸브(58)를 부착하여 실링박스(58) 내의 질소공급량을 조절함으로써 실링박스내의 질소내압을 기밀유지에 적합하게 유지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 장입상태 검출장치의 작동원리를 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전식 패드(40)는 장입되는 장입물에 의해 회전운동을 한다. 상기 펄스발생부(50)는 상기 회전식 패드(40)의 회전운동에 따라 펄스를 발생시켜 연산처리부(60)에 전달된다. 상기 연산처리부(60)는 상기 펄스신호가 중지되면 장입물 투입완료를 판단하여 상기 출력부(70)를 통해 엠프티상태, 즉 장입완료상태가 되었음을 나타낸다. 상기 출력부(70)는 LED장치 또는 컴퓨터 모니터 등과 같은 통상의 디스플레이수단을 이용할 수 있다.

나아가, 본 발명의 다른 실시형태는 고로 내에 통기성이 확보될 수 있도록 노치별로 경동되는 선회슈트를 구비한 고로조업장치에 적용될 수 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이 고로조업장치로서 상기 고로 내에 투입된 장입물의 분포를 조절하도록 노치단계별로 경동되어 회전하는 선회슈트와, 상기 선회슈트의 노치단계를 지령하는 신호를 발생하는 선회슈트 제어부를 더 포함하여 상기 고로 내에 장입물 분포상황을 분석할 수 있는 장치로 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 선회슈트는 11단계의 노치로 구분되어 각 노치에 따른 경동각도로 회전하면서 장입물을 장입시키며, 미리 설정된 수만큼 선회한 후에는 선회슈트제어부는 다음 설정된 노치설정신호를 발생시켜 그 노치단계에 따른 새로운 경동각도로 다른 장입물을 장입시키는 방식으로 운용된다.

이러한 고로조업장치에 구현되는 장입상태 검출장치의 구성은 상기 장입호퍼 내에 저장된 장입물의 중량(W_t), 상기 선회슈트 제어부(26)로부터 발생된 노치단계 명령신호 및 상기 펄스발생부(50)에서 발생된 상기 펄스를 이용하여 해당 노치단계로 생성된 펄스의 수(P_n)에 따라 각 단계별 장입량(W_n)을 계산하는 연산처리부(60)와, 그 계산된 각 노치별 장입량(W_n)을 출력하는 출력부(70)로 이루어진다.

이하, 도4를 참조하여, 상기 실시형태에 따른 장입상태 검출장치의 각 구성요소를 상세히 설명한다. 도4는 본 발명의 따른 장입상태 검출장치의 연산처리부와 기억부 및 출력부의 블럭도를 나타낸다. 상기 연산처리부(60)에는 펄스발생부에서 발생된 펄스, 선회슈트제어부의 노치단계 명령신호 및 장입호퍼에 저장된 종류별 중량 등의 데이터가 입력된다. 상기 연산처리부(60)는 입력된 데이터를 이용하여 펄스발생부에서 펄스가 발생되지 않을 경우에 장입완료상태를 판단함은 물론, 노치단계별 펄스의 수에 판단하여 그 노치단계에 따른 경사에서 장입되는 장입물의 양을 검출할 수 있다.

상기 연산처리부(60)는 아래 식을 이용하여 노치단계별 장입물의 중량(W_n)을 계산할 수 있다.

여기서, P_n은 펄스발생부에서 발생된 펄스의 총 수이고, P_n는 노치단계별 펄스의 수이며, P_t은 장입물 호퍼에 저장된 장입물의 중량이다.

상기 실시형태에 따른 연산처리부(60)는 펄스발생부(50)에서 펄스가 발생되지 않으면, 이를 장입호퍼의 엠프티상태로 판단하여, 그에 따른 신호를 출력부(70)에 제공한다. 또한, 상기 연산처리부(60)는 상기 발생된 펄스의 수(P_t)와 함께 상기 장입물 호퍼 내에 저장된 장입물의 중량(W_t) 및 상기 선회슈트 제어부(26)로부터 발생된 노치단계 신호를 수신하여 해당 노치단계로 생성된 펄스의 수에 따라 각 단계별 장입량을 계산하여 노치별 장입량데이터를 기억부(65) 또는 출력부(70)에 제공한다. 상기 기억부(65)는 노치별 장입량 데이터를 저장하여, 필요한 정보로 활용할 수 있으며, 상기 출력부(70)는 상기 연산처리부(60) 또는 기억부(65)로부터 데이터를 제공받아 디스플레이할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 장입상태 검출장치는 상기 노치단계별 장입물의 중량을 분석함으로써 고로 내에 장입되는 종류별(철광석 또는 코크스 등) 장입물의 분포데이터를 얻을 수 있다.

도5는 본 발명에 따른 장입상태 검출장치의 작동원리를 나타내는 흐름도이다.

우선, 계측기에 의해 평량된 중량의 장입물을 콘베이어벨트를 통해 장입호퍼에 저장한다(단계110). 장입물을 장입시키기 위해 장입호퍼와 고로가 압력 차이를 해소하도록 균압시스템을 가동한다(단계120). 이어, 하부실 밸브 및 광석유량(MCG) 밸브를 개방하여(단계130) 원하는 장입물을 고로 내로 투입한다(단계140). 장입이 계속되는 동안에 장입흐름에 의한 회전식 패드의 회전수에 따라 펄스발생부는 펄스를 발생된다. 상기 펄스가 발생되는지를 판단하여(단계150a), 펄스가 발생되지 않은 경우에는 연산처리부는 장입호퍼가 엠프티상태임을 판단하며, 출력부를 통해 엠프티상태임을 통지한다(단계160). 이로써 장입완료된다(단계180a). 한편, 상기 연산처리부는 장입이 개시된 후에 장입이 계속되는 동안, 즉 펄스가 계속 발생하는동안에 상기 발생된 펄스신호와 함께 미리 설정된 장입물별 중량 데이터과 선회슈트제어부의 노치단계 명령신호를 수신하여(단계150b) 그 노치단계에 따른 고로 내부의 장입위치에 장입된 장입물 중량을 계산하여, 상기 출력부에 전달하여 각 노치단계별 장입물 중량으로 나타나는 장입물 분포데이터를 디스플레이한다(단계180).

표1은 상기와 같이 본 발명의 장입상태 검출장치를 통해 고로내의 장입물 분 포 데이터의 일예를 나타낸다. 본 예에서 장입물은 코크스, 큰 입자인 광석, 작은 입자인 광석, 중심에 배치할 코크스 순으로 고로에 장입된다. 여기서, 고로조업장치는 11노치로 경동되는 선회슈트를 이용한다.

(표1)

경동 노치 단계			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
코크스	펄스의발생수	402		58	57	58	56	87	86
	장입량	42톤		6.49	6.38	6.49	6.26	9.73	9.62
광석 (대)	펄스의 발생수	428				42	85	86	85	86	44
	장입량	96톤				9.42	19.1	19.2	19.1	19.2	9.86
광석 (소)	펄스의 발생수	127			34	61	32
	장입량	21톤			5.62	10.1	5.29
중심배치 코크스	펄스의 발생수	29 펄스											29
	장입량	5톤											5

상기 표와 같이, 특정 장입물을 장입시킬 때에 회전패드를 통해 발생하는 펄스를 기초하여 노치단계별 장입량을 얻을 수 있다. 따라서, 각 장입물 종류별로 장입분포의 데이터를 취합하여 상기 표와 같은 고로내의 장입물 분포상태를 알 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 장입상태 검출장치는, 균압과정에서 발생하는 압력변화 등 외부요인에 영향을 받지 않고 장입물 흐름을 검지하는 회전식 패드를 이용하여 장입물 호퍼 내의 장입물 투입완료여부를 정확히 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장입상태 검출장치는 연속적으로 각 노치단계별 펄스값을 이용하여 각 노치단계에서 장입되는 장입량을 검출함으로써 고로내의 장입물 분 포현황까지 분석할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명은 예시와 설명의 목적으로 제공된다. 이는 발명을 개시된 대로 엄격하게 발명을 한정하고자 하는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 이러한 상세한 설명이 아닌 첨부한 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 상기 명세서, 실시형태는 본 발명의 구성요소 및 단계에 대한 설명을 제공하고자 하는 것이며 상기의 설명된 내용에 비추어 각 구성요소 및 단계는 다수의 개조 또는 변형이 가능하다.

Claims (5)

1. 장입물 호퍼로부터 집합슈트를 통해 고로 내에 장입물을 장입하기 위한 고로조업장치에서 장입상태를 검출하기 위한 장치에 있어서,

   상기 집합슈트의 폭방향으로 형성된 축과 그 축 상에 부착되어 상기 장입물의 장입 흐름에 의해 상기 축을 회전시킬 수 있는 복수의 패드로 이루어진 회전식 패드부와,

   상기 축이 연결된 상기 집합슈트의 부분을 밀폐하기 위한 실링부와,

   상기 축의 회전에 따른 펄스값을 생성하기 위한 펄스발생부와,

   상기 펄스가 생성되지 않으면 장입완료상태로 판단하여 장입완료신호를 생성하는 연산처리부와,

   상기 장입완료신호를 출력하기 위한 출력부를 포함하는 장입상태 검출장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고로장치는 상기 고로 내에 투입된 장입물의 분포를 조절하도록 노치단계별로 경동되어 회전하는 선회슈트와, 상기 선회슈트의 노치단계를 지령하는 신호를 발생하는 선회슈트제어부를 더 포함하며,

   상기 연산처리부는 상기 장입물 호퍼 내에 저장된 장입물의 중량, 상기 선회슈트 제어부로부터 발생된 노치단계 명령신호 및 상기 펄스발생부에서 발생된 상기 펄스를 수신하여 해당 노치단계로 생성된 펄스의 수에 따라 각 단계별 장입량을 계 산하며, 상기 출력부는 상기 연산처리부에서 계산된 노치단계별 장입량을 출력하는 장입상태 검출장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연산처리부에서 계산된 노치단계별 장입량을 각 장입물의 종류에 따른 노치단계별 장입량으로 저장하기 위한 기억부를 더 포함하는 장입상태 검출장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 실링부는 상기 축과 연결된 집합슈트의 외부에 장착된 실링박스, 상기 실링박스 내에 질소를 공급하기 위한 질소공급관 및 상기 질소공급관에 장착되어 질소공급량을 조절하기 위한 질소공급 개폐용 밸브로 이루어진 장입상태 검출장치.
5. 미리 설정된 무게의 장입물이 저장된 장입물 호퍼로부터 집합슈트로 투입되어 상기 집합슈트로부터 선회슈트를 통해 고로 내에 장입물을 투입하고, 노치단계를 설정하는 신호를 수신하여 각 신호에 따른 경동각도로 회전하는 선회슈트를 구비한 고로조업장치에서 상기 고로 내의 장입물 분포상태을 분석하는 방법에 있어서,

   상기 장입물 호퍼에서 상기 고로로 장입되는 장입물의 흐름을 회전운동으로 전환하는 단계와,

   상기 회전의 수에 따라 펄스를 생성하는 단계와,

   상기 생성된 펄스, 상기 선회슈트의 노치단계명령신호 및 상기 장입물의 미리 설정된 무게를 입력하는 단계와,

   상기 노치단계명령신호로 구분되는 각 노치단계에서 발생된 펄스의 수에 기초하여 그 각각의 노치단계별 장입량을 계산하는 단계와,

   상기 계산된 노치단계별 장입량을 출력하는 단계를 포함하는 장입물 분포상태를 분석하는 방법.

Images