KR100620098B1 - 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결기에서 소결되어 배광부를 통하여 낙하 배출되는 소결 케이크의 단면을 관찰하기 위한 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 그 일단부가 개방된 중공부 형태로 이루어져, 냉각수에 의하여 냉각되는 수냉 재킷; 상기 수냉 재킷의 일단부에 장착되어 이 물질이 유입되는 것을 방지해 주는 카메라 창; 상기 카메라 창의 일단부에 힌지부에 의하여 그 일 측이 힌지 결합되는 카메라 후드; 상기 카메라 후드를 일정 간격으로 이격시킨 상태로 집진 후드의 소결광 관찰 위치 높이에 고정시켜 주는 지지대; 상기 카메라 후드의 둘레에 장착되어 공기를 분사하는 다수의 공기 노즐; 상기 수냉 재킷의 내부에 장착되는 영상 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치를 제공한다.

소결기, 소결 케이크, 카메라, 휘도

Description

소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법{Apparatus And Method for Observing Section View of Sintered Cakes Dropping on Sintering Machine}

도 1은 종래의 소결기 배광부 낙하 소결 케이크 관찰 장치를 설명하기 위한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치를 설명하기 위한 구성도.

도 3은 본 발명에서 카메라 관련 구성을 설명하기 위한 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 낙하 소결 케이크 관찰 장치의 영상 처리 단계 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 낙하 소결 케이크의 영상 처리 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치에서의 공기 흐름을 설명하기 위한 예시도.

도 7은 본 발명에 따른 관찰 장치의 청소 예시도.

도 8은 본 발명에 따른 영상처리 실시예를 설명하기 위한 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 소결기 2 : 배광부

3 : 소결 케이크 3a : 낙하 케이크

4 : 집진 후드 5 : 집진기

7 : 집진 후드벽 10 : 관찰 장치

11 : 수냉 재킷 12 : 카메라 창

13 : 냉각수 입구 14 : 냉각수 출구

15 : 카메라 후드 16 : 후드 지지대

17 : 힌지 축 18 : 공기노즐

20 : 카메라 21 : CCD

22 : 광학 필터 23 : A/D 컨버터

24 : 이미지 처리부 25 : 표시부

본 발명은 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 소결기에서 소결되어 배광부를 통하여 낙하 배출되는 소결 케이크의 단면을 관찰하기 위한 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고로의 주원료인 소결광은 분 철광석 등과 같은 소결용 원료와 열원으로 사용되는 코크스를 배합하여, 소결로에 장입한 후에, 그 표면을 착화시키면서 아래 방향으로 공기를 흡인함으로써 소성이 이루어진다.

이 때, 소결광의 품질은 소성 과정에서의 열 이력의 영향을 크게 받는데, 소결 공정에서 소결광의 소성 상태를 직접 나타내는 유일한 정보는 배광부를 통하여 배출되는 소결 케이크 파단면의 적열 상태이다.

소결이 완료된 소결 케이크는 소결기의 운동과 자중에 의해 파쇄기로 낙하되는 데, 이 때 낙하되는 소결 케이크 파단면의 적열대의 분포로부터 소결기 폭 방향의 장입 밀도 편차를 유추할 수 있으며, 평균 적열면의 위치로부터 소결기 속도의 적정성을 유추할 수 있다.

그리고, 소결 케이크가 낙하될 때의 파열 상태와 파단면의 형상에는 소결광의 강도 등의 품질을 예상할 수 있는 정보가 내포되어 있다.

그러나, 이를 측정하기 위한 수단으로는 도 1과 같은 구성을 가지고 배광부 전면에 설치된 카메라에 의해 취득된 영상을 운전자가 판단하는 것이 일반적인데, 소결기(1)의 배광부(2)의 환경은 소결 케이크(3)의 낙하 및 파쇄에 의한 분진이 많고, 특히 적열 케이크의 온도를 낮추기 위하여 살수된 물에 의하여 생성된 수증기의 발생이 심하고, 이를 포집하기 위해 집진 후드(4)와 집진 장치(5)가 일반적으로 사용되고 있다.

따라서, 소결 케이크(3)를 관찰하기 위하여 상기 집진 후드(4)의 집진 후드벽(7)에 설치된 카메라(6)는 습기가 대량 포함된 분진에 의하여 오염되는 경우가 많아서 정확한 영상을 얻지 못하는 문제점이 있다.

즉, 상기 집진기(5)에 의한 흡인 과정에서 분진을 포함한 공기의 일부는 카메라 쪽으로 흐르며 이때 창을 크게 오염시킨다. 이를 방지하기 위하여 카메라 후 드에 공기노즐을 설치하는 예가 있는데 집진기에 의한 대량의 공기 흐름을 방지하기에는 어려움이 많으며, 따라서 영상취득에 큰 장애가 되는 것이 현실이다.

또한 관찰자가 직접 카메라 창을 청소하는 예가 많으나 주변이 고열 지역이어서 작업이 난해한 경우가 많았다.

한편, 종래의 관찰 장치의 경우에 고가의 화상 해석기를 이용하여 처리하기 때문에 운용 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 소결기의 배광부에 설치되는 카메라 재킷의 구조를 개선하여 효과적으로 분진에 의한 영상 오염을 방지하면서 간단하고 효율적인 화상 처리 과정을 통하여 실시간 영상 해석이 가능한 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면을 관찰하기 위한 관찰 장치에 있어서, 그 일단부가 개방된 중공부 형태로 이루어져, 냉각수에 의하여 냉각되는 수냉 재킷; 상기 수냉 재킷의 일단부에 장착되어 이 물질이 유입되는 것을 방지해 주는 카메라 창; 상기 카메라 창의 일단부에 힌지부에 의하여 그 일 측이 힌지 결합되는 카메라 후드; 상기 카메라 후드를 일정 간격으로 이격시킨 상태로 집진 후드의 소결광 관찰 위치 높이에 고정시켜 주는 지지대; 상기 카메라 후드의 둘레에 장착되어 공기를 분사하는 다수의 공기 노즐; 상기 수냉 재킷의 내부에 장착되는 영상 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치를 제공한다.

상기 영상 수단은 소결광의 영상을 촬영하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 영상 감지 소자, 상기 영상 감지 소자에 일정 파장의 빛만 투과시켜 주는 광학 필터, 상기 영상 감지 소자의 아날로그 출력을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터, 상기 A/D 컨버터를 통하여 입력되는 디지털 영상 신호로부터 소결광의 휘도 분포를 산출하여 출력하는 이미지 처리부, 상기 이미지 처리부에서 출력되는 소결광의 휘도 분포를 표시해 주는 표시부로 구성된다.

그리고, 본 발명은 소결기에서 낙하되는 소결 케이크의 단면 관찰 방법에 있어서, (a) 낙하 케이크의 영상 신호를 취득하는 단계; (b) 상기 영상 신호 의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계; (c) 디지털 영상 신호 중에서 관찰이 필요한 영역만의 영상 신호를 분리하는 단계; (d) 소결기의 폭방향의 화소별로 높이 방향 화소의 휘도를 적분하여 평균값을 구하여, 소결기 폭방향으로 휘도 분포를 계산하는 단계; (e) 상기 소결기 폭방향으로 계산된 휘도 분포를 이용하여 소결기 폭방향의 휘도의 평균값을 구하는 단계; (f) 소결기 폭방향의 휘도의 평균값 이상을 적열 상태로 구분하여 적열층의 분포비를 구하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 방법을 아울러 제공한다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 소결기(1)의 배광부(2) 쪽에 설치되어 있는 집진 후드(4)의 일 측인 집진 후드벽(7)에 관찰 장치(10)가 장착된다.

상기 관찰 장치(10)는 냉각수를 공급해 주는 냉각수 입구(13)와 열을 흡수한 냉각수가 배출되는 냉각수 출구(14)가 형성된 이중관 유형의 수냉 재킷(11); 상기 수냉 재킷(11)의 전면에 장착되어 이 물질이 유입되는 것을 방지해 주는 카메라 창(12); 후드 형태로 이루어져, 상기 카메라 창(12)의 일단부에 힌지부(17)에 의하여 그 일 측이 힌지 결합되는 카메라 후드(15); 상기 카메라 후드(15)를 일정 간격으로 이격시킨 상태로 상기 집진 후드(4)의 집진 후드벽(7)에 고정시켜 주는 지지대(16); 이 물질이 카메라 창쪽으로 이동하는 것을 방지하기 위한 공기를 분사해 주도록 상기 카메라 후드(15)의 둘레에 장착되는 다수의 공기 노즐(18)로 이루어진다.

상기 수냉 재킷(11) 및 카메라 창(12)은 상기 카메라(20)를 고온으로부터 보호하기 위한 것이고, 동시에 상기 카메라 창(12)은 이 물질이 카메라의 수광부를 오염시키는 것을 방지하기 위한 것이다.

다시 말하면, 상기 카메라 후드(15)는 여러 개의 지지대(16)를 통하여 집진 후드벽(7)에 연결되어 있어서 집진기(5)의 흡인 과정에서 오히려 카메라 후드(15) 외부의 주변 공기를 대량 유입시키기 때문에 집진 후드(4) 내의 오염된 공기가 카메라 창(12)을 오염시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 때, 소량 유입되는 분진은 카메라 후드(15)에 설치된 상기 공기노즐(18) 에 의해 제거되기 때문에 상기 카메라 창(12)을 장시간동안 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.

또한, 상기 카메라 창(12)이 오염된 경우에 상기 카메라 후드(15)와 상기 카메라 창(12)이 상기 힌지부(17)를 통하여 결합되어 있기 때문에, 상기 힌지부(17)를 통하여 분리해 낸 후에 용이하게 청소할 수 있는 것이다.

상기 카메라(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 영상 감지 소자인 CCD(21), 상기 CCD(21)에 일정 파장의 빛만 투과시켜 주는 광학 필터(22), 상기 CCD(21)의 아날로그 출력을 디지털 영상 신호로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터(23), 상기 A/D 컨버터(23)를 통하여 입력되는 영상 신호를 처리하여 표시부(25)에 영상을 표시해 주는 이미지 처리부(24)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라(20)의 영상처리 과정은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 낙하 케이크(3a)의 영상을 상기 광학 필터(22)를 통하여 분진 등의 영향을 최소화하면서 상기 CCD(21)로 촬영하여 아날로그 영상 신호를 얻는 단계(S 1), 상기 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여(S 2), 상기 이미지 처리부(24)의 메모리(도면에 나타내지 않음)에 저장하는 단계(S 3), 상기 메모리에 저장된 영상 신호를 처리하여 소결기 폭방향의 소성 상태를 추정하는 단계(S 4)로 이루어진다.

상기 S 4단계는, 상기 메모리에 저장된 영상 신호 중에서 관찰하고자 하는 영역만의 영상 신호를 지정하여 분리하는 단계(S 41), 도 5의 (A)와 같은 영상의 X축 방향의 휘도 분포를 산출하기 위하여, X축상의 화소에 대응하는 Y축상의 화소의 휘도를 적분하여 평균값을 구하는 것을 X축상의 모든 화소별로 처리하여 그 합계를 구하는 단계(S 42), 합산된 휘도 합계로부터 휘도 평균값을 산출하는 단계(S 43), 상기 휘도 평균값을 상기 표시부(25)에 X축 방향의 선으로 표시하고, 그 이상을 적열 상태로 구분하여 도 5의 (B)와 같은 휘도 분포를 같이 표시해 주는 단계(S 44)로 이루어진다.

상기와 같은 휘도 분포 처리는 X방향 휘도의 평균값을 기준으로 하여 그 이상을 간단하게 적열층으로 분리하여 표시할 수 있으며, 영상 신호 중에서 소결광의 온도와 상관성이 매우 높은 휘도 신호만을 분리하여, 이를 기준으로 소결광의 적열 상태를 간단하게 판단할 수 있기 때문에 영상 처리에 소요되는 시간을 최소화하면서 실시간으로 처리가 가능하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치는 상기 카메라 창(12)을 항상 깨끗한 상태로 유지하면서, 상기 광학 필터(22)를 통하여 일정 파장 영역에 대한 영상만을 취득하여, 취득된 화소의 휘도 분포를 통하여 소결광의 적열 상태를 표시부(25)에 표시하기 때문에 도 8의 (A)와 같이 명료한 관찰 화상을 얻을 수 있으며, 이에 따라 도 8의 (B)와 같이 정확한 휘도 분포를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 분진 오염을 최대한 배제한 실제에 가까운 영상을 얻을 수 있으며, 또한 광학필터를 통해 일정 파장 영역만의 영상을 취득하여 선명한 영상을 취득할 수 있다.

또한, 영상의 휘도 신호만을 이용하여 간단하게 화상 처리함으로써 화상 처리에 따른 시간을 단축시켜서 소결광의 적열 상태를 실시간으로 관찰할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면을 관찰하기 위한 관찰 장치에 있어서, 그 일단부가 개방된 중공부 형태로 이루어져, 냉각수에 의하여 냉각되는 수냉 재킷;

   상기 수냉 재킷의 일단부에 장착되어 이 물질이 유입되는 것을 방지해 주는 카메라 창;

   상기 카메라 창의 일단부의 힌지부에 의하여 그 일측이 힌지 결합되어, 상기 힌지부를 중심으로 카메라 창이 선회하여 분리됨으로써 상기 카메라창의 청소를 용이하게 할 수 있는 카메라 후드;

   상기 카메라 후드의 외부공기를 대량흡입할 수 있어 상기 카메라 창의 오염을 방지할 수 있으며, 상기 카메라 후드를 일정 간격으로 이격시킨 상태로 집진 후드의 소결광 관찰 위치 높이에 고정시키기 위한 지지대;

   상기 카메라 후드의 둘레에 장착되어 공기를 분사하는 다수의 공기 노즐;

   상기 수냉 재킷의 내부에 장착되며, 소결광의 영상을 촬영하여 입력된 디지털 영상 신호로부터 관찰이 필요한 영역만의 영상 신호를 분리하고, 분리된 상기 영상 신호를 소결기의 폭방향의 화소별로 높이 방향 화소의 휘도를 적분하여 평균값을 구하여 소결기 폭방향으로 휘도 분포를 계산하고, 상기 소결기 폭방향으로 계산된 휘도 분포를 이용하여 소결기 폭방향의 휘도의 평균값을 구한 다음, 소결기 폭방향의 휘도의 평균값 이상을 적열 상태로 구분하여 적열층의 분포비를 구하는 이미지 처리부로 구성되는 영상수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영상수단은 소결광의 영상을 촬영하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 영상 감지 소자, 상기 영상 감지 소자에 일정 파장의 빛만 투과시켜 주는 광학 필터, 상기 영상 감지 소자의 아날로그 출력을 디지털 영상 신호로 변환한 다음 상기 이미지 처리부로 출력하는 A/D 컨버터, 상기 이미지 처리부에서 출력되는 소결광의 휘도 분포를 표시해 주는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 장치.
3. 소결기에서 낙하되는 소결 케이크의 단면 관찰 방법에 있어서,

   (a) 낙하 케이크의 영상 신호를 취득하는 단계;

   (b) 상기 영상 신호 의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계;

   (c) 디지털 영상 신호 중에서 관찰이 필요한 영역만의 영상 신호를 분리하는 단계;

   (d) 소결기의 폭방향의 화소별로 높이 방향 화소의 휘도를 적분하여 평균값을 구하여, 소결기 폭방향으로 휘도 분포를 계산하는 단계;

   (e) 상기 소결기 폭방향으로 계산된 휘도 분포를 이용하여 소결기 폭방향의 휘도의 평균값을 구하는 단계;

   (f) 소결기 폭방향의 휘도의 평균값 이상을 적열 상태로 구분하여 적열층의 분포비를 구하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기의 낙하 소결 케이크의 단면 관찰 방법.

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