KR101128938B1 - 고로에서 주상열을 이용한 머드건 예열장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

고로에서 주상열을 이용한 머드건 예열장치 및 방법이 개시된다. 이러한 머드건 예열장치는 고로 주상의 잉여열기를 흡입하여 머드건으로 공급하여 머드재를 예열하는 펌프와, 상기 머드건으로 공급되는 예열공기의 온도를 검출하여 제어하는 예열공기 제어부와, 상기 머드건 내부에 주입된 머드재의 온도를 검출하여 상기 예열공기 제어부와 연동제어함으로써 머드재의 온도를 제어하는 머드재 제어부와, 상기 예열공기 제어부의 신호에 의하여 냉각공기의 양을 제어하는 냉각공기 제어밸브와, 그리고 상기 예열공기 제어부와 머드재 제어부로부터 신호를 입력받아 예열공기의 온도를 제어하는 연산부를 포함한다.
고로, 예열, 머드재, 머드건, 온도, 제어, 공기

Description

고로에서 주상열을 이용한 머드건 예열장치 및 방법{APPARATUS FOR PREHEATING MUDGUN USING SURPLUS HEAT OF BLAST FURNACE AND METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 고로의 머드건 예열장치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고로의 머드건 예열장치가 구비된 고로의 주상 전체도.
도 3은 도 2에 도시된 고로의 머드건 예열장치를 개략적으로 도시하는 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고로의 머드건을 예열하는 공정을 도시하는 순서도.
본 발명은 고로의 머드건 예열장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 검출하여 연동제어함으로써 출선구를 폐쇄하는 머드재를 보다 효율적으로 예열할 수 있는 고로의 머드건 예열장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 머드건(MUD GUN)은 고로에서 출선을 완료한 후 쇳물 출선을 위해 개공된 출선구를 머드재를 이용하여 막기 위한 장치이다.
이러한 머드건은 그 내부에 머드재를 주입하여 예열함으로서 출선구를 폐쇄할 수 있다.
이때, 머드재의 예열이 과다하면 머드재 속의 타아르 성분이 과열되어 점도가 떨어져 외부로 액체상태로 유출되어 압입이 곤란하며, 예열이 부족하면 머드재가 경화되어 일정 압력이상의 고압으로 압입을 해야 하므로 압입을 하기 어려운 경우가 발생된다.
이와 같이 머드재의 온도 조건에 따라 압입 상태가 다르므로 출선구 심도 저하에 따른 적정 심도 유지가 곤란 할 뿐 아니라 출선구 하부 노저 온도 변화의 원인될 수 있어 머드재 압입전 머드건 내부의 머드재를 일정온도로 제어 할 필요가 있다.
도 1에는 이러한 고로의 머드건 예열장치가 도시된다. 도시된 바와 같이, 고로 상부의 스테이브를 통과한 70도정도의 뜨거운 물을 이용하여 물의 온도를 온도조절부(1)에서 냉각수(6)를 넣어 65도로 제어하여 머드건(9)의 외부를 순환함으로서 머드재를 예열한다.
그리고, 상기 스테이브를 통과한 물의 온도가 온도검출부(3)에서 측정한 결과, 온도조절부(1)의 설정온도가 온도설정부(2,8)에서 설정한 온도보다 낮으면 상하한 비교부(7)에서 스팀(8)을 공급함으로써 머드재의 온도를 올려준다.
이때, 예열장치의 물의 온도를 65도로 유지하는 것은 실험치에 의해 압출압 력을 10kg/cm2 에서 압입하기 위함이며, 이 경우 100도이상으로 모드재가 예열 되어야 가능하다.
참고로, 상기의 머드재 온도는 다음의 수식으로 연산된다.
폐쇄시 MUD재의 온도= 머드건후퇴시간 + 대탕도 잠열상태 + 머드건 온도제어 장치의 제어 온도+ 잠열존재( 폐쇄시 대탕도의 복사열)
결과적으로, 상기의 경우 주상 자체의 주위 열이 있음으로 예열장치의 물의 온도를 65도로 하면 머드건 내부의 머드재 온도가 100도이상을 유지 할 것이다 라는 결과를 얻을 수 있다.
그러나, 이와 같이 머드재의 온도를 산출하는 것은 작업자의 추측과 경험에 의한 수치이므로 실재 머드건 내부의 머드재 온도를 정확하게 알 수 없고, 주위 온도에 따라 변동이 심하여 실재 머드재 온도를 일정온도로 유지할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 물을 이용한 예열 방식은 예열시간이 오래 걸리고, 누수가 발생하면 머드재를 통한 압입시 폭발 등을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 검출하여 연동제어함으로써 출선구를 폐쇄하는 머드재를 보다 효율적으로 예열할 수 있는 고로의 머드건 예열장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 고로 주상의 잉여열기를 흡입하여 머드건으로 공급하여 머드재를 예열하는 펌프와; 상기 머드건으로 공급되는 예열공기의 온도를 검출하여 제어하는 예열공기 제어부와; 상기 머드건 내부에 주입된 머드재의 온도를 검출하여 상기 예열공기 제어부와 연동제어함으로써 머드재의 온도를 제어하는 머드재 제어부와; 상기 예열공기 제어부의 신호에 의하여 냉각공기의 양을 제어하는 냉각공기 제어밸브와; 그리고 상기 예열공기 제어부와 머드재 제어부로부터 신호를 입력받아 예열공기의 온도를 제어하는 연산부를 포함하는 머드건 예열장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고로의 머드건 예열장치를 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고로(10)에서 철광석을 환원 용해시켜 용융물이 발생되면 고로(10)의 외부 원주방향으로 출선구를 통해 용융물이 일정압력으로 배출된다.
그리고, 배출된 용융물은 대탕도(13)의 스키머(15)에서 용선과 슬래그(SLAG)의 비중차에 의해 용선과 슬래그가 분리되어 용선은 블록을 통하여 배출되어 경주통(16)을 통하여 래들(Laddle;18)에 공급된 후 후공정으로 이송된다. 또한, 상기 슬래그는 배재구를 통해 다른 유로로 흘러간다.
이때, 상기 대탕도(13)에는 머드건(12)이 구비되어 출선이 완료된 고로(10)의 출선구를 머드재를 이용하여 폐쇄한다.
이러한 머드건(12)은 그 내부에 머드재를 내재하며, 머드건 예열장치(11)를 구비함으로서 내재된 머드재를 일정 온도로 예열한다.
상기 머드건 예열장치(11)는 고로의 주상에서 발산되는 잉여열을 이용하여 머드건 내부의 머드재를 예열한다.
보다 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 머드건 예열장치(11)는 주상의 열기를 흡입하는 펌프(44)와, 예열공기의 온도를 검출하여 제어하는 예열공기 제어부(Ⅰ)와, 머드재의 온도를 검출하여 예열공기 제어부(Ⅰ)와 연동함으로써 머드재의 온도를 제어하는 머드재 제어부(Ⅱ)와, 상기 예열공기 제어부(Ⅰ)의 신호에 의하여 냉각공기의 양을 제어하는 냉각공기 제어부(40)와, 상기 예열공기 제어부(Ⅰ)와 머드재 제어부(Ⅱ)를 제어하는 연산부(35)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 머드재 예열장치에 있어서, 상기 펌프(44)는 고로 주상의 열기를 흡입하여 머드재 예열장치(11)로 공급하여 예열원이 되도록 한다. 이러한 펌프(44)의 선단에는 필터(46)가 설치됨으로써 공기중에 함유된 이물질을 제거한다.
상기 예열공기 제어부(Ⅰ)는 예열공기의 온도를 검출하는 예열공기 온도검출부(24)와, 예열공기의 온도를 사전에 설정하는 온도 설정부(38)와, 머드재의 온도를 입력받아 설정된 예열공기의 온도와 비교, 연산하는 연산부(36)와, 상기 연산부(36)의 연산치에 의하여 예열공기의 온도를 조절하는 예열공기 온도조절부(28)로 이루어진다.
이러한 예열공기 제어부(Ⅰ)에서는, 기동스위치(26)를 1번으로 선택하면 펌프구동전원이 공급 된다.
펌프 구동전원이 공급되면 펌프(44)가 동작하고 100도 이상의 더운 공기를 흡입하여 머드건 예열장치(11)로 공급하고 배출 공기는 집진기(20)로 배출된다.
이러한 예열공기에 의하여 머드건 내부의 머드재는 예열이 되며, 상기 온도검출부(24)에서는 예열공기의 온도를 검출하여 예열공기 온도조절부(28)로 입력한다.
그리고, 상기 예열공기 조절부(28)는 연산부(36)로부터 입력된 머드재의 온도와 설정된 예열공기온도에 의하여 적절한 예열공기의 온도를 제어할 수 있다.
한편, 상기 머드재 제어부(Ⅱ)는 머드건(12) 내부에 주입된 머드재의 온도를 검출하는 머드재 온도검출부(22)와, 머드재의 온도를 사전에 설정하는 머드재 온도설정부(32)와, 상기 머드재 온도검출부(22)와 온도설정부(32)에 연결되어 머드재의 온도를 조절하는 온도조절부(30)로 이루어진다.
이러한 머드재 제어부(Ⅱ)에 있어서, 상기 머드재 온도검출부(22)는 머드건의 동체에 설치됨으로써 머드재의 온도를 검출하여 머드재 온도조절부(30)로 신호를 출력한다.
그리고, 상기의 머드재 온도조절부(30)에서는 머드재 온도설정부(32)로부터 설정된 온도 신호를 받아 연산부(35)에 출력신호를 전송한다.
이때, 머드재 온도와 설정온도가 같으면 출력은 50%이고, 머드재의 온도가 설정온도보다 낮으면 출력을 증가하고, 머드재 온도가 설정온도보다 높으면 출력을 감소시키는 동작을 한다.
그리고, 상기의 머드재 온도조절부(30)의 출력치는 연산부(35)의 출력변환부(34)에서 입력치로 되며 상기 출력이 0 % 일때 -10도, 50% 일때 0도, 100% 일때 10도로 인식하여 출력한다.
상기 출력변환부(34)의 출력치는 연산기(36)에서 상기의 예열공기 온도조절부(28)의 온도 설정치와 가감산 되어 예열공기 온도 조절부(28)에 설정된다.
이때, 상기 냉각공기 제어부(40)는 냉각공기 제어밸브(42)를 포함하며, 예열공기의 온도가 설정온도보다 낮으면 출력을 감소하여 냉각공기를 줄이고, 예열공기 온도가 설정온도보다 높으면 출력을 증가시켜 온도를 설정치로 제어하는 동작을 한다.
상기한 구조의 머드건 예열장치에 의하여 머드건 내부의 머드재를 적절한 온도로 가열할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머드건 예열장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 머드건 예열방법은 예열공기의 온도를 측정하고 연산부로 신호를 출력하는 예열공기 온도 조절단계(S100)와, 머드재의 온도를 측정하고 연산부로 신호를 출력하는 머드재 온도조절단계(S110)와, 상기 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 연산하여 출력을 조절하는 연산단계(S120)와, 상기 연산단계의 연산치에 의하여 예열공기의 온도를 제어하는 예열공기 온도제어 단계(S130)를 포함한다.
이러한 공정에 의하여 진행되는 머드건 예열방법에 있어서, 먼저, 예열공기 온도조절단계(S100)가 진행된다. 즉, 상기 단계(S100)에서는 기동스위치(26)를 1번 으로 선택함으로써 펌프구동전원이 펌프(44)로 공급되도록 한다.
펌프 구동전원이 공급되면 펌프(44)가 동작하고 100도 이상의 더운 공기를 흡입하여 머드건 예열장치(11)로 공급하고 배출 공기는 집진기(20)로 배출된다.
이 과정에서 머드건(12) 내부의 머드재는 예열이 되며, 예열공기 온도검출부(24)에서는 예열공기의 온도를 검출하여 예열공기 온도조절부(28)로 온도값을 출력한다.
그리고, 머드재 온도조절단계(S110)가 진행된다. 즉, 머드건(12)의 동체에 설치된 머드재 온도검출부(22)에서는 머드재의 온도를 검출하여 머드재 온도조절부(30)로 신호가 입력된다.
상기 머드재 온도조절부(30)에서는 온도설정부(32)로부터 설정된 일정 온도를 입력받는다. 예를 들면, 본 발명에서는 100도로 설정하며, 이 온도 신호를 받아 출력신호를 출력 변환부(34)로 전송한다.
상기 단계(S110) 후, 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 연산하는 연산단계(S120)가 진행된다.
즉, 출력 변환부(34)에서는 입력된 머드재의 온도와 설정온도가 같으면 출력을 50%로 하고, 머드재의 온도가 설정온도보다 낮으면 출력을 증가하고, 머드재 온도가 설정온도보다 높으면 출력을 감소시키는 동작을 한다.
그리고, 상기의 머드재 온도조절부(30)의 출력치는 출력변환부(34)에서 입력치로 되며, 바람직하게는 상기 출력이 0 % 일때 -10도, 50% 일때 0도, 100% 일때 10도를 출력한다.
상기의 출력변환부(34) 출력치는 연산기(36)에서 상기 예열공기 온도조절부(28)의 온도 설정치와 가감산 되어 예열공기 온도 조절부(28)에 설정된다.
이와 같은 단계후, 예열공기의 온도제어 단계(S130)가 진행된다. 즉, 예열공기 온도설정부(38)에서 온도를 65도로 설정하고, 예열공기 온도조절부(28)에서 예열공기의 온도와 상기의 예열공기 설정온도가 동일하면 출력은 50%이고, 예열공기 의 온도가 설정온도보다 낮으면 출력을 감소하여 냉각공기 제어밸브(40)를 줄이고, 예열공기 온도가 설정온도보다 높으면 출력을 증가시켜 냉각공기 제어밸브(40)를 개방하여 냉각공기를 증가 하여 온도를 설정치로 제어하는 동작을 한다.
이때, 상기 예열공기 온도조절부(28)은 좀더 빠르고 정확한 머드재의 온도제어를 위해 머드재의 온도가 100도 이하이면 머드재 온도 조절부(28)의 출력이 증가 하므로 예열공기 온도조절부(28)의 설정치를 출력변환부(34)에서 증가 시킴으로써 예열공기의 온도를 높여서 공급한다.
그리고, 머드재의 온도가 100 도 이상이면 머드재 온도 조절부(30)의 출력이 감소하므로 예열공기 온도조절부(30)의 설정치를 출력변환부(34)에서 감소시켜 주므로써 예열공기의 온도를 낮추어서 공급한다.
따라서, 머드재 온도가 머드재 온도 설정부(32)에 설정한 온도에 용이하게 도달할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명은 머드재 예열공기를 예열공기 온도조절부(28)에서 기본으로 제어하되, 머드재의 온도가 운전자가 설정한 온도에 도달 유무에 따라 머드재 온도조절부(30)의 출력이 예열공기 온도조절부(24)의 설정치를 출력변환기(34)에 의해 가감함으로 보다 정확하고 빠른 제어가 가능하다.
따라서, 상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머드재 예열장치 및 방법은 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 검출하여 연동제어함으로써 출선구를 폐쇄하는 머드재의 온도를 보다 신속하고 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
이상을 통해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (9)

  1. 고로 주상의 잉여열기를 흡입하여 머드건으로 공급하여 머드재를 예열하는 펌프와;
    상기 머드건으로 공급되는 예열공기의 온도를 검출하여 제어하는 예열공기 제어부와;
    상기 머드건 내부에 주입된 머드재의 온도를 검출하여 상기 예열공기 제어부와 연동제어함으로써 머드재의 온도를 제어하는 머드재 제어부와;
    상기 예열공기 제어부의 신호에 의하여 냉각공기의 양을 제어하는 냉각공기 제어밸브와; 그리고
    상기 예열공기 제어부와 머드재 제어부로부터 신호를 입력받아 예열공기의 온도를 제어하는 연산부를 포함하되,
    상기 예열공기 제어부는 예열공기의 온도를 검출하는 예열공기 온도검출부와, 예열공기의 온도를 사전에 설정하는 온도 설정부와, 머드재의 온도를 입력받아 설정된 예열공기의 온도와 비교, 연산하는 연산부와, 상기 연산부의 연산치에 의하여 예열공기의 온도를 조절하는 예열공기 온도조절부로 이루어지는 머드건 예열장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 머드재 제어부는 상기 머드건 내부에 주입된 머드재의 온도를 검출하는 머드재 온도검출부와, 머드재의 온도를 사전에 설정하는 머드재 온도설정부와, 상기 머드재 온도검출부와 온도설정부에 연결되어 머드재의 온도를 조절하는 온도조절부로 이루어지는 머드건 예열장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각공기 제어밸브는 예열공기의 온도가 설정온도보다 낮으면 밸브를 닫음으로써 냉각공기를 줄이고, 예열공기 온도가 설정온도보다 높으면 밸브를 개방하여 냉각공기를 증가시켜 예열온도를 설정온도치로 제어하는 머드건 예열장치.
  6. 머드건으로 공급되는 예열공기의 온도를 측정하고 연산부로 신호를 출력하는 예열공기 온도 조절단계와;
    상기 머드건 내부에 주입된 머드재의 온도를 측정하고 연산부로 신호를 출력하는 머드재 온도조절단계와;
    상기 머드재의 온도와 예열공기의 온도를 연산하여 출력값을 출력하는 연산단계와; 그리고
    상기 연산단계의 연산치에 의하여 예열공기의 온도를 제어하는 예열공기 온도제어 단계를 포함하되,
    상기 예열공기 온도조절단계에서는, 펌프가 열기를 흡입하여 머드건 예열장치로 공급하고, 예열공기 온도검출부에 의하여 상기 열기의 온도를 검출하여 예열공기 온도조절부로 온도값을 출력하는 머드건 예열방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 연산단계에서는, 출력 변환부에서 머드재의 온도가 설정온도보다 낮으면 출력을 증가하고, 머드재 온도가 설정온도보다 높으면 출력을 감소시키고, 입력된 머드재의 온도와 설정온도가 같으면 출력을 50%로 하는 단계와,
    연산기에서 상기 출력변환부로부터 출력된 설정값과 예열공기 온도조절부의 온도 설정치를 가감산하여 예열공기 온도 조절부의 온도를 설정하는 단계로 이루어지는 머드건 예열방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 예열공기 온도제어단계에서는, 예열공기의 온도가 설정온도보다 낮으면 냉각공기 제어밸브를 닫음으로써 냉각공기를 줄이고, 예열공기 온도가 설정온도보다 높으면 상기 냉각공기 제어밸브를 개방하여 냉각공기를 증가시켜 예열온도를 설정온도치로 제어하는 머드건 예열방법.
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