KR101171666B1 - 장입량 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 정확한 장입량 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 장입량 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상기 장입량 제어 시스템은 코크스 오븐내에서 이동하면서 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝 장치; 및 상기 장입탄 레벨 스캐닝 장치의 스캐닝 결과를 이용하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하고, 상기 장입탄 전체 형상을 기반으로 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 조절 장치를 포함한다.

Description

장입량 제어 시스템 및 방법{System for control of charging material level}

본 발명은 코크스의 장입량 제어 기술에 관한 것으로, 특히 코크스 오븐에 장입된 장입탄의 전체적인 형상을 파악하고 그를 기준으로 코크스 장입량을 제어할 수 있도록 하는 장입량 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고로 내에서 열원, 환원제 등의 역할과 함께 통기성 확보의 수단으로 이용되는 코크스는 코크스 오븐 설비에서 장입탄을 건류함으로써 제조된다.

도1은 일반적인 코크스 오븐 설비를 도시한 개략적인 도면으로, 도1을 참조하면, 코크스 오븐 설비는 장입탄(C)의 건류가 이루어지는 코크스 오븐(11), 코크스 오븐(10) 상부에 설치되어 장입탄(C)을 코크스 오븐(11)로 투입하는 다수의 투입구(12a~12d), 장입탄(C)의 건류 시키기 위한 가스를 공급하는 가스관(13)를 구비하여, 다수의 투입구(12a~12d)를 통해 투입된 장입탄을 고온으로 건류하여 코크스를 제조한다.

이때, 코크스 오븐(11)에는 정량의 장입탄(C)이 투입되어야 하는 데, 이는 너무 많은 장입탄(C)이 투입되면 유실탄이 발생되어 생산량이 저하될 뿐 만 아니라 주변 환경이 오염되고 작업이 지연되며, 너무 작은 장입탄(C)이 투입되면 거푸집 현상의 코크스 생성으로 인해 코크스의 강도가 저하되는 문제점이 발생하기 때문이다.

이에 종래에는 투입구(12a~12d)에 장입탄 레벨을 측정하기 위한 계측기를 설치하고, 이를 통해 코크스 오븐(11)에 투입된 장입탄 레벨을 실시간 모니터링하면서 장입량을 실시간 제어하도록 했었다.

그러나, 종래에는 투입구(12a~12d)에 설치된 계측기를 통해 장입탄 레벨을 모니터링하므로, 투입구(12a~12d)의 직하부에 위치한 코크스의 레벨만을 측정할 수 있을 뿐, 코크스 오븐(11)에 투입된 코크스의 전체 형상(profile)은 파악할 수 없는 단점이 있다. 즉, 코크스 오븐(11)에 투입된 장입탄은 산 형태의 굴곡을 가지는 반면, 종래에는 투입구(12a~12d)의 직하부에 위치한 코크스의 레벨만을 모니터링할 수 있어, 코크스 오븐(11)의 실제 장입량을 정확하게 측정할 수 없는 문제가 있다. 이에 정확한 장입량 제어 동작을 수행할 수 없게 된다.

또한, 상기의 제어 동작을 위해서는 다수의 투입구(12a~12d) 각각에 계측기를 설치해야 하므로, 이의 설치 및 유지 관리도 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 코크스 오븐에 장입된 장입탄의 전체적인 형상을 파악하고 그를 기준으로 코크스 장입량을 제어함으로써, 보다 정확한 장입량 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 장입량 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 코크스 오븐내에서 이동하면서 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝 장치; 및 상기 장입탄 레벨 스캐닝 장치의 스캐닝 결과를 이용하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하고, 상기 장입탄 전체 형상을 기반으로 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 조절 장치를 포함하는 장입량 제어 시스템을 제공한다.

상기 장입량 조절 장치는 상기 스캐닝 결과를 취합하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하는 장입탄 형상 산출부; 및 상기 장입탄의 전체 형상으로부터 상기 코크스 오븐의 실제 장입량을 산출한후, 상기 코크스 오븐의 장입 가능량과 비교하여 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 장입탄 레벨 스캐닝 장치는 상기 장입탄에 마이크로파를 발사하고, 상기 장입탄에 의해 반사되어 수신되는 마이크로파를 수신하는 안테나; 및 상기 안테나를 반복적으로 구동시키면서 상기 마이크로파를 분석하여, 상기 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 장입량 제어 시스템은 상기 코크스 오븐내에서 이동하면서 상기 장입탄의 레벨을 평탄화시키며, 상기 안테나가 장착되는 레벨러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하는 단계; 상기 장입탄 전체 형상을 기반으로 실제 장입량을 산출하는 단계; 및 상기 실제 장입량과 장입 가능량을 비교하여 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장입량 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 장입량 제어 시스템 및 방법은 투입구의 직하부에 위치한 코크스의 레벨만을 측정하는 것이 아니라, 코크스 오븐에 저장된 장입탄의 전체 형상을 측정함으로써, 코크스 오븐의 실제 장입량을 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하고, 그를 기준으로 장입량을 제어하도록 함으로써, 보다 정확한 장입량 제어 동작이 가능해지도록 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 레벨러를 통해 장입탄의 레벨을 평탄화 작업을 수행함으로써, 특정 지점에만 장입탄이 쌓여 발생할 수 있는 오동작 발생 가능성을 사전에 차단할 수 있도록 한다.

도1은 일반적인 코크스 오븐 설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 제어 시스템이 적용된 코크스 오븐 설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입탄 레벨 스캐닝 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 조절 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도6는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄화 작업 결과를 나타낸 도면이다.
도7는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입차 레벨 스캐닝 작업 예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 실시예에서는 본 발명의 센서 장치를 냉연 CGL의 Laser Welder장치에 설치되는 것으로 설명한다. 그러나, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만 이와 같은 본 발명의 장치는 기타 강판의 연속 진행을 기반으로 하는 다른 공정의 Welding 작업에도 적용 가능함은 자명하다 할 것이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 제어 시스템이 적용된 코크스 오븐 설비를 도시한 개략적인 도면이다.

도2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 설비는 코크스 오븐(11), 다수의 투입구(12a~12d), 가스관(13), 이외에 장입탄(C)의 레벨을 평탄하게 함과 동시에 장입탄(C)의 전체 형상을 측정하고 그를 기반으로 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 제어 시스템(20)을 추가로 구비한다.

장입량 제어 시스템(20)는 코크스 오븐(10)의 내측으로 진입되어 상하 좌우로 이동되면서 장입탄(C)의 레벨을 평탄화시키는 레벨러(21), 레벨러(21)와 함께 움직이는 안테나(22a)를 이용하여 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝 장치(22), 장입탄 레벨 스캐닝 장치(22)의 측정 결과를 이용하여 장입탄(C)의 전체 형상을 파악하고, 그를 기반으로 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 조절 장치(23)를 추가로 포함한다.

즉, 본 발명은 투입구(12a~12d)의 직하부에 위치한 코크스의 레벨만을 측정하는 것이 아니라, 코크스 오븐(11)에 저장된 장입탄(C)의 전체 형상을 측정함으로써, 코크스 오븐(11)의 실제 장입량을 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하고, 그를 기준으로 장입량을 제어하도록 함으로써, 보다 정확한 장입량 제어 동작을 수행할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 레벨러(21)를 통해 장입탄(C)의 레벨을 평탄화시키면서 장입탄(C)이 투입될 수 있도록 함으로써, 특정 지점에만 장입탄(C)이 쌓여 발생할 수 있는 오동작 발생 가능성을 사전에 차단할 수 있도록 한다.

도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입탄 레벨 스캐닝 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장입탄 레벨 스캐닝 장치(22)는 레벨러(21)에 장착되어 레벨러(21)와 함께 움직이는 안테나(22a), 및 장입탄 레벨 스캐닝부(22b)를 포함하여 구성된다.

안테나(22a)는 레벨러(21)와 함께 움직이면서, 마이크로파를 안테나(22a)의 직하부 방향으로 발사하고 안테나(22a)의 직하부 방향에 위치한 장입탄(C)에 의해 반사되는 마이크로파를 수신하는 동작을 반복 수행한다.

장입탄 레벨 스캐닝부(22b)는 안테나(22a)를 반복 구동시킴으로써, 장입탄(C)의 전체 레벨을 스캐닝한다. 장입탄 레벨 스캐닝부(22b)는 특정 지점에서 마이크로파를 발사 후 마이크로파가 장입탄(C)에 의해 반사되어 되돌아오는 시간을 카운팅하여 안테나(22a)와 장입탄(C)간 거리를 파악하고, 이를 안테나(22a)의 높이값에서 감산하는 동작을 수행함으로써, 해당 지점에서의 장입탄 레벨을 산출하는 동작을 수행한다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 조절 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도4을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 조절 장치(23)는 장입탄 형상 산출부(23a), 장입량 결정부(23b)를 포함하여 구성된다.

장입탄 형상 산출부(23a)는 장입탄 레벨 스캐닝부(22b)의 측정 결과를 취합하여 코크스 오븐(11)에 장입된 장입탄(C)의 전체 형상을 산출한다.

장입량 결정부(23b)는 코크스 오븐(11)의 장입 가능량을 사전에 정의해두고, 장입탄 형상 산출부(23a)가 장입탄(C)의 전체 형상을 산출하면, 장입탄(C)의 전체 형상으로부터 코크스 오븐(11)의 실제 장입량을 산출한다. 그리고 이를 장입 가능량을 비교하여, 장입탄(C)의 추가 투입량을 결정한다.

이하, 도5을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 장입량 제어 시스템의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.

도5에 도시된 바와 같이, 코크스 오븐(11)에 장입탄(C)이 투입되는 동안, 레벨러(21)는 상하 좌우로 이동하면서 장입탄(C)의 레벨을 평탄화시켜준다(S1). 그러면, 도6에서와 같이 산 형태의 굴곡을 가지던 장입탄(C)의 레벨은 평탄화될 것이다.

이와 동시에 장입탄 레벨 스캐닝부(22b)는 도7의 (a) 내지 (d)와 같이 레벨러(21)와 함께 움직이는 안테나(22a)를 이용하여 장입탄 레벨을 스캐닝한다(S2).

그리고 장입탄 레벨 스캐닝부(22b)는 장입탄 레벨 스캐닝 결과를 취합하여 코크스 오븐(11)에 투입된 장입탄(C)의 전체 형상을 산출한 후(S3), 그를 기반으로 코크스 오븐(11)의 실제 장입량을 파악한다(S4).

그리고 코크스 오븐(11)의 실제 장입량과 코크스 오븐(11)의 장입 가능량을 서로 비교하여, 장입탄(C)의 추가 투입량을 결정한다(S5). 그러면, 다수의 투입구(12a~12d)는 장입탄(C) 투입용 스크류(미도시)의 회전 속도를 장입탄(C)의 추가 투입량에 따라 조정함으로써, 코크스 오븐(11)에 투입되는 장입량을 조정한다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

20; 장입량 제어 시스템 21: 레벨러
22: 장입탄 레벨 스캐닝 장치 22b: 장입탄 레벨 스캐닝부
23: 장입량 조절 장치 23a : 장입탄 형상 산출부
23b: 장입량 결정부

Claims (5)

1. 코크스 오븐내에서 이동하면서 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝 장치; 및
   상기 장입탄 레벨 스캐닝 장치의 스캐닝 결과를 이용하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하고, 상기 장입탄 전체 형상을 기반으로 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 조절 장치를 포함하는 장입량 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 장입량 조절 장치는
   상기 스캐닝 결과를 취합하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하는 장입탄 형상 산출부; 및
   상기 장입탄의 전체 형상으로부터 상기 코크스 오븐의 실제 장입량을 산출한후, 상기 코크스 오븐의 장입 가능량과 비교하여 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장입량 제어 시스템.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 장입탄 레벨 스캐닝 장치는
   상기 장입탄에 마이크로파를 발사하고, 상기 장입탄에 의해 반사되어 수신되는 마이크로파를 수신하는 안테나; 및
   상기 안테나를 반복적으로 구동시키면서 상기 마이크로파를 분석하여, 상기 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하는 장입탄 레벨 스캐닝부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장입량 제어 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 코크스 오븐내에서 이동하면서 상기 장입탄의 레벨을 평탄화시키며, 상기 안테나가 장착되는 레벨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장입량 제어 시스템.
   
5. 장입탄의 전체 레벨을 스캐닝하여 상기 장입탄의 전체 형상을 산출하는 단계;
   상기 장입탄 전체 형상을 기반으로 실제 장입량을 산출하는 단계; 및
   상기 실제 장입량과 장입 가능량을 비교하여 상기 장입탄의 추가 투입량을 결정하는 장입량 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장입량 제어 방법.

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