KR101175446B1 - 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 및 그 방법 - Google Patents

제강 래들 배열을 이용한 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법은, 래들 가열 제어장치가, 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는 단계; 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계; 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하는 지를 판단하는 단계; 및 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하면, 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 해당 래들 가열장치의 버너를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 단계를 포함한다.

Description

제강 래들 배열을 이용한 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 및 그 방법{Apparatus and method for preheating and controlling ladle using steel manufacture ladle array}
본 발명은 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저온구간에서 제강 래들 배열로부터 발생되는 배가스를 이용하여 래들승온을 수행하는 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 및 그 방법에 관한 것이다.
래들(ladle)은 철강 또는 비철금속을 생산하는 공정에서 쇳물(용강)을 담는 용기로서, 쇳물을 담기 전에 고온으로 미리 가열하게 된다.
예를 들어, 철강공정에서는 8~30시간에 걸쳐 1200℃로 가열한다. 이러한 래들은 수선 또는 수강 전에 미리 예열을 통해 열충격을 줄여 내화물의 수명을 도보하고, 용선 또는 용간의 온도하락을 지연한다.
그러나, 래들은 고온의 쇳물을 담는 것이므로 래들 내의 내화물이 자주 파손되어 내화물의 수리, 보수가 잦으며 내화물 양생과 가열을 동시에 하는 경우가 많이 있어 가열시간을 무작정 단축하는 것이 곤란하였다.
일반적으로 래들은 래들 가열장치의 래들 커버에 부착된 버너와 같은 래들 가열기를 통해 가열되고, 래들이 소정 온도로 완전히 가열되면 래들 커버가 래들에서 탈착되어 제거된다.
본 발명은, 저온구간(약 500℃이하)에서 래들 승온시, 제강 래들 배열로부터 발생되는 배가스를 이용하여 래들승온을 수행해줌으로써, 저온구간에서 버너를 이용하여 래들승온을 수행했을 때 발생할 수 있는 래들 상부와 하부 사이의 온도편차를 최소화시켜 주는 것을 목적으로 한다. 이때, 다른 래들 승온작업시 발생하는 배가스를 회수하여 이용하기 때문에 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법은, 래들 가열 제어장치가, 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는 단계; 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계; 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하는 지를 판단하는 단계; 및 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하면, 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 해당 래들 가열장치의 버너를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스는 배가스 라인을 통해 열 교환기 및 상기 건조승온 대상 래들로 각각 분기되어 전달되고, 상기 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계는, 상기 열 교환기로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브와 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 각각 제어하여, 상기 열교환기로 전달되는 배가스의 양은 감소시키고, 상기 건조승온 대상 래들로 전달되는 배가스의 양은 증가시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계는, 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하는 단계; 및 상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라, 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 임계온도를 만족하면, 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키는 단계는, 상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들에 방출하는 배가스흡입팬의 구동을 정지시키는 단계; 및 상기 배가스흡입팬으로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브를 클로즈하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1임계온도는 400℃ 내지 500℃ 사이인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해당 래들 가열장치의 버너를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 단계는, 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하는 단계; 및 상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라 상기 해당 래들 가열장치로 유입되는 연료의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라 상기 해당 래들 가열장치로 유입되는 연료의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계는, 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제2임계온도를 만족하는 지를 판단하는 단계; 및 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제2임계온도를 만족하면, 상기 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 상기 제2임계온도로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2임계온도는 1100℃ 내지 1200℃ 사이인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 제어장치는, 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는 입력부; 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하는 래들온도 감지부; 상기 입력부를 통해 건조승온 대상 래들이 선택되면, 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬을 기동시켜 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 IDF 구동제어부; 및 상기 래들온도 감지부에 의해 측정된 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하는 지를 판단하고, 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하면, 상기 배가스흡입팬의 구동을 정지시켜 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 상기 건조상승 대상 래들의 래들 가열장치의 버너를 제어하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 주제어부를 구비한다.
특히, 상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스는 배가스 라인을 통해 열 교환기 및 상기 건조승온 대상 래들로 각각 분기되어 전달되고, 상기 주제어부는, 상기 열 교환기로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브와 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 각각 제어하여, 상기 열교환기로 전달되는 배가스의 양은 감소시키고, 상기 건조승온 대상 래들로 전달되는 배가스의 양은 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래들 온도감지부는 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하고, 상기 주제어부는, 상기 래들온도 감지부를 통해 측정된 온도에 근거하여, 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주제어부는, 상기 배가스흡입팬의 구동을 정지시키고, 상기 배가스흡입팬으로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브를 클로즈시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 래들 가열장치는, 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬; 및 상기 배가스흡입팬에 의해 흡입된 배가스를 건조승온 대상 래들 내부로 배출하는 복수 개의 배가스 입구와, 상기 건조승온 대상 래들에서 발생된 배가스를 외부로 배출하는 복수 개의 배가스 출구가 형성되어 있는 래들 커버를 구비한다.
특히, 상기 배가스 입구는, 상기 래들 커버의 원주방향으로 상호 일정간격을 두고 소정의 기울기를 갖도록 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래들 커버는, 중앙부에 상기 건조승온 대상 래들을 가열하여 승온작업을 수행하기 위한 버너를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래들 커버는, 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하는 열전대를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
저온구간(약 500℃이하)에서 래들 승온시, 제강 래들 배열로부터 발생되는 배가스를 이용하여 래들승온을 수행하는 경우, 배가스에 의한 래들의 전체적인 건조이므로 버너에 의한 승온보다 저온구간에서 온도편차가 작아진다.
따라서, 저온구간에서 급격한 온도상승 방지로 래들 내화물의 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고온구간에서 다른 래들 승온작업시 발생하는 배가스를 회수하여 이용하기 때문에 에너지를 절감하여 원단위저감에 기여할 수 있다.
도 1은 래들 승온작업시 래들 내부의 승온패턴을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 래들 가열장치의 개략적인 형상을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 적용되는 래들 가열장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 래들 가열 제어장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 7은 본 발명에 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
먼저, 고로에서 출선된 용선은 Torpedo Ladle Car(TLC)를 이용하여 제강공정으로 운반되고, 제강공장에 도착된 용선은 TLC로부터 용선 장입 래들로 수선되며, 수선된 래들은 기계 교반방식의 예비처리 탈황설비(KR:Kanvara Reactor)에서 예비처리 후 전로에 장입된다. 전로에 장입된 이후부터는 용강 티밍 래들(Teeming ladle)로 용강을 수강하여 연주 턴디쉬(Tundish)로 운반하여 연속주조 한다. 이러한 래들은 수선 또는 수강 전에 미리 예열을 통해 열충격을 줄여 내화물의 수명을 도모하고, 용성 또는 용강의 온도하락을 지연한다.
한편, 래들은 내부 내화물에 따라 정해진 승온패턴(도 1참조)이 있어, 이를 준수하여 승온작업을 해야 내화물 폭열방지 및 장수명화가 가능하다.
래들 승온작업시 급격한 온도변화가 발생하는 경우(특히, 150℃~400℃ 저온영역) 래들 내부의 수증기압 상승으로 내화물 폭열발생 가능성이 있다.
하지만, 종래에는 래들 커버 중간에 설치된 버너만을 이용하여 래들 건조 및 예열을 실시했기 때문에, 승온작업 중 래들 상부와 래들 하부의 온도차가 발생하는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래기술에서는 400℃ 이하의 저온구간에서 과잉공기 연소를 통해 래들 상부와 하부의 온도차를 줄였으나, 아직도 래들의 상부와 하부 간에 약 100℃의 온도차가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 승온작업시 래들 상부와 하부의 온도차가 발생하지 않도록 고르게 승온작업을 실시할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하며, 특히, 저온영역에서 이웃하는 제강 래들로부터 배출되는 배가스를 이용해 래들의 승온작업을 수행해줌으로써, 래들 승온에 따른 연료소모를 최소화시켜주는 것을 특징으로 한다.
아래는 본 발명에서 사용되는 영문약칭을 나타낸다.
(GSV:Gas Shut-off Valve)-가스온/오프밸브
(GFCV:Gas Flow Control Valve)-가스유량제어밸브
(AFCV:Air Flow Control Valve)-에어유량제어밸브
(CV:Check Valve)-첵크밸브
(FDF:Forced Draft Fan)-연소공기팬
(IDF:Induced Draft Fan)-배가스흡입팬
(WFCV: Waste gas Flow Control Valve)-배가스유량제어밸브
(WSV:Waste gas Shut-off Valve)-배가스온/오프밸브
도 2는 본 발명에 따른 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 래들 가열장치의 개략적인 형상을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 시스템은 래들 가열장치, 래들 가열 제어장치, 열 교환기, 연소공기팬, 배가스흡입팬, 및 복수 개의 밸브로 구성된다.
래들 가열장치는 일반적으로 적게는 2대에서, 많게는 7대 내지 8대가 배치되며, 이하의 설명에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 4개의 래들과 그에 대응되는 4개의 래들 가열장치가 배치된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
제1래들(10a), 제2래들(10b), 제3래들(10c), 및 제4래들(10d)로 구성되는 4개의 래들은 그에 대응되는 각각의 래들 가열장치를 통해 승온작업이 이루어진다.
먼저, 각 래들 가열장치는 가스라인(50)을 통해 버너에서 필요로 하는 연료를 공급받는다. 이때, 각 래들 가열장치의 전단에 위치해 있는 GSV(1a, 1b, 1c, 1d)와 GFCV(2a, 2b, 2c, 2d)는 조업상황에 따라 해당 래들 가열장치로의 연료(가스) 공급을 선택적으로 제어한다.
이하에서는, 제1래들(10a), 제2래들(10b), 제3래들(10c), 및 제4래들(10d)에 대응되는 각각의 래들 가열장치를 제1래들 가열장치, 제2래들 가열장치, 제3래들 가열장치, 및 제4래들 가열장치라 칭하기로 한다. 한편, 도 2에서는 가스라인(배관), 에어라인(배관), 배가스라인(배관) 등이 래들(1a,1b,1c,1d)과 연결되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 래들에 연결되는 것이 아니라 해당 래들을 가열하는 래들 제어장치와 연결된다.
또한, 제1래들 가열장치, 제2래들 가열장치, 제3래들 가열장치, 및 제4래들 가열장치는 에어라인(80)을 통해 열 교환기(55)와 연결되며, 고온구간(예, 500℃ 초과)에서 버너를 이용하여 해당 래들을 가열하는 경우, 열 교환기(55)로부터 공급되는 연소공기를 이용한다. 이때, 래들 가열장치로 유입되는 연소공기의 유량을 조절하기 위해 AFCV(7a, 7b, 7c, 7d)가 에어라인(80) 상에 설치된다.
열 교환기(55)에서 배출되는 배가스는 메인 IDF(30)에 의해 흡입되어, 외부로 배출된다. 그리고, FDF(40)는 래들의 승온작업에 필요한 연소공기를 열 교환기(55)에 공급한다.
한편, 조업 상황에 따라 다양한 경우가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 이해를 돕기 위해 이하에서는, 제1래들(10a) 및 제4래들(10d)은 해당 래들 가열장치의 버너를 이용해 승온작업 중이고, 제2래들(10b)은 휴지상태, 그리고 제3래들(10c)은 '건조승온 대상 래들'이라고 가정하기로 한다.
이 경우 제1래들 가열장치 및 제4래들 가열장치는 일반적인 래들 가열장치와 마찬가지로 버너를 이용하여 고온구간(500℃ 이상)에서 승온작업을 수행한다.
이때, 제1래들 가열장치와 제4래들 가열장치의 GSV1(1a)와 GSV4(1d)는 오픈시키고, GFCV1(2a)과 GFCV4(2d)는 해당 래들(제1래들 및 제4래들)의 승온패턴에 따른 유량제어를 수행한다.
그리고, GFCV2(2b), GFCV3(2c), GSV2(1b), GSV3(1c)은 클로즈(close)시킨다. 에어라인(80)은 열 교환기(55)에서 WFCV5(3e)를 거친 배가스와의 열 교환을 통해 고온의 연소공기(통상 400℃~550℃)를 제1래들 가열장치 및 제4래들 가열장치로 공급한다.
여기서, AFCV1(7a)과 AFCV4(7d)는 500℃이상 조건(고온구간)에서 정해진 승온패턴에 따라 제1래들 가열장치 및 제4래들 가열장치의 래들 커버에 각각 부착된 열전대 온도(PV값)에 맞추어 공연비제어를 통해 계산된 유량에 맞게 동작(MV값)한다. 도 3에는 래들 가열장치(200)의 래들 커버(205)에 열전대(202)가 부착된 모습이 도시되어 있다.
그리고, AFCV2(7b)는 제2래들 가열장치가 휴지상태이므로 클로즈(close)시키고, AFCV3(7c)는 제3래들 가열장치가 제1래들(10a) 및 제2래들(10b)에서 발생되는 배가스를 이용하여 제3래들(10c)을 건조승온 시켜야 하므로 클로즈시킨다.
제1래들(1a)과 제4래들(10d)은 해당 래들 가열장치의 버너 연소를 이용하여 승온작업 중이므로, 배가스 라인(60a,60b) 상의 WFCV1(3a)과 WFCV4(3d)는 클로즈시키고, IDF1(20a), IDF4(20d)는 기동 중지시킨다.
그리고 제1래들(10a)과 제4래들(10d)에서 발생되는 배열(배가스) 회수를 위해 WSV1(4a)과 WSV4(4d)는 오픈시킨다. WSV1(4a)과 WSV4(4d)를 오픈시킴에 따라 제1래들(10a)과 제4래들(10d)에서 발생되는 배가스가 제3래들(10c)로 공급된다.
이때, 제1래들(10a)과 제4래들(10d)에서 발생되는 배가스는 배가스 라인(60a)을 통해 WFCV5(3e)와 WFCV6(3f)로 분기되어 전달된다. 여기서 WFCV5(3e)와 WFCV6(3f)의 개도량은 제3래들(10c)의 온도에 따라 달라진다.
즉, 저온구간에서 배가스를 이용하여 제3래들(10c)을 건조승온하는 경우에는 WFCV5(3e)의 개도량을 감소시키고 WFCV6(3f)의 개도량은 증가시킨다. 그리고, 고온구간에서 버너를 이용하여 제3래들(10c)를 가열하는 경우에는 WFCV5(3e)의 개도량은 증가시키고 WFCV6(3f)의 개도량을 감소시킨다. 이때, WFCV5(3e)의 개도량과 WFCV6(3f)의 개도량은 승온작업을 수행하는 래들과 건조작업을 수행하는 래들의 수에 따라 달라질 수 있다.
도 2의 CV(9a,9b,9c,9d)는 배가스의 역류를 방지하는 기능을 하며, 특정 래들에서 방출된 배가스가 이웃하는 다른 래들로 밀려 들어가는 것을 방지한다.
제2래들(10b)은 휴지상태이므로 WSV2(4b), WFCV2(3b)는 클로즈시키고, IDF2(20b)는 구동 중지시킨다.
제3래들(10c)은 배가스를 이용한 건조승온 대상 래들이므로, IDF3(20c)를 기동시켜 제3래들(10c) 내부로 배가스가 유입될 수 있도록 하며, WFCV3(3c)는 제3래들(10c)의 승온패턴에 따라 IDF3(20c)로 유입되는 배가스 유량을 제어한다.
이때, WSV3(4c)는 클로즈시키고, 래들 내부의 배가스는 래들과 래들커버의 틈으로 자연배기 시킨다.
전술한 바와 같이, 저온구간(예, 500℃이하)에서 제1래들(10a)과 제4래들(10d)에서 발생되는 배가스를 이용하여 제3래들(10c)을 건조승온 시키는 경우, 배가스에 의한 래들의 전체적인 건조이므로 버너에 의한 승온보다 저온구간에서 온도편차가 작아진다. 따라서, 저온구간에서 급격한 온도상승 방지로 래들 내화물의 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고온구간에서 다른 래들 승온작업시 발생하는 배가스를 회수하여 이용하기 때문에 에너지를 절감하여 원단위저감에 기여할 수 있게 된다.
한편, 도 3은 본 발명에 적용되는 래들 가열장치(200)와 래들(10)을 나타낸 도면으로, 참조부호 207은 버너본체, 참조부호 12는 래들본체, 참조부호 11은 내화물을 각각 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 적용되는 래들 가열장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 4의 (a)는 래들(10)과 그 래들 상부에 위치하는 래들 커버(205)의 형상을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 래들 커버(205)를 위에서 내려다본 형상을 나타낸다. 그리고, 도 5의 (a)는 래들 커버(205)에 형성된 배가스 입구의 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 5의 (b) 및 (c)는 래들 내부에서의 배가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 래들 가열장치는, 승온작업 중인 적어도 하나의 래들(예, 도 2의 제1래들 및 제2래들)로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬(미도시), 및 배가스흡입팬(IDF)에 의해 흡입된 배가스를 건조승온 대상 래들(10, 예, 도 2의 제3래들) 내부로 배출하는 복수 개의 배가스 입구(230)와, 건조승온 대상 래들(10)에서 발생된 배가스를 외부로 배출하는 복수 개의 배가스 출구(220)가 형성되어 있는 래들 커버(205)를 구비한다. 그리고, 래들 커버(205)의 중앙부에는 해당 건조승온 대상 래들(10)을 가열하여 승온작업을 수행하기 위한 버너본체(207)를 구비하고 있다.
배가스 입구(230)는 래들 커버(250)의 가장자리에 4 내지 8개 형성될 수 있고, 배가스 출구(220)는 버너본체(207) 주변에 2 내지 4개 형성될 수 있다. 각각의 배가스 입구(230)는 배가스라인(60a)을 통해 배가스흡입팬(IDF)과 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 배가스 출구(220)는 배가스라인(60b)과 연결될 수 있고, 버너본체(207)는 가스라인(50) 및 에어라인(80)과 연결될 수 있다.
이때, 배가스 입구(230)는 도 5에 도시한 것처럼, 래들 커버(205)의 원주방향으로 상호 일정간격을 두고 반시계방향 또는 시계방향으로 소정의 기울기(예, 30°)를 갖도록 천공되는 것이 바람직하다.
배가스 입구(230)를 도 5의 (a)에서와 같이, 반시계방향 또는 시계방향으로 소정의 기울기를 갖도록 형성하는 경우, 도 5의 (b) 및 (c)에 화살표를 통해 표시한 것처럼, 래들의 내부벽을 타고 휘감아 내려오는 배가스에 의해 래들 내부가 보다 빠른 시간 내에 효율적으로 건조승온될 수 있다. 물론, 배가스 입구(230)의 숫자 및 천공된 각도는 래들의 크기와 조업조건에 따라 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 래들 가열 제어장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 래들 가열 제어장치(100)는, 입력부(110), 주제어부(120), IDF 구동제어부(130), WFCV 제어부(140), WSV 제어부(150), GSV 제어부(160), GFCV 제어부(170), AFCV 제어부(180), 래들온도 감지부(190), 및 저장부(195)를 구비한다.
입력부(110)는 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는다.
래들온도 감지부(190)는 래들의 온도를 측정한다. 래들온도 감지부(190)는 도 3에 도시된 열전대(202)가 될 수 있다.
IDF 구동제어부(130)는 입력부(110)를 통해 건조승온 대상 래들이 선택되면, 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬(IDF)을 기동시켜 건조승온 대상 래들을 건조승온 시킨다.
WFCV 제어부(140)는 주제어부(120)의 제어에 따라 도 2의 래들 가열 시스템의 WFCV(배가스유량제어밸브)를 오픈시키거나 클로즈시킨다.
WSV 제어부(150)는 주제어부(120)의 제어에 따라 도 2의 래들 가열 시스템의 WSV(배가스온/오프밸브)를 오픈시키거나 클로즈시킨다.
GSV 제어부(160)는 주제어부(120)의 제어에 따라 도 2의 래들 가열 시스템의 GSV(가스온/오프밸브)를 오픈시키거나 클로즈시킨다.
GFCV 제어부(170)는 주제어부(120)의 제어에 따라 도 2의 래들 가열 시스템의 GSV(가스온/오프밸브)를 오픈시키거나 클로즈시킨다.
AFCV 제어부(180)는 주제어부(120)의 제어에 따라 도 2의 래들 가열 시스템의 GSV(가스온/오프밸브)를 오픈시키거나 클로즈시킨다.
주제어부(120)는 사용자에 의해 건조승온 대상 래들이 선택되면, 상기한 각 부를 제어하여 건조승온 대상 래들이 건조승온될 수 있도록 처리한다. 또한 주제어부(120)는 건조승온 대상 래들의 온도가 설정된 임계온도를 만족하면, 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 래들 가열장치의 버너를 이용하여 건조승온 대상 래들이 가열되도록 처리한다. 주제어부(120)에서의 구체적인 제어방법에 대해서는 도 7을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
저장부(195)는 본 발명이 수행되기 위해 필요한 데이터(예, 임계온도) 및 알고리즘 등을 저장한다.
도 7은 본 발명의 래들 가열 제어장치에서의 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7의 설명에서는 도 2의 설명에서와 마찬가지로, 4개의 래들과 그에 대응되는 4개의 래들 가열장치가 배치된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 그리고 이때, 제1래들 및 제4래들은 해당 래들 가열장치의 버너를 이용해 승온작업 중이고, 제2래들은 휴지상태, 그리고 제3래들은 '건조승온 대상 래들'이라고 가정하기로 한다.
이하, 도 2 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 래들 가열 제어장치는, 사용자로부터 건조승온 대상 래들(즉, 제3래들)을 선택받는다(S100).
S100단계를 통해 건조승온 대상 래들이 선택되면, 래들 가열 제어장치는 건조승온 대상 래들, 즉, 제3래들에 연결되어 있는 제3배가스흡입팬(IDF3,20c)를 기동시킨다. 제3배가스흡입팬(20c)이 기동됨에 따라, 제1래들(10a) 및 제4래들(10d)에서 발생된 배가스가 배가스라인(60a)를 통해 제3래들(10c)로 유입된다.
이때, 래들 가열 제어장치는 제5배가스유량제어밸브(WFCV5,3e)의 개도량은 감소시키고, 제6배가스유량제어밸브(WFCV5,3f)의 개도량은 상대적으로 증가시켜 제3배가스흡입팬(20c)에서 보다 많은 배가스를 흡입할 수 있도록 한다(S110).
다음으로, 래들 가열 제어장치는 제3배가스온/오프밸브(WSV3)를 차단(close)시켜 제3래들(10c)로 유입된 배가스가 제3래들(10c)와 래들 커버의 틈으로 자연배기 될 수 있도록 한다(S115).
그리고, 래들 가열 제어장치는 제3래들(10c)의 승온패턴에 따라 제3배가스유량제어밸브(WFCV3,3c)의 개도량을 제어한다. 일반적인 래들의 승온패턴이 도 1에 도시되어 있으며, 래들의 승온패턴은 조업환경, 래들 내부의 내화물의 종류 및 성질에 따라 달라질 수 있다.
다음으로, 래들 가열 제어장치는 제3래들(10c)의 온도가 설정된 제1임계온도를 만족하는지를 판단한다(S120). 이때, 제1임계온도는 래들 가열 공정에서 저온구간에서 고온구간으로 전환됨을 판단할 수 있는 400℃ 내지 500℃ 사이에서 설정될 수 있다.
S125단계의 판단 결과, 제3래들(10c)의 온도가 제1임계온도 이상인 경우에는, 승온작업 중인 래들(제1래들 및 제4래들)로부터 발생된 배가스를 이용한 건조승온을 중단하고, 버너를 이용하여 제3래들(10c)을 가열한다.
보다 상세하게는, 래들 가열 제어장치는 제3배가스흡입팬(IDF3)의 구동을 정지시키고 제3배가스유량에어밸브(WFCV3)를 완전 차단시켜, 제3래들(10c) 내부로 배가스가 유입되는 것을 차단한다(S130).
다음으로, 래들 가열 제어장치는 래들 가열장치의 버너를 이용하여 제3래들(10c)을 가열시킨다. 즉, 제3가스온/오프밸브(GSV3)를 개방시키고, 제3가스유량제어밸브(GFCV3) 및 에어유량제어밸브(AFCV)의 개도량을 증가시킨다(S135).
다음으로, 래들 가열 제어장치는 제3래들(10c)에 연결되어 있는 제3배가스온/오프밸브(WSV3)를 개방한다. 그리고, S110단계와는 반대로 제5배가스유량제어밸브(WFCV5)의 개도량을 증가시키고, 제6배가스유량제어밸브(WFCV5,3f)의 개도량은 감소시킨다(S140).
S140 단계 수행 이후에, 래들 가열 제어장치는 제3래들(10c)의 승온패턴에 따라 제3가스유량제어밸브(GFCV3) 및 제3에어유량제어밸브(AFCV3)의 개도량을 조절하여 공연비 제어를 수행한다(S145).
마지막으로, 래들 가열 제어장치는 제3래들(10c)의 온도가 제2임계온도를 만족하는지를 판단하고, 제3래들(10c)의 온도가 제2임계온도를 만족하는 경우에는, 금 임계온도로 제3래들(10c)의 온도를 유지시킨다(S150). 이때, 제1임계온도는 래들 가열 공정에서 저온구간에서 고온구간으로 전환됨을 판단할 수 있는 1100℃ 내지 1200℃ 사이에서 설정될 수 있다.
전술한 구성의 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, 저온구간(예, 500℃이하)에서 제1래들(10a)과 제4래들(10d)에서 발생되는 배가스를 이용하여 제3래들(10c)을 건조승온 시키는 경우, 배가스에 의한 래들의 전체적인 건조이므로 버너에 의한 승온보다 저온구간에서 온도편차가 작아진다. 따라서, 저온구간에서 급격한 온도상승 방지로 래들 내화물의 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고온구간에서 래들 승온작업시 발생하는 배가스를 회수하여 이용하기 때문에 에너지를 절감하여 원단위저감에 기여할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1a,1b,1c,1d:GSV 2a,2b,2c,2d:GFCV
3a,3b,3c,3d,3e,3f:WFCV 4a,4b,4c,4d:WSV
7a,7b,7c,7d:AFCV 9a,9b,9c,9d:CV
10,10a,10b,10c,10d:래들 20a,20b,20c,20d:IDF
40:FDF
50:가스라인 55:열 교환기
60a,60b:배가스라인 80:에어라인
11:내화물 12:래들본체
100:래들 가열 제어장치 110:입력부
120:주제어부 130:IDF 구동제어부
140: WFCV 제어부 150:WSV 제어부
160:GSV 제어부 170:GFCV 제어부
180:AFCV 제어부 190: 래들온도 감지부
195:저장부

Claims (16)

  1. 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는 단계;
    상기 건조승온 대상 래들의 래들 커버에 원주방향으로 상호 일정간격을 두고 소정의 기울기를 갖도록 천공된 복수의 배가스 입구를 통해 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 상기 건조승온 대상 래들의 내부로 배출하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계;
    상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하면, 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 해당 래들 가열장치의 버너를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 단계를 포함하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스는 배가스 라인을 통해 열 교환기 및 상기 건조승온 대상 래들로 각각 분기되어 전달되고,
    상기 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계는,
    상기 열 교환기로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브와 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 각각 제어하여, 상기 열교환기로 전달되는 배가스의 양은 감소시키고, 상기 건조승온 대상 래들로 전달되는 배가스의 양은 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 단계는,
    상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하는 단계; 및
    상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라, 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조승온 대상 래들의 온도가 임계온도를 만족하면, 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하여 상기 건조승온 대상 래들에 방출하는 배가스흡입팬의 구동을 정지시키는 단계; 및
    상기 배가스흡입팬으로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브를 클로즈하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1임계온도는 400℃ 내지 500℃ 사이인 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 해당 래들 가열장치의 버너를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 단계는,
    상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하는 단계; 및
    상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라 상기 해당 래들 가열장치로 유입되는 연료의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 건조승온 대상 래들의 승온패턴에 따라 상기 해당 래들 가열장치로 유입되는 연료의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 단계는,
    상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제2임계온도를 만족하는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제2임계온도를 만족하면, 상기 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 상기 제2임계온도로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2임계온도는 1100℃ 내지 1200℃ 사이인 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열방법.
  9. 사용자로부터 건조승온 대상 래들을 선택받는 입력부;
    상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하는 래들온도 감지부;
    상기 입력부를 통해 건조승온 대상 래들이 선택되면, 래들 가열장치의 버너를 이용하여 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬을 기동시켜 배가스를 흡입하도록 제어하고, 상기 건조승온 대상 래들의 래들 커버에 원주방향으로 상호 일정간격을 두고 소정의 기울기를 갖도록 천공된 복수의 배가스 입구를 통해 상기 흡입된 배가스를 상기 건조승온 대상 래들의 내부로 배출하여 상기 건조승온 대상 래들을 건조승온 시키는 IDF 구동제어부; 및
    상기 래들온도 감지부에 의해 측정된 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 이용하여 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하는 지를 판단하고, 상기 건조승온 대상 래들의 온도가 제1임계온도를 만족하면, 상기 배가스흡입팬의 구동을 정지시켜 상기 건조승온 대상 래들의 건조승온을 중지시키고, 상기 건조승온 대상 래들의 래들 가열장치의 버너를 제어하여 상기 건조승온 대상 래들을 가열하는 주제어부를 구비하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 제어장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스는 배가스 라인을 통해 열 교환기 및 상기 건조승온 대상 래들로 각각 분기되어 전달되고,
    상기 주제어부는,
    상기 열 교환기로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브와 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 각각 제어하여, 상기 열교환기로 전달되는 배가스의 양은 감소시키고, 상기 건조승온 대상 래들로 전달되는 배가스의 양은 증가시키는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 제어장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 래들 온도감지부는 상기 건조승온 대상 래들의 온도를 주기적으로 측정하고,
    상기 주제어부는,
    상기 래들온도 감지부를 통해 측정된 온도에 근거하여, 상기 건조승온 대상 래들로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 제어장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 주제어부는,
    상기 배가스흡입팬의 구동을 정지시키고, 상기 배가스흡입팬으로 유입되는 배가스의 유량을 조절하는 배가스유량제어밸브를 클로즈시키는 것을 특징으로 하는, 제강 래들 배열을 이용한 래들 가열 제어장치.
  13. 삭제
  14. 승온작업 중인 적어도 하나의 래들로부터 발생되는 배가스를 흡입하는 배가스흡입팬; 및
    상기 배가스흡입팬에 의해 흡입된 배가스를 건조승온 대상 래들 내부로 배출하는 복수 개의 배가스 입구와, 상기 건조승온 대상 래들에서 발생된 배가스를 외부로 배출하는 복수 개의 배가스 출구가 형성되어 있는 래들 커버를 구비하되,
    상기 배가스 입구는,
    상기 래들 커버의 원주방향으로 상호 일정간격을 두고 소정의 기울기를 갖도록 천공되어 있는 것을 특징으로 하는, 래들 가열장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 래들 커버는,
    중앙부에 상기 건조승온 대상 래들을 가열하여 승온작업을 수행하기 위한 버너를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 래들 가열장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 래들 커버는,
    상기 건조승온 대상 래들의 온도를 측정하는 열전대를 구비하는 것을 특징으로 하는, 래들 가열장치.
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