KR101224963B1

KR101224963B1 - 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치

Info

Publication number: KR101224963B1
Application number: KR1020100138079A
Authority: KR
Inventors: 김선환; 이현훈
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2013-01-22
Also published as: KR20120076086A

Abstract

본 발명은 전기로내에 진입되는 수냉랜스의 진입각도를 측정하여 정보화하는 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치에 관한 것으로, 전기로의 내부에 산소를 공급하기 위한 랜스의 일단에 설치되어 랜스의 각도를 측정하는 각도계, 및 상기 각도계로부터 전달된 랜스의 각도를 디스플레이하는 표시부를 포함한다.

Description

전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치{DEVICE FOR MONITORING A SETTING ANGLE OF LANCE IN ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 전기로내 수냉랜스에 관한 것으로, 특히 수냉랜스의 진입각도를 측정하여 정보화하는 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치에 관한 것이다.

제강을 위한 로(furnace)에는 고로와 전기로 등이 있다. 고로는 용광로라고도 하는 데, 철광석으로부터 선철(銑鐵)을 만드는데 사용되는 노이다.

전기로에서는 내부에 용선, 소량의 고철 및 소성탄 등을 장입한 후 순도 높은 산소를 일측에서 취입하여 용융된 선철에 함유된 탄소, 망간, 규소, 인, 황 등을 산화 연소시킨다. 이때, 상기 산화물은 석회에 의해 슬래그화하여 제거하고, 탈인과 탈산이 병행되므로 인과 산소 함유량이 낮은 강이 제조된다.

전기로는 전극봉에 고전류를 통전시켜 고열의 아크열을 발생시키고, 이를 통해 전기로 내부의 선철 등을 용해하게 된다. 한편, 상기 전기로에서 용해작업을 할 때에는 용강의 상부에 슬래그(Slag)가 부상되며, 이때 상기 슬래그를 포밍(foaming)시키기 위해서 산소와 탄소 등을 공급하는 수냉랜스를 진입시켜 슬래그의 상부에 산소와 탄소 등을 취입하고 있다.

본 발명은 전기로내에 진입되는 수냉랜스의 진입각도를 측정하여 정보화하는 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 랜스의 진입각도 감시 장치는, 전기로의 내부에 산소를 공급하기 위한 랜스의 일단에 설치되어 랜스의 각도를 측정하는 각도계; 및 상기 각도계로부터 전달된 랜스의 각도를 디스플레이하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 각도계는 전기로의 외측에 위치되는 랜스의 일부에 설치되된다.

또한, 감시 장치는 상기 각도계를 통해 측정된 각도를 수집하고, 수집된 각도를 시간에 따라 디스플레이하는 MMI 장치; 및 상기 각도계에서 측정된 각도를 주기적으로 전달받아 상기 MMI 장치로 전송하는 컨트롤러;를 더 포함한다.

또한, 감시장치는 상기 랜스의 각도를 조정하기 위한 명령을 입력하는 각도조작부; 및 상기 각도조작부에서 출력되는 명령에 따라 동작되어 랜스의 각도를 조정하는 랜스구동부;를 더 포함하며, 상기 랜스구동부는 에어실린더 또는 유압실린더인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 랜스의 진입각도 감시 장치는, 전기로의 내부에 산소를 공급하기 위한 랜스의 일단에 설치되어 랜스의 각도를 측정하는 각도계; 상기 각도계를 통해 주기적으로 수집된 랜스의 각도를 시간정보와 함께 저장하는 메모리; 소정의 제어신호에 따라 상기 각도계로부터 전달된 랜스의 각도를 디스플레이하거나 상기 메모리에 저장된 각도 정보를 디스플레이하는 표시부; 및 상기 각도계에서 측정된 각도를 주기적으로 전달받아 표시부를 통해 디스플레이함과 아울러 시간정보와 함께 메모리에 저장하고, 입력된 명령에 따라 메모리에 저장된 각도정보가 표시부에 디스플레이되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 메모리에 저장된 각도정보를 디스플레이하기 위한 명령이나 랜스의 각도를 조정하기 위한 명령을 입력하는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 랜스의 진입각도를 센싱하여 표시함으로써, 랜스의 진입각도를 신속하고 정확하게 조정하여 조업시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 랜스를 필요한 각도로 정확하게 세팅하는 것이 가능하여 산소 투입량을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 용선의 탈탄산 성능을 향상시키고 취련 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치를 나타낸 도면으로서, 감시 장치(100)는 랜스(50), 각도계(111), 표시부(113), 각도조작부(115), 랜스구동부(119), 컨트롤러(131) 및 MMI 장치(135)를 포함하여 이루어져 있다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 전기로(10)는 전열(電熱)을 이용하여 가열을 수행하는 저항로, 아크로 및 유도로 등을 통칭하는 가열로이다.

도시된 바와 같이 전기로(10)는, 상부를 개폐시키는 커버에 수직 방향으로 설치된 복수의 전극봉(11)에 고전류를 통전시켜 고열의 아크열을 발생시키고, 이를 통해 전기로(10) 내부의 선철 등을 용해하게 된다. 또한, 전기로(10)의 일측에는 용강(M) 중에 포함된 불순물을 산화시켜 제거하기 위하여 고순도의 산소를 공급하는 랜스(50)가 설치된다.

상기 랜스(50)는 전기로(10)의 내부에 산소를 공급하기 위하여 전기로(10)의 일측에 배치되며, 일부는 전기로(10)의 내부로 삽입되며 나머지 일부는 전기로(10)의 외측에 위치된다. 이러한 랜스(50)는 상세하게 도시하지는 않았지만, 바디와, 상기 바디 내부에 형성되어 외부의 산소공급부로부터 공급된 산소를 전기로(10)의 내부로 분사하는 산소토출관, 및 상기 산소토출관과 접촉되도록 바디 내부에 설치되어 산소토출관과 바디를 냉각시키는 냉각관을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 산소토출관은 냉각부에 의해 둘러싸인 구조를 가질 수 있으며, 산소토출관과 이에 연결된 각종 부재가 냉각부의 냉각 작용으로 인하여 열에 의해 변형되는 것이 방지된다. 상기 냉각관에서 유동되는 냉각매체로는 물 또는 공기 등이 이용될 수 있다.

여기에서, 산소공급부는 바디에 형성된 체결부에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며, 전기로(10) 내부의 용강(M)으로 고순도의 산소가 공급되도록 한다.

각도계(111)는 랜스(50)의 일단에 설치되어 랜스(50)의 기울기를 측정하도록 구성되어 있다. 각도계(111)는 전기로(10)의 내부가 1600℃ 이상의 고온이므로 전기로(10)의 내측에 삽입되는 랜스(50)의 바디보다는 전기로(10)의 외측에 위치되는 랜스(50)의 일부에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 각도계(111)로는 2축 각도센서, 기울기센서 또는 자이로센서 등이 사용될 수 있으며, 이와 같은 각도계(111)는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

표시부(113)는 상기 각도계(111)로부터 전달된 랜스(50)의 각도를 숫자로 디스플레이하는 데, 표시부(113)로는 LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light-Emitting Diode) 또는 7-segment 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 하지만, 표시부(113)는 각도를 디스플레이할 수 있는 장치이면 어떠한 표시수단도 무방하다.

각도조작부(115)는 랜스(50)의 각도를 조정하기 위한 명령을 입력하는 조작장치이고, 랜스구동부(119)는 상기 각도조작부(115)에서 출력되는 명령에 따라 동작되어 랜스(50)의 각도를 조정하게 된다. 상기 랜스구동부(119)는 에어실린더, 유압실린더 또는 모터가 될 수 있다. 즉, 랜스(50)는 랜스구동부(119)의 동작에 따라 틸팅(tilting)되어 기울기가 조정된다.

MMI(Man Machine Interface) 장치(135)는 상기 각도계(111)를 통해 측정된 각도를 수집하고, 소정의 입력명령에 따라 수집된 각도를 시간에 따라 디스플레이한다.

컨트롤러(131)는 상기 각도계(111)에서 측정된 각도를 주기적으로 전달받아 상기 MMI 장치(135)로 전송하도록 구성되어 있다. 여기서, 컨트롤러(131)는 PLC(Programmable Logic Controller)가 될 수 있다.

상기에서 표시부(113)와 각도조작부(115)는 전기로(10)에 인접하여 설치되어 전기로(10)를 특정 동작을 제어하기 위한 로컬장치(110)이지만, MMI 장치(135)와 컨트롤러(131)는 전기로(10)와 관련된 각종 정보를 수집하기 위한 원격 중앙장치(130)이다.

일반적으로 랜스(50)는 전기로(10)내 진입각도가 수평면을 기준으로 25ㅀ내지 30ㅀ정도가 적절하며, 기존에는 사용자가 일정한 기준없이 감각적으로 각도를 조정하였다. 이와 같이 랜스(50)의 진입각도를 정확하게 세팅할 수 없었기 때문에 랜스(50)의 진입각도에 따른 조업변화에 대한 측정과 예측이 어려울 수밖에 없었다.

전기로(10)에 투입되는 선철의 양이 일정하지 않기 때문에 용해시 전기로(10)내 용강(M)의 양은 상황에 따라 변하게 되는 데, 용강(M)이 많을수록 랜스(50)의 각도는 수평면을 기준으로 작게 하고 용강(M)이 적을수록 랜스(50)의 각도는 크게 한다. 전기로(10) 내에 투입되는 랜스(50)의 팁은 용강(M)에 침지되는 것이 아니라 용강(M)의 상단면에 형성된 슬래그(S)에 위치되어 슬래그(S) 측으로 고순도의 산소를 분사하게 된다. 전기로(10)로 공급된 산소는 용강(M) 중에 포함된 불순물을 산화시켜 제거하게 된다.

본 발명에서와 같이 랜스(50)에 각도계(111)를 설치함으로써, 각도계(111)는 랜스(50)의 각도를 정확하게 측정한 후 측정된 각도를 표시부(113)에 디스플레이 함으로써, 사용자는 표시부(113)에 디스플레이된 각도를 보면서 조업 상황에 따라 각도조작부(115)를 통해 랜스(50)의 각도를 정확하게 조정할 수 있다. 여기에서 각도계(111)를 통해 측정된 랜스(50)의 각도는 컨트롤러(131)를 통해 MMI 장치(135)로 전송되고, MMI 장치(135)에서는 랜스(50)의 각도를 주기적으로 수집하여 저장한다.

이후, MMI 장치(135)는 입력된 명령에 따라 수집된 랜스(50)의 각도를 시간축으로 그래프화하여 디스플레이함으로써, 사용자는 랜스(50)의 각도에 따른 조업 변화를 분석할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치를 나타낸 도면으로서, 감시 장치(100)는 랜스(50), 각도계(111), 표시부(151), 메모리(153), 입력부(155), 제어부(157) 및 랜스구동부(119)를 포함하여 이루어져 있다.

도 2는 도 1과 다르게 원격 중앙장치(MMI 장치)에서 각도 정보를 수집하는 것이 아니라 로컬장치에서도 각도 정보를 수집할 수 있도록 구성한 것으로, 도 1과 상이한 구성을 중심으로 살펴본다.

먼저, 각도계(111)는 랜스(50)의 일단에 설치되어 랜스(50)의 각도를 측정하도록 구성되어 있다. 각도계(111)로는 2축 각도센서, 기울기센서 또는 자이로센서 등이 사용될 수 있으며, 이와 같은 각도계(111)는 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

메모리(153)는 각도계(111)를 통해 주기적으로 수집된 랜스(50)의 각도를 시간정보와 함께 저장한다.

표시부(151)는 소정의 제어신호에 따라 각도계(111)로부터 전달된 랜스(50)의 각도를 숫자로 디스플레이하거나 메모리(153)에 저장된 각도 정보를 그래프화하여 디스플레이하게 되는 데, 표시부(151)로는 LCD 또는 OLED 등이 사용될 수 있다.

입력부(155)는 메모리(153)에 저장된 각도정보를 디스플레이하기 위한 명령이나 랜스(50)의 각도를 조정하기 위한 명령을 입력하는 조작장치로서, 버튼이나 레버, 키보드 등이 사용될 수 있다.

랜스구동부(119)는 소정의 제어신호에 따라 동작되어 랜스(50)의 각도를 조정하게 된다. 상기 랜스구동부(119)는 에어실린더, 유압실린더 또는 모터가 될 수 있다. 즉, 랜스(50)는 랜스구동부(119)의 동작에 따라 틸팅(tilting)되어 기울기가 조정된다.

제어부(157)는 상기 각도계(111)에서 측정된 각도를 주기적으로 전달받아 표시부(151)를 통해 디스플레이함과 동시에 전달된 각도를 시간정보와 함께 메모리(153)에 저장하고, 입력부(155)를 통해 입력된 명령에 따라 메모리(153)에 저장된 각도정보가 시간축으로 그래프화하여 표시부(151)에 디스플레이되도록 제어한다. 또한, 제어부(157)는 입력부(155)를 통해 랜스(50)의 각도를 조정하는 명령이 입력되면 조정 명령에 대응되는 제어신호를 랜스구동부(119)로 출력하여 랜스(50)가 입력된 각도로 조정되도록 한다.

상기에서 표시부(151)와 메모리(153), 입력부(155) 및 제어부(157)는, 예컨대 퍼스널 컴퓨터일 수도 있다.

도 2에서와 같이 전기로에 인접하여 설치된 로컬장치에서도 랜스(50)의 각도 정보를 수집하고 필요에 따라 표시부(151)에 디스플레이함으로써, 로컬장치에서도 랜스(50)의 진입각도에 따른 조업 변화 분석이 즉석에서 가능하다.

또한, 각도계(111)를 통해 측정된 랜스(50)의 각도를 표시부(151)에 디스플레이함으로써, 랜스(50)의 각도를 조업 상황에 따라 필요한 각도로 정확하게 세팅할 수 있는 이점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 랜스(50)의 진입각도를 센싱하여 디스플레이함으로써, 랜스(50)의 진입각도를 신속하고 정확하게 조정하여 조업시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 랜스(50)를 필요한 각도로 정확하게 세팅하는 것이 가능하여 산소 투입량을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 용강(M)의 탈탄산 성능을 향상시키고 취련 시간을 단축할 수 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 전기로 11: 전극봉
50: 랜스 100: 감시 장치
111: 각도계 113: 표시부
115: 각도조작부 119: 랜스구동부
131: 컨트롤러(PLC) 135: MMI 장치
151: 표시부 153: 메모리
155: 입력부 157: 제어부

Claims

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전기로의 내부에 산소를 공급하기 위한 랜스의 일단에 설치되어 랜스의 각도를 측정하는 각도계;
상기 각도계를 통해 주기적으로 수집된 랜스의 각도를 시간정보와 함께 저장하는 메모리;
소정의 제어신호에 따라 상기 각도계로부터 전달된 랜스의 각도를 디스플레이하거나 상기 메모리에 저장된 각도 정보를 디스플레이하는 표시부; 및
상기 각도계에서 측정된 각도를 주기적으로 전달받아 표시부를 통해 디스플레이함과 아울러 시간정보와 함께 메모리에 저장하고, 입력된 명령에 따라 메모리에 저장된 각도정보가 표시부에 디스플레이되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 메모리에 저장된 각도정보를 디스플레이하기 위한 명령이나 랜스의 각도를 조정하기 위한 명령을 입력하는 입력부를 더 포함하는 전기로내 랜스의 진입각도 감시 장치.