KR101376137B1

KR101376137B1 - 고로 내화물 두께 측정 장치

Info

Publication number: KR101376137B1
Application number: KR1020130032189A
Authority: KR
Inventors: 전웅; 김기영; 정기억
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-03-21

Abstract

본 발명은 고로 내화물 두께 측정 장치에 관한 것으로, 고로 데이터를 수집하여, 수집 시각을 부여한 저장 가능한 규격의 데이터로 변환하는 데이터 수집장치; 상기 수집된 고로 데이터를 저장하고 잔존 내화물의 두께 계산에 사용할 수 있도록 내화물 두께 계산장치에 전달하는 수집 데이터 저장장치; 고로 데이터 및 고로 형태를 모델링한 3차원 열전달 해석 모델을 이용하여 소정의 온도 간격에 따라 계산한 내화물 두께를 미리 저장하는 계산 기준 저장장치; 상기 계산 기준 저장장치에 미리 저장된 두께에 따른 온도 데이터와 상기 수집 데이터 저장장치에 저장된 계산 시점에서의 고로 데이터를 비교하여 잔존 내화물의 두께를 결정하는 내화물 두께 계산장치; 및 상기 계산된 결과를 저장하는 계산 결과 저장장치를 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치가 개시된다.

Description

고로 내화물 두께 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF REFRACTORY IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 내부 내화물의 잔존 두께를 측정하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 냉각 조건과 내화물에 장착되어 있는 열전대를 이용하여 침식 후 잔존 내화물의 두께를 실시간으로 계산하는 장치에 관한 것이다.

고로의 내부는 고온의 용융물이 존재하여 지속적으로 내화물 침식이 발생하지만 내부에 측정장치를 장착할 수 없으므로 직접적으로 내화물의 잔존 두께를 측정할 수 없다. 그러므로, 고로 외부에서 내화물의 온도와 같은 데이터를 수집하여 침식이 진행된 내화물의 잔존 두께를 계산할 필요성이 있지만 기존의 내화물 두께 계산 방법은 정해진 시점에서 얻어진 내화물 온도와 냉각 온도 데이터만을 기준으로 내화물의 두께를 계산함으로써 내화물 침식과 함께 발생하는 스컬(skull)의 부착이나 탈락에 의한 영향을 제대로 반영하지 못하며 고로의 조업 상태에 의한 영향을 제대로 반영하지 못하였다.

이를 해결하기 위해서는 유한요소해석법과 같은 방대한 양의 계산을 필요로 하는 시뮬레이션 기법을 이용해야 하지만 유한요소해석 시뮬레이션은 모델링과 시뮬레이션 해석에 많은 시간이 소요되므로 실시간으로 내화물 두께를 측정하는 장치에 적용하기에는 어려움이 있었다.

또한, 기존에는 수집된 데이터를 현장에서 직접 계산하여 표시하는 장치 없이 수집된 데이터를 수작업으로 계산하는 불편이 있었으며 이에 따라, 고로 조업 현장에서 내화물 잔존 두께를 실시간으로 파악할 수 없었다.

따라서, 고로의 조업 현장에서는 조업 안전성과 경제성 확보를 위하여 잔존내화물 관리가 매우 중요하며 조업 과정에서 지속적으로 변화하는 내화물의 잔존 두께를 실시간으로 계산하여 그 결과를 관리할 수 있는 장치가 필요한 실정이었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 고로 형태를 3차원으로 모델링하고, 수집된 온도 데이터를 3차원 모델에 적용하여 열전달 해석을 실시함으로써 실시간으로 고로 내부 내화물의 두께를 측정할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 고로 데이터를 수집하여, 수집 시각을 부여한 저장 가능한 규격의 데이터로 변환하는 데이터 수집장치; 상기 수집된 고로 데이터를 저장하고 잔존 내화물의 두께 계산에 사용할 수 있도록 내화물 두께 계산장치에 전달하는 수집 데이터 저장장치; 고로 데이터 및 고로 형태를 모델링한 3차원 열전달 해석 모델을 이용하여 소정의 온도 간격에 따라 계산한 내화물 두께를 미리 저장하는 계산 기준 저장장치; 상기 계산 기준 저장장치에 미리 저장된 두께에 따른 온도 데이터와 상기 수집 데이터 저장장치에 저장된 계산 시점에서의 고로 데이터를 비교하여 잔존 내화물의 두께를 결정하는 내화물 두께 계산장치; 및 상기 계산된 결과를 저장하는 계산 결과 저장장치를 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치가 제공될 수 있다.

상기 고로 데이터는 냉각수 온도, 스테이브 온도, 열전대 온도, 용융물 온도, 고로 형상 데이터 및 고로 재질 물성 데이터를 포함할 수 있다.

상기 3차원 열전달 해석 모델은 고로 내부 구조를 3차원 시뮬레이션 모델링하고, 소정의 온도 간격으로 고로 데이터에 대한 내화물 두께를 미리 계산하여 저장하는 유한요소해석 모델일 수 있다.

상기 내화물 두께 계산은 상기 계산 기준 저장장치에 계산 시점에서의 고로데이터와 유효한 범위 내에 있는 계산 결과 데이터가 저장되어 있는 경우에는 그 계산 결과 데이터를 내화물 두께로 결정하고, 유효한 범위를 벗어나는 계산 결과 데이터가 저장되어 있는 경우에는 가장 유사한 계산 데이터를 비교하여 내화물 두께를 결정하거나, 계산 시점에서의 고로 데이터와 동일한 3차원 열전달 해석 모델을 이용한 내화물 두께 계산에 의해 이루어질 수 있다.

상기 내화물 두께 계산시의 유효한 범위는 적용 시스템의 오차 허용 범위인 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 수집장치는 센서의 전류 신호 또는 전압 신호를 받아들여 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-Digital Converter) 변환기, 외부의 데이터를 전달받을 수 있는 통신 인터페이스 기능을 갖는 통신 프로토콜 변환기를 포함할 수 있다.

상기 통신 프로토콜 변환기는 직렬 통신, 병렬 통신 또는 통신 포트 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 상기 수집 데이터 저장장치는 상기 데이터 수집장치에서 전달 받은 고로의 조업 데이터를 저장 데이터베이스 모듈에 실시간으로 저장하고, 내화물 두께 계산장치에서 요청하는 데이터를 저장 데이터베이스 모듈에서 읽어 들여 내화물 두께 계산장치로 전달하는 데이터 저장관리 모듈과, 상기 조업 데이터를 관리하고 저장하는 데이터베이스 모듈을 포함할 수 있다.

상기 계산 결과 저장장치로부터 내화물 잔존 두께 계산 결과를 불러와서 사용자에게 3차원 그래픽 형태로 표시해주는 계산 결과 표시장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 지속적으로 변화하는 고로 내부의 상황을 효과적으로 내화물의 침식 계산에 반영하여, 실시간으로 연속된 잔존 내화물의 두께를 계산할 수 있다. 특히, 고로 조업 현장에서 실시간으로 내화물 두께 계산 결과를 확인할 수 있으므로 더욱 안전하고 경제적인 고로 조업이 가능해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 수 시간 이상 걸리는 유한요소해석법에 의한 계산을 계산 기준 저장장치에 미리 결과를 저장함으로써 실시간으로 유한요소해석 시뮬레이션을 행하는 것과 동일한 정확도의 내화물 두께 계산이 가능하다.

그리고, 데이터의 수집, 분석과 계산 과정을 자동으로 실행함으로써 계산 과정에 전문적인 지식이 없는 사용자가 효과적으로 계산 결과를 확인하고, 고로 운전에 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고로 내부 내화물 두께 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고로 데이터 수집장치의 기능과 수집한 데이터의 형식, 흐름을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수집 데이터 저장장치의 저장 데이터 흐름을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내화물 두께 계산장치의 데이터 흐름을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계산 결과 저장장치와 계산 결과 표시장치의 데이터 흐름을 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예에 따르면 기존의 내화물 잔존 계산 방법이 고정된 시점의 데이터만을 이용하여 내화물 잔존을 계산하는 문제점을 해결하기 위해, 고로 내화물 온도, 냉각수 온도, 용융물 온도와 같은 고로 조업 데이터를 실시간으로 수집하여 내화물 잔존 두께 계산에 적용하고, 계산된 결과를 다시 데이터 저장장치(20)에 저장하고, 다음 계산 시점에 반영하여 정확하게 계산된 내화물 잔존 두께를 제공한다.

즉, 조업 현장에서 수동으로 계산하던 종래의 2차원 열전달 계산방법으로는 정확한 고로 내부의 내화물 두께 계산이 되지 않는데, 그 이유는 고로의 열전달은 고로 형태에 따라 3차원 형태로 이루어지기 때문이다. 따라서, 고로의 내부 용융물 온도, 냉각수 온도, 스테이브 온도와 고로 내부 내화물의 특정한 위치에 설치된 열전대 온도를 이용하면 해당 고로의 형태를 모델링한 3차원 유한요소해석 모델을 이용하여 내화물 두께를 계산할 수 있다. 다만, 이러한 유한요소해석 결과를 얻기 위해서는 1회 계산에 수 시간 이상이 소요되는 반복 해석이 필요하므로, 데이터를 가지고 있어도 짧은 시간 내에 결과를 얻기가 쉽지 않다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 냉각수 온도, 내부 용융물 온도 등을 이용하여 내화물 두께 변화에 대한 해당 고로 모델을 이용한 유한요소해석을 시행하여, 두께 변화별 온도 변화 데이터를 데이터베이스로 미리 구축하여 이를 계산 기준 저장장치(30)에 저장하여 이를 두께 계산에 활용하였다.

이렇게 함으로써 고로에 대한 온도 데이터를 수집한 후 미리 계산된 결과에서 원하는 두께를 계산 없이 바로 찾아 대응할 수 있다. 또한, 미리 계산되지 않은 범위에 대해서는 유한요소해석을 별도로 시행할 필요가 있는데, 유한요소해석을 실시하더라도 이미 근접한 결과를 알고 있으므로 계산량을 최소화할 수 있다.

이때 내화물 두께 계산장치(40)에서는 수집한 온도 데이터와 미리 계산한 내화물 두께를 계산시의 온도 데이터를 비교하며, 이 온도들이 유효한 범위 내에서 일치한다면 미리 계산한 결과의 두께 데이터가 현재 내화물의 두께라고 결정할 수 있다.

이때, 유효한 범위는 장치를 적용하는 시스템에서 허용하는 계산 오차 범위를 고려하여 결정하여야 한다. 즉, 유효한 범위에 해당하는 온도 데이터를 선택하고 해당 온도 데이터를 이용한 미리 저장된 계산 결과를 선택하면 적용하는 시스템에서 수용 가능한 오차범위 내의 두께 결과를 얻을 수 있도록 유효 범위를 결정하여 충분히 조밀한 간격으로 계산 기준 데이터를 생성하여야 한다. 상기 유한요소해석은 온도 데이터를 이용하여 두께를 계산하는 방법으로, 해석 시간을 줄이기 위해 예상되는 변화 범위 데이터를 산정하여, 미리 온도 변화에 따른 두께 데이터를 계산한다. 상기 예상 변화 범위 데이터는 기존 고로 운전 데이터로부터 추출된다.

상기 각각의 온도는 기존의 고로 건설시에 설치되어 있는 TC(열전대)를 이용하여 측정하며 이들 열전대의 데이터는 고로 종합 관리 시스템에서 저장되며, 이때 TC 열전대의 데이터를 중간 게이트웨이 장치를 통하여 연결, 데이터를 전달받거나, 고로 종합 관리 시스템의 데이터베이스에서 데이터를 전달받는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 열전대에서 고로 종합 관리 시스템으로 데이터를 전달하는 게이트웨이 장치를 통하여 본 시스템의 데이터 저장장치(20)로 연결받는다. 즉, 상기 데이터 수집장치(10)는 고로에 설치된 열전대와 데이터 연결 게이트웨이 장치라고 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이 유한요소해석법을 이용하기 위해서는 고로 형태를 3차원 모델링 하여 고로 형상 데이터를 적용하고, 수집된 온도 데이터를 3차원 모델에 적용, 3차원 열전달 해석을 실시하며, 이때 반드시 형상 데이터가 있어야 3차원 열전달 해석을 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 내화물 잔존 계산의 정확성을 위하여 실시간으로 적용하기 어려운 유한요소 해석의 결과를 미리 예측되는 조건에 대하여 장치 가동 이전에 계산하여 저장 장치에 저장하고, 이후에 실시간 조업 데이터 조건을 분석하여 미리 계산된 유한요소해석 결과들 중에서 선택하여 내화물 잔존 두께를 계산함으로써 보다 정확한 잔존 두께 계산을 실시간으로 행하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이러한 계산 과정을 컴퓨터 데이터 저장장치(20)와 연산 장치를 이용하여 구현함으로써 복잡한 계산 과정에 한 전문 지식이 없는 사용자들도 손쉽게 계산 결과를 이용할 수 있도록 계산 과정을 자동화 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 자동화된 계산 결과는 실시간으로 내화물 잔존 두께를 컴퓨터 화면에 표시함으로써 고로 조업 현장에서 곧바로 활용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 고로 내부 내화물 두께 측정 장치의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고로 내부 내화물 두께 측정 장치의 구성도인데, 본 발명의 실시예에 따른 고로 내부 내화물 두께 측정 장치는 고로의 조업 데이터와 내화물 온도를 수집하는 고로 데이터 수집장치(10)와, 수집한 데이터를 저장하고, 계산 시점에서의 데이터를 내화물 두께 계산장치(40)에 전달하는 수집 데이터 저장장치(20)와, 미리 유한요소해석법에 의해 계산된 내화물 잔존 두께 계산의 기준 데이터를 가지고 있는 계산 기준 저장장치(30)와, 수집/저장된 고로 조업 데이터와 고로 형상 데이터와 이전에 계산된 내화물 두께 데이터를 종합하여 미리 유한요소해석법에 의해 계산된 잔존 내화물의 두께 기준 데이터와 비교하여 현재 시점의 잔존 내화물의 두께를 계산하는 내화물 두께 계산장치(40)와, 계산된 내화물 두께를 시간별로 저장하고 내화물 두께 계산장치(40)와 계산 결과 표시장치(60)가 이용할 수 있도록 계산된 결과를 관리하는 계산 결과 저장장치(50), 및 계산된 결과를 사용자에게 표시하는 계산 결과 표시장치(60)를 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고로 데이터 수집장치(10)의 기능과 수집한 데이터의 형식, 흐름을 나타낸 것인데, 상기 고로 데이터 수집장치(10)는 고로에 장착된 열전대와 같은 센서의 전류 또는 전압 신호를 받아들여 디지털 데이터로 변환하고, 고로 조업시스템과 같이 외부의 데이터 수집 및 관리장치로부터 데이터를 전달받을 수 있는 통신 인터페이스 기능을 갖추고 있으며, 이를 컴퓨터 장치에서 사용할 수 있는 통일된 데이터 형태로 변환하여 수집 데이터 저장장치(20)로 전달한다.

이때 센서의 전달 신호는 전압 신호, 또는 전류 신호일 수 있으며 이 신호는 내장된 ADC(Analog-Digital Converter) 변환기(12)를 통하여 디지털 데이터로 변환되며, 외부 통신 인터페이스 기능을 갖는 통신 프로토콜 변환기(14)는 Rs-232, 422, 485와 같은 직렬 통신이거나 GPIB, Centronics Parallel 과 같은 병렬 통신, TCP/IP ethernet과 같은 통신 포트일 수 있으며 전달된 신호를 각각의 통신 방법에 의해 정의된 프로토콜에 의해 해석하여 센서를 통해 수집된 신호와 동일한 형식으로 수집 시간과 함께 기록되는 데이터 형태로 수집 데이터 저장장치(20)로 전달한다. 상기 데이터 수집장치(10)는 컴퓨터일 수 있으며, 산업 현장에서는 전용 변환 및 전송 기기가 사용될 수 있다. 또한, 상기 데이터 수집장치(10)는 상기 수집된 데이터의 수집 시각을 생성 및 부여하여 저장 가능한 규격의 데이터로 변환한 다음 수집 데이터 저장장치(20)에 전송한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수집 데이터 저장장치(20)의 저장 데이터 흐름을 나타낸 것인데, 수집 데이터 저장장치(20)는 저장된 데이터 저장 관리 모듈(22)과 데이터베이스 모듈(24)로 구성되며, 데이터 저장 관리 모듈(22)에서는 데이터 수집장치(10)에서 전달 받은 고로의 조업 데이터를 저장 데이터베이스 모듈(24)에 실시간으로 저장하고, 내화물 두께 계산장치(40)에서 요청하는 데이터를 데이터베이스 모듈(24)에서 읽어 들여 내화물 두께 계산장치(40)로 전달한다.

이때, 상기 데이터베이스 모듈(24)은 대용량의 조업 데이터를 효과적으로 관리하고 저장하는 데이터베이스 시스템으로 구성된다. 즉, 상기 수집 데이터 저장장치(20)는 고로에서 측정 변환된 데이터를 저장하는 데이터베이스 장치를 말한다.

상기 계산 기준 저장장치(30)는 유한요소해석법으로 미리 예측한 내화물 두께 계산 결과를 저장하는 장치이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계산 기준 저장장치(30)의 계산 기준 데이터 작성 방법을 나타낸 것인데, 유한요소해석법에 의한 열전달 시뮬레이션은 기존의 2차원 열유속에 의한 내화물 두께 계산 방법에 비해 정확한 계산이 가능하지만 1회 계산에 수 시간의 계산 시간이 필요하므로 실시간 두께 계산을 위해서는 고가의 컴퓨터와 시뮬레이션 소프트웨어가 필요하다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 이를 해결하기 위하여 미리 계산할 고로의 내부 구조의 형상을 시뮬레이션 모델링하고, 소정의 온도 간격에 따라 온도 데이터를 예상하고, 예상되는 해당 온도 데이터를 포함하는 고로 상태 데이터에 대한 내화물 두께를 미리 계산하여 저장한다. 이렇게 저장한 데이터는 계산 기준 저장장치(30)에 저장된 후, 내화물 두께 계산장치(40)에서 계산이 필요할 때, 필요한 온도 데이터를 전달 받아 원하는 온도 조건에서의 두께 데이터를 내화물 두께 계산장치(40)에 전달한다. 상기 계산 기준 저장장치(30)는 계산 결과 데이터, 이를 저장하는 데이터베이스 소프트웨어 및 컴퓨터 하드웨어를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 해석 기준 데이터는 해석 정밀도에 따라 수백 개 이상이 될 수 있으며, 이러한 해석은 전용 해석 결과 도출 소프트웨어를 제작하여 시행하며, 상기 고로 상태 데이터는 내화물 온도, 냉각수 온도, 용융물 온도, 고로 형상 데이터 및 고로 재질 물성 데이터 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내화물 두께 계산장치(40)의 데이터 흐름을 나타낸 것인데, 내화물 두께 계산장치(40)는 내화물 두께 계산이 필요할 때, 수집 데이터 저장장치(20)로부터 계산할 시점의 수집 데이터를 불러온 후, 해당 데이터와 일치하는 내화물 잔존 계산 결과를 계산 기준 저장장치(30)로부터 찾아내어 해당 시점의 내화물 두께를 결정한다. 즉, 내화물 두께 계산장치(40)에서는 계산 시점의 데이터를 수집 데이터 저장장치(20)로부터 전달받아, 이를 계산 기준 저장장치(30)에 입력함으로써 입력된 데이터와 일치되는 내화물 두께를 계산 기준 저장장치(30)로부터 전달받는다. 이때 계산 기준 저장장치(30)에 정확한 계산 결과 데이터가 저장되어 있지 않은 경우에는 가장 유사한 계산 결과를 비교하여 내화물 두께를 유추하거나 필요시 유한요소해석 모델을 이용하여 주어진 계산 시점 데이터를 이용하여 내화물 두께를 계산한다.

계산한 내화물 두께 결과는 계산 결과 저장장치(50)에 저장된다. 상기 계산 결과 저장장치(50)는 내화물 두께 계산장치(40)에서 계산한 결과를 데이터베이스 형태로 저장하여 사용자 요청이 있을 경우, 데이터를 제공하는 역할을 한다.

즉, 본 발명의 내화물 두께 계산장치(40)는 수집 데이터 저장장치(20)에서 불러온 데이터를 계산 기준 저장장치(30)의 데이터와 비교하여 내화물 두께를 결정하고, 필요시 유한요소해석모델을 계산할 수 있는 기능을 가진 소프트웨어와 이를 운영하는 컴퓨터 시스템을 말하며, 데이터 비교 소프트웨어, 유한요소 해석 소프트웨어, 데이터 전달 기능을 가진 소프트웨어, 운영 컴퓨터시스템을 포함하여 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계산 결과 저장장치(50)와 계산 결과 표시장치(60)의 데이터 흐름을 나타낸 것인데, 계산 결과 표시장치(60)는 사용자가 손쉽게 내화물 두께를 파악할 수 있도록 그래픽 화면을 통하여 내화물 두께를 표시한다. 또한, 실시간 계산 결과 뿐만 아니라 사용자의 요청에 따라 지난 시간에 대한 내화물 잔존 두께 변화를 계산 결과 저장장치(50)로부터 읽어 들여 표시하는 역할을 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 계산 결과 저장장치(50)는 계산한 내화물 두께를 저장하고 내화물 두께 계산장치(40)의 데이터 계산 과정에 데이터를 제공하고, 계산 결과 표시장치(60)에 데이터를 제공하는 기능을 가진 소프트웨어와 데이터베이스 시스템을 포함할 수 있다.

또한, 계산 결과 표시장치(60)는 내화물 잔존 두께 계산 결과를 저장 장치로부터 불러와서 사용자에게 3차원 그래픽 형태로 표시해주는 소프트웨어와 컴퓨터 시스템에 의해 구현될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

고로 데이터를 수집하여, 수집 시각을 부여한 저장 가능한 규격의 데이터로 변환하는 데이터 수집장치;
상기 수집된 고로 데이터를 저장하고 잔존 내화물의 두께 계산에 사용할 수 있도록 내화물 두께 계산장치에 전달하는 수집 데이터 저장장치;
고로 데이터 및 고로 형태를 모델링한 3차원 열전달 해석 모델을 이용하여 소정의 온도 간격에 따라 계산한 내화물 두께를 미리 저장하는 계산 기준 저장장치;
상기 계산 기준 저장장치에 미리 저장된 두께에 따른 온도 데이터와 상기 수집 데이터 저장장치에 저장된 계산 시점에서의 고로 데이터를 비교하여 잔존 내화물의 두께를 결정하는 내화물 두께 계산장치; 및
상기 계산된 결과를 저장하는 계산 결과 저장장치를 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 고로 데이터는 냉각수 온도, 스테이브 온도, 열전대 온도, 용융물 온도, 고로 형상 데이터 및 고로 재질 물성 데이터를 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 3차원 열전달 해석 모델은 고로 내부 구조를 3차원 시뮬레이션 모델링하고, 소정의 온도 간격으로 고로 데이터에 대한 내화물 두께를 미리 계산하여 저장하는 유한요소해석 모델인 고로 내화물 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 내화물 두께 계산은 상기 계산 기준 저장장치에 계산 시점에서의 고로데이터와 유효한 범위 내에 있는 계산 결과 데이터가 저장되어 있는 경우에는 그 계산 결과 데이터를 내화물 두께로 결정하고, 유효한 범위를 벗어나는 계산 결과 데이터가 저장되어 있는 경우에는 가장 유사한 계산 데이터를 비교하여 내화물 두께를 결정하거나, 계산 시점에서의 고로 데이터와 동일한 3차원 열전달 해석 모델을 이용한 내화물 두께 계산에 의해 이루어지는 고로 내화물 두께 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 내화물 두께 계산시의 유효한 범위는 적용 시스템의 오차 허용 범위인 고로 내화물 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 수집장치는 센서의 전류 신호 또는 전압 신호를 받아들여 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-Digital Converter) 변환기, 외부의 데이터를 전달받을 수 있는 통신 인터페이스 기능을 갖는 통신 프로토콜 변환기를 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 통신 프로토콜 변환기는 직렬 통신, 병렬 통신 또는 통신 포트 중 어느 하나 이상인 고로 내화물 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 수집 데이터 저장장치는 상기 데이터 수집장치에서 전달 받은 고로의 조업 데이터를 저장 데이터베이스 모듈에 실시간으로 저장하고, 내화물 두께 계산장치에서 요청하는 데이터를 저장 데이터베이스 모듈에서 읽어 들여 내화물 두께 계산장치로 전달하는 데이터 저장관리 모듈과, 상기 조업 데이터를 관리하고 저장하는 데이터베이스 모듈을 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 계산 결과 저장장치로부터 내화물 잔존 두께 계산 결과를 불러와서 사용자에게 3차원 그래픽 형태로 표시해주는 계산 결과 표시장치를 더 포함하는 고로 내화물 두께 측정 장치.