KR101538145B1 - 고로 철피 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 철피 관리 시스템에 관한 것으로, 고로의 둘레를 따라 복수의 영역으로 구획 형성된 각각의 영역에 이격 설치되며, 상기 각각의 영역의 온도 분포를 촬영 가능한 복수의 촬영부와; 상기 영역의 외측에 각각 설치되며, 상기 영역에 대응되는 분사폭으로 냉각수를 분사 가능한 복수의 분사부와; 상기 촬영부 및 상기 분사부에 연결되며, 상기 영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 냉각수가 분사되도록 상기 분사부를 구동하는 제어부;를 포함한다.

Description

고로 철피 관리 시스템{System for managing steel plate in blast furnace}

본 발명은 고로 철피 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화상 카메라 및 실화상 카메라를 이용하여 고로 철피의 기설정된 위치의 온도 및 표면상태를 실시간으로 파악하여 고로 노저부의 열팽창 및 적열 현상으로 인한 철피의 균열을 방지할 수 있는 고로 철피 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고로 공정은 고로의 장입구를 통해 원료인 철광석과 연료인 코크스를 장입하고, 고로 하부의 송풍구를 통해 고로 내부에 열풍을 제공하며, 코크스가 연소하면서 발생하는 연소열과 환원 가스를 이용하여 철광석을 환원 용융시킴으로써 고온의 용융물(용선과 슬래그)을 제조하는 공정이다.

이러한 고로 공정에서 사용되는 고로 본체는 고강도의 내침식성 내화물 연와로 축조된 내부 벽체와, 내부 벽체를 감싸는 외부 철피로 이루어진다. 그런데 벽체 연와는 고로 경년이 증가할수록 마모되어 두께가 얇아지므로, 연와 마모에 의해 노내 용융물이 노저 철피와 접촉하여 노저 철피의 균열을 유발할 수 있다.

이때, 노저 철피의 균열된 부분을 통해 가스가 누출되어 가스의 분출압과 가스 화염에 의해 설비가 파손되고, 작업자의 가스 중독을 유발할 수 있다. 또한 노저 철피의 균열된 부분을 통해 용선이 유출되어 고로가 파손되는 사고를 야기할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 작업자가 육안으로 노저 철피를 검사하거나, 휴대용 가스 검지기를 이용하여 노저 철피의 균열 유무를 검사하였다.

그러나, 상기와 같은 경우에 작업자의 부하가 증대되고, 고온, 화염, 가스 및 증기발생으로 안전사고의 우려가 있다. 또한, 작업자에 의한 판단으로 근본적인 대형사고에 대한 예방조치가 불가하였다.

대한민국등록특허공보 제10-0840268호(2008.06.20.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 노저 철피의 균열 유무를 자동으로 실시간 관리함으로써 작업자의 부하를 감소시킬 뿐만 아니라 철피 균열에 따르는 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 고로 철피 관리 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 고로의 둘레를 따라 복수의 영역으로 구획 형성된 각각의 영역에 이격 설치되며, 상기 각각의 영역의 온도 분포를 촬영 가능한 복수의 촬영부와; 상기 영역의 외측에 각각 설치되며, 상기 영역에 대응되는 분사폭으로 냉각수를 분사 가능한 복수의 분사부와; 상기 촬영부 및 상기 분사부에 연결되며, 상기 영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 냉각수가 분사되도록 상기 분사부를 구동하는 제어부;를 포함하는 고로 철피 관리 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 촬영부는, 상기 영역의 온도분포를 촬영 가능한 열화상 카메라와; 상기 영역의 표면을 촬영 가능한 실화상 카메라;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 고로 철피 관리 시스템은, 상기 촬영부에 연결되며, 상기 열화상 카메라가 촬영한 상기 표면의 영상들을 연결하여 파노라마 영상을 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 열화상 카메라는 상기 고로의 둘레를 따라 배치된 제1 내지 제n카메라를 포함하며(n=2,3,…,k), 상기 표시부는 상기 제1내지 제n카메라를 통해 촬영된 영상들을 순차적으로 배치하여 상기 파노라마 영상을 구현할 수 있다.

아울러, 상기 촬영부는, 베이스와; 상기 베이스를 기준으로 횡방향으로 회전 가능하도록 상기 베이스에 결합되는 몸체와; 상기 베이스를 기준으로 종방향으로 회전 가능하도록 상기 몸체에 결합되며, 상기 열화상 카메라 및 상기 실화상 카메라가 장착되는 하우징;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시부는 상기 촬영부가 촬영한 상기 영역의 온도 분포를 시간에 따라 표시할 수 있다.

또한, 상기 표시부는 상기 파노라마 영상과 상기 온도 분포를 순서에 따라서 상하로 배치하여 표시할 수 있다.

또한, 상기 고로 철피 관리 시스템은, 상기 촬영부에 연결되며, 상기 촬영부가 촬영한 상기 영역의 온도 분포를 시간에 따라 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분사부는, 상기 냉각수가 분사되는 분사노즐과, 상기 분사노즐에 연결되어 상기 분사노즐에 상기 냉각수를 공급하는 공급라인과, 상기 공급라인에 설치되어 상기 공급라인을 개폐하는 차단밸브를 구비하며,

상기 제어부는, 상기 차단밸브에 연결되어 상기 차단밸브를 조절함으로써 상기 분사부를 구동할 수 있다.

또한, 상기 고로 철피 관리 시스템은, 상기 촬영부에 연결되며, 상기 영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 경고 신호를 발생하는 경고부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고로 철피 관리 시스템은, 상기 고로의 둘레에 이격 배치되며, 소리의 세기를 감지하는 소리감지센서와; 상기 소리감지센서에 연결되며, 상기 감지된 소리의 세기가 기설정된 값 이상인 경우 경고 신호를 발생하는 경고부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 고로 철피 관리 시스템의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 노저 철피의 균열 유무를 자동으로 실시간 관리함으로써 작업자의 부하를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

둘째, 노저 철피의 균열 유무를 자동으로 실시간 관리함으로써 철피 균열에 따르는 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 노저 철피의 균열을 예방함으로써 고로 본체의 수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 촬영부가 촬영할 수 없는 영역에 대해서도 고로 철피의 균열을 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템의 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영부의 배치도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영부의 세부 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 파노라마 영상(P) 및 시간에 따른 온도 분포(R)를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 시간에 따른 온도 분포를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템의 제어 블록도.

설명에 앞서, 고로 철피 적열 현상이란, 노후 고로의 경우 본체의 마모가 심하게 진행되면, 냉각기능이 저하되어 고로 철피의 온도가 관리기준 이상으로 올라가 철피 변형, 크랙 발생 등 용선 유출이 발생하게 되는 현상을 말한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 고로 철피 관리 시스템의 실시 예를 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템은 열팽창 및 적열현상으로 인하여 발생되는 고로(10)의 철피의 균열을 예방하기 위한 것으로, 촬영부(100), 제어부(200), 분사부(300), 표시부(400) 및 경고부(500)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 촬영부(100)는 고로(10)의 둘레를 따라 복수의 영역으로 구획 형성된 각각의 영역에 이격 설치되어 각각의 영역의 온도 분포를 촬영하며, 열화상 카메라(110) 및 실화상 카메라(120)를 포함할 수 있다.

열화상 카메라(110)는 고로(10)의 각각의 영역의 온도 분포를 촬영하며, 적외선 방식의 열화상 카메라가 사용될 수 있다. 이러한 열화상 카메라(110)는 고로(10)의 둘레를 따라 배치된 제1 내지 제n카메라를 포함할 수 있다(n=2,3,…,k).

즉, 적외선 카메라는 용광로나 태양처럼 온도가 높은 경우에는 가시광선 영역의 전자기파를 발하게 된다. 또한, 적외선 카메라는 물체로부터 발산하는 전자기파를 파장별로 분석하면 그 물체가 가지고 있는 온도를 분석할 수 있으며, 파장별로 사람의 눈으로 볼 수 있도록 맵핑할 수 있다. 따라서 적외선 카메라를 이용하여 고로의 온도 분포를 촬영하면, 열팽창 및 적열현상이 있는 지점은 온도가 기설정된 온도보다 높게 표시될 수 있어 용이하게 고로(10) 철피의 균열을 예방할 수 있다.

실화상 카메라(120)는 고로(10)의 각각의 영역의 표면을 실시간으로 촬영한다.

도 4를 참조하면, 촬영부(100)는 베이스(130), 몸체(140) 및 하우징(150)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 몸체(140)가 베이스(130)를 기준으로 횡방향으로 회전 가능하도록 베이스(130)에 결합되고, 하우징(150)이 베이스(130)를 기준으로 종방향으로 회전 가능하도록 몸체(140)에 결합되며, 열화상 카메라(110) 및 실화상 카메라(120)가 이 하우징(150)에 장착된다.

이렇게 함으로써, 촬영부(100)는 베이스(130)를 기준으로 종방향 또는 횡방향으로 회전 가능하게 되어 고로(10) 철피의 촬영 범위가 확장될 수 있다.

또한, 촬영부(100)는 몸체(140)의 회전각 변위를 측정하는 인코더(encorder)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 인코더는 후술할 제어부(200)에 연결되며, 제어부(200)는 상기 인코더가 측정한 몸체(140)의 회전각 변위를 이용하여 냉각수가 촬영부(100)가 촬영한 촬영영역에 정확하게 분사될 수 있도록 한다.

제어부(200)는 촬영부(100) 및 분사부(300)에 전기적으로 연결되거나 유무선 네트워크를 통해 연결되며, 촬영부(100)가 촬영한 촬영영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 냉각수가 상기 촬영영역에 분사되도록 분사부(300)를 구동한다. 구체적으로, 제어부(200)는 후술할 차단밸브(330)에 연결되어 이 차단밸브(330)를 개폐함으로써 후술할 분사노즐(310)에서 분사되는 냉각수의 양을 조절하게 된다. 이때, 제어부(200)는 상기 촬영영역의 온도 분포에 따라서 분사되는 냉각수의 양을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 고로(10) 철피 온도와 냉각수의 온도 차이로 인해서 고로(10) 철피가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이렇게 열화상 카메라(110)에 의해 고로(10) 각각의 영역의 온도 분포를 촬영하여 촬영된 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우에 분사부(300) 를 통해 냉각수를 분사함으로써, 열팽창 및 적열현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 2를 참조하면, 분사부(300)는 고로(10)의 각각의 영역과 촬영부(100)의 사이에 각각 설치되고, 촬영부(100)가 촬영한 촬영영역을 향해 상기 촬영영역에 대응되는 분사폭으로 냉각수를 분사하며, 분사노즐(310), 공급라인(320) 및 하우징(150)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 분사노즐(310)은 냉각수가 분사되고, 공급라인(320)은 분사노즐(310)에 연결되어 분사노즐(310)에 냉각수를 공급하며, 차단밸브(330)는 공급라인(320)에 설치되어 공급라인(320)을 개폐함으로써 분사노즐(310)에서 분사되는 냉각수의 양을 조절하게 된다. 이때, 분사노즐(310)에서 분사되는 냉각수의 양은 전술한 제어부(200)에서 조절할 수 있으나, 필요할 경우에는 작업자가 수동모드로 전환하여 차단밸브(330)를 직접 개폐함으로써 냉각수의 양을 조절할 수도 있다.

표시부(400)는 촬영부(100)에 전기적으로 연결되거나 유무선 네트워크를 통해서 연결되며, 도 5에 도시한 바와 같이, 열화상 카메라(110)가 촬영한 고로(10) 표면의 영상들을 연결하여 파노라마 영상(P)을 표시할 수 있다. 예를 들면, 표시부(400)는 열화상 카메라(110)의 제1내지 제n카메라를 통해 촬영된 영상들을 순차적으로 배치하여 파노라마 영상(P)을 구현할 수 있다.

이러한 표시부(400)는 파노라마 영상(P)의 특정위치에 대응되는 고로(10)의 부위가 기설정된 온도 이상이 되면, 이 특정위치를 기설정된 색상으로 표시할 수 있다. 예를 들면, 파노라마 영상(P)의 특정부위가 80℃이상이면 노란색으로 표시하고, 100℃이상이면 빨간색으로 표시할 수 있다.

또한, 표시부(400)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 촬영부(100)가 촬영한 고로(10) 각각의 영역에 대한 온도 분포(R)를 시간의 흐름에 따라서 표시할 수도 있다. 따라서, 작업자는 고로(10) 전체의 표면 상태를 한눈에 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 고로(10) 각각의 영역에 대한 온도 분포도 한눈에 파악할 수 있게 된다. 그리고, 표시부(400)는 전술한 파노라마 영상(P)과 상기 온도 분포(R)를 순서에 따라서 상하로 배치하여 표시할 수 있다.

또한, 표시부(400)에는 수동모드설정부가 있어서, 언제든 작업자가 필요시에는 수동모드로 전환하여 고로(10)의 철피의 특정위치를 집중 관찰할 수 있고, 고로(10)의 철피의 특정위치의 과거 온도 분포 데이터를 불러와서 온도 추이 그래프를 만들 수도 있다.

경고부(500)는 촬영부(100)에 전기적으로 연결되거나 유무선 네트워크를 통해서 연결되며, 촬영부(100)가 촬영한 촬영영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우에 시각 또는 청각적으로 경고 신호를 발생한다.

또한, 본 실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템은 열화상 카메라(110)가 촬영한 고로(10) 각각의 영역의 온도 분포 및 실화상 카메라(100)가 촬영한 고로(10) 각각의 영역의 표면 영상이 저장 가능한 저장부(600)를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 표시부(400)는 저장부(600)에 유무선 네트워크를 통해 연결되며, 저장부(600)에 저장된 데이터들을 이용하여 전술한 파노라마 영상(P)을 표시하거나 촬영영역의 온도 분포(R)를 시간에 따라 표시할 수 있다. 구체적으로, 열화상 카메라(110)는 기설정된 주기로 회전을 하면서 고로(10)의 철피를 감시하며, 이때, 열화상 카메라(110)가 촬영한 영상들은 이미지로 변환되어 저장부(600)에 저장됩니다. 따라서, 작업자들은 필요할 경우에 언제든지 저장부(600)에 저장된 적열부위 이미지들을 확인할 수 있습니다.

또한, 본 실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템은 고로(10)의 둘레에 이격 배치되며, 고로(10) 철피가 적열현상으로 인해서 크랙(Crack) 발생 시 발생되는 소리를 감지할 수 있는 소리감지센서(700)를 더 포함할 수 있다. 이때, 경고부(500)는 소리감지센서(700)에 유무선 네트워크를 통해서 연결되며, 소리감지센서(700)가 감지한 소리의 세기가 기설정된 값 이상으로 기설정된 시간 이상 동안 유지되는 경우에 시각 또는 청각적으로 경고 신호를 발생한다. 따라서, 촬영부(100)가 타설비와의 간섭으로 인해 고로(10) 철피의 일부분이 촬영할 수 없다고 하더라도 고로(10) 철피를 소리에 의해서 모니터링 할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템의 작용원리를 설명한다.

먼저, 복수의 열화상 카메라(110)가 복수의 영역으로 구획된 고로의 각각의 영역의 온도분포를 촬영한다. 이때, 실화상 카메라(120)는 상기 영역의 표면을 촬영하게 된다.

다음으로, 상기 촬영영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우에 분사부(300)가 상기 촬영영역에 냉각수를 분사하여 상기 촬영영역의 온도를 낮추게 된다.

한편, 표시부(400)는 열화상 카메라(110)가 촬영한 상기 표면의 영상들을 연결하여 파노라마 영상(P)을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(400)는 촬영부(100)가 촬영한 촬영영역의 온도 분포(R)를 시간에 따라 표시할 수 있다.

다음으로, 상기 촬영영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우에 경고부(500)가 경고 신호를 발생한다.

결과적으로, 본 실시예에 따른 고로 철피 관리 시스템은 첫째, 노저 철피의 균열 유무를 자동으로 실시간 관리함으로써 작업자의 부하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 철피 균열에 따르는 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 고로 100: 촬영부
110: 열화상 카메라 120: 실화상 카메라
130: 베이스 140: 몸체
150: 하우징 200: 제어부
300: 분사부 310: 분사노즐
320: 공급라인 330: 차단밸브
400: 표시부 500: 경고부
600: 저장부 700: 소리감지센서

Claims (10)

1. 고로의 둘레를 따라 복수의 영역으로 구획 형성된 각각의 영역에 이격 설치되며, 상기 영역의 온도분포를 촬영 가능한 열화상 카메라 및 상기 영역의 표면을 촬영 가능한 실화상 카메라를 구비하는 복수의 촬영부;
   상기 영역의 외측에 각각 설치되며, 상기 영역에 대응되는 분사폭으로 냉각수를 분사 가능한 복수의 분사부;
   상기 촬영부 및 상기 분사부에 연결되며, 상기 영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 냉각수가 분사되도록 상기 분사부를 구동하는 제어부; 및
   상기 촬영부에 연결되며, 상기 열화상 카메라가 촬영한 상기 표면의 영상들을 연결하여 파노라마 영상을 표시하는 표시부;를 포함하되,
   상기 열화상 카메라는,
   상기 고로의 둘레를 따라 배치된 제1 내지 제n카메라를 포함하며(n=2,3,…,k),
   상기 표시부는,
   상기 제1 내지 제n카메라를 통해 촬영된 영상들을 순차적으로 배치하고, 상기 영상들에 대응하는 온도 분포를 시간에 따라 각각 표시하며,
   상기 영상들의 기설정된 위치에 대응하는 상기 고로의 위치가 기설정된 온도 이상이면 상기 기설정된 위치를 기설정된 색상으로 표시하고,
   상기 촬영부는,
   베이스;
   상기 베이스를 기준으로 횡방향으로 회전 가능하도록 상기 베이스에 결합되는 몸체;
   상기 베이스를 기준으로 종방향으로 회전 가능하도록 상기 몸체에 결합되며, 상기 열화상 카메라 및 상기 실화상 카메라가 장착되는 하우징; 및
   상기 몸체에 설치되어 상기 몸체의 회전각 변위를 측정 가능한 인코더;를 더 포함하되,
   상기 제어부는,
   상기 인코더에 연결되며, 상기 회전각 변위를 이용하여 상기 분사부를 구동하는 것을 특징으로 하는 고로 철피 관리 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 표시부는 상기 파노라마 영상과 상기 온도 분포를 순서에 따라서 상하로 배치하여 표시하는 것을 특징으로 하는 고로 철피 관리 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사부는
   상기 냉각수가 분사되는 분사노즐과, 상기 분사노즐에 연결되어 상기 분사노즐에 상기 냉각수를 공급하는 공급라인과, 상기 공급라인에 설치되어 상기 공급라인을 개폐하는 차단밸브를 구비하며,
   상기 제어부는
   상기 차단밸브에 연결되어 상기 차단밸브를 조절함으로써 상기 분사부를 구동하는 것을 특징으로 하는 고로 철피 관리 시스템.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 고로 철피 관리 시스템은,
   상기 촬영부에 연결되며, 상기 영역의 온도 분포가 기설정된 온도 이상인 경우 경고 신호를 발생하는 경고부;를 더 포함하는 고로 철피 관리 시스템.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 고로 철피 관리 시스템은,
    상기 고로의 둘레에 이격 배치되며, 소리의 세기를 감지하는 소리감지센서; 및
    상기 소리감지센서에 연결되며, 상기 감지된 소리의 세기가 기설정된 값 이상인 경우 경고 신호를 발생하는 경고부;를 더 포함하는 고로 철피 관리 시스템.

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