KR102045923B1 - 전기로에서 충전물을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

전기로에서 충전물을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기로에 구비된 안내 마우스(14)의 끝에 결합된 컨베이어(15) 및 적어도 컨베이어(15) 상에 존재하는 금속 충전물(35) 하나하나의 프로파일을 탐지하는 탐지 시스템(30,130; 36)을 포함하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치로써, 상기 장치는 또한 금속 충전물(35)을 위한 선택적 하역 장치(selectively containing and unloading means)(31, 32; 115; 21, 23; 22, 24), 및 비어 있거나 불충분하게 채워진 컨베이어(15) 상의 지역(37)을 탐지하고 추가 충전물로 컨베이어(15) 상에 존재하는 금속 충전물(35)을 보충하기 위한 선택적 하역 장치를 활성화하기 위해서 금속 충전물(35) 하나하나의 프로파일을 탐지하는 탐지 시스템(30, 130; 36)에 결합된 처리 및 제어 시스템(40)을 포함하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치에 관한 것이다.

Description

전기로에서 충전물을 제어하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD TO CONTROL THE CHARGE IN ELECTRIC ARC FURNACES}
본 발명은 전기로(electric arc furnace)에 안내된 금속 충전물(metal charge)을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속 충전물은 주로 구분되지 않는 스크랩(scrap)으로 구성된다.
본 발명은 유리하게는 진동 벨트(vibrating belt) 또는 컨베이어와 같은 이송 수단을 이용하여, 전기로에 만들어진 특수 개구(opening)를 통하여 전기로에 충전물을 안내하는 것에 관한 것이다.
전기로에 남아있는 어떤 가능한 액체 힐(liquid heel)에 관하여 태핑(tapping) 후, 전기로에 금속 충전물을 안내하는 방법은 본 기술 분야에서 이러한 작동에 의해서 널리 채택된 이점적인 진보를 제공한다.
예컨대, 주철(cast iron)의 슬랩(slab)이 첫 번째로 안내되고, 다음으로 다른 종류의 스크랩과 섞인 낮은 값의 스크랩, 다음으로 높은 값의 스크랩, 마지막으로 주철 슬랩의 다른 로드(load)가 안내된다.
안내된 물질의 종류는 생산될 철의 종류에 따라 달라진다. 연속 스크랩 컨베이어의 경우에, 상기 컨베이어들은 전기로의 상부 패널 또는 지붕에 있는 특별한 구멍과 협력하는 것으로 알려져 있다.
그러면 상기 구멍은 폐쇠되거나 개방된 상태로 유지되며, 흄(fume)을 정화하고 동시에 스크랩(scrap)을 가열하기 위해서, 준비 또는 이송 단계에서, 전기로에 존재하는 흄이 스크랩 사이로 및/또는 스크랩 위로 흐르도록 만들어질 수 있다.
스크랩이 컨베이어 벨트들 또는 진동 컨베이어에 의해서 이송될 때, 상기 컨베이어 벨트들 또는 진동 컨베이어는 통상적으로 전기로로부터 다른 종류 및/또는 크기의 스크랩의 무더기가 있는 일반적으로 두 개의 창고까지 이어진다.
통상적으로, 각 창고마다 두 개의 크레인이 바람직한 순서와 양으로 스크랩을 싣기 위해 연속 이송수단을 돕는다.
연속 이송수단의 경우에, 이송수단 상에 있는 충전물은 특정 벌크(bulk)를 초과해서는 안되며 하나의 충전물과 다른 충전물 사이에 빈 공간을 두어서는 안 되는 것으로 알려져 있다.
벌크(bulk)는 전기로에서 로딩 구멍(loading hole) 또는 마우스(mouth)의 특징이다.
충전물의 연속성은 에너지 절약 및 로딩 타임(loading time)의 특징이다.
크레인은 한번에 5톤 이상의 스크랩까지 들어올릴 수 있는 자석으로 스크랩을 추출하는 것으로 알려져 있다.
관련 기술 분야에서 알려진 전기로에 로딩(loading)하는 해결책에 대하여, 본 발명의 목적은 연속 컨베이어를 통과하는 부피를 제어하는 것이다.
또한, 연속 컨베이어를 통과하는 물질의 벌크(bulk)를 제어하는 것이 목적이다.
수송하는데 있어 충전물의 연속성을 제어하는 것 또한 관련된 목적이다.
연속 컨베이어 상의 충전물의 연속성을 다시 만드는 것 또한 관련된 목적이다.
전용 물질과 충전물을 통합할 수 있도록 하는 것이 주된 목적이다.
특허문서 US-A-6.004.504는 충전물의 프로파일을 탐지하기 위한 광학 시스템이 있는 전기로를 위한 연속 로딩 방법을 개시한다. 상기 특허문서의 목적은 액체 수조(liquid bath)의 온도 및 수위를 최적화하여 전기로에 공급될 충전물의 양 및 속도 제어를 향상시키는 것이며, 컨베이어 표면의 점유율의 최적화 및 제어에 관한 것이 아니다.
WO-A-00506448은 압축성의 충전 물질을 밀어 넣어 충전 물질이 다이나믹 씰(dynamic seal)을 통과할 수 있도록 하는 카메라에 의해 명령되는 시스템에 관한 것이다. 하지만, 상기 문서 또한 컨베이어 상에서 금속 충전제의 분포를 최적화하는 문제를 다루지 않는다.
특히, WO-A-0050648은 충전물 컨베이어의 길이를 따라 이동할 수 있는 충전 카트를 포함한다. 상기 충전 카트는 충전물 컨베이어 상에 충전 물질을 직접 싣기 위해서 스크랩 베드(bed)의 끝에 인접하여 위치될 수 있어서, 충전물 컨베이어 상의 스크랩 베드는 일정한 높이 또는 깊이로 유지된다.
상기했듯이, 본 발명의 목적은 연속 컨베이어를 통과하는 금속 충전물의 부피 및 연속성을 제어하는 것이다.
상기된 주요 목적 및 이점들은 독립항에 따른 방법 및 장치에 의해서 달성된다.
종속항들은 다른 목적 및 이점들을 설명한다.
본 발명에 따르면, 금속 충전물의 하나하나의 프로파일(profile)을 탐지하는 시스템이 연속 컨베이어와 결합하여 구비된다.
추가된 변형에 따르면, 프로파일을 탐지하기 위한 시스템은 또는 이송에서 금속 충전물의 밀도를 탐지할 수 있다.
제 1 양태에서, 하나하나의 프로파일이 브러쉬 장치(brushing device) 또는 레이저 브러쉬(laser brush)와 함께 탐지될 수 있다. 상기 프로파일은 엑스레이(X-ray) 탐지 시스템에 의해서 탐지될 수 있다.
레이저 브러쉬(laser brush)는 금속 충전물을 프로파일을 추출할 수 있으며, 특히, 차지된 구체적 부피 및 그곳에 존재하는 어떤 가능한 불충분성을 나타낸다. 엑스레이 탐지기는 이송에서 구체적 지역 및 물질의 밀도를 인식한다.
엑스레이 탐지는 금속 충전물이 존재하지 않거나 제한된 양이 존재하는 연속 컨베이어의 부분들을 탐지할 뿐만 아니라, 탐지될 지역의 밀도의 탐지하기 때문에 충전물의 양을 제어 또는 증가시킬 수 있음이 확실하다.
엑스레이 탐지와 관련하여 스크랩의 충전물이 연속 컨베이어 안에서 구비할 수 있는 최대 높이를 제어할 수 있는 시스템이 제공될 수 있다.
상기했듯이, 연속 컨베이어는 벨트 또는 진동 종류(vibrating type)일 수 있다. 연속 컨베이어는 스크랩을 기-가열(pre-heating)하는 단계를 포함하거나, 그렇지 않으면 전기로에 존재하는 뜨거운 흄(fume)을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
만약 탐지 시스템이 충전물에서 불충분함 또는 불연속성을 탐지한다면, 상기 탐지 시스템은 바람직한 위치에 컨베이어 상에 추가 충전물을 선택적으로 내려놓는 적절할 컨베이어를 구동하는 명령을 활성화한다.
선호되는 실시예는, 유리하게는 두 개 이상의 컨테이너가 컨베이어의 길이 방향으로 서로 떨어져 분포한다.
추가 충전물은 고정된 양 또는 제어 시스템에 의해 탐지된 불충분한 양을 보충할 수 있는 양을 구비할 수 있다.
예컨대, 추가 충전물은 부분 스크랩 컨테이너들 또는 측정 수단과 관련된 컨테이너들 둘 중 하나를 사용함으로써 연관된다.
컨테이너들은 겐트리(gantry) 또는, 변형에 따르면, 축방향의 컨테이너로 추가 충전물을 내려놓는 크레인(crane) 또는 벨트의 특수 시스템에 의해서 보충될 수 있다.
예컨대, 벨트의 특수 시스템과 함께, 특정한 최대 모양 및/또는 구성을 가진 스크랩을 컨테이너로 싣는 것이 가능하다.
다른 변형에 따르면, 상류에 위치된 거친 것을(coarse) 탐지하는 시스템, 하류에 위치된 고운 것을(fine) 탐지하는 시스템인 두 개의 탐지 시스템이 구비된다.
그리하여, 만약 필요하다면, 제 1 탐지 시스템의 하류에서 금속 충전물의 제 1 거친 것을 추가, 및 제 2 탐지 시스템의 상류에서 다음의 고운 것 및 하나하나의 추가가 구비될 수 있다.
변형에 따르면, 물질의 추가는 상기 시스템에 의해서 제어되기 때문에, 거친 것(coarse) 및/또는 고운 것(fine) 및 하나하나의 추가는 탐지의 지점에서 어떤 거리에서 이뤄질 수 있으며, 따라서, 불충분함은 시스템을 통과하는 전체 세그먼트를 따라 알려진 상태로 남아있다.
본 발명에 따른 시스템에서, 엑스레이 탐지 시스템이 또한 상기 조건을 식별하는 것을 허용하기 때문에, 주철 슬랩의 충전물이 충전물의 머리 및 꼬리 지역에 존재하는지를 제어하는 것 또한 가능하다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 발명의 이하 및 다른 특징들은 이하에 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 실시예로써 주어진, 실시예의 일부 형태들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기로에서 충전물을 제어하는 장치의 실시예의 가능한 형태를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에서 제어 장치에 적용된 제어 및 명령 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 엑스레이(X-ray) 제어 시스템을 도식화하여 도시한다.
도 4는 레이저 브러쉬 장치(laser brushing device)를 가진 제어 시스템을 도식화하여 도시한다.
도 5는 특수 시스템을 가진 컨테이너의 공급 시스템을 도식화하여 도시한다.
도 1은 주철(cast iron) 또는 이와 유사한 것의 슬랩(slab) 같은 금속 충전 물질들 또는 구별된 스크랩(scrap)의 무더기(26, 27, 28, 및 29)가 있는 두 개의 인접한 창고에서 작동하는 겐트리들(gantry) 상의 크레인(crane)에서 공급 받는 연속 컨베이어(continuous conveyor)(15)와 결합된 전기로(electric arc furnace)(11)를 개략적, 종합적으로 도시한다. 전체적으로 부품들은 통상적으로 알려진 종류의 금속 충전물(10)을 위한 연속 컨베이어 시스템을 형성한다. 상기한 경우에, 예컨대, 전기로(11)는 편심 주조 구멍(eccentric casting hole)을 구비하며 하나 이상의 잭(jack)(12)에 의해서 이동된다. 전기로(11)는, 폐쇄 수단(closing means)(13)에 의해서 적어도 부분적으로 및 선택적으로 폐쇄될 수 있는, 스트랩(35) 또는 금속 충전물을 안내하기 위해서 마우스(mouth)(14)를 구비한다.
충전물(35)은 연속 컨베이어(15)로 인해서 바람직한 조성으로 마우스(14)에 도달하며, 폐쇄 수단(13)을 방해하지 않기 위해서 수축가능한 연장부(retractable extension)(16)로 인해서 전기로로 보내진다.
도시된 실시예에서, 연속 컨베이어(15)는 전기로의 흄(fume)과 스크랩을 미리 가열하도록 하는 커버(20)를 구비할 수 있다.
상기 연속 컨베이어(15)는 컨베이어 채널(19)을 구비하며, 상기된 경우에 진동 장치(34)를 가진 진동 종류는 컨베이어 채널(19)과 결합한다.
도시된 실시예에서, 상기 연속 컨베이어(15)는 적절한 수의 크레인 및 그에 상응하는 겐트리(31 및 32)가 있는 2 개의 인접한 창고(18)를 돕는다.
상기 크레인은 기존의 방법으로 기둥들(column)(17) 상에 존재하는 길을 따라 미끄러지며, 무더기(26, 27, 28, 29)로부터 바람직한 일련의 순서에 따라 스크랩을 추출하도록 사용된다.
스크랩은 스크랩을 컨베이어(15)의 시작점에 공급하는 제 1 호퍼(hopper)(25) 상에 또는 바로 컨베이어 상에 내려진다.
도 1에 도시된 실시예에서, 컨베이어(15)와 결합된 두 개의 엑스레이(X-ray) 탐지 시스템(30 및 130)이 있다.
컨베이어(15)와 협력에서, 컨베이어(15)로 가능한 추가 스크랩을 내리도록 활성화되는 교차 수단(intersection means)(22 및 24)에 의해 도움을 받는 컨테이너(21 및 23)가 있다.
도 1의 실시예에서, 컨테이너들(21 및 23) 또는 제 2 호퍼는 각각의 부품들에 의해서 공급된다.
도 2는 신호를 수신하고 보조하며 컨베이어(15)와 관련된 다양한 활동들을 명령하는 처리 및 제어 시스템(40)을 도시한다.
도 3은 엑스레이(X-ray) 탐지 시스템(30, 130)을 도시하며, 상기 시스템에서 도면부호 E는 방출기(emitter)이고 도면부호 R은 수신자(receiver)이다.
최대 벌크(bulk)(33)를 제어하는 시스템 또한 구비된다.
실시예의 일부 선호되는 형태에서, 방출기(E)는 컨베이어(15) 아래에 배치되며 컨베이어의 중심지역에 가깝게 집중된다. 방출기(E)는 실질적으로 컨베이어 채널(19)을 통과하는 전체 구역에 엑스레이를 방출하도록 구성된다. 수신기(R)는 컨베이어(15) 위에 배치되며, 예컨대 방출기(E)에 의해서 방출된 신호를 적합하게 수신할 수 있는 복수의 감지 요소(sensitive element)와 구비된다.
실시예의 다른 형태에서, 수신기(E) 및 방출기(R)의 위치는 전환될 수 있으며, 즉, 방출기(E)는 컨베이어 채널(19) 위에 위치되며 수신기(R)는 컨베이어 채널(9) 아래에 배치된다.
도 4는 발생기(generator)에 의해서 발생된 레이저 브러쉬(laser brush)(36)을 이용하여 스크랩(35)의 프로파일(profile)을 탐지하는 시스템을 도시한다.
도 5는 스크랩의 작은 조각들 및 예컨대 미립자 물질을 옮기는 특수 벨트(specialized belt)(115)에 의해 공급되는 기존의 폐쇄 시스템(24)과 결합된 컨테이너(23)를 도시한다(도면에는 폐쇄 시스템만이 존재하는 것으로 나타난다).
본 발명에 따르면, 엑스레이 탐지 시스템(30, 130) 또는 레이저 브러쉬(laser brush)(36)를 가진 탐지 시스템이 비어 있거나 불충분하게 채워진 컨베이어(15) 상의 지역(37)을 탐지할 때, 상기 시스템이 빠진 양을 보충하기 위해서 요구되는 물질의 종류에 따라서 하나 또는 다른 컨테이너(21 또는23)를 구동한다.
각 부분들의 변형 및/또는 추가는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 여기에 설명된 장치(10)에 추가될 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (13)

  1. 전기로에 구비된 안내 마우스(14)의 끝에 결합된 컨베이어(15) 및 적어도 컨베이어(15) 상에 존재하는 금속 충전물(35) 하나하나의 프로파일을 탐지하도록 레이저 종류(36)의 브러쉬 및 엑스레이 탐지 시스템(30, 130) 중 선택된 두 개의 광학 탐지 시스템(30,130; 36)을 포함하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치로써,
    두 개의 광학 탐지 시스템 중 하나는 컨베이어의 상류에 위치되어 거친것을 탐지하며, 두 개의 광학 탐지 시스템 중 다른 하나는 컨베이어의 하류에 위치되어 고운 것을 탐지하며,
    상기 장치는 또한 컨베이어(15)를 따라 서로 떨어져 배치된 금속 충전물(35)을 위한 두개 이상의 선택적 하역 장치(selectively containing and loading means)(31, 32; 115; 21, 23; 22, 24), 및 비어 있거나 불충분하게 채워진 컨베이어(15) 상의 지역(37)을 탐지하기 위해서 하나하나의 프로파일을 탐지하는 광학 탐지 시스템(30, 130; 36)에 결합된 처리 및 제어 시스템(40)을 포함하며,
    상기 선택적 하역 장치(31, 32: 115; 21, 23; 22, 24)는 상기 비어 있거나 불충분하게 채워진 지역에 상응하는 추가 충전물과 상기 컨베이어(15) 상에 존재하는 금속 충전물(35)을 보충하기 위해서 처리 및 제어 시스템(40)에 의해서 선택적으로 활성화 되도록 구성되는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택적 하역 장치는 크레인 및 겐트리(31, 32), 로딩 호퍼(loading hopper)(21, 23), 및 로딩 호퍼(21, 23)에 존재하는 선택적 교차 수단(22, 24) 중에서 선택된 두 개 이상을 포함하며, 상기 로딩 호퍼(21, 23)는 컨베이어(15)를 따라 배치되며 추가 충전물의 선택된 양을 컨베이어 상에 싣기 위해서 컨베이어어와 결합되는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 선택적 하역 수단은 상응하는 폐쇄 시스템(24)을 가진 호퍼(23)와 결합된 특수 벨트(specialized belt)(115)를 포함하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    엑스레이 탐지 시스템(30, 130)에 관련하여, 금속 충전물(35)이 컨베이어(15) 상에 구비될 수 있도록 최대 높이(33)를 제어하는 시스템이 구비되는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 장치.
  5. 전기로(11)에 구비된 공급 마우스(14)의 끝에 결합된 컨베이어(15)가 사용되는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 방법으로써,
    상기 방법은 적어도 비어 있거나 불충분하게 채워진 컨베이어(15) 상의 지역(37)을 탐지하기 위해서 레이저 종류(36)의 브러쉬 또는 엑스레이 탐지 시스템(30, 130)을 사용하여 컨베이어(15) 상에 존재하는 금속 충전물(35) 하나하나의 프로파일을 광학적으로 탐지하는 두 단계, 및 적어도 선택적 하역 수단(31, 32; 115; 21, 23; 22, 24)에 의해 컨베이어(15)에 금속 충전물의 보충을 수행하기 위해서, 컨베이어(15)를 따라 서로 떨어져 배치된 금속 충전물(35)을 위한 두 개 이상의 선택적 하역 장치(31, 32; 115; 21, 23; 22, 24)를 선택적으로 활성화하여, 컨베이어(15) 상에 각 탐지하는 단계에서 결정된 추가 금속 충전물(35)을 선택적으로 싣는 단계를 포함하며,
    상기 탐지하는 두 단계 중 한 단계는 컨베이어가 전기로에서 멀리 있는 위치에서 거친 것을(coarse) 탐지하는 단계이며, 탐지하는 두 단계 중 다른 한 단계는 컨베어이(15)가 전기로에서 가까이 있는 위치에서 고운 것을(fine) 탐지하는 단계인 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 엑스레이 탐지기는 또한 금속 충전물의 밀도를 탐지하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    컨베이어(15) 상의 충전물의 최대 벌크를 탐지하는 단계를 구비하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 보충은 전기로에 싣는 준비된 순서에 관해서, 구체적이고 특정한 보충 충전물을 선택하는 보조-단계를 구비하는 전기로에서 금속 충전물(35)의 공급을 제어하는 방법.
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