KR102236854B1 - 전기로의 전력 투입 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전기로에서 아크 불안정시 아크 끊어짐을 방지하여 안정화시키는 전기로의 전력 투입 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법은, 확인부가 전기로의 전압 레벨이 서로 상이하게 설정된 복수의 커브 중 현재의 커브(Curve)의 번호를 확인하는 단계, 판단부가 상기 전기로의 아크 안정도를 평가하는 단계, 변경부가 상기 판단부의 아크 안정도 평가에 따라 적용 커브를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전기로의 전력 투입 방법{METHOD FOR SUPPLYING POWER OF ELECTRIC FURNACE}
본 발명은 전기로, 특히 교류 전기로의 전력 투입 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로(electric furnace) 조업은 고철 스크랩을 이용하여 전기로에서 용강을 생산하는 방법이다.
이러한 전기로는 전기를 이용하여 금속이나 합금을 가열, 용해하는 노로서, 금속정제에 널리 사용된다. 전기로 내에는 전극봉이 장입 설치되고, 전극봉에 고전압이 인가되어 고열의 아크(arc)열을 발생시킴으로써, 전기로 내의 피용융재와 3상 전극 사이에 아크의 형태로 전류가 흘러 피용융제가 가열된다. 즉, 전기로는 전극 사이에 고철 스크랩을 적치한 후, 전기를 통전시켜 발생하는 아크열을 이용하여 고철 스크랩을 용융시키는 설비이다.
특히, 대전력을 사용하는 제강 전기로 공정에서 래들 출발시간까지 남은 시간에서 현재온도, 목표온도 정보를 이용하여 사용 가능한 탭은 운전자의 경험에 의하여 남은 시간이 작은 편이면 상대적으로 높은 탭을 사용하고, 시간 여유가 있으면 낮은 탭으로 운영한다. 여기서, 탭은 탭 절환기의 스위칭 부품에 의하여 스위칭되는 전기로용 변압기의 1차측의 복수의 권선 탭을 가리킨다.
한편, 운전 중 전기로에서는 아크(Arc)가 불안정해 지면 전극에 인가하는 전압을 낮춰주어 안정화시킨다. 그러나 순간적인 대응이 필요한 경우에 유압 혹은 모터를 이용하여 전극봉의 높이를 급변시키는데 한계가 있어 아크 끊어짐이 발생할 수 있다. 따라서, 교류 전기로인 경우에는 특히 전압의 변화는 일반적으로 OLTC(On Load Tap Changer)를 통하여 이루어지는데, 기구적인 이동시간으로 탭간의 이동도 수초 정도 소요하기 때문에, 즉각적인 대응이 필요한 상황에는 부적합하여 아크 끊어짐이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1442976호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기로에서 아크 불안정시 아크 끊어짐을 방지하여 안정화시키는 전기로의 전력 투입 방법이 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법은, 확인부가 전기로의 전압 레벨이 서로 상이하게 설정된 복수의 커브 중 현재의 커브(Curve)의 번호를 확인하는 단계, 판단부가 상기 전기로의 아크 안정도를 평가하는 단계, 변경부가 상기 판단부의 아크 안정도 평가에 따라 적용 커브를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기로 내에서 다양한 원인으로 아크가 불안정해지는 경우에 즉시 불안정을 해결하여 안정화시킴으로써, 전력투입속도를 증가 하여 탭투탭(tap to tap) 시간을 단축하고, 역률을 향상시키면서 고조파를 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법의 개략적인 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법에 따라 설정된 커브 별 전력 위치도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법의 작업 순서를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
전기로는 일반적으로 스크랩을 장입하여 전기 아크 열로 녹이는데, 원가 절감 등의 이유로 스크랩 전처리나 관리가 안된 상태로 그냥 전기로에 장입할 수 있다. 이런 경우에 크고 작은 스크랩 장입 혹은 나무토막 등 부도체도 들어가는 등의 문제가 빈번하다.
이러한 불량 스크랩은 전체적인 실수율의 저하뿐만 아니라 통전 중의 아크 끊어짐의 문제 등을 유발하는 경우가 있다.
그래서, 운전 중의 아크가 불안정하게 되면 즉시 전력을 안정화시키도록 전압 설정값을 낮게 해주는 것이 매우 중요하다.
그러나, 교류 전기로인 경우에는 설정 전압값은 OLTC(On Load Tap Changer)의 기계적인 변동을 동반하여야만 가능하여 인접한 탭(Tap) 간의 이동 즉 5 탭에서 6탭 또는, 5탭에서 4탭으로 이동하려고 할 때도 거의 5초 이상 소요하여 아크 불안정을 해소하기 위하여 대응하기 전에 아크 소멸의 위험이 많다.
즉, 전기로 공정에서 작업시 탭(Tap)을 변경하여 작업할 수 있으나 탭 상승시 여러 가지 커브를 준비하여 역률이 좋게, 유효전력이 높게 등 다양한 방법으로 갈 수 있도록 다양한 커브를 만들어 운용할 수 있으며, 전기로 통전 전에 역률이 좋게하거나, 유효전력이 높게하는 등으로 커브번호를 설정한 상태로 운전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 장치(100)는 확인부(110), 판단부(120) 및 변경부(130)를 포함할 수 있다.
확인부(110)는 현재의 커브(Curve)의 번호를 확인할 수 있다. 「커브 번호」는 변압기 탭의 특정 동작점과 연결될 수 있으며, 변압기 탭에 대해서 다양한 동작점이 설정될 수 있다.
판단부(120)는 전기로의 아크 안정도를 평가하여 안정 또는 불안정을 판단할 수 있다.
변경부(130)는 판단부(120)의 아크 안정 또는 불안정 판단에 따라 적용 커브를 변경할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법의 개략적인 순서도이다.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법은 확인부(110)가 전기로의 전압 레벨이 서로 상이하게 설정된 복수의 커브 중 현재의 커브(Curve)의 번호를 확인할 수 있다(S10). 이후, 판단부(120)는 전기로의 아크 안정도를 평가하여 안정 또는 불안정을 판단할 수 있다(S30). 다음으로, 변경부(130)는 판정부(120)의 아크 안정도 평가에 따라 전기로에 전력을 투입하는 적용 커브를 변경할 수 있다(S30).
적용 커브를 변경하는 단계(S30)는 상기 전기로의 아크가 불안정하면 상기 현재의 커브 보다 전압이 낮게 설정된 커브로 변경하는 단계(S31)와, 상기 전기로의 아크가 안정되면 상기 현재의 커브 보다 전압이 높게 설정된 커브로 변경하는 단계(S32)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법에 따라 설정된 커브 별 전력 위치도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 전력 투입 방법의 작업 순서를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에서는 운전 중 시간당 전류(di/dt) 가 급변하여 아크가 불안정할 때는, 예를 들어 현재 3번 커브의 20탭을 사용하고 있다면 전압이 조금 낮은 2번 커브의 21탭으로 변경할 수 있다. 이후, 운전하면서 안정도가 회복되면 다시 3번 커브로 이동하고, 더 안정적이면 4번 커브를 사용하여 전압을 증가하도록 운전 중 커브를 선정할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 도 3에서와 같이 다양한 커브를 준비하여 운전한다. 그래서 도 4에 도시된 전기로의 작업 장입, 멜팅(Melting), 승열 구간 중 장입 구간에서는 커브 번호와 탭을 같이 변경할 수 있다.
그리고 멜팅 구간 내 또는 승열 구간 내에서는 20탭으로 운전 중 아크가 불안정해지면 19탭으로 이동하여 낮추는 것은 불가능하므로, 동일 탭을 사용하도록 설정되어진 다른 커브로 변경할 수 있다. 즉, 제1 커브의 20탭을 사용하다가 아크가 불안정해지면 즉시 낮은 전압으로 설정된 제1 커브를 사용하다가 안정화 되면 다시 제2 커브로 변경하고 다시 제3 커브, 제4 커브로 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이 전기로를 운전하다가 다시 아크가 불안정해지면 제3 커브-> 제2 커브-> 제1 커브 순으로 변경할 수 있다. 이렇게 커브 번호를 이동하는 것은 일반적으로 전력 투입 장치를 구성하는 프로그램 가능 로직 제어기(Programmable Logic Controller; PLC)의 변수 설정변경을 수행함으로써 즉시 대응 가능하다. 그래서 본 발명에서는 아크의 안정을 위하여 커브 번호로 이동하는 방안으로 효과적으로 대응하는 특허이며 만들어지는 커브의 수는 제한이 없으며 가능한 다양한 커브를 많이 만들면 더욱 더 발명의 효과가 있다.
도 5는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 전기로의 전력 투입 장치 및 방법의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.
상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "확인부", "판단부", "변경부" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 전기로의 전력 투입 장치
110: 확인부
120: 판단부
130: 변경부

Claims (5)

  1. 확인부가 전기로의 변압기의 복수의 탭 각각에 해당되고 전압 레벨이 서로 상이하게 설정된 복수의 커브 중 현재의 커브(Curve)의 번호를 확인하는 단계;
    판단부가 상기 전기로의 아크 안정도를 평가하는 단계; 및
    변경부가 상기 판단부의 아크 안정도 평가에 따라 적용 커브를 변경하는 단계
    를 포함하는 전기로의 전력 투입 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커브를 변경하는 단계는
    상기 전기로의 아크가 안정되면 상기 현재의 커브 보다 전압이 높게 설정된 커브로 변경하는 단계; 및
    상기 전기로의 아크가 불안정하면 상기 현재의 커브 보다 전압이 낮게 설정된 커브로 변경하는 단계
    를 포함하는 전기로의 전력 투입 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크 안정도를 평가하는 단계 및 상기 커브를 변경하는 단계는 적어도 1회 이상 반복하여 수행하는 전기로의 전력 투입 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커브를 변경하는 단계는 상기 전기로의 장입 구간에서 상기 전기로의 아크가 불안정하면 상기 현재의 커브 보다 전압이 낮게 설정되고 탭(Tap)이 증가된 커브로 변경하는 단계인 전기로의 전력 투입 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 커브를 변경하는 단계는 상기 전기로의 멜팅 또는 승열 구간에서 상기 전기로의 아크가 불안정하면 탭이 고정되고 상기 현재의 커브 보다 전압이 낮게 설정된 커브로 변경하는 단계인 전기로의 전력 투입 방법.
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