KR102485010B1 - 노의 잔류 슬래그 측정장치 - Google Patents

노의 잔류 슬래그 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102485010B1
KR102485010B1 KR1020200177553A KR20200177553A KR102485010B1 KR 102485010 B1 KR102485010 B1 KR 102485010B1 KR 1020200177553 A KR1020200177553 A KR 1020200177553A KR 20200177553 A KR20200177553 A KR 20200177553A KR 102485010 B1 KR102485010 B1 KR 102485010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
furnace
light
thermal imaging
slag
video cameras
Prior art date
Application number
KR1020200177553A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220090594A (ko
Inventor
허형준
한웅희
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020200177553A priority Critical patent/KR102485010B1/ko
Publication of KR20220090594A publication Critical patent/KR20220090594A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102485010B1 publication Critical patent/KR102485010B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/02—Observation or illuminating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/02—Observation or illuminating devices
    • F27D2021/026—Observation or illuminating devices using a video installation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

본 발명은, 조업에 영향을 주지 않는 짧은 시간 안에 노의 내부에 잔류하는 슬래그의 양과 프로파일, 온도 등을 정확하게 측정할 수 있는 노의 잔류 슬래그 측정장치에 관한 것으로, 노의 내부를 스테레오 영상으로 촬영하는 복수의 영상 카메라; 및 상기 복수의 영상 카메라에서 촬영된 영상들에 특징점을 부여하도록 상기 노의 내부에 광점을 형성하는 적어도 하나의 광조사부를 포함할 수 있다.

Description

노의 잔류 슬래그 측정장치 {Apparatus for measuring retained slag in furnace}
본 발명은, 예컨대 전로 내부에 슬래그 배재 직후의 고온 상태로 잔류하는 슬래그의 양과 프로파일, 온도 등을 측정할 수 있는 노의 잔류 슬래그 측정장치에 관한 것이다.
전로의 조업은, 고철과 용선을 전로에 장입하고 랜스를 통해 산소를 공급하여 불순물을 제거하며, 용강의 온도를 제어하는 취련 작업을 수행한 후 출강 및 슬래그 배재를 수행하는 순으로 진행된다. 여기서, 슬래그(slag)는 산화 과정을 통해 제거된 불순물이 용선과 분리되어 부상된 것을 칭한다.
슬래그 배재시에는 모든 슬래그를 배출하는 것이 아니라 전로 내화물을 보강하거나 다음에 투입되는 고철과 용선을 처리할 열원으로 사용하기 위해 슬래그의 일부를 잔류시킨다.
이때, 잔류되는 슬래그의 양과 온도에 따라 다음에 투입되는 고철과 용선을 처리하기 위한 조업 조건이 변경되기 때문에, 잔류되는 슬래그의 양과 온도를 정확하게 측정할 필요가 있다.
잔류 슬래그량을 측정하는 방법 중 하나는 투입량과 배출량을 이용하여 추산하는 간접적인 측정 방법이 있다. 다른 방법으로는 직접적인 측정 방법이 있으나, 슬래그 배재 직후와 같은 고온에서의 측정이 어려워 전로의 온도를 낮춘 후에야 측정이 가능하거나, 스캔 방식 등을 이용할 경우에는 측정에 많은 시간이 소요되어 전로의 온도가 낮아지는 문제가 있다.
또한, 잔류 슬래그의 온도를 정확하게 측정하기 위해 온도 측정 장치를 전로에 근접하게 설치해야 하는데, 전로 주변의 고온 및 분진의 환경하에서는 온도 측정 장치의 유지가 쉽지 않다.
(특허문헌 1) KR 2019-0078329 A
본 발명은, 조업에 영향을 주지 않는 짧은 시간 안에 노의 내부에 잔류하는 슬래그의 양과 프로파일, 온도 등을 정확하게 측정할 수 있는 노의 잔류 슬래그 측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 노의 내부를 스테레오 영상으로 촬영하는 복수의 영상 카메라; 및 상기 복수의 영상 카메라에서 촬영된 영상들에 특징점을 부여하도록 상기 노의 내부에 광점(光點)을 형성하는 적어도 하나의 광조사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 상기 노의 내부 온도를 측정하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 짧은 시간에 고온의 노 내부를 측정할 수 있는 장치의 구성이 가능하게 되어, 조업에 영향을 주지 않으면서도 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 이용하여 잔류 슬래그량을 측정할 수 있고, 함께 측정된 온도를 이용하여 최적의 조업 조건을 도출하고 적용할 수 있게 됨으로써, 효율적인 노의 조업이 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 측정유닛의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 각 영상 카메라에서 촬영된 노의 내부 영상의 일례를 도시한 도면들이다.
도 4는 고온 대역에서 영상 카메라에 의해 측정되는 영상의 밝기를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 측정부의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면이다.
우선 측정의 대상이 되는 노(1)는 전로(轉爐)를 예로 들어 설명하고 도해하지만, 노의 형태는 반드시 이에 한정되지 않는다.
노(1)는 대략 통 형상을 가질 수 있으며, 경동(tilting)될 수 있다. 경동시, 노 내에 담겨진 용강이 출강되거나 슬래그가 배재될 수 있다.
노(1)의 내면에는 조업 중 설비 보호를 위한 내화물(2; 도 3 참조)이 구비될 수 있다. 이러한 내화물은 조업 진행에 따라 깎여 나갈 수 있으며, 이에 따라 노 내 내화물의 형태, 즉 노 내부의 형상이 측정되는 것이 요구될 수 있다.
또한, 조업 조건을 최적화하기 위해서는 가능한 정확하게 노(1)의 내부에 잔류하는 슬래그의 양과 프로파일, 온도 등이 측정될 필요가 있다. 정확한 잔류 슬래그량은 노 내부의 3D 프로파일을 정확하게 측정할수록 산출이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는 노(1)에 인접하여, 보다 구체적으로는 노의 경동시 노의 출입구(3)에 인접하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는 복수의 영상 카메라(11)와, 적어도 하나의 광조사부(12)를 포함할 수 있다. 여기서, 영상 카메라와 광조사부는 측정 유닛(10)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는 적어도 2대 이상의 영상 카메라(11)를 포함할 수 있다. 노 내부의 형상 또는 슬래그 표면의 프로파일을 산출하는 정확도를 높이기 위해, 영상 카메라는 대략 14,000×10,000 픽셀이 가능한 고해상도의 가시광 카메라를 사용하는 것이 좋다.
복수의 영상 카메라(11)는 이들 카메라 사이의 거리가 가능한 멀리 떨어지도록 배치될 수 있다. 동일한 해상도의 영상 카메라를 사용하더라도 영상 카메라들 사이의 간격을 멀리 하면 거리 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 시야각의 변화나 거리의 변화 등이 형상 또는 프로파일의 산출 정확도에 영향을 미치기 때문에, 복수의 영상 카메라(11)는 서로 간 상대적인 위치의 변동이 발생하지 않도록 동일한 구조물에 설치될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 복수의 영상 카메라(11)와 광조사부(12)가 내장되는 하우징(15)을 포함할 수 있다.
측정하려는 노(1)의 내부 온도는 예컨대 1500℃ 이상이기 때문에 노 주위의 온도 또한 높은 상태이다. 영상 카메라(11)가 노의 자발광 등에 의한 복사열을 지속적으로 받을 경우에 영상 카메라의 작동에 적정한 온도를 유지하기가 쉽지 않다. 이에 따라 영상 카메라 또는 하우징(15) 자체의 냉각이 필요할 수 있다.
예를 들어, 하우징(15)은 2중 벽을 갖춘 구조로 형성되고, 벽들 사이의 공간에 냉각수나 냉각가스를 유동하게 하여, 노(1)에서 발생하는 열을 차폐하고 영상 카메라(11)의 작동 온도를 유지할 수 있다.
하우징(15)은 촬영 방향에 해당하는 측벽에 예컨대 석영 등으로 된 투명한 윈도우(16)가 설치될 수 있다. 또한, 하우징의 내벽 안에 공기를 불어넣어 양압을 형성하면 외부 열원과 오염 물질로부터 영상 카메라(11)를 보호하면서 영상의 취득이 가능하다.
이와 같이 하우징(15)에 냉각 기능을 구현하더라도 노(1)의 내부에서 발생되는 열량이 매우 높아서 윈도우(16) 등을 통해 전달되는 복사열에 의해 영상 카메라(11)의 온도가 상승하여 손상이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 노(1)와 적어도 하우징(15) 사이에 위치되는 방열판(20)을 포함할 수 있다. 이로써, 노로부터 하우징 및 영상 카메라(11)로 전달되는 직접적인 복사열을 차단할 수 있다
방열판(20)은 영상의 취득에 방해가 되지 않는 범위에서 노(1)의 잔류 슬래그 측정장치 전체를 보호할 수 있는 크기와 형태로 구성되는 것이 좋다. 이러한 방열판은 강재와 같은 재질의 금속판으로 형성될 수 있다.
또한, 방열판(20)은 슬라이딩(sliding)이나 폴딩(folding) 등이 가능한 형태로 구성되어, 영상이 취득되지 않는 시점에는 노(1)와 적어도 하우징(15) 사이에 위치되어 복사열을 차단하고, 영상이 취득되는 시점에는 노와 적어도 하우징 사이에서 벗어나도록 이동될 수 있다.
혹은, 방열판(20)에 투명한 윈도우(미도시)와, 윈도우를 차폐하는 도어(미도시)가 설치될 수 있다. 이로써, 노(1)와 적어도 하우징(15) 사이에 고정된 방열판에서, 영상이 취득되지 않는 시점에는 도어가 윈도우를 차폐하여 복사열을 차단하고, 영상이 취득되는 시점에는 도어가 개방될 수 있다.
복수의 영상 카메라(11)가 내장된 하우징(15)은, 영상 카메라에 의한 측정이 이루어지지 않을 경우에 대기 위치에 있다가 측정 시점에만 측정 위치로 이송될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 하우징(15)을 이송하는 이송부(30)를 더 포함할 수 있다.
이송부(30)는 예컨대 구동모터와 연결된 리니어 모션 가이드 등으로 구성되어, 복수의 영상 카메라(11)와 광조사부(12) 등이 내장된 하우징(15)을 대기 위치로부터 측정 위치로, 그리고 그 역으로 이송할 수 있다.
이송부(30)도 고온에 의한 손상을 방지하도록 방열판(20)에 의해 보호될 수 있다.
또한, 이송부(30)를 둘러싸는 프레임은, 하우징과 유사하게, 2중 벽을 갖춘 구조로 형성되고, 벽들 사이의 공간에 냉각수나 냉각가스를 유동하게 하여, 노(1)에서 발생하는 열을 차폐하고 이송부의 작동 온도를 유지하면서 변형 또는 손상을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성된 이송부(30)에 의해, 대기 위치에 있던 하우징(15)은 측정 유닛(10)과 함께 예를 들어 노(1)의 출강과 슬래그 배재가 완료된 시점과 같은 측정 시점에 측정 위치로 이송되고, 하우징이 측정 위치에 도달하면 방열판(20)은 이동 또는 개방되어, 측정 유닛의 영상 카메라(11)들이 영상을 취득하게 된다.
영상 카메라(11)들의 영상 취득이 완료되면, 방열판(20)이 복귀 또는 폐쇄되고, 이송부(30)가 측정 유닛(10)과 하우징(15)을 대기 위치로 이송시킨다.
하우징(15), 방열판(20) 등에 의해 열적으로 보호되는 영상 카메라(11)들이 항상 측정 위치에 위치하도록 고정되는 것도 가능하다. 다만, 노(1)에 고철이나 용선 등을 장입하거나 지금을 제거하는 등의 작업을 수행하는 과정에 측정 유닛(10)의 하우징과 간섭이 발생할 가능성이 높고, 장기간 운영시 고온 분위기에 의한 영상 카메라의 열화가 가속화될 수 있기 때문에, 측정이 이루어지지 않는 시점에는 열이나 분진 등에 의한 영향을 최소화할 수 있는 대기 위치에 측정 유닛을 두는 것이 좋다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 측정 유닛(10)의 이송 및 측정, 다시 말해 이송부(30)의 작동과 영상 카메라(11)들의 작동을 제어하는 제어부(40)와, 영상 카메라들에 의해 취득된 영상을 제어부로부터 전달받아 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 산출하는 분석부(50)를 더 포함할 수 있다.
제어부(40)는, 노(1)의 각도, 경동 여부 등의 조업 상황과 하우징(15)의 온도와 같은 조건을 이용하여 측정 이행 여부를 판단하고, 이송부(30)에 의한 측정 유닛(10)의 이송, 방열판(20)의 이동 또는 개폐, 영상 카메라(11)에 의한 영상의 취득 등의 제어를 수행한다.
영상 카메라(11)들에 의해 취득된 영상 데이터는 제어부(40)를 경유하여 분석부(50)로 전달될 수 있다.
분석부(50)는 측정 유닛(10)의 영상 카메라에서 취득된 영상을 이용하여 노 내부의 형상과 잔류 슬래그량, 슬래그 표면의 프로파일 등을 산출하고, 후술하는 열화상 카메라로부터 취득된 영상을 이용하여 노 내부와 잔류 슬래그의 온도를 측정하고 노 내부의 열량을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 이격되어 설치된 복수의 영상 카메라(11)에서 측정된 영상들에서 동일한 촬영 지점의 표시 위치가 상이하게 되는 점을 이용하여 거리 및 형상을 측정하는 스테레오 카메라 방식을 이용한다.
스테레오 카메라 방식으로 측정된 복수의 영상을 이용하여 3D 프로파일을 구성하기 위해서는 먼저 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 찾는 매칭을 해야 한다.
예를 들어, 전로와 같은 노(1)의 바닥에는 가스를 투입하기 위한 노즐이 있고 일측에는 출강에 사용되는 출강구가 있기 때문에 복수의 영상 카메라(11)에서 취득한 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 판단하기가 비교적 용이하다.
반면에, 노(1)의 내벽은 내화물(2)로 축조되어 있어 동일한 패턴이 반복되고 별도의 기준점으로 사용할 만한 특징되는 지점(이하 특징점이라 함)이 없거나 그 갯수가 적기 때문에, 촬영된 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 서로 잘못 인식할 가능성이 있으며 오류를 야기할 수 있다.
광조사부(12)는 노(1)의 내부에 특징점을 부여하도록 빛을 조사하여 광점(P)을 형성할 수 있다. 이러한 광조사부로는 예컨대 광점을 형성하는 레이저 광원 등이 채택될 수 있다.
복수의 광조사부(12)가 구비된 경우에는, 영상 카메라(11)의 측정 정확도를 향상시키기 위해 촬영되는 노(1)의 내부에 광점(P)을 패턴화하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치에서, 복수의 영상 카메라(11)는 노(1)가 본래 갖고 있는 특징점들과, 예컨대 적어도 하나의 레이저 광원을 사용하여 인위적으로 부여한 특징점(들)을 이용하여 스테레오 카메라 방식으로 영상을 취득할 수 있다.
영상 카메라(11)에서 취득된 영상은 제어부(40)를 거쳐 분석부(50)로 전달될 수 있으며, 분석부에서 취득된 영상을 매칭하면 오류를 최소화하면서 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 측정할 수 있다.
스테레오 카메라 방식을 이용하여 노 내부에 대한 정확한 3D 프로파일을 측정하기 위해서는 취득된 복수의 영상으로부터 정확한 거리 산출이 가능해야 하고 영상 자체의 해상도도 높아야 한다.
그런데, 전술한 바와 같이, 스테레오 카메라 방식을 이용한 3D 프로파일 측정시 오류를 발생시키는 가장 주된 원인은 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 매칭시키는 것을 잘못 수행하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치에서는 광조사부(12)가 빛을 조사하여 광점(P)을 형성함으로써, 노(1)의 내부에 인위적으로 특징점을 생성할 수 있고, 이에 따라 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 서로 정확하게 매칭시켜 신속한 연산이 가능하고 정확도 향상될 수 있게 되는 것이다.
도 3은 각 영상 카메라에서 촬영된 노의 내부 영상의 일례를 도시한 도면들로서, 2대의 영상 카메라(11)에서 취득된 영상을 광점(P)을 기준으로 동일한 촬영 지점을 오류 없이 매칭시키는 예를 보여주고 있다.
한편, 정확한 3D 프로파일을 얻어 측정 정확도를 향상시키기 위해서는, 가능한 선명하고 노의 특징점들이 명확히 구분되는 우수한 품질의 영상을 얻는 것이 기본적으로 선행되어야 한다.
광점(P)에 의한 특징점을 보조적으로 사용하더라도 영상 카메라(11)의 설정값에 따라 취득된 영상이 너무 밝거나 너무 어두워도 복수의 영상에서 동일한 촬영 지점을 매칭시킬 때 오류를 발생시킬 수 있다.
또한, 전로와 같은 노(1)의 경우에 출입구(3)의 크기와 구조로 인하여, 영상 카메라(11)들 간의 간격을 증가시키는 데에 제약이 존재하고 고온인 노의 벽부에 영상 카메라를 설치하여 운영하기가 곤란하다.
더구나, 측정 시점에서 노 내의 온도가 일정하지 않다는 문제가 있다. 다시 말해, 고온의 물체를 대상으로 영상을 취득할 때에는 자발광에 의해 영상의 품질이 크게 영향을 받는다는 점이다.
특히, 전로와 같은 노(1)에서 예컨대 1500℃ 이상의 온도를 가질 경우에 출강 후에는 시간에 따라 온도가 빠르게 낮아지고, 이에 따라 자발광의 세기도 함께 감소한다. 이로 인해, 노 내부의 온도에 따라 취득되는 영상의 품질이 크게 변화하게 된다.
이를 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치는 노(1)의 내부 온도를 측정하는 열화상 카메라(13)를 더 포함할 수 있다. 열화상 카메라는 측정 유닛(10)을 구성할 수 있으며, 하우징(15) 내에 배치되고, 제어부(40)의 제어하에 작동될 수 있다.
열화상 카메라(13)는 노(1)의 내부를 촬영하여 온도를 측정할 수 있다. 열화상 카메라는 하우징(15) 내에서 영상 카메라(11)들 사이에 배치되는 것이, 노의 내부를 대칭적으로 측정하는 것과 측정 유닛(10)의 전체 크기를 작게 유지하는 데에 유리하다.
이와 같이, 열화상 카메라(13)에 의해 측정된 온도를 사용하여 영상 카메라(11)의 노출 시간과 게인(gain) 등의 파라미터를 조정함으로써, 영상 카메라는 짧은 시간 내에 선명한 품질의 영상을 얻을 수 있다.
측정된 온도를 이용하는 방법은 온도에 따른 자발광의 세기가 변화하는 것을 이용하는 것이다. 노(1)는 완벽한 흑체가 아니기 때문에 이론값과 차이가 날 수 있지만, 복사율을 반영하거나 온도에 따른 적정 노출 시간이나 적정 게인의 데이터를 축적하면 영상 카메라(11)의 노출 시간이나 게인은 알맞게 조절할 수 있다.
실질적으로는, 전체 측정 대상의 면적, 측정 대상과의 거리, 렌즈 투과 효율(조리개 크기), 광전 소자의 특성 등을 고려하여 복잡한 계산이 수행되어야 하기 때문에, 특정한 온도에서 영상 카메라(11)의 적정 노출 시간과 적정 게인을 테스트하고 이론식에 맞추어 데이터 테이블을 작성할 수 있다.
예를 들어, 스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann) 법칙에 따르면 온도에 따른 전체 자발광의 양은 온도의 4제곱(T4)에 비례하지만, 일반적인 가시광 카메라의 측정 파장 대역에서 자발광의 세기는, 해당 카메라의 파장 대역별 효율을 포함하여 계산하면 온도의 약 10.5제곱(T10.5)에 비례하게 된다.
다만, 측정이 이루어지는 예컨대 1,400K 이상의 고온 대역만 대상으로 하면, 도 4에 도시된 바와 같이 영상 카메라(11)에서 측정되는 영상의 밝기는 온도의 4.5제곱(T4.5)에 비례한다.
이와 같이, 이론식들을 특정 온도에서 테스트한 결과를 이용하여 보정한 후, 측정된 온도에 따라 영상 카메라(11)의 노출 시간과 게인 등과 같은 파라미터를 조정할 수 있다.
영상 카메라(11)의 파라미터는 제어부(40)에 저장된 프로그램에 따라 조정되거나, 선택적으로 작업자에 의해 조정될 수도 있다.
열화상 카메라(13)에서는 노 내부와 잔류 슬래그의 온도 정보를 함께 얻을 수 있다. 복수의 영상 카메라(11)에 의해 스테레오 카메라 방식으로 측정된 3D 프로파일의 잔류 슬래그량과 함께, 노 내부에서 가지고 있는 열량을 산출할 수 있고, 이에 따라 조업의 최적 조건을 도출할 수 있게 된다.
이와 같은 방식의 영상 취득 및 분석에는 측정 유닛(10)과 하우징(15)을 측정 위치로 이송하는 시간을 포함하더라도 1분 이내의 짧은 시간이 소요되게 된다. 따라서, 조업의 지연 없이 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 측정하는 것이 가능하고 측정하는 동안 노 내의 온도 저하를 최소화할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 노의 잔류 슬래그 측정장치의 작동에 대해 간략히 설명한다.
먼저, 제어부(40)로부터 명령 신호를 받아 이송부(30)의 구동모터가 구동된다. 이로써, 측정 유닛(10)과 하우징(15)은 측정 위치까지 이송되고, 측정 위치에 도달한 측정 유닛 중 열화상 카메라(13)를 이용하여 노 내부의 온도 영상을 취득한다.
측정된 온도에 따라 최적의 영상을 얻을 수 있도록, 복수의 영상 카메라(11)의 노출 시간과 게인 등을 조정한 후, 복수의 영상 카메라는 동기화되어 동일 시점에 노 내부에 대한 영상을 취득한다.
영상 카메라(11)의 측정이 완료되면, 이송부(30)에 의해 측정 유닛(10)과 하우징(15)은 대기 위치로 이동되며, 측정된 스테레오 영상은 제어부(40)를 거쳐 분석부(50)로 전달되고 매칭되어 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 산출하는 데에 사용된다. 산출된 형상과 프로파일로부터 노의 용적과 잔류 슬래그량을 산출할 수 있다.
이와 같이, 노 내부의 온도와 형상, 및 슬래그 표면의 프로파일과 잔류 슬래그량을 측정하기 위해서는 측정 유닛에 의해 열화상과 스테레오 영상을 취득하기만 되기 때문에, 이송 시간을 제외하면 실제 측정에 소요되는 시간은 매우 짧다. 따라서, 고온 상태인 노 내부의 온도와 형상, 및 슬래그 표면의 프로파일과 잔류 슬래그량을 신속하게 측정할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 짧은 시간에 고온의 노 내부를 측정할 수 있어, 조업에 영향을 주지 않으면서도 잔류 슬래그량을 측정할 수 있고, 함께 측정된 온도를 이용하여 최적의 조업 조건을 도출하고 적용할 수 있게 됨으로써, 효율적인 노의 조업이 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 노 3: 출입구
10: 측정 유닛 11: 영상 카메라
12: 광조사부 13: 열화상 카메라
15: 하우징 16: 윈도우
20: 방열판 30: 이송부
40: 제어부 50: 분석부

Claims (9)

  1. 노의 내부를 스테레오 영상으로 촬영하는 복수의 영상 카메라;
    상기 복수의 영상 카메라에서 촬영된 영상들에 특징점을 부여하도록 상기 노의 내부에 빛을 조사하여 광점을 형성하는 광조사부;
    상기 노의 내부 온도를 측정하는 열화상 카메라;
    상기 복수의 영상 카메라와 상기 광조사부 및 상기 열화상 카메라가 내장되는 하우징;
    상기 하우징을 측정 위치와 대기 위치 사이에서 이송하는 이송부;
    상기 이송부, 상기 복수의 영상 카메라, 상기 열화상 카메라의 작동을 제어하는 제어부; 및
    상기 복수의 영상 카메라에 의해 취득된 영상을 상기 제어부로부터 전달받아 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 산출하는 분석부; 를 포함하고,
    상기 광조사부는, 복수개가 구비되고, 상기 노 내부의 광점을 패턴화하여 형성하며,
    상기 제어부는, 상기 열화상 카메라에서 측정된 온도에 따라 영상 카메라의 파라미터를 조정하고,
    상기 분석부는, 상기 복수의 영상 카메라에서 취득된 영상들을, 상기 광점을 특징점으로 하여 매칭시키는 노의 잔류 슬래그 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광조사부는 레이저 광원을 포함하는 노의 잔류 슬래그 측정장치.
  3. 노의 내부를 스테레오 영상으로 촬영하는 복수의 영상 카메라;
    상기 복수의 영상 카메라에서 촬영된 영상들에 특징점을 부여하도록 상기 노의 내부에 빛을 조사하여 광점을 형성하는 적어도 하나의 광조사부;
    상기 노의 내부 온도를 측정하는 열화상 카메라;
    상기 복수의 영상 카메라와 상기 광조사부 및 상기 열화상 카메라가 내장되는 하우징;
    상기 하우징을 측정 위치와 대기 위치 사이에서 이송하는 이송부;
    상기 이송부, 상기 복수의 영상 카메라, 상기 열화상 카메라의 작동을 제어하는 제어부; 및
    상기 복수의 영상 카메라에 의해 취득된 영상을 상기 제어부로부터 전달받아 노 내부의 형상과 슬래그 표면의 프로파일을 산출하는 분석부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 열화상 카메라에서 측정된 온도에 따라 영상 카메라의 파라미터를 조정하고,
    상기 분석부는, 상기 복수의 영상 카메라에서 취득된 영상들을, 상기 광점을 특징점으로 하여 매칭시키는 노의 잔류 슬래그 측정장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하우징은, 2중 벽을 갖춘 구조로 형성되고, 벽들 사이의 공간에 냉각수나 냉각가스가 유동하며, 일측에 투명한 윈도우가 설치된 노의 잔류 슬래그 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노와 적어도 상기 하우징 사이에 방열판이 위치되는 노의 잔류 슬래그 측정장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 특정 온도에 따른 영상 카메라의 적정 노출 시간과 적정 게인을 테스트한 결과에 의해 이론식을 보정하여 데이터를 축적해 두고, 상기 열화상 카메라에서 측정된 온도에 따라 영상 카메라의 노출 시간과 게인을 조정하는 노의 잔류 슬래그 측정장치.
KR1020200177553A 2020-12-17 2020-12-17 노의 잔류 슬래그 측정장치 KR102485010B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200177553A KR102485010B1 (ko) 2020-12-17 2020-12-17 노의 잔류 슬래그 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200177553A KR102485010B1 (ko) 2020-12-17 2020-12-17 노의 잔류 슬래그 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220090594A KR20220090594A (ko) 2022-06-30
KR102485010B1 true KR102485010B1 (ko) 2023-01-04

Family

ID=82214966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200177553A KR102485010B1 (ko) 2020-12-17 2020-12-17 노의 잔류 슬래그 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102485010B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150192365A1 (en) * 2012-07-05 2015-07-09 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method and device for detecting the slag level in a metallurgical vessel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100379948B1 (ko) * 2000-11-15 2003-04-16 이희만 3차원 형상 측정방법
KR101366300B1 (ko) * 2012-06-20 2014-02-20 주식회사 포스코 용강의 정련방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150192365A1 (en) * 2012-07-05 2015-07-09 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method and device for detecting the slag level in a metallurgical vessel

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220090594A (ko) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101223104B1 (ko) 철강공업로 조업 모니터링 방법 및 장치
JP5007115B2 (ja) 高温炉壁撮像装置
US20050231627A1 (en) Front lens shutter mount for uniformity correction
JP7088439B1 (ja) 転炉の操業方法及び転炉の吹錬制御システム
WO2015109857A1 (zh) 转炉钢水温度检测系统
KR102225816B1 (ko) 스크랩 용해율과 잔탕량을 측정하는 전기로 제강 조업 장치 및 이를 이용한 제강 조업 방법
KR20110065528A (ko) 용선　온도의 검지 방법 및 이것을 이용한 고로의 조업 방법
KR102485010B1 (ko) 노의 잔류 슬래그 측정장치
US5378493A (en) Ceramic welding method with monitored working distance
US10837704B2 (en) Method for repairing a refractory lining of a metallurgical vessel in the hot state
KR20110086699A (ko) 퍼니스 내부 관찰 장치
JP5452473B2 (ja) 炉内観察方法及び装置
JPH01145514A (ja) 炉内観察測距装置
JPH10103934A (ja) 装入物プロフィール測定方法及び測定装置
KR102304462B1 (ko) 웨이퍼 증착용 확산 노의 온도 조절장치
US7456859B2 (en) Image pickup device
KR101767765B1 (ko) 소둔로용 영상촬영시스템
JP2023541859A (ja) 炉を監視及び制御するシステム及び方法
JP3658680B2 (ja) 監視装置および遠隔監視装置
JP2017191023A (ja) 高炉内装入物のプロフィル測定装置
KR101786254B1 (ko) 턴디쉬 내 용융물의 모니터링 장치
KR102500640B1 (ko) 로의 제어 방법
KR20140083643A (ko) 코크스 오븐의 연소실 내부온도 측정장치
EP4047103A1 (en) Lance tip, converter internal temperature measuring equipment, and converter internal temperature measuring method
KR20220085472A (ko) 용선 온도 측정 시스템 및 그 방법

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant