KR102574487B1 - 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치, 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 저장 매체 - Google Patents

용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치, 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 저장 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 의한 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치는, 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕의 제1 체적을 구하고, 제2 측정 시점에서 제1 시점의 원료와 동일한 양의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕의 제2 체적을 구하는 연산 모듈과, 제1 체적과 제2 체적에 기초하여 내화물의 두께를 구하는 모니터링 모듈을 포함하며, 제1 체적 및 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 내화물의 마모로 인해 제2 체적의 높이는 제1 체적의 높이보다 낮으며, 제2 체적의 넓이는 제1 체적의 넓이보다 클 수 있다.

Description

용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치, 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 저장 매체{APPARATUS, METHOD, AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM FOR MONITORING REFRACTORY EROSION CONDITION IN A MELTING FURNACE}
본 출원은, 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치, 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 저장 매체에 관한 것이다.
제철 및 비철 공정에 사용되는 고로, 전기로, 유도 가열로 등과 같은 각종 용해로의 내부에는 정형 내화벽돌, 부정형 캐스타블을 이용하여 내화물을 설치하고 있다. 내화물은 용해로의 생산 조업에 따라 고온의 용탕에 장시간 노출되며, 용탕 유동과 열충격에 의해 내화물에 침식, 마모와 같은 손상이 발생하게 된다. 내화물 손상이 진행됨에 따라 내부 용탕의 열손실에 의한 생산성 및 효율 저하가 발생할 수 있으며 극단적인 경우 용해로 철피의 용손으로 인한 용탕 유출 사고로 인해 대형 설비사고와 현장 작업자의 안전사고 등을 유발할 수 있다.
하지만 내화물은 용해로 내부에 설치되어 있고 조업 중 용탕이 장입된 상태에서는 내화물 마모 상태를 직접적인 측정 방식으로 모니터링하기에 불가능하므로 내화물 마모 상태 감지와 내화물 잔존 수명을 평가할 수 기술이 요구된다.
한국공개특허 제2003-0054552호('전기로 용해량 측정 장치', 공개일: 2003년07월02일)
본 출원은, 내화물의 두께를 구할 수 있으며, 내화물 상태를 실시간으로 감지하여 보수, 정비 시점을 판단할 수 있음과 동시에 돌발적인 대형 설비사고와 작업자 안전사고를 방지할 수 있는 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치, 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 저장 매체를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 용해로 내부에 설치된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치에 있어서, 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕의 제1 체적을 구하고, 제2 측정 시점에서 상기 제1 시점의 원료와 동일한 양의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕의 제2 체적을 구하는 연산 모듈; 및 상기 제1 체적과 상기 제2 체적에 기초하여 상기 내화물의 두께를 구하는 모니터링 모듈;을 포함하며, 상기 제1 체적 및 상기 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 상기 내화물의 마모로 인해 상기 제2 체적의 높이는 상기 제1 체적의 높이보다 낮으며, 상기 제2 체적의 넓이는 상기 제1 체적의 넓이보다 큰, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 용해로 내부에 설치된 내화물의 마모 상태 모니터링 방법에 있어서, 연산 모듈에서, 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕의 제1 체적을 구하는 제1 단계; 상기 연산 모듈에서, 제2 측정 시점에서 상기 제1 시점의 원료와 동일한 양의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕의 제2 체적을 구하는 제2 단계; 및 모니터링 모듈에서, 상기 제1 체적과 상기 제2 체적에 기초하여 상기 내화물의 두께를 구하는 제3 단계;를 포함하며, 상기 제1 체적 및 상기 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 상기 내화물의 마모로 인해 상기 제2 체적의 높이는 상기 제1 체적의 높이보다 낮으며, 상기 제2 체적의 넓이는 상기 제1 체적의 넓이보다 큰, 내화물의 마모 상태 모니터링 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 방법을 컴퓨터상에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 저장 매체가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 용해로의 측정 데이터를 기초로 서로 다른 시점에서 측정한 용탕의 체적을 이용하여 내화물의 두께를 구할 수 있으며, 피팅 함수를 통해 내화물의 잔존 수명을 예측함으로써, 내화물 상태를 실시간으로 감지하여 보수, 정비 시점을 판단할 수 있음과 동시에 돌발적인 대형 설비사고와 작업자 안전사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치를 포함한 전체 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제1 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께와 제2 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 피팅 함수를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 내화물의 마모 상태 모니터링 장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치(100)를 포함한 전체 시스템의 구성도이다. 한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제1 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께와 제2 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께를 비교 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 피팅 함수를 도시한 도면이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모니터링 장치(100)가 적용되는 용해로(1)는 제철 및 비철 공정에 사용되는 고로, 전기로, 유도 가열로 등과 같은 각종 로를 포함하며, 용해로(1)의 내부에는 정형 내화벽돌, 부정형 캐스타블을 이용하여 내화물(2)이 설치될 수 있으며, 용해로(1)의 외부에는 철피(3)가 설치될 수 있다.
또한, 용해로(1)의 상부에는 레이저 등과 같은 비접촉식 거리 측정기(11)와 비접촉식 온도 측정기(12)가 구비될 수 있으며, 비접촉식 거리 측정기(11)를 이용하여 용탕(S)의 높이를, 비접촉식 온도 측정기(12)를 이용하여서는 용탕(S)의 온도를 측정할 수 있다. 측정된 용탕(S)의 높이와 온도는 모니터링 장치(100)로 전달되어 내화물의 마모 상태, 즉 내화물의 두께, 마모도, 잔존 수명을 구하는데 이용될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치(100)는 연산 모듈(110), 모니터링 모듈(120) 및 보정 모듈(130)을 포함할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로(1)에 구비된 내화물(2)의 마모 상태 모니터링 장치(100)를 상세하게 설명한다.
우선, 연산 모듈(110)은 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕(S)의 제1 체적을 구할 수 있으며, 마찬가지로 제2 측정 시점에서 제1 측정 시점의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕(S)의 제2 체적을 구할 수 있다. 상술한 제2 측정 시점은 제1 측정 시점으로부터 소정의 시간이 지난 시점일 수 있다.
용탕(S)의 체적(Vmelt)은 제1 측정 시점에서 하기 수학식 1에 따라 구할 수 있다. 제2 측정 시점의 용탕의 체적도 동일하게 구할 수 있다.
여기서, Vmelt는 용탕(S)의 체적, minput은 투입된 원료량, ρmelt는 용탕의 비중, D는 용해로(1)의 직경, t1은 내화물(2)의 두께, L1은 용탕의 높이일 수 있다. 제1 측정 시점이 용해로(1) 및 내화물(2)의 시공 직후라면, 상술한 용해로(1)의 직경(D), 내화물(2)의 두께(t1)는 이미 알고 있는 값일 수 있다. 또한, 용탕의 높이(L1)는 상술한 비접촉식 거리 측정기(11)를 이용하여 구할 수 있다.
반면, 제2 측정 시점에서는 용해로(1)의 직경과, 용탕(S)의 높이를 알 수 있으며, 내화물(2)의 두께(t1)는 후술하는 바와 같이 구해질 수 있다.
다음, 모니터링 모듈(120)은 제1 체적과 제2 체적에 기초하여 내화물(2)의 두께를 구할 수 있다. 여기서, 제1 체적 및 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 내화물(2)의 마모로 인해 제2 체적의 높이는 제1 체적의 높이보다 낮으며, 제2 체적의 넓이는 제1 체적의 넓이보다 클 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제1 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께와 제2 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께를 비교 설명하기 위한 도면으로, (a)는 제1 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께를, (b)는 제2 측정 시점의 용탕의 높이 및 내화물의 두께를 도시하고 있다.
즉, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 측정 시점이 용해로(1) 및 내화물(2)의 시공 직후라면, 용해로(1)의 직경(D), 내화물(2)의 두께(t1)는 이미 알고 있는 값일 수 있다. 또한, 용탕의 높이(L1)는 상술한 비접촉식 거리 측정기(11)를 이용하여 구할 수 있다.
또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 용해로(1)의 생산 조업에 따라 내화물(2)은 고온의 용탕에 장시간 노출되며, 용탕 유동과 열충격에 의해 침식, 마모와 같은 손상이 발생될 수 있다. 따라서, 제2 측정 시점에서 내화물(2)의 두께(t2)는 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께(t1)보다 얇아지게 된다. 반면, 용해로(1)의 직경(D)은 제1 측정 시점의 직경과 거의 동일하며, 용탕의 높이(L2)는 상술한 비접촉식 거리 측정기(11)를 이용하여 구할 수 있다.
즉, 도 2의 (a), (b)에서 알 수 있듯이, 제1 측정 시점에서의 용탕(S)의 제1 체적과 제2 측정 시점에서의 용탕(S)의 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 내화물(2)의 마모로 인해 제2 체적의 높이(L2)는 제1 체적의 높이(L1)보다 낮으며, 제2 체적의 넓이는 제1 체적의 넓이보다 클 수 있다.
따라서, 모니터링 모듈(120)은 하기 수학식 2와 같이 제1 측정 시점의 용탕(S)의 체적과 제2 측정 시점의 용탕(S)의 체적은 같다고 놓을 수 있다.
여기서, Vmelt는 용탕(S)의 체적, D는 용해로(1)의 직경, t1은 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께, t2는 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께, L1은 제1 측정 시점의 용탕의 높이, L2는 제2 측정 시점의 용탕의 높이일 수 있으며, 상술한 수학식 2는 하기와 같이 정리할 수 있다.
t2는 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께, L1은 제1 측정 시점의 용탕(S)의 높이, L2는 제2 측정 시점의 용탕(S)의 높이, D는 용해로(1)의 직경, t1은 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께일 수 있다.
따라서, 모니터링 모듈(120)은 상술한 수학식 2를 통해 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께(t2)를 구할 수 있다.
또한, 모니터링 모듈(120)은 하기 수학식 4에 따라 내화물(2)의 마모도를 구할 수도 있다.
여기서, t1은 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께이며, t2는 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 모니터링 모듈(120)은 일정 주기로 내화물(2)의 두께를 구하고, 일정 주기로 구한 내화물(2)의 두께를 시간에 따른 두께의 피팅 함수로 피팅할 수 있으며, 이러한 피팅 함수를 이용하여 내화물(2)의 두께가 기 설정된 두께 임계치와 동일한 값을 가지는 시점을 내화물(2)의 잔존 수명으로 예측할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 피팅 함수를 도시한 도면이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 모니터링 모듈(120)은 일정 주기로 내화물(2)의 두께(301)를 구하고, 일정 주기로 구한 내화물(2)의 두께(301)를 시간에 따른 두께의 피팅 함수(310)로 피팅할 수 있다. 이후 이러한 피팅 함수(310)를 이용하여 내화물(2)의 두께가 기 설정된 두께 임계치(t_limit)와 동일한 값을 가지는 시점(T_limit)을 내화물(2)의 잔존 수명으로 예측할 수 있다. 본 발명에서는 피팅함수가 1차 함수를 예시하고 있으나, 반드시 1차 함수에만 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연산 모듈(110)은, 제1 측정 시점에서 용해된 용탕 중 잔탕의 체적을 구하며, 제2 측정 시점에서 구한 제2 체적에서 잔탕의 체적을 감산함으로써 잔탕에 의한 오차를 최소화한 제2 체적을 구할 수 있다. 여기서, 상술한 잔탕은 용해로(1)로부터 출탕되지 않고 용해로(1)에 남은 용탕을 의미한다.
즉, 잔탕에 의한 오차를 최소화하기 위해 상술한 수학식 2는 하기와 같이 수정될 수 있다.
여기서, Vmelt는 용탕(S)의 체적, D는 용해로(1)의 직경, t1은 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께, t2는 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께, L1은 제1 측정 시점의 용탕(S)의 높이, L2는 제2 측정 시점의 용탕(S)의 높이일 수 있으며, Vingot은 잔탕의 체적일 수 있다. 상술한 잔탕의 체적은 잔탕의 중량을 잔탕의 비중(밀도)으로 나눔으로써 구할 수 있다.
상술한 수학식 5에 기초하여 모니터링 모듈(120)은 잔탕을 고려한 내화물의 두께를 하기 수학식 6와 같이 구할 수 있다.
여기서, t2는 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께, D는 용해로(!)의 직경, t1은 제1 측정 시점의 내화물(2)의 두께, L1은 제1 측정 시점의 용탕(S)의 높이, L2는 제2 측정 시점의 용탕(S)의 높이, Vingot은 잔탕의 체적일 수 있다.
한편, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치(100)는 제1 측정 시점의 용탕(S)의 온도, 제2 측정 시점의 용탕(S)의 온도 및 온도별 용탕의 체적에 따라 제1 체적 및 제2 체적을 동일 온도를 기준으로 보정하는 보정 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 상술한 용탕(S)의 온도는 도 1에 도시된 비접촉식 온도 측정기(12)로부터 구할 수 있다.
즉, 본 발명은 투입된 원료량이 동일하면, 용해된 용탕(S)의 체적은 동일하다고 가정하고 상술한 바와 같이 내화물(2)의 두께를 구하였다. 하지만, 용탕(S)의 체적은 온도에 따라 변하므로, 제1 측정 시점과 제2 측정 시점에서 용탕(S)의 온도가 상이하다면, 제1 측정 시점의 용탕(S)의 온도, 제2 측정 시점의 용탕(S)의 온도 및 온도별 용탕의 체적에 따라 제1 체적 및 제2 체적을 동일 온도를 기준으로 보정함으로써, 온도에 따라 용탕(S)의 체적이 달라지는 점을 해결할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 용해로(1)의 외부에는 복수의 진동 센서(13)가 더 구비될 수 있다. 이러한 진동 센서(13)에서 측정한 진동 스펙트럼을 이용하여 내화물(2)의 마모가 심한 부분을 국부적으로 더 감지할 수도 있다. 즉, 용해로(1) 및 내화물(2)의 시공 시점의 진동 스펙트럼의 고유 진동수와 측정 시점의 진동 스펙트럼의 고유 진동수를 비교함으로써 국부적으로 내화물(2) 마모 개소를 감지할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 용해로의 측정 데이터를 기초로 서로 다른 시점에서 측정한 용탕의 체적을 이용하여 내화물의 두께를 구할 수 있으며, 피팅 함수를 통해 내화물의 잔존 수명을 예측함으로써, 내화물 상태를 실시간으로 감지하여 보수, 정비 시점을 판단할 수 있음과 동시에 돌발적인 대형 설비사고와 작업자 안전사고를 방지할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다. 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 3과 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용해로에 구비된 내화물의 마모 상태 모니터링 방법은 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕(S)의 제1 체적을 구하는 단계에 의해 개시될 수 있다(S401).
이후, 제2 측정 시점에서 제1 측정 시점의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕(S)의 제2 체적을 구할 수 있다(S402). 상술한 제2 측정 시점은 제1 측정 시점으로부터 소정의 시간이 지난 시점일 수 있다.
다음, 모니터링 모듈(120)은 제1 체적과 제2 체적에 기초하여 내화물(2)의 두께를 구할 수 있다(S403). 여기서, 제1 체적 및 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 내화물(2)의 마모로 인해 제2 체적의 높이는 제1 체적의 높이보다 낮으며, 제2 체적의 넓이는 제1 체적의 넓이보다 클 수 있음은 상술한 바와 같다.
구체적으로, 모니터링 모듈(120)은 상술한 수학식 2를 통해 제2 측정 시점의 내화물(2)의 두께(t2)를 구하거나, 또는 상술한 수학식 4에 따라 내화물(2)의 마모도를 구할 수도 있음은 상술한 바와 같ㅇ다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 모니터링 모듈(120)은 일정 주기로 내화물(2)의 두께를 구하고, 일정 주기로 구한 내화물(2)의 두께를 시간에 따른 두께의 피팅 함수로 피팅할 수 있으며, 이러한 피팅 함수를 이용하여 내화물(2)의 두께가 기 설정된 두께 임계치와 동일한 값을 가지는 시점을 내화물(2)의 잔존 수명으로 예측할 수 있음은 상술한 바와 같다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연산 모듈(110)은, 제1 측정 시점에서 용해된 용탕 중 잔탕의 체적을 구하며, 제2 측정 시점에서 구한 제2 체적에서 잔탕의 체적을 감산함으로써 잔탕에 의한 오차를 최소화한 제2 체적을 구할 수 있음은 상술한 바와 같다. 이후 모니터링 모듈(120)은 잔탕을 고려한 내화물의 두께를 하기 수학식 6와 같이 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 보정 모듈(130)에서, 제1 측정 시점의 용탕(S)의 온도, 제2 측정 시점의 용탕(S)의 온도 및 온도별 용탕의 체적에 따라 상술한 제1 체적 및 제2 체적을 동일 온도를 기준으로 보정할 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 용해로의 측정 데이터를 기초로 서로 다른 시점에서 측정한 용탕의 체적을 이용하여 내화물의 두께를 구할 수 있으며, 피팅 함수를 통해 내화물의 잔존 수명을 예측함으로써, 내화물 상태를 실시간으로 감지하여 보수, 정비 시점을 판단할 수 있음과 동시에 돌발적인 대형 설비사고와 작업자 안전사고를 방지할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 내화물의 마모 상태 모니터링 장치의 블록도로, 도 1에 도시된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치(100)에 적용될 수 있는 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치(500)는 입력 인터페이스(501), 출력 인터페이스(502), 프로세서(504) 및 메모리(505)를 포함하며, 입력 인터페이스(501), 출력 인터페이스(502), 프로세서(504) 및 메모리(505)는 시스템 버스(503)를 통해 상호 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 메모리(505)는 프로그램, 명령어 또는 코드를 저장하는데 사용되며, 프로세서(504)는 메모리(505)에 저장된 프로그램, 명령어 또는 코드를 수행하고, 입력 인터페이스(501)을 제어하여 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(502)를 제어하여 신호를 송신할 수 있다. 상술한 메모리(505)는 읽기 전용 메모리 및 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 프로세서(504)에 명령어와 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 프로세서(504)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)일 수 있고, 다른 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP), 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA) 또는 다른 프로그래머블 논리 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 논리 디바이스, 개별 하드웨어 구성 요소 등일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서일 수 있거나, 또는 해당 프로세서는 임의의 종래의 프로세서 등일 수 있다. 상술한 프로세서(504)는 상술한 내화물의 마모 상태 모니터링 장치의 동작을 수행할 수 있다.
일 구현 과정에 있어서, 도 4의 방법은 프로세서(504) 내의 하드웨어의 통합 논리 회로 또는 소프트웨어 형태의 명령어에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 관련하여 개시되는 방법의 내용은 하드웨어 프로세서에 의해 수행되어 완료되거나, 또는 프로세서의 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 조합에 의해 수행되어 완료되도록 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리, 읽기 전용 메모리, 프로그래머블 읽기 전용 메모리 또는 전기적 소거 가능한 프로그래머블 메모리, 레지스터 등의 저장 매체에 배치될 수 있다. 해당 저장 매체는 메모리(505)에 위치하고 있으며, 프로세서(504)는 메모리(505)의 정보를 독출하고, 하드웨어와 결합하여 상술한 방법의 내용을 구현한다. 중복을 피하기 위해, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 용해로
2: 내화물
11: 비접촉식 거리 측정기
12: 비접촉식 온도 측정기
13: 진동 센서
100: 내화물의 마모 상태 모니터링 장치
110: 연산 모듈
120: 모니터링 모듈
130: 보정 모듈
301: 내화물의 두께
310: 피팅 함수
500: 내화물의 마모 상태 모니터링 장치의 블록도
501: 입력 인터페이스
502: 출력 인터페이스
503: 시스템 버스
504: 프로세서
505: 메모리

Claims (15)

  1. 용해로 내부에 설치된 내화물의 마모 상태 모니터링 장치에 있어서,
    제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕의 제1 체적을 구하고, 제2 측정 시점- 상기 제2 측정 시점은 상기 제1 측정 시점으로부터 소정의 시간이 지난 시점임 - 에서 상기 제1 측정 시점의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕의 제2 체적을 구하는 연산 모듈; 및
    상기 제1 체적과 상기 제2 체적이 동일한 값을 가질 때 구해지는 하기 수학식 1:
    에 따라 상기 내화물의 두께를 구하며, 상기 수학식 1에서 t2는 상기 제2 측정 시점의 내화물의 두께, L1은 상기 제1 측정 시점의 용탕의 높이, L2는 상기 제2 측정 시점의 용탕의 높이, D는 상기 용해로의 직경, t1은 상기 제1 측정 시점의 내화물의 두께로 기지의 값인, 모니터링 모듈;을 포함하며,
    상기 제1 체적 및 상기 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 상기 내화물의 마모로 인해 상기 제2 체적의 높이는 상기 제1 체적의 높이보다 낮으며, 상기 제2 체적의 넓이는 상기 제1 체적의 넓이보다 크며,
    상기 모니터링 모듈은, 일정 주기로 상기 내화물의 두께를 구하고, 일정 주기로 구한 상기 내화물의 두께를 시간에 따른 두께의 피팅 함수로 피팅한 후, 상기 피팅 함수를 이용하여 상기 내화물의 두께가 기 설정된 두께 임계치와 동일한 값을 가지는 시점을 상기 내화물의 잔존 수명으로 예측하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용해로 내부에 잔탕이 존재하는 경우 상기 연산 모듈은,
    상기 제1 측정 시점에서 용해된 용탕 중 잔탕 - 상기 잔탕은 상기 용해로로부터 출탕되지 않고 상기 용해로에 남은 용탕을 의미함 - 의 체적을 더 구하며,
    상기 제2 측정 시점에서 구한 제2 체적에서 상기 잔탕의 체적을 감산함으로써 상기 잔탕에 의한 오차를 최소화한 제2 체적을 구하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은, 하기 수학식 2:

    에 따라 상기 내화물의 두께를 구하며, 여기서, t2는 상기 제2 측정 시점의 내화물의 두께, D는 상기 용해로의 직경, t1은 상기 제1 측정 시점의 내화물의 두께, L1은 상기 제1 측정 시점의 용탕의 높이, L2는 상기 제2 측정 시점의 용탕의 높이, Vingot은 상기 잔탕의 체적인, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내화물의 마모 상태 모니터링 장치는,
    상기 제1 측정 시점의 용탕의 온도, 상기 제2 측정 시점의 용탕의 온도 및 온도별 용탕의 체적에 따라 상기 제1 체적 및 상기 제2 체적을 동일 온도를 기준으로 보정하는 보정 모듈;
    을 더 포함하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 장치.
  8. 용해로 내부에 설치된 내화물의 마모 상태 모니터링 방법에 있어서,
    연산 모듈에서, 제1 측정 시점에서 원료가 용해된 용탕의 제1 체적을 구하는 제1 단계;
    상기 연산 모듈에서, 제2 측정 시점 - 상기 제2 측정 시점은 상기 제1 측정 시점으로부터 소정의 시간이 지난 시점임 - 에서 상기 제1 측정 시점의 원료와 동일한 양의 원료가 용해된 용탕의 제2 체적을 구하는 제2 단계; 및
    모니터링 모듈에서, 상기 제1 체적과 상기 제2 체적이 동일한 값을 가질 때 구해지는 하기 수학식 1:
    에 따라 상기 내화물의 두께를 구하는 제3 단계를 포함하며, 상기 수학식 1에서 t2는 상기 제2 측정 시점의 내화물의 두께, L1은 상기 제1 측정 시점의 용탕의 높이, L2는 상기 제2 측정 시점의 용탕의 높이, D는 상기 용해로의 직경, t1은 상기 제1 측정 시점의 내화물의 두께로 기지의 값이고,
    상기 제1 체적 및 상기 제2 체적은 동일한 값을 가지나, 상기 내화물의 마모로 인해 상기 제2 체적의 높이는 상기 제1 체적의 높이보다 낮으며, 상기 제2 체적의 넓이는 상기 제1 체적의 넓이보다 크며,
    상기 제3 단계는, 일정 주기로 상기 내화물의 두께를 구하고, 일정 주기로 구한 상기 내화물의 두께를 시간에 따른 두께의 피팅 함수로 피팅한 후, 상기 피팅 함수를 이용하여 상기 내화물의 두께가 기 설정된 두께 임계치와 동일한 값을 가지는 시점을 상기 내화물의 잔존 수명으로 예측하는 단계를 더 포함하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 단계는,
    상기 용해로 내부에 잔탕이 존재하는 경우 상기 제1 측정 시점에서 용해된 용탕 중 잔탕 - 상기 잔탕은 상기 용해로로부터 출탕되지 않고 상기 용해로에 남은 용탕을 의미함 - 의 체적을 구하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 제2 단계는, 상기 제2 측정 시점에서 구한 제2 체적에서 상기 잔탕의 체적을 감산함으로써 상기 잔탕에 의한 오차를 최소화한 제2 체적을 구하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 단계는, 하기 수학식 2:

    에 따라 상기 내화물의 두께를 구하며, 여기서, t2는 상기 제2 측정 시점의 내화물의 두께, D는 상기 용해로의 직경, t1은 상기 제1 측정 시점의 내화물의 두께, L1은 상기 제1 측정 시점의 용탕의 높이, L2는 상기 제2 측정 시점의 용탕의 높이, Vingot은 상기 잔탕의 체적인, 내화물의 마모 상태 모니터링 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 내화물의 마모 상태 모니터링 방법은,
    상기 제1 측정 시점의 용탕의 온도, 상기 제2 측정 시점의 용탕의 온도 및 온도별 용탕의 체적에 따라 상기 제1 체적 및 상기 제2 체적을 동일 온도를 기준으로 보정하는 단계;
    를 더 포함하는, 내화물의 마모 상태 모니터링 방법.
  15. 제8항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터상에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 저장 매체.
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