KR20010058076A

KR20010058076A - 고로 투입연료의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20010058076A
Application number: KR1019990061553A
Authority: KR
Inventors: 김재식; 허금식
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-05
Also published as: KR100605687B1

Abstract

본 발명은 고로 투입 연료(예:코크스)의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 방사선발생기(30-1)와 방사선검출기(40)를 장착한 수분검출장치; 최기값을 설정하고, 검출값을 출력하는 입출력장치(MMI)(53); 상기 수분검출장치로부터의 검출신호를 증폭하는 수분분석 제어기(51); 상기 수분분석 제어기(51)의 출력신호를 디지털로 변환하는 A/D변환기(55a); 상기 A/D변환기(55a)를 통한 디지털데이타를 차지별로 누적 및 평균하여 저장하고, 또한 소정의 차지 전체에 대한 평균수분량을 계산하는 연료 제어기(PLC)(50); 상기 연료제어기(50)의 디지털 데이타를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(55b); 상기 입출력장치(MMI)(53)를 통해 자동모드가 선택되면, 상기 D/A 변환기(55b)를 통한 전체 평균수분량에 기초해서 연료의 평량을 자동으로 제어하는 평량제어기(52); 를 구비하여, 컨베어벨트에 의해 수송되어 고로에 투입될 코크스등의 연료에 포함된 수분을 수송중에 컨베어벨트상에서 연속적으로 측정하여, 측정된 수분에 기초해서 고로로 장입할 연료량을 보상하도록 함으로서, 고로의 노열변동을 억제할 수 있고, 고로의 열균형을 유지하여 노황 안정화를 통한 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

고로 투입 연료의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR CONTINUOUSLY MEASURING MOISTURE OF COKES CHARGING IN BLAST FURNACE AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 고로 투입 연료(예:코크스)의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 컨베어벨트에 의해 수송되어 고로에 투입될 코크스등의 연료에 포함된 수분을 수송중에 컨베어벨트상에서 연속적으로 측정하여, 측정된 수분에 기초해서 고로로 장입할 연료량을 보상하도록 함으로서, 고로의 노열변동을 억제할 수 있고, 고로의 열균형을 유지하여 노황 안정화를 통한 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 고로 투입 연료 및 원료의 평량공정도로서, 도 1을 참조하면, 일반적으로 고로에 투입될 코크스등의 연료와 철광석등의 원료가 평량 및 계량되어 각 코크스 계량조(20)와 서지호퍼에 일시적으로 저장된다.

다만, 코크스는 8개의 코크스 저장조(10)로부터 불출된 것은 하부의 입도선별기(평량스크린)(10-1)에서 일정한 크기로 선별되어 하부에 마련된 슈트(미도시)를 통하여 이송 컨베어벨트(10-2)에 떨어지면 이를 수송하여 목적지인 코크스 웨잉호퍼(20)에 투입되어 고로에 연속적으로 필요한 량만큼 투입된다.

이와같은 평량 및 계량된 연료에는 자체 함유 수분을 포함한 대기수분이 포함되어 있으며, 이를 감안하여 보정하지 않으면 고로내에 투입되는 연료의 량이 적게 장입되어 노열을 확보하는데 장시간이 소요되며, 반대로 많이 장입될 경우에는 노열이 상대적으로 높아지게 되어 불필요하게 연료비가 상승될뿐만 아니라, 고로조업의 추가적인 노황 액션(action)을 취하는등의 다수의 문제점이 수반된다.

그러므로, 철광석 대비 정확한 연료의 량이 필요로 하고 연료에 포함된 수분량 측정은 고로의 노황과 생산성을 좌우할만큼이나 중요한 인자이다.

도 2는 종래의 연료 수분측정장치의 설치위치 및 구성도로서, 도 2를 참조하면, 종래의 연료 수분측정장치는 1개의 코크스 웨잉호퍼(20)를 기준으로 저부의 우측에는 중성자 발생기(20-5)가 설치되어 있고, 좌측에는 검출기(20-6)가 설치되어 수분값을 검출하도록 되어 있다.

그러나, 상한, 하한 폭이 커 측정오차가 외란적 요소들로 인하여 많이 발생되므로 활용도가 극히 낮다는 문제점이 있다.

따라서, 현재는 실험실의 분석 데이타에 의해서 1일 1회 수동 보정을 통하여 실제 함유수분의 많고 적음에 관계없이, 1일 고로에 투입되는 140여 차지(charge)를 고정으로 설정하여 장입하고 있으며, 이와같은 수동 보정에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

첫 번째, 코크스 웨잉호퍼 내부의 단위면적의 일정조건하에서 측정하기 때문에, 고수분 미분퇴적 및 호퍼(hopper) 라이너(liner)마모등으로 인하여 분석편차가 심하게 발생되어 신뢰성이 저하되었고, 두 번째, 호퍼의 구조물 간섭으로, 검.교정이 곤란하고, 오차의 빈번한 발생으로 활용도가 저하되었으며, 세 번째, 웨잉호퍼 철피외부에서 간접적으로 분석하기 때문에 오차가 발생하는 문제점이 있었다. 그리고, 네 번째, 웨잉호퍼 저부에 설치되어 있어, 라이너 마모부위를 교체시마다 작업자의 안전에 위험을 주는 피폭위험이 산존하는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 컨베어벨트에 의해 수송되어 고로에 투입될 코크스등의 연료에 포함된 수분을 수송중에 컨베어벨트상에서 단위면적당 미분퇴적 및 고밀도 물질에 관계없이 연속적으로 측정하여, 측정된 수분에 기초해서 고로로 장입할 연료량을 각 차지별로 보상하도록 함으로서, 고로의 노열변동을 억제할 수 있고, 고로의 열균형을 유지하여 노황 안정화를 통한 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 고로 투입 연료 및 원료의 평량공정도이다.

도 2는 종래의 연료 수분측정장치의 설치위치 및 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정장치의 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 제어기의 상세도이다.

도 5는 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.

도 6a, 6b는 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정 데이타 및 산출방법을 설명하기 위한 테이블 및 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 코크스 저장조 10-1 : 입도선별기(평량스크린)

10-2 : 이송 컨베어 벨트 10-3 : 슈트

15 : 컨베어벨트 구동장치 11 : 장입 컨베어 벨트

12 : 고로 20 : 코크스 웨잉호퍼(계량조)

20-1 : 코크스 평량기 20-2,20-2a :지지 프레임

20-3 : 퇴적미분 20-4 : 평량 코크스 1베치

20-5 : 종래 중성자 발생기 20-6 : 검출기

21 : 수분분석 제어기 30 : 하우징

30-1 : 방사선발생기 31 : 지지 프레임

32 : 공압 선회모터 32-1 : 선회 프레임

40 : 방사선검출기 50 : 연료 제어기(PLC)

51 : 수분분석 제어기 52 : 평량제어기

53 : 입출력장치(MMI) 55a : A/D변환기

55b : D/A변환기

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방사선을 발생하는 방사선발생기와, 상기 발사선발생기(30-1)로부터 출력된 방사선을 검출하는 방사선검출기를 장착하여, 이송컨베어벨트상의 연료수분을 검출하는 수분검출장치; 평량값,자동/수동모드 선택 및 수분 유효범위의 설정을 입력하고, 상기 수분제어기(51)로부터의 수분값을 화면으로 출력하는 입출력장치(MMI); 상기 수분검출장치로부터의 검출신호를 증폭하는 수분분석 제어기; 상기 수분분석 제어기의 출력신호를 디지털로 변환하는 A/D변환기; 상기 A/D변환기를 통한 디지털데이타를 차지별로 누적 및 평균하여 저장하고, 또한 소정의 차지 전체에 대한 평균수분량을 계산하는 연료 제어기(PLC); 상기 연료제어기의 디지털 데이타를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기; 상기 입출력장치(MMI)를 통해 자동모드가 선택되면, 상기 D/A변환기를 통한 전체 평균수분량에 기초해서 연료의 평량을 자동으로 제어하는 평량제어기; 를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 고로 투입 연료의 수분 연속측정 제어방법에 있어서, 현재 차지에 대한 연료의 수분값을 연속적으로 검출하고, 이 검출값을 화면으로 출력하는 제1단계; 제1단계의 검출값을 누적 및 평균하는 제2단계; 현재 차지수가 설정된 차지수중 마지막 차지이면 다음단계로 진행하고, 아니면 제1단계로 진행하는 제3단계; 제2단계에서의 수분값에 대한 전체 평균값을 구하는 제4단계; 자동모드가 선택된 경우, 제4단계에서의 수분값에 기초해서 차기 차지에 대하여 연료를 보충하여 수분을 보상하는 제5단계; 수동모드 선택이 있는지를 판단하여, 선택이 없으면 제1단계 진행하고, 선택이 있으면 제0단계로 복귀하는 제6단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 고로 투입 연료의 수분 연속측정장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제어기의 상세도로서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정장치는 방사선을 발생하는 방사선발생기(30-1)와, 상기 발사선발생기(30-1)로부터 출력된 방사선을 검출하는 방사선검출기(40)를 장착하여, 이송컨베어벨트(10-2)상의 연료수분을 검출하는 수분검출장치와, 평량값,자동/수동모드 선택 및 수분 유효범위의 설정을 입력하고, 상기 수분제어기(51)로부터의 수분값을 화면으로 출력하는 입출력장치(MMI)(53)와, 상기 수분검출장치로부터의 검출신호를 증폭하는 수분분석 제어기(51)와, 상기 수분분석 제어기(51)의 출력신호를 디지털로 변환하는 A/D변환기(55a)와, 상기 A/D변환기(55a)를 통한 디지털데이타를 차지별로 누적 및 평균하여 저장하고, 또한 소정의 차지 전체에 대한 평균수분량을 계산하는 연료 제어기(PLC)(50)와, 상기 연료제어기(50)의 디지털 데이타를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(55b)와, 상기 입출력장치(MMI)(53)를 통해 자동모드가 선택되면, 상기 D/A 변환기(55b)를 통한 전체 평균수분량에 기초해서 연료의 평량을 자동으로 제어하는 평량제어기(52)로 구성한다.

상기 이송컨베어벨트(10-2)의 중간부에 설치되는 상기 수분 검출장치는 검출장치를 지지하는 지지 프레임(31)과, 지지프레임(32)에 의해 지지됨과 동시에, 선회기능하며, 상하부 암을 포함하는 선회 프레임(32-1)과, 수분제어기(51)의 제어에 따라, 상기 선회 프레임(32-1)의 선회시키는 고압 선회모터(32)와, 상기 선회 프레임(32-1)의 상부암에 고정 설치된 하우징(30)과, 상기 하우징(30)에 장차되어 방사선을 하방으로 발생시키는 방서선발생기(30-1)와, 상기 선회 프레임(32-1)의 하부암에 고정 설치되어 상기 방사선발생기(30-1)로부터의 방사선을 검출하여 상기 수분제어기(51)로 제공하는 검출기(40)를 구비한다.

도 5는 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정 제어방법을 보이는 플로우챠트이고, 도 6a, 6b는 본 발명에 따른 연료의 수분 연속측정 데이타 및 산출방법을 설명하기 위한 테이블 및 그래프로서, A1∼A5는 1차지에 대한 검출데이타를 샘플링한 번호이다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명을 설명하면, 고로에 투입될 연료는 입도선별기(10-1)에서 선별된후, 컨베어벨트 구동장치(15)에 의해 구동되는 이송컨베어(10-2)에 실려서 이송되는데, 이와같이 가동중에, 본 발명은 이송컨베어벨트(10-2)에 의해 이송되는 연료에 대한 수분을 연속적으로 측정하여 이 측정된 수분량에 기초해서 연료평량과정에서 연료평량을 수행하여 연료의 수분을 보정하는 것이다.

먼저, 제1단계(61,62)에서는 현재 차지에 대한 연료의 수분값을 연속적으로 검출하고, 이 검출값을 화면으로 출력하는데, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

이는 도 3 및 도 4에 도시한 입출력장치(MMI)(53)를 통해 평량값이나 수분 유효범위가 입력된 상태에서, 현재 차지에 대한 연료의 수분값을 연속적으로 검출하기 위해서, 먼저, 수분제어기(51)가 공압 선회모터(32)를 제어하여 지지 프레임(31)을 중심축으로 하여 선회 프레임(32-1)을 대기위치에서 이송컨베어(10-2)상의 검출위치로 선회시켜 검출을 개시한다.

이와같이, 수분검출장치가 수분검출위치로 위치이동된 상태에서, 코크스 웨잉호퍼(계량조)(20)에서 연료가 평량되어 노정장입부(도시생략)로 이송되어, 연료배출이 이루어지는 코크스의 평량 1사이클을 수행하는 과정의 이전 과정의 컨베어벨트(10-2)상에서, 현재의 1차지에 대한 연료의 수분을 온-벨트(ON-BELT)상에서 수분검출을 수행한다.

이 수분검출과정을 설명하면, 수분검출장치의 방사선발생기(30-1)가 컨베어벨트(10-2)상의 연료 상부에서 직하방으로 방사선을 발생시키면, 상기 수분검출장치의 검출기(40)가 이송컨베어(10-2)상의 연료를 통과한 방사선을 검출하여 상기 수분제어기(51)로 제공한다. 이때, 상기 수분제어기(51)는 상기 수분검출장치의 검출기(40)로부터 제공되는 검출신호를 증폭한후 A/D변환기(55a)를 통해서 디지털데이타로 변환된후 원료제어기(50)로 제공하는데, 이 원료제어기(50)에 제공된 검출값은 입력출력장치(53)의 화면으로 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와같이 출력된다.

제2단계(63)에서는 제1단계(61,62)의 검출값을 누적 및 평균하는데, 특히 제2단계(63)에서는 상기 검출값중 유효범위를 벗어나는 경우에는 평균 계산시 제외시키는데, 이 유효범위를 예를들면, 대략 2%∼6%정도로 설정함이 바람직하며, 2%이하일 경우에는 광석과 코크스등의 연료 장입비율 산정이 어렵고, 반면, 6%이상일 경우에는 노열의 변동의 상한과 하한의 폭이 커져서 균일한 노열관리에 어려움이 발생되기 때문이다. 도 6a,6b를 참조하면, 도6a 및 도 6b에서 A1∼A5는 샘플번호이며, 여기서 샘플값은 4개를 선택하는데, A3에서 8.2%값은 유효범위에 포함되지 않기 때문에, 다섯 번의 샘플값을 취하였으며, 상기 8,2%인 A3을 제어한 나머지 평균은 3.9%로 임을 알 수 있다.

제3단계(64,65)에서는 현재 차지수가 설정된 차지수중 마지막 차지이면 설정한 전체 차지에 대한 수분검출을 완료하여 다음단계로 진행하고, 아니면 다시 제1단계(61,62)로 진행하여 상기 제1단계(61,62)와 제2단계(63)를 수행한다.

이에 대해서 구체적으로 설명하면, 제2단계(63)를 수행한후, 현재 차지수가 사전에 설정한 차지수, 예를들어 4개의 차지를 설정한 경우에, 현재 차지가 4번째 차지에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않을 경우에는 다음 차지에 대한 수분검출을 준비한후 상기 제1단계(61)로 진행하여 상기 설정한 차수가 될 때까지 상기 제1단계(61,62) 및 제2단계(63)를 반복하여 수행하고, 이와같이 반복 수행하여 현재 차수가 설정차지중 마지막 차지일 경우에는 원하는 차지까지 각 차지별 수분을 검출하였으므로 다음단계인 제4단계로 진행한다.

제4단계(66)에서는 제2단계(63)에서의 수분값에 대한 전체 평균값을 구하는데, 이는 상기 수분제어기(51)의 출력신호는 A/D변환기(55a)를 통해서 디지털데이타로 변환된후, 원료제어기(50)로 제공되는데, 이때 원료제어기(50)는 제공받은 각 차지별 평균에 대한 전체 평균을 하기 수학식1에 보인 바와같이 구한다.

제5단계(67,68)에서는 운전자가 자동모드를 선택한 경우, 제4단계(66)에서의 평균수분량에 기초해서 차기(다음) 차지에 대하여 연료평량과저의 코크스웨잉호퍼(20)를 통해서 연료의 보충평량을 수행하여 연료의 수분을 자동적으로 보상하고, 자동모드가 아닌 수동모드가 선택된 경우에는 상기 입출력장치(53)의 화면상에 출력된 검출수분량을 보면서 운전자가 직접 수동으로 연료보정을 수행하여야 한다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 컨베어벨트에 의해 수송되어 고로에 투입될 코크스등의 연료에 포함된 수분을 수송중에 컨베어벨트상에서 연속적으로 측정하여, 측정된 수분에 기초해서 고로로 장입할 연료량을 보상하도록 함으로서, 고로의 노열변동을 억제할 수 있고, 고로의 열균형을 유지하여 노황 안정화를 통한 생산성을 향상시킬 수 있는 특별한 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims

방사선을 발생하는 방사선발생기(30-1)와, 상기 발사선발생기(30-1)로부터 출력된 방사선을 검출하는 방사선검출기(40)를 장착하여, 이송컨베어벨트(10-2)상의 연료수분을 검출하는 수분검출장치;

평량값,자동/수동모드 선택 및 수분 유효범위의 설정을 입력하고, 상기 수분제어기(51)로부터의 수분값을 화면으로 출력하는 입출력장치(MMI)(53);

상기 수분검출장치로부터의 검출신호를 증폭하는 수분분석 제어기(51);

상기 수분분석 제어기(51)의 출력신호를 디지털로 변환하는 A/D변환기(55a);

상기 A/D변환기(55a)를 통한 디지털데이타를 차지별로 누적 및 평균하여 저장하고, 또한 소정의 차지 전체에 대한 평균수분량을 계산하는 연료 제어기(PLC)(50);

상기 연료제어기(50)의 디지털 데이타를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(55b);

상기 입출력장치(MMI)(53)를 통해 자동모드가 선택되면, 상기 D/A 변환기(55b)를 통한 전체 평균수분량에 기초해서 연료의 평량을 자동으로 제어하는 평량제어기(52); 를 구비함을 특징으로 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정장치.
제1항에 있어서, 이송컨베어벨트(10-2)의 중간부에 설치되는 상기 수분 검출장치는

검출장치를 지지하는 지지 프레임(31);

지지프레임(32)에 의해 지지됨과 동시에, 선회기능하며, 상하부 암을 포함하는 선회 프레임(32-1);

수분제어기(51)의 제어에 따라, 상기 선회 프레임(32-1)의 선회시키는 공압 선회모터(32);

상기 선회 프레임(32-1)의 상부암에 고정 설치된 하우징(30);

상기 하우징(30)에 장차되어 방사선을 하방으로 발생시키는 방서선발생기(30-1);

상기 선회 프레임(32-1)의 하부암에 고정 설치되어 상기 방사선발생기(30-1)로부터의 방사선을 검출하여 상기 수분제어기(51)로 제공하는 검출기(40);를 구비함을 특징으로 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정장치.
고로 투입 연료의 수분 연속측정 제어방법에 있어서,

현재 차지에 대한 연료의 수분값을 연속적으로 검출하고, 이 검출값을 화면으로 출력하는 제1단계;

제1단계의 검출값을 누적 및 평균하는 제2단계;

현재 차지수가 설정된 차지수중 마지막 차지이면 다음단계로 진행하고, 아니면 제1단계로 진행하는 제3단계;

제2단계에서의 수분값에 대한 전체 평균값을 구하는 제4단계;

자동모드가 선택된 경우, 제4단계에서의 수분값에 기초해서 차기 차지에 대하여 연료를 보충하여 수분을 보상하는 제5단계;

수동모드 선택이 있는지를 판단하여, 선택이 없으면 제1단계 진행하고, 선택이 있으면 제0단계로 복귀하는 제6단계; 로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정 제어방법.
제3항에 있어서, 상기 제2단계는

검출값중 유효범위를 벗어나는 경우에는 평균 계산시 제외시키도록 하는 것을 특징으로 하는 고로 투입 연료의 수분 연속측정 제어방법.