KR20030053374A - 노정 선회슈트 이상 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노정 선회슈트 이상 검출장치에 관한 것으로서,

유압 실린터(31)로 구동되어 고로(1) 내로 진입되는 선단부에 광학센서의 출광부(104) 및 수광부(105)가 구비되어 상부의 선회슈트(3) 측으로 레이저 광선을 출광 및 수광하는 프로파일메타(30)와; 상기 출광부(104)에서 레이저 광선이 발사되고 측정물체에서 반사되어 수광부(105)에서 감지될 때까지의 시간과 속도에 의해 측정물체까지의 거리를 환산하는 계장제어 컴퓨터(100)와; 상기 환산된 거리값을 선회슈트 모양으로 형상화시켜 도시하며, 상기 프로파일메타(30)의 전후진 동작을 제어하는 조작 기능이 구비된 모니터(103)와; 선회슈트(3)의 정지위치를 파악하는 전기제어 컴퓨터(102)와; 상기한 기기의 상호 동작을 제어하는 제어부(101)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며,

평상 조업시에도 조업자가 이상 징후를 발견한 경우, 수시로 노정 선회슈트의 형상을 측정하여 확인할 수 있도록 하여, 이상 발생시 신속하게 고로를 휴지하고 선회슈트를 교체할 수 있도록 함으로써, 생산량 증대와 노황 안정, 설비 안정에 기여하는 효과를 제공한다.

Description

노정 선회슈트 이상 검출장치{DAMAGE DETECTING APPARATUS FOR BLAST FURNACE ROTATING CHUTE}

본 발명은 노정 선회슈트 이상 검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로에 장입물을 투입하기 위하여 사용되는 선회슈트를 이용한 조업중에, 노상부에서의 장시간 고온 유지에 따른 선회슈트 케이싱의 이상 열화 발생과 선회슈트의 장기간 사용에 따른 내부 라이너 마모 소멸 등으로 인해 선회슈트가 부분 탈락되는 현상을 조기에 검출할 수 있도록 하는 노정 선회슈트 이상검출 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 용광로의 조업 개념도, 도 2는 일반적인 노정 선회슈트의 단면 구성도, 도 3은 일반적인 노정 선회슈트의 사시도, 도 4a는 노정 선회슈트의 절손 전 상태, 도 4b는 절손 후 상태를 나타내는 사시도, 도 5는 노정 선회슈트의 마모에 의해 중간부 부분구멍이 발생된 상태를 나타내는 사시도, 도 6은 노정 선회슈트 탈락 후 노내변화를 나타내는 조업지수 그래프이다.

일반적으로 고로(1)에 장입물을 투입하는 과정을 설명하면, 연료 또는 원료의 설정량을 평량기에서 계량을 하여 수송설비(미도시)를 통해 노상부(노정)의 노정호퍼(6)에 투입하고, 노내부의 장입물 레벨(LEVEL) 측정장치에 의해 장입물 기준선에 도달하면, 각 장입물의 원료별 순서에 따라 장입물 분배용 선회슈트(3)에 의해 장입하게 된다.

최근의 고로(1)는 철광석의 환원제로서 값비싼 코크스 대신에 상대적으로 가격이 저렴한 미분탄 사용비를 점차적으로 늘려가는 추세이며, 경기회복에 힘입어 고출선비(단위면적당 일일 생산량) 조업을 하는 것이 전체적인 업계의 추세이고,따라서 단위용적당 미분탄 취입비를 얼마만큼 증대시킬 수 있느냐가 고로(1) 조업의 경쟁력을 좌우하는 지표가 된다.

이와 같이 고로의 고출선비 조업 수행시에는 상대적으로 고로(1)에서의 장입물 통과량이 많기 때문에 고로 내부에서의 온도 분포가 전체적으로 저하하게 되고, 미분탄 취입비 증가에 따른 발생 가스량의 증가는, 가스가 흐르기 쉬운 중심측으로 많이 흐르고 노벽측의 코크스(COKE)층이 얇아지는 현상을 유발하게 된다.

따라서 고출선비 조업시에는 고로 노벽부의 통기성이 악화되는 한편, 노체 하부 온도가 극단적으로 저하되어, 이를 위해 통상적으로 하부 클리닝 조업과 노벽 보수작업을 하게 되는데, 이 때문에 노내 장입물 분포를 제어하고 있는 선회슈트(3)는 라이너 마모와 케이싱 열화 등으로 수명단축 요인을 항상 내포하고 있었다.

그런데, 종래에는 노내 장입물 분포를 제어하고 있는 선회슈트(3)에서 라이너 마모와 케이싱 열화 등의 요인으로 인해 부분 탈락현상이 발생하는 것을 조기에 검출하기 위한 별도의 장치 또는 시스템이 구축되어 있지 않았다.

이로 인해, 실제 조업시에는 조업자가 고로(1)에 설치된 센서로부터 감지된 노정 가스성분, 노체 온도 상승, 노정 온도 급저하, 노정 압력 급상승, A/B(ABOVE BURDEN: 고로 노상부에 설치되어 노내온도를 검지하여 장입물의 흐름을 판단하기 위하여 사용되는 온도측정장치) 중심온도 급저하, 노체 압력 변화 등 각종 데이터를 이용하거나, 프로세스 컴퓨터 모니터의 화면을 통해 이상 징후를 감지하는 형태로 그 이상 유무를 판단할 수 밖에 없었다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 선회슈트(3)의 이상 발생시에는 노상부 통기저항지수(19), 노중간부 통기저항지수(20), 노하부 통기저항지수(21)가 급격하게 상승한 것을 알 수 있고, 노내 통기저항지수(18)도 동일하게 급상승하였으며, 노내 가스 이용율(22)의 저하, 노내부 중심온도(23)의 급저하, 노정 온도(24)의 변동 심화, 일시적으로 가스가 노내를 통과하면서 노내압력(풍압)(25)의 급저하 현상이 발생하여, 이러한 현상의 감지를 통해 선회슈트(3)의 이상 유무를 판단하였다.

그러나, 이러한 방법은 육안으로 확인이 어렵고, 숙련된 조업자의 경험에 전적으로 의존하여 정확한 근거가 아닌 추측으로 많은 조업 조치를 취하는 방식이기 때문에, 노황 불안을 초래하여 결국에는 용광로를 휴지하고 최종적으로 내부를 확인하는 등 소모적인 시간낭비와 조업상의 비능률이 초래되는 문제점이 있었다.

도 4는 선회슈트(3)의 실제 파손 상황을 도시하고 있는데, 노하부 클리닝 조업 완료 후 조업도 상승 중 노정 온도 급저하, 고로 내부 중심온도 급저하, 풍압 상승 등이 초래되어 여러 방면으로 점검했으나, 정확한 원인을 찾지 못해서 결국 고로(1)를 휴지한 후 노내의 선회슈트(3)를 확인하였는데, 그 결과 전체 길이 4500L 중 3550L이 탈락된 것을 발견하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 평상 조업시에도 조업자가 이상 징후를 발견한 경우, 수시로 노정 선회슈트의 형상을 측정하여 확인할 수 있도록 하여, 이상 발생시 신속하게 고로를 휴지하고 선회슈트를 교체함으로써, 생산량 증대와 노황 안정, 설비 안정에 기여하도록 하는 노정 선회슈트 이상검출장치를 제공함에 그 목적이 있다

도 1은 일반적인 용광로의 조업 개념도,

도 2는 일반적인 노정 선회슈트의 단면 구성도,

도 3은 일반적인 노정 선회슈트의 사시도,

도 4a는 노정 선회슈트의 절손 전 상태, 도 4b는 절손 후 상태를 나타내는 사시도,

도 5는 노정 선회슈트의 마모에 의해 중간부 부분구멍이 발생된 상태를 나타내는 사시도,

도 6은 노정 선회슈트 탈락 후 노내변화를 나타내는 조업지수 그래프,

도 7은 본 발명에 의한 노정 선회슈트 이상 검출장치를 나타낸 전체 구성도,

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 적용되는 프로파일메타의 단면 구성도 및 프로파일메타의 제어 상태를 나타내는 화면 구성도,

도 9는 노정 선회슈트의 정상 상태시의 모니터 화면 구성도,

도 10은 노정 선회슈트의 절단된 상태시의 모니터 화면 구성도,

도 11은 노정 선회슈트의 중간부분에 구멍이 난 상태시의 모니터 화면 구성도,

도 12는 본 발명의 노정 선회슈트 이상 검출장치에 적용되는 제어부의 관련 구성을 나타낸 블록도,

도 13은 본 발명에 의한 노정 선회슈트 이상 검출장치의 작동 흐름도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 고로2: 풍구

3: 선회슈트4: 사운딩 추

5: 사운딩 모터6: 노정 호퍼

7: 맨홀8: 노정 틸팅 모터

9: 노정 로테이션 모터13: 기어박스

18: 노벽 철피30: 프로파일메타

31: 유압 실린더31a: 유압 펌프

37: 신축관38: 게이트 밸브

39: 연결용 체인40: 랜스

100: 계장제어 컴퓨터101: 제어부

102: 전기제어 컴퓨터103: 모니터

104: 출광부105: 수광부

A: 선회슈트 틸팅 방향B: 선회슈트 회전 방향

C: 슈트 구멍 발생부 D: 슈트 절손부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유압 실린터(31)로 구동되어 고로(1) 내로 진입되는 선단부에 광학센서의 출광부(104) 및 수광부(105)가 구비되어 상부의 선회슈트(3) 측으로 레이저 광선을 출광 및 수광하는 프로파일메타(30)와; 상기 출광부(104)에서 레이저 광선이 발사되고 측정물체에서 반사되어 수광부(105)에서 감지될 때까지의 시간과 속도에 의해 측정물체까지의 거리를 환산하는 계장제어 컴퓨터(100)와; 상기 환산된 거리값을 선회슈트 모양으로 형상화시켜 도시하며, 상기 프로파일메타(30)의 전후진 동작을 제어하는 조작 기능이 구비된 모니터(103)와; 선회슈트(3)의 정지위치를 파악하는 전기제어 컴퓨터(102)와; 상기한 기기의 상호 동작을 제어하는 제어부(101)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 선회슈트 이상 검출장치의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 의한 노정 선회슈트 이상 검출장치를 나타낸 전체 구성도, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 적용되는 프로파일메타의 단면 구성도 및 프로파일메타의 제어 상태를 나타내는 화면 구성도이다.

본 발명에서는 선회슈트(3)의 손상여부를 파악하기 위하여 프로파일메타(PROFILEMETER: 30)를 이용하는데, 레이저 광선을 발사하는 광학센서의 출광부(104)와 상기 레이저 광선이 도착되는 것을 감지하는 수광부(105)가 프로파일메타(30)의 선단부인 랜스(40)에 설치된다. 상기 프로파일메타(30)는 유압 실린더(31)에 의해 고로(1) 내부로 진입 또는 후퇴하도록 구성되는데, 유압을 작용시키는 유압 펌프(31a)가 상기 유압 실린더(31)에 연결 설치된다.

또한, 레이저 광선이 출광된 후 수광될 때까지의 시간을 거리로 환산하는 계장제어 컴퓨터(100)와, 그리고 상기 환산된 거리값을 이용하여 선회슈트(3)의 모양을 나타내고 동시에 조작 모니터의 기능을 하는 모니터(103)와, 선회슈트(3)의 현재 정지위치를 파악하는 전기제어 컴퓨터(102)와, 상기한 모든 기기의 상호 제어 및 조작을 위한 제어부(101)가 설치되는 구성을 갖는다. 상기한 조작 모니터는 별도로 구비되는 것도 가능하나, 상기한 선회슈트(3) 도시용 모니터(103)에 조작용 화면을 구성하는 식으로 통합 구성하는 것이 장치의 간편함을 가져올 수 있어 바람직하다.

상기와 같이 구성된 검출장치를 이용하여, 본 발명은 다음과 같은 방법으로 선회슈트의 이상을 검출하게 된다. 도 9는 노정 선회슈트의 정상 상태시의 모니터 화면 구성도, 도 10은 노정 선회슈트의 절단된 상태시의 모니터 화면 구성도, 도 11은 노정 선회슈트의 중간부분에 구멍이 난 상태시의 모니터 화면 구성도, 도 12는 본 발명의 노정 선회슈트 이상 검출장치에 적용되는 제어부의 관련 구성을 나타낸 블록도, 도 13은 본 발명에 의한 노정 선회슈트 이상 검출장치의 작동 흐름도이다.

일반적인 정상조업중에는 선회슈트(3)가 광석과 코크스를 고로 내부에 장입을 완료한 후 270도 방향에서 정지하게 되는데, 이때 전기제어 컴퓨터(102)가 이러한 상태를 감지하여 제어부(101)로 송신하면, 제어부(101)에서는 유압 펌프(31a)를기동시키게 된다.

프로파일메타(30) 모니터(103)에 전진 조건 OK 신호가 온(ON)되면, 10번 포인트 대기 위치에 있던 프로파일메타(30)가 고로(1) 내부로 진입하게 되는데, 만약 측정장치의 조건에 이상이 발생한 경우에는 진행중이더라도 비상 후퇴하게 되고 모니터(103)에 이상요인 메시지가 전송되어 도시되게 된다.

진입중인 프로파일메타(30) 광학센서의 출광부(104)에서 발사된 레이저 광선은 기어박스(13) 표면과 선회슈트(3) 표면에서 반사되어 다시 광학센서의 수광부(105)로 되돌아오게 되는데, 그 시간을 계장제어 컴퓨터(100)에서 산출하여 이를 거리값으로 환산하게 된다.

이때의 환산된 거리값은 다음과 같은 수학식 1에 의해 구해진다.

H[m] = t/2 * V

( 단, V: 레이저 속도(m/s)

t: 소요 시간[sec]

H: 광학센서에서 측정물체까지의 거리(m))

프로파일메타(30)는 고로(1) 내로 진입하면서 일정 간격(예를 들어, 총 진행거리를 200구간으로 균분한 간격)마다 레이저 광선을 발사하고, 선회슈트(3)에서 부딪쳐서 되돌아오는 거리를 형상화하여 모니터(103) 화면에 나타내는데, 마지막 0포인트 4.98m에 도착하게 되면 측정장치는 다시 원위치로 후퇴하여,프로파일메타(30)가 10번 포인트 대기위치로 다시 도달하면, 설정시간 경과 후 제어부(101)에서 유압 펌프(31a)를 정지시키고, 노정 선회슈트(3)는 정상적인 장입 모드로 다시 진행하게 된다.

상기와 같은 과정 중에, 프로파일메타(30)가 각 간격마다 레이저 광선을 발사하면, 선회슈트(3)의 현재 형상에 따라서 레이저 광선이 반사되어 되돌아오는 시간이 불규칙하게 되므로, 이를 계장제어 컴퓨터(100)에서 거리값으로 환산하여 선회슈트(3) 모양을 모니터(103) 상에 도시하게 된다.

도 9는 선회슈트(3)에 이상이 없는 상태를 나타내고 있고, 도 10은 선회슈트(3) 부분 절단으로 인해 선회슈트(3)에서 반사되는 시간과 절단부분을 통과하여 기어박스(13) 본체에 레이저 광선이 부딪쳐서 되돌아오는 시간에 차이가 발생하여, 사선으로 표시되는 선회슈트(3)의 길이가 모니터(103) 화면 상에 짧게 나타난 상태를 도시하고 있다.

도 11은 장시간 사용에 따른 마모로 인해 선회슈트(3) 중간부분에 구멍이 발생된 상태를 도시하는데, 즉 선회슈트(3)의 구멍 발생 부분은 레이저 광선이 통과하여 기어박스(13)에 부딪쳐서 되돌아오는 만큼 수광 시간이 지연되므로, 도 11과 같은 형태의 사선으로 계장제어 컴퓨터(100)에서 감지되어 모니터(103)에 도시되게 된다.

정리하면, 선회슈트(3)에서 광석과 코크스가 1회분 노내로 장입되면, 전기제어 컴퓨터(102)가 선회슈트(3)를 270도 방향에서 정지시키도록 제어부(101)에서 제어하고, 유압 펌프(31a)를 기동시켜 프로파일메타(30)가 고로(1)내로 진입하도록한다. 프로파일메타(30)의 선단부인 랜스(40)에 부착되어 있는 광학센서 출광부(104)에서 발사되어 수광부(105)에서 감지하는 레이저 광선을 이용하여 선회슈트(3) 형상을 계장제어 컴퓨터(100)에서 구한 후 모니터(103)에 형상화되도록 한다.

이와 같은 작동이 연속적으로 행해져 노정 선회슈트의 탈락 및 손상여부를 종래의 조업자의 경험이 아닌 실제 프로파일 형상을 통해 조기에 감지할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명 노정 선회슈트 이상 검출장치는, 평상 조업시에도 조업자가 이상 징후를 발견한 경우, 수시로 노정 선회슈트의 형상을 측정하여 확인할 수 있도록 하여, 이상 발생시 신속하게 고로를 휴지하고 선회슈트를 교체할 수 있도록 함으로써, 생산량 증대와 노황 안정, 설비 안정에 기여하는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 유압 실린터(31)로 구동되어 고로(1) 내로 진입되는 선단부에 광학센서의 출광부(104) 및 수광부(105)가 구비되어 상부의 선회슈트(3) 측으로 레이저 광선을 출광 및 수광하는 프로파일메타(30)와;

   상기 출광부(104)에서 레이저 광선이 발사되고 측정물체에서 반사되어 수광부(105)에서 감지될 때까지의 시간과 속도에 의해 측정물체까지의 거리를 환산하는 계장제어 컴퓨터(100)와;

   상기 환산된 거리값을 선회슈트 모양으로 형상화시켜 도시하며, 상기 프로파일메타(30)의 전후진 동작을 제어하는 조작 기능이 구비된 모니터(103)와;

   선회슈트(3)의 정지위치를 파악하는 전기제어 컴퓨터(102)와;

   상기한 기기의 상호 동작을 제어하는 제어부(101)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 노정 선회슈트 이상 검출장치.