KR20040059024A - 용선의 중심점 온도 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철, 제강공정 중 원료소결공장에서 고로로부터 출선되는 용선의 온도를 정확히 검출하기 위하여 용선의 중심점을 산출하여 온도를 검출하는 용선의 중심점 온도 검출방법에 관한 것이다.

본 발명은 측정노즐의 경동각도(θ)를 고정시킨 상태에서 주행대차를 이동시키면서 용선의 X축 방향 온도분포를 검출하는 단계와, 상기 주행대차의 주행거리(L1)를 고정시킨 상태에서 상기 측정노즐의 경동각도(θ)를 조정하면서 용선의 Y축 방향 온도분포를 검출하는 단계와, 상기 검출된 X, Y축 온도분포에서 온도 비교를 통해 용선구간을 구분하고 상기 구분된 X, Y축 용선구간의 중심을 용선중심점(P)으로 산출하는 단계와, 상기 산출된 용선중심점(P)에 상기 용선온도 검출장치의 온도센서가 위치하기 위한 상기 주행대차의 주행거리(L1)와 측정노즐의 경동각도(θ)를 산출하는 단계와, 상기 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)에 따라 상기 주행대차 및 측정노즐을 이동시킨 후, 상기 온도센서로 용선의 중심점 온도를 검출하는 단계와, 상기 검출된 용선중심점 온도를 설정된 기준온도범위와 비교하는 단계와, 상기 검출된 용선중심점 온도가 설정된 기준온도범위를 벗어난 경우 상기 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)를 조금씩 변화하여 용선중심점 온도를 재 검출하는 단계로 이루어진다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명은 정확한 용선중심점 온도를 검출하여, 안정된 용선의 품질관리 및 노황관리가 가능해진다.

Description

용선의 중심점 온도 검출방법{A METHOD FOR DETECTING CENTER TEMPERATURE OF CHARTER}

본 발명은 제철, 제강공정 중 원료소결공장에서 고로로부터 출선되는 용선의 온도를 검출하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용선의 수직, 수평 방향의 온도 분포도를 통해 용선의 중심점을 산출하고, 정확한 용선온도를 검출하는 용선의 중심점 온도 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고로의 외부로 출선되는 용선의 온도는 용선품질평가 및 노내 상황을 파악하는 노열관리 정보로 이용되는데, 상기 용선의 온도는 용선을 생산하는데 필요한 광석의 배합량, 열풍의 온도 및 풍량 등의 조업조건을 좌우한다. 또한, 조업조건의 변경은 용선의 품질 및 원가계산과 연결되므로 정확한 용선 온도 검출이 요구된다.

도1은 통상적인 용선온도 검출장치의 개략 구성도로서, 고로의 출선구(2)에서 용선이 분출되면 상기 용선온도 검출장치(10)는 주행대차(3)를 대기위치(P1)에서 운전자가 설정한 주행거리(L1)까지 전진시킨 후, 측정부(4)가 출선구(2)측으로 선회 동작하도록 운전자가 설정한 경동각도(θ)만큼 측정노즐(5)을 경동시키고, 온도센서(6)를 운전자가 설정한 송출길이(L2)만큼 송출시켜 용선의 온도를 검출한다.

상기 용선온도 검출장치(10)에서 주행대차(3)의 주행거리(L1), 측정노즐(5)의 경동각도(θ) 및 온도센서(6)의 송출길이(L2)는 상호 연동하여 조합되어지는데, 이는 운전자가 용선의 중심점을 육안으로 판단하여 상기 중심점으로 온도센서(6)를이동시키도록 설정된다. 보다 상세하게, 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)를 운전자가 설정하는 이유는 상기 측정노즐(5)의 경동각도(θ)가 고정된 경우 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)를 조절하여 용선의 중심점으로 상기 온도센서(6)를 이동시키기 위해서이다. 또한, 상기 측정노즐(5)의 경동각도(θ)를 설정하는 이유는 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)가 고정된 경우 상기 측정노즐(5)의 경동각도(θ)를 조절하여 용선의 중심점으로 상기 온도센서(6)를 이동시키기 위해서이다. 더하여, 상기 온도센서(6)의 송출길이(L2)를 운전자가 설정하는 이유는 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1) 및 측정노즐(5)의 경동각도(θ)가 고정된 경우 상기 고가의 온도센서(6)를 낭비하지 않고 상기 온도센서(6)가 산화되기 전에 용선의 중심점 온도를 검출하기 위해서이다.

상기 고로에서 출선되는 용선은 슬래그(Slag)와 함께 분출되지만 상기 용선과 슬래그의 온도는 일정 온도 이상의 온도차이가 발생된다. 도2a 및 도2b는 용선중심점의 온도와 그 주변 온도를 도시한 온도분포도로서, 용선의 중심점과의 거리가 멀어질수록 온도의 편차는 현격한 차이를 보인다. 따라서, 정확한 용선의 온도를 검출하기 위해서 운전자는 상기 용선온도 검출장치(10)의 온도센서(6)가 용선중심점 온도를 검출할 수 있도록 상기 용선온도 검출장치(10)를 조정해야 한다.

그리고, 상기 용선의 중심점은 출선시간이 경과됨에 따라 고로 내부의 용선의 잔존량 및 열풍의 풍량 및 풍압에 의해 변동된다. 도3은 시간대별로 출선되는 용선의 상태를 도시한 것이다. 도3을 참조하여, 출선 초기(T1) 상기 용선의 상태는 많은 양의 용선이 고로 내부에 존재하고 풍량 및 풍압이 일정하여 분출각도 및 속도가 일정하지만, 출선시간이 경과(T2~T3)됨에 따라 풍량 및 풍압이 일정한데 반해 고로 내부의 용선 잔존량이 현저히 감소하여 상기 용선의 분출각도가 상승하게 된다. 또한, 출선이 거의 끝나가는 시점(T4)에서는 용선과 슬래그가 비산되어 용선의 중심점이 급격히 변동된다. 따라서, 상기 용선온도 검출장치(10)의 측온점도 출선시간 경과에 따라서 변동되어야 하는데, 비산되는 용선의 중심점을 운전자가 수작업으로 판단하여 상기 용선온도 검출장치(10)의 주행거리(L1), 경동각도(θ) 및 송출길이(L2)를 매번 설정하기는 어렵다. 그리고, 상기 용선온도 검출장치(10)의 온도센서(6)가 용선의 중심점이 아닌 다른 위치를 측정하여 온도 검출값을 전송할 경우, 오검출된 온도 검출값에 의해 결정된 조업조건은 노열관리 및 용선품질 관리에 악영향을 미치게 되고 나아가 설비 전체의 고장을 유발할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 용선의 수직, 수평 방향 온도 분포도를 검출하여 이로부터 용선의 중심점을 산출하고, 용선온도 검출장치를 상기 산출된 용선의 중심점으로 이동시켜 용선의 중심점 온도를 검출하는 용선의 중심점 온도 검출방법에 관한 것이다.

도1은 통상적인 용선 온도 검출장치의 개략 구성도이다.

도2a 및 도2b는 고로 출선구의 주변 온도 분포도이다.

도3은 시간대별 출선되는 용선의 배출 상태도이다.

도4a 내지 도4d는 본 발명에 의한 출선중인 용선의 수평, 수직방향 온도를 검출하는 방법 및 검출된 온도분포도이다.

도5a는 본 발명에 의해 산출된 용선구간을 나타낸 좌표도이고, 도5b 및 도5c는 도5a의 용선중심점 위치와 용선온도 검출장치의 상관관계를 도시한 좌표도이다.

도6은 본 발명에 의한 용선의 중심점 온도 검출방법을 나타낸 플로우차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

3: 주행대차 4: 측정부

5: 측정노즐 6: 온도센서

10: 용선온도 검출장치 20: 제어부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 방법은 고로 출선구 방향으로 수평 이동하는 주행대차와, 상기 주행대차에 고정 설치되어 소정 각도 경동하는 측정노즐과, 상기 측정노즐내부에 설치되어 송출 가능한 온도센서를 포함하는 용선온도 검출장치에서 용선의 중심점 온도 검출방법에 있어서,

1) 상기 측정노즐의 경동각도(θ)를 고정시킨 상태에서 상기 주행대차를 이동시키면서 용선의 X축 방향 온도분포를 검출하는 단계;

2) 상기 주행대차의 주행거리(L1)를 고정시킨 상태에서 상기 측정노즐의 경동각도(θ)를 조정하면서 용선의 Y축 방향 온도분포를 검출하는 단계;

3) 상기 검출된 X, Y축 온도분포에서 온도 비교를 통해 용선구간을 구분하고 상기 구분된 X, Y축 용선구간의 중심을 용선중심점(P)으로 산출하는 단계;

4) 상기 산출된 용선중심점(P)에 상기 용선온도 검출장치의 온도센서가 위치하기 위한 상기 주행대차의 주행거리(L1)와 측정노즐의 경동각도(θ)를 산출하는 단계;

5) 상기 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)에 따라 상기 주행대차 및 측정노즐을 이동시킨 후, 상기 온도센서로 용선의 중심점 온도를 검출하는 단계;

6) 상기 검출된 용선중심점 온도를 설정된 기준온도범위와 비교하는 단계; 및

7) 상기 검출된 용선중심점 온도가 설정된 기준온도범위를 벗어난 경우 상기 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)를 조금씩 변화하여 용선중심점 온도를 재 검출하는 단계

로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치로서 용선온도 검출장치는 도1의 일반적인 용선온도 검출장치의 구성도를 참조하여 설명된다.

상기 용선온도 검출장치(10)는 레일 위에 이동 가능하도록 설치되어 고로로부터 용선이 배출되면 대기위치(P1)에서 설정된 주행거리(L1)만큼 이동하는 주행대차(3)와, 상기 주행대차(3)와 연결되어 용선이 고로로부터 배출되는 출선구(2)를 선회하는 측정부(4)와, 상기 측정부(4)로부터 돌출되어 상기 측정부(4)와 이루는 각도가 설정된 경동각도(θ)인 측정노즐(5)과, 상기 측정노즐(5) 내부에 설치되어 일단은 설정된 송출길이(L2)만큼 상기 측정노즐(5)로부터 송출되어 용선의 온도를 검출하는 온도센서(6), 상기 온도센서(6)에서 검출된 용선온도를 참조하여 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)와 상기 측정노즐(5)의 경동각도(θ)를 설정하고, 설정된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)만큼 상기 주행대차(3)와 측정노즐(5)이 동작하도록 설비를 구동시키는 제어부(20)를 포함한다.

상기 서술한 용선온도 검출장치(10)의 본 발명에 따른 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4 및 도6을 참조하면, 고로로부터 용선이 출선되기 시작하면(S31) 용선의 온도를 검출하기 위해 대기위치(P1)에서 대기하고 있던 상기 용선온도 검출장치(10)를 상기 측정노즐(5)이 용선중심점 포착 초기위치(B)에 위치하도록 이동시킨다(S32).

그 다음, 도4a에 도시된 바와 같이, 상기 용선온도 검출장치(10)의 측정노즐(5)을 용선중심점 포착 초기위치(B)에 고정시킨 후, 상기 주행대차(3)를 용선의 출선방향에 수직한 X축 방향으로 이동시키면서 출선중인 용선의 X축 방향온도분포를 검출한다. 그리고, 상기 측정노즐(5)이 X축 제한위치(A)에 도달하면, 상기 주행대차(3)를 반대로 후진시키면서 용선의 X축 방향 온도분포를 검출한다(S33,S34). 이와 같이, X축 용선의 온도를 반복하여 검출함으로서 온도검출정보의 오차발생율을 감소시킨다. 상기 측정된 X축 방향 온도분포는 도4b와 같이 나타낼 수 있다.

이어서, 도4c에 도시된 바와 같이, 상기 용선온도 검출장치(10)의 주행대차(3)는 용선중심점 포착 초기위치(B)에 고정시킨 후, 상기 측정노즐(5)을 용선의 출선방향에 수평인 Y축 방향으로 경동시키면서 출선중인 용선의 Y축 방향 온도분포를 검출한다(S35). 상기 측정노즐(5)이 Y축 제한위치(C)에 도달하면, 상기 측정노즐(5)을 반대 방향으로 경동시키면서 용선의 Y축 방향 온도분포를 검출한다. 이와 같이, Y축 용선의 온도를 반복하여 검출함으로서 온도검출정보의 오차발생율을 감소시킨다. 상기 측정된 Y축 방향 온도분포는 도4d와 같이 나타낼 수 있다.

그리고, 상기 측정된 X, Y축 방향 온도분포로부터 용선중심점을 산출한다(S36). 도5a 내지 도5c를 참조하여 설명하면, 용선중심점 포착 초기위치(B)를 기준으로 하여 X축 좌표는 용선의 X축 방향 온도분포를 나열하고 Y축 좌표에 용선의 Y축 방향 온도분포를 나열한다. 상기와 같은 X, Y축 온도분포로부터 온도차이에 따라 용선주변온도와 용선온도를 구분하여 분리된 용선온도에 해당되는 구간을 용선구간으로 선정한다. 또한, 상기 선정된 용선구간을 이등분하여 용선중심점을 산출하는데, 이는 도5a에 도시된 좌표도를 통해 알 수 있다. X는 X축방향 용선구간이고 Y는 Y축 방향 용선구간으로서, 이를 각각 이등분하여 만나는 지점 P(X',Y')가 용선의 중심점이 된다.

그리고, 상기 산출된 용선중심점(P)에 대응하는 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)와 측정노즐(5)의 경동각도(θ)를 산출한다(S37). 그 과정은 도5b에 도시된 좌표도를 참조하여 설명한다.

상기 산출된 용선중심점(P)과 임의의 기준점(D)을 직선으로 연결하고, 상기 측정부(4)로부터 측정노즐(5)이 돌출되는 지점(E)이 상기 기준점(D)과 직각이 되도록 상기 측정노즐 돌출점(E)과 기준점(D)을 연결하고, 다시 측정노즐 돌출점(E)과 상기 용선중심점(P)을 연결하여 가상의 삼각형을 만든다. 이렇게 형성된 가상의 직각 삼각형을 통해 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1)와 측정노즐(5)의 경동각도(θ)를 산출할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 용선중심점(P)의 온도를 정확하게 검출하기 위해서 상기 온도센서(6)는 상기 용선중심점(P)에 도달해야 하는데, 빗변(a)은 상기 측정노즐 돌출점(E)과 용선중심점(P)을 연결하는 직선이므로 상기 빗변(a)은 상기 측정노즐(5)의 길이와 온도센서(6)의 송출길이(L2)의 합이 된다. 또한, 피타고라스의 정의에 따라 빗변(a)을 알고 상기 기준점(D)과 용선중심점(P)간의 각을 알면 밑변(b)과 높이(c)를 산출할 수 있으며, 가상의 직각삼각형에 따라 빗변(a)과 높이(c)가 이루는 각(θ)을 계산할 수 있다. 상기 각(θ)은 상기 측정노즐(5)의 최적 경동각도(θ)가 되고, 밑변(b)은 상기 주행대차(3)의 최적 주행거리(L1)가 된다.

도5c는 운전자에 의해 상기 온도센서(6)의 송출길이(L2)가 변동되었을 때 재산출되는 최적 주행거리(L1) 및 경동각도(θ)를 도시한 좌표도로서, 상기 온도센서(6)의 송출길이(L2)에 의해 빗변이 (a)에서 (s)로 바뀌면, 피타고라스의 정의에 따라 가상의 직각 삼각형은 내각(180°)을 유지하고 정해진 빗변(a)을 만족하면서 상기 기준점(D)과 측정노즐의 돌출점(E)이 직각인 가상의 직각 삼각형으로 변화한다. 이렇게 변화된 직각 삼각형을 통해 다시 주행대차(3)의 주행거리(b+β)와 측정노즐(5)의 경동각도(θ)는 산출된다.

그 다음, 이와 같이 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)에 따라 상기 주행대차(3) 및 측정노즐(5)을 구동시킨다. 즉, 상기 주행대차(3)를 주행거리(L1)만큼 전진(S38)시킨 후, 상기 측정부(4)가 용선의 중심점(P)을 선회(S39)하면서 상기 측정노즐(5)은 경동각도(θ)로 경동시킨다(S40).

그 다음, 앞서 설정된 온도센서의 송출길이(L2)만큼 온도센서가 송출되어(S41) 용선중심점(P)의 온도를 검출하고(S42), 상기 온도센서(6)에서 검출된 용선중심점(P)의 온도는 제어부(20)로 전송된다.

이와 같이, 상기 검출된 용선중심점(P)의 온도를 설정된 기준온도범위와 비교한다(S43). 상기 용선중심점(P)의 온도가 미리 설정된 기준온도범위를 벗어나지 않을 경우, 상기 용선온도 검출장치(10)는 대기위치(P1)로 복귀된다(S44).

반대로, 상기 검출된 용선중심점(P)의 온도가 설정된 기준온도범위를 벗어나면, 상기 용선중심점(P) 온도를 재 검출한다. 상기 주행대차(3)의 주행거리(L1) 및 측정노즐(5)의 경동각도(θ)에 변화를 주어 상기 용선중심점(P)의 온도를 재검출하고(S50~S53), 운전자가 감지할 수 있도록 경보신호를 출력한다(S54). 그러나, 상기용선중심점(P)의 온도가 몇 차례의 재검출에도 불구하고 설정된 편차허용치를 벗어나는 경우 용선중심점(P) 온도 검출이 실패된 것으로 간주하고(S55), 상기 용선온도 검출장치(10)를 대기위치(P1)로 복귀시킨다(S44).

본 발명은 출선중인 용선의 수직, 수평방향에서 용선온도와 주변온도를 검출하고 검출된 온도에서 용선온도 구간을 분리하여 용선구간 중 온도가 제일 높은 용선중심점을 프로그램에 의해 산출함으로서, 정확한 용선중심점 온도가 용선품질관리 및 노황관리에 필요한 정보로 이용되어 설비의 안전성이 향상되고, 프로그램에 의해 모든 작업이 이루어짐으로서 인력 낭비를 방지하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고로 출선구 방향으로 수평 이동하는 주행대차와, 상기 주행대차에 고정 설치되어 소정 각도 경동하는 측정노즐과, 상기 측정노즐내부에 설치되어 송출 가능한 온도센서를 포함하는 용선온도 검출장치에서 용선의 중심점 온도 검출방법에 있어서,

   1) 상기 측정노즐의 경동각도(θ)를 고정시킨 상태에서 상기 주행대차를 이동시키면서 용선의 X축 방향 온도분포를 검출하는 단계;

   2) 상기 주행대차의 주행거리(L1)를 고정시킨 상태에서 상기 측정노즐의 경동각도(θ)를 조정하면서 용선의 Y축 방향 온도분포를 검출하는 단계;

   3) 상기 검출된 X, Y축 온도분포에서 온도 비교를 통해 용선구간을 구분하고 상기 구분된 X, Y축 용선구간의 중심을 용선중심점(P)으로 산출하는 단계;

   4) 상기 산출된 용선중심점(P)에 상기 용선온도 검출장치의 온도센서가 위치하기 위한 상기 주행대차의 주행거리(L1)와 측정노즐의 경동각도(θ)를 산출하는 단계;

   5) 상기 산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)에 따라 상기 주행대차 및 측정노즐을 이동시킨 후, 상기 온도센서로 용선의 중심점 온도를 검출하는 단계;

   6) 상기 검출된 용선중심점 온도를 설정된 기준온도범위와 비교하는 단계; 및

   7) 상기 검출된 용선중심점 온도가 설정된 기준온도범위를 벗어난 경우 상기산출된 주행거리(L1)와 경동각도(θ)를 조금씩 변화하여 용선중심점 온도를 재 검출하는 단계

   로 이루어짐을 특징으로 하는 용선의 중심점 온도 검출방법.