KR20090068893A

KR20090068893A - 래들 탕면 모니터링 장치

Info

Publication number: KR20090068893A
Application number: KR1020070136695A
Authority: KR
Inventors: 김태수
Original assignee: (주)윈티앤에스
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2009-06-29
Also published as: KR100957807B1

Abstract

본 발명은, 연주공정용 래들 내부의 초고온 탕면 상태에서도 카메라의 정상 작동을 유지시킬 수 있고, 카메라를 연주공정용 터렛(turret)의 외측 부분과 유선 연결하지 않으면서도 카메라에서 탕면을 촬영한 영상 데이터를 원격지의 주제어장치에 무선전송 가능하고, 래들 주변의 설비에 의한 고주파 영향을 받지 않으면서도 카메라의 디지털 영상 데이터를 주제어장치에 무선전송 가능하며, 주제어장치의 연산 알고리즘을 이용하여 탕면의 상태 예를 들어, 나탕의 직경, 탕면의 버블(bubble)에 대해 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 따라서 사용자는, 주제어장치에 연결된 개인용 컴퓨터에서 래들 내부의 탕면 상태를 더 정확하게 실시간으로 원격 모니터링할 수 있다.

래들, 탕면, 카메라, 무선통신, 주제어장치, 연산 알고리즘, 디스플레이, 버블

Description

래들 탕면 모니터링 장치{apparatus for monitoring melting surface in the laddle}

본 발명은 래들 탕면 모니터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래들 탕면의 고온 상태를 정확하게 원격 모니터링하도록 한 래들 탕면 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반 제철공정에서는 고로 내의 쇳물을 제선공정, 제강공정 및 압연공정에 의해 순차적으로 처리함으로써 철강제품을 제조하고 있다.

첫 번째 공정인 제선공정에서, 고로에 철광석을 장입한 후 철강석을 용해시킨다. 고로에 철광석을 장입하고 나서 쇳물을 출강할 때까지 5∼6시간 정도가 소요되며, 이때 쇳물의 온도가 최고 1,500℃까지 상승한다. 이러한 쇳물 즉 용선에는 통상적으로 철 성분 외에도 탄소(C)나 유황(S) 등과 같은 불순물이 함유되어 있다.

두 번째 공정인 제강공정에서, 고로에서 출강되는 쇳물의 성분은 철광석의 종류 및 산지에 따라 각기 다르므로 품질이 균일하고 좋은 철강 제품을 생산하기 위해서는 쇳물의 성분을 적절히 조절할 필요가 있다. 이를 위하여, 쇳물 내에 함유 된 불필요한 물질, 예를 들어 규소, 탄소, 황, 인 등을 쇳물에서부터 분리해내는 제조과정이 전로이다. 전로에서의 처리방법도 종래에는 단순히 대기와 같은 공기를 전로의 쇳물에 불어넣어주기 때문에 대기의 75%를 차지하는 질소가 주요 불순물 성분이 되는 문제점이 있었다.

그래서 공기 대신에 산소가스를 쇳물에 불어넣는 방법이 개발되어 실용화 단계에 이르렀다. 산소가스를 불어넣는 방법도, 전로의 용기 윗부분과 바닥 부분에서 각각 따로 산소가스를 쇳물에 불어넣은 방법과, 전로의 용기 윗부분 및 바닥부분에서 동시에 산소가스를 쇳물에 불어넣는, 최근에 개발된 방법으로 대별된다. 전로의 쇳물에 불어넣는 가스로는 일반적으로 산소와 불황성 가스가 사용되며, 산소와 함께 생석회 분말을 불어넣는 방식도 사용되고 있다.

철광석 대부분이 강의 성질에 좋지 않은 영향을 미치는 인(P) 성분을 함유하고 있으므로 강을 임의의 제품으로 형상화할 때 결함이 발생하기 쉽다. 이를 예방하기 위하여 인(P) 제거 과정을 진행하지만, 인 제거 과정 중에 슬래그(slag)가 발생한다. 슬래그는 강 염기성을 띠고 있다.

이러한 슬래그를 제거한 깨끗한 상태의 쇳물 탕을 나탕이라고 부른다. 나탕의 용강을 만들기 위해서는 가스 또는 생석회 분말 등의 주입량을 적정하게 조절할 필요가 있다. 이러한 용강은 연주과정을 거쳐서 슬라브(slab)나 블룸(bloom) 또는 빌릿(billet) 등의 반제품으로 제조된다.

그런데 지금까지는 래들 내부의 나탕의 탕면을 정확하게 모니터링할 수 있는 방법이 없었기 때문에 전로의 처리 후에 나오는 용강의 특성에 따라 가스 및/또는 생석회 분말의 양을 적당하게 조절할 수밖에 없었다. 이러한 래들 내부의 탕면 상태를 정확하게 파악할 수 있다면 가스와 생석회 분말의 주입량을 더욱 정확하게 조절할 수 있기 때문에 탕면 상태의 정확한 관측이 요구되고 있었다.

그러나 종래에는 탕면 관측 카메라(camera)가 탕면을 관측할 수 없는 초고온, 예를 들어 700℃ 이상 초고온의 환경에 그대로 노출될 경우 상기 카메라의 정상적인 작동을 기대할 수 없지만 이에 대한 충분한 보호책이 마련되지 않았기 때문에 상기 카메라를 탕면에 그대로 노출시킨 채 래들 암부에 설치하여 사용하는 것은 불가능하였다. 또한, 터렛(turret)의 설치 개소가 일방향 수평회전을 반복하기 때문에 상기 카메라와, 터렛으로부터 임의의 거리를 두고 이격하여 설치되는 유선 통신장치의 유선연결이 불가능하였다. 더욱이 터렛 주변에 고주파 설비가 설치되어 있기 때문에 아날로그 무선설비의 사용도 불가능하였다.

이러한 여러 가지 어려움 때문에 지금까지는 래들 내부의 초고온 탕면의 상태를 정확하게 원격 모니터링하기 위한 원격 모니터링 장치를 구축하지 못한 실정에 있었으므로 일반적으로 연주과정을 감시하기 위하여 래들 주변의 상황만을 단순히 모니터링(monitoring)하는 수준에 머무르고 있었다. 이로써 카메라를 탕면에 그대로 노출시킨 상태에서 탕면을 촬영하는 종래의 방식에서 발생하였던 인위적인 측정오차, 예를 들어 탕면에 발생된 버블(bubble)의 크기에 대한 측정오차가 비교적 큰 편이었다. 그 결과 제강의 순도를 향상시키기가 어려워 제품의 품질을 향상시킬 수가 없었다.

따라서 래들 내부의 탕면을 정확하게 원격 모니터링하기 위한 래들 탕면 모 니터링 장치를 구현하기 위해서는, 탕면이 700℃ 이상으로 되는 초고온 상태에서도 카메라를 정상적으로 작동할 수 있도록 초고온용 하우징(housing) 기술을 개발하여 사용하고, 터렛 설치 개소의 반복적인 일방향 수평회전에 대응할 수 있도록 카메라에 대응하는 무선통신장치를 사용하며, 특히 래들 주변의 설비로부터 방출되는 고주파를 극복할 수 있도록 디지털 무선통신장치를 사용하는 것이 절실히 요구된다. 또한, 광량조절 원격제어를 통한 탕면의 민감한 휘도에 대응하며, 탈부착 때에 래들 암 상의 동일한 위치에 정확하게 장착될 수 있도록 여러 가지 상황을 충분히 고려한 메커니즘으로 설계하는 것이 요구된다. 그리고 래들 탕면 모니터링 장치인 원격 주제어장치에 실시간으로 탕면의 상태를 디스플레이하기 위한 탕면 거리, 버블 영상 크기 등의 연산 알고리즘을 개발함으로써 인위적인 측정오차를 줄이면서도 탕면의 상태를 더 정확하게 원격 모니터링하는 것이 절실히 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은, 카메라의 정상적인 작동을 유지하면서도 래들 내부의 초고온 탕면을 모니터링할 수 있도록 한 래들 탕면 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 초고온 탕면의 상태를 더 정확하게 실시간으로 원격 모니터링할 수 있도록 한 래들 탕면 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 카메라가 촬영한 탕면의 상태를 나타내는 영상 데이터를 터렛 외측으로 무선전송 가능하도록 한 래들 탕면 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 래들 주변의 설비에 의한 고주파 영향을 받지 않으면서도 카메라의 영상 데이터를 터렛 외측으로 무선전송 가능하도록 한 래들 탕면 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치는, 연주공정용 터렛의 래들 내의 쇳물의 초고온 탕면을, 상기 래들의 캡부의 관통홀을 거쳐 관측하는 카메라와, 상기 탕면의 초고온에서도 상기 카메라의 정상 작동 을 유지할 수 있도록 상기 카메라를 둘러싸는 단열 밀폐 구조를 가진 카메라 하우징 구조체; 상기 카메라로부터 전송되는 상기 탕면의 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하여 무선으로 송신하는 제1 송수신장치; 상기 터렛의 외측으로 원격 배치되어, 상기 제1 송수신장치로부터 상기 디지털 영상 데이터를 무선으로 수신하는 제2 송수신장치; 및 상기 제2 송수신장치로부터 상기 탕면의 디지털 영상 데이터를 입력하여, 상기 탕면의 상태를 디스플레이하고, 또한 상기 탕면의 디지털 영상 데이터를 바탕으로 하여 상기 탕면의 크기 및 상기 탕면에 발생된 버블의 실제 크기를 연산하고 그 연산 값을 디스플레이함으로써 상기 탕면의 상태를 원격 모니터링하며, 아울러 상기 제2 송수신장치를 거쳐 상기 제1 송수신장치로 무선 전송되는 제어신호에 의해 상기 연주공정의 전반적인 제어와 상기 카메라의 제어를 하는 주제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 송수신장치는, 상기 터렛 주변에 설치된 고주파 설비로부터 발생하는 고주파의 영향으로 인하여 상기 아날로그 영상 데이터에 혼입된 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 제거부를 포함하고, 상기 제2 송수신장치는, 상기 제1 노이즈 제거부에 대응하는 제2 노이즈 제거부를 포함하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 상기 제1 송수신장치는, 상기 터렛의 수직축의 상단부에 형성된 홈부 내에 설치되는 것이 가능하다.

본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치는, 카메라의 정상 작동을 유지함과 아울러 연주공정용 래들 내부의 초고온 탕면의 상태를 촬영한 영상 데이터를 연주공정용 터렛의 외측으로 무선 전송할 수 있고, 또한 원격지의 주제어장치에 미리 마련된 알고리즘을 이용하여 탕면 상태의 측정 정확도를 향상시켜 탕면 상태를 더 정확하게 실시간으로 원격 모니터링할 수 있다. 그러므로 본 발명은 제강의 순도를 향상시켜 제강 제품의 품질을 향상시킬 수가 있고, 또한 상기 알고리즘을 이용하여 연산과정을 자동화함으로써 제강 생산성을 향상시켜 매출을 증대시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 래들 탕면 모니터링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 래들 탕면 모니터링 장치를 나타낸 개략적인 구성도로서, 연주공정용 터렛에 적용된 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치(100)는 카메라 하우징 구조체(200), 제1 송수신장치(300), 제2 송수신장치(400) 및 주제어장치(500)를 포함하여 구성된다.

여기서, 카메라 하우징 구조체(200)는, 연주공정용 터렛의 수직축(10)을 가운데 두고 좌, 우측으로 수평 연장한 제1 래들 암부(20)의 좌,우 선단부 상에 각각 수평회전용 수직축(21)을 개재하여 설치되며, 시시디(CCD) 카메라 등과 같은 카메라(1)를 내장하고 있다. 수직축(10)은, 연주공정의 진행을 위하여, 예를 들어 일방향으로 수평 회전되거나 반대방향으로 수평 회전되는 것이 가능하다.

래들부(40)의 1쌍의 좌, 우 래들(43) 중에서 임의의 래들(43), 예를 들어 어느 한 측 또는 양측 래들(43) 내에 있는 나탕(41)의 탕면(42)을 모니터링하려고 할 경우, 수직축(21)을 일방향으로 수평 회전시킨다. 이에 따라 카메라 하우징 구조체(200)가 해당 방향으로 수평 회전하므로 카메라(1)는, 제1 래들 암부(20)에 의해 전혀 가려지지 않은 채 탕면(42)을 촬영할 수 있는 위치로 이동될 수 있다.

반면에, 상기 모니터링한 래들(43)의 탕면(42)을 더 이상 모니터링하지 않으려고 할 경우, 카메라(1)를 초고온의 나탕(41)으로부터 최대한 보호하기 위하여, 수직축(21)을 반대방향으로 수평 회전시킨다. 이에 따라 카메라 하우징 구조체(200)가 해당 방향으로 수평 회전하므로 카메라(1)는 제1 래들 암부(20)에 의해 가려진 채 탕면(42)을 촬영할 수 없는 위치로 이동될 수 있다.

한편, 카메라 하우징 구조체(200)는, 초고온용 특수 하우징 기술을 접목한 것으로, 시판되고 있는 CCH-55XX 또는 CCH-60XX 계열의 고열형 하우징이 2중 단열 밀폐구조를 가지며, 700℃ 이상의 온도까지 사용 가능하다. 래들 내의 쇳물이 700℃보다 훨씬 높은 초고온이기 때문에 현재 시판 중인 고열형 하우징 내에 카메라를 설치할 경우 초고온 상태에서 카메라의 정상적인 작동이 불가능할 가능성이 있다. 따라서 본 발명의 카메라 하우징 구조체(200)는, 기존의 고열형 하우징의 외측에 서스(SUS) 재질의 챔버를 추가로 설치한 3중 챔버 구조를 채택함으로써 카메라(1)를 700℃보다 훨씬 높은 초고온의 환경에서도 안전하게 대응할 수가 있다.

카메라(1)는, 래들부(40)의 좌, 우 양측의 래들(43) 내에 있는 나탕(41)의 탕면(42)을, 해당 래들(43)의 상측으로 임의의 거리를 두고 각각 위치한 좌, 우 래 들 캡부(45)에 형성된 관통홀(47)을 통하여 각각 촬영함으로써 탕면(42)의 상태를 나타내는 영상 데이터를 출력한다. 좌, 우 양측의 래들 캡부(45)는, 제1 래들 암부(20)의 좌, 우 양측의 하부면 선단부에 각각의 래들 캡부 지지대(49)에 의해 지지되며, 제1 래들 암부(20)가 수평 상태를 유지한 채 수직 상하 이동됨에 따라 래들(43)을 개폐할 수가 있다. 한편, 각각의 래들(43)에 대응하는 카메라 하우징 구조체(200) 내에 카메라(1)가 1개씩 내장된 것처럼 도시되어 있으나, 실제로는 해당 카메라 하우징 구조체(200)에 2개 이상 복수개의 카메라(1)가 내장되는 것도 가능하다.

제1 송수신장치(300)는, 연주공정용 터렛으로부터 외측으로 상당한 거리를 두고 이격한 제2 송수신장치(400)와 무선 통신하는 것으로, 수직축(10)의 상단부에 형성된 홈부(11) 내에 설치될 수 있다. 더욱이, 제1 송수신장치(300)는, 연주공정에서 파티클(particle), 고열 등이 발생하는 열악한 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 보호함부(330)에 의해 보호될 수 있고, 보호함부(330)는 홈부(11)의 내측벽 일부분 상에 설치될 수 있다. 또한, 제1 송수신장치(300)는, 예를 들어 제1 래들 암부(20)의 상부면 상에 설치된 케이블(미도시)에 의해 카메라(1)와 유선 연결된다. 상기 케이블은, 연주공정의 초고온 환경과 같은 열악한 외부 환경으로부터 보호하기 위한 보호부에 의해 보호되는 것이 바람직하다.

제2 송수신장치(400)는, 제1 송수신장치(300)와 무선통신을 하는 것으로, 연주공정용 터렛으로부터 외측으로 임의의 거리를 두고 이격하여 배치된다.

주제어장치(500)는, 제2 송수신장치(400)와 유선 연결되어 카메라(1)가 촬영 한 래들 탕면의 상태를 원격 모니터링하며, 미리 마련된 알고리즘을 이용하여 탕면(42)의 직경 크기, 탕면(42)에 발생된 버블의 크기 등과 같은 래들 탕면의 상태를 더 정확하게 측정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 래들 탕면 모니터링 장치의 제1 송수신장치(300), 제2 송수신장치(400) 및 주제어장치(500)를 나타낸 상세 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 송수신장치(300)와 제2 송수신장치(400)가 임의의 거리를 두고 이격하여 배치되며, 서로 무선 통신을 하고, 제2 송수신장치(400)와 주제어장치(500)가 유선 연결된다.

여기서, 제1 송수신장치(300)는, 제1 노이즈 제거부(311), 제1 디지털 변환부(313), 제1 송수신부(315), 제1 안테나(317), 카메라 제어부(319)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 송수신장치(400)는, 제2 노이즈 제거부(411), 제2 디지털 변환부(413), 제2 송수신부(415), 제2 안테나(417)를 포함하여 구성될 수 있다. 주제어장치(500)는, 주제어부(510)와, 1개 이상의 개인용 컴퓨터(PC)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 노이즈가 거의 발생하지 않는 환경인 경우에는, 제1 노이즈 제거부(311)와 제2 노이즈 제거부(411)를 생략하는 것이 가능하다.

제1 송수신장치(300)에 있어서, 제1 노이즈 제거부(311)는, 예를 들어 주파수 변조 방식의 에프엠 변조기(FM modulator)로서, 카메라 하우징 구조체(200) 내의 카메라(1)가 촬영한 탕면(42)의 상태를 나타내는 아날로그 영상 데이터를 입력하고 나서 상기 아날로그 영상 데이터에 포함된 노이즈, 예를 들어 전기적, 주변 자기장의 노이즈를 제거하기 위하여 상기 아날로그 영상 데이터의 신호를 고주파 신호로 변조한다. 제1 노이즈 제거부(311)는, 제2 송수신부(400)에 설치된, 주파수 복조 방식의 에프엠 복조기(FM-demodulator)와 같은 노이즈 제어부(411)와 함께 구성함으로써 주제어장치(500)에 디스플레이되는 디지털 영상 데이터의 노이즈를 효과적으로 제거할 수가 있다.

제1 디지털 변환부(313)는, 제1 노이즈 제거부(311)에서부터 입력받은 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환한다. 이는, 제1 송수신부(315)가 아날로그 무선 송수신부인 경우, 제1 송수신부(315)가 제1 안테나(317)를 거쳐 아날로그 영상 데이터를 송신하면 상기 터렛 주변에 설치된 고주파 설비(미도시) 등으로부터 발생하는 고주파의 영향으로 인하여 상기 송신되는 아날로그 영상 데이터에 많은 노이즈가 혼입됨으로써 주제어장치(500)에 탕면(42)의 양호한 영상이 디스플레이되지 못하기 때문이다. 한편, 제1 디지털 변환부(313)는, 필요할 경우 상기 디지털 영상 데이터를 영상기록장치(미도시), 예를 들어 그 내부의 메모리부(미도시) 등에 저장하는 것이 가능하다.

제1 송수신부(315)는, 무선 통신 방식을 채택한 디지털 무선 송수신부로서, 제1 디지털 변환부(313)로부터 입력받은 디지털 영상 데이터 신호를 무선신호로 변환하여서 제2 송수신장치(400)에 무선 전송한다. 또한 제1 송수신부(315)는, 예를 들어 2.4GHz의 고주파수대역의 무선 통신방식을 이용하여 영상 혹은 데이터의 신호에 관계없이 안정적이며 고속으로 무선 통신할 수 있다. 제1 송수신부(315)는, 엠펙2(MPEG2), 엠펙4(MPEG4), 엠제이펙(M-JPEG) 등의 다양한 동영상을 완벽하게 지원 가능하며, 거리에 따라 대역폭을 자동 조절하여 최적의 송수신 상태를 유지할 수가 있다.

카메라 제어부(319)는, 카메라 하우징 구조체(200) 내의 카메라(1) 및 카메라 구동부(미도시)의 제반 동작을 제어하는 제어부로서, 제2 송수신장치(400)를 거쳐 주제어장치(500)로부터 입력받은 제어신호가 제1 송수신장치(300)의 제1 안테나(317), 제1 송수신부(315)를 거쳐 입력됨에 따라 카메라(1)의 고유의 기능, 예를 들어 줌(zoom), 조리개의 확대/축소 등의 제반 기능을 제어하고, 또한 카메라(1)의 상하 수직이동 및 좌우 회전운동을 하도록 카메라 구동부(미도시)를 제어한다.

제2 송수신장치(400)에 있어서, 제2 송수신부(415)는, 무선 통신 방식을 채택한 디지털 무선 송수신부로서, 제1 송수신장치(300)가 무선 전송한 디지털 영상 데이터를 제2 안테나(417)를 통하여 무선으로 수신한다. 또한 제2 송수신부(415)는, 예를 들어 2.4GHz의 고주파수대역의 무선 통신을 이용하여 영상 혹은 데이터의 신호에 관계없이 안정적이며 고속으로 무선 통신할 수 있다. 더욱이 제2 송수신부(415)는 주제어장치(500)에 의한 카메라(1)의 제어 또는 제1,2 송수신부(315),(415) 사이의 통신상태도 확인 가능하다.

한편, 제2 송수신부(415)는, 엠펙2(MPEG2), 엠펙4(MPEG4), 엠제이펙(M-JPEG) 등의 다양한 동영상을 완벽하게 지원 가능하며, 거리에 따라 대역폭을 자동 조절하여 최적의 송수신 상태를 유지할 수가 있다.

제2 노이즈 제거부(411)는, 예를 들어 주파수 복조 방식의 에프엠 복조기(FM-demodulator)로서, 제1 송수신장치(300)로부터 수신된 변조된 영상 데이터를 주파수 복조 기술을 통하여 원래의 영상 즉 카메라(1)가 촬영하였던 영상으로 복원 한다. 제2 노이즈 제거부(411)는, 제1 송수신장치(300) 내에 설치된, 주파수 변조 방식의 에프엠 변조기와 같은 제1 노이즈 제거부(311)와 함께 구성함으로써 주제어장치(500)에 디스플레이되는 디지털 영상 데이터의 노이즈를 효과적으로 제거할 수가 있다.

제2 디지털 변환부(413)는, 제2 노이즈 제거부(411)에서부터 입력받은 디지털 영상 데이터를, 카메라(1)가 전송하였던 영상으로 변환함으로써 실제의 탕면 영상을 제공할 수가 있다. 한편, 제2 디지털 변환부(413)는, 필요할 경우 상기 영상 데이터를 영상기록장치(미도시), 예를 들어 디브알(DVR) 등에 저장하는 것이 가능하다.

주제어장치(500)에 있어서, 주제어부(510)는, 연주공정의 전반에 걸쳐 제어를 하고 카메라(1) 및 카메라 구동부(미도시)의 제반 동작을 제어하는 제어부로서, 카메라(1)의 고유 기능, 예를 들어 줌(zoom), 조리개의 확대/축소 등의 여러 가지 기능을 제어하고, 카메라(1)의 상하 수직이동 및 좌우 수평회전을 가능하도록 카메라 구동부(미도시)를 제어한다.

더욱이 주제어부(510)는, 미리 개발하여 저장해둔 후술하는 알고리즘을 이용하여 제2 송수신부(415)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터를 분석한 후 분석 데이터를 개인용 컴퓨터(PC)에 전송한다. 이에 따라 상기 분석 데이터가 개인용 컴퓨터(PC)의 모니터 상에 디스플레이될 수 있다.

한편, 화면 설계에 따라서 개인용 컴퓨터(PC)의 모니터 상에 디스플레이되는 콘텐츠가 다양하게 구성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 주 제어 메뉴 화면 상에는, 래들 탕면의 영상을 디스플레이하는 부분, 출력 현재 시간과 화면 상의 디스플레이되는 래들 탕면의 직경 및 실제의 래들 탕면의 직경을 나타내는 부분, 계측 중량을 입력하는 창을 나타내는 부분, 래들 캡부의 관통홀과 탕면 사이의 거리를 입력하는 창을 나타내는 부분, 래들 캡부의 관통홀과 카메라 사이의 거리를 입력하는 창을 나타내는 부분, 탕면의 버블 영상 크기와 버블 스펙트럼 3차원 그래프를 나타내는 부분 등이 디스플레이되는 것이 가능하다.

한편, 설명의 편의상, 제1 송수신장치가 무선 통신으로 제2 송수신장치에 영상데이터를 송신되는 경우만을 설명하였지만, 제1 송수신장치가 무선 통신으로 제2 송수신장치로부터 주제어장치의 제어신호 등을 수신하는 경우도 가능하며, 설명의 편의상 이 부분에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치에 적용된, 탕면 직경을 연산하는 알고리즘을 나타낸 프로우 차트이고, 도 5는 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치에 적용된, 버블 크기를 연산하는 알고리즘을 나타낸 프로우 차트이다.

도 1의 주제어장치(500)의 알고리즘은 도 4에 도시된 바와 같이, 도 1의 카메라(1)와 래들 캡부(45)의 관통홀(47) 사이의 거리 및 탕면(42)의 직경 등을 연산하는 연산단계를 포함하여 구성될 수 있다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 제1 단계(S10)에서, 래들(43) 내의 쇳물의 총용적(V) 및 총용적(V)에 해당하는 쇳물의 총중량(M)을 수학식1에 의해 설정할 수 있다.

M

여기서, V는 래들 내의 쇳물의 총용적(Kg 단위)이고, R은 래들의 내측 하단부의 반경이고, r은 래들의 내측 상단부의 반경이고, h는 래들의 외측 바닥면에서부터 래들 내의 잔존 쇳물의 표면까지의 높이이고, M은 래들 내의 쇳물의 총중량(ton 단위)이고, 7.85는 철의 비중이다.

제2 단계(S20)에서, 래들(43) 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이(h1)를 수학식2에 의해 연산한다.

높이(h1) = (L - h)/M

여기서, h1은 래들 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이(mm 단위)이고, L은 래들의 외측 바닥면에서부터 래들의 상단부까지의 길이이고, h는 래들의 외측면 바닥면에서부터 래들 내의 잔존 쇳물의 표면까지의 높이이고, M은 래들 내의 쇳물의 총중량(ton 단위)이다.

제3 단계(S30)에서, 래들 캡부(45)와 탕면(42) 사이의 거리(d)를 수학식3에 의해 연산한다.

d = (M - M1)× h1

여기서, d는 래들 캡부와 탕면 사이의 거리이고, M1은 래들 내의 쇳물의 계량 용적에 해당하는 계량 총무게(ton 단위)이고, h1은 래들 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이이다.

제4 단계(S40)에서, 분당 연주량(M3)을 수학식4에 의해 연산한다.

M3 = M1/T

여기서, M3은 분당 연주량(ton 단위)이고, M1은 계량 용적에 해당하는 계량 총중량이고, T는 연주시간(분 단위)이다.

제5 단계(S50)에서, 카메라(1)와 탕면(42) 사이의 거리(d1) 대 카메라(1)와 래들 캡부(45)의 관통홀(47) 사이의 거리(d2)의 비율(rate1)을 수학식 5에 의해 연산한다.

Rate1 = {d2 + d3 + (M3 X T)}/d1

여기서, d1은 카메라와 탕면까지의 거리이고, d2는 카메라에서부터 래들 캡부의 관통홀까지의 거리이고, d3은 래들 캡부의 관통홀에서부터 초기 탕면까지의 거리이고, M3는 분당 연주량이고, T는 연주시간이다.

제6 단계(S60)에서, 래들 캡부(45)의 관통홀(47)의 실제 직경 대 도 3에 도시된 주 제어 메뉴 화면 상의 디스플레이된 직경의 비율(rate2)을 수학식 6에 의해 연산한다.

rate2 = D1/D2

여기서, D1은 래들 캡부의 관통홀의 실제 직경이고, D2는 주 제어 메뉴 화면 상의 디스플레이된 관통홀의 직경이다.

제7 단계(S70)에서, 래들(42) 내의 나탕(41)의 실제 직경(D3)을 수학식 7에 의해 연산한다.

D3 = D4 x rate1 x rate2

여기서, D3는 래들 내의 나탕의 실제 직경이고, D4는 주 제어 메뉴 화면 상에 디스플레이된 나탕의 직경이고, rate1은 카메라와 탕면 사이의 거리(d1) 대 카메라와 관통홀 사이의 거리(d2)의 비율이고, rate2는 관통홀의 직경 비율이다.

또한, 도 1의 주제어장치(500)의 알고리즘은, 도 5에 도시된 바와 같이, 탕면(42)의 버블 영상 크기 등을 연산하는 연산단계를 포함하여 구성될 수 있다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 제1 단계(S110)에서, 먼저, 계량무게, 주조 시작시간 보정값, 주조 종료시간 보정값, 래들 높이, 카메라와 래들 캡부 관통홀 사이의 거리, 래들 바닥 높이를 설정한다. 그런 다음, 각각의 설정된 값을 도 2의 주제어장치(500)의 개인용 컴퓨터(PC)의 키보드(key board)와 같은 입력수단에 의해 입력한다.

여기서, 계량무게는, 매 주조 때마다 변경되는, 래들(43) 내의 쇳물의 무게(ton 단위)이다. 주조 시작시간 보정값과 주조 종료시간 보정값은 각각 동영상에서 주조 시작시간과 주조 종료시간의 차이를 보정하기 위한 값이다. 래들 바닥 높 이는 래들(43)의 외측 바닥면에서부터 래들(43) 내의 잔존 쇳물의 표면까지의 높이이다.

제2 단계(S120)에서, 래들(43) 내의 실제적인 나탕 높이(C20)를 수학식2에 의해 연산한다.

C20 = h11 - h12 - h13

여기서, C20은 실제적인 나탕 높이이고, h11은 래들 높이이고, h12는 래들 캡부(45)의 관통홀(47)과 나탕 표면(42)까지의 거리이고, h13은 래들 바닥 높이이다.

제3 단계(S130)에서, 래들 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이(C30)를 수학식9에 의해 연산한다.

높이(C30) = C20/w

여기서, C30은 래들 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이(mm 단위)이고, C20은 래들(43) 내의 실제적인 나탕의 높이이고, w는 매 주조 때마다 변경되는, 래들 내(43) 내의 쇳물의 계량무게(ton 단위)이다.

제4 단계(S140)에서, 분당 연주량(C40)을 수학식10에 의해 연산한다.

C40 = T - w

T = t1 - t2 -t3

여기서, C40은 분당 연주량(ton 단위)이고, w는 매 주조 때마다 변경되는, 래들(43) 내의 쇳물의 무게(ton 단위)이고, T는 연주시간(분 단위)이고, t1은 동영상 파일의 총 재생시간(분 단위)이고, t2는 주조 시작시간 보정값이고, t3은 주조 종료시간 보정값이다.

제5 단계(S150)에서, 카메라(1)와 래들(43)의 탕면(42)간의 거리(C50)를 수학식11에 의해 연산한다.

C50 = CH + (C40 X C X C30)

여기서, C50는 카메라(1)와 탕면까지의 거리이고, CH는 카메라(1)와 래들 캡부(45)의 관통홀(47)간의 거리이고, C40은 분당 연주량(ton 단위)이고, C는 동영상파일의 현재 재생시간(분 단위)이고, C30은 래들 내의 쇳물 1톤(ton) 당 쇳물의 높이(mm 단위)이다.

제6 단계(S160)에서, 높이 비율(C60)을 수학식12에 의해 연산한다.

C60 = C50/CH

여기서, C60은C50 대 CH의 비율이다. C50는 카메라(1)와 탕면까지의 거리이고, CH는 카메라(1)와 래들 캡부(45)의 관통홀(47)간의 거리이다.

제7 단계(S170)에서, 버블의 실제 크기(C80)를 수학식13에 의해 연산한다.

C80 = C70/C60

여기서, C80은 버블의 실제 크기이다. C70은 나탕 크기로서, 이미지 상의 타원형 버블의 레펫(feret) 직경 값으로 모든 각도에서의 페렛 직경 값의 평균값이다. C60은 수학식 12의 높이 비율이다.

상기한 바와 같이 구성된 래들 탕면 모니터링 장치와 알고리즘을 이용하면, 사용자(미도시)는 주제어장치(500)의 개인용 컴퓨터(PC)의 모니터 상에 디스플레이되는 주 제어 메뉴 화면을 통하여 탕면(42)의 상태를 더 정확하게 원격 모니터링할 수 있다.

즉, 제1 송수신장치(300)가, 카메라(1)에 의해 촬영된 탕면(42)의 영상 데이터를 연주공정용 터렛 외측의 제2 송수신장치(400)에 무선 전송하고, 제2 송수신장치(400)가 상기 영상 데이터를 주제어장치(500)에 유선 전송함에 따라 개인용 컴퓨터(PC)의 모니터 상에 상기 주 제어 메뉴 화면이 디스플레이된다.

상기 주 제어 메뉴 화면의 해당 부분에는 각각 래들 탕면 영상, 출력 현재 시간, 디스플레이된 나탕 직경 및 실제의 나탕 직경이 디스플레이되고, 또한 해당 부분에 계측 중량을 입력하는 창, 래들 캡부의 관통홀과 탕면 사이의 거리를 입력하는 창, 래들 캡부의 관통홀과 카메라 사이의 거리를 입력하는 창, 탕면의 버블 영상 크기와 버블 스펙트럼 3차원 그래프가 디스플레이된다.

이어, 사용자가, 해당 창에 각각 래들 캡부의 관통홀과 탕면 사이의 거리를 입력하고 래들 캡부의 관통홀과 카메라 사이의 거리 등을 입력하면, 주제어장치(500)의 미리 마련된 알고리즘에 의해 연산된 나탕의 직경 값이 해당 주 제어 메뉴 화면에 디스플레이된다. 따라서 사용자가 탕면의 상태를 더 정확하게 실시간으 로 원격 모니터링할 수 있다.

따라서 본 발명은, 연주공정용 래들 내부의 탕면이 초고온으로 높은 상태에서도 카메라의 정상 작동을 유지시키고, 또한 카메라가 촬영한 탕면의 영상 데이터를, 래들 주변의 설비에 의한 고주파 영향을 받지 않으면서도 연주공정용 터렛의 외측으로 무선 전송하고, 주제어장치의 미리 마련된 알고리즘을 이용하여 인위적인 측정오차를 줄임으로써 탕면의 직경, 버블 크기 등을 더 정확하게 원격 모니터링할 수가 있다. 그러므로 본 발명은, 제강의 순도를 향상시켜 제강 제품의 품질을 향상시킬 수가 있고, 또한 상기 알고리즘을 이용하여 연산과정을 자동화함으로써 제강 생산성을 향상시켜 매출을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 언급된 바람직한 실시예들과 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치의 개략적인 구성도로서, 연주공정에 적용된 예시도이다

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 래들 탕면 모니터링 장치의 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 주제어장치를 나타낸 상세 블록도이다.

도 3은 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치의 모니터에 디스플레이된 주 제어 메뉴의 화면을 나타낸 예시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치에 적용된, 탕면 직경을 연산하는 알고리즘을 나타낸 프로우 차트이다.

도 5는 본 발명에 의한 래들 탕면 모니터링 장치에 적용된, 버블 크기를 연산하는 알고리즘을 나타낸 프로우 차트이다.

Claims

연주공정용 터렛의 래들 내의 쇳물의 초고온 탕면을, 상기 래들의 캡부의 관통홀을 거쳐 관측하는 카메라와, 상기 탕면의 초고온에서도 상기 카메라의 정상 작동을 유지할 수 있도록 상기 카메라를 둘러싸는 단열 밀폐 구조를 가진 카메라 하우징 구조체;

상기 카메라로부터 전송되는 상기 탕면의 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하여 무선으로 송신하는 제1 송수신장치;

상기 터렛의 외측으로 원격 배치되어, 상기 제1 송수신장치로부터 상기 디지털 영상 데이터를 무선으로 수신하는 제2 송수신장치; 및

상기 제2 송수신장치로부터 상기 탕면의 디지털 영상 데이터를 입력하여, 상기 탕면의 상태를 디스플레이하고, 또한 상기 탕면의 디지털 영상 데이터를 바탕으로 하여 상기 탕면의 크기 및 상기 탕면에 발생된 버블의 실제 크기를 연산하고 그 연산 값을 디스플레이함으로써 상기 탕면의 상태를 원격 모니터링하며, 아울러

상기 제2 송수신장치를 거쳐 상기 제1 송수신장치로 무선 전송되는 제어신호에 의해 상기 연주공정의 전반적인 제어와 상기 카메라의 제어를 하는 주제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 래들 탕면 모니터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 송수신장치는, 상기 터렛 주변에 설치된 고주파 설비로부터 발생하는 고주파의 영향으로 인하여 상기 아날로그 영상 데이터에 혼입된 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 제거부를 포함하고, 상기 제2 송수신장치는, 상기 제1 노이즈 제거부에 대응하는 제2 노이즈 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 래들 탕면 모니터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 송수신장치는, 상기 터렛의 수직축의 상단부에 형성된 홈부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 래들 탕면 모니터링 장치.