KR20110071310A - 고로내 송풍용 열풍온도 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 내로 공급되는 열풍의 온도를 일정하게 제어하기 위한 장치이다. 본 발명에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치는 축열실에서 가열된 고온의 열풍과 송풍기로부터 투입된 냉풍을 혼냉실에서 혼합시켜 고로 내부로 진입되는 열풍의 온도를 제어하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치에 있어서, 고로 열풍의 송풍과정에서 별도의 열풍온도측정기를 설치하지 않고, 냉풍온도, 냉풍유량, 및 축열실 온도로부터 열풍온도를 계산하고, 이에 의해 열풍온도를 일정하게 제어하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 온도제어에 있어서 열풍온도측정기의 잦은 고장과는 무관하게 안정적으로 조업을 도모할 수 있는 장점이 있다.

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Description

고로내 송풍용 열풍온도 제어장치{Appartus for controlling hot-air temperature in hot stove system}

본 발명은 열풍로에서 고로에 공급되는 열풍의 온도를 일정하게 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고로 열풍의 송풍과정에서 별도의 열풍온도측정기를 설치하지 않고, 냉풍온도, 냉풍유량, 및 축열실 온도로부터 열풍온도를 계산하고, 이에 의해 열풍온도를 일정하게 제어하는 장치에 관한 것이다.

현재 제철소에서 적용되고 있는 고로 송풍용 열풍로에서는 열풍로 연소실에서 가스와 에어에 의해 연소되어 발생된 열을 축열실에서 축적한 후 송풍단계에서 송풍기에 의하여 열풍을 상기 고로 내로 불어넣는다.

송풍과정에서는 축열기에 공기를 통과시켜서 열풍을 혼냉실로 공급하고, 송풍기로 부터 공급되는 냉풍을 상기 열풍에 혼합하여 상기 열풍의 온도를 제어하면서 고로내로 일정한 온도의 열풍을 공급한다. 이러한 송풍과정에서 가장 중요한 것은 안정된 작업환경을 구축하기 위해 고로로 공급되는 열풍의 온도가 일정한 고온을 유지해야 한다는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치의 개략도이다.

도 1에 따라 고로에 공급되는 열풍의 온도를 일정하게 유지시키는 제어장치에 대하여 설명하면, 축열실(11)에서는 열풍로의 연소운전의 열이 1400℃의 온도로 축열되고, 고로(60)로 투입되는 열풍은 송풍기(50)에서 발생되는 냉풍이 축열실(11), 연소실(12), 혼냉실(13), 및 열풍제어밸브(16)을 통과하면서 가열되어 공급된다. 상기 축열기(11)로 부터 가열된 열풍과 송풍기(50)로 부터 직접 공급되는 냉풍이 혼냉기(13)에서 혼합되어 열풍의 온도를 낮춘다. 따라서 혼냉실(13)로 공급되는 냉풍을 조절함으로써 고로(60)내로 공급되는 열풍의 온도를 제어 할수 있다.

고로(60)내로 공급되는 열풍의 온도는 고로(60) 투입구 직전에 설치된 열풍온도측정기(62)에서 측정되어 열풍온도제어기(63)로 입력된다. 열풍온도제어기(63)는 입력된 온도와 열풍온도설정기(64)에서 입력된 설정온도를 비교하여 차이가 있는 경우 냉풍유량제어밸브(15)에 제어신호를 송출하여 냉풍유량제어밸브(15)의 온-오프 동작에 의하여 고로내로 공급되는 열풍온도가 제어되는 것이다.

열풍로는 총 4기가 운용되고, 이들의 온도제어가 상기와 같은 방법으로 이루어짐에 따라 열풍로 송풍운전 교체시에 열풍온도가 변동되는 문제가 있으며, 고압 고온의 열풍이 빠른 속도로 흐르기 때문에 열풍온도측정기가 자주 고장이 발생하고, 고장이 발생하는 경우 열풍온도를 제어할 수 없는 문제가 있다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고로 열풍의 송풍과정에서 별도의 열풍온도측정기를 설치하지 않고, 냉풍온도, 냉풍유량, 축열실 온도로부터 열풍온도를 계산하고, 이에 의해 열풍의 공급 온도를 제어함으로써 열풍온도측정기의 영향을 받지 않는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치는 축열실에서 가열된 고온의 열풍과 송풍기로부터 투입된 냉풍을 혼냉실에서 혼합시켜 고로 내부로 진입되는 열풍의 온도를 제어하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치에 있어서, 상기 송풍기와 혼냉실을 연결하는 냉풍배관에 흐르는 냉풍의 온도를 측정하는 제1온도측정기, 상기 냉풍배관에 흐르는 냉풍의 유량을 측정하는 유량측정기, 상기 축열실의 온도를 측정하는 제2온도측정기, 상기 측정된 냉풍의 온도, 냉풍의 유량, 및 축열실의 온도로부터 고로 전단부에서의 열풍의 온도를 계산하는 연산부, 및 상기 계산된 열풍의 온도와 열풍온도설정기에서 설정된 열풍의 온도를 값을 비교하여 상기 냉풍배관에 설치된 냉풍유량제어밸브의 개폐를 조절하는 열풍온도제어기를 포함한다.

또한 상기 연산부는 하기 식에 의하여 0 ~ 1의 값을 가지는 열풍지수(T)를 계산하고, 미리 설정된 열풍온도 범위내에서 상기 열풍지수(T)에 비례하는 열풍온 도값으로 실제의 열풍온도값을 결정할 수 있다.

T={a+(b-0.5)+(c-0.5)}

a:축열실 온도지수,

b:냉풍 온도지수,

c:냉풍 유량지수.

상기 상기 축열실 온도지수(a)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 온도 범위내에서 축열실의 온도와 비례하고, 상기 냉풍 온도지수(b)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 온도 범위내에서 냉풍의 온도와 비례하고, 상기 냉풍 유량지수(c)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 유량 범위내에서 냉풍의 유량에 반비례한다.

또한 본 발명에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치는 상기 제1온도측정기와 상기 연산부 사이에 설치되어 냉풍의 온도를 표시하는 제1온도지시계를 더 포함할 수 있고, 상기 유량측정기와 상기 연산부 사이에 설치되어 냉풍의 유량을 표시하는 유량지시계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2온도측정기와 상기 연산부 사이에 설치되어 축열로의 온도를 표시하는 제2온도지시계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 고로 전단부에 열풍온도측정기를 설치하지 않고서도 고로 전단부의 열풍온도를 산출함으로써 수명이 짧은 열풍온도측정기를 절약할 수 있으며, 온도제어에 있어서 열풍온도측정기의 잦은 고장과는 무관하게 안정적으로 조업을 도모할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치에 대하여 살펴본다.

도2는 본발명에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치의 개략구성도이다. 송풍기(50), 축열실(11), 연소실(12), 혼냉실(13), 및 고로(60)은 배관에 의해 연결되어 있다. 고로(60) 내로 공급되는 열풍의 유량을 제어할 수 있도록 고로(60)와 혼냉실(13) 사이의 송풍배관(61)에는 열풍유량제어밸브(16)가 장착된다.

상기 송풍기(50)에 의해 공급되는 냉풍 중의 일부는 축열실(11)에서 가열되어 연소실(12)을 거쳐 혼냉실(13)로 공급된다. 혼냉실(13)은 송풍기(50)와 냉풍배관(14)으로 연결되어 있고, 송풍기(50)에서 공급되는 냉풍 중의 일부가 상기 혼냉실(13)에서 열풍과 혼합되어 열풍의 온도가 낮아진다.

상기 송풍기(50)와 혼냉실(13)은 냉풍배관(14)으로 연결되고, 상기 냉풍배관(14)에는 제1온도측정기(70)와 유량측정기(71)가 장착된다. 상기 제1온도측정기(70)는 송풍기(50)로 부터 냉풍배관(14)을 거쳐 혼냉실(13)로 공급되는 냉풍의 온도를 측정하고, 측정값을 연산부(75)로 송출한다. 제1온도측정기(70)와 연산부(75) 사이에는 측정된 온도값을 작업자가 볼 수 있도록 제1온도지시계(73)가 장착된다. 상기 유량측정기(71)는 송풍기(50)로부터 냉풍배관(14)을 거쳐 혼냉실(13)로 공급되는 냉풍의 유량을 측정하고, 측정값을 연산부(75)로 송출한다. 상기 유량측정기(71)와 상기 연산부(75) 사이에는 측정된 유량값을 작업자가 볼 수 있도록 유량지시계(76)가 장착된다.

상기 축열실(11)은 배관에 의해 한쪽은 연소실(12)에 연결되고, 다른 한쪽은 송풍기(50)와 연결되어서 연소단계에서 발생하는 연소열을 축적하고, 송풍과정에서 고로(60)내로 열풍을 공급할 수 있도록 송풍기(50)로부터 공급된 냉풍이 축열기내의 열풍을 밀어내어 혼냉실쪽으로 공급한다. 축열실(11)의 돔 상부에는 축열실(11)의 온도를 측정하고 측정된 온도값을 연산부(75)로 전송할 수 있는 제2온도측정기(72)가 장착된다. 또한 상기 측정된 온도를 작업자가 확인할 수 있도록 제2온도측정기(72)와 연산부(75)사이에 연결되어 제2온도지시계(74)가 장착된다.

연산부(75)는 상기 제1온도측정기(70), 상기 제2온도측정기(72), 및 상기 유량측정기(71)로부터 측정값들을 전송받을 수 있도록 각각 연결되고, 전송받은 각 측정값들을 각각 대응되는 지수(a, b, c)로 변환하여 열풍 온도를 계산한다. 연산부(75)는 계산된 열풍온도를 열풍온도제어부(63)에 전송하고, 열풍온도제어부(63)는 열풍온도설정기(64)에 의해 설정된 열풍온도와 전송받은 열풍온도를 비교하여 전송받은 열풍온도가 클 경우는 냉풍유량제어밸브(15)를 열어 냉풍을 증가시키고, 작을 경우에는 냉풍유량제어밸브(15)를 닫아 냉풍을 공급량을 감소시켜 열풍의 온도를 증가시킬 수 있다.

상기 연산부(75)에서 계산되는 열풍온도값은 하기 식(1)에 의해 계산된다.

T={a+(b-0.5)+(c-0.5)} - (1)

a는 축열기온도지수로서 미리 설정된 축열기온도 값과 비례하며 그 값은 0 ~ 1의 값을 가진다. 축열기(11)는 연소단계에서 1400℃까지 축열되고 유입되는 냉풍의 가열로 인하여 온도가 1200℃까지 하강한다. 출열기(11)의 온도 범위는 1200 ~ 1400 ℃로 설정된다. 예를 들어 초기 송풍단계 작동시 축열기(11)의 온도는 1400℃ 이기 때문에 a값은 1로 입력된다.

b는 냉풍온도지수로서 미리 설정된 냉풍온도 값과 비례하며 그 값은 0 ~ 1 의 값을 가진다. 냉풍온도는 통상적으로 200℃에서 관리되며, 냉풍온도 범위는 0 ~ 400℃로 설정된다. 예를 들어, 통상적인 경우에는 냉풍온도가 200℃이므로 b값은 0.5로 입력된다.

c는 냉풍유량지수로서 미리 설정된 냉풍의 유량값과 반비례하며 그 값은 0 ~ 1 의 값을 가진다. 냉풍유량의 범위는 0 ~ 1000 Nm³/min 로서 넓은 범위로 설정된다. 예를 들어, c값은 냉풍의 유량값과 반비례하는 값을 가지므로 측정된 냉풍의 유량값이 1000 Nm³/min인 경우에는 c값이 0으로 입력되고 0 Nm³/min인 경우에는 c값이 1로 입력된다.

T는 열풍온도지수로서 미리 설정된 범위의 열풍온도 값과 비례하며 그 값은 0 ~ 1 사이의 값을 가진다. 열풍온도계산기에 설정된 온도범위는 800 ~ 1600 ℃로 설정된다. 예를 들어, 열풍온도가 1200℃일 때의 온도지수(T)는 0.5이다.

도 3은 본 발명의 실시에 따른 축열실온도, 냉풍유량, 및 열풍온도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3에 근거하여 본 발명에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치의 작용을 설명한다.

작업자에 의해 고로내로 공급되는 열풍온도값이 1200℃로 설정된다. 이 경우 송풍과정 초기(101, 104)에는 축열실의 온도가 1400℃일 때에 송풍이 시작되고, 축 열실의 온도가 설정된 열풍온도에 비교할 때 높기 때문에 냉풍유량제어밸브로 개방신호가 출력되어 200 ℃의 냉풍이 1000 Nm³/min의 유량으로 공급된다. 혼냉실에서 열풍과 냉풍이 혼합되어 고로 내로 공급되는 열풍의 온도가 감소하게 된다. 이 과정에서의 온도지수를 계산하면, T=1+(0.5-0.5)+(0-0.5)}= 0.5 로 계산되어 이에 대응하는 온도는 1200℃이다.

송풍과정의 중기(102. 105)에는 축열실의 온도는 서서히 감소되고, 이에 따라 계산된 온도지수는 0.5보다 작아지게 되고 열풍온도제어기에서 냉풍유량제어밸브에 냉풍 유량을 줄일 수 있도록 제어신호를 송출한다.

송풍과정 말기(103, 106)에는 송풍시간이 길어짐에 따라 축열실의 온도는 1200℃까지 감소하고, 온도지수 값이 0.5로 유지하기 위해서는 냉풍제어밸프가 완전히 폐쇄되어 냉풍은 혼냉실로 공급되지 않는다. 이때의 온도지수 값을 계산하면, T=0+(0.5-0.5)+(1-0.5)}= 0.5 가 된다. 결과적으로 송풍과정의 초기에서 말기까지 송풍용 열풍온도선(107)이 1200℃로서 일정하게 유지되도록 열풍온도를 제어할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치의 개략구성도이다.

도 2는 본 발명의 따른 고로 송풍용 열풍온도 제어장치의 개략구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시에 따른 축열실온도, 냉풍유량, 및 열풍온도의 변화를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 20, 30, 40 : 열풍로

11 : 축열실 12 : 연소실

13 : 혼냉실 14 : 냉풍배관

15 : 냉풍제어밸브 16 : 열풍제어밸브

50 : 송풍기 62 : 열풍온도측정기

63 : 열풍온도제어기 64 : 열풍온도설정기

70 : 제1온도측정기 71 : 유량측정기

72 : 제2온도측정기 73 : 냉풍온도지시계

74 : 축열실온도지시계 75 : 연산부

76 : 냉풍유량지시계

Claims (6)

1. 축열실에서 가열된 고온의 열풍과 송풍기로부터 투입된 냉풍을 혼냉실에서 혼합시켜 고로 내부로 진입되는 열풍의 온도를 제어하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치에 있어서,

   상기 송풍기(50)와 혼냉실(13)을 연결하는 냉풍배관(14)에 흐르는 냉풍의 온도를 측정하는 제1온도측정기(70);

   상기 냉풍배관(14)에 흐르는 냉풍의 유량을 측정하는 유량측정기(71);

   상기 축열실(11)의 온도를 측정하는 제2온도측정기(72);

   상기 측정된 냉풍의 온도, 냉풍의 유량, 및 축열실의 온도로부터 고로 전단부(65)에서의 열풍의 온도를 계산하는 연산부(75); 및

   상기 계산된 열풍의 온도와 열풍온도설정기(64)에서 설정된 열풍의 온도를 값을 비교하여 상기 냉풍배관(14)에 설치된 냉풍유량제어밸브(15)의 개폐를 조절하는 열풍온도제어기(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연산부(75)는 하기 식(1)에 의하여 0 ~ 1의 값을 가지는 열풍지수(T)를 계산하고, 미리 설정된 열풍온도 범위내에서 상기 열풍지수(T)에 비례하는 열풍온 도값으로 실제의 열풍온도값을 결정하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치

   T={a+(b-0.5)+(c-0.5)} - (1)

   a:축열실 온도지수,

   b:냉풍 온도지수,

   c:냉풍 유량지수.
3. 청구항2에 있어서,

   상기 축열실 온도지수(a)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 온도 범위내에서 축열실의 온도와 비례하고, 상기 냉풍 온도지수(b)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 온도 범위내에서 냉풍의 온도와 비례하고, 상기 냉풍 유량지수(c)는 0 ~ 1의 값으로서 미리 설정된 유량 범위내에서 냉풍의 유량과 반비례하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치.
4. 청구항1에 있어서,

   상기 제1온도측정기(73)와 상기 연산부(75) 사이에 설치되어 냉풍의 온도를 표시하는 제1온도지시계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치.
5. 청구항1에 있어서,

   상기 유량측정기(71)와 상기 연산부(75) 사이에 설치되어 냉풍의 유량을 표시하는 유량지시계(76)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치.
6. 청구항1에 있어서,

   상기 제2온도측정기(72)와 상기 연산부(75) 사이에 설치되어 축열로(11)의 온도를 표시하는 제2온도지시계(74)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 송풍용 열풍온도 제어장치.

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