KR20110072934A - Apparatus for detecting level of molten iron using a pressure sensor - Google Patents

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KR20110072934A
KR20110072934A KR1020090130051A KR20090130051A KR20110072934A KR 20110072934 A KR20110072934 A KR 20110072934A KR 1020090130051 A KR1020090130051 A KR 1020090130051A KR 20090130051 A KR20090130051 A KR 20090130051A KR 20110072934 A KR20110072934 A KR 20110072934A
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박태준
한무호
김태원
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Abstract

PURPOSE: A device for measuring molten metal level using pressure sensor is provided to analyze the surface shape of molten metal by arranging a plurality of pressure sensors around a molten metal container. CONSTITUTION: A device for measuring molten metal level using pressure sensor comprises a pressure sensor(144) and a signal processing unit(150). The pressure sensor is installed on a wall of a molten metal container(130) which is located on the lower part of a furnace. The pressure sensor converts pressure intension into electric signals according to the load of a molten metal(131) stored in the molten metal container. The signal processing unit detects the electric signal inputted from the pressure sensor. The signal processing unit calculates the level of the molten metal of the container. The pressure sensor comprises upper and lower pressure sensors. The upper pressure sensor is arranged higher than the iron notch of the molten metal container. The pressure of lower part sensor is arranged lower than the iron notch.

Description

압력 센서를 이용한 용탕 레벨 측정장치{APPARATUS FOR DETECTING LEVEL OF MOLTEN IRON USING A PRESSURE SENSOR}Melting level measuring device using pressure sensor {APPARATUS FOR DETECTING LEVEL OF MOLTEN IRON USING A PRESSURE SENSOR}

본 발명은 용탕 레벨 측정장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 고로(Blast Furnace)의 용탕 보관용기에 생성된 용탕의 레벨을 산출할 수 있는 용탕 레벨 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molten metal level measuring device, and more particularly, to a molten metal level measuring device capable of calculating a level of molten metal generated in a molten metal storage container of a blast furnace.

고로에서의 제선 공정에서는, 원료인 철광석을 고로에 장입하고 환원제 및 연료로 사용되는 미분탄을 고압의 기체와 섞어 배관을 통해 고로 내부로 취입하고, 고온의 열풍을 사용하여 미분탄을 연소시킴으로써 철광석을 용융시키게 된다. 철광석의 용융 결과 생성된 용탕은 고로인 하부인 고저에 모이게 되며, 필요에 따라 고로의 출선구를 통해 용선을 배출하게 된다.In the blast furnace process, iron ore as a raw material is charged into the blast furnace, pulverized coal used as a reducing agent and a fuel is mixed with a high-pressure gas, blown into the blast furnace through a pipe, and the pulverized coal is melted by using high temperature hot air to melt the iron ore. Let's go. The molten iron produced as a result of the melting of the iron ore is collected in the bottom of the blast furnace, and the molten iron is discharged through the outlet of the blast furnace, if necessary.

도 1을 참고하면, 고로(100) 상부로부터 장입물(110) 즉, 철광석 및 코크스를 고로(100) 내부에 장입하고, 고로(100) 하부에 설치되는 풍구(120)를 송풍구(122)로서 고온의 열풍(124)을 불어 넣어 환원 용융반응을 일으키게 된다. 그 결과 생성된 용탕(131)의 높이가 출선구(132)보다 높아지면 필요에 따라 출선구(132)를 통해 용선을 생산한다.Referring to FIG. 1, the charging unit 110, that is, iron ore and coke, is charged into the blast furnace 100 from the upper part of the blast furnace 100, and the tuyere 120 installed below the blast furnace 100 is provided as a tuyere 122. Blowing high temperature hot air 124 causes a reduction melting reaction. As a result, if the height of the molten metal 131 is higher than the tapping opening 132, the molten iron is produced through the tapping opening 132 as necessary.

한편, 최적의 조건에서 용선을 효율적으로 배출하기 위해서는 고로(100)의 용탕용기(130)에 담긴 용탕(131)의 레벨을 정확하게 측정해야 한다. 그러나, 용탕은 약 1600℃ 정도의 고온 상태로 유지되기 때문에 용탕(131)의 높이를 직접 관찰에 의해 파악하는 것이 어렵다. 또한, 용탕(131)의 레벨을 측정하기 위해 고로 내부에 센서를 설치하는 것은 센서의 내열성 등의 문제로 인해 장시간 사용이 불가하다. 다른 한편으로, 고로(100) 외부에서 레이저 등의 신호를 주사하여 용탕(131)의 레벨을 측정하는 것은 통상 내화재(104) 및 철피(102)로 제조되는 용탕용기(130) 재질의 특수성으로 인해 사용이 어려운 실정이다.On the other hand, in order to efficiently discharge the molten iron under the optimum conditions it is necessary to accurately measure the level of the molten metal 131 contained in the molten vessel 130 of the blast furnace 100. However, since the molten metal is maintained at a high temperature of about 1600 ° C, it is difficult to grasp the height of the molten metal 131 by direct observation. In addition, installing the sensor inside the blast furnace to measure the level of the molten metal 131 is not possible to use for a long time due to problems such as heat resistance of the sensor. On the other hand, measuring the level of the molten metal 131 by scanning a signal such as a laser from the outside of the blast furnace 100 is usually due to the peculiarity of the material of the molten metal container 130, which is made of the refractory material 104 and the shell 102 It is difficult to use.

본 발명은 용탕용기에 저장된 용탕의 표면 레벨을 정확하게 측정할 수 있는 용탕 레벨 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a molten metal level device capable of accurately measuring the surface level of molten metal stored in the molten metal container.

나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 용탕의 표면 형상을 이미지화하여 분석할 수 있는 용탕 레벨 측정장치를 제공하는 것이다.Furthermore, another object of the present invention is to provide a molten metal measuring apparatus capable of analyzing and analyzing the surface shape of the molten metal.

본 발명에 따른 용탕 레벨 측정장치는, 고로 하부의 용탕용기의 벽체에 설치되고 용탕용기 내부에 저장된 용탕의 하중에 따른 압력의 크기를 전기적 신호로 변환시키는 압력센서와, 이 압력센서로부터 입력된 전기적 신호를 검출하여 용탕용기 내부의 용탕의 레벨을 산출하는 신호처리부를 포함한다.The molten metal level measuring apparatus according to the present invention includes a pressure sensor installed on the wall of the lower portion of the blast furnace and converting the magnitude of the pressure according to the load of the molten metal stored in the molten vessel into an electrical signal, and the electrical input from the pressure sensor. And a signal processor for detecting a signal and calculating a level of the molten metal in the molten metal container.

여기서, 압력센서는 용탕용기의 출선구보다 상측에 배치된 상부 압력센서 및 출선구보다 하측에 배치된 하부 압력센서를 포함할 수 있다. 또한, 용탕용기의 벽체를 따라 수직 방향으로 서로 높이를 달리하여 복수개의 압력센서를 배치할 수도 있다. 아울러, 용탕용기의 주변을 따라 소정의 간격을 두고 동일한 높이로 복수개의 압력센서를 배치할 수도 있다.Here, the pressure sensor may include an upper pressure sensor disposed above the outlet port of the molten container and a lower pressure sensor disposed below the outlet port. In addition, a plurality of pressure sensors may be arranged by varying the height in the vertical direction along the wall of the molten container. In addition, a plurality of pressure sensors may be arranged at the same height at predetermined intervals along the periphery of the molten container.

한편, 본 발명에 따른 고로는, 하부에 용탕이 저장되는 용탕용기를 포함하는 고로로서, 용탕용기의 벽체에 설치되고 그 내부에 저장된 용탕의 하중에 따른 압력의 크기를 전기적 신호로 변환시키는 압력센서를 포함한다.On the other hand, the blast furnace according to the present invention, a blast furnace comprising a molten vessel in which the molten metal is stored, the pressure sensor is installed on the wall of the molten container and converts the magnitude of the pressure according to the load of the molten metal stored therein into an electrical signal It includes.

본 발명에 따른 용탕 레벨 측정장치를 이용하면, 용탕용기의 벽체에 설치된 압력센서를 통해 용탕의 양에 따른 압력의 변화를 측정함으로써 용탕 레벨을 파악할 수 있다.Using the melt level measuring apparatus according to the present invention, it is possible to determine the melt level by measuring the change in pressure in accordance with the amount of the melt through the pressure sensor installed on the wall of the melt vessel.

또한, 복수개의 압력센서를 용탕용기의 벽체를 따라 수직 방향으로 높이를 달리하여 설치하면 용탕의 레벨 뿐만 아니라 생성 속도를 예측할 수도 있다.In addition, if a plurality of pressure sensors are installed at different heights in the vertical direction along the walls of the molten vessel, it is possible to predict not only the level of the molten metal but also the production rate.

그리고, 복수개의 압력센서를 용탕용기의 주변을 따라 동일한 높이로 배치하면 용탕의 표면 형상을 이미지화하여 분석하는 것도 가능하다.If the plurality of pressure sensors are arranged at the same height along the periphery of the molten metal container, the surface shape of the molten metal may be imaged and analyzed.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 용탕 레벨 측정장치가 설치된 용탕용기(130)의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용탕 레벨 측정장치는, 용탕용기(130)의 벽체 내에 형성된 압력센서(140, 142, 144) 및 신호처리부(150)로 구성된다. 여기서, 용탕용기(130)의 내측은 내화재로 구성되며 그 외부 표면은 철피로 보호된다.2 is a cross-sectional view of the molten metal container 130 is installed molten metal level measuring apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 2, the molten metal level measuring apparatus according to the present invention includes pressure sensors 140, 142, and 144 and a signal processor 150 formed in a wall of the molten metal container 130. Here, the inside of the molten metal container 130 is made of a refractory material and its outer surface is protected by an iron shell.

압력센서(140, 142, 144)는 용탕용기(130)에 저장된 용탕(131)의 하중에 따른 압력의 크기를 전기적 신호로 변환시킨다. 그리고, 신호처리부(150)는 압력센서들로부터 입력된 신호를 검출하며, 검출된 신호에 따라 용탕용기(130) 내부의 용탕(130)의 레벨을 산출한다. 이렇게 산출된 결과는 디스플레이부(160)를 통해 표 시될 수 있다.The pressure sensors 140, 142, and 144 convert the magnitude of the pressure according to the load of the molten metal 131 stored in the molten metal container 130 into an electrical signal. The signal processor 150 detects signals input from the pressure sensors and calculates the level of the molten metal 130 inside the molten metal container 130 according to the detected signals. The calculated result may be displayed on the display 160.

고로 내에서는 철광석 등의 장입물이 고온의 열풍에 의해 환원용융반응을 일으키고 그에 의해 용탕으로 생성되는데, 작업이 진행됨에 따라 용탕의 양이 점차 증가하게 된다. 용탕의 양이 증가되면 그 하중으로 인해 용탕용기(130)의 내벽에 작용하는 압력의 크기가 점차 증가하게 된다. 이렇게 용탕용기(130)의 내벽에 작용하는 압력은 벽체를 통해 압력센서들에 전달된다. 따라서, 압력센서를 통해 검출되는 전기적 신호의 크기를 측정하면 용탕의 레벨을 정확하게 측정할 수 있다.In the blast furnace, a charge such as iron ore causes a reducing melting reaction by high temperature hot air, thereby producing molten metal. As the work progresses, the amount of the molten metal gradually increases. When the amount of the molten metal is increased, the magnitude of the pressure acting on the inner wall of the molten metal container 130 gradually increases due to the load. The pressure acting on the inner wall of the melt vessel 130 is transmitted to the pressure sensors through the wall. Therefore, by measuring the magnitude of the electrical signal detected through the pressure sensor it is possible to accurately measure the level of the melt.

한편, 용탕용기(130) 벽체에는 복수개의 압력센서들이 배치될 수 있는데, 도 2에서 보듯이, 용탕용기(130)의 기저부에 형성된 압력센서(144)와 그 보다 높은 위치에 배치된 압력센서들(142, 140)로부터 검출되는 전기적 신호를 차례로 분석하면, 용탕의 레벨이 상승되는 속도 및 위치를 정확하게 측정할 수 있다. 예컨대, 용탕용기(130)의 벽체를 따라 수직 방향으로 서로 다른 높이로 복수의 압력센서들을 배치하면, 용탕의 양이 증가됨에 따라 압력센서들로부터 검출되는 신호의 크기가 아래측에 배치된 압력센서부터 그 보다 위에 배치된 압력센서의 순서로 증가하게 된다. On the other hand, a plurality of pressure sensors may be disposed on the wall of the molten container 130, as shown in Figure 2, the pressure sensor 144 formed on the base of the molten container 130 and the pressure sensors disposed at a higher position By analyzing the electrical signals detected from 142 and 140 in sequence, it is possible to accurately measure the speed and position at which the level of the molten metal rises. For example, when a plurality of pressure sensors are disposed at different heights in the vertical direction along the wall of the molten metal container 130, the pressure sensor whose magnitude of the signal detected from the pressure sensors is disposed as the amount of the molten metal increases. In order of pressure sensors placed above it.

즉, 작업 초기에는 맨 아래에 배치된 압력센서(144)로부터 신호가 입력되며 그 크기는 작업이 진행되면서 점차 증가하게 된다. 계속하여 용탕의 양이 증가하면 압력센서(142)로부터 신호가 입력되며, 최종적으로 출선구(132)보다 높은 위치에 배치된 압력센서(140)로부터 일정크기의 신호가 입력되면, 출선구(132)를 통해 용선을 배출할 시점을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 압력센서들(140, 142, 144)로부터 입력되는 신호의 시간차를 측정하면 용탕을 생성하는 작업 속도를 정확하게 제어할 수도 있다. 여기서, 일정량의 용선을 배출하기 위한 용탕의 양 즉 출선구(132)를 통해 배출할 수 있는 용선의 양은 압력센서들을 통해 측정되는 신호의 크기로부터 산출이 가능하며, 보정을 통해 더욱 정확하게 예측할 수 있다.That is, at the beginning of the operation, a signal is input from the pressure sensor 144 disposed at the bottom and its size gradually increases as the operation proceeds. When the amount of the molten metal is continuously increased, a signal is input from the pressure sensor 142, and finally, when a signal having a predetermined size is input from the pressure sensor 140 disposed at a position higher than the outlet 132, the outlet 132 ) Will determine exactly when the charter is discharged. In addition, by measuring the time difference of the signal input from the pressure sensors (140, 142, 144) it is possible to accurately control the operation speed for producing the molten metal. Here, the amount of molten iron for discharging a certain amount of molten iron, that is, the amount of molten iron that can be discharged through the outlet 132 can be calculated from the magnitude of the signal measured by the pressure sensors, and can be more accurately predicted through correction. .

또한, 용탕(131)의 표면은 표면장력으로 인해 용탕용기(130)의 내측벽을 따라 올라온 형상을 갖는데, 국부적인 점성의 차이로 인하여 용탕용기(130)를 따라 올라온 높이가 서로 다를 수 있다. 예컨대, 도 3에서 보듯이, 용탕용기(130)의 일측벽을 따라 올라온 용탕(131a)의 높이는 타측벽을 따라 올라온 용탕(131b)의 높이가 서로 다를 수 있다. 이 경우, 일측 출선구(132a) 근처에 형성된 압력센서(141a)를 통해서만 압력의 크기를 측정하면 충분한 양의 용탕이 생성된 것으로 분석될 수 있다. 그러나, 실제 작업시에는 일측 출선구(132a)를 통해서만 용선을 배출하지 않고 타측 출선구(132b)를 통해서도 용선을 배출하게 되는데, 이 경우 타측 출선구(132b) 측에서는 용탕의 양이 충분하지 않기 때문에 오작업이 야기될 수 있다. 도 3에서 보듯이, 고로에 형성된 모든 출선구들 근처에 동일한 높이로 복수개의 압력센서를 배치하면 이러한 오작업이 방지될 수 있다. 나아가, 용탕용기(130)의 주변을 따라 소정의 간격을 두고 동일한 높이(L)로 복수의 압력센서를 배치하면, 각각의 압력센서들을 통해 검출되는 전기적 신호를 분석하여 용탕용기(130)에 저장된 용탕의 표면 레벨을 이미지화하여 표시하는 것도 가능하다.In addition, the surface of the molten metal 131 has a shape raised along the inner wall of the molten metal container 130 due to the surface tension, the height raised along the molten metal container 130 may be different due to the difference in local viscosity. For example, as shown in Figure 3, the height of the molten metal 131a raised along one side wall of the molten vessel 130 may have a different height of the molten metal 131b raised along the other side wall. In this case, it can be analyzed that a sufficient amount of molten metal is generated by measuring the magnitude of the pressure only through the pressure sensor 141a formed near the one exit port 132a. However, during actual work, the molten iron is not discharged only through the one exit port 132a, but is discharged through the other exit port 132b. Malfunctions can be caused. As shown in Figure 3, by placing a plurality of pressure sensors at the same height near all the outlets formed in the blast furnace can be prevented such a malfunction. Furthermore, when a plurality of pressure sensors are disposed at the same height L at predetermined intervals along the periphery of the molten metal container 130, the electrical signals detected through the respective pressure sensors are analyzed and stored in the molten metal container 130. It is also possible to image and display the surface level of the melt.

나아가, 도 2에서는 용탕용기의 벽체를 따라 복수의 압력센서들을 서로 다른 높이로 일렬 배치한 예를 도시하였고, 또한 도 3에서는 용탕용기의 주변을 따라 복 수의 압력센서들을 동일한 높이로 배치한 예를 도시하였으나, 동일한 높이로 용탕용기 주변에 배치된 복수개의 압력센서들을 일 군으로 하고 여러개의 압력센서 군을 용탕용기의 벽체를 따라 수직 방향으로 배열하면, 용탕의 표면 레벨의 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 시간에 따른 용탕 표면 형상의 변화도 분석이 가능하다. Furthermore, FIG. 2 illustrates an example in which a plurality of pressure sensors are arranged in a row at different heights along a wall of the molten metal container. Also, in FIG. 3, a plurality of pressure sensors are arranged at the same height along the periphery of the molten metal container. Although illustrated as a group of a plurality of pressure sensors arranged around the molten vessel at the same height and arranged in a vertical direction along the wall of the molten vessel, a plurality of pressure sensors group can determine the position of the surface level of the molten metal In addition, changes in the surface shape of the melt over time can be analyzed.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described so far, those skilled in the art will be able to implement in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope of the present invention Should be interpreted as being included in.

도 1은 종래의 고로 내부를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a conventional blast furnace,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 레벨 측정장치가 설치된 용탕용기의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of the molten metal container is installed molten metal level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용탕 레벨 측정장치가 설치된 용탕용기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the molten metal container is installed molten metal level measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

Claims (8)

고로 하부의 용탕용기의 벽체에 설치되고 상기 용탕용기 내부에 저장된 용탕의 하중에 따른 압력의 크기를 전기적 신호로 변환시키는 압력센서와,A pressure sensor installed on the wall of the lower blast furnace and converting the magnitude of the pressure according to the load of the molten metal stored in the molten vessel into an electrical signal; 상기 압력센서로부터 입력된 전기적 신호를 검출하여 상기 용탕용기 내부의 상기 용탕의 레벨을 산출하는 신호처리부를 포함하는 용탕 레벨 측정장치.And a signal processor configured to detect an electrical signal input from the pressure sensor and calculate a level of the molten metal in the molten metal container. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력센서는 상기 용탕용기의 출선구보다 상측에 배치된 상부 압력센서 및 상기 출선구보다 하측에 배치된 하부 압력센서를 포함하는 용탕 레벨 측정장치.The pressure sensor is a molten metal level measuring apparatus including an upper pressure sensor disposed above the outlet of the molten container and a lower pressure sensor disposed below the outlet. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력센서는 상기 용탕용기의 벽체를 따라 수직 방향으로 서로 다른 높이로 복수개가 배열된 용탕 레벨 측정 장치.The pressure sensor is a molten metal level measuring apparatus is arranged in a plurality of different height in the vertical direction along the wall of the molten container. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력센서는 상기 용탕용기의 주변을 따라 소정의 간격을 두고 복수개가 동일한 높이로 배치된 용탕 레벨 측정 장치.The pressure sensor is a molten metal level measuring apparatus arranged in the plurality of the same height at a predetermined interval along the periphery of the molten container. 하부에 용탕이 저장되는 용탕용기를 포함하는 고로로서,As a blast furnace containing a molten container is stored in the lower portion, 상기 용탕용기의 벽체에 설치되고, 그 내부에 저장된 상기 용탕의 하중에 따른 압력의 크기를 전기적 신호로 변환시키는 압력센서를 포함하는 고로.The blast furnace is installed on the wall of the molten container, the pressure sensor for converting the magnitude of the pressure according to the load of the molten metal stored therein into an electrical signal. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 용탕용기의 측벽에 형성된 출선구보다 상측에 배치된 상부 압력센서 및 상기 출선구보다 하측에 배치된 하부 압력센서를 포함하는 고로.A blast furnace comprising an upper pressure sensor disposed above the outlet port formed on the sidewall of the molten metal container and a lower pressure sensor disposed below the outlet port. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 용탕용기의 벽체를 따라 수직 방향으로 서로 다른 높이로 형성된 복수개의 압력센서를 포함하는 고로.Blast furnace comprising a plurality of pressure sensors formed at different heights in the vertical direction along the wall of the molten container. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 용탕용기의 주변을 따라 소정의 간격을 두고 동일한 높이로 배치된 복 수개의 압력센서를 포함하는 고로.Blast furnace comprising a plurality of pressure sensors arranged at the same height at predetermined intervals along the periphery of the molten container.
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