KR20120000773A - 풍구 점검 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

풍구의 처짐 각도를 명확하게 감지하여 풍구의 점검을 효율적으로 할 수 있도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 장치는, 일단측에 풍구가 연결되어 고로에 열풍을 공급하는 지면과 평행한 직선형의 열풍 공급관의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(Peep Sight)에 설치되어, 핍 사이트로부터 고로에 접촉되는 풍구의 단면 영상을 촬영하는 촬영부; 촬영된 풍구의 단면 영상을 이용하여, 열풍 공급관의 다른 일단부에 연결된 풍구가 열풍 공급관으로부터 고로 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 처짐 각도 연산부; 및 풍구의 처짐 각도에 근거한 풍구의 교체 여부 정보를 생성하여 송출하는 풍구 상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

풍구 점검 장치 및 방법{BELLOW INSPECTING DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고로 내부에 열풍을 공급하는 열풍 공급관을 통해 열풍이 공급되는 부분인 풍구가 고로 내부 취입물에 의해 처지는 등의 현상을 감지하여 풍구의 상태를 판단하는 기술에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 풍구가 처지는 현상을 정량화하고, 정량화된 풍구의 처짐 정도를 파악하여 풍구의 교체 시기를 정확하게 예측하는 기술에 관한 것이다.
고로 설비 중에는, 고로에 열풍을 공급하는 풍구가 있다. 풍구에서는, 미분탄 뿐 아니라 열풍을 고로 내부로 공급하여 가스의 흐름을 제어하는 기능이 수행된다. 풍구에서의 열풍의 공급은, 고로 내부의 통기성을 제어한다는 점에서 고로 내부의 공정에 있어서 매우 중요하다.
풍구는 고로 내부에 직접 접촉이 되는 부분이다. 한편 고로 내부로는 미분탄, 코크스 등 다양한 취입물이 반입되어 쇳물(또는 용선)을 생성하게 된다. 따라서, 고로의 측면에서 열풍을 고로 내부로 반입하는 풍구에는, 반입된 취입물로부터 아래로 가해지는 압력이 전달된다.
이에 따라서, 가해지는 압력 때문에, 풍구는 고로 내부에서의 조업이 진행될수록 아래로 처지게 된다.
본 발명은, 풍구가 처지는 현상을 정량화하여 분석하고, 풍구의 교체 시기를 정확하게 감지함으로써, 풍구의 처짐 현상에 따라서 발생할 수 있는 조업상의 불안정화를 사전에 방지할 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 장치는, 일단측에 풍구가 연결되어 고로에 열풍을 공급하는 지면과 평행한 직선형의 열풍 공급관의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(Peep Sight)에 설치되어, 핍 사이트로부터 고로에 접촉되는 풍구의 단면 영상을 촬영하는 촬영부; 촬영된 풍구의 단면 영상을 이용하여, 열풍 공급관의 다른 일단부에 연결된 풍구가 열풍 공급관으로부터 고로 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 처짐 각도 연산부; 및 풍구의 처짐 각도에 근거한 풍구의 교체 여부 정보를 생성하여 송출하는 풍구 상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
처짐 각도 연산부는, 핍 사이트로부터 풍구의 단면을 촬영 시 풍구가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 풍구의 단면 측에 촬영부로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 측정하여 풍구의 처짐 각도를 연산할 수 있다.
더욱 자세하게는, 처짐 각도 연산부는 가시화 영역의 높이와 풍구의 지면에 평행한 선에 대한 처짐 각도의 관계에 대한 함수를 정의하고, 정의된 함수를 이용하여 상기 풍구의 처짐 각도를 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
풍구 상태 판단부는, 풍구 처짐 각도가 설정값을 초과할 경우, 풍구 교체 신호를 생성하여 출력부에 풍구 교체에 대한 알림 정보를 출력할 수 있도록 할 수 있다.
또한 풍구 상태 측정 장치는, 핍 사이트에 탈착이 가능할 수 있다. 이에 따라서, 고로 주위에 복수개 존재할 수 있는 풍구 각각에 대응하는 핍 사이트에 풍구 상태 측정 장치를 장착하여 풍구의 상태를 명확하게 측정할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 방법은, 촬영 장치를 이용하여 일단측에 풍구가 연결되어 고로에 열풍을 공급하는 지면과 평행한 직선형의 열풍 공급관의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(Peep Sight)로부터 고로에 접촉되는 풍구의 단면 영상을 촬영하는 단계; 촬영된 풍구의 단면 영상을 이용하여, 풍구가 열풍 공급관으로부터 고로 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 단계; 및 풍구의 처짐 각도에 근거하여 풍구의 교체 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
연산하는 단계는, 핍 사이트로부터 풍구의 단면을 촬영 시 풍구가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 풍구의 단면 측에 촬영 장치 또는 육안으로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 측정하여 풍구의 처짐 각도를 연산하는 단계일 수 있다.
연산하는 단계는 더욱 자세하게, 가시화 영역의 높이와 풍구의 지면에 평행한 선에 대한 처짐 각도의 관계에 대해 정의된 함수를 이용하여 풍구의 처짐 각도를 연산하는 단계일 수 있다.
판단하는 단계는, 풍구 처짐 각도가 설정값을 초과할 경우, 출력부를 통해 풍구 교체에 대한 알림 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 풍구의 처짐 각도를 정확하게 측정할 수 있으며, 풍구의 처짐 각도에 따라서 풍구의 상태를 정량화하여 감지할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라서, 풍구의 교체 시기에 대한 정확한 기준을 가지고 풍구의 상태를 관리할 수 있어, 풍구의 처짐에 따른 고로 조업 상의 불안정성을 사전에 방지할 수 있고, 고로 관리를 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다.
풍구가 아래로 처지게 되면, 풍구와 열풍 공급관(Blowpipe)에 분리 현상, 즉 풍구와 열풍 공급관이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 열풍 공급관으로부터 풍구로 열풍이나 미분탄 등의 공급이 원활하지 않게 되어 고로 조업이 불안정해질 수 있다. 따라서, 풍구의 처지는 현상에 따른 풍구 상태의 정확한 측정을 위한 기술이 필요하게 되는데, 본 발명에 의하면 상기의 현상에 대하여 효과적으로 대응할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 장치가 연결된 고로 시스템을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 장치의 블록도이다.
도 3은 풍구 처짐 각도에 따른 촬영부의 촬영 영상에 대한 시뮬레이션 화면이다.
도 4는 시뮬레이션 결과에 따른 풍구 처짐 각도와 가시화 영역 높이와의 관계에 대한 그래프를 도시한 것이다.
도 5는 풍구 처짐 각도에 따른 촬영부의 촬영 영상에 대한 실제 실험 화면을 도시한 것이다.
도 6은 실제 실험 결과에 따른 풍구 처짐 각도와 가시화 영역 높이와의 관계에 대한 그래프를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 방법의 플로우차트이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 장치 및 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 장치가 연결된 고로 시스템을 간략하게 도시한 것이다.
풍구(120)와 관련한 고로(200)의 시스템은 고로(200)의 측면에 고로(200) 내부로 열풍을 공급하기 위하여 형성된 풍구(120)와, 외부로부터의 열풍을 풍구(120)로 공급하는 열풍 공급관(110)과, 열풍 공급관(110)으로 열풍 및 미분탄을 공급하는 열풍 및 미분탄 공급 장치(130)와, 열풍 공급관(110)과 풍구(120)가 연결된 일단측의 반대편에 형성되어 풍구(120)를 관측할 수 있는 핍 사이트(Peep Sight)(140)에 설치된 풍구 점검 장치(100)를 포함한다.
풍구(120)와 열풍 공급관(110)은 분리될 수 있다. 풍구(120)의 손상 및 처짐에 따라서 풍구(120)를 교체해야할 때, 열풍 공급관(110) 전부의 교체 없이 풍구(120)만을 교체할 수 있도록 해야하기 때문이다. 풍구(120)는 고로(200)의 외벽을 관통하여 내벽에 연결되어 있으며, 풍구(120)를 통해 열풍 및 미분탄이 고로(200) 내부의 취입물(300)로 반입된다.
미분탄의 공급에 있어서는 열풍 공급관(110)에 설치된 랜스(미도시)를 통하여 공급하게 된다. 상기 랜스는 열풍 공급관(110)에 형성된 평행한 관을 통하여 미분탄을 풍구(120)를 통해 고로(200) 내부에 공급하게 된다. 따라서, 풍구(120)가 설정값 이상의 각도로 처지게 되면, 미분탄을 공급하는 상기 랜스 역시 풍구(120)를 통해 미분탄을 고로(200) 내부에 공급하는 것이 불안정하게 되고, 미분탄이 풍구(120)에 공급되지 않고 외부로 반출되는 사고가 발생할 수도 있다.
핍 사이트(140)는 열풍 공급관(110)의 내부에 형성된 열풍 및 미분탄 공급로에 형성되어 있다. 풍구(120)가 열풍 공급관(110)과 연결된 반대측에 형성되어 있으며, 열풍 및 미분탄 공급로가 상기의 반대측으로 연장되어 있는 단면에 형성되어 있다. 이에 따라서, 핍 사이트를 통하여 열풍 및 미분탄 공급로 뿐 아니라 공급로에 연결된 풍구(120)를 통해 고로 내부를 관측할 수도 있다.
고로(200) 내부의 취입물(300)은 고온을 띄고 있으며, 열풍 공급관(110) 및 풍구(120)에 형성된 공급로에는 별도의 조명 장치가 설치되어 있지 않기 때문에, 핍 사이트(140)를 통해 풍구(120) 쪽을 관측하게 되면 고로(200) 내부가 보이는 영역은 밝은 색(예를 들어 황색)을 띄게 될 수 있고, 그 외에는 검은색을 띌 수 있다. 본 발명에서는 밝은 색의 영역에 대해 관측하여, 관측된 영역에 근거하여 풍구(120)의 처진 정도를 정량화하게 되는 것이다.
풍구 점검 장치(100)는 본 발명의 실시 예에서는 이하 설명하는 바와 같이 풍구의 교체 여부에 대한 정보까지 생성하는 기능을 수행하는 단일 장치일 수 있다. 그러나, 풍구 점검 장치(100)는 고온에 견딜 수 있는 일반 영상 카메라 및 영상을 분석하여 풍구(120)의 저짐 정도를 파악할 수 있는 프로그램이 저장된 컴퓨터일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 장치의 블록도이다.
본 발명의 실시 예에 다른 풍구 점검 장치(100)는, 촬영부(101), 처짐 각도 연산부(102), 및 풍구 상태 판단부(103)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 추가적으로 출력부(104)가 더 포함될 수 있다.
촬영부(101)는, 일단측에 풍구(120)가 연결되어 고로(200)에 열풍을 공급하는 지면과 평행한 직선형의 열풍 공급관(110)의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(140)에 설치되어, 핍 사이트(140)로부터 고로(200)에 접촉되는 풍구(120)의 단면 영상을 촬영하는 기능을 수행한다.
촬영부(101)는 실시간으로 풍구(120)의 단면 영상을 촬영할 수 있다. 상기 언급한 바와 같이 풍구(120)의 단면 영상은, 열풍 공급관(120)에 형성된 열풍 및 미분탄 공급로 및 풍구(120)를 통해 고로 내부를 바라보는 방향으로 촬영한 영상을 의미할 수 있다. 따라서, 풍구(120)의 단면 영상에는 상기 언급한 바와 같이 검은 색의 바탕에 고로(200) 내부의 고온의 취입물이 촬영된 밝은 색의 영역이 존재하는 영상일 수 있다.
촬영부(101)는 핍 사이트(140)를 통해 간접적으로 고로(200)의 내부와 연결되어 있고, 고로(200) 내부는 고온을 띄고 있기 때문에, 열에 견딜 수 있는 촬영 장치를 의미할 수 있다. 촬영부(101)는 상기 언급한 고로 내부의 영상을 촬영할 수 있는 장치라면 어느 것이나 가능할 것임은 당연하다.
처짐 각도 연산부(102)는 촬영된 풍구의 단면 영상을 이용하여, 열풍 공급관(110)의 다른 일단부에 연결된 풍구(120)가 열풍 공급관(110)으로부터 고로(200) 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 기능을 수행한다.
촬영부(101)는 핍 사이트(140)를 통해 고로의 내부가 비춰지는 영역을 포함하는 풍구의 단면 영상을 촬영하게 된다. 촬영부(101)가 촬영한 영상은 처짐 각도 연산부(102)로 전달되며, 처짐 각도 연산부(102)에서는 명암을 인식하여 밝은 부분, 즉 고온의 고로 내부 취입물이 핍 사이트(140)와 풍구(120)를 잇는 관통로, 즉 열풍 및 미분탄 공급로를 통해 관측되는 부분을 인식하게 된다. 처짐 각도 연산부(102)에는 따라서, 촬영부(101)에서 촬영한 영상을 분석하고, 명암을 분석하여 밝은 부분을 인식하는 기능을 포함할 수 있을 것이다.
촬영부(101)로부터 풍구의 단면 영상을 수신하게 되면, 상기 언급한 바와 같이 영상을 분석하여 풍구(120)가 열풍 공급관(110)으로부터 고로(200) 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도를 연산하게 된다. 즉, 열풍 공급관(110)으로부터 풍구(120)가 고로(200) 내부와 접촉하는 단면까지의 직선 방향을 기준으로 하여, 풍구(120)가 열풍 공급관(110)와 연결된 부분의 풍구(120)의 단측과 고로(200) 내부에 접촉하는 단측을 잇는 선이 이루는 각도를 연산하게 되는 것이다.
풍구(120)의 처짐 각도를 연산하는 데 있어서, 본 발명의 실시 예에서는 핍 사이트(140)로부터 풍구(120)의 단면을 촬영 시 풍구가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 풍구(120)의 단면 측에 촬영부(101)로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 먼저 측정하게 된다.
가시화 영역은 가시 광선 영역의 파장의 빛이 인식되는 영역을 의미한다. 상기 언급한 바와 같이 풍구(120)를 통해 고로(200)의 내부가 관측되면, 고로(200) 내부의 취입물의 온도 및 고유의 색으로 인하여 밝은 색(예를 들어 황색)이 관측될 것이고, 그 되에는 검은색이 관측될 것이다. 따라서, 검은색을 제외한 가시광선 영역의 부분을 인식하게 되는 것이다.
가시화 영역은 풍구(120)의 일반적인 모양 상, 원형을 띄게 될 것이며, 풍구(120)가 처짐에 따라서 타원형을 띄게 될 것이다. 처짐 각도 연산부(102)는 가시화 영역이 띄는 원형 또는 타원형의 영역의 높이, 즉 가장 낮은 부분부터 가장 높은 부분까지의 거리를 측정하여 가시화 영역의 높이를 측정하게 된다.
처짐 각도 연산부(102)는, 가시화 영역의 높이와 풍구(120)의 열풍 공급관(110)에 평행한 선에 대한 처짐 각도의 관계에 대한 함수를 정의하고 있을 수 있다. 이에 따라서, 가시화 영역의 높이를 간단하게 측정하고, 정의된 함수를 이용하여, 풍구(120)의 처짐 각도를 용이하게 도출할 수 있는 것이다.
가시화 영역은 풍구(120)가 더 큰 각도로 처짐에 따라서 원형으로부터 높이가 점차적으로 줄어드는 타원형이 될 것이며, 소정 각도를 초과하게 되면 가시화 영역이 사라지게 될 것이다. 따라서, 가시화 영역의 높이는 풍구(120)의 처짐 각도와 반비례하게 될 것이다.
처짐 각도 연산부(102)는 상기 언급한 가시화 영역의 높이와 풍구(120)의 처짐 각도 사이의 관계에 대해 정의된 함수를 저장할 수 있고, 저장된 함수를 이용하여 풍구(120)의 처짐 각도를 연산하게 되는 것이다. 연산된 풍구(120)의 처짐 각도에 대한 정보는 풍구 상태 판단부(103)에 전달된다.
풍구 상태 판단부(103)는, 풍구(120)의 처짐 각도에 근거한 풍구(120)의 교체 여부 정보를 생성하여 송출하게 된다. 추가적으로, 풍구 상태 판단부(103)는 풍구(120) 처짐 각도가 설정값(예를 들어 12도)을 초과하는 경우, 풍구(120)의 교체 신호를 생성하여 출력부(104)가 풍구(120)의 교체에 대한 알림 정보를 사용자에게 공급할 수 있도록 할 수 있다.
풍구(120)는 기본적으로 열풍 공급관(110)에 대하여, 즉 열풍 공급관(110)과 평행한 선에 대하여 약 6도 정도 처진 상태가 된다. 즉, 풍구(120) 처짐 각도는 정상적인 값이 6도가 되는 것이다.
풍구(120)가 고로(200) 내부의 취입물(300)에 의하여 받는 압력으로 인하여 처지게 되면, 풍구(120)의 처짐 각도 역시 커지게 된다. 풍구(120)의 처짐 각도가 설정값(예를 들어 12도)을 초과하게 되면, 풍구(120)로 열풍 및 미분탄이 정상적으로 공급되지 않을 위험성이 임계값을 초과하는 것으로 판단하게 되고, 풍구(120)는 교체되어야 한다.
따라서 풍구 상태 판단부(103)는 실시간으로 연산되는 풍구(120)의 처짐 각도를 이용하여, 풍구(120)의 교체 시기 등 풍구(120)의 상태를 명확하게 판단할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 실시 예에서 풍구 점검 장치(100)는, 핍 사이트(140)에 탈착 가능한 장치일 수 있다.
고로(200)에는 고로(200)의 외벽의 원통형의 형상을 둘러싸면서 복수개의 열풍 공급관(110)이 설치되어 있다. 따라서, 이에 대응하는 풍구(120) 및 핍 사이트(140) 역시 복수개 존재할 수 있다. 풍구 점검 장치(100)가 복수개의 풍구(120)에 대응하는 각각의 핍 사이트(140)마다 고정되어 있을 수 있으나, 핍 사이트(140)에 탈착 가능한 구조로 되어 복수개의 풍구(120)를 하나의 풍구 점검 장치(100)로 점검할 수 있게 되는 것이다.
도 3은 풍구 처짐 각도에 따른 촬영부의 촬영 영상에 대한 시뮬레이션 화면이다. 이하의 설명에서, 도 1 및 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 풍구(120) 처짐 각도에 상응하는 풍구(120) 기울임 각도라 함은, 정상적인 풍구(120) 처짐 각도에 대해서 풍구(120)가 기울어진 각도를 의미한다. 따라서 풍구(120) 기울임 각도는 풍구(120) 처짐 각도에서 6을 뺀 값을 의미하게 될 것이다. 풍구(120)는 정상적인 경우 열풍 공급관(110)에 대하여 6도 처진 상태이기 때문이다.
촬영 영상에 대한 시뮬레이션 화면에서는 풍구(120)가 처짐에 따라서 가시화 영역이 어떻게 변화하는지 보여지게 된다. 풍구(120) 처짐 각도에 따라서, 제1 화면(121-1) 부터 제10 화면(121-10)까지 시뮬레이션을 수행하였으며, 제1 화면(121-1)은 풍구(120) 처짐 각도가 정상적인 6도일 때의 시뮬레이션 결과이며, 제10 화면(121-10)은 풍구(120) 처짐 각도가 15도일 때의 시뮬레이션 결과이다. 그 사이의 제2 화면 내지 제9 화면(121-2 ~ 121-9)은 풍구(120) 처짐 각도를 1도씩 증가시킨 결과이다.
제1 화면 내지 제10 화면(121-1 ~ 121-10)을 참조하면, 풍구에 형성된 통공을 통해 고로(200) 내부를 관측할 수 있는 가시화 영역이 풍구(120) 처짐 각도가 커짐에 따라서 좁아지는 것을 볼 수 있다. 특히, 가시화 영역의 높이가 줄어들게 되는 것을 볼 수 있다.
가시화 영역의 높이는 기본적으로, 제1 화면(121-1)을 참조하면 정상적일 때에도 완전한 원형이 아닌 찌그러진 타원형을 띄게 된다. 풍구(120) 처짐 각도가 증가함에 따라서, 가시화 영역의 높이가 줄어들면서 가시화 영역 자체가 좁아지게 되며, 풍구(120) 처짐 각도가 15도가 되면, 가시화 영역이 없어지는 결과를 볼 수 있다.
도 4는 시뮬레이션 결과에 따른 풍구 처짐 각도와 가시화 영역 높이와의 관계에 대한 그래프를 도시한 것이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 풍구(120) 처짐 각도가 가시화 영역 높이와의 관계에 대한 그래프(400)는 반비례 선형 함수의 그래프를 띄고 있음을 알 수 있다. 가시화 영역의 높이 h(단위는 예를 들어 mm)를 x축으로 설정하고, 풍구 처짐 각도(단위는 예를 들어 degree)를 y축으로 설정하여 시뮬레이션 한 결과를 그래프로 표시한 것이다.
그래프는 시뮬레이션 결과를 통해 산출되었으며, 그래프에 대응하는 식은 다음과 같다.
[수학식 1]
y = -0.8581x + 14.834(정확도는 99.95%)
그래프(400)에 대응하는 함수는 반비례 선형 함수이며, 수학식 1에 나타나 있는바와 같다. 수학식 1의 함수를 참조하면, 풍구(120) 처짐 각도가 6도일때 가시화 영역의 높이는 최대가 되고, 가시화 영역의 높이의 최대값은 10.30mm가 된다. 반면, 풍구(120) 처짐 각도가 14.834 도가 되면, 가시화 영역의 높이는 0이 되어 가시화 영역이 존재하지 않게 된다.
도 5는 풍구 처짐 각도에 따른 촬영부의 촬영 영상에 대한 실제 실험 화면을 도시한 것이다. 본 발명의 실험은, 모사 장치를 통해 이루어 졌으며, 본 발명에서 모사 장치는 실제 풍구(120) 와 열풍 공급관(110)을 이용하여 실제 고로(200)와 동일한 조건으로 설정된 장치이다. 이를 통해, 시뮬레이션 결과의 값을 실제 고로(200)에 적용할 때의 오차를 계산할 수 있을 것이다.
도 5를 참조하면, 실험은 2차례에 걸려 이루어졌다. 그러나 이 외에도, 복수의 실험이 계속해서 반복될 수 있을 것이며, 실험이 반복될수록 실험의 신뢰도는 높아질 것이다. 제1차 실험 결과의 화면(122-1)과 제2차 실험 결과의 화면(122-2)을 분석하여 이루어진 풍구 처짐 실험 및 계산 결과는 다음과 같다.
<표 1>
Figure pat00001

표 1을 참조하면, 가시화 영역이 풍구(120) 처짐 각도에 따라서 변화하는 것을 볼 수 있으며, 그 변화량 및 시뮬레이션 결과의 가시화 영역의 높이의 변화량의 평균 값, 즉 실험 시의 가시화 영역의 높이의 평균값과 시뮬레이션 시의 가시화 영역의 높이의 평균값의 차이는 6.201-4.845에서 약 1.26mm가 나는 것을 볼 수 있다.
이는, 실험시 열풍 공급관(110)과 풍구 접촉면 사이의 틈새의 발생으로 인하여 실제보다 가시화 영역의 높이를 측정할 때 그 영상의 크기가 작아지기 때문이다. 따라서, 실제의 실험을 포함한 풍구 점검 장치(100)의 실제 고로(200)에의 사용에서 처짐 각도 연산부(102)에서의 함수를 통해 가시화 영역의 높이로부터 풍구(120) 처짐 각도를 연산하기 위해서는 함수를 수정하여야 할 것이다. 이하에서는, 함수의 수정을 직접적으로 확인할 수 있는 그래프를 통하여 최종적으로 처짐 각도 연산부(102)에서 적용되는 함수를 도출해 본다.
도 6은 실제 실험 결과에 따른 풍구 처짐 각도와 가시화 영역 높이와의 관계에 대한 그래프를 도시한 것이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 도 4와 축의 설정은 동일하다. 시뮬레이션 결과의 그래프(400)는 도 4와 동일한 그래프를 의미한다. 시뮬레이션 결과의 그래프(400)와 동일한 기울기를 갖고, x축 방향으로 소정값(예를 들어 1.26mm) 감소한 그래프가 실험 결과 상의 가시화 영역의 높이와 풍구(120) 처짐 각도 사이의 관계에 대한 그래프(401)이다.
실험 결과 상의 가시화 영역의 높이는 상기 도 5에 대한 설명에서 언급한 바와 같다. 따라서, 시뮬레이션 상의 가시화 영역의 높이에 따른 풍구(120) 처짐 각도에 대한 함수에 적용하여, 풍구(120) 처짐 각도를 연산하기 위해서는 실제 측정한 가시화 영역의 높이에 소정값(예를 들어 1.26mm)을 더하여 함수에 대입하여야 할 것이다. 결과적으로 다음과 같은 식에 실제 측정 값을 대입한다.
[수학식 2]
풍구 처짐 각도 = -0.8581(가시화 영역의 높이 + 1.26) + 14.834
상기의 식은 처짐 각도 연산부(102)에 저장되어 있을 것이며, 처짐 각도 연산부(102)는 상기 함수에 촬영된 풍구(120) 단면 영상을 분석한 결과 생성된 가시화 영역의 높이를 대입하여 풍구(120)의 처짐 각도를 연산하게 될 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 방법의 플로우차트이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 6에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍구 점검 방법은, 촬영부(101) 또는 기타 촬영 장치를 통해 풍구(120)의 영상을 촬영하는 단계(S1)를 포함한다. 풍구(120)의 영상을 촬영하는 것은, 풍구(120) 단면, 즉 핍 사이트(140)를 통해 볼 수 있는 고로 내부의 영역을 포함하는 영상을 촬영하게 되는 것이다.
촬영된 영상을 이용하여, 고로 내부의 취입물(300)에 의해 밝게 보이는 가시화 영역을 감지하고, 가시화 영역의 높이를 측정하여 보간하는 단계(S2)가 수행된다. 보간하는 것은, 가시화 영역의 높이와 풍구 처짐 각도 사이의 관계를 정의하기 위하여 함수를 정의하는 것을 의미하며, 이미 함수가 정의되어 있을 경우에는 보간하는 단계는 생략될 수 있다.
S2 단계는 더욱 자세하게는, 핍사이트(140)로부터 풍구(120)의 단면의 촬영 시 풍구(120)가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 풍구(120)의 단면측에 촬영 장치 또는 육안 등으로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 측정하는 단계를 의미한다.
이후, 풍구(120)의 처짐 각도를 연산하는 단계(S3)가 수행된다. 즉, 촬영된 풍구(120)의 단면 영상을 이용하여, 풍구(120)가 열풍 공급관(110)으로부터 고로(200)의 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 단계를 의미하는 것이다.
S3 단계는 더욱 자세하게는, 가시화 영역의 높이와 풍구(120)의 열풍 공급관(110)에 대한 처짐 각도의 관계에 대해서 정의된 함수를 이용하여 풍구(120)의 처짐 각도를 연산하게 되며, 상기 언급한 수학식 2에 대입하여 풍구(120)의 처짐 각도를 연산할 수 있을 것이다.
이후, 풍구(120)의 처짐 각도가 설정값(예를 들어 12도) 이상인지 판단하는 단계(S4)와, 풍구(120)의 처짐 각도가 설정값 이상인 경우, 풍구(120)의 교체 신호를 생성하여 출력하는 단계(S5)가 수행될 것이다.
상기의 단계들을 통하여, 핍 사이트(140)를 통하여 쉽게 관측될 수 있는 고로 내부의 관측 가능한 영역, 즉 가시화 영역을 포함한 풍구(120)의 단면 영상을 이용하여, 손쉽게 풍구(120)의 처짐 각도를 연산할 수 있으며, 이를 통해 풍구(120)의 교체 시기를 명확하게 감지할 수 있어, 고로 조업의 안정성 및 효율성을 높일 수 있을 것이다.
상기 언급한 본 발명에 대한 설명은 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예 이외에도, 본 발명과 동일한 기능을 하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
100: 풍구 점검 장치 101: 촬영부
110: 열풍 공급관 102: 처짐 각도 연산부
120: 풍구 103: 풍구 상태 판단부
130: 열풍 및 미분탄 공급 장치 104: 출력부
140: 핍 사이트(Peep Sight) 200: 고로
300: 고로 취입물

Claims (9)

  1. 일단측에 풍구가 연결되어 고로에 열풍을 공급하는 열풍 공급관의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(Peep Sight)에 설치되어, 상기 핍 사이트로부터 고로에 접촉되는 풍구의 단면 영상을 촬영하는 촬영부;
    촬영된 상기 풍구의 단면 영상을 이용하여, 상기 풍구가 상기 열풍 공급관으로부터 상기 고로 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 처짐 각도 연산부; 및
    상기 풍구의 처짐 각도에 근거한 풍구의 교체 여부 정보를 생성하여 송출하는 풍구 상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처짐 각도 연산부는,
    상기 핍 사이트로부터 상기 풍구의 단면을 촬영 시 상기 풍구가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 상기 풍구의 단면 측에 촬영부로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 측정하여 상기 풍구의 처짐 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 처짐 각도 연산부는,
    상기 가시화 영역의 높이와 상기 풍구의 상기 열풍 공급관에 평행한 선에 대한 처짐 각도의 관계에 대한 함수를 정의하고, 상기 함수를 이용하여 상기 풍구의 처짐 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍구 상태 판단부는,
    상기 풍구 처짐 각도가 설정값을 초과할 경우, 풍구 교체 신호를 생성하여 출력부에 풍구 교체에 대한 알림 정보를 출력할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍구 상태 측정 장치는,
    상기 핍 사이트에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 풍구 점검 장치.
  6. 촬영 장치를 이용하여 일단측에 풍구가 연결되어 고로에 열풍을 공급하는 열풍 공급관의 다른 일단측에 형성된 핍 사이트(Peep Sight)로부터 고로에 접촉되는 상기 풍구의 단면 영상을 촬영하는 단계;
    촬영된 상기 풍구의 단면 영상을 이용하여, 상기 풍구가 상기 열풍 공급관으로부터 상기 고로 내부로 향하는 방향에 따라서 아래로 처진 각도인 풍구 처짐 각도를 연산하는 단계; 및
    상기 풍구의 처짐 각도에 근거하여 풍구의 교체 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연산하는 단계는,
    상기 핍 사이트로부터 상기 풍구의 단면을 촬영 시 상기 풍구가 일정 각도로 처짐에 따라서 관측될 수 있는 상기 풍구의 단면 측에 촬영 장치 또는 육안으로 인식 가능한 가시화 영역의 높이를 측정하여 상기 풍구의 처짐 각도를 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 풍구 점검 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연산하는 단계는,
    상기 가시화 영역의 높이와 상기 풍구의 상기 열풍 공급관에 평행한 선에 대한 처짐 각도의 관계에 대해 정의된 함수를 이용하여 상기 풍구의 처짐 각도를 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 풍구 점검 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 풍구 처짐 각도가 설정값을 초과할 경우, 출력부를 통해 풍구 교체에 대한 알림 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍구 점검 방법.
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