KR20130072687A

KR20130072687A - 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20130072687A
Application number: KR1020110140223A
Authority: KR
Inventors: 조문규
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-02
Also published as: KR101309649B1

Abstract

본 발명은 전로 출강구 슬리브(sleeve) 내화물의 손모량을 실시간으로 측정하여 전로 출강시간을 관리할 수 있도록 한 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전로 출강구의 정면으로 설치되어 상기 전로 출강구의 내경을 촬영하기 위해 줌렌즈가 장착된 카메라와; 상기 카메라와 연결되어 상기 카메라로 촬영한 이미지 데이터를 수신하여 처리하고 정량화하는 이미지 처리기가 구비된 컴퓨터와; 상기 카메라의 일측에 장착되어 상기 출강구에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;를 포함하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치를 제공한다.

Description

전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING AMOUNT OF WEAR AND TEAR FOR REFRACTORY IN TAPPING HOLE SLEEVE OF CONVERTER AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전로 출강구 슬리브(sleeve) 내화물의 손모량을 실시간으로 측정하여 전로 출강시간을 관리할 수 있도록 한 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.

전로(轉爐)는 철강공정 중 제강공정에서 이용되는 것으로, 전로의 내부에는 내화물이 부착되고, 이 내화물은 고온의 용강으로부터 전로를 보호하고, 내화물 중에서 출강구 슬리브(sleeve)의 내화물이 가장 많이 손상된다.

상기한 전로 출강구에는 CIP(Cold Isostatic Press)로 성형하는 슬리브 내화물이 세팅되며, 이를 통해 용강이 배출된다. 슬리브 내화물의 내경 변화에 따라 용강의 출강시간이 변화하므로 슬리브 내화물의 내경 관리는 조업측면에서 적정한 출강시간 확보를 위해 중요한 요소가 된다.

종래의 내화물의 잔존량을 측정하는 방법으로, 내화물의 외벽 온도를 측정하여 이로부터 내화물의 잔존 두께를 판정하는 방법이 있다. 이 방법은 일본 공개특허공보 제2009-035789호(2009.02.19)에 개시되어 있다.

종래의 다른 방법으로 철피, 또는 철피 및 스탬프 재에 내화 벽돌 사이의 조인트를 비켜서 개공을 형성하고, 이 개공에 초음파 탐촉자를 삽입한 후, 초음파 탐촉자로부터 20∼200kHz의 초음파를 내화 벽돌에 발생시키며, 이 초음파가 내화 벽돌 안을 왕복하는데 필요로 한 시간을 측정하여 내화 벽돌의 두께를 측정하는 방법도 있다.

이와 같은 내화물의 두께 측정방법은 일본 공개특허공보 제1997-264735호(1997.10.07)에 개시되어 있다.

또한 종래의 내화물의 남은 두께 측정장치는, 내화물의 두께 방향으로 관통공을 설치하고, 금속관 및 도전성 로드, 비도전성 내화물로 구성된 프로브를 삽입한 후, 프로브 철피 측의 한 끝부터 도전성의 로드와 금속관과의 사이에 고주파 신호를 입력한다.

그리고 내화물 내면의 단부에서 반사하고 입력단에 돌아온 반사 신호를 검출하고, 신호의 입력으로부터 반사 신호의 검출까지 필요로 한 시간과 프로브를 신호가 전파된 속도로부터 프로브의 길이를 측정하고, 그런 후 내화물의 잔존을 검지하는 방법이 있다.

상기한 바와 같은 '내화물의 남은 두께 측정장치'는 일본 공개특허공보 제1999-264706호(1999.09.28)에 개시되어 있다.

하지만, 후술하는 본 발명은, 상기와 같은 종래의 기술과는 달리, 설비의 생산성 향상 및 비용 절감을 위해 고속의 화상 카메라를 이용하여 슬리브 내화물의 내경을 측정한 후, 이의 이미지 데이터를 이용하여 정량화할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 고속의 화상 카메라를 이용하여 전로 출강구 슬리브 내화물의 손모량을 실시간으로 측정하여 전로 출강시간을 관리하도록 한 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치는, 전로 출강구의 정면으로 설치되어 상기 전로 출강구의 내경을 촬영하기 위해 줌렌즈가 장착된 카메라와; 상기 카메라와 연결되어 상기 카메라로 촬영한 이미지 데이터를 수신하여 처리하고 정량화하는 이미지 처리기가 구비된 컴퓨터와; 상기 카메라의 일측에 장착되어 상기 출강구에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 카메라는, 고속으로 상기 전로 출강구를 촬영하기 위한 고속의 CCD 카메라를 포함하되, 데이터 클럭 아웃풋이 40~60MHz, 시그널과 노이즈 비율(S/N: Signal-to-Noise)이 50dB이하, 셔터 속도가 1/30~1/21,000 및 해상도가 1024×768이상인 것이 바람직하다.

그리고 상기 줌렌즈는 6~10배인 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정방법은, (a) 전로 출강구의 전방에서 상기 전로 출강구의 내경을 카메라가 실시간으로 촬영하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 상기 카메라가 촬영한 이미지 데이터를 실시간으로 처리하고 정량화하여 상기 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량을 실시간으로 측정하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (a)에서의 상기 카메라 촬영은, 전로 출강 작업이 완료된 후, 전로 경동 작업시 실시하는 것이 바람직하다.

상기 단계 (a)에서, 상기 카메라 촬영시 레이저를 상기 출강구 표면에 주사하며, 상기 카메라로 촬영된 상기 출강구 내경의 이미지는 콘트라스 비를 이용하여, 원주방향으로 복수의 점을 지정하며, 상기 복수의 지점을 통과하는 정원을 그려서, 그려진 내경 데이터를 추출하는 방식을 사용한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전로 출강구에 사용되는 슬리브 내화물의 내경을 고속 화상 카메라를 이용하여 전로 출강구 슬리브 내화물의 손모량을 실시간으로 측정함으로써, 출강 시간 관리를 효율적으로 할 수 있다.

따라서, 설비의 생산성을 향상시킬 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 전로 출강구 내경의 실재 측정 사진이다.
도 3은 프로그램을 통해 측정된 이미지를 처리하여 얻은 내경 데이터 추출한 결과이다.
도 4는 전로 출강구 슬리브 내화물의 내경 데이터를 출강 횟수별로 측정하여 그래프화한 결과이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치의 구성을 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치는, 전로 출강구(100)의 정면으로 설치되어 전로 출강구(100)의 내경을 촬영하기 위해 줌렌즈(11)가 장착된 카메라(10)와, 이 카메라(10)와 연결되어 카메라(10)로 촬영한 이미지 데이터를 카메라(10)로부터 수신하여 처리하고 정량화하는 이미지 처리기(21)가 구비된 컴퓨터(PC)(20)와, 상기 카메라(10)의 일측에 장착되어 전로 출강구(100)에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치(30)를 포함하여 구성된다.

또한 도 1에서 도면부호 14는 카메라(10)와 컴퓨터(20)를 연결하는 케이블로, 이 케이블(14)은 긴 길이로 설치가 가능한 GigE(Gigabit Ethernet)케이블을 이용하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 케이블(14)은 카메라(10)로부터 멀리 떨어져서(약 100m까지 가능) 컴퓨터(20)를 사용해야 되는 본 발명에 적용하기에 적당하다.

상기한 바와 같이 구성된 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치를 이용하여, 본 발명에 따른 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정방법을 설명하기로 한다.

우선, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전로 출강구(100)의 전방에서 전로 출강구(100)의 내경을 카메라(10)가 실시간으로 촬영한다.(단계 110)

이어서, 상기 단계 110에서 카메라(10)가 촬영한 이미지 데이터를 실시간으로 케이블(14)을 통해 컴퓨터(20)로 보내고, 도 3에 도시된 바와 같이 컴퓨터(20)가 수신하여 컴퓨터(20)에 구비된 이미지 처리기(21)로 처리하고 정량화하여 전로 출강구(100) 슬리브의 내화물 손모량을 실시간으로 측정한다.(단계 120)

그리고 상기 단계 110에서의 상기 카메라(10) 촬영은, 전로 출강 작업이 완료된 후, 전로 경동 작업시 빠른 시간 내에 실시하는 것이 바람직하다.

또한 상기 단계 110에서, 카메라(10) 촬영시 카메라(10) 일측에 설치된 레이저 조사장치(30)를 이용하여 레이저를 전로 출강구(100) 표면에 주사한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전로 출강구(100) 슬리브 내화물의 손모량을 측정하기 위해서 전로 출강구(100)의 내경을 정면에서 측정하며, 전로 출강 작업이 완료된 후, 전로가 경동하면서 측정 가능한 게이트를 통과하는 약 2~3초간 단시간 내에 카메라(10)를 이용하여 포착할 필요가 있다.

이를 위해서 본 발명에 따른 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치는, 일정한 수준 이상의 해상도를 지원하는 산업용 고속 카메라(10), 전로 출강구(100) 교체 등 작업에 방해가 되지 않도록 출강구(100)로부터 근거리에 설치된 카메라(10)에서 이미지 촬영을 위한 줌렌즈(11), 이미지 데이터를 정량적으로 처리하는 전용 프로그램인 이미지 처리기(21)가 구비된 컴퓨터(20)가 구비된다.

실시예

본 발명에 따른 실시예에서는, 전술한 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 줌렌즈(11)가 장착된 카메라(10)와, 이미지 처리기(21)가 구비된 컴퓨터(20)와, 전로 출강구(100)에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치(30)를 포함하여 구성된다.

이 중 카메라(10)는 줌렌즈(11)가 장착되고 고속으로 전로 출강구(100)를 촬영하기 위한 출강구(100) 측정용 산업용 고속 카메라로, 성능 및 비용 측면을 고려하여 CCD 방식의 카메라를 이용하여 촬영하였다.

그리고 데이터 클럭 아웃풋(data clock output)이 40~60MHz(바람직하게는 50MHz), 시그널과 노이즈 비율(S/N: Signal-to-Noise) 이 50dB 이하, 셔터 속도가 1/30~1/21,000, 해상도가 1024×768 이상인 카메라(10)를 이용하였고, 상기 줌렌즈(11)는 6~10배를 이용하여 근거리에 따른 화상 측정을 진행하였다.

또한 실측 계산을 위한 캘리브레이션(calibration)은, 상기 카메라(10)의 좌우에 수평 배치된 레이저 조사장치(30)를 출강구(100) 표면에 조사하여 얻은 영상으로부터 측정하고자 하는 거리의 위치에서 실측을 계산하기 위한 기준 거리값을 얻음으로서 이루어졌다.

예컨대, 레이저 실제거리가 70mm이고, 레이저의 픽셀(레이저빔간 거리)이 52라면, 1픽셀에 대한 실제 거리 비율은 70/52=1.346이 된다.

따라서, 측정된 출강구(100) 내경의 이미지가 260픽셀이라면, 실제 내경은 260×1.346 = 350mm가 된다.

그리고 상기 출강구(100) 내경의 이미지는 콘트라스트비를 이용, 원주방향으로 4점을 지정하여, 이를 통과하는 정원을 그려서 이로부터 내경 데이터를 추출하는 방식을 사용하였다.

도 2는 전로 출강구(100) 내경의 실재 측정 사진이며, 도 3은 프로그램(이미지 처리기(21))을 통해 측정된 이미지를 처리하여 얻은 내경 데이터 추출한 결과이며, 도 4는 전로 출강구(100) 슬리브 내화물의 내경 데이터를 출강 횟수별로 측정하여 그래프화한 결과이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 카메라 11 : 줌렌즈
14 : 케이블 20 : 컴퓨터
21 : 이미지 처리기 30 : 레이저 조사장치
100. 전로 출강구

Claims

전로 출강구의 정면으로 설치되어 상기 전로 출강구의 내경을 촬영하기 위해 줌렌즈가 장착된 카메라와;
상기 카메라와 연결되어 상기 카메라로 촬영한 이미지 데이터를 수신하여 처리하고 정량화하는 이미지 처리기가 구비된 컴퓨터와;
상기 카메라의 일측에 장착되어 상기 출강구에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 카메라는 고속으로 상기 전로 출강구를 촬영하기 위한 고속의 CCD 카메라를 포함하되,
데이터 클럭 아웃풋이 40~60MHz, 시그널과 노이즈 비율(S/N: Signal-to-Noise)이 50dB이하, 셔터 속도가 1/30~1/21,000 및 해상도가 1024×768이상인 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 줌렌즈는 6~10배인 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정장치.
(a) 전로 출강구의 전방에서 상기 전로 출강구의 내경을 카메라가 실시간으로 촬영하는 단계와;
(b) 상기 단계 (a)에서 상기 카메라가 촬영한 이미지 데이터를 실시간으로 처리하고 정량화하여 상기 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량을 실시간으로 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정방법.
제4항에 있어서,
상기 단계 (a)에서의 상기 카메라 촬영은, 전로 출강 작업이 완료된 후, 전로 경동 작업시 실시하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정방법.
제4항에 있어서,
상기 단계 (a)에서, 상기 카메라 촬영시 레이저를 상기 출강구 표면에 주사하며,
상기 카메라로 촬영된 상기 출강구 내경의 이미지는 콘트라스 비를 이용하여, 원주방향으로 복수의 점을 지정하며, 상기 복수의 지점을 통과하는 정원을 그려서, 그려진 내경 데이터를 추출하는 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 슬리브의 내화물 손모량 측정방법.