KR20140117775A - 출강 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 사용하여 출강 과정에서 유출되는 슬래그의 양을 파악하되 출강 과정에서 투입되는 합금철에 의한 분진을 효율적으로 제거하여 영상의 품질을 높임으로써 보다 정확하게 슬래그를 검출할 수 있도록 한 출강 모니터링 장치에 관한 것이다.
본 발명은 전로에서 수강 대차로의 출강을 모니터링하는 출강 모니터링 장치에 있어서, 전로에서 낙하되는 용강과 수강 대차의 표면을 함께 촬영할 수 있도록 전로와 수강 대차 사이 공간의 측면에 경사 설치된 하나 이상의 열화상 카메라; 상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터를 분석하여 디스플레이하는 제어 수단 및 상기 출강 과정에서 투입되는 합금철로부터의 분진을 제거하는 분진 제거 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에서, 상기 분진 제거 수단은 압축 비활성 가스 공급원, 일단이 상기 압축 비활성 가스 공급원과 연통된 압축 비활성 가스 유로, 상기 압축 비활성 가스 유로의 타단에 연결된 분사 노즐 및 상기 압축 비활성 가스 유로의 도중에 설치된 개폐 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 분진 제거 수단은 압축공기 공급원, 일단이 상기 압축공기 공급원에 연결되고 타단이 상기 분사 노즐에 연결된 압축공기 유로 및 상기 압축 공기 유로의 도중에 개폐 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 분사 노즐은 FC20 계열의 회주철 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제어 수단은 용강의 출강 전에는 상기 압축공기 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 압축공기를 상기 분사 노즐을 통해 분사되도록 하는 반면에 출강시에는 상기 압축 비활성 가스 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 비활성 가스를 상기 분사 노즐을 통해 분사하는 것을 특징으로 한다.

Description

출강 모니터링 장치{monitoring apparatus for discharging slag}

본 발명은 출강 모니터링 장치에 관한 것으로, 특히 열화상 카메라를 사용하여 출강 과정에서 유출되는 슬래그의 양을 파악하되 출강 과정에서 투입되는 합금철에 의한 분진을 효율적으로 제거하여 영상의 품질을 높임으로써 좀더 정확하게 슬래그를 검출할 수 있도록 한 출강 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용선을 용강으로 정련하는 제강 공정인 전로(轉爐) 공정에서는 전로 내의 용강을 출강구를 통하여 수강 대차 상에 안착된 수강 래들에 출강하는데, 이러한 일련의 작업을 출강 작업이라 한다.

전로로부터의 출강은 전로를 하부로 경동하고 출강구 차단기를 조작하여 출강구를 개방함으로써 시작되지만 전로 내의 비금속 생성물인 슬래그(slag)는 용강과의 비중차에 의해 용강의 상부에 위치하기 때문에 출강 종료시, 즉 용강의 유출이 대략적으로 끝나는 시점부터 슬래그의 유출이 시작된다.

한편, 용강의 품질을 높이기 위해 출강 과정에서 용강에 합금철을 투입하게 되는데, 용강에 슬래그가 섞이게 되면 강의 품질이 저하되기 때문에 슬래그의 유출을 차단하기 위해 슬래그의 유출을 감지하여 전로의 출강구를 폐쇄하게 된다.

종래 슬래그 유출 검출 방법에는 여러 가지가 있으나 운전자의 목측에 의한 검출 방법에 따르면 운전자별로 개인차가 있어 검출 시점이 달라지기 때문에 이로 인하여 발생하는 오차 범위가 크고, 나아가 슬래그 유출시 출강구 차단기를 수동으로 조작해야 하기 때문에 시간 지연이 많을 뿐만 아니라 오차도 크다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안하여 출강 말기의 슬래그를 검출하기 위한 복수의 일차원 CCD 카메라를 출강구의 근접거리에 설치하여 여기에서 촬상된 화상 신호를 농담레벨로 환산하고 이 농담레벨이 설정 기준치 이상으로 변화하면 출강구를 자동으로 폐쇄하여 슬래그 유출을 차단하는 방법이 2004년 특허공개 제97528호에 개시되어 있다.

그러나 전술한 선행기술에 따르면, 복수의 CCD 카메라를 사용하기 때문에 구조가 복잡하고 이로부터 얻어진 영상으로부터 온도를 예측하는데 복잡한 알고리즘이 요구될 뿐만 아니라 출강 과정에서 투입되는 합금철로 인한 분진에 의해 고품질의 출강 영상을 얻을 수가 없고 이에 따라 슬래그를 정확하게 검출할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열화상 카메라를 사용하여 출강 과정에서 유출되는 슬래그의 양을 파악하되 출강 과정에서 투입되는 합금철에 의한 분진을 효율적으로 제거하여 영상의 품질을 높임으로써 보다 정확하게 슬래그를 검출할 수 있도록 한 출강 모니터링 장치를 제공함을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전로에서 수강 대차로의 출강을 모니터링하는 출강 모니터링 장치에 있어서, 전로에서 낙하되는 용강과 수강 대차의 표면을 함께 촬영할 수 있도록 전로와 수강 대차 사이 공간의 측면에 경사 설치된 하나 이상의 열화상 카메라; 상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터를 분석하여 디스플레이하는 제어 수단 및 상기 출강 과정에서 투입되는 합금철로부터의 분진을 제거하는 분진 제거 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에서, 상기 분진 제거 수단은 압축 비활성 가스 공급원, 일단이 상기 압축 비활성 가스 공급원과 연통된 압축 비활성 가스 유로, 상기 압축 비활성 가스 유로의 타단에 연결된 분사 노즐 및 상기 압축 비활성 가스 유로의 도중에 설치된 개폐 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 분진 제거 수단은 압축공기 공급원, 일단이 상기 압축공기 공급원에 연결되고 타단이 상기 분사 노즐에 연결된 압축공기 유로 및 상기 압축 공기 유로의 도중에 개폐 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 분사 노즐은 FC20 계열의 회주철 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제어 수단은 용강의 출강 전에는 상기 압축공기 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 압축공기를 상기 분사 노즐을 통해 분사되도록 하는 반면에 출강시에는 상기 압축 비활성 가스 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 비활성 가스를 상기 분사 노즐을 통해 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 출강 모니터링 장치에 따르면, 열화상 카메라를 사용하여 출강 과정에서 유출되는 슬래그의 양을 파악하되 출강 과정에서 투입되는 합금철에 의한 분진을 효율적으로 제거하여 영상의 품질을 높임으로써 좀더 정확하게 슬래그를 검출할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 출강 모니터링 장치를 전로 설비에 설치한 상태를 설명하기 위한 도.
도 2는 본 발명의 출강 모니터링 장치에서 분진 제거기의 가스 분사 범위를 설명하기 위한 전로 설비의 측면도.
도 3은 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 시스템의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 출강 모니터링 장치로부터 얻어진 출강 모니터링 화면 예시도.
도 5는 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 출강 모니터링 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 출강 모니터링 장치를 전로 설비에 설치한 상태를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 본 발명의 출강 모니터링 장치에서 분진 제거기의 가스 분사 범위를 설명하기 위한 전로 설비의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 시스템의 블록 구성도이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 출강 모니터링 장치가 설치된 전로 설비에 따르면, 전로(10)로부터 그 하부에 위치한 수강 대차(50)로의 용강(20)의 배출(출강)은 전로(10)를 하부로 경동하고 출강구 차단기(미도시)를 조작하여 전로(10)의 출강구(15)를 개방함으로써 시작된다. 그리고 이 과정에서 용강(20)의 품질을 높이기 위해 용강(20)에 합금철(40)을 투입한다. 출강중 유출된 슬래그 양의 파악과 출강된 용강의 온도를 측정하는 것은 강의 품질을 결정하는 중요한 사항이다.

이를 위해 본 발명에서는 열화상 카메라(60)를 용강(20)의 출강 경로와 수강 대차(50) 상의 수강 래들내 용강면이 함께 보이도록 경사지게 설치하고 있다. 이 경우에 다촛점 열화상 카메라 또는 하나 이상의 열화상 카메라를 채택함으로써 보다 광범위하고 정확한 촬영이 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 좀더 깨끗한 화상을 얻기 위해서는 합금철 투입시 발생하는 분진을 제거하는 것이 바람직한데, 이를 위해 본 발명에서는 분사 노즐(70)을 통해 압축 가스를 분사하는 것에 의해 분진을 제거하는 분진 제거기(70)를 도 2에 도시한 바와 같이 출강 경로와 직각 방향으로 설치하고 있다.

이러한 분진 제거기는 도 3에 도시한 바와 같이 적어도 출강 경로를 포괄하도록 방사상으로 가스를 분사하는 하나 이상의 분사 노즐(70), 압축 가스를 저장하고 있는 봄베(bombe)(80) 및 봄베(80)와 분사 노즐(70)을 연결하는 가스 공급관의 도중에 설치된 개폐 밸브(75)를 포함하여 이루어지는데, 이러한 개폐 밸브(75)는 전자적으로 동작하는 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있다. 그리고 출강 과정에서 분진 제거에 사용되는 가스로는 용강과 닿더라도 용강과 반응하지 않는 비활성 가스인 질소(N₂)나 아르곤(Ar) 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우에 출강 과정에서 지금이 분사 노즐(70)에 들러붙는 것을 방지하게 위해 분사 노즐(70)의 재질을 지금이 들러붙어도 잘 떨어지는 회주철 계열인 FC20 재질로 구현하는 것이 바람직하다.

더욱이 출강이 종료된 이후에도 분사 노즐(70)이 막히는 것을 방지하기 위해 압축 공기를 분사하는 것이 바람직한바, 도면에서 참조번호 90은 압축 공기를 저장하고 있는 압축공기 봄베를 나타내고, 참조번호 85는 압축공기 공급관의 도중에 설치되어 있는 개폐 밸브, 바람직하게는 솔레이노드 밸브를 나타낸다.

한편, 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 시스템의 구성은 전로의 경동을 제어, 즉 전로를 경동하거나 원위치시키는 경동 제어부(110), 출강시 전로(10)의 출강구(15)에 설치된 차단기를 개방하고 출강이 종료되면 이를 폐쇄시키는 차단기 제어부(120), 열화상 카메라(60)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 슬래그의 유출 여부와 유출 정도 및 용강면의 온도 등을 분석하는 신호 분석부(130) 및 전술한 아르곤 가스 개폐 밸브 및 압축공기 개폐 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브구동 제어부(140)를 구비한 제어부(100)와 신호 분석부(200)에서 분석된 영상을 운전자가 알 수 있도록 시각적으로 표시하는 모니터(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 출강 모니터링 장치로부터 얻어진 출강 모니터링 화면 예시도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 열화상 카메라(60)가 일정 범위의 온도를 감지하도록 설정한 후에 출강 시작과 동시에 출강 종료시까지의 슬래그 유출량을 촬상 범위 내에서 출강되는 용강 대비 슬래그 분포 비율에 따라 그래프 화하여 나타내고 이와 동시에 수강 대차에 출강된 용강의 표면 온도를 사용자가 알 수 있도록 디스플레이할 수 있다.

도 5는 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 출강 모니터링 장치를 포함한 전체 전로 설비 제어 방법에 따르면, 먼저 전로(10)에서 정련이 완료되었는지를 확인(단계 S10)하는데, 완료된 경우에는 출강을 위해 경동 제어부(110)가 전로(10)를 경동(단계 S20)하고, 경동이 완료되면 다시 차단기 제어부(120)가 출강구(15) 차단기를 개방(단계 S30)함으로써 전로(10)로부터 용강이 출강되기 시작한다.

한편, 이러한 출강과 동시에 열화상 카메라(60)가 구동(단계 S40)되어 열화상 카메라(60)로부터 촬영된 영상이 신호 분석부(130)에 의해 분석되는데, 신호 분석부(130)는 출강 초기부터 출강 말기까지의 슬래그 양을 물질이 갖는 고유 방사율에 따른 방사 에너지를 측정하는 원리로 슬래그로 판단되는 것에 대해 그 유출량을 그래프 화하여 모니터에 출력한다.

그리고 합금철(40)의 투입에 따라 발생하는 분진을 제거하기 위해 아르곤 가스 개폐 밸브(75)를 온시켜서 고압의 아르곤 가스에 의해 분진을 제거하는데, 아르곤 가스가 분사되는 동안에는 압축공기(Air) 개폐 밸브(85)는 오프(단계 S50)시킨다.

다음으로 신호 분석부(130)에 의한 분석 결과, 슬래그 유출이 감지(단계 S60)되는 경우에는 차단기 제어부(120)가 전로(10)의 출강구(15) 차단기를 폐쇄(단계 S70)시킴으로써 슬래그가 유출되지 않도록 한다. 이와 같이 하여 출강이 완료되면 아르곤 가스 개폐 밸브(75)를 오프시키는 반면에 압축공기 개폐 밸브(85)를 온(단계 S80)시켜서 분사 노즐(70)이 막히는 것을 방지한다.

마지막으로 단계 S90에서는 경동 제어부(1100가 전로(10)를 원위치시킴으로써 다음의 정련 공정을 대비한다.

본 발명의 출강 모니터링 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

10: 전로, 15: 출강구,
20: 용강, 30: 슬래그,
40: 합금철, 50: 수강 대차,
60: 열화상 카메라, 70: 분사 노즐,
75, 85: 개폐 밸브, 80: 아르곤 압축가스 봄베,
85: 압축공기 봄베, 100: 제어부,
110: 경동 제어부, 120: 차단기 제어부,
130: 신호 분석부, 140: 밸브구동 제어부

Claims (5)

1. 전로에서 수강 대차로의 출강을 모니터링하는 출강 모니터링 장치에 있어서,
   전로에서 낙하되는 용강과 수강 대차의 표면을 함께 촬영할 수 있도록 전로와 수강 대차 사이 공간의 측면에 경사 설치된 하나 이상의 열화상 카메라;
   상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터를 분석하여 디스플레이하는 제어 수단 및
   상기 출강 과정에서 투입되는 합금철로부터의 분진을 제거하는 분진 제거 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 출강 모니터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분진 제거 수단은 압축 비활성 가스 공급원, 일단이 상기 압축 비활성 가스 공급원과 연통된 압축 비활성 가스 유로, 상기 압축 비활성 가스 유로의 타단에 연결된 분사 노즐 및 상기 압축 비활성 가스 유로의 도중에 설치된 개폐 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 출강 모니터링 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 분진 제거 수단은 압축공기 공급원, 일단이 상기 압축공기 공급원에 연결되고 타단이 상기 분사 노즐에 연결된 압축공기 유로 및 상기 압축 공기 유로의 도중에 개폐 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 출강 모니터링 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 분사 노즐은 FC20 계열의 회주철 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 출강 모니터링 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어 수단은 용강의 출강 전에는 상기 압축공기 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 압축공기를 상기 분사 노즐을 통해 분사되도록 하는 반면에 출강시에는 상기 압축 비활성 가스 유로에 설치된 개폐 밸브를 개방하여 비활성 가스를 상기 분사 노즐을 통해 분사하는 것을 특징으로 하는 출강 모니터링 장치.

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