KR20190078347A - Apparatus and method for controlling combustion of a burner in electric furnace - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a burner apparatus comprises: an electric furnace having a wall structure with an inner space; at least one burner disposed in the wall structure of the electric furnace to heat the inner space of the electric furnace; a laser range finder disposed in the wall structure of the electric furnace to measure a distance between a tip of the burner and a scrap to be disposed in the inner space in real time; and a burner control unit determining injection of oxygen based on the measured distance between the tip of the burner and the scrap.

Description

전기로의 버너 연소 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING COMBUSTION OF A BURNER IN ELECTRIC FURNACE}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING COMBUSTION OF A BURNER IN ELECTRIC FURNACE [0002]

본 발명은 스크랩 용해 상태에 따른 버너 연소제어 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a burner combustion control apparatus according to a scrap melting state.

전기로 조업 과정에서 스크랩의 용해상태를 관측하기 위한 기술은 전기로 전력투입의 효율화 및 2차 스크랩 장입 시점 판단을 위해서 매우 중요하다. 그러나 전기로 내부의 고온, 분진, 슬래그 및 용탕의 비산 등으로 인해서 전기로 내부의 스크랩 용해 상태를 실제 관측하기는 어려운 상황이다. 따라서, 실제 전기로 조업 과정에서 스크랩의 용해상태를 근거하여 버너 연소를 제어하는데 어려움이 있다. The technology for observing the dissolution status of scrap during the electric furnace operation is very important for the efficiency of electric power input and the time of secondary scrap charging. However, it is difficult to actually observe the scrap melting state in the electric furnace due to the high temperature, dust, slag, and scattering of the molten metal in the electric furnace. Therefore, it is difficult to control the burner burning based on the dissolution state of the scrap in the actual electric furnace operation.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2013-0072702호Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0072702 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 제2012-172867호Patent Document 2: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-172867

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 조업을 중단하지 않고 버너 주위의 스크랩의 용해상태의 간접적인 판단에 근거하여 버너의 연소를 제어하는 버너 연소 제어장치를 제공하는데 있다.
One of the technical problems to be solved in the present invention is to provide a burner combustion control device for controlling the burning of a burner based on an indirect determination of the melting state of scrap around the burner without stopping the operation.

본 발명의 일 실시예는, 내부 공간을 갖는 벽구조를 갖는 전기로와, 상기 전기로의 내부 공간을 가열하도록 상기 전기로 벽구조에 배치된 적어도 하나의 버너와, 상기 버너의 팁과 상기 내부 공간에 배치될 스크랩과의 거리를 실시간으로 측정하도록 상기 전기로의 벽구조에 배치된 레이저 거리계와, 상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리를 기반으로 하여 산소의 취입 여부를 판단하는 버너 제어부;를 포함하는 버너 장치를 포함한다.
One embodiment of the present invention is an electric furnace comprising an electric furnace having a wall structure having an internal space, at least one burner disposed in the electric furnace wall structure for heating an internal space of the electric furnace, And a burner control unit for determining whether or not oxygen is blown on the basis of the distance between the tip of the burner and the scrap measured by the laser distance meter disposed in the wall structure of the electric furnace so as to measure the distance to the scrap in real time, .

일 예에서, 상기 레이저 거리계는, 상기 전기로 내부 공간을 향하도록 상기 전기로 벽구조에 장착되며, 수신부와 송신부를 갖는 광헤드부와, 상기 광헤드부의 수신부 및 송신부에 연결된 광케이블과, 상기 버너에 이격되어 배치되어 상 기 광케이블을 통해 레이저 빔을 전송하는 레이저 광원과, 상기 버너에 이격되어 배치되며 상기 광케이블로부터 측정된 레이저 빔을 수신하는 레이저 검출부를 포함할 수 잇다.In one example, the laser rangefinder includes an optical head unit mounted on the electric furnace wall structure so as to face the electric furnace internal space, the optical head unit having a receiving unit and a transmitting unit, an optical cable connected to a receiving unit and a transmitting unit of the optical head unit, And a laser detection unit arranged to be spaced apart from the burner and receiving the laser beam measured from the optical cable.

이 경우에, 상기 광헤드부는 상기 버너와 일체화되도록 결합된 구조를 가질 수 있으며, 이와 달리, 상기 광헤드부는 상기 거리 측정이 가능한 범위에서 상기 전기로의 벽구조물 중 상기 버너가 설치된 면의 벽구조물에 설치될 수도 있다.
In this case, the optical head unit may have a structure to be integrated with the burner. Alternatively, the optical head unit may be disposed on the wall structure of the surface of the burner, May be installed.

일 예에서, 상기 광헤드부는 고온에 견딜 수 있도록 수냉 또는 에어 퍼징 장치를 구비할 수 있다.
In one example, the optical head unit may include a water-cooling or air purging device to withstand high temperatures.

일 예에서, 상기 버너 제어부는, 상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리가 소정의 거리 미만이거나 상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리가 소정의 거리 이상이더라도 소정의 시간이 경과한 후를 상기 버너로의 산소 취입 시점으로 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 버너 제어부는 상기 버너에 제공되는 연료 주입 시점 및 연료 주입량을 결정하도록 구성될 수 있다.
In one example, the burner control unit controls the burner control unit such that the burner control unit determines whether or not the burner tip and the scrap have a distance of less than a predetermined distance or a predetermined time has elapsed even if the distance between the tip of the burner and the scrap exceeds a predetermined distance As an oxygen injection point to the burner. Further, the burner control unit may be configured to determine a fuel injection timing and a fuel injection amount provided to the burner.

일 예에서, 상기 버너는 각각 상기 전기로의 벽구조물의 다른 영역에 배치된 복수의 버너를 포함하며, 상기 레이저 거리계는 상기 복수의 버너 각각에 대응되도록 배치될 수 있다.
In one example, the burners each include a plurality of burners disposed in different areas of the wall structure of the electric furnace, and the laser rangefinder may be arranged to correspond to each of the plurality of burners.

본 발명의 일 실시예는, 전기로 내부에 스크랩을 장입하는 단계와, 아킹을 시작하여 버너를 이용하여 장입된 스크랩을 예열하는 단계와, 레이저 거리계를 이용하여 버너 팁과 스크랩의 거리를 측정하는 단계와, 상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리 이상이면 버너를 통해 산소취입을 개시하는 단계와, 상기전기로를 이용하여 스크랩을 용해시키는 단계를 포함하는 버너 연소 제어 방법을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling a burner, comprising: charging scrap into an electric furnace; preheating scrap charged using a burner by starting arcing; measuring a distance between the burner tip and the scrap The method comprising the steps of: initiating oxygen blowing through the burner if the measured distance between the burner tip and the scrap exceeds a predetermined distance; and melting the scrap using the electric furnace have.

일 예에서, 상기 산소 취입을 개시하는 단계는, 상기 전기로를 이용하여 스크랩을 용해시키는 단계와 함께 수행될 수 있다. In one example, the step of initiating the oxygen injection may be performed with the step of dissolving the scrap using the electric furnace.

일 예에서, 상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리보다 작더라도, 상기 예열하는 단계의 지속 시간이 소정 시간을 초과하면, 버너를 통해서 산소 취입을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
In one example, the method may further comprise performing oxygen blowing through the burner if the duration of the preheating step exceeds a predetermined time, even if the distance between the measured burner tip and scrap is less than a predetermined distance .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기로에 설치된 버너에서 내부 스크랩과의 거리를 실시간으로 관측하여 버너 제어를 실시함으로써 스크랩 용해 시간을 단축할 수 있으며, 동시에 산소 취입시 화염 역화로 인한 부작용을 효과적으로 방지할 수 있다..According to an embodiment of the present invention, the scrap dissolving time can be shortened by observing the distance from the internal scrap to the internal scrap in the electric furnace in real time by controlling the burner, and at the same time, effectively preventing side effects can do..

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 버너 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도2는 도1의 버너장치에 채용될 수 있는 연소 제어 장치를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 채용된 레이저 거리계로부터 측정된 결과를 예시하는 그래프이다.1 is a schematic sectional view showing an electric furnace burner apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a combustion control apparatus that can be employed in the burner apparatus of FIG.
3 is a flowchart for explaining a burner control method according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating the results measured from the laser rangefinder employed in an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 버너 장치를 나타내는 개략 단면도이며, 도2는 도1의 버너장치에 채용될 수 있는 연소 제어 장치를 나타내는 개략도이다. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an electric furnace burner apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a combustion control apparatus that can be employed in the burner apparatus of FIG.

도1 및 도2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기로 버너 장치는, 내부 공간을 갖는 벽구조(12)를 갖는 전기로(10)와, 상기 전기로(10)의 내부 공간을 가열하도록 상기 벽구조(12)에 배치된 복수의 버너(19)와, 상기 벽구조(12)에 배치된 레이저 거리계(20)를 포함한다. 1 and 2, an electric furnace burner apparatus according to the present embodiment includes an electric furnace 10 having a wall structure 12 having an internal space, and an electric furnace 10 for heating the internal space of the electric furnace 10 A plurality of burners 19 disposed in the wall structure 12 and a laser rangefinder 20 disposed in the wall structure 12. [

상기 레이저 거리계(20)는, 레이저 빔(L)을 이용하여 상기 버너(19)의 팁과 상기 내부 공간에 배치된 스크랩(S)과의 거리(d)를 측정하도록 구성된다. 본 실시예에 채용된 레이저 거리계(20)에서는, 광케이블(25)을 이용하여 레이저 광원(28)이나 레이저 검출부(26)는 고온인 전기로와 이격되도록 배치될 수 있다. The laser rangefinder 20 is configured to measure the distance d between the tip of the burner 19 and the scrap S disposed in the inner space using the laser beam L. [ In the laser range finder 20 employed in this embodiment, the laser light source 28 and the laser detector 26 can be arranged to be spaced apart from the high-temperature electric furnace by using the optical cable 25. [

구체적으로, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 거리계(20)는 상기 전기로의 내부 공간을 향하도록 상기 벽구조(12)에 장착되며 수신부와 송신부를 갖는 광헤드부(21)와, 상기 광헤드부(21)의 수신부 및 송신부에 연결된 광케이블(25)과, 상기 버너(19)에 이격되어 배치되어 상기 광케이블(25)을 통해 레이저 빔(L)을 전송하는 레이저 광원(28)과, 상기 버너(19)에 이격되어 배치되며 상기 광케이블(25)로부터 측정된 레이저 빔(L)을 수신하는 레이저 검출부(26)를 포함할 수 있다. 광케이블(25)은, 상기 레이저 광원(28)으로부터 레이저 빔(L)을 송신부에 전송하는 제1 케이블(25a)과, 측정된 레이저 빔(L)을 수신부로부터 상기 레이저 검출부(26)로 전송하는 제2 케이블(25b)을 포함할 수 있다. 2, the laser rangefinder 20 includes an optical head unit 21 mounted on the wall structure 12 so as to face the internal space of the electric furnace and having a receiving unit and a transmitting unit, An optical cable 25 connected to a receiving unit and a transmitting unit of the burner unit 21, a laser light source 28 disposed apart from the burner 19 and transmitting the laser beam L through the optical cable 25, And a laser detection unit 26 which is disposed apart from the optical fiber cable 19 and receives the laser beam L measured from the optical cable 25. The optical cable 25 includes a first cable 25a for transmitting the laser beam L from the laser light source 28 to the transmission unit and a second cable 25a for transmitting the measured laser beam L from the receiver unit to the laser detection unit 26 And a second cable 25b.

본 실시예에 채용된 레이저 거리계(20)는 버너(19)와 결합되어 일체화된 구조를 가질 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 광헤드부(21)가 버너(19)와 결합되어 일체화된 구조를 가질 수 있다. 이에 한정되지 않고 상기 광헤드부(21)는 상기 버너(19)의 팁과 스크랩(S)과의 거리(d)를 측정할 수 있는 위치면 어디든지 장착될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예와 달리, 광헤드부(21)는 상기 버너(19)가 설치된 면의 벽구조(12)의 다른 영역에 설치될 수 있다. 본 실시예에 따른 배열에서, 레이저 거리계의 광 헤드부(21)는 버너(19)와 일체화되어 있어 항상 화염이 향하는 방향으로 스크랩(S)과의 거리(d)를 측정할 수 있다.
The laser rangefinder 20 employed in this embodiment can be combined with the burner 19 to have an integrated structure. As shown in FIG. 2, the optical head portion 21 may be combined with the burner 19 to have an integrated structure. The optical head 21 may be mounted at any position on the surface where the distance d between the tip of the burner 19 and the scrap S can be measured. For example, unlike the present embodiment, the optical head 21 can be installed in another area of the wall structure 12 on the side where the burner 19 is installed. In the arrangement according to the present embodiment, the optical head 21 of the laser rangefinder is integrated with the burner 19, so that the distance d between the optical head 21 and the scrap S can always be measured in the direction in which the flame is directed.

본 실시예에 따른 버너 제어 장치는 상기 측정된 버너(19)의 팁과 상기 스크랩(S)의 거리(d)를 기반으로 하여 산소의 취입 여부를 판단하는 버너 제어부(30)를 더 포함할 수 있다. The burner control apparatus according to the present embodiment may further include a burner control unit 30 for determining whether or not oxygen is blown on the basis of the measured tip of the burner 19 and the distance d of the scrap S have.

본 실시예에서, 산소 취입 시점은 크게 2가지로 구분될 수 있다. In this embodiment, the oxygen intake timing can be largely divided into two types.

첫째는, 버너(19)를 이용한 스크랩(S)의 예열이 완료한 후, 전기로를 이용한 스크랩 용해 과정에서 탈탄(decarbonizing)을 수행하기 위해서 산소 취입이 수행될 수 있다. 둘째로, 버너(19)를 이용한 스크랩(S)의 예열 과정에서 비정상적으로 용융되지 않고 남은 스크랩(예, 큰 크기의 스크랩)이 버너(19)를 가로막는 경우에 이를 물리적(예, 용융절단)으로 제거하기 위해서 사용될 수 있다.
First, after the preheating of the scrap S using the burner 19 is completed, oxygen blowing can be performed to perform decarbonizing in the scrap melting process using the electric furnace. Secondly, when scrap (for example, large-sized scrap) remaining unfavorably unmelted in the preheating process of scrap S using the burner 19 obstructs the burner 19, this is physically (for example, melted) Can be used to remove.

구체적으로, 본 실시예에 따른 버너 제어부(30)는, 상술된 산소 취입 시점을 레이저 거리계(20)로부터 실시간으로 측정된 거리를 기반하여 판단할 수 있다. 우선, 상기 측정된 버너(19)의 팁과 스크랩(S)의 거리(d)를 소정의 거리 이상이면, 장입된 스크랩이 용융되어 거리가 증가하므로, 소정의 거리까지 확보되면 충분히 스크랩(S)이 예열된 것으로 판단하고, 버너(19)를 통해 산소취입을 개시할 수 있다. 이때에 취입된 산소는 본격적인 용해 과정에서 탈탄에 기여할 수 있다. 여기서, 스크랩 예열의 완료로 판단되는 거리는 장입된 스크랩(S) 양에 따라 결정될 수 있다. 산소취입은 고철이 어느 정도 용해된 이후 미용해 스크랩이나 용탕의 탈탄 반응을 가속시키는데 적절한 시점을 판단하여 산소를 취입하는 것이 중요하다. 그러나, 종래에는 전기로 내부를 관측하여 버너 주위의 스크랩 상태를 알 수 있는 방법이 없다. Specifically, the burner control unit 30 according to the present embodiment can determine the oxygen intake time point based on the distance measured in real time from the laser range finder 20. First, if the distance d between the tip of the burner 19 and the scrap S is greater than a predetermined distance, the charged scrap is melted to increase the distance, It can be judged that it has been preheated and the oxygen blowing can be started through the burner 19. [ At this time, the blown oxygen can contribute to decarburization in the full melting process. Here, the distance determined as the completion of scrap preheating can be determined according to the amount of scrap S charged. It is important to inject oxygen by determining the appropriate time to accelerate the decarburization reaction of the scrap or melt after the scrap has been dissolved to some extent. However, conventionally, there is no method of observing the inside of the electric furnace and knowing the state of scrap around the burner.

둘째로, 비정상 스크랩 제거 시점은, 측정된 버너 팁과 스크랩 사이의 거리(d)의 변화가 작거나, 소정의 거리 이하의 상태로 예열 과정이 지속되면, 비정상적인 스크랩이 버너의 앞부분을 막는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 거리(d)의 변화가 작거나, 소정의 거리 이하의 상태로 소정 시간을 초과하면, 버너를 통해서 산소 취입을 수행할 수 있다. 이때에 취입되는 산소는 비정상적인 스크랩을 제거할 수 있다.
Second, the abnormal scrap removal point is determined when the change in the distance d between the burner tip and the scrap measured is small, or if the preheating process is continued at a predetermined distance or less, abnormal scrap blocks the front portion of the burner can do. Therefore, when the change of the distance d is small or exceeds a predetermined time in a state of a predetermined distance or less, oxygen blowing can be performed through the burner. The oxygen injected at this time can remove abnormal scrap.

본 실시예에 채용된 광헤드부(21)는 전기로 내부 공간의 고온 환경에 노출되므로, 고온의 환경에 견딜 수 있도록 수냉 또는 에어 퍼징 장치(미도시)를 구비할 수 있다. 이와 유사하게, 벽 구조(12)의 내부에는 냉각수가 유동될 수 있도록 냉각수 유로(14)가 형성될 수 있다. Since the optical head 21 employed in this embodiment is exposed to the high-temperature environment of the electric furnace internal space, a water-cooling or air purging device (not shown) can be provided to withstand the high temperature environment. Likewise, the cooling water flow path 14 may be formed in the wall structure 12 so that the cooling water flows.

상기 버너(19)는 벽 구조(12) 기준으로 대략 35∼45°로 하방 경사지도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 버너(19)의 팁과 스크랩 또는 용강의 탕면까지의 거리를 화염의 길이를 고려하여 경사각과 함께 조절될 수 있다 .The burner 19 may be installed to be inclined downward to approximately 35 to 45 degrees with respect to the wall structure 12. [ Further, the distance between the tip of the burner 19 and the scum or molten steel bath surface can be adjusted together with the inclination angle in consideration of the length of the flame.

본 실시예에 채용된 버너(19)는 산소 취입관(19a) 및 연료 취입관(19b)을 포함할 수 있다. 연료 취입관(19b)은 2 이상의 취입관을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 연료로는 중유나 LNG와 같은 다양한 연료가스가 사용될 수 있다. 이러한 연료 공급이나, 연료배율(2 이상의 연료를 사용할 경우)는 상기한 버너 제어부(30)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 상기 전기로의 바닥(11)은 내화물 구조로 이루어질 수 있으며, 그 바닥(11)에는 하부 전극이 배치되고, 상기 전기로의 천장에는 전극봉(18)이 배치될 수 있다.
The burner 19 employed in this embodiment may include an oxygen intake pipe 19a and a fuel intake pipe 19b. The fuel intake pipe 19b may include two or more intake pipes. For example, various fuel gases such as heavy oil or LNG can be used as the fuel. Such fuel supply or fuel multiplication (when two or more fuels are used) can be controlled by the burner control unit 30 described above. The bottom 11 of the electric furnace may have a refractory structure. A bottom electrode may be disposed on the bottom 11 of the electric furnace, and an electrode rod 18 may be disposed on the ceiling of the electric furnace.

이와 같이, 전기로의 벽구조에는 버너가 설치되어 전기로 스크랩(또는 고철)에 에너지 공급 및 미용해 고철 용해에 활용할 경우에. 버너 설치 위치 또는 그와 인접한 영역에 레이저 거리계를 설치하여 버너의 팁과 스크랩 사이의 거리를 측정하여 버너 주위의 스크랩 용해상태를 간접적으로 측정하고, 이를 통해서 산소 취입 시점을 판단할 수 있다.
Thus, when a burner is installed in the wall structure of an electric furnace to supply energy to electric scrap (or scrap iron) and to dissolve unheated scrap iron. A laser distance meter is provided at a burner mounting position or an area adjacent to the burner mounting position to measure the distance between the tip of the burner and the scrap to indirectly measure the scrap melting state around the burner and to determine the time of oxygen injection.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart for explaining a burner control method according to an embodiment of the present invention.

도3을 참조하면, 본 실시예에 다른 버너 제어 방법은, 전기로 내부에 스크랩을 장입하고(S31) 아킹이 시작된다(S32). 이로써, 예열을 위한 버너 동작이 개시될 수 있다(S35). 버너는 전기를 이용한 용융에 앞서 에너지를 절약하게 위한 예열 과정에 활용될 수 있다. 예를 들어, 버너는 LNG와 같은 연료가스를 이용할 수 있다. 이러한 버너의 동작 과정에서 레이저 거리계를 이용하여 버너 팁과 스크랩과의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, in the burner control method according to the present embodiment, scrap is charged into the electric furnace (S31) and arcing is started (S32). Thereby, the burner operation for preheating can be started (S35). Burners can be used in preheating processes to save energy prior to melting by electricity. For example, the burner may utilize a fuel gas such as LNG. During the operation of the burner, the distance between the burner tip and the scrap can be measured in real time using the laser range finder.

버너가 동작하는 예열시간이 지나면서 장입된 스크랩이 녹아 주저 앉게 되고, 이 과정에서 버너 팁과 스크랩과의 거리가 멀어질 수 있다. 따라서, 충분히 예열이 이루어졌는지 여부를 버너 팁과 스크랩과의 거리가 소정의 거리를 초과했는지 여부로 판단할 수 있다(S37). 만약, 버너 팁과 스크랩과의 거리가 미리 설정된 시간을 초과하면 예열 완료로 판단하여 산소 취입을 시작할 수 있다. 이 때에 취입되는 산소는 본격적인 스크랩 용융과정에서 용탕의 탄탈을 가속화시킬 수 있다(S39). 이때에 산소 취입 개시는, 상기 전기로를 이용하여 스크랩을 용해시키는 단계와 함께 수행될 수 있다.
As the preheating time during which the burner operates, the charged scrap melts and sinks, and in this process, the distance between the burner tip and the scrap can be distant. Therefore, whether or not the preheating has been sufficiently performed can be determined by determining whether the distance between the burner tip and the scrap exceeds a predetermined distance (S37). If the distance between the burner tip and the scrap exceeds a predetermined time, it is determined that the preheating has been completed and the oxygen blowing can be started. Oxygen injected at this time can accelerate the tantalum of the molten metal in the full scrap melting process (S39). At this time, the start of oxygen blowing can be performed together with melting the scrap using the electric furnace.

또한, 상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리를 초과하지 않는 범위에서 상기 예열하는 단계의 지속 시간을 판단하는 과정을 수행할 수 있다(S38). 이 과정에서 소정 시간을 초과하면, 버너 입구에 미용해 스크랩에 배치된 비정상 상태로 판단하여, 산소 취입을 수행할 수 있다. 이때에 취입된 산소는 미용해 스크랩을 절단하거나 제거하여 화염이 역화되는 것을 방지할 수 있다. In addition, a process of determining the duration of the preheating step may be performed in a range not exceeding a predetermined distance between the measured burner tip and scrap (S38). If the predetermined period of time is exceeded in this process, it is determined that an abnormal state is placed in the unheated scrap at the burner inlet, and oxygen can be blown. At this time, the blown oxygen can prevent the flame from backing by cutting or removing the unheated scrap.

본 실시예와 같이, 레이저 거리계를 이용하여 측정된 거리를 기반하여, 2가지의 산소 취입 시점을 모두 판단할 수 있으나, 실제로 1개만 택일적으로 구현할 수 있다. 구체적으로, 버너 제어부를 두 번째 산소취입과정만을 단독으로 측정된 거리의 변화 및 지속시간 여부만을 판단하여 미용해 스크랩에 의한 비정상 상태만을 판단하도록 구성될 수 있다.
As in the present embodiment, based on the distance measured using the laser rangefinder, it is possible to determine all of the two oxygen injection points, but only one can be implemented alternatively. Specifically, the burner control unit may be configured to determine only the abnormal state caused by the unheated scrap by determining only the change in the distance and the duration of the distance measured only by the second oxygen injection process.

이하, 스크랩과의 거리 측정에 따른 산소 취입 시점 판단에 대한 이해를 위해서 구체적인 예를 참조하여 설명한다. Hereinafter, with reference to a specific example, an explanation will be given for understanding the determination of the oxygen injection time according to the distance measurement with scrap.

도4는 본 발명의 일 실시예에 채용된 레이저 거리계로부터 측정된 결과를 예시하는 그래프이다.4 is a graph illustrating the results measured from the laser rangefinder employed in an embodiment of the present invention.

도4를 참조하면, 2가지의 경우, 즉 정상 스크랩의 예열 과정(정상 동작)과 비정상 스크랩의 예열과정(비정상동작)에 대한 실시간 거리 측정 결과가 나타내져 있다. Referring to FIG. 4, there are shown results of real-time distance measurement for two cases, namely, the preheating process (normal operation) of the normal scrap and the preheating process (abnormal operation) of the abnormal scrap.

장상 동작 과정에서, 버너가 작동하고 시간이 경과 할수록 장입된 스크랩이 용해되므로, 버너의 팁, 즉 거리계 센서에서 스크랩까지의 거리는 점점 멀어질 있다. 시간이 지나면서 스크랩이 녹아 버너 팁과 스크랩과의 거리가 소정의 거리도 멀어지면 산소 취입을 시작할 수 있다. In the course of the long-run operation, the burner is operated and the charged scrap melts as time elapses, so that the distance from the tip of the burner, that is, the distance sensor to the scrap, is getting farther away. As time passes, the scrap melts and the distance between the burner tip and the scrap is increased by a predetermined distance.

하지만, 비정상 동작 과정을 살펴 보면, 일정 시간이 지났음에도 거리가 증가하지 않으면 정상 동작 과정과 비교하여 거리의 변화가 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 이 경우에는, 미환원 스크랩이 버너 입구를 막고 있어 정상적인 예열과정이 진행되지 않는 것으로 판단할 수 있으며, 이 역시 산소를 취입하여 스크랩을 절단하거나 용해를 촉진시켜야 한다. However, if the distance is not increased even after a certain period of time, it can be confirmed that the distance is not significantly changed as compared with the normal operation. In this case, it can be judged that the unreduced scrap is blocking the burner inlet, and that the normal preheating process does not proceed, and it is also necessary to blow oxygen to cut scrap or promote dissolution.

본 실시예와 같이, 버너 팁과 스크랩의 거리를 기반으로 제어하지 않고 기존의 일정 시간 후 조업자의 판단으로 산소를 취입하여 이러한 비정상 상태를 간과할 경우에, 버너 팁 부위 고철로 인한 화염 역화를 초래할 수 있으며. 화염의 역화는 버너가 크게 손상될 수 있다. As in the present embodiment, if oxygen is blown on the judgment of the operator after a predetermined period of time without controlling based on the distance between the burner tip and scrap, if such an abnormal state is overlooked, You can. Flame backfire can severely damage the burner.

한편, 기존의 전기로 내부공간의 스크랩 용해 상태에 대해, 카메라를 전기로의 상부나 측면에 설치하여 전기로 내부 용해상태를 관측할 수 있으나, 냉각 기구 및 퍼징을 이용하여 카메라를 보호하지만 전기로 내부의 열악한 환경에 의해서 대부분 견디지를 못하고 오동작 내지는 소손되어 사용할 수 없는 결과를 초래할 수 있다. 반면에, 본 실시예에 따른 방식은 전기로에 설치된 버너에서 내부 스크랩과의 거리를 실시간으로 관측하여 버너의 연소과정을 실시간으로 제어함으로써 효율적인 버너제어로 인한 스크랩 용해 시간을 단축할 수 있으며 동시에 산소 취입 시 화염 역화에 의한 부작용 등을 방지할 수 있다.
On the other hand, it is possible to observe the internal melting state of the electric furnace by installing the camera on the top or side of the electric furnace in relation to the scrap melting state of the existing electric furnace internal space. However, the cooling device and the purging are used to protect the camera, It can not be endured by most of the poor environment of the apparatus and malfunction or burnout can not be used. On the other hand, the system according to the present embodiment can observe the distance from the internal scrap in the burner installed in the electric furnace in real time to control the burning process of the burner in real time, thereby shortening the scrap melting time due to efficient burner control, Side effects due to flame backfire can be prevented.

본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 접착층 등을 통하여 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다.
The meaning of being connected in the present disclosure is not only a direct connection but also a concept including indirect connection through an adhesive layer or the like. In addition, the term "electrically connected" means a concept including both a physical connection and a non-connection.

본 개시에서 "일 실시예"로 지칭된 형태는 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
The embodiments referred to in the specification as "one embodiment " are not to be regarded as the same embodiment as each other, and are provided for describing each different characteristic. However, the above-described embodiments do not exclude that they are implemented in combination with the features of other embodiments. For example, although the matters described in the specific embodiments are not described in the other embodiments, they may be understood as descriptions related to other embodiments unless otherwise described or contradicted by those in other embodiments.

본 개시에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현되어도 문맥상 명백하게 단수로 한정되지 않는 한, 복수의 의미를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The terminology used in this disclosure is used to describe the embodiments and is not intended to limit the disclosure. For example, the singular forms "a,""an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

12: 전기로 벽구조
14: 냉각 유로
19: 버너
20: 레이저 거리계
21: 광 헤드브
28: 레이저 광원
26: 레이저 검출부
30: 버너 제어부12: Electricity wall building
14:
19: Burner
20: Laser rangefinder
21: Optical head
28: Laser light source
26:
30: Burner control section

Claims (12)

내부 공간을 갖는 벽구조를 갖는 전기로;
상기 전기로의 내부 공간을 가열하도록 상기 벽구조에 배치된 적어도 하나의 버너;
상기 버너의 팁과 상기 내부 공간에 배치될 스크랩과의 거리를 실시간으로 측정하도록 상기 벽구조에 배치된 레이저 거리계; 및
상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리를 기반으로 하여 산소의 취입 여부를 판단하는 버너 제어부;를 포함하는 전기로 버너 장치.
An electric furnace having a wall structure having an internal space;
At least one burner disposed in the wall structure to heat the interior space of the electric furnace;
A laser distance meter disposed in the wall structure to measure a distance between a tip of the burner and a scrap to be disposed in the inner space in real time; And
And a burner control unit for determining whether or not oxygen is blown based on the measured distance between the tip of the burner and the scrap.
제1항에 있어서,
상기 레이저 거리계는,
상기 내부 공간을 향하도록 상기 벽구조에 장착되며, 수신부와 송신부를 갖는 광헤드부와,
상기 광헤드부의 수신부 및 송신부에 연결된 광케이블과,
상기 버너에 이격되어 배치되어 상기 광케이블을 통해 레이저 빔을 전송하는 레이저 광원과,
상기 버너에 이격되어 배치되며 상기 광케이블로부터 측정된 레이저 빔을 수신하는 레이저 검출부를 포함하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 1,
The laser range finder includes:
An optical head unit mounted on the wall structure so as to face the inner space, the optical head unit having a receiving unit and a transmitting unit;
An optical cable connected to a receiving unit and a transmitting unit of the optical head unit,
A laser light source that is disposed apart from the burner and transmits the laser beam through the optical cable;
And a laser detection unit disposed apart from the burner and receiving a laser beam measured from the optical cable.
제2항에 있어서
상기 광헤드부는 상기 버너와 일체화되도록 결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 2, wherein
Wherein the optical head unit is structured to be integrated with the burner.
제2항에 있어서
상기 광헤드부는 상기 버너가 설치된 면의 벽구조 중 다른 영역에 설치된 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 2, wherein
Wherein the optical head part is provided in another area of the wall structure on the side where the burner is installed.
제2항에 있어서,
상기 광헤드부는 고온에 견딜 수 있도록 수냉 또는 에어 퍼징 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the optical head part is provided with a water-cooling or air purging device to withstand a high temperature.
제1항에 있어서,
상기 버너 제어부는, 상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리가 소정의 거리 미만이거나 상기 측정된 버너의 팁과 상기 스크랩의 거리가 소정의 거리 이상이더라도 소정의 시간이 경과한 후를 상기 버너로의 산소 취입 시점으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the burner control unit controls the burner control unit such that the measured burner tip and the scrap are less than a predetermined distance or a predetermined time elapses even if the distance between the tip of the burner and the scrap is more than a predetermined distance, Is determined to be an oxygen injection point of the furnace.
제1항에 있어서,
상기 버너 제어부는 상기 버너에 제공되는 연료 주입 시점 및 연료 주입량을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the burner control unit is configured to determine a fuel injection timing and a fuel injection amount provided to the burner.
제1항에 있어서,
상기 버너는 각각 상기 전기로의 벽구조물의 다른 영역에 배치된 복수의 버너를 포함하며, 상기 레이저 거리계는 상기 복수의 버너 각각에 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기로 버너 장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the burners includes a plurality of burners disposed in different areas of a wall structure of the electric furnace, and the laser rangefinder is disposed to correspond to each of the plurality of burners.
전기로 내부에 스크랩을 장입하는 단계;
아킹을 시작하여 버너를 이용하여 장입된 스크랩을 예열하는 단계;
레이저 거리계를 이용하여 버너 팁과 스크랩의 거리를 측정하는 단계;
상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리 이상이면 버너를 통해 산소취입을 개시하는 단계; 및
상기 전기로를 이용하여 스크랩을 용해시키는 단계를 포함하는 버너 연소 제어 방법.
Charging scrap into an electric furnace;
Starting the arcing and preheating the scrap charged using the burner;
Measuring a distance between the burner tip and the scrap using a laser rangefinder;
Initiating the introduction of oxygen through the burner if the measured distance between the burner tip and the scrap is a predetermined distance or more; And
And melting the scrap using the electric furnace.
제9항에 있어서,
상기 산소 취입을 개시하는 단계는, 상기 전기로를 이용하여 스크랩을 용해시키는 단계와 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 버너 연소 제어 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of starting the oxygen blowing is performed together with the step of melting the scrap using the electric furnace.
제9항에 있어서,
상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리보다 작더라도, 상기 예열하는 단계의 지속 시간이 소정 시간을 초과하면, 버너를 통해서 산소 취입을 수행하는 단계를 더 포함하는 버너 연소 제어 방법.
10. The method of claim 9,
And performing oxygen blowing through the burner if the duration of the preheating step exceeds a predetermined time even if the distance between the measured burner tip and the scrap is smaller than a predetermined distance.
전기로 내부에 스크랩을 장입하는 단계;
아킹을 시작하여 버너를 이용하여 장입된 스크랩을 예열하는 단계;
레이저 거리계를 이용하여 버너 팁과 스크랩의 거리를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 버너 팁과 스크랩의 거리를 소정의 거리보다 작으면서, 상기 예열하는 단계의 지속 시간이 소정 시간을 초과하면, 버너를 통해 산소취입을 개시하는 단계;를 포함하는 버너 연소 제어 방법.

Charging scrap into an electric furnace;
Starting the arcing and preheating the scrap charged using the burner;
Measuring a distance between the burner tip and the scrap using a laser rangefinder; And
And initiating oxygen blowing through the burner when the distance between the burner tip and the scrap is smaller than a predetermined distance and the duration of the preheating step exceeds a predetermined time.

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