KR960003189B1 - 분말재료를 공급하기 위한 후혼합 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

분말재료를 공급하기 위한 후혼합 방법 및 장치

제1도는 본발명에 따른 분말 재료 공급 장치의 양호한 실시예의 기본구조를 도시하는 개략선도.

제2도는 제1도의 분말 공급 장치의 하나의 분말 공급 회로를 도시하는 부분선도.

제3도는 제1도의 분말 재료 공급 장치의 양호한 실시예의 작동을 제어하기 위한 제어장치의 개략선도.

제4도는 제1도의 분말재료 공급 장치의 양호한 실시예에 사용되는 합류관의 상세도.

제5도는 제1도의 공급장치의 양호한 실시예에서 분말공급 라인의 여러단면에서의 압력을 도시하는 그래프.

제6도(a), 6도(b), 6도(c) 및 6도(d)는 네 개의 공급 라인이 사용될 때 반송가스 내의 분말재료의 공급량의 다양하게 미리 세팅된 패턴을 도시하는 선도.

제7도(a), 7도(b), 7도(c) 및 7도(d)는 제6도(a), 6도(b), 6도(c) 및 6도(d)의 공급라인과 대응하는 네 개의 공급 라인의 저장탱크 가스 압력의 미리 세팅된 변화 패턴을 도시하는 선도.

제8도(a), 8도(b), 8도(c) 및 8도(d)는 제6도(a) ,6도(b), 6도(c) 및 6도(d)의 공급라인에 대응하는 네 개의 공급 라인의 분말 재료의 실제 유량의 변화 패턴을 도시하는 선도.

제9도는 제1도의 분말 재료 공급 장치를 사용하는 열간 금속 전처리 장치의 양호한 실시예의 개략선도.

제10도는 제1도 및 제3도의 제어 장치 내의 패턴 테이블 메모리에 저장된 다양한 주입 패턴을 도시하는 도면.

제11도는 제10도의 테이블의 패턴Ⅱ를 사용하여 주입되는 용제의 주입율의 실제 변화를 도시하는 선도.

제12a도는 내지 제12c도는 제9도에서 도시된 열간 금속 전처리의 장치의 실제 실시예에서 제어 유닛에 의해 수행되는 용제 주입 제어 프로그램의 순서를 도시하는 흐름도.

제13도(a),13도(b),13도(c) 및 13도(d)는 탈인 및 탈황을 위해 사용되는 용제 주입의 전형적인 패턴(패턴 Ⅰ)을 도시하는 선도.

제14도(a), 14도(b) ,14도(c) 및 14도(d)는 탈인 및 탈황을 위해 사용되는 융제 주입의 다른 전형적인 패턴(패턴Ⅱ)을 도시하는 선도.

제15도는 탈인 및 탈황 중 P 및 S의 농도 변화를 도시하는 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10A,10B : 저장 탱크 12A,12B : 로우터리 피이터

14A,14B : 공급라인 16 : 합류관

18 : 주입라인 20 : 주입노즐

22 : 용기 42A,42B : 계량 밸브

100 : 제어 유닛 106 : 혼합실

본 발명은 일반적으로 혼합되는 방식으로 다량의 분말재료를 공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 혼합비 및 유량이 제어될 수 있는 반송 유체를 통해 이송된 다량의 분리된 분말재료를 후혼합(post-mixing)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 제련 공정에서의 후혼합융제 주입에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 제련 공정에서는 다양한 분말재료들이 주입된다. 예를 들어, 용광로에는 석탄이 주입되며, 엘디 전로(LD converter)에는 융제가 주입되며, 열간 금속 전처리 중에는 다량의 융제가 주입되어야 한다. 공지된 열간 금속 전처리 공정에서는, 탈규소, 탈인 및 탈황을 위한 용제가 사용된다. 통상 토피도카(torpedo car)등에서 이러한 열간 금속 전처리 공정이 수행된다. 통상, 열간 금속 전처리 공정은 탈규소단계, 탈인단계 및 탈황단계로 분리된다. 이들 단계에서 ,탈규소제, 탈인제 및 탈황제가 주입된다. 탈규소제, 탈인제 및 탈황제가 각각 다른 성분을 갖기 때문에, 공통된 공급원으로 부터 공급된 재료로부터 다른 성분의 융제들을 생성하는것은 곤란하다. 이와 관련하여, 서로다른 성분의 융제들은 후혼합되도록 준비되어 다른 위치의 저장소에 저장된다. 이러한 열간 금속 전처리 공정중, 토피도 카는 다양한 단계의 전처리를 수행하기위해 처리 라인을 따라 이동하여야 한다. 탈규소 단계, 탈인 단계 및 탈황 단계에서 융제의 주입은 예를 들어 일본국 실용신안 공고 제(소)57-21032(지코), 일본국 특허 공개 제(소)57-67422호(토카이)등에서 모두 공개되어 있다. 이들 공보에서는 단일 융제 저장 탱크 및 단일 랜스(lance)로 구성된 융제주입 장치가 공개되어 있다. 분말 상태의 융제가 제어된 비율로 기체 상태의 반송 유체와 함께 운반된다.

이러한 종래의 열간 금속 전처리 공정은 한 단계로부터 다음단계로 토피도 카를 이동시키는것이 필요하기 때문에 불편하다. 또한, 각 단계에서, 슬랙 제거 작업(slag-off operation)이 필요하다. 이러한 요구조건들 때문에 열간금속 전처리 공정이 비효율적이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 다량의 분말 재료가 후혼합되는 방식으로 공급될 수 있는 신규의 그리고 높은 효율의 분말 재료 공급 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 후혼합 및 공급 작동 중 하나 이상의 분말 재료의 공급율을 변경가능한 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 특히 열간 금속 전처리를 위한 제련 공정에 적용 가능한 후혼합융제 주입장치를 제공하는 데 있다.

상술된 그리고 다른목적을 달성하기위해, 본 발명에 따른 분말재료 공급 장치는 여러종류의 분말을 각각 담고 각 공급라인 내로 재료를 계량하기 위한 계량 수단과 연결된 다수의 탱크를 포함한다. 각 공급 라인은 반송 유체와 함께 계량된 재료를 반송하기 위해 제어된 압력으로 반송유체를 공급하는 반송 유체공급원과 연결된다. 대응 저장 탱크와 각각 연결된 각 재료 공급 라인은 계량된 재료가 도입되는 합류수단에 연결된다. 후혼합실은 혼합물 공급 라인에 연결된다. 각 계량 수단은 서로 독립적으로 관련 저장 탱크내의 재료의 제어된 양을 계량하도록 제어될 수 있다.

상술된 바와 같이 본 발명의 분발 재료 공급 장치는 가변율로 다량의 분말재료의 공급을 필요하는 여러산업 또는 연구소 수준의 공정에 적용 가능하지만, 이러한 장치는 금속 산업의 제련 공정에서 열간 금속 전처리 공정의 융제 주입에 특히 적합하다. 예를 들어, 이러한 장치는 금속 전처리 중 탈규소, 탈인 및/ 또는 탈황을 위한 순차적인 작업 또는 동시 작업에 적용될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 제련 공정에서 후혼합되는 방식으로 서로 상이한 다량의 분말 재료를 제어된 공급율로 공급하기 위한 장치는, 분말 재료중 한가지 분말 재료로 각각 충전되는 다수의 탱크와, 제어된 양의 재료를 공급하도록 각 탱크와 연결되어 분말재료를 계량하기 위한 계량 수단과, 다수의 공급라인을 포함하며 탱크 중 하나의 탱크와 각각 연결되어 공급라인을 통해 유동하는 반송 유체에 의해 관련 탱크로 부터 계량된 재료를 피이딩하기 위한 피이딩 수단과, 재료의 혼합물을 생성하도록 각 공급 라인에 연결되어 각 공급 라인을 통해 피이딩된 재료를 받기 위한 합류 수단과, 합류수단에 연결되어 소정의 배출 압력으로 합류 수단에서 생성된 혼합물을 배출하기 위한 배출 수단과, 합류 수단에 의해 생성된 혼합물에 합류될 각 재료의 양을 소정 값으로 조절하도록 상기 계량 수단에 연결되어 계량 수단의 작동을 제어하며 소정 배출 압력에 기초하여 피이딩 수단내로 도입되는 반송 유체 압력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.

제어 수단은, 작업 기간에 따라 변화될 수 있는 재료 공급율을 결정하는 미리 세팅된 변화 패턴에 따라 관련 탱크에서 재료 공급율을 변화 시키도록 각 계량 수단을 제어한다. 제어 수단은 배출 수단을 통해 배출되는 혼합물의 질량 유량에 따라 반송 유체 압력을 변화시키도록 피이딩 수단을 제어할 수도 있다.

소정 압력으로 각 탱크의 내부 압력을 유지하도록 각 탱크내로 압력 유체를 도입하기 위한 수단과 탱크 압력 표시 신호를 발생시키도록 상기 탱크에 각각 연결되어 관련 탱크의 내부 압력을 모니터링하기 위한 탱크 압력 감지기를 또한 포함하며, 제어 수단은 압력 유체 도입수단과 연결되어 탱크 압력 표시 신호에 기초하여 탱크압력을 제어한다. 제어수단은 각 탱크 내의 재료의 필요 질량 유량에 기초하여 필요 탱크 압력을 유도하여 필요 압력을 향해 각 탱크의 내부 압력을 조절하도록 압력 유체 도입 수단을 제어한다. 압력 유체 도입 수단 및 피이딩 수단은 공통의 압력 유체원에 연결된다.

계량 수단은 관련 탱크 내의 제어된 양의 재료를 계량하기 위해 탱크 중 하나의 탱크에 각각 연결된 다수의 로우터리 피이더를 포함하며, 제어 수단은 서로 독립적으로 재료 공급율을 조절하기 위해 각 로우터리 피이더를 제어한다.

양호하게는, 제어 수단은 다수의 서로 다른 변화 패턴을 저장하는 메모리를 포함하는 컴퓨터 제어기와, 재료 주입 패턴 중의 하나의 패턴을 수동으로 선택하기 위한 수동 선택 수단을 포함한다. 메모리는 모든 재료에 대한 변화 패턴이 조합된 패턴 중 하나의 패턴을 확인함으로써 수동 선택수단을 통해 선택될 수 있도록 각 재료에 대해 조합된 변화 패턴을 저장한다.

합류수단은, 내부에 혼합실을 한정하며 혼합물을 생성하도록 혼합실 내로 반송 유체와 함께 공급 라인을 통해 피이딩된 재료를 도입하기 위해 공급 라인에 각각 연결된 다수의 분지관을 갖는 합류관을 포함한다.

양호한 구조에서, 합류관은 반송 유체에 의해 반송되는 재료의 유동 방향과 대체로 수직하게 압력가스를 도입하기 위한 수단을 또한 포함한다. 합류관은 혼합실 주위에 대체로 환형 실을 한정하도록 혼합실 내에 배치된 원통형 격벽을 또한 포함하며, 격벽에는 혼합실과 상기 환형 실 사이의 가스 연통을 위한 다수의 개구가 형성되며, 압력가스는 상기 환형실 내로 배출되어 격벽에 형성된 개구를 통해 혼합실 내로 송풍된다. 혼합실 내로 도입되는 압력 가스의 압력이 혼합실 내의 압력 보다 약간 높게 조절된다.

본 발명에 다른 태양에 따르면, 제련 공정의 열간 금속 전처리에서 후혼합되는 방식으로 서로 상이한 다량의 융제를 제어된 공급율로 공급하기 위한 장치는, 분말 융제 중 한가지 융제로 각각 충전되는 다수의 탱크와, 제어된 양의 융제를 공급하도록 각 탱크와 연결되어 분말 융제를 계량하기 위한 계량 수단과, 다수의 공급라인을 포함하며 탱크중 하나의 탱크와 각각 연결되어 공급라인을 통해 유동하는 반송유체에 의해 관련 탱크로부터 계량된 융제를 피이딩하기 위한 피이딩 수단과, 융제의 혼합물을 생성하도록 각공급라인에 연결되어 각 공급라인을 통해 피이딩된 융제를 받기 위한 합류 수단과 합류수단에 연결되어 소정의 배출 압력으로 열간 금속 용기 내의 용융 금속 내로 합류수단에서 생성된 혼합물을 배출하기 위한 배출수단과, 합류수단에 의해 생성된 혼합물에 함유될 각 융제의 양을 소정 값으로 조절하도록 상기 계량 수단에 연결되어 계량 수단의 작동을 제어하며 소정 배출 압력에 기초하여 피이딩 수단 내로 도입되는 반송 유체 압력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.

열간 금속 용기는 토피도 카이다. 탱크 내에 충전되는 융제는 탈규소제, 탈인제 및 탈황제 중 적어도 두가지로 구성된다.

배출수단은 뜨거운 금속 내로 삽입될 랜스 및 합류 수단에 주입 랜스를 연결하는 주입 라인을 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 제련공정에서 후혼합되는 방식으로 서로 상이한 다량의 분말 재료를 제어된 공급율로 공급하기 위한 방법은, 제어된 양의 재료를 공급하도록 다량의 서로 다른 공급원으로 부터의 서로 다른 분말 재료를 계량하는 단계와 , 서로 독립적인 공급라인을 통해 유동하는 반송 유체에 의해 공급원들로 부터 계량된 재료를 피이딩하는 단계와, 공급 라인들을 통해 피이딩된 재료의 혼합물을 생성하는 단계와, 소정의 배출 압력으로 혼합물을 배출하는 단계와, 작업 기간에 대한 미리 세팅된 변화 패턴을 따라 각 재료의 혼합비를 조절하도록 혼합물에 함유되는 각 재료의 계량되는 양을 제어하며 소정 배출 압력에 기초하여 공급라인 내로 도입되는 반송 유체 압력을 제어하는 단계를 포함한다.

첨부된 본 발명의 양호한 실시예의 도면 및 이하의 발명의 상세한 설명으로 부터 본 발명이 보다 완전히 이해될 수 있으나. 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하는 것은 아니며 단지 예시를 위한 것일 뿐이다.

제1도 및 제2도에, 본 발명에 따른 분말 재료 공급장치의 양호한 실시예의 기본구조가 도시되어 있다. 제1도에서는 두 종류의 다른 분말 재료를 공급하기 위해 두 개의 분말재료 저장 탱크(10A,10B)및 관련 공급 라인(14A,14B)를 사용하는 분말 재료 공급 장치가 도시되어 있으나, 두 개 이상의 탱크 및 관련 공급 라인을 사용할 수도 있다.

제1도에서 도시된 바와 같이, 분말 저장 탱크(10A,10B)는 재료 공급 제어 밸브(34A,34B)를 갖는 재료 공급 라인을 통해 호퍼(도시되지 않음)와 같은 재료 공급원에 연결된다. 저장 탱크(10A,10B)는 공급라인(14A,14B) 내로의 분말 재료의 제어된 양을 계량하기 위해 계량 수단으로 기능하는 재료 계량 밸브(42A,42B)와 협동하는 로우터리 피이더(12A,12B)와 연결된다. 각 공급 라인(14A,14B)은 재료 혼합실이 한정된 합류관(16)에 연결된다. 합류관(16)은 공급된 재료의 혼합물을 형성하도록 공급 라인(14A,14B)을 통해 분말 재료를 받아서 재료 혼합실 내에서 분말 재료를 혼합한다. 혼합물은 주입 라인(18)을 통해 공급되며 주입 노즐(20)을 통해용기(22) 내로 주입된다.

로우터리 피이더(12A,12B)의 계량 작업을 돕기 위해, 압력 가스원(도시되지 않음)으로부터 압력 가스가 압력가스 고급 라인(23), 밸브 유닛(23A,23B), 압력라인(24A,24B)을 통해 각 분말 재료 저장 탱크(10A,10B)로 공급된다. 한편, 가스/분말 혼합기(46A,46B)를 통해 공급 라인 내로 압력 가스를 도입하기 위해 그리고 반송 가스로서 압력 가스를 사용하여 합류관(16) 내로 계량된 분말 재료를 순환시키기 위해 압력 가스 공급 라인(23)은 밸브 유닛(23A,23B)을 통해 공급 라인(14A,14B)으로 그리고 반송기 라인(26A,26B)으로 또한 연결된다.

밸브 유닛(23A,23B)은 서로 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 제1도에서 밸브 유닛(23A)의 상세한 구조만이 도시되었다. 제1도에서 도시된 바와 같이, 밸브 유닛(23A)은 가스 유량 제어 밸브(48), 압력 제어 밸브(28) 및 반송기 제어 밸브(30)를 포함한다. 가스 유량 제어 밸브(48, gas flowirate control valve)는 밸브 유닛(23A)을 통한 가스 유량을 제어한다. 압력 제어 밸브(28)는 저장 탱크의 내부 압력을 조절하기 위해 저장 탱크(10A) 내로 도입되는 가스 유동을 조절하도록 압력 라인(24A)에 배치된다.한편, 반송기(carrier) 제어 밸브(30)는 공급 라인의 가스 압력과 가스 및 분말 재료의 유량을 조절하기 위해 공급 라인(14A) 내로 도입되는 가스 유동을 조절하도록 반송기 라인(26)에 배치된다.

벨브유닛(23A,23B), 로우터리 피이더(12A,12B), 계량 밸브(42A,42B)는 작동을 제어하기 위한 컴퓨터제어 유닛(100, computerized control unit)에 연결된다. 로우터리 피이더(12A,12B)는 각기 제어 유닛(100)으로부터의 피이더 제어 신호(S_r)에 따라서 구동되는 구동 모우터(102A,102B)와 연결된다. 계량 밸브(42A,42B)는 관련 계량 밸브의 밸브 위치를 제어하기 위해 제어 유닛으로부터의 계량 제어 신호(S_m)에 의해 작동되는 밸브 작동기(104A,104B)와 연결된다. 마찬가지로, 가스 유동 제어 밸브(48)는 유동 제어 밸브 작동기(106)와 연결된다. 작동기(106)는 제어 유닛(100)으로부터의 가스 유동 제어 신호(S_g)에 응답하여 가스 유동 제어 밸브의 밸브 위치를 제어한다. 압력 제어 밸브(28)는 제어 유닛(100)으로부터의 압력 제어 신호(S_p)에 응답하여 압력 제어 밸브의 위치를 조절함으로써 관련된 저장탱크(10A) 내의 압력을 조절하는 밸브 작동기(108)와 협력한다. 반송기 제어 밸브(30)도 반송기 제어 신호(S_c)에 응답하여 반송기 제어 밸브의 밸브 위치를 제어하여 관련 공급 라인(14A)을 통한 가스 유량을 조절하는 조절하는 밸브 작동기(110)를 갖는다.

한편, 제어 유닛(100)은 재료 중량 감지기(36A,36B)에 연결된다. 재료 중량 감지기(36A,36B)는 예를 들어 로드 셀(load cell)로 구성될 수도 있다. 재료 중량 감지기(36A,36B)는 재료 중량 감지기 신호를 발생시킨다. 재료 중량 감지기(36A,36B)는 입력 유닛(130)의 아날로그-디지털(A/D) 변환기(112A,112B)를 통해 제어 유닛(100)에 입력되는 재료 중량 표시 신호(W_a,W_b)를 발생시키는 신호 발생기(37A,36B)에 연결된다. 탱크 압력 감지기(38A,28B)가 내부 압력을 각각 모니터 링하기 위해 각 저장 탱크(10A,10B)에 제공된다. 탱크 압력 감지기(38A,38B)는 아날로그 형태의 신호로서 탱크 압력 감지기 신호를 발생시킨다. 탱크 압력 감지기 신호는 신호 발생기(113A,113B)에 피이딩된다. 신호 발생기(113A,113B)은 입력 유닛(130)의 A/D 변화기(114A,114B)를 통해 제어 유닛(100)에 피이딩되는 탱크 압력 표시 신호(P_a,P_b)를 발생시킨다. 마찬가지로, 혼합실 압력 감지기(52)는 혼합실 압력 감지기 신호를 발생시키도록 되어 있다. 혼합실 압력 감지기 신호는 신호 발생기(115)에 피이딩된다. 신호 발생기(115)는 입력 유닛(130)의 A/D 변환기(116)를 통해 제어 유닛(100)에 피이딩 되는 혼합 압력 표시 신호(P_mix)를 출력한다. 배압 감지기(54)가 주입 라인(18)의 배압을 모니터링하기 위해 주입 노즐(20)의 바로 상류의 주입 라인(18)에 제공된다. 배압 감지기(54)는 배압 감지기 신호를 발생시킨다. 신호 발생기(117)는 배압 감지기 신호를 받아서 A/D변화기(118)를 통해 제어 유닛(100)에 피이딩 되는 배압 표시 신호(P_back)를 발생시킨다. 또한, 가스 계량기(50)는 압력 가스 공급 라인(23)과 가스 유동 제어 밸브(48)의 상류에 제공된다. 가스 계량기(50)는 가스유량 감지기 신호를 발생시킨다. 가스 계량기(50)는 가스 유량 감지기 신호에 기초하여 가스 유량 표시 신호(F_a)를 발생시키는 신호 발생기(119)에 연결된다. 가스 유량 표시 신호는 입력 유닛(130)의 A/D 변환기 (120)를 통해 제어 유닛(100)에 피이딩 된다.

작동을 보다 잘 이해할 수 있도록 공급 라인(14A)을 통해 저장 탱크(10A)로부터 합류관(16)으로의 분말 공급 작업을 기술하기로 한다. 공급 라인(14B)에서 수행되는 공급 작업은 공급 라인(14A)에서 수행되는 공급 작업과 동일하기 때문에 불필요한 설명을 피하기 위해 공급 라인(14B)에 관한 설명은 생략하기로 한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 분말 재료가 합류관(16)의 혼함실에 공급될 때, 가스 유동 제어 밸브(48)가 개방되어 압력 가스가 밸브 유닛(23A)내로 유입될 수 있다. 저장 탱크(10A) 내로 제어된 양의 압력 가스를 도입하기 위해, 밸브 작동기(108)가 작동되어 압력제어 밸브(28A)를 개방한다. 따라서, 압력 가스는 탱크 내의 분만 재료 저장실 내로 도입된다. 동시에, 피이더 모우터(102A)가 구동되어 제어된 양의 분말 재료를 피이딩하도록 로우터리 피이더(12A)를 구동한다. 재료가 로우터리 피이더(12A)에 의해 피이딩 되더라도, 가스/재료 혼합기(46A)로의 재료 공급은 계량 밸브(42A)에 의해 차단된다. 한편, 공급 라인(14A)을 통한 압력 가스의 유동을 가능하게 하기 위해, 밸브 작동기(110)가 작동되어 반송기 제어 밸브(30)를 개방하여 가스/분말 혼합기(46A)를 통해 공급 라인 내로 가압된 재료를 도입한다.

계량 밸브(42A)의 밸브 작동기(104A)는 분말 재료를 계량하기 위해 제어된 타이밍으로 작동된다. 계량 밸브가 개방됨에 따라, 재료가 가스/분말 혼합기(46A) 내로 도입되어 반송 가스와 혼합된다. 따라서, 분말 재료는 공급 라인(14A)을 통해 반송 가스에 의해 합류관(16)의 혼합실 내로 도입된다.

혼합실 내로 도입된 반송 가스와 분말 재료의 혼합물을 공급 라인(14B)을 통해 도입된 다른 혼합물과 혼합되어 주입 노즐(20)을 통해 용기(22) 내로 주입된 혼합물을 형성한다.

저장 탱크(10A)의 분말 재료가 합류관의 혼합실에 공급되지 않을 때 밸브 작동기(108)는 압력 밸브(28)를 폐쇄하도록 작동된다. 동시에, 피이더 모우터(102A)는 정지되며, 밸브 작동기(104A)는 계량 밸브(42)를 폐쇄한다. 이때, 밸브 작동기(106A,110A)는 소정 압력의 반송 가스가 가스/재료 혼합기(46) 및 공급라인(14A)을 통해 유동하도록 반송기 제어 밸브(30) 및 가스 유동 제어 밸브(48)의 위치를 유지시킨다. 이에 의해 합류관(16)의 혼합실 내에 형성된 혼합물이 다시 역류되는 것이 방지된다.

제3도에서 도시된 바와 같이, 제어 유닛(100)은 상술된 분말 재료 공급 장치의 작동을 제어하기 위한 컴퓨터 유닛(computer based unit)을 갖는다. 따라서, 제어 유닛(100)은 재료 중량 감지기(36A,36B), 탱크압력 감지기(38A,38B), 가스 유량계(50A,50B), 혼합실 압력 감지기(52) 및 배압 감지기(54)로부터의 입력 신호를 다중 수신하는(multiplexing)입력 유닛(130)을 포함한다. 제어 유닛(100)은 또한 중앙 처리 유닛(CPU, 132), 롬(ROM, 134), 램(RAM, 136), 클록 발생기(140)및 출력 유닛(142)을 포함한다. 양호한 실시예에서, 패턴 테이블 메모리(138)는 세팅된 가스 압력 변화, 분말 재료 공급율, 가스 유량 등의 다양한 패턴을 저장한다. 패턴 테이블 메모리(138)의 패턴 테이블(138)은 다른 탱크에 관계없이 각 탱크의 분말 재료에 대해 세팅되거나 하나 이상의 다른 탱크와 조합하여 세팅될 수 있다. 패턴 테이블 메모리(138)는 필요에 따라 램(136)에 세팅될 수 있다. 그러나, 플로피 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프,광학 디스크, 반도체 메모리 등과 같은 공지된 메모리 매체를 사용하는 외부 메모리로서 패턴 테이블 메모리(138)를 형성하는 것이 바람직하다. 패턴 테이블을 만들기 위해 외부 메모리를 사용하는 것을 공급 장치의 작동 패턴을 변경하는 데 편리하다.

양호한 실시예에서, CPU(132)는 서로 다른 제어 루우프에 따라 각기 독립된 다양한 기능을 수행하도록 선택된다.

분말 재료 공급율과 공급 라인의 가스 압력과 가스 유량은 피이드백 제어 변수로서 입력신호를 사용하여 피이드백 제어될 수도 있다. 그러나. 양호한 실시예에서, 입력 신호, 즉, 재료 중량 표시 신호(W_a,W_b), 가스 유량 표시 신호(F_a,F_b), 탱크 압력 표시 신호(P_a,P_b), 혼합실 압력 표시 신호(P_mix)및 배압 표시 신호(P_back)는 공급 장치의 작동을 모니터링하기 위해 사용되며, 공급 장치를 피이드백 제어하기 위해 사용되지는 않는다. 따라서, 양호한 실시예에 따른 분말 재료 공급 제어의 공정에서, 로우터리 피이더 모우터(102A,102B), 밸브 작동기(104A,104B,106A,106B,108A,108B,110A,110B)는 일반적으로 제어 변수로서 경과된 처리 시간을 사용하는 제어 유닛(100)에 의해 제어된다. 따라서, 클록 발생기(140)에 의해 발생된 클록 펄스는 CPU(132)의 클록 카운터(144)에 의해 계수된다. 그후, CPU는 피이더 제어 신호(S_fa,S_fb), 계량제어 신호(S_ma,S_mb), 압력 제어 신호(S_pa,S_pb), 반송기 제어 신호(S_ca,S_fb) 및 가스 유동 제어 신호(S_ga,S_gb)를 유도한다.

제4도는 제1도의 분말 재료 공급 장치의 양호한 실시예에 사용할 수 있는 합류관(16)의 상세한 구조를 도시한다. 제4도에 도시된 바와 같이, 합류관(16)은 분지관부(161) 및 합류부(162)를 포함한다. 분자관부(161)에는 각각 공급 라인(14A) 및 (14B)중의 하나와 각각 연결된 다수의 분지관(163)의 제공된다. 한편, 합류부는 내부에 공급라인(14A),(14B) 및 분지관(163)을 통해 분말 재료 및 반송 가스의 혼합물이 도입되는 혼합실(164)을 한정한다. 합류부(162) 내의 혼합실(164)은 배출구 (165) 방향으로 작아지는 대략 원추형 형상으로 되어 있다. 합류부(162)에는 가압 공기가 혼합실 내로 도입되는 공기 유입구(166)가 또한 형성된다. 합류부(162)의 내부 주연부에 대향하여, 그물 격벽(167)이 배치되어 합류부 내부 주연부와 격벽 사이에 환형 공간(168)을 한정한다. 공기 유입구(166)를 통해 혼합실(164)로 도입되는 공기는 먼저 환형 공간(168)내로 유입된 후 격벽(167)의 그물 구조를 통해 혼합실 내로 공급된다.

분지관부(161)를 통해 합류부(162) 내로 도입되는 재료가 혼합실 내에 축적되지 않도록 혼합실(164) 내로 공급되는 공기압은 정압으로 유지된다. 따라서, 공기 유입구(166)를 통해 공기를 도입함으로써, 분말 재료의 축적에 의한 합류부의 폐쇄가 방지될 수 있다.

상술된 분말 재료 공급 시스템의 양호한 실시예의 작동시, 소정 분말 재료는 재료 공급 제어 밸브(34A,34B)를 통해 저장 탱크(10A,10B) 내로 공급된다. 이 동안, 제어 유닛(100)은 재료 중량 표시 신호(W_a,W_b)를 모니터링하여 저장 탱크(10A,10B)내의 재료 중량이 소정 중량 이상일 때 밸브를 차단시킨다. 그후, 재료 공급 제어 밸브(34A,34B)는 폐쇄된다. 제어 유닛(100)은 압력 제어 밸브(28A,28B)의 밸브 작동기(108A,108B)로 압력 제어 신호(S_pa,S_pb)를 송신한다. 이에 의해, 압력 제어 밸브(28A,28B)는 개방된다. 동시에, 제어 유닛(100)은 가스 유동 제어 밸브(48)를 완전히 개방시키도록 밸브 작동기(106A,106B)를 작동시켜 압력 라인(24A,24B)을 통해 저장 탱크(10A,10B) 내로 가압 가스를 공급하도록 하는 가스 유량 제어 신호(S_pa,S_gb)를 발생시킨다. 제어 유닛(100)은 탱크 압력 감지기(38A,38B)의 압력 표시 신호(P_a,P_b)를 모니터링한다. 제어 유닛(100)은 저장 탱크(10A,10B) 내의 압력이 설정된 압력 이상임을 표시하는 압력 표시 신호(P_a,P_b)에 응답하여 압력제어 신호(S_pa,S_pb)를 중단하여 압력 제어 밸브(28A,28B)를폐쇄시키도록 작동기(108A,108B)를 비활성화시킨다.

주입 개시 명령(C_st)이 키보드 또는 조작 패널(122)을 통해 입력될 때까지 제어 유닛(100)은 이러한 준비(stand-by)상태로 공급 시스템을 유지한다. 제어 유닛(100)은 주입 개시 신호(C_st)에 응답하여 반송기 제어 밸브(30A,30B)를 개방시키기 위해 작동기(110A,110B)를 작동시키도록 반송 제어 신호(S_ca,S_cb)를 발생시킨다. 반송기 제어 밸브(30A,30B)를 개방시킴으로써, 가압 가스는 반송기 라인(26A,26B)을 통해 공급 라인(14A,14B) 내로 도입된다. 동시에, 제어 유닛(100)은 가스 유동 제어 신호(S_ga,S_gb)의 값을 유도하여 소정 가스 유량이 가능하게 가스 제어 밸브(48A,48B)를 작동시킨다. 제어 유닛(100)은 가스 유량 표시 신호(F_a,F_b)를 모니터링하여 소정 유량으로 가스 유량을 유지하도록 가스 유동 제어 밸브(48A,48B)를 통한 가스 유량을 피이드백 제어한다. 이러한 위치에서, 제어 유닛(100)은 가스/분말 재료 혼합기(46A,46B)로 저장 탱크(10A,10B)내의 분말 재료가 고급되지 않도록 피이더 제어 신호(S_fz,S_fb)와 계량 제어 신호(S_ma,S_mb)를 발생시키지 않는다. 따라서, 반송 가스만이 공급 라인(14A,14B)을 통해 합류관(16) 내로 도입된다.

이때, 필요한 가스 압력은 주입 노즐(22)에서 서어징(surging)을 방지하기 위해 필요한 압력에 따라 결정된다. 주입 노즐(22)에 필요한 압력을(P_L)이라 할때, 합류관(16) 내의 혼합실에서 필요한 압력은 다음과 같다:

P_mix=P_L+Δ P_Lmix

여기서 ΔP_mix는 합류관(16)으로부터 주입 노즐 (22)까지 주입 라인(18)내에서 발생될 수 있는 가능한 최대 압력 손실로부터 유도된다.

주입 라인(18)의 전체에 걸쳐 압력 손실이 일정하다고 할 때, 합류관(16)으로부터 배압 감지기까지의 거리를 d₁이라 하고 배압 감지기로부터 주입 노즐(20)까지의 거리를 d₂라 하면, 배압 감지기(54)에서 필요한 압력 P_mix는 다음 식으로 구할 수 있다:

P_mix'= P_mix-d_{1 ×}

P_Lmix/(d₁₊d₂)

배압 감지기(54)에서 주입 라인(18) 내의 압력이 필요한 압력(P_mix')에 도달될 때 주입 노즐(20)은 용기(22) 내로 삽입될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(100)은 혼합실 압력 표시 신호(P_mix) 및 배압 표시 신호(P_bamk)를 모니터링하여, 혼합실 압력(P_mix) 및 배압(P_bamk)이 소정 값에 도달될 때 주입 노즐(20)을 하향 구동하여 용기(22) 내로 삽입시키는 구동 수단(129,제3도에서 도시됨)에 하강 신호(S_down)를 송신한다. 이에 의해, 주입 노즐(20)이 소정 깊이로 용기(22) 내에 위치될 수 있도록 구동 수단(129)의 작동이 제어 유닛(100)에 의해 제어된다. 이를 위해, 구동 수단은 주입 노즐 위치 감지기(128)와 연결된다. 주입 노즐 위치 감지기(128)는 구동 수단(129)의 구동량을 모니터링하여 노즐 위치 표시 위치 신호(N_pos)를 발생시킨다. 제어 유닛(100)은 노즐 위치 표시 신호(N_pss)를 수신하여 주입 노즐의 소정 깊이를 표시하는 참고 값(N_ref)과 비교한다. 노즐 위치 표시 신호 값이 참조 값과 일치할 때는 제어 유닛(100)은 하강 신호(S_down)를 중단 한다.

용기(20) 내에 주입 노즐(20)을 세팅한 후, 제어 유닛(100)은 피이더 모우터(102A,102B)를 구동하기 위한 피이더 제어 신호(Sf_a,Sf_b) 및 분말 재료가 공급 라인(14A,14B) 내로 유입될 수 있도록 작동기(104A,104B)로 계량 제어 신호(S_ma,S_mb)를 송신한다. 그 후, 재료 유동 속도, 공급 라인 내의 압력 및 재료의 유량은 소정 주입 패턴에 따라 제어된다.

제6a도 내지 6d도, 7a도 내지 7d도 및 8a도 내지 8도d도에서 주입 패턴의 일 예가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서는 후혼합되는 네 종류의 재료가 주입되도록 되어 있다. 따라서, 주입을 수행하기 위해 재료 저장 탱크, 밸브 유닛, 공급 라인 등을 각각 포함하는 네 개의 공급 장치가 필요하다. 설명의 편의를 위해, 이하 분말 재료 A를 공급하기 위한 공급 장치는 "장치A"로, 분말 재료 B를 공급하기 위한 공급 장치는 "장치B"로, 분말 재료 C를 공급하기 위한 공급 장치는 "장치C"로, 분말 재료 D를 공급하기 위한 공급 장치는 "장치D"로 부르기로 한다. 제6a도 내지 6d도에서, 장치 A, 장치 B, 장치 C 및 장치 D의 공급 라인을 통한 재료의 질량 유량의 유동 속도의 여러 패턴이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 주입 초기 단계에서 재료 A 및 재료 D는 공급되지 않으며, 재료 B 및 재료 C만이 일정한 높은 질량유량으로 장치 B 및 장치 C의 각 공급 라인을 통해 공급된다. 주입 개시 약 8분 후에, 재료 A 및 재료 D의 공급이 시작되며 재료 B 및 재료 C의 공급량은 감소된다. 따라서, 제 1 단계, 즉, 주입 개시후 8분 동안, 재료 B 및 재료 C가 합류관 내로 공급되어 혼합된다. 따라서, 이동안, 재료 B 및 재료 C의 혼합물만이 용기 내로 주입된다. 한편, 주입 개시 약 8분 후, 재료 A 및 재료 D의 공급이 시작되어 약 2분 후에 또는 처음 주입이 시작된 후 약 10분 후에 소정 공급율에 도달된다. 이러한 전이 기간 동안, 혼합물 내의 재료 A 및 재료 D의 비율은 점차로 증가된다. 재료 B 및 재료 C의 공급율이 보다 낮은 일정 비율에 도달되면, 합류관 내의 재료 A, 재료 B, 재료 C 및 재료 D의 혼합비는 일정하게 된다.

재료 공급 작동 중, 장치 A, 장치 B, 장치 C 및 장치 D의 각 공급 라인 내의 압력은 제 7a도 내지 7d도에 도시된 바와 같이 조절된다. 이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 공급 라인 내의 상대 압력은 기본적으로 동일하게 유지된다. 이는 서어징을 방지하게 위해 합류관 내의 압력이 공급 라인 내의 압력과 동일하게 유지되는 것이 필요하기 때문이다. 제 7a도 내지 7d도에 도시된 바와 같이, 초기 단계, 즉, 주입 개시 후 약 10분에서의 압력은 보다 높은 수준으로 유지되며, 약 8분 후에 공급 라인에서 필요한 압력보다 약간 높거나 또는 동일한 보다 낮은 일정한 압력으로 감소된다.

상술된 바와 같이 각 공급 라인 내의 압력 및 질량 유량을 조절함으로써, 각 재료 A, 재료 B, 재료 C및 재료 D의 공급량은 제 8d도에 도시된 바와같이 제어될 수 있다.

서어징이 방지되도록 공급 라인 내로 공급되는 재료 및 고급 라인 내의 압력을 제어하기 위해, 반송기 라인 내의 압력 및 재료 저장 탱크 내의 압력은 가스 유동 제어 밸브, 압력 제어 밸브 및 반송기 제어 밸브에 의해 조절되어야 한다. 저장 탱크 내의 필요한 압력 P_i은 다음 식으로 구할 수 있다.

P_i=P_mix+△P_mix꼈₁

여기에서 △P_mix꼈_i는 공급 라인을 통한 최대 허용 압력 손실이다.

공급 라인 내의 압력과 재료의 질량 유량 사이의 관계는 제 5도에 도시되었다. 즉, 제 5도에서 합류관 내의 최대 질량 유량(Wv_total)과 혼합실 내의 압력(P_mix) 사이의 관계를 알 수 있다. 따라서, 합류관 내의 최대 질량 유량(Wv_total)에 기초하여, 혼합실 내의 압력을 추정할 수 있다. 이 추정 압력을

라 한다. 추정 압력

를 상술된 바와 같이 혼합실 내의 필요한 압력 P_mix와 비교한다.

P_mix-

＞α일 경우, 혼합실 내의 압력은 P_mix로 가정한다. 한편, P_mix-

＜β일 경우, 혼합실 내의 압력은

+β로 가정한다.

또한, 각 저장 탱크 내의 압력값(P_i)은 상기 과정 중에 합류관 압력 내의 추정 압력

의 얻어진 값 P_mix와 치환함으로써 구해진다. 제 5도의 그래프에 도시된 바와 같이, 각 저장 탱크 내에서의 주입율(Wv_i)와 주입 탱크 압력(P_i) 사이의 관계는 이미 알고 있으므로, 따라서, 필요한 압력 P_i(i=A,B,…n)은 상기 관계로부터 구한다. 이때, 각 탱크 내의 재료 주입율 Wv_i(i=A,B,…n)는 탱크 압력 P_i에 대한 각 형태의 최대 비율로서 계산된다. 따라서, 각 탱크 내의 압력 Pi는 다음식에 따라 결정된다.

공급 라인을 통한 반송 가스의 가스 유동 속도 V_i는 다음 식으로 구할 수 있다:

여기에서 k는 비례 상수이며, Di는 공급 라인의 내경이다.

상기 식에 기초하여, 고상물(S)/가스(G)의 비율은 다음 식으로 유도된다.

S/Gi=W_vi/(F_i×δ) …………………………………………(2)

여기에서 δ는 반송 가스의 비중이다.

재료를 반송하기 위한 최소 유동 속도 및 최대 허용 S/G 비율은 각각의 재료에 대해 이미 알고 있으므로, 최소 가스 유용 속도는 V_imin으로 최대 S/G 비율은 S/G_imax로 가정하면, 필요한 가스 유량 F_i1은 상기식(1)으로부터 유도할 수 있다. 마찬가지로, 필요한 가스 유량 Fi₂는 상기 식(2)으로부터 유도할 수 있다.

유도된 F_i2및 F_i2값에 기초하여, 가스 유량 Fi는 값_max(Fi₁,Fi₂)로 결정된다.

마찬가지 방법으로, 가스 유량 F_mix및 S/G_mix는 다음 식으로부터 주입 라인에 대해 유도된다:

V_mix=F_mix/{k·D_mix ²·(P_mix+1)}

S/G_mix=Wv_mix/(F_mix·

)

여기에서 V_mix는 주입 라인 내의 가스 유동 속도이다.

최소 가스 유동 속도 Fmix_min및 최대 S/G 비 S/Gmix_max는 주입 노즐에서의 주입 속도로부터 구할 수 있다. 필요한 가스 유량(F_mix1,및 F_mix2)은 낮은 가스 유량 Fi₂및 Fi₂에 대해 설명한 것과 동일한 방식으로 유도될 수 있다.

따라서, 주입 라인 내의 필요한 가스 유량은 다음과 같다:

F_mix=max(F_mix1, Fmix₂)

각 공급 라인(14A,14B) 내로 도입되는 가스 압력을 유도하는 상술된 과정에 기초하여, 가스 유량 등이 결졍된다. 또한, 필요시 재료 공급량은 재료 중량 감지기(36A,36B)에 의해 모니터링되는 저장 탱크(10A,10B) 내의 재료 중량의 미분 값에 기초하여 피이드백 제어될 수 있다. 또한, 공급 라인(14A,14B), 합류관(16) 및 주입 라인(18)을 통과하는 가스 유량 및 가스 압력과 저장 탱크(10A,10B) 내의 압력은 혼합실 압력 감지기(52)의 혼합실 압력 표시 신호(P_mix), 배압 감지기(54)의 배압 표시 신호(P_back), 가스 유량계(50A,50B)의 가스 유량 표시 신호(F_a,F_b) 및 탱크 압력 감지기(38A,38B)의 탱크 압력 표시 신호(P_a,P_b)에 기초하여 프이드백 제어될 수 있다.

그러나, 재료 공급량의 대략적인 값은 로우터리 피이더(12A,12B)의 회전수를 조절함으로써 제어될 수 있기 때문에, 양호한 실시예에서는 로우터리 피이더의 회전수를 조절함으로써 재료 공급량을 제어한다. 또한, 양호한 실시예에 따르면, 가스 유량은 재료의 질량 유량에 대해 미리 세팅되며 재료의 질량 유량에 따라 계단식으로(in stepwise fashion) 조절된다. 또한, 재료 공급 시스템의 양호한 실시예에서는 재료의 질량 유량에 기초하여 저장 탱크(10A,10B), 공급 라인(14A,14B) 합류관(16) 및 주입관(18) 내의 압력이 제어된다.

제 9도는 제련 공정에서 열간 금속 후처리를 위한 후혼합 융제 주입 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 열간 금속 후처리 공정에서, 탈규소, 탈인 및 탈황 과정은 토피도 카(200)의 단일 위치에서 수행될 수 있다. 공지된 바와 같이, 산화철 분말(dust,FeO,Fe₂O₃) 및 석회는 탈규소 융제로 사용되며, 산화철 분말, 석회, 분말 스파아(flour spar) 및 소다회는 융제로 사용되며, 석회 및 소다회는 탈황 융제로 사용된다. 따라서, 열간 금속 후처리에서 융제 주입을 수행하기 위해, 산화철 분말, 석회, 분말 스파아 및 소다회를 각각 공급하기 위해 네 개의 탱크(202,204,206,208)가 필요하다. 각 저장 탱크(202,204,206,208)는 공급 라인(212,214,216,218)을 통해 합류관(210)에 연결된다. 그 후, 합류관(210)은 주입 라인(222)을 통해 주입 랜스(220)에 연결된다.

각각의 저장 탱크(212,204,206,208)는 융제 계량기(224,226,228,230)에 연결된다. 상기 실시예에서와 같이, 계량기는 컴퓨터 제어 유닛(300)에 연결된 회전 속도가 조절되는 로우터리 피이더를 포함하며, 각 관련 저장 탱크(202,204,206,208)로부터 공급되는 융제의 계량된 양을 제어한다.

계량기를 통해 각 저장 탱크(202,204,206,208)로부터 공급되는 융제들을 피이딩하기 위해, 공급 라인(202,214,216,218)은 밸브 유닛(231,233,235,237)을 통해 가압 가스원(도시되지 않음)에 연결되어 유량 및 압력 제어된 반송 가스를 유입시킨다. 또한, 밸브 유닛(231,233,235,237)은 저장 탱크(202,204,206,208)에 가압 가스원을 연결하여 각 저장 탱크의 내압을 조절한다.

상기 실시예에서와 마찬가지로, 제어 유닛(300)은 가스 유동 감지기(234,236,238,240), 로드 셀(load cell)과 같은 융제 중량 감지기(242,244,246,248), 탱크 압력 감지기(250,252,254,256) 혼합실 압력 감지기(258) 및 배압 감지기(260)에 연결된다.

제어 유닛(300)은 혼합실 압력 감지기(258)로부터의 혼합실 압력 표시 신호(P_mix)를 모니터링함으로써 합류관(210) 내에 한정된 혼합실 내의 압력을 모니터링 한다. 또한, 제어 유닛(300)은 배압 감지기(260)로부터의 배압 표시 신호를 모니터링함으로써 주입랜스(220)에서의 압력을 모니터링한다. 상술된 바와 같이, 혼합실 압력 표시 신호 값 및 배압 표시 신호에 기초하여 밸브 유닛(231,233,235,237) 내에 한정된 통로 면적을 조절함으로써 반송 가스 유량 및 반송 가스 압력을 조절하도록 피이드백 제어를 수행할 수 있다. 그러나, 상기 실시예에 대해 설명된 바와 같이, 반송 가스 압력 및 반송 가스 유량은 융제 질량 유량에 대해 계단식으로 제어된다. 따라서, 제어 유닛(300)은 혼합실 압력 및 배압을 모니터링하여 무결점 운전을 위해 작동 중의 비정상을 탐지하여 경보를 발한다.

탈규소, 탈인 및 탈황을 수행하기 위한 소정 융제 혼합물을 얻도록 각 저장 탱크로부터 공급되는 융제의 계량된 양을 제어하게 위해, 제어 유닛(300)은 다양한 주입 패턴이 저장된 주입 패턴 테이블(302)과 연결된다.

주입 패턴의 예가 제10도에 도시되어 있다. 제10도에서, 행 A, 행 C 및 행 D는 각 저장 탱크(202,204,206,208)로부터 공급되는 융제의 주입 패턴을 도시하며, 열 Ⅰ, 열 Ⅱ, 열 Ⅲ, 열 Ⅳ는 융제 주입의 결합된 패턴을 도시한다. 즉, 패턴 Ⅰ을 선택할 경우 각 저장 탱크로부터 일정 비율의 융제가 공급된다. 한편, 패턴 Ⅱ를 선택할 경우, 주입 개시 후 각 저장 탱크(202,206,208)로부터 융제들이 비교적 높은 비율로 공급되고 저장 탱크(204)로부터는 융제가 비교적 낮은 비율로 공급되며, 융제 주입 개시후 일정 시간이 지난 후 공급 비가 역전되어 저장 탱크(202,206,208)로부터 융제들이 비교적 낮은 비율로 공급되고 저장 탱크(204)로부터 융제가 비교적 높은 비율로 공급된다. 패턴 Ⅱ를 선택하여 주입할 때의 실제 융제 주입 비는 제11도에 도시 되어 있다. 제11도에서 도시된 바와 같이, 각 융제의 주입율은 대체로 패턴 테이블(302)에 도시된 바와 같이 제어될 수 있다. 미리 세팅된 패턴 중 하나의 패턴을 선택할 수 있도록, 제어 판(304)이 제어 유닛(300)에 연결된다. 제어 판(304)은 수동으로 조작되어 예컨대 용융 금속 내의 Si, P 및 S의 농도, 제조되는 금속의 종류 등과 같은 필요한 테이타를 입력시켜 미리 세팅된 패턴들 중 하나를 선택한다. 제어 판(304)을 통해 필요한 데이타가 입력된 경우, 제어 유닛(300)에 선택 명령이 입력된다.

패턴 메모리 내의 패턴은 용융 금속 내의 Si, P 및 S의 농도와 제조되는 금속의 종류에 따라 선택된다. 제12a도, 12b도 및 12c도는 제어 유닛(300)에 의해 수행되는 서로 독립적인 제어 루우프이다. 상술된 바와 같이, 제어 유닛(300)은 다수의 제어 루우프를 동시에 병렬로 수행할수 있도록 되어 있다.

제12a도는 제 1 독립 루우프를 구성하는 작동 상태 모니터링 루틴을 도시하며, 제 1 루우프 실행 중 저장 탱크 내의 탱크 압력은 가압 가스를 도입함으로써 증가된다. 실행시에, 각 공급 라인(212,214,216,218), 합류관(210), 주입 라인(222) 내의 압력은 단계 1002에서 체크된다. 단계 1002에서, 중량 감지기(242,244,246,248), 밸브 유닛(231,233,235,237), 융제 중량 감지기(242,244,246,248), 탱크 압력 감지기(250,252,254,256), 혼합실 압력 감지기(258) 및 배압 감지기(260)도 체크된다. 단계 1002에서의 체크 결과는 단계 1004에서 체크된다. 상기 부분 중 비정상 상태가 단계 1004에서의 체크되어 탐지되면, 단계 1006에서 경보가 발생된다. 비정상 상태의 경보는 경고등을 점등시키거나 부저를 울리는 등의 방법이 있다.

한편, 단계 1004에서 비정상 부품이 탐지되지 않으면, 키이 보드(304) 상의 작동 개시 버튼의 수동 작동상태는 단계 1008에서 체크된다. 제어 유닛(300)은 작동 개시 버튼이 눌려지기까지 전체 시스템을 준비 상태로 유지한다. 따라서, 단계 1002, 단계 1004, 단계 1008이 작동 개시 버튼이 눌려질 때까지 반복된다. 작동 개시 버튼을 누르면 이에 응답하여, 제어 신호들이 발생되어 단계 1010에서 저장 탱크(202,204,206,208)내로 가압 가스가 도입된다. 저장 탱크(202,204,206,208)를 가압하는 동안, 각 저장 탱크 내의 압력은 단계 1012에서 각 저장 탱크의 내압을 시각적으로 모니터링하도록 디스플레이(도시되지 않음) 상에 표시된다. 저장 탱크(202,204,206,208)의 가압 중, 각 탱크 압력 감지기(250,252,254,256)로부터의 탱크 압력 표시 감지기 신호는 단계 1014에서 주어진 압력 표시값과 비교된다. 탱크 압력 표시 감지기 신호 중 하나라도 주어진 압력 표시 값보다 작은 값을 가지면, 단계 1012 및 단계 1014가 반복된다. 모든 탱크 압력 표시 감지기 신호 값이 소정 압력 표시 값과 이상이 되면, 단계1016에서 융제 주입이 가능해진다. 그 후, 단계 1018에서 키이 보드(304) 상의 주입 개시 버튼이 눌러져 있는지 여부를 체크한다. 주입 개시 버튼이 눌려질 때까지 단계 1016 및 단계 1018이 반복되어 장치를 주입 준비 상태로 유지한다. 주입 개시 버튼이 눌려지면, 작동상태 체크 루틴은 '종료'로 향한다.

장치의 작동 상태를 계속 체크하도록 작동 상태 체크 루틴은 주기적으로 또는 반복하여 실행된다.

제12b도는 제 2독립 제어 루우푸로서의 주입 제어 루틴을 도시한다. 주입 제어 루틴의 수행시, 먼저 단계 1102에서 장치의 상태가 체크된다. 즉, 단계 1102에서, 장치가 주입 준비 상태에 있는지 여부가 체크된다. 단계 1102에서 의 체크시에 체크되는 주사항은 각 융제 저장 탱크, 합류관, 주입 라인 및 랜스내의 압력이며, 압력이 각 단계에서 주어진 압력보다 높은지 여부가 체크된다. 그후, 단계 1102에서 의 체크 결과가 단계 1104에서 체크된다. 체크 결과가 주입 준비 상태가 이루어지지 않았음을 나타낼 때, 예를 들어, 적어도 하나의 압력이 소정 압력에 도달되지 못할 때, 단계 1106에서 경보가 발해진다.

한편, 단계 1104에서 체크한 결과 비정상인 부품이 전혀 탐지되지 않을 때, 단계 1108에서 주입 개시 버튼이 눌려져 있는지 여부가 체크된다. 주입 개시 버튼이 눌려질 때까지, 단계 1102, 단계 1104 및 단계1108이 반복된다. 한편, 단계 1108에서 주입 개시 버튼이 눌려져 있는 것이 탐지된 경우, 단계 1110에서 설정된 패턴에 따라 융제 주입을 수행하도록 로우터리 피이더(224,226,228,230)를 작동시키는제어 신호가 발생된다.

단계 1110의 과정에서, 제어 유닛은 주입 개시 후 시간이 경화된 후에 패턴 테이블로 부터 미리 세팅된 주입 데이타를 판독한다. 즉, 제어 유닛(300)은 패턴 테이블(320)로부터 판독한 주입 데이터에 따라 각각의 탱크내의 재료 주입율을 유도한다. 유도된 재료 주입율에 따라, 제어 유닛(300)은 피이더 제어 신호를 발생시켜 각각의 저장 탱크 내의 재료의 계량되는 양을 조절한다. 단계 1110에서 상기 과정중, 유도된 데이타는 디스플레이 상에 표시되어 시각 정보를 제공한다.

단계 110이 종료된 후, 단계 1112에서 융제 주입이 정지되었는지 여부가 체크된다. 실제로, 전체 융제 양이 주입되거나 또는 키이 보드(304) 상의 정지 버튼이 눌려진 경우에는 융제 주입은 중단된다. 융제 주입 정지 상태가 된 것이 단계 1112에서 체크되면, 프로그램 실해은 '종료'로 향한다.

한편, 융제 주입 정지 상태가 되지 않은 것이 단계 1112에서 체크되면, 과정은 단계 1110으로 복귀된다. 과정이 단계 1110으로 복귀되면, 제어 유닛(300)은 다시 패턴 테이블(320)을 억세스하여 주입 순간 직후 주입 데이타를 판독한다.

따라서, 단계 1110 및 단계 1112를 반복함으로써, 예를 들어 제10도 및 제11도에서 도시된 바와 같이 설정된 패턴에 따라 때때로 각 저장 탱크 내의 각 융제의 주입율을 변화시키면서 융제 주입이 수행된다.

제12C도는 제3독립 제어 루우프로서의 패턴 세팅 루틴을 도시한다. 패턴 선택은 키이 보드(304)를 통해 수행된다. 따라서, 패턴 세팅 루틴은 키이 보드(304)를 통해 입력되는 패턴 세팅 명령에 응답하여 개시된다. 패턴세팅 명령이 탐지되면, 단계 1202는 패턴 선택 명령을 수신하도록 수행된다. 단계 1202의 과정에서, 융제 주입에 사용되는 주입 데이타는 갱신된다.

융제 주입 작동중에도, 주입 데이타의 갱신을 수신할 수 있도록 하는 것이 좋다. 따라서, 양호한 실시예에 따르면,융제 주입이 개시된 후 패턴 선택 명령이 입력되면, 제어 유닛(300)은 약간의 시간 경과 후 패턴일부의 주입 데이타의 갱신을 허용한다.즉, 패턴 테이블의 각 패턴 데이타는 관련 주입 시간 데이타와 함께 세팅된다. 따라서, 앞서 선택된 제10도의 패턴Ⅲ에 따라 융제주입이 개시 5분 후 제10도의 패턴Ⅱ를 선택하기 위한 명령이 입력되면, 주입 개시 5분 후 진행중인 패턴Ⅲ의 패턴은 패턴Ⅱ의 일부로 대체된다.

융제 주입중 상술된 패턴 선택을 가능하게 하기 위해, 선택된 패턴은 시간 경과 표시와 함께 디스플레이상에 표시된다. 따라서, 작업자는 디스플레이 모니터를 관찰함으로써 대체될 패턴으로 적절한 패턴을 선택한다.

표시된 과정에 따라, 토피도 카 내로 주입되는 혼합물 내의 융제 성분을 임의의 비율로 조절할 수 있으므로, 탈규소, 탈인 및 탈황을 단일 위치에서 순차적으로 수행할 수 있다. 이에 의해, 슬랙 제거 빈도를 감소시키고 탈규소 위치, 탈인 위치 및 탈황 위치로 토피도 카를 이동시킬 필요가 없게 된다. 따라서 도시된 실시예에 의해 열간 금속 전처리의 작업시간을 단축시키고 또한 작업을 단순화시킬 수 있게 된다.

도시된 열간 금속 전처리 시스템 실시예의 성능을 입증하기 위해, 탈인 및 탈황과정에 시험적인 융제 주입을 실시하였다. 시험을 하기 위해, 제13a도 내지 13d도,제14a도 내이14d도에 도시된 융제주입패턴을 선택하였다. 시험중인 농도 및 황 농도가 모니터링되었다. 모니터링된 인 및 황의 농도는 제15도에 도시되었다.제15도에서 알 수 있는 바와 같이, 열간 금속 전처리 시스템의 양호한 실제 실시예는 매우 효과적이었다.

따라서, 상술된 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 추구하는 모든 목적 및 장점들을 충족한다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 양호한 실시예에 의해 본 발명이 기술되었지만, 본 발명의 원리를 이탈하지 않는 범위 내에서 본 발명을 여러가지 방식으로 실시될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에서 기술된 본 발명의 원리를 이탈하지 않는 가능한 모든 실시예 및 도시된 실시예의 변형을 포함한다.

Claims (23)

1. 제련공정에서 후혼합되는 방식으로 서로 상이한 다량의 분말 재료를 제어된 공급율로 고급하기 위한 장치에 있어서, 상기 분말 재료 중 한가지 분말 재료로 각각 충전되는 다수의 탱크와, 제어된 양의 재료를 공급하도록 상기 각 탱크와 연결되어 분말 재료를 계량하기 위한 계량수단과, 다수의 공급라인을 포함하며 상기탱크 중 하나의 탱크와 각각 연결되어 상기 공급라인을 통해 유동하는 반송 유체에 의해 관련 탱크로부터 상기 계량된 재료를 피이딩하기 위한 피이딩 수단과, 상기 재료의 혼합물을 생성하도록 각 공급라인에 연결되어 각 공급라인을 통해 피이딩된 재료를 받기 위한 합류수단과, 상기 합류 수단에 연결되어 소정의 배출 압력으로 상기 합류 수단에서 생성된 상기 혼합물을 배출하기 위한 배출수단과, 상기 합류수단에 의해 생성된 상기 혼합물에 함유될 각 재료의 양을 소정의 값으로 조절하도록 상기 계량 수단에 연결되어 상기 계량 수단의 작동을 제어하며 상기 소정 배출 압력에 기초하여 상기 피이딩 수단내로 도입되는 반송 유체 압력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 작업 기간에 따라 변화될 수 있는 재료 공급율을 결정하는 미리 세팅된 변화 패턴에 따라 관련 탱크에서 재료공급율을 변화시키도록 상기 각 계량수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 배출 수단을 통해 배출되는 상기 혼합물의 질량 유량에 따라 상기 반송 유체 압력을 변화시키도록 상기 피이딩 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제련공정에서 후혼합되는 방식으로 서로 상이한 다량의 분말재료를 제어된 공급율로 공급하기 위한 장치에 있어서, 상기 분말 재료 중 한 가지 분말 재료로 각각 충전되는 다수의 탱크와, 제어 된 양의 재료를 공급하도록 상기 각 탱크와 연결되어 분말 재료를 계량하기 위한 계량 수단과, 다수의 공급 라인을 포함하며 상기 탱크 중 하나의 탱크와 각각 연결되어 상기 공급라인을 통해 유동하는 반송유체에 의해 관련 탱크로부터 상기 계량된 재료를 피이딩하기 위한 피이딩 수단과, 상기 재료의 혼합물을 생성하도록 각 공급라인에 연결되어 각 공급라인을 통해 피이딩된 재료를 받기 위한 합류수단과 , 상기 합류수단에 연결되어 소정의 배출 압력으로 상기 합류 수단에서 생성된 상기 혼합물을 배출하기 위한 배출수단과, 상기 합류수단에 의해 생성된 상기 혼합물에 함유될 각 재료의 양을 소정 값으로 조절하도록 상기 계량수단에 연결되어 상기 계량수단의 작동을 제어하며 상기 소정 배출 압력에 기초하여 상기 피이딩 수단내로 도입되는 반송 유체 압력을 제어하기 위한 제어수단과, 소정 압력으로 각 탱크의 내부 압력을 유지하도록 각 탱크 내로 압력 유체를 도입하기 위한 수단과, 탱크 압력 표시 신호를 발생시키도록 상기 탱크에 각각 연결되어 관련 탱크의 내부 압력을 모니터링하기 위한 탱크 압력 감지기을 포함하며 ; 상기 제어수단은, 작업기간에 따라 변화될 수 있는 재료 공급율을 결정하는 미리 세팅된 변화패턴에 따라 관련 탱크에서 재료 공급율을 변화시키도록 상기 각 계량 수단을 제어하며, 상기 배출수단을 통해 배출되는 상기 혼합물의 질량 유량에 따라 상기 반송 유체 압력을 변화시키도록 상기 피이딩 수단을 제어하며, 상기 압력 유체도입 수단과 연결되어 상기 탱크 압력 표시 신호에 기초하여 탱크 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어수단은 각 탱크 내의 상기재료의 필요질량 유량에 기초하여 필요 탱크 압력을 유도하여 상기 필요압력을 향해 각 탱크의 상기 내부 압력을 조절하도록 상기 압력 유체 도입수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 압력 유체 도입 수단 및 상기 피이딩 수단은 공동 압력 유체원에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 계량 수단은 관련 탱크 내의 제어된 양의 재료를 계량하기 위해 상기 탱크 중 하나의 탱크에 각각 연결 된 다수의 로우터리 피이더를 포함하며, 상기 제어 수단은 서로 독립적으로 재료 공급율을 조절 하기 위해 각 로우터리 피이더를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 다수의 서로 다른 변화 패턴을 저장하는 메모리를 포함하는 컴퓨터 제어기와, 재료 주입 패턴 중 하나의 패턴을 수동으로 선택하기 위한 수동 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 메모리는 모든 재료에 대한 변화 패턴이 조합된 패턴 중 하나의 패턴을 확인함으로써 상기 수동 선택 수단을 통해 선택될 수 있도록 각 재료에 대해 조합된 변화패턴을 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 계량 수단은 관련 탱크 내의 제어된 양의 재료를 계량하도록 상기 탱크 중 하나의 탱크와 각각 연결된 다수의 로우터리 피이더를 포함하며, 상기 제어수단은 선택된 하나의 변화 패턴에 따라 재료 공급율을 조절하기 위해 각 로우터리 피이더의 회전 속도를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 합류수단은 내부에 혼합실을 한정하며 상기 혼합물을 생성하도록 혼합실 내로 상기 반송 유체와 함께 상기 공급라인을 통해 피이딩된 재료를 도입하기 위해 상기 공급 라인에 각각 연결된 다수의 분지관을 갖는 합류관을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 합류관은 상기 반송 유체에 의해 반송되는 상기 재료의 유동방향과 대체로 수직하게 압력 가스를 도입하기 위한 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 합류관은 상기 혼합실 주위에 대체로 환형 실을 한정하도록 상기 혼합실 내에 배치된 원통형 격벽을 또한 포함하며, 상기 격벽에는 상기 혼합실과 상기 환형실 사이의 가스 연통을 위한 다수의 개구가 형성되며, 상기 압력 가스는 상기 환형실 내로 배출되어 상기 격벽에 형성된 상기 개구를 통해 상기 혼합길 내로 송풍되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 분말재료는 제련 공정의 열간 금속 전처리에 사용되는 분말 융제이며, 상기 합류 수단에서 생성된 상기 혼합물은 뜨거운 금속 용기 내의 용융 금속 내로 배출되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제어 수단은, 작업 기간에 따라 변화될 수 있는 융제 공급율을 결정하는 미리 세팅된 변화패턴에 따라 관련 탱크에서 융제 공급율을 변화시키도록 상기 각 계량 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 15항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 배출 수단을 통해 배출되는 상기 혼합물의 질량 유량에 따라 상기 반송 유체 압력을 변화시키도록 상기 피이딩 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제4항에 있어서, 상기 분말 재료는 제련 공정의 열간 금속 전처리에 사용되는 분말 융제이며, 상기 합류 수단에서 생성된 상기 혼합물은 뜨거운 금속 용기내의 용융 금속 내로 배출되는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제어 수단은 각 탱크 내의 상기 융제의 필요 질량 유량에 기초하여 필요 탱크 압력을 유도하여 상기 필요 압력을 향해 각 탱크의 상기 내부 압력을 조절하도록 상기 압력 유체 도입 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 입력 유체 도입 수단 및 상기 피이딩 수단은 공동 압력 유체원에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제14항에 있어서,상기 계량 수단은 관련 탱크 내의 제어된 양의 융제를 계량하기 위해 상기 탱크 중 하나의 탱크에 각각 연결된 다수의 로우터리 피이더를 포함하며, 상기 제어 수단은 서로 독립적으로 융제공급율을 조절하기 위해 각 로우터리 피이더를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제 14항에 있어서, 상기 제어 수단은 다수의 서로 다른 변화 패턴을 저장하는 메모리를 포함하는 컴퓨터 제어기와, 변화 패턴 중 하나의 패턴을 수동으로 선택하기 위한 수동 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 메모리는 모든융제에 대한 변화 패턴이 조합된 패턴 중 하나의 패턴을 확인함으로써 상기 수동 선택 수단을 통해 선택될 수 있도록 각 융제에 대해 조합된 변화 패턴을 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 계량 수단은 관련 탱크 내의 제어된 양의 융제를 계량하도록 상기 탱크 중 하나의 탱크와 각각 연결된 다수의 로우터리 피이더를 포함하며, 상기 제어 수단은, 선택된 하나의 변화 패턴에 따라 융제 공급율을 조절하기 위해 각 로우터리 피이더의 회전 속도를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는장치.

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