WO2019132495A1 - 용선 출선량 모니터링 장치 - Google Patents

용선 출선량 모니터링 장치 Download PDF

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WO2019132495A1
WO2019132495A1 PCT/KR2018/016630 KR2018016630W WO2019132495A1 WO 2019132495 A1 WO2019132495 A1 WO 2019132495A1 KR 2018016630 W KR2018016630 W KR 2018016630W WO 2019132495 A1 WO2019132495 A1 WO 2019132495A1
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WO
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melt
exit
signal processing
amount
processing unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/016630
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English (en)
French (fr)
Inventor
황원호
최상우
박지성
배호문
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주식회사 포스코
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/12—Opening or sealing the tap holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/24—Test rods or other checking devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/21—Arrangements of devices for discharging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/28—Arrangements of monitoring devices, of indicators, of alarm devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0014—Devices for monitoring temperature

Definitions

  • the present invention relates to a charger output monitoring apparatus for monitoring charter output of a blast port.
  • the molten material dissolved in the blast furnace is discharged through the outlet port through the excavation work after a certain period of time.
  • the amount of molten iron discharged from the blast furnace is measured and the slag ratio is subtracted from the amount of discharged molten iron.
  • the shape of the boundary of the upper part of the melt at the time of exit is tracked to detect the movement velocity.
  • the change in the shape of the boundary surface of the melt is apparent, It is rather difficult to detect when the output is stabilized, and there is a problem that it is possible to measure the disturbance of the sudden change rather than the average speed of the charcoal.
  • the measurement of the melt at the measurement position in which the exit port is clearly visible makes it possible to measure the outlet of the outlet through a clear boundary of the outlet, but there is a problem in that measurement of the outlet is not possible .
  • an apparatus for monitoring the amount of charred amount of an amount of charity that calculates a chartered outgoing amount using the measured image correlation of a chartered line.
  • an apparatus for monitoring a marginal emission amount includes a sensor unit for measuring a temperature and an image of a melt discharged from an outlet, A signal processing section for signal processing the temperature and the image and calculating an output amount of the molten iron based on the cross correlation of at least two continuously measured melt images; And a control unit for controlling the position.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a chartered emission amount monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the calculation of the exit speed of a chartered emission amount monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3A to 3C are views for explaining the calculation of an exit hole and an exit diameter of a charter emitting amount monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4D are diagrams for explaining the calculation of the exit and exit diameters of the charity emitting amount monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A to 4D are diagrams for explaining the calculation of the exit and exit diameters of the charity emitting amount monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the monitoring of the output of the blast furnace in real time is to measure the discharge of the molten material (molten iron and slag mixture) discharged from the outgoing port and to measure the molten iron and slag ratio to separate the molten iron discharge and the slag discharge amount , Respectively.
  • each of the discharge amount of water, the amount of charcoal discharge, and the amount of discharge of slag is an important measure of blast furnace operation which evaluates blast furnace yellowing, low heat and low level. This is more important than merely measuring the amount of chartered shipments.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a chartered emission amount monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an apparatus 100 for monitoring the amount of charred amount of emission may include a sensor unit 110, a signal processing unit 120, a controller 130, and a display unit 140.
  • the sensor unit 110 can measure the temperature and the image of the molten iron at the exit port.
  • the sensor unit 110 may include a thermometer 111 for measuring the temperature change of the molten iron at the exit and a camera 112 for measuring the image of the molten iron at the exit.
  • the signal processing unit 120 may calculate the amount of charcoal emission by signal processing the temperature and the image of the melt measured by the sensor unit 110.
  • the discharge speed and exit diameter of the outgoing melt should be measured.
  • the signal processing unit 120 may calculate the amount of the molten wire output based on the cross correlation of at least two continuously measured melt images. That is, the signal processing unit 120 calculates the exit speed based on the cross correlation of at least two continuously measured melt images, and calculates the emission amount of the melt by the product of the calculated exit speed and the exit diameter have.
  • the calculated amount of charcoal outgoing radiation can be output to the outside through the display unit 140.
  • the control unit 130 controls the positions of the thermometer 111 and the camera 112 of the sensor unit 110 according to the position of the charcoal measured by the signal processing unit 120 so that the optimum measurement position of the charcoal- (Tracking).
  • FIG. 2 is a view for explaining the calculation of the exit speed of a chartered emission amount monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the signal processing unit 120 may calculate an exit speed based on a cross correlation between images of at least two consecutively measured charred lines.
  • t1 and t2 are the two melt images continuously measured.
  • Equation 1 Based on the correlation analysis of the two melt images, the exit speed can be calculated as shown in Equation 1 below.
  • FPS is a frame / second
  • R mp is a ratio representing a meter (mm) / pixel
  • D p is a pixel distance of an image.
  • the inter-frame distance of the maximum correlation factor in the image can be calculated as shown in Equation 2 below.
  • the pixel distance D p of the image can be calculated by discrete correlation analysis between the two melt images.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining the calculation of the exit and exit diameters of the apparatus for monitoring a projected amount of borrowed wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. Fig. 5 is a view for explaining the calculation of the exit hole and exit diameter of the dose monitoring apparatus. Fig.
  • the method of calculating the outgoing and outgoing routes can be selectively used.
  • the charter emitting amount monitoring apparatus 100 can measure the outgoing hole on the side where the outgoing hole is not visible when the hot wire is discharged from the blast furnace.
  • the outlet means the diameter of the blast-furnace outlet
  • the first is formed through drilling process through the blast furnace outlet air
  • the initial size corresponds to the drill diameter of the open air
  • the mud material used at the exit of the exit port which is an important indicator of the performance evaluation of the mud material. It can be an ever-increasing value as the outgoing continues.
  • the exit diameter is the diameter of the exit melt in the area where the exit speed is measured. It increases or decreases with the exit status but usually increases. The exit diameter at this time is an important factor to evaluate the exit dose.
  • the Gaussian charger brightness distribution is obtained.
  • the distribution is used to calculate the exit hole, and the initial exit hole can calibrate the initial state with the exit hole air drill diameter.
  • the exit diameter can be calculated by calculating the diameter of the melt by extracting the boundary of the melt in the exit flow velocity measurement area.
  • Initial Calibration Calculation is the initial exit hole (60mm) calibration for the initial outlet.
  • a chartered outgoing radiation amount monitoring apparatus can measure an outgoing hole on a side where an outgoing hole is not visible when a chartered line is discharged from a blast furnace.
  • the upper and lower boundaries are calculated through an LMS (Least Mean Square) line fitting
  • the outline diameter can be calculated by extracting the upper and lower boundaries of the capacity of the flow velocity measuring region at the distance calculated at the outlet calculated as shown in FIG. 4d.
  • LMS Least Mean Square
  • the output of the incoming melt can be calculated by multiplying the exit melt velocity and the exit span.
  • the amount of charcoal emission In order to calculate the amount of charcoal emission, the amount of slag output should be calculated, and in order to calculate the amount of slag output, the slag ratio of the output melt must be known.
  • the signal processing unit 120 can calculate the ratio by identifying the slag and the molten iron in the image measured by the camera 112.
  • the signal processing unit 120 calculates a ratio of a pixel having a brightness higher than the first and second reference brightness in the image and a pixel having a brightness higher than the first reference brightness and lower than the second reference brightness in the image, A set of pixels having a brightness lower than the first reference brightness in the image and a set of pixels having a brightness lower than the first reference brightness and lower than the second reference brightness in the image, And identifying a set of pixels having brightness higher than the first and second reference brightnesses in the image as the slag.
  • the signal processor 120 identifies a set of pixels having brightness lower than the first reference brightness in the image as a background and sets a reference line 1 and a reference line 3 corresponding to the positions of the background boundaries in the image , Setting a reference line (2) between the reference line (1) and the reference line (3) in the image, setting an analysis area including a part of the reference line (2) in the image, Pixels and a ratio of pixels having brightness lower than the second reference brightness in the analysis area.
  • the signal processing unit 120 can calculate the slag ratio based on the brightness difference between the charcoal and the slag.
  • the amount of the slug output is calculated by multiplying the output melt amount and the slag ratio (product of the output melt amount and the slag ratio) Lt; / RTI > Accordingly, subtracting the amount of slag outgoing from the amount of outgoing melts can calculate the amount of outgoing chartered amount.
  • the signal processing unit 120 can acquire the molten iron temperature information by the thermometer 111 of the sensor unit 110.
  • the thermometer 111 may be implemented as a two-wavelength thermometer that generates a temperature value by measuring radiation energy of different wavelengths.
  • the signal processing unit 120 may generate the final temperature value by applying the corrected temperature value corresponding to the ratio of the measured slag and the molten iron to the temperature value measured by the thermometer 111.
  • the temperature measured by the thermometer 111 is different from the actual temperature according to the ratio of the slag and the molten iron.
  • the signal processor 120 corrects the above characteristic so that the temperature value measured by the thermometer 111 A final temperature value closer to the actual temperature can be generated. Thus, the temperature of the blast furnace outlet can be accurately measured.
  • the radiant energy E ⁇ ( ⁇ , T) of the actual surface can be calculated by multiplying the radiant energy E ⁇ , b ( ⁇ , T) of the black body and the emissivity ⁇ ⁇ by the thermometer 111, . ≪ / RTI >
  • the two-wavelength thermometer with the radiation rate set is used to measure the radiant energy E lambda 1 of the first wavelength lambda 1 and the radiant energy E lambda 2 of the second wavelength lambda 2 at a specific temperature, Can be generated.
  • the relationship between the difference value and the temperature value can be set according to the Stefan-Boltzmann law or the like.
  • the thermometer 111 measures the first and second wavelength radiation energy E lambda 1 and E lambda 2 of the bulb exit port and applies the reference radiation ratio to the first and second wavelength radiation energies E lambda 1 and E lambda 2 To generate a temperature value.
  • the thermometer 111 may set the ratio of the ratio of the slag and the molten iron in the blast furnace exit to the reference ratio.
  • the ratio of the slag at the start of the discharge may be larger than the ratio of the slag at the end of the discharge. Therefore, the reference ratio can be set as a ratio of the average slag when the exit of the blast-furnace exit is advanced to the middle.
  • the emissivity of the slag may be hardly affected by the wavelength, and the emissivity of the molten iron may be affected by the wavelength relatively. That is, the ratio of the emissivity of the slag may be close to 1, but the emissivity ratio of the charcoal may not be close to 1.
  • Equation (3) can be expressed by Equation (4) according to reflection of the emissivity of the slag and the emissivity of the molten iron.
  • ⁇ m is the coefficient of radiant heat of the molten iron
  • ⁇ s is the slag
  • a m is the area ratio of the molten iron
  • a s is the area ratio and the slag
  • the sum of the area ratio of the molten iron and slag the area ratio is 1.
  • the total emittance ratio can be 1, which is close to the emissivity ratio of the slag, as the ratio of slag is higher.
  • thermometer 111 may measure the first and second wavelength radiation energy of the bulb exit port, apply the reference emission rate ratio to the first and second wavelength radiation energy,
  • the processing unit 120 may apply the corrected temperature value corresponding to the ratio of the slag and the molten iron to the temperature value measured by the thermometer 111 to generate the final temperature value. More specifically, the signal processing unit 120 generates the corrected temperature value corresponding to a difference value between the ratio and the reference ratio, and the reference radiative rate ratio is set such that when the ratio of the slag and the charter of the blast- .
  • the corrected temperature value may be generated such that the final temperature value is higher as the slag is larger in the brick exit than the molten iron.
  • the present invention it is possible to evaluate the furnace exit heat of the blast furnace by using the amount of charcoal emission, the amount of slag emission, and the charcoal temperature information, which can be used as an important index for controlling the heat. It can be an important index for determining the closing time of the exit.

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Abstract

본 발명은, 측정된 용선의 영상 상관성을 이용하여 용선 출선량을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치는 출선구에서 배출되는 용융물의 온도 및 이미지를 측정하는 센서부, 상기 센서부에 의해 측정된 용융물의 온도 및 이미지를 신호 처리하고, 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 용선의 출선량을 계산하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에 의해 측정된 용융물 위치에 따라 상기 센서부의 위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

용선 출선량 모니터링 장치
본 발명은 고로 출선구의 용선 출선량을 모니터링하는 용선 출선량 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용선을 생산하는 고로 공정에서는 고로 내에 용해되어 노저에 고여 있는 용융물이 일정시간 경과 후 굴착작업에 의해 관통된 출선구를 통하여 대탕도로 배출된다.
이러한, 고로 출선구의 용선 출선량을 모니터링하기 위해서 고로 출선구 용융물의 배출량을 측정하여 그 배출량으로부터 슬래그(Slag) 비율을 차감하면 순수 용선의 출선량을 구할 수 있다.
고로 출선구의 용융물의 속도를 측정하기 위해서 출선시 용융물 상부의 경계부의 형상을 트랙킹(Tracking) 하여 이동 속도를 검출하는데, 용융물 상부의 경계면 형상의 변화가 분명할 때는 측정이 용이하나, 용융물 경계면이 분명하지 않고 출선이 안정될 때는 오히려 검출이 어렵고, 용선의 평균 속도보다는 급격한 변동의 외란를 측정할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 출선구가 분명하게 보이는 측정위치에서 용융물을 측정하기 때문에 출선공의 경계가 분명하여 출선공 측정이 용이할 수는 있으나, 용융물 속도 측정이 유리한 측면에서는 출선공이 보이지 않아 측정이 불가능한 문제점이 있다.
이러한 종래 기술에 대해서는, 대한민국 등록특허공보 제10-1223104호 등을 참조하여 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정된 용선의 영상 상관성을 이용하여 용선 출선량을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치는 출선구에서 배출되는 용융물의 온도 및 이미지를 측정하는 센서부, 상기 센서부에 의해 측정된 용융물의 온도 및 이미지를 신호 처리하고, 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 용선의 출선량을 계산하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에 의해 측정된 용융물 위치에 따라 상기 센서부의 위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노내 용선의 저선 레벨을 평가할 수 있고 적정 출선 종료 시점을 최적화 하는 것이 가능할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선 속도 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선공 및 출선경 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선공 및 출선경 계산을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
고로 출선구 실시간 용선 출선량을 모니터링 한다는 것은 출선구에서 배출되는 용융물(용선과 슬래그(Slag) 혼합물)의 배출량을 측정하는 것과 용선과 슬래그 비율을 측정하여 용융물 배출량의 용선과 슬래그 출선량을 분리해내는 것을 의미하며 이때 용율물 배출량, 용선 출선량, 슬래그 출선량 각각은 고로 노황 및 노열, 저선레밸을 평가하는 고로 조업의 중요한 측정량이 된다. 이는 단순히 용선 출선량만을 측정하는 의미보다 더 중요한 포괄적인 의미가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치(100)는 센서부(110), 신호 처리부(120), 제어부(130) 및 표시부(140)를 포함할 수 있다.
센서부(110)는 출선구의 용선의 온도 및 이미지를 측정할 수 있다.
센서부(110)는 출선구의 용선의 온도 변화를 측정하는 온도계(111)와, 출선구의 용선의 이미지를 측정하는 카메라(112)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(120)는 센서부(110)에 의해 측정된 용융물의 온도 및 이미지를 신호 처리하여 용선 출선량을 계산할 수 있다.
출선 용선 배출량을 측정하기 위해서는 우선 출선 용융물의 배출 속도와 출선경을 측정해야 한다.
신호 처리부(120)는 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 용선의 출선량을 계산할 수 있다. 즉, 신호 처리부(120)는 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 출선 속도를 계산하고, 계산된 출선 속도와 출선경의 곱에 의해 상기 용융물의 배출량을 계산할 수 있다.
계산된 용선 출선량은 표시부(140)를 통해 외부에 출력될 수 있다.
제어부(130)는 신호 처리부(120)에 의해 측정된 용선 위치에 따라 센서부(110)의 온도계(111) 및 카메라(112)의 위치를 제어하여, 고로에서 출선되는 용선의 최적 측정 위치를 트랙킹(Tracking)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선 속도 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 신호 처리부(120)는 연속 측정된 적어도 둘의 용선의 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 출선 속도를 계산할 수 있다.
여기서, t1 및 t2는 연속 측정된 둘의 용융물 이미지이다.
둘의 용융물 이미지의 상관성 분석에 기초하여 하기의 수식1과 같이 출선 속도를 계산할 수 있다.
(수식1)
Figure PCTKR2018016630-appb-I000001
여기서, FPS는 프레임(Frame)/초(second)이고, Rmp는 미리미터(mm)/픽셀을 나타내는 비율이며, Dp는 이미지의 픽셀 거리이다.
이미지 내에서 최대 상관성이 있는 인자의 프레임간 거리는 하기의 수식2와 같이 계산할 수 있다.
(수식2)
Figure PCTKR2018016630-appb-I000002
상술한 바와 같이, 둘의 용융물 이미지 간의 이산 상관성 분석에 의해 이미지의 픽셀 거리 Dp를 계산할 수 있다.
예를 들어, FPS=200일 경우, 거리(S)= 55*0.69이고, 속도(V)=(55*0.69)/(1/200)=7590[mm/sec], 즉 7.59[m/sec]로 계산될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선공 및 출선경 계산을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치의 출선공 및 출선경 계산을 설명하기 위한 도면이다.
용선의 상태에 따라 출선공 및 출선경을 계산하는 방법을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치(100)는 고로에서 용선이 출선시 출선공이 보이지 않는 측면에서 출선공을 측정할 수 있다.
여기서, 출선공은 고로 출선구의 직경을 의미하며 최초는 고로 출선구 개공기를 통해 드릴과정을 통해 형성되며, 최초 크기는 개공기의 드릴 직경에 해당하며 출선이 지속되면서 확장되며, 확장 속도는 출선구 패쇄시에 사용한 머드 재질과 상관성이 있고 이는 출선공 확장 비율은 머드재 성능 평가의 중요지표가 된다. 출선이 지속되면서 항상 증가하는 값일 수 있다.
출선경은 출선 속도를 측정하는 영역의 출선 용융물의 직경을 의미하며 출선상태에 따라 증가하기도 하고 감소하기도 하나 통상 증가하는 경향을 보이고 이때의 출선경은 출선량을 평가하는 중요한 인자가 된다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 복수의 용융물 이미지를 수평 방향으로 프로젝션한 후,
도 3b와 같이, 일정 영역을 출선공으로 판정하고, 판정된 출선공에서 설정된 거리의 유속 측정 영역의 용융물의 상하 경계면을 추출하여 출선경을 계산할 수 있다.
이때 출선 용융물은 수평에 대해 경사각을 가지게 되고 용융물의 경계선을 추출하여 수평에 대한 경사 각도를 추출하고, 경사각 만큼 수평방향으로 영상을 회전하여 수평상태에서 용융물의 영상을 Y축에 대해 프로젝션하면 도 3c와 같이, 가우시안 용선 밝기 분포를 얻게 되고 이 분포를 이용하여 출선공을 계산하게 되며, 최초 출선공은 출선 개공기 드릴 직경으로 최초 상태를 교정할 수 있다. 출선경은 출선 유속 측정영역에서의 용융물의 경계선을 추출하여 용융물의 직경을 계산할 수 있다.
상술한 출선공과 출선경 추출 순서를 정리하면, 다음과 같을 수 있다.
1. 이미지 융합(Image Integration) (N (default N=10) input images)
2. 이미지 Y 방향 로테이션 및 프로젝션 (Image Rotation & Projection) (Y Direction)
3. 출선공 계산 (Using Projection Result)
출선공 계산시 최초 교정(Calibration)은 초기 출선을 위해 개공기 드릴 직경 기준 초기 출선공(60mm) 교정.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용선 출선량 모니터링 장치는 고로에서 용선이 출선시 출선공이 보이지 않는 측면에서 출선공을 측정할 수 있다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 복수의 용융물 이미지를 수평 방향으로 프로젝션한 후,
도 4b와 같이 용융물 이미지에서 용융물의 상부 및 하부의 경계부를 읽어서
도 4c와 같이 상부 및 하부의 경계부를 LMS (Least Mean Square) 라인 피팅(line fitting)을 통해 출선공을 계산하며,
도 4d와 같이 계산된 출선공에서 설정된 거리의 유속 측정 영역의 용율물의 상하 경계선을 추출하여 출선경을 계산할 수 있다.
출선의 방향과 퍼지는 정도를 감안하여 출선공을 측정하여 기존 방식에 비해 정확도가 높고 출선각을 동시에 계산 가능할 수 있다.
상술한 출선공과 출선경 추출 순서를 정리하면,
1. 이미지 융합 (Image Integration) (N (default N=10) input images)
2. 상하 경계면(Boundary (Up & Down) detection)
3. LMS (Least Mean Square) line fitting (Up & Down Boundary)
4. 출선각도 계산 (using upper line)
5. 출선공 계산 (Using Projection Result)일 수 있다.
출선 용융물 배출량은 출선 용융물 배출 속도와 출선경간의 곱에 의해 계산될 수 있다.
용선 출선량을 계산하기 위해서는 슬래그 출선량을 계산하여야 하고, 슬래그 출선량을 계산하기 위해서는 출선 용융물의 슬래그 비율을 알아야 한다.
슬래그 비율을 알기 위해서, 신호 처리부(120)는 카메라(112)에 의해 측정된 영상에서 슬래그와 상기 용선을 식별하여 상기 비율을 산출할 수 있다.
즉, 신호 처리부(120)는 상기 영상에서 제1 및 제2 기준 밝기(brightness)보다 높은 밝기를 가지는 픽셀과 상기 영상에서 제1 기준 밝기보다 높고 제2 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 비율을 산출할 수 있고, 상기 영상에서 제1 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 배경으로 식별하고, 상기 영상에서 상기 제1 기준 밝기보다 높고 제2 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 상기 용선으로 식별하고, 상기 영상에서 상기 제1 및 제2 기준 밝기보다 높은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 상기 슬래그로 식별할 수 있다.
또한, 신호 처리부(120)는 상기 영상에서 제1 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 배경으로 식별하고, 상기 배경의 경계의 위치에 각각 대응되는 기준선 1과 기준선 3을 상기 영상에서 설정하고, 상기 기준선 1과 상기 기준선 3의 사이에 기준선 2를 상기 영상에서 설정하고, 상기 기준선 2의 일부를 포함하는 분석 영역을 상기 영상에서 설정하고, 상기 분석 영역에서 제2 기준 밝기보다 높은 밝기를 가지는 픽셀과 상기 분석 영역에서 제2 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 비율을 산출할 수 있다.
더하여, 출선 용융물 배출량은 용선 출선량과 슬래그 출선량의 합이고, 신호 처리부(120)는 용선과 슬래그의 밝기 차이에 의해 슬래그 비율을 계산할 수 있으며, 슬래그 출선량은 출선 용융물 배출량과 슬래그 비율의 곱에 의해 계산될 수 있다. 이에 따라, 출선 용융물 배출량에서 슬래그 출선량을 빼면 용선 출선량을 구할 수 있다.
한편, 신호 처리부(120)는 센서부(110)의 온도계(111)에 의해 용선 온도 정보를 취득할 수 있다.
온도계(111)는 서로 다른 파장의 복사 에너지를 측정하여 온도값을 생성하는 2파장 온도계로 구현될 수 있다.
신호 처리부(120)는 측정된 슬래그와 용선의 비율에 대응되는 보정 온도값을 온도계(111)에 의해 측정된 온도값에 적용하여 최종 온도값을 생성할 수 있다.
온도계(111)에 의해 측정되는 온도값이 슬래그와 용선의 비율에 따라 실제 온도와 달라지는 특징이 있는데, 신호 처리부(120)는 이러한 특징을 보정함으로써, 온도계(111)에 의해 측정된 온도값에 비해 실제 온도에 더욱 가까운 최종 온도값을 생성할 수 있다. 이에 따라, 고로 출선구의 온도가 정확하게 측정될 수 있다.
온도계(111)가 측정할 수 있는 복사 에너지를 살펴보면, 실제 표면의 복사 에너지(Eλ(λ,T))는 흑체의 복사 에너지(Eλ,b(λ,T))과 복사율(ελ)의 곱으로 정의될 수 있다.
복사율이 설정된 2파장 온도계는 특정 온도에서의 제1 파장(λ1)의 복사 에너지(Eλ1)와 제2 파장(λ2)의 복사 에너지(Eλ2)를 측정하고, 두 복사 에너지간의 차이값에 대응되는 온도값을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 차이값과 상기 온도값간의 관계는 슈테판-볼츠만 법칙 등에 따라 설정될 수 있다.
이는 하기의 수식3으로 일반화될 수 있다. 여기서, 제1 파장(λ1)의 복사율(ε1)에서 제2 파장(λ2)의 복사율(ε2)로 나눈 값은 복사율 비로 정의될 수 있다.
(수식3)
Figure PCTKR2018016630-appb-I000003
온도계(111)는 고로 출선구의 제1 및 제2 파장 복사 에너지(Eλ1,Eλ2)를 측정하고, 상기 제1 및 제2 파장 복사 에너지(Eλ1,Eλ2)에 기준 복사율 비를 적용하여 온도값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 온도계(111)는 상기 고로 출선구의 슬래그와 용선의 비율이 상기 기준 비율일 때의 복사율 비를 상기 기준 복사율 비로 설정할 수 있다.
한편, 고로 출선구에서 출선 초기의 슬래그의 비율은 출선 말기의 슬래그의 비율보다 클 수 있다. 따라서, 상기 기준 비율은 상기 고로 출선구의 출선이 중간 정도 진행된 때의 평균적인 슬래그의 비율로 설정될 수 있다.
슬래그의 복사율은 파장으로부터 거의 영향을 받지 않을 수 있으며, 용선의 복사율은 파장으로부터 상대적으로 큰 영향을 받을 수 있다. 즉, 슬래그의 복사율 비는 1에 가까울 수 있으나, 용선의 복사율 비는 1에 가깝지 않을 수 있다.
따라서, 상기 수식3은 슬래그의 복사율과 용선의 복사율의 반영에 따라 하기의 수식4로 표현될 수 있다. 여기서, εm은 용선의 복사율이고, εs는 슬래그의 복사율이고, Am은 용선의 면적비이고, As는 슬래그의 면적비이고, 용선의 면적비와 슬래그의 면적비의 합은 1이다.
(수식4)
Figure PCTKR2018016630-appb-I000004
전체 복사율 비는 슬래그의 비율이 높을수록 슬래그의 복사율 비에 가까운 1이 될 수 있다.
즉, 온도계(111)는 상기 고로 출선구의 제1 및 제2 파장 복사 에너지를 측정하고, 상기 제1 및 제2 파장 복사 에너지에 기준 복사율 비를 적용하여 상기 온도값을 생성할 수 있고, 신호 처리부(120)는 슬래그와 용선의 비율에 대응되는 보정 온도값을 온도계(111)에 의해 측정된 온도값에 적용하여 최종 온도값을 생성할 수 있다. 보다 상세하게는 신호 처리부(120)는 상기 비율과 기준 비율간의 차이값에 대응되는 상기 보정 온도값을 생성하고, 상기 기준 복사율 비는 상기 고로 출선구의 슬래그와 용선의 비율이 상기 기준 비율일 때의 복사율 비일 수 있다. 상기 고로 출선구에 상기 슬래그가 상기 용선에 비해 많을수록 상기 최종 온도값이 높도록 상기 보정 온도값을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용선 출선량, 슬래그 출선량, 용선온도 정보를 이용하면 고로 출선 노열을 평가할 수 있어서 노열제어에 중요한 지표로 활용할 수 있고 출선량은 저선 레벨 및 출선 종료 시점 및 출선 폐쇄 시점 판정에 중요 지표가 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 출선구에서 배출되는 용융물의 온도 및 이미지를 측정하는 센서부;
    상기 센서부에 의해 측정된 용융물의 온도 및 이미지를 신호 처리하고, 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 용선의 출선량을 계산하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부에 의해 측정된 용융물 위치에 따라 상기 센서부의 위치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 상관성 분석(cross correlation)에 기초하여 출선 속도 및 출선경을 계산하고, 계산된 출선 용선 속도와 출선경의 곱에 의해 출선 용융물의 배출량을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 연속 측정된 적어도 둘의 용융물 이미지의 연속 측정된 시간과 상기 둘의 용융물 이미지의 픽셀 거리에 따른 용선의 이동 거리에 기초하여 출선 용선 속도를 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 측정된 용융물의 밝기값에 따라 출선 용융물내의 슬래그의 비율을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 계산된 출선 용융물과 슬래그 출선량에 따라 용선 출선량을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 센서부로부터의 영상에서 제1 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 배경으로 식별하고, 상기 영상에서 상기 제1 기준 밝기보다 높고 제2 기준 밝기보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 상기 용선으로 식별하고, 상기 영상에서 상기 제1 및 제2 기준 밝기보다 높은 밝기를 가지는 픽셀의 집합을 상기 슬래그로 식별하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 연속 측정된 복수의 용융물 이미지를 수평방향으로 프로젝션하여 일정 영역을 출선공으로 판정하고, 판정된 출선공에서 설정된 거리의 유속 측정 영역의 용선의 상하 경계면을 추출하여 출선경을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 연속 측정된 복수의 용융물 이미지를 수평방향으로 프로젝션하여 용융물 이미지의 상하 경계부를 읽어서 라인 피팅(line fitting)을 통해 출선공을 계산하며, 계산된 출선공에서 설정된 거리의 유속 측정 영역의 용선의 상하 경계선을 추출하여 출선경을 계산하는 용선 출선량 모니터링 장치.
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