KR101065843B1 - 고로 감풍 예측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 가동 시에 관리자가 감풍이 필요한 시점을 사전 예측하여 판단하고, 실시할 수 있도록 하는 시스템을 제공하는 것으로서, 관리자가 고로의 감풍 예측 조건을 입력하는 데이터 입력 단계; 타이머로 시간 체크되어 주기적으로 관리자에 의한 감풍 예측 조건의 경신 통보를 지시하는 경신 요구 단계; 관리자의 감풍 예측 데이터를 수집하고, 주기적으로 데이터 경신을 요구하는 데이터 수집 단계; 수집된 데이터에 따라 감풍 예측을 판단하는 판단 단계; 데이터를 토대로 감풍 예측 조건을 연산하는 로직 단계; 상기 연산값이 감풍 예측 범위인가를 판단하고, 예측 범위이면 경보 단계로 넘어가고, 예측 범위 밖이면 노 가동단계로 넘어가는 범위 인식단계; 상기 범위 인식 단계의 신호로 운전실에 경보를 발하는 경보 단계; 및 상기 범위 인식 단계의 신호에 따라 관리자 모니터로 경보 배너를 현출하는 디스프레이 단계; 수집된 데이터에 기초하여 감풍 양을 계산하는 산출 단계; 사전 입력된 감풍 예측 조업지수와 비교하여 확인하는 검산 단계; 최종 결정된 데이터로 감풍을 행하는 실시 단계; 로 구성되어, 고로의 안정적 가동을 도모하는 고로 감풍 예측 시스템이다.

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Description

고로 감풍 예측 시스템{system estimate pre-reduce wind in shaft furnace}

도1은 본 발명에 관련된 제어 계통을 나타내는 플로우 챠트.

도 2는 본 발명에 의해 중앙제어기의 모니터 상에 현출된 항목 리스트를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 풍압 항목 30 : △P 항목

40 : 하부K 항목 50 : 노체압력 항목

60 : 스킨 플로우 항목 70 : 풍압편차 항목

80 : 노체 스테이브 온도 항목

본 발명은 고로 설비의 안정적인 가동을 도모하기 위하여 고로의 생산성을 저해시키는 요인 중, 감풍이 필요한 시점을 관리자에게 통보하여 사전에 대처할 수 있게 하는 고로 감풍 예측 시스템에 관한 것이다.

고로는 선철을 생산하는 용광로로서, 그 개략적 구조는 내화물로 된 원통형 본체와 열풍로로 구성된다. 제철원료인 철광석, 석회석, 코크스는 차례로 층을 이 루도록 장입되고, 노의 하부로 고온의 열풍을 공급하여 코크스를 연소시키면, 고로 내부는 고온 상태로 되어 일산화탄소 또는 탄소에 의한 철 산화물의 환원이 일어난다. 철광석 속에는 철의 산화물 외에 실리카와 같은 불필요한 성분이 혼합되어 있으나 이것은 석회석 내의 탄산칼슘이 가열분해되어 탄산가스를 배출하고 남는 산화칼슘과 반응 결합하여 제거된다.

고로에서 생산되는 철은 보통 약 4% 이상 탄소가 함유된 선철이다.

고로의 생산 효율과 선철의 품질을 높이기 위하여 고온의 열풍이 공급되어야 하는데, 이 열풍은 고로의 옆에 설치된 열풍로에서 생성하여 공급된다.

열풍로를 고로 옆에 병설하는 이유는 고로로부터 나오는 고온의 발생가스로 열풍로를 예열시켜 효율성을 제고할 수 있기 때문이다.

고로의 생산력은 코크스비로 평가된다. 이것은 선철 1톤을 만드는 데 필요한 코크스의 톤수로 계량하고 있으며, 최근에는 기술 향상의 결과로 0.5 이하의 비약적인 발전을 이루고 있다.

이와 같이 코크스를 절감할 수 있게 된 원인은 열풍로에 의해 고온 송풍이 가능하였기 때문이다.

따라서 고로의 가동에 있어서 열풍의 공급 관리는 생산성을 좌우하는 중요한 항목이 되는 것이다.

종래에, 고로에서 열풍이 송풍되는 루트를 보면, 외부로부터 취입된 대기는 고로의 발생가스로 300℃ 정도의 온도로 예열되고, 송풍기에 의해 열풍로를 거쳐 1200℃로 승온되고, 열풍 본관을 지나 36개의 송풍지관과 풍구를 통하여 고로 하부 를 통해 노 내부로 공급되어, 광석과 코크스를 용해 및 연소시켜 환원반응이 발생되게 하면서 장입물층을 통과하고, 최종적으로 장입물을 예열시키면서 고로 상부를 통해 빠져 나가게 되어 있다.

이렇게 빠져 나가는 가스는 고로가스로서 다시 하강관을 거쳐 가스홀더에 저장되어 제철소에서 사용하는 연료로 재 활용된다.

고로 냉각 방식의 하나인 스테이브 냉각방식의 고로에서는, 고로 본체를 통해서 방산되는 열이 많은 구조적 문제를 안고 있어서, 노체온도가 냉각반에 의존하는 냉각방식의 고로에 비해 생산성이 낮다.

특히 노의 온도 변화가 극심하여 수시로 노황 불안정 상태가 발생한다.

노황 불안정 상태는 그 원인에 따라 처치 방법이 다르지만, 대개는 노 내부의 풍압, 노체 온도 변화 발생, 노내 압력 상승, 히트 로드 과다 상승 등의 원인으로 나타나고 있으며, 이 때는 감풍(減風)을 실시하여 노황을 안정화 시켜야 한다.

현재 상기의 감풍 처리는 중앙통제실에서 관리자의 판단에 맡기고 있으며, 다만 감풍의 기준을 다음과 같이 정하고 있을 뿐이다.

1. 저선레벨 상승 및 노내 가스류 통기성 악화 등으로 고로 내부의 풍압 상승시 감풍을 실시한다.

2. 노체 온도가 변동하고 동시에 노체 방향별 압력이 변동하면 노내에 가스 편류가 발생한 것으로, 노체압력계가 벌어질 때 실시한다.

3. 노내 압력 상승으로 △P상승 및 L. K상승시 실시한다.

4. 노내 주변 가스류 발달시, 히트 로드 과다상승시 감풍을 실시한다.

상기와 같이 관리자의 판단에 의존하는 감풍 처리는 조업지수 별 트렌드 형상이나 상태, 그리고 상황에 따른 적정한 감풍 실시 방법의 적부 등의 면에서 일률적이라 볼 수 없다.

이 때문에 관리자 별 감풍 처리 시점이 상이하게 나타나 조황이 나빠지게 된다. 이것은 개인 별 취향이나 성격 차이 등의 작용이므로 각자의 감풍 실시 판단 예측이 천차만별로 될 수 밖에 없기 때문에 나타나는 현상이다.

감풍 처리는 사전 예측이 중요한 것으로, 감풍의 시점을 놓치면 소폭 감풍으로 안정 시킬수 있는 노황을, 대폭 감풍으로도 대처하기 어렵게 되는 기회 손실로 이어지기 십상이다.

따라서 본 발명은 스테이브 냉각방식의 고로에서 관리자가 노황을 관리함에 있어서, 확실하게 감풍 예측을 할 수 있는 요건을 조성하여, 관리자에 의한 감풍 시기 간과 문제가 발생하지 않게 하는 고로의 감풍 예측 시스템을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

본 발명에 의하면, 관리자는 시스템이 지시하는 바에 따라, 주기적으로 감풍 실시 요건에 해당되는 항목을 체크해야 하기 때문에, 감풍 실시 여부를 사전에 판단하여 조치할 수 있게 됨으로써 노황의 안정화를 기하여 생산성 향상을 도모할 수 있다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명은,

고로의 가동을 컨트롤하는 중앙제어 시스템에 있어서,

관리자가 고로의 감풍 예측 조건을 입력하는 데이터 입력 단계;

타이머로 시간 체크되어 주기적으로 관리자에 의한 감풍 예측 조건의 경신 통보를 지시하는 경신 요구 단계;

관리자의 감풍 예측 데이터를 수집하고, 주기적으로 데이터 경신을 요구하는 데이터 수집 단계;

수집된 데이터에 따라 감풍 예측을 판단하는 판단 단계;

데이터를 토대로 감풍 예측 조건을 연산하는 로직 단계;

상기 연산값이 감풍 예측 범위인가를 판단하고, 예측 범위이면 경보 단계로 넘어가고, 예측 범위 밖이면 노 가동단계로 넘어가는 범위 인식단계;

상기 범위 인식 단계의 신호로 운전실에 경보를 발하는 경보 단계; 및

상기 범위 인식 단계의 신호에 따라 관리자 모니터로 경보 배너를 현출하는 디스프레이 단계;

수집된 데이터에 기초하여 감풍 양을 계산하는 산출 단계;

사전 입력된 감풍 예측 조업지수와 비교하여 확인하는 검산 단계;

최종 결정된 데이터로 감풍을 행하는 실시 단계;

로 구성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타낸 플로우 챠트와 같은 제어 계통을 포함한다.

즉, 관리자는 데이터 입력단계(100)에서, 현재 모니터링된 고로의 가동상태 를 토대로 미리 감풍 예측 조건을 입력한다.

싱기의 데이터 입력은 타이머에 의해 시간 체크되는 경신 요구 단계(210)에 의해, 주기적으로 예를 들면, 10분대 등으로 관리자에 의한 감풍 예측 조건의 입력 경신을 다음 단계에 요구하도록 지시된다.

데이터 수집 단계(110)는 주기적으로 관리자의 감풍 예측 데이터를 수집하고, 데이터 경신을 요구하는 메시지를 주기적으로 관리자의 모니터로 전송한다.

판단 단계(120)는 수집된 데이터에 따라 감풍 예측이 필요한 조건과 일치하는지를 판단한다. 감풍 예측이 필요한 조건에 부합되면 로직 단계(130)는 전송된 데이터를 토대로 감풍 예측 조건을 연산한다.

연산된 값은 범위 인식 단계(140)에서 감풍 예측 범위 이내인가를 비교 판단하고, 예측 범위이면 다음의 경보 단계(150)로 넘어가고, 예측 범위 밖이면 노 가동단계(200)로 넘어간다.

경보 단계(150)는 상기 범위 인식 단계(140)의 지시에 따라 운전실에 경보를 발한다. 한편, 상기 범위 인식 단계(140)의 신호는 디스프레이 단계(16)에도 송출되어 관리자 모니터로 경보 배너가 현출되게 한다.

경보 단계(150)에서 경보가 발령되고 나면, 산출 단계(17)에서 감풍에 필요한 데이터가 산출된다.

산출된 감풍 데이터는 검산 단계(180)에서 사전 입력된 감풍 예측 조업지수와 비교 확인되어 최종 결정된다.

최종 결정된 데이터는 실시 단계(190)에서 감풍에 반영시켜 실시된다.

상술한 감풍은, 각종 취발성 조업지수의 변동시 조기에 적정량의 풍량으로 행해지는 것이며, 이것은 사전에 예측하여 감소시켜 소취발에 따른 노황 불량을 방지하는 것이 중요하다.

상술한 본 발명의 감풍 예측 방법에서, 감풍 예측 조업지수는 관리자의 모니터로 식별 용이하게 현출된다.

즉, 도 2로 나타낸바와 같이 풍압(20), △P(30), 하부K(40), 노체압력(50), 스킨 플로우(60), 풍압편차(70), 노체 스테이브 온도(80)의 7개 항목이 중점 관리되도록 선정하여 항상 현재값이 화면 상에 출력되는 것이다.

모든 항목의 표시는 눈에 잘 띄도록 다른 부분과 구별되는 색상으로 문자 표시하며, 풍압(20)의 상한값은 관리자가 입력해야 한다.

또, 그 상한값에 도달하면 경부단계(150)와 디스프레이 단계(160)가 발동하여 경보되고, 관리자는 10분마다 경보 상,하한값을 경신 입력해야 하며, 10분전 풍압과 현재 풍압의 차이가 경보 상,하락값 범위이면 상기 경보단계(150)가 발동된다.

△P(30)에 있어서도 동일하게 눈에 잘 띄는 유색문자로 출력되게 하고, △P(30)의 상한값은 관리자가 직접 입력하고, 그 상한값에 도달하면 경보 단계(150)가 발동된다.

하부K(40)도 △P(30)와 동일하게 구성하고 노체압력(50)의 경우 10분대비 작업자가 경보 상승값을 경신하게 하여, 10분전 노체압력과 현재 노체압력의 차이가 경보 상승값에 도달하면 경보 단계(150)가 발동된다.

스킨 플로우(60)의 경우 10분대비 작업자가 경보 상,하락값을 경신 입력하도록 구성하여 10분전 스킨 플로우(60)와 현재 스킨 플로우(60)의 온도 차이가 경보 상,하락값에 도달하면, 경보 단계(150)가 발동된다.

노체 스테이브 온도(80)는 10분대비 작업자가 경보 상,하락값을 설정하도록 구성하고 그 범위에서 경보 단계(150)가 발동되게 한다.

또, 상기 7 항목의 조업지수를 일반 조업에서의 기준으로 삼아 동일한 패턴으로 감풍할 수 있게 하여도 좋다.

1) 조업지수 별 감풍을 위한 경보 상한 범위 설정

풍압 : 4350 g/㎠

△P : 1.75

L.K : 1.90

2) 조업지수 형상 별 감풍을 위한 경보 범위 설정

풍압 : 5분전 대비 상승 및 하락 ±100 g/㎠

△P : 10분전 대비 상승 +0.15

L.K : 10분전 대비 상승 +0.15

노체압력계(SP6~12단) : 10분전 대비 상승 및 하락 ±200 g/㎠

스킨 플로우 : 10분전 대비 상승 및 하락 +50℃

BP-SD : 10분전 대비 상승 +20℃

노체SB5단: 10분전 대비 상승 +50℃

본 발명에 의하면, 사전 감풍을 위한 상한값과 상승,하락용 경보을 설정하여 7개 항목중 어느 하나라도 10분전 대비경보 범위 설정치에 도달하면, 조업 경보반에 김급 경보를 울리고, 조업용 일반 감시화면에 “감풍예측”으로 배너를 띄워 문자 표시되게 함과 동시에, 문자 색상이 적색 등의 유색문자로 점멸하게 하고, 이 때 관리자가 상기 “감풍예측”배너를 클릭하면, 검풍 예측 시스템 화면이 열리면서 경보가 울린 해당 조업지수 숫자가 적색으로 바뀌어 식별력 있는 표시를 하게 설정되어 있다.

이와 같이 함으로써 본 발명의 시스템은 관리자의 모니터를 통한 감시 관리를 강화시켜, 자칫 간과될 수 있는 감풍 요인이 없도록 조건이 일치할 때 마다 경보함과 동시에, 관리자로 하여금 주기적으로 데이터 경신을 요구함으로써 관리 태만의 염려를 불식 시킬 수 있어, 실기 없이 미리 감풍 실시 여부를 판단할 수 있는 기회를 제공하여 준다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 스테이브 냉각방식의 고로를 관리함에 있어서, 감풍 예측의 주요 7개 항목의 상, 하한값이나 경보 상, 하락값을 일정 시간대비로 작업자가 경신하는 시스템을 구성하여, 관리에 종사하는 작업자가 모니터 주시를 ㄱ[을리 하는 일이 없게 함과 동시에, 주관리 시스템은 상기 7개 지수항목의 변동이 발생하여 감풍이 예상되는 때에, 해당 항목의 배너를 작업자 모니터 상에서 쉽게 식별되도록 적색 접멸로 변환시켜 표시함에 따라, 작업자에세 감풍의 이행여부를 판단할 수 있는 기회를 간과할 수 없게 하는 것으로서, 이에 따르면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

1.사전예측 감풍으로 취발방지 와 각종 조업지수 형상이나 상황에따른 적정한 감풍 방법 정립하여 조업자별 조기에 사전예측 감풍 용이하다

2.적시에 소폭 감풍으로 노황안정 유지와 적시 감풍으로 기회 손실 방지효과가 있다

3.감풍후 무리한 풍량 증가 방지와 노체 열부하상승시 조기안정 시킬수 있다.

Claims (1)

1. 고로의 가동을 컨트롤하는 중앙제어 시스템에 있어서,

   관리자가 고로의 감풍 예측 조건을 입력하는 데이터 입력 단계;

   타이머로 시간 체크되어 주기적으로 관리자에 의한 감풍 예측 조건의 경신 통보를 지시하는 경신 요구 단계;

   관리자의 감풍 예측 데이터를 수집하고, 주기적으로 데이터 경신을 요구하는 데이터 수집 단계;

   수집된 데이터에 따라 감풍 예측을 판단하는 판단 단계;

   데이터를 토대로 감풍 예측 조건을 연산하는 로직 단계;

   상기 연산값이 감풍 예측 범위인가를 판단하고, 예측 범위이면 경보 단계로 넘어가고, 예측 범위 밖이면 노 가동단계로 넘어가는 범위 인식단계;

   상기 범위 인식 단계의 신호로 운전실에 경보를 발하는 경보 단계; 및

   상기 범위 인식 단계의 신호에 따라 관리자 모니터로 경보 배너를 현출하는 디스프레이 단계;

   수집된 데이터에 기초하여 감풍 양을 계산하는 산출 단계;

   사전 입력된 감풍 예측 조업지수와 비교하여 확인하는 검산 단계;

   최종 결정된 데이터로 감풍을 행하는 실시 단계;

   로 구성된 고로 감풍 예측 시스템.

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