KR100338648B1 - 용광로출선구심도자동측정장치 - Google Patents

Abstract

개공기 드릴로드의 전진거리를 저항값으로 환산하여 출선구의 심도를 자동으로 측정하기 위하여 용광로 출선구 심도 자동측정장치는, 상기 출선구를 굴착하는 개공기의 드릴로드의 전진거리를 회전각으로 변환하는 전진거리/회전각 변환부와;상기 전진거리/회전각 변환부에서 출력되는 회전각에 따라 회전하여 저항값이 변화하는 저항기와; 상기 저항기의 저항값을 전압으로 변환하는 저항/전압 변환기와; 상기 저항/전압 변환기에서 출력되는 전압을 데이터 처리하는 변환부와; 상기변환부에서 출력되는 데이터를 입력받아 연산처리하는 연산제어기와; 상기 연산제어기에서 연산처리된 결과를 입력받아 표시제어, 기록제어 및 경보제어신호를 출력하는 프로세스 컴퓨터와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 경보데이터를 입력받아 작동되는 경보기와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 표시제어 데이터를 입력받아 표시하는 모니터와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 기록제어 데이터를 입력받아 기록하는 레코더로 구성된다.

Description

용광로 출선구 심도 자동측정장치{A auto measuring device for the deepth of the tapping hole}

본 발명은 용광로 출선구 개공심도 측정장치에 관한 것으로, 특히 용광로 내부에 용융환원된 용선과 슬라그를 배출할 때 출선구를 뚫는 굴착거리를 측정하는 용광로 출선구 심도 자동 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 용광로의 외부에서 용광로 내부로 출선구를 뚫어 용광로 내부의 용융물이 있는 곳까지 관통하여 출선시킨다. 도 1는 용광로 출선구에 설치된 개공기의 측면도가 도시되며, 도 2은 용광로 출선구의 개공작업을 개략적으로 도시한 작업상태도가 도시된다. 도시된 바와 같이 개공기(13)는 출선구(10-4)의 앞 측방에 설치되어 정위치에서 출선구까지 약 120°선회한 후 개공작업을 실시하게 된다. 폐쇄기를 이용하여 옥토가 재료인 머드재(10-5)로 막아두었던 부위를 개공기를 이용하여 굴착한다. 다단으로 세트된 태핑툴(tapping tool)(13-2)에 드릴로드(13-1)를 사용하여 굴착한다. 출선 종료시 출선구의 중심을 수회회전 굴착(drilling), 타격, 전,후진등의 동작을 하여 노내의 용융물의 위치까지 굴착 관통한다.

이러한 작업 과정에서 출선구 내부에 이미 소성된 머드재(10-5)가 있는 부분은 개공기를 이용하여, 관통작업시 드릴링을 하기 때문에 일정한 압력(6.0Kg/cm2)이 걸리고 관통이 완료되는 시점(노내 용융물이 위치한 곳)에는 무부하가 걸리게 된다.

출선구 심도(10-6)는 노내 조업상황과 출선작업 상황, 폐쇄할 머드재의 품질여부에 따라 심도에 깊고 짧음의 변화가 생기는데, 출선구의 심도가 너무 깊을 때에는 출선구의 개공작업이 어렵게 되고 출선작업이 장시간 소요된다.

노내 용융물(10-1)의 원활한 배출에 지장을 주어 노내의 불안전한 상황을 발생시키며, 반대로 출선구의 심도가 짧을 때에는 출선작업이 짧게되어 출선하는 횟수를 가하여 작업부하가 증가하게 되고 출선관련 소모자재가 더 많이 소모된다.

또한, 출선구의 측면에 있는 노벽연와(10-3)에 무리한 충격을 가하게 되어 고로의 수명에 지장을 초래하게 된다.

이러한 외적요인 때문에 눈에 보이지 않는 출선구 심도(10-6)를 관리하기 위하여 개공작업 시간(관통시간)을 개략적으로 체크하여 매 출선작업시 출선구(10-4)의 심도의 깊고 얕음을 판단할 수 있게 작업일지에 기록 관리하는 것과 2명의 작업원이 출선구 개공작업에 투입되어 상호간의 약속된 수신호에 의해 개공기(13)의 가이드찬넬(13-4)에 눈금을 표시하여 굴착상태를 관찰하다가 굴착이 완료되는 시점에 개공기의 드릴로드(13-1)가 이동한 거리를 작업자의 육안에 의해 개략적으로 읽어내는 것이 종래의 출선구 심도측정 방법이었다.

그러나, 종래의 출선구 심도측정방법은 작업자의 수작업에 의한 경험적인 판단에 의존함으로써 측정하는 작업자에 따라서 편차가 발생하여 측정치를 정량적으로 데이터화할 수 없기 때문에 이상 발생시 조업관리에 어려움이 있었다.

그리고, 출선구를 굴착하여 노내의 용융물 위치까지 관통하여 출선구의 개공이 완료되는 시점까지 개공기 측방에서 심도를 체크하는 작업자는 출선구 외부로 분출되는 유독가스 분진 및 용융물이 비산되어 측정작업에 위험이 따랐다.

또한, 출선구의 심도 데이터의 부정확으로 심도변화에 따라 정확한 조업액션을 취하지 못하였을 때에는 작업부하의 증가뿐만 아니라 용광로의 휴지까지 이어지는 2차적인 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 개공기 드릴로드의 전진거리를 저항값으로 환산하여 출선구의 심도를 자동으로 측정하는 용광로 출선구 심도 자동측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용광로 출선구의 심도를 자동으로 측정하여 메모리에 저장하여 데이터화하고 모니터에 표시하여 수작업에 의한 에러를 방지하고 작업자의 안전을 향상시키는 용광로 출선구 심도 자동측정장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 용광로 출선구 심도 자동측정장치는, 상기 출선구를 굴착하는 개공기의 드릴로드의 전진거리를 회전각으로 변환하는 전진거리/회전각 변환부와; 상기 전진거리/회전각 변환부에서 출력되는 회전각에 따라 회전하여 저항값이 변화하는 저항기와; 상기 저항기의 저항값을 전압으로 변환하는 저항/전압 변환기와; 상기 저항/전압 변환기에서 출력되는 전압을 데이터 처리하는 변환부와; 상기 변환부에서 출력되는 데이터를 입력받아 연산처리하는 연산제어기와; 상기 연산제어기에서 연산처리된 결과를 입력받아 표시제어, 기록제어 및 경보제어신호를 출력하는 프로세스 컴퓨터와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 경보데이터를 입력받아 작동되는 경보기와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 표시제어 데이터를 입력받아 표시하는 모니터와; 상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 기록제어 데이터를 입력받아 기록하는 레코더로 구성된다.

도 1는 용광로 출선구에 설치된 개공기의 측면도,

도 2은 용광로 출선구의 개공작업을 개략적으로 도시한 작업상태도,

도 3은 본 발명에 의한 용광로 출선구 심도 자동측정장치의 내부도,

도 4는 개공기에 장착되는 개공심도 측정장치의 전체 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 개공심도 측정장치의 측정부의 구성을 보이는 블록도이다.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

13 : 개공기 13-1 : 드릴로드

13-2 : 태핑툴 13-3 : 피드모터

13-4 : 가이드찬넬 16 : 심도측정기의 외장몸체

16-2 : 와이어드럼휠 16-3 : 와이어

16-4 : 구동기어 16-5 : 피동1차 감속기어

16-6 : 연동기어 16-7 : 저항기어

20 : 요홈벨트 21 : 저항기

21-1 : 저항/전압 변환기 21-2 : 변환부

21-3 : 연산제어기 21-4 : 프로세스 컴퓨터

21-4a : 모니터 21-7 : 전압/전류변환기

22 : 경보기

이하, 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들고 그 구성 및 동작을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에 본 발명에 의한 용광로 출선구 심도 자동측정장치의 내부가 도시되며, 도 4에 개공기에 장착되는 개공심도 측정장치의 전체 구성도가 도시된다.

심도측정기의 외장 몸체부(16)가 개공기 몸체(13)의 가이드 찬넬(13-4) 상부에 설치되고, 그 하단은 지지 프레임(15-1)에 의해 움직이지 않게 고정설치된다. 마운팅 베드(13a)의 후미에 작은 직경의 와이어(16-3)가 고정되게 부착된다. 상기 와이어(16-3)는 연장되어 와이어 가이드휠(16-3a)에 의해 이탈이 방지되고 안내되어 와이어 드럼휠(16-2)에 감긴다.

상기 와이어 드럼휠(16-2)에 태엽(16-2a)이 내장되어 드릴로드(13-1)가 전진할 때에는 탄성력이 가해지면서 와이어(16-3)가 풀어지고, 드릴로드(13-1)가 후진할 때에는 상기 탄성력에 의해 와이어(16-3)가 상기 와이어 드럼휠(16-2)에 감긴다.

상기 와이어 드럼휠(16-2)의 축(16-1)은 연장되어 있으며, 그 연장된 단부에 구동기어(16-4)가 장착된다. 상기 구동기어(16-4)에는 피동1차 감속기어(16-5)가맞물려있으며, 그 이수는 상기 구동기어(16-4)의 2배이다. 피동1차 감속기어(16-5)의 연장된 축(16-9)을 따라 기어이수가 구동기어(16-4)와 동일한 연동기어(16-6)가 상기 피동1차 감속기어(16-5)의 맞은편에 장착된다. 여기에 2배수의 이수를 갖는 저항기어(16-7)가 맞물려 회전한다. 또한, 피동1차 감속기어(16-5)와 저항기어(16-7)의 이수는 동일하게 가공되어 설치된다.

상기 저항기어(16-7)의 축(16-8)의 좌측으로 연장되는 부위에 벨트홈을 형성하고 벨트(20)를 감아 저항기(21)의 축에 연결한다. 이때 저항기(21)의 저항값은 0∼5.0㏀이다. 저항기(21)에서 발생되는 저항 1∼5.0㏀을 전압(1∼5.0 V)으로 변환하는 저항/전압변환기(21-1)가 상기 저항기(21)에 연결된다.

도 5에 본 발명에 의한 개공심도 측정장치의 측정부의 구성을 보이는 블록도가 도시된다. 변환부(21-2)는 저항/전압변환기(21-1)에서 출력되는 전압 데이터를 입력받아 변환처리한다. 연산제어기(21-3)는 상기 변환부(21-2)에서 출력되는 데이터를 연산처리하고 그 처리결과를 프로세스 컴퓨터(21-4)에 출력한다. 경보기(22)는 심도측정이 완료되었다는 제어신호를 상기 연산제어기(21-3)에서 입력받아 작동된다. 전압/전류변환기(21-7)는 변환부(21-2)에서 출력되는 데이터를 전류로 변환한다. A/D변환기(21-5)는 상기 전압/전류변환기(21-1)에서 출력되는 변환신호(4∼20mA)를 디지털 값으로 변환하여 출력하고, 디지털 표시부(21-5a)는 상기 A/D변환기(21-5)에서 출력되는 디지털 값을 숫자로 표시한다. 레코더(21-6)는 상기 연산제어부(21-2)에서 연산 처리되어 출력되는 심도측정 상황을 그래프로 기록유지한다. 모니터(21-4a)는 상기프로세스 컴퓨터(21-4)에서 출력되는 심도값을표시하여 중앙감시실(도시생략)에서 원격감시할 수 있게 한다.

이하 본 발명의 작용,효과를 설명한다.

출선구(10-4) 측방에 설치된 개공기(13)가 굴착위치로 이동후 대기위치에 놓인 상태에서 상기 개공기(13)에 에어가 공급되어 피드모터(13-3)가 기동한다. 드릴로드(13-1)의 회전과 함께 드릴로드가 장착되는 마운팅 베드(13a)가 전진함에 따라 마운팅 베드(13a)의 후단에 연결된 와이어(16-3)가 풀리면서 와이어 드럼휠(16-2)이 회전한다. 이때 태엽(16-2a)은 감기게 되며 후진시에 와이어(16-3)에 복귀하는 힘을 제공하게 된다.

또한, 축(16-1)을 따라 구동기어(16-4)는 정방향으로 회전하게 되고 1차 피동감속기어(16-5)는 역방향으로 회전하며 기어이수가 상기 구동기어(16-4)의 이수에 2배이기 때문에 구동기어(16-4)의 일회전당 1/2회전하게 된다. 축(16-9) 선상에서 구동력을 받는 연동기어(16-6)는 다시 최종 저항기어(16-7)에 구동력을 전달하여 개공기(13)의 마운팅베드(13a)가 전진함에 따라 와이어 드럼휠(16-2)에서 풀어져 나가는 와이어(16-3)의 길이의 상기 기어이수 비만큼 저항기어(16-7)가 회전하게 한다. 이때 저항기어(16-7)의 1회전은 용광로 출선구 심도의 최대거리에 대응되도록 상기 기어들의 이수가 조정된다.

상기 저항기어(16-7)의 축(16-8) 좌측의 요홈과 저항기(21)와 연결되며 저항기의 최대 스케일은 1.0∼5.0㏀이며 다시 설명하면 1회전시 걸리는 최대저항이며, 또한 거리로 다시 환산할 경우는 0∼5,000mm이다. 이는 출선구의 최대심도 거리를 여유 있게 한 것이다.

즉, 저항기(21)에 연결된 요홈벨트(20)의 회전만큼 저항기(21)의 저항값이 변하게 되어 그 저항값의 측정으로 드릴로드(13-1)가 뚫고 들어간 거리를 측정할 수 있게 된다. 그 저항값으로 드릴로드(13-1)의 전진거리를 환산하는 과정이 다음에 설명된다.

저항기(21)의 저항값(1∼5.0㏀)은 저항/전압 변환기(21-1)을 통해 전압(1∼5V)으로 변환되어 변환부(21-2)에 입력된다. 변환부(21-2)는 상기 저항/전압변환기(21-1)에서 입력되는 전압 데이터를 변환처리하여 연산제어기(21-3)로 출력하고 연산제어기(21-3)는 그 변환처리된 데이터를 1.0mm에서 5,000mm까지 연산하여 프로세스 컴퓨터(21-4)로 출력한다. 프로세스컴퓨터(21-4)는 그 결과값을 모니터(21-4a)에 표시한다.

또한, 상기 연산제어기(21-3)에서 출력된 값이 5초 이내에 4.0∼4.6V 이상 변화되어 측정값이 홀딩되었을 때 출선구(10-4)가 개공완료된 것으로 판단되며, 경보기(22)가 작동된다. 이후, 개공기(13)의 피드모터(13-3)이 후진하여 굴착로드의 후진이 이루어지고, 측정값이 타이머에 의해 60초 후 자동으로 리셋되면서 측정전의 상태로 되돌아가게 된다. 그리고, 상기 저항/전압 변환기(21-1)에서 발생되는 전압 1.0∼5.0V를 다시 전압/전류변환기(21-7)를 통해 4.01∼20mA로 변환시키고 그 변환된 값의 아날로그 신호를 A/D변환기(21-5)에서 디지털 신호로 변환하여 디지털 표시기(21-5a)에서 디지털 값으로 표시하여 현장작업자가 육안으로 확인할 수 있게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 출선구의 심도 측정값을 중앙감시실과 현장에서 동시에 직접 확인하여 판정함으로써 데이터를 정량화하여 기록, 유지 및 보관할 수 있고, 그것에 따라 용광로의 출선구의 심도 이상시 전·후비교가 용이하다. 또한, 설비관리의 효율성능을 기하고 종래의 수작업에 의한 개략적인 측정보다 더 정확하고 효율적인 측정을 할 수 있으며, 작업자의 작업부하 감소하고, 고열지역에서 작업을 피할 수 있어 작업의 안전도가 더욱 향상된다.

Claims (3)

1. 용광로의 출선구 심도 측정장치에 있어서,

   상기 출선구를 굴착하는 개공기의 드릴로드의 전진거리를 회전각으로 변환하는 전진거리/회전각 변환부와;

   상기 전진거리/회전각 변환부에서 출력되는 회전각에 따라 회전하여 저항값이 변화하는 저항기와;

   상기 저항기의 저항값을 전압으로 변환하는 저항/전압 변환기와;

   상기 저항/전압 변환기에서 출력되는 전압을 데이터 처리하는 변환부와;

   상기 변환부에서 출력되는 데이터를 입력받아 연산처리하는 연산제어기와;

   상기 연산제어기에서 연산처리된 결과를 입력받아 표시제어, 기록제어 및 경보제어신호를 출력하는 프로세스 컴퓨터와;

   상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 경보데이터를 입력받아 작동되는 경보기와;

   상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 표시제어 데이터를 입력받아 표시하는 모니터와;

   상기 프로세스 컴퓨터에서 출력되는 기록제어 데이터를 입력받아 기록하는 레코더로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로 출선구 심도 자동 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전진거리/회전각 변환부는 상기 개공기의 마운팅 베드에 연결되는 와이어와;

   상기 와이어의 이탈과 길은 안내하는 와이어 가이드휠과;

   상기 와이어가 감기거나 풀리는 와이어 드럼휠과;

   상기 와이어 드럼휠에 장착되어 상기 와이어의 감김과 풀림에 따라 인장력을 가하거나 되감기는 힘을 가하는 태엽과;

   상기 와이어드럼휠의 회전을 상기 용광로 출선구 심도의 최대거리에 대응되도록 회전하는 기어부와,

   상기 기어부의 회전력을 상기 저항기에 전달하는 벨트로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로 출선구 심도 자동 측정장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 변환부에서 발생되는 전압을 전류로 변환하는 전압/전류 변환기와;

   상기 전류신호를 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기와;

   상기 A/D변환기에서 출력되는 디지털 값을 표시하는 디지털표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 용광로 출선구 심도자동 측정장치.

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