KR100361246B1 - 고로 열풍로의 균배압 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 열풍로의 송풍 및 연소를 행하기 위해서 열풍로 내부의 압력을 균압제어밸브과 배압제어밸브에 의해 제어하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 고로 열풍로에서 연소 및 송풍기능 사이의 상호 전환시 열풍로내의 압력을 균압 제어밸브 및 배압 제어밸브에 의해 조정하는 균배압 제어방법에 있어서, 균배압 제어밸브의 개도에 따른 통과유량을 이용하여 밸브개도율을 계산하고 상기 밸브개도율은 균배압과정에서 발생되는 차압, 노정압, 송풍압, 송풍량의 4개의 조업데이터중 가장 변화가 심한 신호를 하나 선택하여 고로 조업에 영향을 미칠 수 있는 기준신호와의 편차에 적정 보상팩터를 적용한 보상치에 의해 가감 보정되어 밸브동작 출력으로 적용하는 것을 특징으로 하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 밸브개도율은의 계산식에 의해 구해지는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의해서 안정적인 균배압을 실행 할 수 있고 균배압상태의 정확한 검출 및 노정압, 풍압, 풍량등 외부신호를 이용 고로 노내 상황변동시 신속한 대응이 가능여 항상 안정된 균배압 제어를 실시하여 고로 노황안정 및 생산성을 향상 시킬 수 있다.

Description

고로 열풍로의 균배압 제어방법

본 발명은 고로 열풍로의 송풍 및 연소를 행하기 위해서 열풍로 내부의 압력을 균압제어밸브와 배압제어밸브에 의해 제어하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 열풍로 내부압력을 직접적으로 제어하는 균압 및 배압제어 밸브가 환경변화에 따라 자동으로 제어될 수 있도록 하는 고로 열풍로의균배압 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로 열풍로는 연소를 통해 열을 축적한 후 송풍을 통해 고로에서 요구되는 열풍을 불어넣어주는 역할을 하며 송풍 및 연소의 두가지 기능이 연속적으로 교체가 이루어지고 있다.

상기 연소는 대기압 상태에서 이루어 지고, 송풍는 4kg/㎠의 압력상태에서 이루어지기 때문에 기능 전환시 현재 진행중인 다른 열풍로의 최소한의 영향을 미치면서 원활한 기능 전환이 이루어지도록 해야하기 때문에 안정적인 균배압 제어가 필요하다.

이러한 이유로 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 균배압 제어장치에 의한 균배압 제어가 실시되었다.

먼저 송풍을 위한 열풍로의 균압과정을 설명하며 상위 제어시스템으로부터 열풍로 송풍을 위한 균압신호가 떨어지면, 주어진 균압 제어밸브(2) 오픈 동작 설정 시간에 따라 균압제어밸브(2) 동작신호 생성기로부터 출력신호에 의해 균압제어밸브(2)가 순차적으로 동작하게 된다.

여기서 오픈동작 설정시간은 100초로 되어 있는데, 이는 100초내에 밸브를 완전히 오픈하라는 것으로 즉, 10초 간격으로 밸브개도를 10%씩 단계적으로 오픈하게 된다.

상기와 같은 과정으로 균압이 완료되면 송풍관과 열풍로 사이에 설치된 균압검출 스위치(1)가 동작하여 균압상태를 검출하여 상위 제어장치로 보냄으로서 열풍변이 개방되고 송풍 제어밸브와 냉풍 제어밸브에 의해 축열실(12), 연소실(13), 혼냉실을 통해 고로내로 공급되는 송풍의 온도제어를 실시하게 된다.

이러한 일련의 송풍과정중 축열실(12)의 온도저하가 시작되면 송풍을 중단하고 연소를 시작하기 위해서 열풍로내의 압력을 배출하는 열풍로의 배압과정이 실시된다.

이는 균압과정과 마찬가지로 배압 제어밸브(4)를 일률적으로 오픈하여 열풍로내의 압력을 배출한 후 이를 배압검출 스위치(3)가 상위 제어장치로 보냄으로서 배압이 완료되고 이후 연소실에서 공기와 혼합가스에 의한 연소실시로 적정온도를 축열실(12)에 저장한다.

이러한 열풍로의 균배압 제어 과정에서의 문제점은 도 2에 나타낸 바와 같이 균배압 제어밸브(2, 4)가 유량공급 특성을 무시하고 일정비율로 오픈됨에 따라 초기 오픈 10%에 35%의 과다유량이 공급되는등 심한 송풍유량, 압력변동을 초래하여 고로 노정압의 불안정 및 송풍, 연소지연 등 열풍로의 관리에 있어서 제반 문제점을 초래한다.

또한, 균압 및 배압과정이 검출되지 않고 균압 및 배압검출 스위치(1, 3)에 의해 결과만 검출됨으로써 균압 및 배압과정에서 발생되는 상황변동에 대한 대처기능이 없어 안정적인 균배압 제어가 이루어 지지 않고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 균압 및 배압 제어밸브의 동작특성을 이용 항상 균등유량이 공급될 수 있도록 기존 압력신호를 이용한 균배압 진행상태 검출하여 균배압 진행과정에서 발생되는 상황에 신속이 대처할 수 있는 고로 열풍로의 균배압 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 균배압 제어장치의 개략도,

도 2는 균배압 제어밸브의 동작특성을 나타내는 그래프도,

도 3은 본 발명에 의한 균배압 제어장치의 개략도,

도 4는 균배압 상태 검출 플로우도,

도 5는 밸브개도 계산 방법을 나타내는 플로우도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 균압검출 스위치, 2 : 균압제어밸브, 3 : 배압검출 스위치,

4 : 배압제어밸브, 5 : 송풍압력 발신기, 6 : 열풍로 압력 발신기,

7, 8 : 배압차단변, 9 : 송풍제어밸브, 12 : 축열실, 13 : 연소실

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고로 열풍로에서 연소 및 송풍기능 사이의 상호 전환시 열풍로내의 압력을 균압 제어밸브 및 배압 제어밸브에 의해 조정하는 균배압 제어방법에 있어서, 균배압 제어밸브의 개도에 따른 통과유량을 이용하여 밸브개도율을 계산하고 상기 밸브개도율은 균배압과정에서 발생되는 차압, 노정압, 송풍압, 송풍량의 4개의 조업데이터중 가장 변화가 심한 신호를 하나 선택하여 고로 조업에 영향을 미칠 수 있는 기준신호와의 편차에 적정 보상팩터를 적용한 보상치에 의해 가감 보정되어 밸브동작 출력으로 적용하는 것을 특징으로 하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 밸브개도율은의 계산식에 의해 구해지는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 균배압 제어밸브의 동작특성을 나타내는 그래프도이고, 도 3은 본 발명에 의한 균배압 제어장치의 개략도이고, 도 4는 균배압 상태 검출 플로우도이고, 도 5는 밸브개도 계산 방법을 나타내는 플로우도이다.

먼저 본 발명은 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이 균배압 제어밸브(2)의 동작은 밸브개도와 통과유량이 비례관계가 아니고 초기 개도에서 많은 유량이 공급되는 비선형 형태를 나타내고 있다.

따라서 이러한 밸브특성을 이용하여 일정유량이 단계적으로 공급될 수 있도록 유량축을 기준으로 밸브개도를 계산하여 밸브동작 출력신호로 내보냄으로써 일정유량이 공급되어 유연한 균배압이 가능하도록 하였다.

즉, 종래에는 주어진 시간내에 밸브개도가 10%, 20%등으로 단계적으로 개도됨에 따라 유량은 35%, 55%로 과다유량이 공급되나, 본 발명에서는 통과유량을 10%, 20%로 일정하게 하기 위하여 밸브개도율를 4%, 6%로 함으로써 안정된 균배압이 되도록 하였다.

또한, 본 발명은 종래 균배합 완료검출용으로 사용되던 균압 검출스위치(1) 및 배압 검출스위치(3)를 대신하여 기존에 설치 사용중인 송풍 압력발신기(5) 및 열풍로 압력발신기(6)를 이용, 균배압상태 신호를 검출하여 이를 제어장치에 보내 균배압 개도보정에 이용하였다.

즉, 균배압 제어밸브(2, 4)는 원하는 유량에 따라 밸브가 개도되고, 열풍로내의 균배압 상태, 노정압, 풍량, 풍압에 따라 그 보정치가 함께 계산되어 동작된다.

상기 과정을 보다 상세하게 설명하면 밸브개도 초기값 계산단계는 균등유량이 공급되도록 밸브개도율를 계산하는 과정으로써 기설정된 오픈 동작시간과 단위동작 횟수에 따라 총유량을 100%로 하여 단위동작 회수로 나누어주면, 단위유량과 단위동작시간이 계산된다. 여기서 계산된 단위 유량이 공급될 수 있도록 적정 개도율을 계산하는 것이 필요하다.

따라서, 밸브의 유량특성을 나타내는 도 2를 이용하여 5개 포인트에 대해 하기 표 1과 같이 작성하였다.

표 1

상기 표 1과 하기 밸브개도 계산식을 이용하면 임의의 유량공급에 대한 밸브 개도가 계산될 수 있다.

여기서, Y_o: 원하는 유량,

V_n, V_n+1: 기준유량,

X_o: 원하는 유량에 따른 밸브개도율,

X_n, X_n+1: 기준 밸브개도율을 나타낸다.

예를들어 30% 유량공급에 필요한 밸브개도 계산은 30%은 Y₂=25%와 Y₃=50% 사이에 있으므로 밸브계산식의 분자는 "Y₃-Y₂", 분모는 "X₃-X₂", 단위유량 Y₀=30%이므로 밸브개도(X₀)는 쉽게 구할 수 있다.

이것을 밸브개도 초기값으로 한다.

다음은 밸브개도 보상치를 계산하는 과정으로서 이것은 균배압 동작과정에서 고로조업에 중대한 영향을 미치는 조업 데이터에서 이상이 발생시 이것을 정정해줄 수 있도록 밸브개도율를 보상해주는 것이다.

우선 균배압 과정에서 발생되는 차압, 노정압, 송풍압, 송풍량의 4개의 조업 데이터중에서 가장 변화가 심한 신호를 하나 선택하여 고로조업에 영향을 미칠 수 있는 기준신로와의 편차에 적정 보상펙터(Factor)를 적용한 결과를 밸브개도 초기값에 가감하여 최종적으로 밸브에 적용되는 밸브개도 보상치가 계산되고 이 값을 밸브가 동작할 수 있는 아나로그 신호로 변환하여 밸브를 동작시키게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의해 열풍로내의 균배압시 밸브의 유량동작 특성곡선을 이용하여 균등유량이 공급될 수 있도록 밸브개도를 계산 밸브동작 출력으로 적용함으로써 안정적인 균배압을 실행 할 수 있고 균배압상태의 정확한 검출 및 노정압, 풍압, 풍량등 외부신호를 이용 고로 노내 상황변동시 신속한 대응이 가능한 보정 출력을 계산하여 배균압 밸브에 연속적으로 적용함으로써 항상 안정된 균배압 제어를 실시하여 고로 노황안정 및 생산성을 향상 시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 고로 열풍로에서 연소및 송풍기능 사이의 상호 전환시 열풍로내의 압력을 균압제어밸브(2) 및 배압제어밸브(4)에 의해 조정하는 균배압 제어방법에 있어서,

   균배압 제어밸브(2, 4)의 개도에 따른 통과유량을 이용하여 밸브개도율을 계산하고,

   상기 밸브개도율은 균배압과정에서 발생되는 차압, 노정압, 송풍압, 송풍량의 4개의 조업데이터중 가장 변화가 심한 신호를 하나 선택하여 고로 조업에 영향을 미칠 수 있는 기준신호와의 편차에 적정 보상팩터를 적용하여 보상치를 계산하고 이 보상치에 의해 가감 보정되어 밸브동작 출력으로 적용하는 것을 특징으로 하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브개도율은의 계산식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 고로 열풍로의 균배압 제어방법.

   단, 상기 계산식은 밸브의 유량특성을 나타내는 도 2의 기본 데이터를 편의상 5개 포인트에 대해 작성한 표 1의 데이터를 기준으로 작성된 것으로 Y_o: 원하는 유량, Y_n, Y_n+1: 기준유량, X_o: 원하는 유량에 따른 밸브개도율, X_n, X_n+1: 기준 밸브 개도율을 나타낸다.