KR20030063487A - 고로의 조업 상태 감시 방법, 장치 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고로의 조업 상태 감시 방법에 있어서는, 고로에 설치된 여러 센서에서 계측된 상태량의 계측 데이터를, 각 센서의 설치 위치를 반영하게 한 2차원 평면상이나 혹은 2차원 평면을 서로 이어서 구성한 3차원 입체의 평면상에 배치하고, 상태량의 분포 상태나 동적 변화를 도형 또는 도형의 특징 정보의 형태로 나타내고, 이들을 평가함으로써 고로의 조업 상태를 감시한다. 포텐셜량인 압력과 온도 중에서 적어도 하나의 공간적 구배 또는 시간적 구배를 산출하고, 이렇게 산출된 구배를 한 성분으로 갖고 있는 벡터의 노름(norm) 또는 편각을 산출하고, 노름 또는 편각의 등가선에 의해 형성된 윤곽선 도형 중에서 사전에 지정된 상한 관리치 및 하한 관리치에 의해 정해지게 될 윤곽선 도형을 융착대 근부에 상당하는 위치로 추정한다.

Description

고로의 조업 상태 감시 방법, 장치 및 프로그램{METHOD, DEVICE AND PROGRAM FOR MONITORING OPERATING CONDITION OF BLAST FURNACE}

고로의 조업 상태 감시 및 이상 상태 예측 방법에 관한 종래의 예로는, 일본특허공개 특개평5-156328호, 특개평11-140520호 등이 있다. 이러한 감시 및 예측 방법은 어느 것이나 고로 설비 상의 여러 센서들의 설치 위치와 관련한 정보를 반영하는 일이 없이 여러 센서로부터 계측 데이터를 수집하고, 사전에 설정해 놓는 설정치 또는 간이적인 물리 모델에 의한 한계치와의 비교에 의해 조업 상태의 감시 및 조업 이상을 예측하는 것이다.

그러나 본 발명이 대상이 되는 고로의 프로세스는 동적 특성을 가지는 분포 정수계의 프로세스로서 다뤄야 하는 대상이다. 따라서, 고로 설비 상의 여러 위치에 분포되게 설치되어 있는 다수의 각종 센서의 계측 데이터는 서로 독립해서 수집 및 평가해야 하는 것은 아니고 센서가 설치되어 있는 고로 설비 상의 설치 위치와 관련지어서 수집 및 평가되어야 하는 것이다.

종래의 방법에서는, 각 센서의 설치 위치를 계측 데이터와 관련지어서 수집 및 평가하지 않고 있고, 그 결과 고로의 조업 상태의 감시 및 예측 정확도가 낮다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이상의 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 상기 문제를 해결하고 그에 의해 고로의 조업 상태를 감시하여 조업 이상을 예측하기 위한 목적을 갖고서 고로의 융착대 근부 위치의 추정과 가시화를 행하는 것이다.

본 발명은 조업 중인 고로 내의 융착대 근부를 연속적으로 추정 및 가시화함으로써 고로의 조업 상태를 감시하고 고로의 조업 이상을 예측하는 것이 가능한 고로의 조업 상태 감시 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다.

도 1은 제1의 본 발명에 관계되는 고로의 조업 감시 장치의 구성도이다.

도 2는 제2의 본 발명에 관계되는 고로의 조업 감시 장치의 구성도이다.

도 3은 등가선에 의해 형성되는 윤곽선 도형을 도시하는 선도이다.

도 4는 등가선 탐색 방법의 설명도이다.

도 5는 온도 데이터의 공간적 구배의 산출 방법의 설명도이다.

도 6 내지 도 9는 안정 조업으로부터 이상 조업에 이르는 과정의 설명도이다.

도 10은 조업 예측 방법의 설명도이다.

도 11은 압력 데이터의 공간적 구배의 산출 방법의 설명도이다.

도 12는 압력과 압력의 공간적 구배 벡터의 관계 설명도이다.

도 13은 온도 데이터의 시간적 구배의 산출 방법의 설명도이다.

도 14는 온도 데이터의 공간적 구배의 시간적 구배를 산출하는 방법의 설명도이다.

도 15는 융착대 근부의 설명도이다.

도 16은 압력 데이터의 공간적 구배 벡터 노름의 등가선을 기초로 한 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 선도이다.

도 17은 압력 데이터의 공간적 구배 벡터 편각의 등가선을 기초로 한 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 선도이다.

도 18은 온도 데이터의 시간적 구배의 등가선을 기초로 한 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 선도이다.

도 19는 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 선도이다.

본 발명에 따른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 고로에 설치된 여러 센서로부터 받게 되는 측정 대상량의 계측 데이터를, 각 센서의 설치 위치를 반영하게 한 2차원 평면이나 혹은 2차원 평면을 서로 이어서 구성한 3차원 입체에 배치하고, 각 계측 데이터의 분포 상태나 동적 변화를 이들이 형성하는 도형 또는 도형의 특징 정보의 형태로 나타내고, 이들을 평가함으로써 고로의 조업 상태를 감시하는 방법에 있어서,

2차원 평면 또는 3차원 입체 상의 임의의 지점을 표현하는 좌표축을 사전에 설정해 놓고, 포텐셜량인 압력 데이터에 대해서 각 좌표축 방향의 공간적 구배(공간적 변화율, 공간적 변화량)를 산출하고, 이렇게 산출된 공간적 구배를 한 성분으로 갖고 있는 공간적 구배 벡터의 노름(norm)이나 혹은 노의 높이 방향에 대한 벡터의 편각을 산출하고, 2차원 평면 또는 3차원 입체 상에서의 등가선이 형성하는 윤곽선(contour) 도형 중에서 사전에 지정된 상한 관리치 및 하한 관리치에 의해 정해지게 될 윤곽선 도형을 융착대 근부에 상당하는 위치로 추정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 따른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 압력 데이터의 공간적 구배 벡터에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치를 2차원 평면 또는 3차원 입체 상의 도형의 형태로 가시화 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 고로에 설치된 여러 센서로부터 받은 측정 대상량의 계측 데이터를 각 센서의 설치 위치를 반영하게 한 2차원 평면 또는 2차원 평면을 서로 이어서 구성되는 3차원 입체 상에 배치하고, 각 계측 데이터의 분포 상태나 시간적 변화를 이들이 형성하는 도형 또는 도형의 특징 정보 형태로 나타내고, 이들을 평가함으로써 고로의 조업 상태를 감시하는 방법에 있어서,

2차원 평면 또는 3차원 입체 상의 임의의 지점을 표현하는 좌표축을 사전에 설정해 놓고, 포텐셜량인 온도에 대해서 시간적 구배(시간적 변화율, 시간적 변화량)를 산출하고, 2차원 평면이나 또는 3차원 입체의 표면상에서의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 중에서 사전에 지정된 상한 관리치 및 하한 관리치에 의해 정해지게 될 윤곽선 도형을 융착대 근부 상당 위치로 추정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 하나의 고로의 조업 상태 감시 방법은, 온도 데이터의 시간적 구배에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치를 2차원 평면 또는 3차원 입체의 표면상의 도형의 형태로 가시화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 압력 데이터의 공간적 구배 벡터에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 정보와 온도 데이터의시간적 구배에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치를 나타내는 정보 모두를 사용하여 융착대 근부 상당 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 압력 데이터의 공간적 구배 벡터에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치 정보와 온도 데이터의 시간적 구배에 의해 추정된 융착대 근부 상당 위치 정보를 각 계측 데이터의 시간적 추이에 따라서 갱신함으로써 융착대 근부 상당 위치를 연속적으로 추정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 고로의 조업 상태 감시 방법은, 각 계측 데이터의 시간적 추이에 대응해 연속적으로 추정된 융착대 근부 상당 위치 정보를 2차원 평면 또는 3차원 입체 상에서 연속적으로 갱신되는 도형의 형태로 연속적으로 가시화 하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고로의 조업 감시 방법의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 제1의 본 발명에 따른 고로의 조업 감시 장치의 구성을 나타내는 블록 선도로서, 도시된 바와 같이, 고로 설비(1) 위에는 스테이브(stave)의 온도, 노상(hearth) 벽 온도, 및 축 압력을 계측하는 센서가 다수 설치되어 있다.

도 1은 고로 설비 외측면 상에 설치되는 다수의 스테이브 온도 센서, 노상벽 온도 센서, 그리고 축 압력 센서가 등간격으로 설치된 경우를 나타내고 있는데, 이들 센서들의 고로 설비 상에서의 배치는 부등 간격이어도 된다.

이하, 도 1에 도시된 조업 감시 장치의 구성에 따라서, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.

<1. 고로 설비> 및 < 2. 고로 설비에 설치된 각종 센서>

고로 설비(1) 위의 각종 센서(2)에 의해 온도, 압력, 유량, 입자 크기, 밀도, 조성 등의 물리량이 계측된다. 이하에서는, 온도와 압력을 계측하는 센서가 도 1에 도시된 바와 같이 고로 외측면 상에 다수가 배치되어 있는 경우를 가지고 설명한다.

먼저, 온도 데이터를 예를 들어 설명한다. 후술하는 바와 같이, 압력 데이터에 대해서도 같은 처리를 할 수 있다.

고로 외측면 둘레에 다수가 배치된 각각의 온도 센서의 설치 위치는 3차원 공간 좌표(x(i), y(i), z(i), 여기서 i = 1, 2, 3, ..., N(N: 온도 센서의 개수))로 표현되어 알려져 있다.

<3. 데이터 수집 장치>

데이터 수집 장치(3)에서는, 고로 설비 상에 배치된 여러 온도 센서로부터 출력되는 계측 데이터가 사전에 설정된 샘플링 주기 Δt에서 샘플링 되고, 수집된다. 샘플링 주기 Δt는 데이터 수집 장치(3)의 처리 능력 및 데이터 처리 장치(4)의 처리 능력과 조업 감시 및 조업 예측에 소요되는 시간 간격에 대응해 수 밀리초 이상의 시간 간격으로 임의로 설정할 수 있다. 데이터 수집 장치(3)에 수집된 온도 데이터는 데이터 처리 장치(4)에 실시간으로 전송된다.

데이터 수집 장치(3)로부터 데이터 처리 장치(4)로의 데이터 전송 방법 및 형태는 특별히 한정되지 않지만 이하의 방법을 적용할 수 있다.

- 데이터를 아날로그 전압 또는 아날로그 전류 신호로서 전송한다.

- 데이터를 데이터 수집 장치(3)에서 디지탈 신호로 변환시켜 전송한다.

- 데이터를 데이터 수집 장치(3)에서 디지탈 신호로 변환시킨 후 압축하고, 압축된 상태에서 데이터 처리 장치(4)로 전송하고, 데이터 처리 장치(4)에서 복원한다.

- 디지탈 신호 또는 압축 디지탈 신호를 랜(LAN) 또는 인터넷을 거쳐서 데이터 수집 장치(3)로부터 원격 위치에 설치된 데이터 처리 장치(4)로 전송한다.

<4. 데이터 처리 장치>

<5. 등가선 산출부>

등가선 산출부(5)는 데이터 수집 장치(3)로부터 입력된 온도 데이터를 고로 설비 상의 각 센서의 설치 위치 정보를 반영하게 한 2차원 평면 또는 2차원 평면을 서로 이어서 구성한 3차원 입체의 표면에 배열하여, 온도 데이터가 동일 값인 임의의 등가선을 산출해서 이 등가선에 의해 형성되는 도형을 생성한다.

이하에서는 등가선 산출부(5)에서 채용된 등가선 산출 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은 등가선 산출부(5)에 고로의 노 둘레 방향을 따라서 r축을 잡고 노 높이 방향을 따라서 h축을 잡은 2차원 평면을 정의하고 이 2차원 평면 상의 등가선에 의해 형성되는 윤곽선 도형의 예들을 나타낸 것이다. 도 3에 있어서, ㆍ표시는 고로 외측면 둘레에 배치된 여러 온도 센서 설치 위치를 나타내는 것으로, 3 차원 공간 좌표(x(i), y(i), z(i))를 좌표 변환하여 도시한 것이다.

도 3에서의 좌표 변환은, 예를 들어 노 높이, 노상벽 높이, 송풍구 직경, 노복 직경, 노 바닥 직경, 축 각도, 보쉬(bosh) 각도 등을 가지고 2차원 평면 상에서의 투영을 산출하는 것과 같은 기하학적 방법을 사용해 실시했다.

본 발명에서 정의하는 2차원 평면은, 도 3에 도시된 바와 같은 정방형 평면으로만 한정되는 것은 아니고, 축 각도, 보쉬 각도에 따라 부분 부채꼴 평면으로 정할 수도 있다.

또한, 도 3은 설명을 용이하게 하기 위해 고로의 노 둘레 방향으로 r축을 잡고 노 높이 방향으로 h축을 잡아서 도시한 2차원 평면을 사용하고 있지만, 2차원 평면을 붙이고서 온도 센서들을 그들의 3차원 공간 좌표에 따라서 3차원 공간상에 배치하여 구성한 3차원 입체로 구성할 수도 있다.

도 3의 2차원 평면에서 ㆍ 표시로 나타낸 지점에 대응하는 위치에 각 온도 센서로부터 나오는 계측 데이터를 표시하면 소정의 시각 t에서의 온도 데이터의 분포 상태를 표현할 수 있다. 이 때, 후술하는 바와 같은 등가선 탐색 수법에 있어서, 각 ㆍ 표시 지점들을 등간격으로만 배치해야 하는 것은 아니고 부등간격이어도 된다.

등가선을 탐색함에 있어서는, 각 ㆍ 표시 지점들에 표시된 온도에 기초하여 각 ㆍ 표시 지점들 사이의 공간에서의 온도 데이터를 공간적으로 보상하여서 행한다. 여기서, 등가선이란 공간적으로 분포하고 있는 온도 데이터 중에서 같은 값을나타내고 있는 지점들을 이어서 얻어지는 것이다.

공간적으로 불균등하게 분포된 온도 데이터에 대한 등가선 탐색을 확실하게 할 수 있는 방법으로는 온도 센서 설치 지점을 이어서 형성한 삼각형 요소를 사용하는 방법이 있기는 하지만, 여기에는 삼각형 요소를 공간 내에 구성할 때에 그 조합의 자유도의 수가 방대하다는 문제점이 있다. 또한, 측정 지점의 수가 공간에 비해 상대적으로 적은 경우, 삼각형 요소의 선택의 여하에 따라 얻어지는 등가선의 형상이 달라진다는 문제점도 생긴다.

이러한 점을 감안해서, 요소 선택의 자유도의 수를 줄여서 선택을 용이하게 하고 이와 아울러 요소 선택의 여하에 따른 등가선의 형상의 오차를 적게 하는 방법을, 소위 "사각형 요소의 4개 정점들의 정점 평균을 공동의 정점으로 사용하는 삼각형 요소를 사용한 등가선 탐색 방법"의 예로서 예시한다.

이 방법에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3의 2차원 평면 상의 온도센서 설치 위치인 ㆍ 표시 지점 전부에 대해서, 여러 내각들 중 어느 한 내각이 180도를 넘지 않는 사각형 요소들을 구성하기에 앞서서 미리 각 지점들을 관련지어 놓는다. 그 사각형 요소들에 대한 요소 선택 조건에 의해 요소 선택의 자유도의 수가 줄어들어서 요소 선택을 용이하게 할 수 있게 된다. 고로 설비 경우, 각 센서 위치 좌표는 이미 알고 있는 것이기 때문에, 지점들을 관련지어 놓는 일(관련성 부여)을 한번만 해도 좋고, 아니면 편성 상의 문제로서 자동 탐색 알고리즘을 사용하여 자동적으로 관련성 부여를 해도 된다.

도 4는, 내각들 중 어느 한 내각이 180도를 넘지 않는 임의의 사각형 요소의정점들인 4개의 지점(p1, p2, p3, p4)에서의 온도 센서 측정 데이터가 각각 T1, T2, T3 및 T4인 예를 나타내는 것이다. 사각형 요소의 대각선의 교점인 도 4에서 ○으로 나타낸 교점(pm)의 온도를 Tm으로 나타낸다. 온도 Tm은, T1, T2, T3 및 T4로부터 산출되는 평균치로서, 이는 일례로 산술 평균으로 정의한다.

Tm = (T1 + T2 + T3 + T4) ÷4 ... (1)

다음으로, 이 대각선 상의 교점에 공동의 정점을 갖고 있는 4개의 삼각형 요소가 사각형 요소 내부에서 정해지고, 각 삼각형 요소의 정해진 변의 온도 데이터는 그 변의 양단에 있는 정점에서의 온도 데이터를 보상함으로써 얻어진다. 1차 보간법 등의 임의의 적절한 방법을 온도 데이터 보상 방법으로서 사용할 수 있다.

여기에서, 탐색하고자 하는 등가선의 값을 T라 할 때, 사각형 요소의 4개 정점에서의 온도 데이터와 T 사이에는 다음의 관계식이 유지된다.

T1 < T < T4 ... (2)

T1 < T < T2 ... (3)

도 4의 예에서는, 식(2)의 조건에 의해 T는 지점(p1)과 지점(p4)을 잇는 직선 위에 존재하고, 또한 지점(p1)과 교점(pm)을 잇는 직선 위와, 교점(pm)과 지점(p4)를 잇는 직선 위에도 존재한다.

여기에서,

T1 < T < Tm ... (4)를 가정하면,

지점(p1)과 교점(pm)을 잇는 직선 상에 T의 온도 데이터 지점이 존재한다. 이들 온도 데이터 T의 지점들을 △ 표시로 나타낸다.

이와 유사하게, 식(3)의 조건에 의하면, T는 지점(p1)과 지점(p2)을 잇는 직선 상에 보상된 온도 데이터 지점으로서 존재한다. 이 온도 데이터 지점을 △ 표시로 나타낸다. 이상과 같이 하여 얻어진 온도 T의 지점들을 직선으로 이으면, 주목하고 있는 사각형 요소 내에서 온도 T의 등가선을 찾을 수 있게 된다.

또한, 상기 식(4) 대신에 다음 식을 고려해 볼 수 있다.

Tm < T < T4 ... (5)

이 때,

T2 < T <T3 ... (6)인 경우에,

이 때의 온도 데이터 지점들을 □표시로 나타내고, 이 지점들을 직선으로 이은 등가선을 파선으로 나타내었다.

이상과 같은 처리를 공간 내의 모든 사각형 요소에 반복함으로써, 공간 내에서의 등가선의 탐색 및 도시가 완료된다. 도 3에 예시하는 바와 같이, 이와 같이 하여 얻어진 등가선에 의해서, 온도 데이터는 2차원 평면 내에 특정 도형을 형성한다. 특히 폐곡선을 형성하는 등가선은 다른 것과 구별되는 도형을 형성한다. 도 3에서, 소정의 온도 T의 등가선은 실선으로 나타내고, 그 폐곡선에 둘러싸인 윤곽선 도형을 해칭선으로 나타낸다. 파선은 기타의 온도의 등가선이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 공간적으로 불균등한 위치 관계로 분포되는 데이터에 대해, 내각들 중 어느 한 내각이 180도를 넘지 않는 사각형 요소를 선택하고, 그 대각선의 교점에 4개 정점의 데이터의 평균치를 설정하고, 이 교점에 공통의 정점을 갖는 삼각형 요소를 사용해 등가선을 탐색하여 도시하는 수법은, 사각형요소의 각 정점의 평균치를 공통의 정점으로 하는 삼각형 요소를 사용하기 때문에, 삼각형 요소만을 사용하여 등가선을 탐색하는 수법에 비해서, 요소 선택의 자유도의 수를 줄일 수 있게 되어 요소 선택을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 요소 선택의 여하에 따른 등가선의 탐색 오차를 줄일 수 있는 효과적인 방법이다. 탐색의 최종 단계에서 삼각형 요소를 사용하기 때문에, 탐색하는 도중에 다른 등가선과 엇갈리거나 혹은 도중에 등가선이 단절되는 일이 발생할 가능성은 없다.

본 탐색 수법은, 2차원 평면에 적용하는 것으로 제한되지 않으며, 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상의 사각형 평면 요소에 대해서도 유효하게 적용할 수 있는 수법이다.

본 발명에 있어서는, 등가선의 탐색 수법을 임의의 특정 방법으로 제한할 필요는 없고, 2차원 평면 또는 3차원 입체의 표면상에 다른 수법이나 삼각형 요소를 사용하여 등가선을 도시해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 등가선 산출부(5)에 있어서, 데이터 수집 장치(3)로부터 입력된 온도 데이터를, 고로 설비 상의 각 센서의 설치 위치 정보가 반영되도록 하여 형성된 2차원 평면 또는 사각형 평면 요소로 구성되는 3차원 공간에 배치하여 등가선을 도시할 수 있다.

또한, 2차원 평면상이나 3차원 입체 표면상의 임의의 지점에 대해서 온도 데이터를 산출할 수도 있다.

도 5는, 고로의 노 둘레 방향으로 r축을 잡고 노 높이 방향으로 h축을 잡아 2차원 평면을 정의한 선도로서, 등가선 산출부(5)에 의해 산출된 시각 t에서의 온도의 등가선으로부터 공간적으로 보상하여 얻어진 화면상의 각 화소 단위마다의 온도 T(i, j, k)를 나타내고 있는 것이다. 여기서, i = 1, 2, 3, ···, Nr(Nr은 노의 둘레 방향의 화소수)이고, j = 1, 2, 3, ···, Nh(Nh는 노의 높이 방향의 화소수)이고, k = 0, 1, 2, ···(k는 이산화 시간)이고, Δh는 노의 높이 방향에서의 화소 길이이고, Δr는 노의 둘레 방향에서의 화소 길이이다.

< 6. 도형 특징 정보 산출부 >

도형 특징 정보 산출부(6)는 등가선 산출부(5)에 의해 산출된 도형에 대해 화상 처리를 하고, 도형 및 도형의 특징 정보, 즉 도형의 개수, 면적, 중심, 도형의 종횡비, 도형 내의 최대치 또는 최소치, 평균치, 분산을 산출한다.

< 7. 조업 감시부 >

조업 감시부(7)는 도형 특징 정보 산출부(6)에 의해 산출된 도형 및 도형의 특징 정보를 사전에 설정한 도형 및 도형의 특징 정보와 비교함으로써 고로의 조업 감시를 가능하게 한다.

도 6 내지 도 9를 참고하여 고로의 조업 감시 방법에 대해서 온도 데이터를 예로 들어서 설명한다.

도 6 내지 도 9는 도형 특징 정보 산출부(6)에서 화상을 처리해 얻어진 도형 특징 정보 산출 결과가 시간의 추이에 따라서 어떻게 변화하는지를 나타내는 선도이다. 내측의 등가선은 보다 높은 온도를 나타낸다.

도 6 내지 도 9에 있어서, 소정 온도의 등가선에 의해 형성되는 도형 각각을 화상 처리에 의해 산출하는 데, 그 도형은 선에 둘러싸이는 동시에 표식으로 표시된다.

도 6은 고로의 조업이 안정되어 있는 경우로서 고온인 스테이브(stave)의 온도의 등가선에 의해 형성된 도형이 고로 하부의 노 전체 둘레에 걸쳐 널리 분포되어 있을 때의 상태를 도시하고 있다.

도 7은, 도 6의 상태로부터 약간의 시간이 경과한 상태에서, 조업 상의 외란(外亂)에 의해, 고온인 스테이브의 온도 등가선에 의해 형성된 도형이 노 둘레를 따라 있는 어떤 지점들에서 노의 높이 향으로 확대되고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 8은, 도 6의 상태로부터 더욱 더 시간이 경과한 상태에서, 고온인 스테이브의 온도 등가선에 의해 형성된 도형의 면적이 노 둘레를 따라 있는 지점들에서 다시 더 확대되고 또한 그 높이가 고로 설비의 높이 방향을 따라서 위쪽를 향하여 연장되며 중앙 위치까지 이르고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 9는, 도 8의 상태로부터 더욱 더 시간이 경과한 상태에서, 소정의 온도 등가선에 의해 형성된 도형의 대부분이 고로 설비 상부로 빠지고 있고 나머지 도형들이 노의 높이 방향의 중간 위치에서 노 둘레 방향을 따르는 경로의 약 4분의 3의 위치에 밀집되게 존재하는 상태를 나타내고 있고, 도 6에 나타낸 조업 안정 상태로 되돌아오지 못하는 조업 이상 상태를 나타내는 것이다.

도 8 및 9는, 고온인 스테이브의 온도 등가선에 의해 형성된 도형이 고로 설비 상부로 빠지고 있는 상황인 이른바 분출(blowout)이라고 하는 현상과 조업 이상을 나타내는 것이다.

즉, 조업 감시부(7)에 있어서는, 도형 특징 정보 산출부(6)에 의해 산출된 도형 및 도형의 특징 정보를 사전에 설정한 도형 및 도형의 특징 정보와 비교함으로써 조업을 감시할 수 있게 된다.

< 8. 도형 특징 정보 추이 산출부 >

도형 특징 정보 추이 산출부(8)는 도형 특징 정보 산출부(6)에 의해 산출된 도형 및 도형의 특징 정보의 시간적 추이를 산출한다.

< 9. 조업 예측부 >

조업 예측부(9)는 도형 특징 정보 추이 산출부(8)에 의해 산출된 도형 및 도형의 특징 정보의 시간적 추이를 사전에 설정한 도형 및 도형의 특징 정보의 시간적 추이 조건과 비교하여 조업 상태를 예측한다.

도 10을 참고하여 온도 데이터를 사용하는 조업 예측 방법에 대해 설명한다.

도 10은 도 6 내지 도 9에 나타낸 소정의 온도 등가선에 의해 형성된 도형의 중심 위치가 도 6 내지 도 9에 나타낸 과정 중에 변화하는 과정을 도시하는 것으로, 종축은 중심 위치를 나타내고 횡축은 시간을 나타낸다.

조업 예측부(9)에는 조업 상태를 예측하기 위해 사전에 중심 위치의 상한 관리치를 설정해 놓는다. 도 6에 나타낸 바와 같은 조업 안정 상태에 있어서는, 대상 도형의 중심 위치 G(t)의 값은 사전에 설정된 상한 관리치 Gu보다 작다. 중심 위치 G(t)와 그 시간 변화율 dG(t)로부터 소정 시간 Δt 후의 조업 상태, 즉 Δt 후의 중심 위치 G(t + Δt)가 다음과 같이 예측된다.

G(t + Δt) = G(t) + dG(t)·Δt ... (7)

여기서, 만일 G (t + At) < Gu ... (8)이면,

Δt 후에도 안정한 조업 상태가 계속될 것이라고 예측된다.

한편, 도 7에 나타낸 바와 같은 조업 변동 상태에 있어서는, 대상 도형의 중심 위치 G(t)의 값은 사전에 설정된 상한 관리치 Gu보다 작지만, 소정 시간 Δt 후의 조업 상태, 즉 Δt 후의 중심 위치 G(t + Δt)는 식(7)에 따라서 예측할 때,

G (t + Δt) > Gu ... (9)이면,

Δt 후의 조업 상태에서는 분출(blowout)과 같은 조업 이상이 발생할 것이라고 예측할 수 있다.

도 10은, 소정의 온도 등가선에 의해 형성된 도형의 특징 정보, 즉 화상 처리에 의해 얻어진 도형의 중심 위치 G(t)의 값과 그것의 변화율 dG(t)에 기초하여 조업 이상을 예측할 수 있음을 나타내고 있지만, 중심 위치뿐만 아니라 화상 처리에 얻어지는 도형의 특징 정보나 그의 시간 변화율을 평가하는 방법, 도형의 몇몇 특징 정보들을 조합하여 평가하는 방법, 상한 관리치뿐만 아니라 하한 관리치를 설정하는 방법, 상한 관리치와 하한 관리치를 조합하여 평가하는 방법, 그리고 대상 도형 영역 내의 벡터 또는 벡터 성분의 합, 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 등의 서로 다른 도형 특징 정보 항목들을 조합하여 평가하는 방법과 같은 여타의 방법도 유효하게 사용될 수 있다.

< 10. 기록부 >

기록부(10)는 도형 특징 정보 추이 산출부(8)에서의 산출 결과를 텍스트 형식 등의 파일로 기록하여 데이터 베이스를 구축한다. 도형 및 도형 특징 정보의추이를 기록할 때, 산출 결과를 AVI(Audio-Video Interleaved: 음성-화상 삽입) 형식 등의 동화상 파일로 기록하는 것도 가능하다. 이 경우, 본 발명에서의 고로 조업 감시 방법을 실시함에 있어서는 과다한 동화상 정보를 필요에 따라 각종의 데이터 압축 방법을 사하여 제거함으로써 효율적인 기록 및 데이터베이스화가 가능해진다. 본 발명에 있어서는, 그와 같은 데이터 압축 방법을 특정 방법으로 한정할 필요는 없다.

기록부(10)에 기록한 정보를 파일로 저장하여 오프라인에서 고로의 조업 상태를 평가할 수도 있다.

본 발명에 있어서는, 도형 특징 정보 추이 산출부(8)의 산출 결과를 기록부(10)로 전송하는 전송 방법 및 형태를 제한할 필요가 없으므로, 도형 특징 정보 추이 산출부(8)에서의 산출 결과를 디지탈화 하고, 그 디지탈 신호를 기록부(10)로 전송해도 된다. 또한, 전송 전에 데이터를 압축하여 전송량을 줄일 수도 있고, 랜(LAN)이나 인터넷을 전송 매체로 이용해도 좋다.

< 11. 출력부>

출력부(11)는 도형 및 도형의 특징 정보의 추이나 조업 감시 결과 및 조업 예측 결과를 모니터 스크린 등에 화면 출력한다.

본 발명에 있어서는, 도형 특징 정보 추이 산출부(8)의 산출 결과를 출력부(11)로 전송하는 전송 방법 및 형태를 제한할 필요가 없으므로, 도형 특징 정보 추이 산출부(8)에서의 산출 결과를 디지탈화 하고, 그 디지탈 신호를 출력부(11)로 전송해도 된다. 또한, 전송 전에 데이터를 압축하여 전송량을 줄일수도 있고, 랜(LAN)이나 인터넷을 전송 매체로 이용해도 좋다.

도 2는 본 발명의 제2 발명에 따른 조업 감시 장치의 구성을 도시하는 선도로서, 이하의 점을 제외하고는 제1 발명에 관계되는 조업 상태 감시 장치와 실질적으로 동일하다.

- 등가선 산출부(5)의 후단에 구배 산출부(12)가 설치된다.

- 도형 특징 정보 산출부(6) 대신에, 등가선 산출부(5)의 출력에 기초하여 도형 특징 정보를 산출할 뿐만 아니라 구배 산출부(12)의 출력에 기초하여 벡터 특징 정보도 산출하는 도형 및 벡터 특징 정보 산출부(l3)가 설치된다.

- 도형 특징 정보 추이 산출부(8) 대신에, 도형 및 벡터 특징 정보 산출부(13)의 출력에 기초하여 도형 특징 정보의 추이뿐만 아니라 벡터 특징 정보의 추이도 산출하는 도형 및 벡터 특징 정보 추이 산출부(14)가 설치된다.

이하에서는, 제2의 발명에 관계되는 조업 감시 장치의 특징적인 요소들에 대해서만 설명한다.

< 12. 구배 산출부 >

구배 산출부(12)는 등가선 산출부(5)에 의해 산출된 2차원 평면상이나 혹은 2차원 평면을 서로 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상의 임의의 지점의 계측 데이터의 공간적 구배(공간적 변화율, 공간적 변화량), 시간적 구배(시간 변화율, 시간 변화량), 또는 공간적 구배의 시간 구배(공간적 변화율의 시간 변화율, 공간적 변화량의 시간 변화량)을 산출한다.

먼저, 압력 데이터의 공간적 구배의 산출 방법을 설명한다.

등가선 산출부(5)에서 온도에 대해 행해지는 처리는 압력 데이터에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 등가선 산출부(5)에서, 데이터 수집 장치(3)로부터 출력된 압력 데이터를 고로 설비상의 각 센서들의 설치 위치 정보가 반영되게 하여 형성한 2차원 평면이나 또는 사각형 평면 요소로 구성되는 3차원 공간에 배치하여 등가선을 도시할 수 있다.

또한, 2차원 평면상의 임의의 지점 또는 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상의 임의의 지점에서의 압력 데이터를 산출할 수도 있다.

도 11은 고로의 노 둘레 방향으로 r축을 잡고 노의 높이 방향으로 h축을 잡은 2차원 평면을 정의한 선도를 도시하는 것으로, 등가선 산출부(5)에 의해 산출된 시간 t에서 압력 데이터의 등가선으로부터 압력 데이터를 공간적으로 보상하여 얻어진 화면상의 각 화소 단위마다의 압력P(j, j, k)를 나타내고 있다. 여기서, i = 1, 2, 3, ···, Nr(Nr은 노 둘레 방향의 화소수)이고, j = 1, 2, 3, ···, Nh(Nh는 노의 높이 방향의 화소수)이고, k = 0, 1, 2, ···(k는 시간 t의 이산 시간)이고, Δh는 노의 높이 방향에서의 화소의 길이이고, Δr은 노의 둘레 방향에서의 화소의 길이이다.

도 11에 있어서, 시간 k일 때의 화소 위치(i, j)에서의 압력 P(i, j, k)의 노 높이 방향의 공간적 구배 ΔP_h(i, j, k)는 노의 높이 방향에서의 압력 차를 노의 높이 방향에서의 화소 길이로 나눈 것이다. 즉,

ΔP_h(i, j, k) = {P(i, j+1, k) - P(i, j, k)} ÷Δh ... (10)

마찬가지로, 압력P(i, j, k)의 노 둘레 방향에서의 공간적 구배 ΔP_r(i, j, k)는 노 둘레 방향의 압력 차를 노 둘레 방향의 화소 길리로 나눈 것이다. 즉,

ΔP_r(i, j, k) = {P(i, j+1, k) - P(i, j, k)} ÷Δr ... (11)

이 때, 2차원 평면의 경계선 상에서의 압력의 공간적 구배는 노의 둘레 방향에 있어서는 공간적 구배의 연속성이 유지되도록 하는 방식으로 하여 산출된다.

한편, 노의 높이 방향에 있어서는, 물리적인 경계 조건에 기초하여 구배가 설정된다.

예를 들면, 도 11에 예시된 압력 데이터의 경우에 있어서, 노의 상부 위치 및 송풍구 위치를 각각 나타내는 상단 경계선과 하단 경계선 상에서의 구배는 그 상응하는 경계선 근방의 고로 압력의 노 높이 방향 구배로부터 외삽법으로 추정하여 설정한다.

또한, 식(10) 및 식(11)은 각각이 테일러 전개식에 기초한 1차 차분 방정식의 형태로 나타내었지만, 이하에 나타낸 바와 같은 중심 차분 방정식과 같은 여타의 차분 방정식도 사용할 수 있다.

ΔP_h(i, j, k) = {P(i, j+1, k) - P(i, j-1, k)} ÷ (2Δh) ... (12)

ΔP_r(i, j, k) = {P(i, j+1, k) - P(i, j-1, k)} ÷ (2Δr) ... (13)

도 12는 포텐셜량, 즉 스칼라량인 압력 P(i, j, k)와 벡터량인 압력의 공간적 구배 벡터와의 관계를 나타내는 것이다.

여기서, 압력의 공간적 구배 벡터는, 아래의 식(14)로 나타낸 바와같이, 노 둘레 방향의 압력의 공간적 구배 ∂P_r(i,j,k) 및 노 높이 방향의 압력의 공간적 구배 ∂P_h(i,j,k)를 성분으로 하는 벡터로 정의된다.

…(14)

이 때, 압력의 공간적 구배 벡터의 노름(norm), 즉 크기는 다음과 같다.

... (15)

또한, 노 높이 방향의 축(h축)을 중심으로 한 시계 방향을 양으로 할 경우에, 압력 변화율 벡터의 편각은 다음과 같다.

여기서,... (16)

또한, 식(14) 내지 식(16)은, 도 11에 나타낸 바와 같이, 노 둘레 방향(i)과 노 높이 방향(j)의 2차원 평면에서 전개된 압력의 공간적 구배 벡터를 수식화한 예들이지만, 2차원 평면 요소들로 구성된 3차원 입체의 표면상에 전개된 3차원 공간에서의 압력의 공간적 구배 벡터에도, 동일한 수식화 수법 및 본 발명의 고로 조업 감시 방법을 적용할 수 있다.

다음으로, 구배 산출부(12)에서의 온도 데이터의 공간적 구배의 산출 방법을 설명한다.

도 5에서, 시간 k 및 화소 위치 (i,j)에서의 온도 T(i,j,k)의 노 높이 방향의 공간적 구배 ΔTh(i,j,k)를 산출하기 위해서는, 아래의 식 (17)에 나타낸 바와 같이, 노 높이 방향의 온도 차이를 화소의 노 높이 방향의 길이로 나눈다.

ΔT_h(i,j,k) = [T(i,j+1,k) - T(i,j,k)} ÷Δh ... (17)

마찬가지로, 온도 T(i,j,k)의 노 둘레 방향의 공간적 구배 ΔT_r(i,j,k)를 산출하기 위해서는, 아래의 식 (18)에 나타낸 바와 같이, 노 둘레 방향의 온도 차를 화소의 노 둘레 방향의 길이로 나눈다.

ΔT_r(i,j,k) = [T(i,j+1,k) - T(i,j,k)} ÷Δr ... (18)

이 경우에, 노 둘레 방향에 있어서는, 2차원 평면의 경계선 상에서의 온도의 공간적 구배의 연속성이 유지되도록, 온도의 공간적 구배를 산출한다. 반면에, 노 높이 방향에 있어서는, 물리적 경계 조건에 기초하여, 온도의 공간적 구배를 설정한다.

예를 들어 도 5에 도시된 온도의 경우에, 단열 조건을 가정할 수 있는 경계선 상에서는, 온도의 공간적 구배를 영(0)으로 설정한다.

또한, 식(17) 및 식(18)은 각각 테일러 전개에 기초한 1차 차분 방정식의 형태로 표현되어 있지만, 야래의 식 (19)와 식(20)에 나타낸 같은 중심 차분 방정식과 같은 다른 차분 방정식을 사용할 수도 있다.

ΔT_h(i,j,k)=[T(i,j+1,k) - T(i,j-1,k)] ÷(2Δh) ... (19)

ΔT_r(i,j,k)=[T(i,j+1,k) - T(i,j-1,k)] ÷(2Δr) ... (20)

다음으로, 구배 산출부(6)에서의 온도 데이터의 시간적 구배의 산출 방법을 설명한다.

도 13은 화소 위치 (i,j)에서의 온도 데이터의 시간 추이를 나타낸 것으로, 시간 t를 이산화하고, 이산화 시간 k 및 화소 위치 (i,j)에서의 온도 T(i,j,k)의 시간적 구배(온도의 시간적 변화율, 온도의 시간적 변화량) ΔT_t(i,j,k)를 산출하기 위해서는, 아래의 식(21)에 나타낸 바와 같이, 현재의 온도 데이터에서 시간 변화 기준량을 감산한 후에 기준 시간 (m×Δt)으로 나눈다.

…(21)

여기에서, n과 m은 설정 파라미터들로서, n은 시간 변화 기준 평가 데이터의 수를 나타내고, m은 시간적 구배의 기준 시간의 수를 나타낸다. 또한, Δt는 샘플링 주기이다. 반면에, ω(i,j,k-m×l)는, 시간 변화 기준량 산출시에 과거의 온도 데이터의 영향도를 고려하는 가중 계수이며, 임의로 설정될 수 있다.

이하에서, 상기 설정 파라미터의 사용예에 대해서 설명한다.

예를 들면, n=1, m=1, ω(i,j,k-1×1)=1로 설정하면, 식(21)은 식(22)와 같이 되고, 현재의 온도 데이터와 Δt 시간 전의 온도 데이터 사이의 시간적 구배를 산출할 수 있다.

ΔT_r(i,j,k) = {T(i,j+1,k) - T(i,j,k-1)} ÷Δt ... (22)

또한, 예를 들어 ω(i,j,k-m×1)=1(= 상수)일 경우에, 식(21)의 우변의 대괄호 내의 제2항에서 산출되는 시간 변화 기준량은 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도 데이터의 산술 평균치가 되고, 따라서 식(21)로부터 현재의 온도 데이터와 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도 데이터의 산술 평균치와의 시간적 구배를 산출할 수 있다.

반면에, 예를 들어 ω(i,j,k-m×1) = ρ^(k-m×l), 단, ρ>1일 경우에, 식(21)은 식(23)과 같이 표현된다.

…(23)

식(23)의 우변의 대괄호 내의 제2항에서 산출되는 시간 변화 기준량은 시간 구간(n×m×Δt)에서의 온도 데이터의 망각(忘却) 계수형 가중 평균치를 타내고, 따라서 식(23)은 현재의 온도 데이터와 시간 구간(n×m×Δt)에서의 온도 데이터의 망각 계수형 가중 평균치 사이의 시간적 구배를 산출한다. 여기서, ρ는 망각의 강도를 정의하는 파라미터인 망각 계수이고, 임의로 설정될 수 있다.

온도의 시간적 구배(시간적 변화율,시간적 변화량)의 산출 방법으로서, 식 (21), 식(22), 식(23)을 예시하여 설명했지만, 본 발명에 있어서는 전술한 바와는 다른 가중 계수의 부여 방법이나 시간적 구배의 정의를 사용할 수도 있다.

다음으로, 구배 산출부(l2)에서의 공간적 구배의 시간적 구배의 산출 방법의 예를 설명한다. 도 14는 화소 위치 (i,j)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배 ΔT_h(i,j,k)의 시간 추이를 나타낸 것이다. 도 14에 있어서, 시간 t를 이산화하고, 이산화 시간 k 및 화소 위치 (i,j)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 시간적 구배 ΔT_h(i,j,k)를 산출하기 위하여, 아래의 식(24)로 나타낸 바와 같이, 현재의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배에서 시간 변화 기준량을 감산한 후에 시간 (m×Δt)로 나눈다.

…(24)

여기서, n과 m은 설정 변수로서, n은 시간 변화 기준 평가 데이터의 수, m은 시간적 구배의 기준 시간의 수이다. Δt는 샘플링 주기이다. 또한, ω(i,j,k-m×1)은, 시간 변화 기준량 산출시에 과거의 온도 데이터의 영향도를 고려하는 가중 계수로, 임의로 설정될 수 있다.

이하에서, 상기 설정 변수의 사용예에 대해서 설명한다. 예를 들면, n=1, m=1, ω(i,j,k-1×1)=1일 경우에, 식(24)는 아래의 식(25)가 되고, 현재의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배와 Δt 시간 전의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배 사이의 시간적 구배를 산출할 수 있다.

ΔT_ht(i,j,k) = {ΔT_h(i,j,k) - ΔT(i,j,k-1)} ÷Δt ... (25)

또한, 예를 들어 ω(i,j,k-m×1)=1 (=상수)일 경우에, 식 (24)의 우변의 대괄호 내의 제2항에서 산출되는 시간 변화 기준량은 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 산술 평균치가 되고, 현재의 온도의 노 높이방향의 공간적 구배와 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 상가 평균치와의 시간적 구배를 식 (24)로부터 산출할 수 있다.

또한, 예를 들어 ω(i,j,k-m×1)=ρ^(i,j,k-m×1), 단, ρ>l일 경우에는, 식(24)는 아래의 식(26)이 된다. 식(24)의 우변의 대괄호 내의 제 2 항에서 산출되는 시간 변화 기준량은 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 망각 계수형 가중치 평균치가 되고, 현재의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배와 시간 구간 (n×m×Δt)에서의 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 망각 계수형 가중치 평균치 사이의 시간적 구배를 식(26)으로부터 산출할 수 있다.

…(26)

여기서, ρ는 망각의 강도를 정의하는 변수인 망각 계수이고, 임의로 설정될 수 있다. 식(24), 식(25) 및 식(26)을 예시하여 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 시간적 구배의 산출 방법을 설명했지만, 본 발명에 있어서 전술한 바와는 다른 가중 계수 ω(i,j,k-m×1)의 부여 방법이나 시간적 구배의 정의를 사용할 수도 있다.

또한, 온도의 노 높이 방향의 공간적 구배의 시간 추이를 일례로 들어 도 14를 설명하였지만, 노 둘레 방향에서의 공간적 구배와 같은 다른 좌표축이나 압력과 같은 다른 포텐셜량의 공간적 구배에 대해서도 전술한 설명들이 적용된다는 점을 이해하여야 한다.

< 13. 도형 및 벡터 특징 정보 산출부 > 및 < 14. 도형 및 벡터 특징 정보 추이 산출부>

도형 및 벡터 특징 정보 산출부(13)는, 등가선 산출부(5)에서 산출된 윤곽선 도형에 대한 화상 처리 또는 구배 산출부(12)에서 산출된 벡터에 대하여 수학적 연산을 하고, 식(15)와 식(16)에서 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 크기와 편각및 식(23)에서 정의된 온도의 시간적 구배 ΔT_t(i,j,k)를 도형 및 벡터 특징 정보로서 산출한다. 그 후, 상기 2차원 평면상 또는 2차원 평면들로 구성되는 3차원 입체의 표면상에 산출 결과의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 또는 도형의 특징 정보를 이하의 방법으로 평가함으로써, 고로의 융착대 근부 상당 위치를 추정하여 가시화할 수 있다.

도 15는 고로 조업 중의 노벽 근방의 융착대 근부의 상태를 나타내는 선도로서, 도 15a와 도 15b는 모두, 횡축이 노벽을 원점으로 하는 고로 반경 방향 거리, 종축이 고로의 높이를 나타내고 있다.

우선, 고로 조업의 개요와 노벽 근방의 융착대 근부의 관계를 설명한다.

고로는 철광석 중의 산화철을 환원·용해하여 비교적 높은 탄소 함량의 선철을 제조하기 위한 이동층형(移動層型) 반응기이다. 원료인 철광석과 주요 연료인 코크스가 노 상부의 노의 상부로부터 교대로 공급되어, 노내에서 충전층을 형성한다.

노 하부의 노벽에는 송풍구라고 불리는 수십 개의 노즐이 노 둘레 방향을 따라 배치되어 있고, 노즐을 통해 충풍(衝風)과 보조 연료가 도입된다. 송풍구의 전방에는 고압·고속으로 취입되는 충풍에 의해 충전층이 배제된 레이스웨이(raceway)가 형성되고, 내부에서 코크스 입자가 순환 운동을 하면서 연소되어, 열과 일산화탄소가 노내에 공급된다. 일산화탄소는 산화철을 환원시키는 주요 환원제이고, 발생한 연소열은 노내를 유통하는 환원 가스에 의해 노 상부로 운반되어 철광석의 승온, 환원 및 용해를 위한 열원이 된다.

고로 내의 장입물이 유동하는 영역을, 노 상부에서 노 저부까지의 장입물 상태에 따라서 크게 3개 영역, 즉 1. 괴상대, 2. 융착대, 3. 적하대로 분류할 수 있다.

고로 상부의 괴상대 1에서는, 노내에서의 연료 소비와 더불어 노 상부에서 공급된 철광석이 강하하고, 그 동안에 승온 및 환원 가스에 의한 환원이 진행된다.

고로 중부의 노 복부(腹部)에서 융점에 도달한 철광석 입자는 연화·융착되어, 용철 및 용융 슬라그가 생성되는 융착대 2를 형성한다. 융착대의 철광석층(도 15 내의 빗금친 부분)에서, 연화된 철광석 입자들은 융착되어 입자들 사이의 공극을 충진하고, 따라서 환원 가스의 통기성이 낮은 영역을 형성한다.

따라서, 융착대의 측면 형상은, 도 15에 나타난 바와 같이, 환원 가스의 통기성이 낮은 철광석층과 환원 가스의 통기성이 높은 코크스층 (코크스 슬릿, 도 15 내의 해칭되지 않은 부분)이 교대로 존재하는 구조를 나타낸다. 고로 해체에 의한 조사 결과, 노복 탐침(belly probe) 및 송풍구 탐침에 의한 결과 등으로부터 이러한 구조가 존재함을 이미 확인하였다.

융착대 2 하부의 적하대 3에서는, 융착대에서 형성된 액체가 코크스 충전층 중을 통해 아래쪽으로 유동하고, 액체 중의 용선이 노 바닥에서 회수되어, 노 저부의 출선구를 통해 고로 외부에 배출된다.

이 때, 융착대 2는, 적하대 3으로부터 괴상대로 유통하는 환원 가스를 분배하는 역할을 하고, 고로 조업에 있어서 중요한 특성인 "철광석의 환원성" 및 "통기성"에 큰 영향을 준다는 사실이 알려져 있다. 따라서, 조업 감시에 있어서, 융착대의 형성 특성(형상, 형성 위치, 통기성), 특히 노벽 근방의 융착대 근부의 형성 특성(형상, 형성 위치, 통기성)을 추정하고, 가시화하는 것이 중요하다.

상기 탐침에 의한 관찰 결과 등으로부터, 융착대 내부의 층구조는 코크스 슬릿층의 두께, 공동 길이 및 각 층의 구배 각도가 조업 상태에 따라서 크게 변한다는 사실이 알려져 있다. 또한, 도 15에 내부가 백색인 화살표로 나타낸 바와 같이, 조업 상태에 따라서 융착부 근부의 위치 및 두께가 변화한다.

도 15a는, 노심(爐芯, dead man) 온도가 낮아 소위 W자 형태의 융착대를 형성한 상태를 나타내고 있고, 반면에, 도 15b는, 노심온도가 높아 소위 역V자 형태의 융착대를 형성한 상태를 나태내고 있다.

도 15a의 노심 온도가 낮은 이유 중 하나는 융착대의 "현수부(hang-down portion)"가 레이스웨이 내부로 접근하였기 때문이다. 낮은 노심 온도로 인하여, 송풍구로부터 노심 방향으로 도입되는 충풍의 유동이 방해되고, 충풍의 일부가 분기되어 노벽(도면에 화살표 ①로 표시)을 따라 상승하며, 따라서 융착대 근부에 상당하는 위치가 고로 상부 쪽으로 상승한다.

이 때, 노심부에서 노벽 방향으로 융착대 내의 코크스 슬릿을 통해 분배되는 환원 가스(가스 유동을 도면에 화살표 ②로 표시)는, 형상 불량의 코크스 슬릿을 원활하게 통과하지 못하고, 합류하여 노벽에 충돌한 후 노벽을 따라서 상승(화살표 ③으로 표시)한다. 이 때, 환원 가스의 일부는 노벽에 충돌한 후 노벽을 따라서 고로 하부 방향으로 하강(화살표 ④로 표시)한다.

따라서, 도 15a에 나타낸 바와 같이, 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통해 노심부로부터 노벽 방향으로 분배되는 환원 가스(도면에 화살표 ②로 표시)는 융착대 근부의 상부에서 합류하기 때문에, 융착대 근부의 상부는 그 주위 영역보다도 가스 유량(도면에 화살표 ③으로 표시)이 증가한다. 따라서, 가스 유량과의 대응 관계가 미리 설정되어 있는 식(15)에서 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 크기로 평가할 경우에, 미리 지정해 놓는 설정치보다도 큰 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역을 융착대 상부에 상당하는 위치로 추정할 수 있다.

반면, 도 15a에 나타낸 바와 같이, 융착대 근부의 하부에서는, 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통해 노심부로부터 노벽 방향으로 분배되는 환원 가스(도면에 화살표 ②로 표시)의 일부가 노벽에 충돌한 후에 노벽을 따라서 고로 하부 방향으로 하강(도면에 화살표 ④로 표시)하고, 이 하강 가스는 고로 하부로부터 노벽을 따라서 상승하는 가스(도면에 화살표 ①로 표시)와 대향 상태로 합류하기 때문에, 합류 후의 유효 가스 유량이 주위 영역에 비하여 감소한다. 따라서, 가스 유량과의 대응 관계가 미리 설정되어 있는 식(15)에서 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 크기로 평가할 경우에, 미리 지정해 놓는 또 다른 설정치보다도 작은 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역을 융착대 하부에 상당하는 위치로 추정할 수 있다.

반면, 도 15a에 나타낸 바와 같이, 융착대 근부의 하부에서는, 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통해 노심부로부터 노벽 방향으로 분배되는 환원 가스(도면에 화살표 ②로 표시)의 일부가 노벽에 충돌한 후에 노벽을 따라서 고로 하부 방향으로 하강(도면에 화살표 ④로 표시)하지만, 이 하강 가스 및 고로 하부로부터 노벽을 따라서 상승하는 가스(도면에 화살표 ①로 표시)와 언제나 정확한 대향 상태로 합류하는 것은 아니기 때문에, 합류 후의 가스 방향이 노 둘레 방향으로 기울어질 수 있다. 따라서, 가스 유동의 노 둘레 방향으로의 구배와의 대응 관계가 미리 설정되어 있는 식 (16)에서 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 편각(노 높이 방향(h축)을 중심으로 시계 방향을 양으로 정의)의 절대치로 평가할 경우에, 미리 지정해 놓는 또 다른 설정치보다도 큰 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역을 융착대 하부에 상당하는 위치로 추정할 수 있다.

반면에, 도 15b는 노심 온도가 높고 융착대의 "현수부"가 레이스웨이로부터 충분히 떨어져 있는 상태를 나타내며, 그 결과, 송풍구로부터 도입되는 충풍은 주로 노심부로 유입(도 15b에 화살표 ⑤로 표시)된다.

이 때, 노심부에서 노벽 쪽을 향해 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통과하여 분배되는 환원 가스(도 6에서 화살표 ⑥ 방향)는, 코크스 슬릿을 통하여 원활하게 유동하며 그것의 소기의 목적을 유효하게 발휘하며 도 15a의 경우에 비해 보다 적정하게 분배되고, 또한 노벽에 부딪힌 후의 환원 가스는 노벽을 따라서 고로 상부쪽으로 상승하는 흐름(도면에서 화살표 ⑦ 방향)이 지배적이 된다.

노심부에서 노벽 쪽을 향해 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통과하여 분배되는 환원 가스(도면에서 화살표 ⑥ 방향)가 코크스 슬릿을 통하여 원활하게 유동하며 그것의 소기의 목적을 유효하게 발휘함에 따라, 환원 가스가 적정하게 분배되어 융착대 근부의 상부에는 하부와 비교해 보다 많은 환원 가스가 합류하고, 그 결과 융착대 근부의 상부에서의 유효 가스 유량은 하부 보다 많다.

따라서, 도 15b의 경우에 있어서도, 도 15a의 경우처럼 융착대 내부의 코크스 슬릿을 통해 노심부로부터 노벽 쪽을 향해 분배되는 환원 가스(도면에서 화살표 ⑥ 방향)는 융착대 근부의 상부에서 합류하기 때문에, 융착대 근부의 상부에서의 가스 유량(도면에서 화살표 ⑦ 방향)은 융착대 근부의 하부의 가스 유량(도면에서 화살표 ⑧ 방향)보다 증가한다.

가스 유량과의 대응 관계가 미리 설정되어 있는 압력의 공간적 구배 벡터의 노름로 평가할 경우에, 미리 지정해 놓는 설정치보다도 큰 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역을 융착대 상부에 상당하는 위치로 추정할 수 있고, 마찬가지로, 미리 지정해 놓는 또 다른 설정치보다도 작은 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역을 융착대 하부에 상당하는 위치로 추정할 수 있다.

지금까지는, 고로 조업시에 쓰이는 노벽 근방의 융착대 근부 상태의 대표적인 예를 나타내는 도 15a 및 도 15b를 참고하여, 식(15) 및 식(16)에 정의되는 압력의 공간적 구배 벡터의 노름과 편각과 식(23)에 정의되는 온도의 시간적 구배 ΔTt(i, j, k)을 산출하고, 그 산출 결과를 2차원 평면상의 등가선 또는 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 또는 도형의 특징 정보로 표시함으로써, 고로의 융착대 근부의 상부 상당 위치 및 하부 상당 위치가 어떻게 추정되고 있는지에 대해 설명했다.

이하에서는, 이상에서 설명한 바와 같은 방법에 의해 얻어진 윤곽선 도형 또는 도형의 특징 정보를 조합하여 산출하고 그 산출 결과부터 얻어지는 도형의 특징 정보를 사용하여 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 및 하단 위치를 추정하여 가시화 하는 방법에 대해 설명한다.

도 16은 융착대 근부의 상부 상당 위치를 식(15)에 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 노름에 의해 평가하고, 사전에 정해 놓는 설정치(예, 0.004)보다 큰 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역으로서 추정하고, 이 윤곽선 도형 영역을 사선 교차 해칭으로 나타내면서 노의 둘레 방향을 횡축으로 취하고 노의 높이 방향을 종축으로 취한 2차원 평면 상에 전개해 나타내고 있다.

또한, 도 16은 융착대 근부의 하부 상당 위치를 식(15)에 의해 정의된 압력 공간적 구배 벡터의 노름에 의해 평가하고, 사전에 정해 놓는 설정치(예, 0.0005)보다 작은 값의 등가선에 의해 선택되는 윤곽선 도형 영역으로서 추정하고, 이 윤곽선 도형 영역을 종횡 해칭 교차 해칭선으로 나타내고 있다.

여기에서 사용된 사전 설정치는 특정 값으로 정규화 한 값이고 그 단위는 무차원이다.

도 16에 있어서, 융착대 근부의 상부 상당 위치에 대응하는 여러 사선 교차해칭 영역의 특징 정보, 즉 노의 높이 방향에서 상기 사선 교차 해칭 영역의 위쪽에 위치하는 등가선 U1을, 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치로서 가시화 할 수 있다.

또한, 도 16에 있어서, 융착대 근부의 하부 상당 위치에 대응하는 여러 종횡 교차 해칭 영역의 특징 정보, 즉 노의 높이 방향에서 상기 종횡 교차 해칭 영역보다 아래쪽에 위치하는 등가선 L1을, 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치로서 가시화 할 수 있다.

도 17은 융착대 근부의 하부 상당 위치를 식(16)에 의해 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 편각의 절대치로 평가하고서, 사전에 정해 놓는 설정치(예, 120°)보다 큰 값의 등가선에 선택되는 윤곽선 도형 영역으로서 추정하며, 이 윤곽선 도형 영역을 사선 교차 해칭 영역으로 나타내되 노 둘레 방향을 횡축으로 취하고 노의 높이 방향을 종축으로 취한 2차원 평면상에 나타낸 예를 도시하는 것이다.

도 17에 있어서, 융착대 근부의 하부 상당 위치에 대응하는 여러 사선 교차 해칭 영역의 특징 정보, 즉 노의 높이 방향에서 상기 해칭 영역 보다 위쪽에 위치 하는 등가선을, 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U2로 추정하여 가시화 할 수 있다.

또한, 도 17에 있어서, 융착대 근부의 하부 상당 위치에 대응하는 여러 사선 교차 영역의 특징 정보, 즉 노의 높이 방향에서 사선 교차 해칭 영역 보다 아래쪽에 위치하는 등가선을, 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치 L2로 추정하여 가시화할 수 있다.

더욱이, 도 17에는 도 16에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 추정 곡선 U1 및 하단 위치 추정 곡선 L1도 파선으로 나타내었다.

도 18은, 융착대 근부의 하부 상당 위치를 식(23)에 의해 정의된 온도의 시간적 구배 ΔT_t(i,j,k)의 절대치 ｜ΔT_t(i,j,k)｜로 평가하여 사전에 정해 놓는 설정치(예, 2.0)보다 큰 값의 등가선에 선택되는 윤곽선 도형 영역으로서 추정하고, 이 윤곽선 도형 영역 중에서 ΔT_t(i, j, k) > 0인 영역을 사선 교차 해칭 영역으로 나타내고 ΔT_t(i, j, k) < 0인 영역을 종횡 교차 해칭 영역으로 나타내어서 노의 둘레 방향을 횡축으로 취하고 노의 높이 방향을 종축으로 취한 2차원 평면상에서 전개한 예를 도시한 것이다.

도 18에 있어서, 융착대 근부의 하부 상당 위치에 대응하는 여러 사선 교차 해칭 영역의 특징 정보, 즉 노의 높이 방향에서 사선 교차 해칭 영역보다 위쪽과 아래쪽에 위치하는 등가선들을, 사선 교차 해칭 영역의 중심 위치 및 면적 정보를 가중 계수로서 평균화하여 산출하고, 그 산출 결과인 사선 교차 해칭 영역과 종횡 교차 해칭 영역 사이를 지나는 실곡선 L3을 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치로서 추정하여 가시화 할 수 있다.

도 18에는, 도 16에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 추정 곡선 U1 및 하단 위치 추정 곡선 L1을 짧은 파선으로 나타내고, 도 17에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 추정 곡선 U2 및 하단 위치 추정 곡선 L2를 긴 파선으로 나타내었다.

이어서, 도 19를 참고하여 식(15) 및 식(16)에 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 노름및 편각과 식(23)에 정의된 온도의 시간적 구배 ΔTt(i, j, k)를 산출하고, 융착대 근부에 상당하는 위치의 상단 위치와 하단 위치를 도형을 이용하여 산출하여 가시화하고, 그 산출 결과를 2차원 평면상의 등가선 또는 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상에 배치함으로써 형성하는 도형 또는 도형의 특징 정보로 표시함으로써 융착대 근부에 상당하는 위치의 상단 위치 및 하단 위치를 추정하고 가시화하는 방법에 대해 설명한다.

도 19에는, 식(l5)에 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 노름의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 영역으로부터 추정된 도 16에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U1 및 하단 위치 L1을 짧은 파선으로, 식(16)에 정의된 압력의 공간적 구배 벡터의 편각의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 영역으로부터 추정된 도 17에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U2 및 하단 위치 L2를 긴 파선으로, 그리고 식(23)에 정의된 온도의 시간적 구배 ΔT_t(i,j,k)의 절대치 ｜ΔT_t(i,j,k)｜의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 영역으로부터 추정된 도 18에 나타낸 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치 L3을 일점 쇄선으로 각각 나타내고 있다.

도 19에는, 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U1과 U2 사이의 노의 높이 방향에서의 평균치를 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U4로 하여 굵은 실곡선으로 나타내고, 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치 L1, L2 및 L3들 사이의 노의 높이 방향에서의 평균치를 융착대 근부 상당 위치의 하단 위치 L4로 하여 굵은 실곡선으로 나타내었다.

융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U4 및 하단 위치 L4의 산출에 있어서, 각 곡선의 노의 높이 방향 위치 정보를 단순히 산술 평균하였지만, 예를 들면 다음의 식(27) 및 식(28)에 나타낸 가중 평균 계산법 등의 기타 다른 평균치 계산법도 사용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.

...(27)

... (28)

여기서, pU(l, i, k) 및 pL(l, i, k)는 도 19에 있어서 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U1 및 하단 위치 L1의 노 둘레 방향 이산화 좌표(i) 및 이산화 시간(k)에서의 가중 계수이고, hU(4, i, k) 및 hL(4, i, k) 각각은 가중 평균치 계산 결과 얻어진 융착대 근부 상당 위치의 상단 위치 U4 및 하단 위치 L4의 노 높이 방향의 이산화 좌표이다.

지금까지 설명한 본 발명에서 나타내는 융착대 근부 상당 위치의 추정 수법 및 가시화 수법은, 각 계측 데이터의 시간적 추이에 대응해 연속적으로 실시하는 것이 가능하고, 이에 따라 각 계측 데이터의 시간적 추이에 대응해 융착대 근부 상당 위치를 추정·가시화 하는 것이 가능하다.

더욱이, 상기 실시예에서는 스테이브 온도 데이터와 축 압력 데이터를 예로 들어서 본 발명의 방법을 설명했지만, 본 발명의 방법은 스테이브 온도 데이터와 축 압력 데이터로 제한할 필요가 없고, 다른 계측 데이터들을 적용하여 그것들을 조합하여 사용하는 방법도 유효함은 말할 것도 없다.

이상에서 설명한 실시예에서의 데이터 처리 장치(4)는 컴퓨터의 CPU 또는 MPU, RAM, ROM 등으로 구성되는 것이고, RAM이나 ROM에 기록된 프로그램이 동작하는 것에 따라 실현될 수 있다. 따라서, 상기 데이터 처리 장치는, 컴퓨터가 상기 기능을 수행하도록 동작시키는 프로그램을 저장 매체에 기록하고 그 프로그램을 컴퓨터에 로딩시킴으로써 실현될 수 있는 것이다. 기억 매체로는 CD-ROM, DVD, 플로피 디스크, 하드 디스크, 자기테이프, 광자기테이프, 비휘발성 메모리 카드 등을 사용할 수 있다.

또한, 컴퓨터가 로딩된 프로그램을 실행하는 것에 의해 상기 실시예의 기능이 실현될 수 있을 뿐만 아니라, 컴퓨터에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템)또는 다른 응용 소프트웨어 등과 협력하는 프로그램 코드로도 상기 실시예의 기능이 실현될 수 있는데, 이 경우에, 위와 같은 프로그램 코드도 역시 본 발명의 실시예에 포함된다.

이상에서 상술한 본 발명의 방법에 따르면, 고로에 설치된 다수의 센서로부터 출력된 측정 대상량의 계측 데이터를 각 센서의 설치 위치를 반영하게 한 2차원 평면상이나 혹은 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상에 배치하여서, 각계측 데이터의 공간적 분포 상태나 시간적 변화를 이들이 형성하는 도형 또는 도형의 특징 정보의 형태로 나타내어 이들을 평가하는 것이 가능하게 된다.

또한, 2차원 평면상이나 또는 2차원 평면을 붙여 구성한 3차원 입체의 표면상에 있어서 압력의 공간적 변화율 벡터의 노름 및 편각과 온도의 시간적 구배의 등가선이 형성하는 윤곽선 도형 영역 및 도형 특징 정보를 사용해 융착대 근부 상당 위치를 추정 및 가시화 함으로써 고로의 조업 상태의 감시 및 조업 이상의 예측을 정확하게 실시하는 것이 가능하게 된다.

이상의 실시예에서는 감시 대상을 고로로 하고 있지만, 본 발명은 내부의 상태량을 직접 검출할 수 없는 반응기(맥주 등의 양조 탱크, 석유 정제탑, 원자로, 열교환기 등)에도 적용 가능하다.

Claims (33)

1. 센서에 의해 고로의 상태량을 측정하는 상태량 측정 단계와,

   상기 상태량 측정 단계에서 측정된 상태량으로부터 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선을 2차원 평면 또는 3차원 공간상에 도시하는 도시 단계와,

   상기 도시 단계에서 도시된 도형 또는 그 도형의 특징 정보를 평가하는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 평가 단계가, 상기 도시 단계에서 도시된 도형의 개수, 위치, 면적, 중심 또는 종횡비 중에서 선택된 적어도 하나의 변수에 기초하여 도형을 평가하고, 도형 내에 포함되는 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 및 분산 중에서 선택된 적어도 하나의 변수에 기초하여 도형의 특징 정보를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 도시 단계에서 도시된 도형 또는 그 도형의 도형 특징 정보의 시간적 추이를 감시하는 추이 감시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 추이 감시 단계가, 상기 도시 단계에서 도시된 도형의 개수, 위치, 면적, 중심 또는 종횡비 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이에 기초하여 도형의 시간적 추이를 평가하고, 도형 내에 포함되는 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이에 기초하여 도형의 특징 정보의 시간적 추이를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
5. 센서에 의해 고로의 상태량을 측정하는 상태량 측정 단계와,

   상기 상태량 측정 단계에서 측정된 상태량으로부터 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선에 기초해 상기 상태량의 공간적 구배를 산출하는 구배 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선, 또는 상기 구배 산출 단계에서 산출된 상기 상태량의 공간적 구배의 등가선 또는 벡터를 2차원 평면 또는 3차원 공간 상에 도시하는 도시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
6. 고로에 설치된 다수의 센서에 의해 고로의 상태량을 측정하는 상태량 측정 단계와,

   상기 상태량 측정 단계에서 측정된 상태량으로부터 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선에 기초해 상기 상태량의 시간적 구배를 산출하는 구배 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선, 또는 상기 구배 산출 단계에서 산출된 상기 상태량의 시간적 구배의 등가선 또는 벡터를 2차원 평면 또는 3차원 공간 상에 도시하는 도시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
7. 센서에 의해 고로의 상태량을 측정하는 상태량 측정 단계와,

   상기 상태량 측정 단계에서 측정된 상태량으로부터 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선에 기초해 상기 상태량의 공간적 구배를 산출하며 또한 공간적 구배의 시간적 구배를 산출하는 구배 산출 단계와,

   상기 등가선 산출 단계에서 산출된 등가선, 또는 상기 구배 산출 단계에서 산출된 상기 상태량의 공간적-시간적 구배의 등가선 또는 벡터를 2차원 평면 또는 3차원 공간 상에 도시하는 도시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상태량의 공간적 구배, 시간적 구배, 또는 공간적-시간적 구배의 등가선에 의해 도시되는 도형 또는 도형의 특징정보, 또는 그 도형 혹은 그 도형이 포함하는 영역 내의 계측 데이터의 벡터 정보를 평가하는 평가 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계에서 평가된 상태량의 공간적 구배, 시간적 구배 또는 공간적-시간적 구배의 등가선에 의해 도시되는 도형 또는 도형의 특징 정보, 또는 그 도형의 시간적 추이 또는 그 도형 영역 내의 상태량의 벡터 정보의 시간적 추이를 감시하는 추이 감시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계가, 상태량의 공간적 구배, 시간적 구배, 또는 공간적-시간적 구배의 등가선에 의해 도시되는 도형의 개수, 위치, 면적, 중심 또는 종횡비 중에서나, 혹은 도형 안에 포함된 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 하나의 변수에 기초하여 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 평가 단계에서 평가된 상태량의 공간적 구배, 시간적 구배, 또는 공간적-시간적 구배의 등가선에 의해 도시되는 도형의 개수, 위치, 면적, 중심 또는 종횡비 중에서나, 혹은 그 도형 안에 포함된 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이를 감시하는 시간적 감시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
12. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계가, 상태량의 공간적 구배 벡터, 시간적 구배, 또는 공간적 구배의 시간적 구배 벡터, 또는 이들 벡터의 성분 또는 구배의 총합, 최대치 또는 최소치, 평균치, 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
13. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계에서 평가된 상태량의 공간적 구배 벡터, 시간적 구배, 또는 공간적 구배의 시간적 구배 벡터, 또는 이들 벡터의 성분 또는 구배의 총합, 최대치 또는 최소치, 평균치, 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이를 감시하는 시간적 추이 감시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
14. 압력 센서에 의해 고로 내의 압력을 측정하는 압력 측정 단계와,

    상기 압력 측정 단계에서 측정된 압력으로부터 압력 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

    상기 등가선 산출 단계에서 산출된 압력 등가선의 공간적 구배 벡터를 산출하는 구배 산출 단계와,

    상기 구배 산출 단계에서 산출된 압력 등가선의 공간적 구배 벡터의 노름 또는 편각 중에서 적어도 하나의 등가선 중에서, 사전에 설정된 상한치 및 하한치에 의해 경계가 정해지는 등가선에 의해 둘러싸이는 영역을, 융착대 근부 상당 위치로 평가하는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 평가 단계에서 평가된 융착대 근부 상당 위치를 2차원 평면 또는 3차원 입체의 표면상에 도형의 형태로 표시하는 표시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
16. 온도 센서에 의해 고로 내의 온도를 측정하는 온도 측정 단계와,

    상기 온도 측정 단계에서 측정된 온도부터 온도 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

    상기 등가선 산출 단계에서 산출된 온도의 시간적 구배를 산출하는 구배 산출 단계와,

    상기 구배 산출 단계에서 산출된 온도의 시간적 구배의 등가선 중에서, 사전에 설정된 상한치 및 하한치에 의해 경계가 정해지는 등가선을, 융착대 근부 상당 위치로 평가하는 평가 단계를 구비하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 평가 단계에서 평가된 융착대 근부 상당 위치를 2차원 평면 또는 3차원 입체의 표면상에 표시하는 표시 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
18. 압력 센서와 온도 센서에 의해 고로 내의 압력과 온도를 측정하는 압력-온도 측정 단계와,

    상기 압력-온도 측정 단계에서 측정된 압력 및 온도로부터 압력 등가선 및 온도 등가선을 산출하는 등가선 산출 단계와,

    상기 등가선 산출 단계에서 산출된 압력의 공간적 구배 벡터 및 온도의 시간적 구배를 산출하는 구배 산출 단계와,

    상기 구배 산출 단계에서 산출된 압력의 공간적 구배 벡터의 노름 또는 편각 중에서 적어도 하나의 등가선과 상기 구배 산출 단계에서 산출된 온도의 시간적 구배의 등가선에 기초하여 융착대 근부 상당 위치를 평가하는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
19. 제14항, 제16항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 융착대 근부 상당 위치의 시간적 추이를 감시하는 시간적 추이 감시 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 시간적 추이 감시 단계에서 감시되는 융착대 근부 상당 위치의 시간적 추이를 표시하는 표시 단계도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
21. 제14항, 제16항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계가, 융착대 근부 상당 위치의 도형, 그 도형의 도형 특징 정보, 또는 그 도형 내의 상태량의 벡터 정보를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
22. 제14항, 제16항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 융착대 근부 상당 위치의 도형, 그 도형의 도형 특징 정보, 또는 그 도형 내의 상태량의 벡터 정보의 시간적 추이를 감시하는 시간적 추이 감시 단계도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
23. 제14항, 제16항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계가, 융착대 근부 상당 위치의 도형의 개수, 위치, 면적, 중심, 또는 종횡비 중에서나, 혹은 도형 내의 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
24. 제19항에 있어서, 상기 시간적 추이 감시 수단이, 융착대 근부 상당 위치의 도형의 개수, 위치, 면적, 중심, 또는 종횡비 중에서나, 혹은 도형 내의 상태량의 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이를 감시하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
25. 제14항, 제16항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계가,융착대 근부 상당 위치의 도형 내의 벡터 또는 벡터 성분의 총합, 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수를 평가하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
26. 제19항에 있어서, 상기 시간적 추이 감시 단계가, 융착대 근부 상당 위치의 도형 내의 벡터 또는 벡터 성분의 총합, 최대치, 최소치, 평균치 또는 분산 중에서 선택된 적어도 한 변수의 시간적 추이를 감시하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 장치.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 등가선 산출 단계가,

    서로 인접하는 4개의 센서를 잇는 선에 의해 형성되는 사각형의 모든 내각이 180도를 초과하지 않는 사각형을 선택하는 선택 단계와,

    상기 선택 단계에서 선택된 사각형의 각 정점에서 취한 상태량 값의 평균치를 대각선의 교점의 상태량 값으로 설정하는 교점 상태량 값 설정 단계와,

    상기 교점 상태량 값 설정 단계에서 설정된 교점의 상태량 값에 기초하여 등가선을 탐색하는 등가선 탐색 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 방법.
28. 센서를 사용하여 고로의 상태량의 계측 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과,

    상기 데이터 수집 수단으로 수집된 계측 데이터로부터 등가선을 산출하는 등가선 산출 수단과,

    상기 등가선 산출 수단에서 산출된 등가선에 기초하여 상태량의 공간적 구배, 시간적 구배, 공간적 구배의 시간적 구배를 산출하는 구배 산출 수단과,

    상기 등가선 산출 수단에 의해 산출된 등가선에 의해 형성된 도형 또는 도형의 도형 특징 정보와, 상기 구배 산출 수단에 의해 산출된 구배에 기초하여 벡터 특징 정보를 산출하는 정보 산출 수단과,

    상기 정보 산출 수단에서 산출된 도형, 도형의 특징 정보, 또는 벡터 특징 정보를 감시하는 조업 상태 감시 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 조업 상태 감시 수단에 의해 감시된 도형, 도형의 특징 정보, 또는 벡터 특징 정보의 시간적 추이를 감시하는 시간적 추이 감시 수단도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 장치.
30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 등가선 산출 수단이,

    서로 인접하는 4개의 센서를 잇는 선에 의해 형성되는 사각형의 모든 내각이 180도를 초과하지 않는 사각형을 선택하는 선택 수단과,

    상기 선택 수단에서 선택된 사각형의 각 정점에서 취한 상태량 값의 평균치를 대각선의 교점의 상태량 값으로 설정하는 교점 상태량 값 설정 수단과,

    상기 교점 상태량 값 설정 수단에서 설정된 교점의 상태량 값에 기초하여 등가선을 탐색하는 등가선 탐색 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 장치.
31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간적 추이 감시 수단에 의해 감시되는 도형, 도형의 특징 정보, 또는 벡터 특징 정보의 시간적 추이를 가시화 하는 가시화 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 조업 상태 감시 장치.
32. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 고로의 조업 상태 감시 방법의 처리 순서를 컴퓨터가 실행하도록 하는 프로그램.
33. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 고로의 조업 상태 감시 장치로서 컴퓨터가 동작하도록 하는 프로그램.