KR930009386B1 - 고로의 장입제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고로의 장입제어방법

제 1 도는 밸브개폐가 수정되지 않은 경우에 호퍼의 중량감소를 도시한 곡선.

제 2 도는 양방향으로 밸브개폐를 수정하였을 때, 호퍼의 중량감소를 도시한 곡선.

제 3 도는 본 발명에 따라 밸브개폐를 수정하였을 때의 호퍼의 중량감소를 도시한 곡선.

제 4 도는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장입장치의 일예를 도시한 개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고로 12 : 스파우트

14 : 구동장치 16 : 프레임

18 : 호퍼 20 : 압력셀

22 : 투입밸브 24 : 유압실린더

26 : 개폐검지기 28 : 유압 게이트

30 : 유압공급원 32 : 콤퓨터

34 : 제어장치

본 발명은 고로(shaft funmace)의 장입을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.

고로의 장입 표면위에 장입물을 분산시키기 위한 회전 또는 진동 분산 스파우트(spout)와, 호퍼로부터 스파우트로의 장입물 유출량을 조정하는 투입장치가 각각 구비된 장입물 저장을 위한 고로위의 하나 이상의 호퍼와, 호퍼의 내용물을 측정하기 위한 중량 시스템(weighing system)으로 구성되는 고로에서 그 장입을 제어하는 본 발명의 방법에서는, 계산 또는 실험으로써 호퍼의 내용물이 주어진 시간내에 유출되도록 초기에 밸브가 개방되어야 하는 정도를 결정하고, 각기 다른 장입물 종류와 각기 다른 장입조건에 대하여 주어진 일정 유출량과 주어진 시간내에 유출을 확실히 하는데 요구되는 투입밸브의 대응개폐에 대한 이론 곡선을 기억하며, 이들 곡선은 각 순간마다 참고 유출량 Q_c와 밸브의 개폐를 가리키고, 단위시간

_t당 호퍼 내용물의 중량 감소

_p를 측정하고 또 참고유출량 Q_c와 실제 유출량 Q_r를 비교함으로써 주어진 시간 간격마다 실제 유출량 Q_r이 결정된다.

통상 분산 스파우트에 의한 고로의 장입은 저장 호퍼의 내용물로써 장입 표면상에 직경방향으로 대칭되거나 원형의 균일한 층으로 침적시키는 방식으로 수행된다. 이를 위해 일반적으로 고로의 생산율과 용량에 따라 사전에 정해지는 시간, 분산 방법 및 밸브의 개폐, 소정 개폐로의 장입물 운반 등과 같은 작업의 조정이 있게 된다. 상기 시간을 알면, 소정 시간이 다할때에 스파우트가 그 전체 궤적을 일소하는 순간 호퍼가 비워지게 되도록 호퍼로부터의 유출을 제어하는 투입밸브의 개방을 조정해야 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 상기 방법과 미합중국 특허 제 3,929,240호와 제 4,074,816호의 방법으로 밸브를 조정한다. 이론적으로 이렇게 조작되는 조정은 건식제련소에서 요구하는 정확한 층으로 침적시킬 수 있어야 한다. 그러나 실제로는 그렇게되지 않는데, 왜냐하면 어떠한 매개변수가 밸브의 개폐에 관계없이 유출량에 영향을 미치기 때문이다. 예를들면, 어떠한 주어진 유출속도를 얻기 위해서 기억된 표준데이타 및 장입될 장입물의 성질에 의거하여 개방의 정도가 선정되었을 때, 유출 페이즈(phase)의 초기에 방출 개구의 장입물 기둥의 중량이 상기 유출 속도를 증가시킬 수도 있다. 반면에 호퍼가 비워질 때, 전술한 중량의 감소로 인하여 상기 트러스트(thrust)가 감소되고, 따라서 유출 속도는 참고 유출량 이하로 감소된다. 조업이 이와같은 현상을 나타내면, 호퍼의 내용물이 방출되어야 하는 시간이 불가피하게 연장되고, 이는 장입 프로그램을 혼란시킬 뿐 아니라, 장입이 대칭으로 유지되지 않으며, 따라서 장입 표면의 원형 궤적을 따른 장입물 높이가 고르지 않게 된다. 또한 유출량은 장입물의 습도와 입도 등의 다른 인자에 의해 영향을 받을 수 있다.

상기 결점을 해결하기 위하여 유출속도의 변동에 따라 투입 밸브의 개폐를 수정, 즉 호퍼의 중량 감소에 따라 측정된 실제 유출량이 참고 유출량을 초과할때는 밸브를 조금 닫아주고, 유출량이 상기 참고 유출량이하로 떨어질때는 밸브를 보다 넓게 개방시킨다. 그러나 실제로 밸브의 어떠한 개폐에 대응하는 유출량은 실제적으로 이러한 개폐에 도달된 후에 결정되며, 이 유출량을 결정하는데 포함된 시간의 경과에 비추어 개폐 수정이 실행되고 있을 때 밸브의 이상적 개폐 또는 참고개폐는 이들을 알 수 있기 전에 항상 성취된다. 다시말해서 밸브가 움직이는 방향에 관계없이, 즉 밸브가 개방되든 또는 닫히든, 밸브는 항상 과도한 거리만큼 변위되므로 이어서 반대방향으로 그것을 수정하여야 한다. 결국 실제 유출속도는 계속 참고값을 중심으로 진동하게 된다.

이러한 방법으로써 얻을 수 있게 한가지 바람직한 결과는 호퍼 내용물의 방출에 요구되는 시간을 다소 정확하게 고수할 수 있는 것이다. 한편, 유출속도의 요동에 의해, 수정되지 않은 경우보다 장입물의 침적은 오히려 불균일하게 된다. 또한 밸브가 교대로 개방 및 폐쇄될 때, 밸브 변위의 반전이 중량측정 시스템에서 "의사 임펄스(false impulse)"로 이어지는 급격한 동요를 일으키기 때문에 또 다른 문제점을 내포하게 된다.

본 발명의 목적은 참고 유출량에 대응하는 거의 일정한 유출속도를 보장할 수 있도록 투입밸브를 조작하는 새로운 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명에 따라 고로의 장입 표면위에 장입물을 분산하기 위한 회전 또는 전동 분산 스파우트와, 호퍼로부터 스파우트로의 장입물 유출을 조정하는 투입 장치가 각각 구비되고 장입물 저장을 위한 상기 고로위의 하나 이상의 호퍼 및, 호퍼의 내용물을 측정하기 위한 중량 시스템으로 구성되는 고로의 장입 제어방법은 호퍼의 내용물이 주어진 시간내에 유출되도록 초기에 밸브가 개방되어야 하는 정도를 계산 또는 실험으로써 결정하고, 각기 다른 종류의 장입물과 각기 다른 장입조건에 대하여 주어진 일정 유출량에 대한 이론 곡선과 주어진 시간내에 유출을 확실히 하는데 요구되는 튜입밸브의 대응개폐에 대한 이론 곡선을 기억하며, 이들 곡선은 매 순간마다 참고 유출량 Q_C와 밸브의 개폐를 가리키고, 주어진 간격마다 단위시간

_t

_{p c r r r c r c}

밸브의 개방을 위해 선정된 진폭

S는 참고 유출량 Q_c에 대응하는 밸브개폐와 실제 유출량 Q_r에 대응하는 개폐간의 차이와 같은 것이 유리하다.

한가지 바람직한 변형예로서 밸브의 작동 속도를 차이

S와 비례하도록 함으로써 상기 차이

S가 상당하면 밸브가 비교적 급속히 변위하고, 반면에 차이

S가 미약하다면, 밸브가 서서히 변위되도록 한다. 밸브가 의도된 개폐정도를 지나치지 못하게 하는 보조 수단에 의해 상기 차이

S가 미리 결정된 최소값에 달할때에는 밸브의 변위속도가 0이 된다.

제 1 도에 굵은 실곡선은 실중량 P_r, 즉 측정된 중량을 나타내며, 일점쇄곡선은 장입물이 소정시간 T내에 균일속도로 유출될 수 있도록 하는 참고 중량을 나타낸다. 이들 곡선의 기울기, 즉

는 유출량을 나타내며 이는 곡선 P_c에 대해서 일정하다.

도면에서 알 수 있는 바와같이, 이들 독선 P_r및 P_c각각의 수평부분은 투입밸브의 개방단계를 나타낸다. 밸브가 기억된 자료에 따라 계산되고 이전 장입조작에서 계산 또는 실험에 의거한 설정(set) 또는 참고유출량 Q_c에 대응하는 그 개방정도에 달하였을 때, 호퍼의 속도 감소는 선형으로 되어 참고 유출량 Q_c에 대응하는 일정 유출량이 보장되어야 한다. 그러나 어떤 순간 이후의 두 곡선의 전개로부터 알 수 있듯이, 호퍼에 실제로 존재하는 장입물의 중량과 일정 유출량 Q_c를 실현하기 위해 그 내부에 존재해야 할 오랫동안 호퍼는 비워지지 않을 것이다.

상기 설명한 바와같이, 곡선 P_r과 P_c간의 차이를 보정하기 위한 시도에서 밸브개폐의 수정 조작은 제 2 도에 도시된 상태로 이어지고, 여기에서 각각의 경우 밸브는 그것이 움직여야하는 방향 모두에 과도한 거리만큼 변위하기 때문에 실제 유출량은 참고값을 중심으로 진동한다.

반면에 본 발명에 따른 상기 조작이 실시되면, 즉 밸브의 개폐를 개방방향으로만 수정하면, 곡선 P_r은 선형화되어 곡선 P_c와 일치하게 됨으로써 제 3 도에 도시된 참고 유출량이 실현된다.

본 발명에 따른 조작은 밸브가 과도하게 개방되면, 즉 측정된 유출이 참고 유출량보다 크게 되면, 제 1 도에 의해 제공되는 정보로부터 밸브의 개폐를 변화시키지 않아도 유출이 불가피하게 감소할 것이라는 점은 알고 있기 때문에 밸브는 움직이지 않는다.

제 4 도를 참조하여 상기 밸브개폐의 수정 조작을 실시하기 위한 한가지 방법을 설명한다. 제 4 도는 구동 장치(14)에 의하여 노의 축을 중심으로 회전하고 그 방출 각도를 조절하는 스파우트(12)를 포함하는 고로(10)의 헤드를 도시한 것이다. 상기 노에 지탱되는 프레임(16)이 한 셋트의 압력셀(20)을 통하여 호퍼(18)를 지지하고 있다. 상기 압력셀은 호퍼(18)의 중량, 즉 그 내용물의 중량을 계속하여 지지한다. 상기 호퍼(18)의 방출 오리피스는 투입밸브(22)에 의하여 조절되며, 투입밸브는 노의 축을 중심으로 대칭되게 변위 작동하는 2개의 레지스터(register)로 구성된다. 상기 투입 밸브(22)는유압실린더(24)에 의하여 작동되고, 개폐 검지기(26)에 의해 밸브의 실제 개폐가 계속적으로 결정된다.

상기 도면은 하나의 중심 장입 호퍼(18)만을 도시한 것이다. 그러나 본 발명은 두 개 이상의 장입 호퍼를 구성하는 기타 다른 설비에도 똑같이 적용할 수 있다.

투입 밸브(2)의 개폐를 제어하는 유압실린더(24)는 유압공급원(30)으로부터 압력오일을 공급받는 "비례동작(Proportional action)"형 유압 게이트(hydraulic gate)(28)에 의해 작동된다. 제어회로는 연산을 수행하고 필요한 모든 데이타를 기억하는 콤퓨터(32)를 포함한다. 상기 콤퓨터(32)의 정보는 유압게이트(28)를 제어하는 제어장치(34)에 전달되어 오일의 흐름, 즉 유압 실린더(24)의 작동 속도 및 밸브(22)의 작동 속도를 조정한다.

콤퓨터(32)는 호퍼 내용물의 실제 중량과 투입밸브(22)의 실제 개폐를 각각 나타내는 정보 P_r및 S_r를 계속수신한다. 또한 장입 프로그램을 통해 참고 데이타, 특히 장입 프로그램 및/또는 장입물의 분산 함수로서 호퍼(18)의 내용물의 유출에 대해 선정된 시간 T를 수신한다. 콤퓨터(32)는 장입물의 성질, 특이한 물질의 일정 출력을 보장하는데 요구되는 밸브 개폐등에 관련된 여러 가지 매개변수와 같이 제어작용에 필요한 정보를 기억한다. 상기 기억된 정보는 주로 이전의 장입공정으로부터 얻은 지식에 비추어 정보를 최신의 것으로하는 연속조작의 결과이다. 이들 데이타를 기초로하여 콤퓨터가 연산을 수행하고 밸브(22)의 조작을 위해 제어장치(34)에 지시를 내린다. 예를들어 호퍼(18) 내용물의 방출에 요구되는 시간 T를 인식하고, 또 이들중량과 장입물의 장입물의 성질, 특히 그 입도에 관련된 매개변수 및 방출속도에 영향을 미치는 기타 가능한 매개변수를 인식하면, 콤퓨터가 참고 유출량 Q_c를 결정하고, 이로부터 밸브(22)의 초기 개방정도를 결정한다. 상기 콤퓨터(32)로부터 수신된 지시에 의거하여 제어장치(34)는 유압 실린더(24)를 작동시키는 유압 게이트(28)를 제어하여 투입 밸브(22)가 상기 표준 개방정도를 갖게 된다. 이 조작은 개폐검지기(26)에 의해 조절되며, 검지기(26)는 밸브의 순간 개폐에 관한 제어장치에 정보를 공급하여 실제 개폐 S_r와 참고 개폐 S_c간의 차이가 거의 영(0) 일 때, 밸브(22)의 개방동작을 멈추게 한다. 이 순간 이후, 즉 밸브(22)가 그 참고 개방정도를 가질 때, 콤퓨터는 그때의 간걱으로, 예를 들어 매 3초 또는 4초 마다 호퍼(18)의 중량감속을 결정한다. 다음과 같은 세가지의 다른 상황이 일어날 수 있다.

1. 실제 유출량 Q_r, 즉 단위 시간단 중량 P_r의 감소가 참고 유출량 Q_c와 같거나 또는 사전에 임의로 결정한 무시할 수 있는 양만큼 차이가 있으면, 밸브(22)는 그 초기 개방 정도에 유지된다.

2. 실제 유출량 Q_r이 참고 유출량 Q_c를 초과할 때, 즉 밸브의 개패 S_r이 과도하여

S=S_c-S_r이 (-)값이면, 제 1 도에서 설명한 바와같이 밸브(22)의 개폐를 바꾸지 않고서도 유출량 Q_r은 자동적으로 감소하여 참고 유출량 Q_c에 달할 것임으로 밸브의 개폐조정은 일어나지 않는다. 그렇지만 예비조치로서, 예를들어 프로그램 오차(programming error)에 대비하기 위해

S가 예외적으로 어떤 상한값 이상으로 되면, 상기 선정된 한계값에 대응하는 정도로 밸브가 자동적으로 닫히도록 시스템이 구성되어 있다.

3. 실제 유출량 Q_r이 참고 유출량 Q_c이하로 떨어지면, 이는 이전의 밸브(22)의 참고 개폐 S_c가 실제로 불충분하였음을 의미함으로 이경우에는 밸브의 개폐 수정이 일어난다. 이를 위해 콤퓨터는 참고 유출량 Q_c와 실제 유출량 Q_r에 각각 대응하는 밸브 개폐를 연산하여 이들 두 개폐의 차

S를 결정한다. 이어서 제어장치(34)를 작동하여 유압게이트(28)를 통하여

S와 같은 값만큼 밸브(22)를 개방한다. 이러한 수정은 필요할때마다, 즉 실제 유출량이 참고 유출량으로부터 일정한 선정값만큼 벗어날때마다 반복된다. 이와같이 연속 수정된 밸브(22)의 참고 개폐가 콤퓨터(32)에 기억됨으로써 비교 조건하에서 수행되는 다음 장입에서는 수정이 필요할 경우, 수정빈도가 점점 적어지게 될 것이다.

한가지 특히 유익한 본 발명의 방법은 오일의 흐름이 값

S에 따라 제어장치(34)에 의해 결정된 만큼 밸브(28)에 의해 조정되는 것이며, 즉 값

S가 클때는 밸브(28)는 보다 급속히 변위하고,

S가 감소할때는 더욱 원만하게 변위한다.

S가 선정된 하한에 달할때는, 밸브가 그 참고 개폐를 지나치지 않도록 하여 제 2 도에 도시된 상황이 반복될 위험을 제거할 수 있도록 밸브를 정지시키는 것이 더욱 바람직하다.

끝으로 방법 수행을 위한 제 4 도의 설비는 단지 예시로서 채택된 것이고, 어떠한 요소도 같은 기능을 수행하는 다른 것으로 대체할 수 있다. 예를들어 조정 밸브의 유압 제어회로는 공기압식 회로 또는 전기 회로망으로 대체할 수 있으며, 그리고 "비례작동" 식 밸브(28)는 서보-밸브 또는 사이 리스터(thyristor)회로로서 각각 대체 가능하다.

Claims (5)

1. 고로의 장입 표면위에 장입물을 분산하기 위한 회전 또는 진동 분산 스파우트를 갖는 고로의 장입 제어방법에 있어서, 고로는 호퍼로부터 스파우트로의 장입물의 흐름을 조정하는 투입밸브를 각각 구비하고 장입물의 저장을 위한 상기 고로 위의 하나이상의 호퍼 및 호퍼의 내용물을 측정하기 위한 중량 시스템을 포함하며, 이 중량 시스템은 호퍼의 내용물이 주어진 시간내에 유출되도록 초기에 밸브가 개방되어야 하는 정도를 결정하고, 각기 다른 종류의 장입물과 각기 다른 장입조건에 대하여 소정의 일정 유출량에 대한 이론곡선과 주어진 시간내에 유출을 확실히 하는데 요구되는 투입밸브의 대응 개폐에 대한 이론 곡선을 기억하며, 이들 곡선은, 매순간마다 투입밸브의 개폐와 참고유출량 Q_c를 나타내며, 단위 시간

   

   _t단 호퍼 내용물의 중량감소

   

   _p를 측정함에 의하여 주어진 간격에 장입물의 실제 유출량 Q_r을 측정하고, 실제 유출량 Q_r과 참고 유출량 Q_c를 비교하며, 실제 유출량 Q_r이 참고 유출량 Q_c이하일때마다 투입 밸브를 개방하고, 실제유출량 Q_r이 참고 유출량 Q_c이상일때마다 투입밸브를 패쇄하는 단계를 포함하는 고로의 장입제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 투입 밸브의 초기 개방은 상기 결과에 따른 유출량이 계산된 참고 유출량 Q_c에 대응하도록 선정되는 고로의 장입제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 투입 밸브의 개방을 위해 선정된 진폭

   

   S가 참고 유출량 Q_c에 대응하는 밸브개폐와 실제 유출량 Q_r에 대응하는 개폐간의 차이와 같은 고로의 장입제어방법.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 투입 밸브가 작동하는 속도가 필요한 밸브 변위의 차

   

   S에 비례하는 고로의 장입제어방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 차

   

   S가 사전에 결정된 최소값에 달할 때, 밸브 변위의 속도는 0으로 되는 고로의 장입제어방법.

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