WO2020036346A1 - 정련 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2020036346A1
WO2020036346A1 PCT/KR2019/009556 KR2019009556W WO2020036346A1 WO 2020036346 A1 WO2020036346 A1 WO 2020036346A1 KR 2019009556 W KR2019009556 W KR 2019009556W WO 2020036346 A1 WO2020036346 A1 WO 2020036346A1
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melt
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installation
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김성줄
차우열
홍재석
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Definitions

  • the present invention relates to a refining apparatus and a method, and more particularly, to a refining apparatus and method that can accurately calculate the size of the rattle during the LF refining process to properly adjust the gas flow rate.
  • the molten steel produced in the converter refining process is transferred to the Ladle Furnace (LF) refining process for composition adjustment, temperature control and inclusion removal. Subsequently, ferroalloy or carbonaceous material is added to molten steel to adjust molten steel components, and arcs are formed or strong bubbling is performed to control the temperature. This process is carried out early and in the middle of the process.
  • LF Ladle Furnace
  • weak bubbling also referred to as 'clean bubbling'
  • Argon gas flow rate range used for weak bubbling has a proper standard to meet the structural characteristics of molten steel grade and LF refining equipment, and according to the subjective judgment of the operator, the flow rate of argon gas is finely adjusted within the proper standard. do.
  • the refractory plug for injecting argon gas into the molten steel is damaged and a crack occurs in the refractory plug, the argon gas leaks from the crack, and the leaked argon gas is concentrated in a predetermined area of the hot water surface, and thus the size of a predetermined amount of groundwater is more than necessary. It can be raised. In other words, the leakage of argon gas may cause the plant to grow larger than necessary. At this time, a large amount of outside air flows into the molten steel through the hot spring. Large amounts of outside air entering the molten steel cause the formation of adventitious inclusions.
  • the flow rate of the argon gas injected into the molten steel can be made smaller than necessary, and the beetroot can be made smaller than the appropriate size. In this case, there is a problem that the inclusions are not separated.
  • Patent Document 1 KR10-1779150 B1
  • Patent Document 2 KR10-2015-0050822 A
  • the present invention provides a refining apparatus and a method for accurately calculating the size of the hot water during the LF refining process and appropriately adjusting the gas flow rate.
  • the upper portion is open, the container portion is formed a space for refining the melt therein;
  • a nozzle unit which is formed to blow gas and is installed in the container unit;
  • a camera unit installed above the container unit and photographing the molten surface of the melt;
  • a controller configured to calculate a size of the floor in the floor using the image of the water surface obtained from the camera unit, installation information of the camera unit, and performance information of the camera unit.
  • the cover part may be mounted to cover the open upper portion of the container part.
  • the cover part may further include a through hole formed at one side thereof, and one camera part may be positioned above the through hole.
  • the camera unit may be installed to be inclined.
  • the camera unit the camera to take a picture of the tandem to create a tandem image;
  • a housing in which the camera is accommodated;
  • a cooling passage circulating the refrigerant inside the housing.
  • the tandem image is a short-term tandem image
  • the installation information may include an installation height and an installation angle of the camera unit
  • the performance information may include an angle of view and a resolution of the camera unit.
  • the control unit a derivator for deriving the installation height for the hot water surface;
  • a first calculator configured to calculate a pixel size of a photographing area of the camera by using the installation height, the installation angle, the angle of view, and the resolution;
  • An analyzer for analyzing the number of pixels of the bottom area included in the surface image;
  • a second calculator configured to calculate a split size using the pixel number and the pixel size.
  • the control unit may further include a flow rate controller for adjusting the flow rate of the gas supplied to the nozzle unit according to the size of the bowl.
  • Refining method the process of providing a container portion containing a melt; Blowing gas into the melt and bubbling; Photographing the melt surface of the melt with a camera to generate a melt surface image; And calculating a size of a floor in the floor using the floor image, installation information of the camera, and performance information of the camera.
  • the installation information includes an installation height and an installation angle of the camera
  • the performance information includes an angle of view and a resolution of the camera
  • the process of generating the tang surface image includes photographing the tang surface with one camera. It may be a process of generating a short-term tandem image of the tandem.
  • the step of generating the tandem image may include tilting the camera with respect to the up and down direction, and generating a tandem image by photographing the tandem in an inclined state of the camera.
  • the step of calculating the size of the sludge may include: deriving the installation height of the hot water surface; Calculating a pixel size of a photographing area of the camera using the installation height, the installation angle, the angle of view, and the resolution; Analyzing the number of pixels of the bottom area included in the floor image; And calculating a size of a split using the number of pixels and the size of the pixel.
  • Deriving the installation height the process of obtaining a first height from the camera to the upper end of the container using the installation position of the camera; Obtaining a second height from an upper end portion of the vessel portion to the hot water surface using the amount of melted water in the vessel portion; And calculating the installation height by adding the first height and the second height.
  • the process of obtaining the second height may be performed by establishing a proportional relationship between the melt amount and the melt surface height using the known melt amount and the melt surface height information, and using the proportional relationship to determine the height of the melt surface with respect to the melt amount in the container. Estimating to obtain a second height.
  • the calculating of the pixel size may include: obtaining a first length in an inclined direction of the photographing area by using the installation height, the installation angle, and the angle of view; Obtaining a second length of the photographing area in an inclined direction using the installation height and the angle of view; Obtaining a size of the photographing area by using the first length and the second length; And calculating the pixel size using the size of the photographing area and the resolution.
  • the analyzing of the number of pixels may include binarizing the tandem image into bright and dark portions to draw a closed curve at a boundary between the bright and dark portions; And counting the number of pixels in the closed curve.
  • the calculating of the size of the ground comprises: calculating a size of the ground by multiplying the number of pixels with the size of the pixel; Converting the round shape to a circular shape having a size equal to the round level; And obtaining the converted size of the tang by obtaining the diameter of the tang in the circular shape.
  • the step of adjusting the flow rate of the gas using the size of the bottom may further include.
  • one short-term tandem image obtained from one camera also referred to as 'one channel short-term tandem image'
  • installation information of the camera and an angle of view and resolution of the camera
  • the installation information, the angle of view and the resolution of the camera in calculating the size of the ground it is possible to accurately calculate the ground size using only one single-view tandem image obtained from one camera. Therefore, since it is not necessary to use several cameras for calculating the size of the floor, the number of cameras for calculating the floor size can be reduced to only one. As a result, the device structure can be simplified, the corresponding cost can be reduced, and the possibility of damage to the camera due to a poor process environment such as splash of molten steel can be minimized.
  • the size of the molten steel can be controlled to an optimal size, thereby improving the efficiency of the refining process.
  • FIG. 1 is a first operation diagram of a refining apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is a partially enlarged view of the refining apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a method of calculating a pixel size of a photographing area, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of analyzing the number of pixels of a bottom area from a bottom surface image according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 1, 2 and 3 are the first, second and third operation of the refining apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.
  • 4 is a partially enlarged view of the refining apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the LF refining apparatus is illustrated as a refining apparatus.
  • the refining apparatus can also be applied to various processing apparatuses for carrying out the treatment process of various treatments.
  • the refining apparatus according to the embodiment of the present invention, the upper portion is opened, the container portion 10, the gas (g) formed therein the space for refining the melt (M) is formed
  • the camera unit 70 and the camera 70 which are formed to be blown in and are installed on the nozzle unit 11 installed in the container unit 10, the upper side of the container unit 10, and photograph the hot water surface of the melt M.
  • a control unit (not shown) that calculates the size of the hot water in the hot water using the image of the water surface obtained from the unit, the installation information of the camera unit 70, and the performance information of the camera unit 70.
  • the cover portion is mounted to cover the open upper portion of the container portion 10, the through hole 22 is formed on one side, the inlet 21 is formed on the other side 20, the electrode rods 30 mounted to penetrate the cover unit 20, the gate units mounted on the cover unit 20 so as to cover the through-holes 22, stacked on each other, and movable horizontally, respectively ( 62 and 63, an input part 40 installed above the input hole 21, an opening part 61 and a through hole 22 disposed between the input hole 21 and the input part 40 and horizontally movable. It may further include a sampling unit 50 disposed above the.
  • the camera unit 70 is located above the through hole 22, and the gate parts 62 and 63 are disposed between the camera unit 70 and the through hole 22,
  • the sampling unit 50 may be located above the camera unit 70.
  • the electrode 30 may be located at the center of the cover part 20.
  • the controller may adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 by using the calculated size of the bowl.
  • the container part 10 may include a ladle.
  • the ladle may have a bottom plate and sidewalls.
  • the bottom plate extends in the horizontal direction and may have a predetermined area.
  • the bottom plate may be, for example, disc shaped.
  • the side wall extends along the circumference of the bottom plate and may protrude a predetermined height upward.
  • the side wall may for example be a hollow cylindrical shape.
  • the container part 10 has an open top, and a space for refining the melt M may be defined by the bottom plate and the side wall.
  • the melt M may include molten steel produced in a converter refining process.
  • the melt (M) may vary in addition to the molten steel.
  • the melt M may be accommodated in the container portion 10.
  • the nozzle unit 11 may include a porous refractory plug (also referred to as a 'porous plug').
  • the nozzle part 11 can blow the gas g into the melt M.
  • the number of nozzle units 11 may be one or plural.
  • the nozzle unit 11 may be installed to penetrate the bottom plate of the container unit 10.
  • the nozzle unit 11 may be connected to a gas pipe, and the gas pipe may be connected to a gas supply source (not shown).
  • the gas pipe may be equipped with a control valve (not shown). The control valve may be controlled by the control unit (not shown) described above.
  • the nozzle unit 11 may bubble the gas g, for example, argon (Ar) gas, into the melt M and strongly bubble it.
  • the gas g for example, argon (Ar) gas
  • the melt M may be stirred evenly, and the temperature of the melt M may be lowered.
  • the nozzle unit 11 may bubble the gas g relatively weakly to the melt M and bubble it. The inclusions in the melt M can float apart due to the weak bubbling of the gas g.
  • a layer of slag S exists on the hot water surface of the melt M.
  • FIG. the slag (S) is opened by the gas (g) exiting the water surface during the bubbling of the gas (g) may be exposed to the upper surface of the melt (M). That is, the hot water N may be formed on the hot water surface of the melt M during the bubbling of the gas g.
  • the size of the ground water N inevitably generated on the water surface by a predetermined amount of gas g injected into the melt M for sufficient stirring of the melt M is a reference size. It is called. If the size of the tang N is larger than the reference size, the extraneous inclusions due to the outside air introduced through the tang N increase, and the inclusions in the melt M may be increased. If the size of the turbidity N is smaller than the reference size, the stirring of the melt M becomes weak, and floating separation of inclusions is slowed.
  • the reference size may vary depending on the kind of the melt M, for example, the steel grade, the volume of the container portion 10, the porosity of the nozzle portion 11, and the like.
  • the reference size can be determined theoretically with the properties of melt (M), gas (g), and slag (S), or experimentally through scaled-down model tests of the LF refining process.
  • the reference size may be empirically derived from the result of collecting the raw rice size information and the molten steel sampling performance obtained in the previous rounds of LF refining processes.
  • the method of determining the reference size may vary.
  • the reference size may be previously input to the controller.
  • the reference size may be referred to as the normal size.
  • the gas g may vary in addition to the argon gas.
  • the gas g may include various inert gases for bubbling.
  • the gas g may include various gases for refining the melt M. The melt M and the slag S are scattered while bubbling the gas g, but the outflow of the melt M and the slag S may be blocked by the cover 20.
  • the cover part 20 may be installed above the container part 10.
  • the cover part 20 may be supported by a crane (not shown), or may be supported by various lifting means (not shown).
  • the cover 20 may be adjusted in height in a vertical direction by a crane or various lifting means.
  • the various lifting means may be various, such as a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.
  • the cover portion 20 may be open at the bottom thereof.
  • the cover portion 20 may have an area that can cover the open upper portion of the container portion 10.
  • the cover part 20 may be mounted to cover the open upper portion of the container part 10.
  • the cover part 20 may include a cooling passage (not shown).
  • the cooling passage can circulate a refrigerant (cooling water) therein. That is, the cover part 20 may be a water cooling cover part.
  • the cooling passage may be embedded in the cover 20 or may be connected to the cover 20.
  • the cover 20 may have a truncated conical shape. Of course, in addition to the cover portion 20 may be a variety of shapes.
  • the cover part 20 may have a through hole 22 and an inlet 21 disposed at an edge portion thereof.
  • the inlet 21 and the through hole 22 may be formed at both sides of the edge portion of the cover portion 20, and may be spaced apart from each other in the horizontal direction.
  • the through hole 22 may be formed to penetrate one side of the edge portion of the cover portion 20 in the vertical direction.
  • the inlet 21 may be formed to penetrate the other side of the edge portion of the cover portion 20 in the vertical direction.
  • the cover portion 20 may be formed with insertion holes for insertion of the electrode rod 30 in the center.
  • the electrode rod 30 may be mounted to penetrate the insertion holes of the central portion of the cover portion 20 in the vertical direction. At least a lower portion of the electrode 30 may be positioned below the cover part 20.
  • the electrode 30 may be supported by, for example, a crane (not shown) or various lifting means (not shown). The electrode 30 may be adjusted in height by a crane or various lifting means.
  • the electrode 30 may be spaced apart from the melt (M) and the slag (S) at the time of rising, and may be immersed in the slag (S) or the melt (M) at the time of falling.
  • the number of electrodes 30 may be plural, for example three.
  • the electrode 30 may be connected to a power supply (not shown), for example, may receive a three-phase current.
  • the electrode 30 may generate an arc.
  • the melt (M) may be raised by the arc heat.
  • a splash s' may occur between the container portion 10 and the cover portion 20. In this case, the splash s' may be minimized or prevented from leaking by the cover part 20.
  • high temperature arc heat may also be blocked by external radiation by the cover unit 20.
  • the input unit 40 may control the components of the melt M by injecting ferroalloy or carbonaceous material into the melt M.
  • the inlet 40 is disposed above the inlet 21 and is movable in the up and down direction.
  • the input part 40 may include a hopper 41 in which an input such as ferroalloy or carbonaceous material is accommodated, and an input pipe 42 mounted to the hopper 41.
  • Inlet pipe 42 may be formed to a diameter that can be inserted into the inlet (21).
  • One end of the inlet tube 42 may be mounted to the lower portion of the hopper 41, and the other end thereof may extend in the vertical direction toward the inlet 21.
  • the opening and closing part 61 may be installed in the cover part 20 to open and close the inlet 21.
  • the opening and closing portion 61 may be connected to a driver (not shown) such as a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or a linear motor.
  • the opening and closing portion 61 may move in the horizontal direction by the driver.
  • the inlet 21 can be opened and closed by this movement.
  • the sampling unit 50 may be provided on the upper side of the through hole 22 to be movable in the vertical direction.
  • the sampling unit 50 may be immersed in the melt (M) by passing through the through hole 22 at the time of falling, and may collect a portion of the melt (M).
  • the sampling unit 50 may include a probe for collecting the melt (M).
  • the component of the melt M can be analyzed from the sample of the melt M collected by the sampling unit 50.
  • the sampling unit 50 may further include a temperature measuring device for measuring the temperature of the melt (M).
  • the temperature measuring device may be provided at a predetermined position of the probe.
  • the sampling unit 50 may be supported by a driver (not shown) such as a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or a linear motor. In order to avoid collision with the camera unit 70, the sampling unit 50 may be spaced high above the camera unit 70 when raised.
  • the gate parts 62 and 63 may include a lower gate part 62 and an upper gate part 73.
  • the lower gate part 62 may be installed at one side of the cover part 20 to cover the through hole 22.
  • the upper gate portion 63 may be installed above the lower gate portion 63.
  • the lower gate portion 62 and the upper gate portion 63 are connected to a driver (not shown) and can move together, and can also move individually.
  • both the lower gate portion 62 and the upper gate portion 63 may move in the horizontal direction to control the opening and closing of the through hole 22.
  • the camera unit 70 is operated, only the lower gate portion 62 is moved to move to the outside of the through hole 22, and the camera portion 70 is opened through the opening 64 formed in the upper gate portion 63.
  • the melt M can be faced.
  • the inner diameter of the opening 64 may be smaller than the inner diameter of the through hole 22.
  • the nozzle part 11 While blowing the gas g into the melt M using the nozzle part 11, the nozzle part 11 may be cracked or the nozzle part 11 may be clogged. Thus, too much gas g may be blown into the melt M or too little blown.
  • the fact that the gas g is excessively blown into the melt M means that, for example, the flow rate of the gas g blown into the entire region of the melt M is too high, or the predetermined amount of the melt M adjacent to the crack is increased. It means that gas g is biased and blown in an area
  • the melt M is agitated weaker than desired so that the inclusions are not sufficiently floated apart.
  • the size of the hot spring N becomes smaller than the reference size.
  • a water level image of the melt M may be obtained using the camera unit 70.
  • a control unit (not shown) it is possible to accurately calculate the size of the tang, to adjust the flow rate of the gas (g), it is possible to maintain the tang size at an appropriate size.
  • the reason why the camera unit 70 is provided in the refining apparatus in the structure according to the embodiment of the present invention will be described.
  • the camera unit 70 and a controller (not shown) will be described.
  • the camera unit 70 is disposed at a position where the center of the melt surface is vertically viewed as possible, and the melt surface image is taken using the camera unit 70.
  • the size of the yagtang may be calculated by analyzing the photographed tandem images.
  • the electrode rod 30 should be placed at the center of the hot water surface for the refining process of the melt M, for example, the LF refining process. Therefore, it is very difficult to photograph the bath surface using the camera unit 70 in a position (directly above the center of the bath surface) which vertically looks down the center of the bath surface.
  • multiple tang surface images are taken at different points of view from a plurality of locations overlooking the edge of the tang surface, and the size of the tang is taken with the multiple tang images taken. May be calculated.
  • the electrode rod 30, the opening and closing portion 61, and the gate portions 62 and 63 are respectively installed in the cover portion 20, and the input portion 40 and the sampling portion 50 are disposed above the cover portion 20. ) Is installed. That is, in consideration of preventing interference between the electrode rod 30, the opening and closing portion 61, and the gate portions 62 and 63 and the camera portion 70, the installation position of the camera portion 70 is limited. As such, due to the structural characteristics of the cover 20, it is difficult to provide a free space for the installation of the camera unit 70 in the cover 20. Therefore, it is difficult to provide the plurality of camera portions 70 in the cover portion 20. From this, it is very difficult to photograph the bath surface at different points of view at a plurality of positions overlooking the edge of the bath surface.
  • the shape of the camera unit 70 is preferably closer to a thin pin or round bar shape in order to reduce the damage of the camera unit 70, and the smaller the diameter or size is, the better.
  • one camera unit 70 may be installed to be inclined on the upper gate portion 63 to facilitate installation and maintenance of the camera unit 70.
  • the shape of the camera portion 70 may be a round bar shape.
  • the camera unit 70 may be installed above the container unit 10. In this case, one camera unit 70 may be positioned above the through hole 22. At this time, the camera unit 70 may be installed to be inclined so that the central axis (L2) to be described later can be inclined at a predetermined angle ( ⁇ ) from the axis (L1) in the vertical direction. That is, the camera unit 70 may be installed diagonally with respect to the tap surface, and may be positioned above the edge portion instead of the upper side of the central portion of the tap surface.
  • the camera unit 70 may have a pin shape. The camera unit 70 may photograph the tap surface of the melt M, and generate a tap surface image.
  • the camera unit 70 may be installed to be inclined in the first direction 1, for example, the x-axis direction, and may be installed so as not to be inclined in the second direction 2, for example, the y-axis direction.
  • the third direction 3 may be referred to as a z-axis direction or an up-down direction.
  • the first direction 1 and the second direction 2 may be parallel to the horizontal direction
  • the third direction 3 may be a direction crossing the horizontal direction.
  • An upper gate portion 63 and a lower gate portion 62 may be disposed between the camera portion 70 and the through hole 22.
  • the upper gate portion 63 and the lower gate portion 62 may be stacked on each other, and may be horizontally moved.
  • the camera part 70 is not exposed to the melt M through the through hole 22, and the opening 64 is formed in one of the gate parts 62 and 63 to be smaller than the through hole 22. It may be exposed to the melt (M) through.
  • the camera unit 70 may be positioned above the opening 64 and may be fixed to an upper surface of the gate unit in which the opening 64 is formed.
  • the through hole 22 is formed to a predetermined size for the passage of the sampling unit 50, which is larger than necessary for the camera unit 70. Accordingly, by providing an opening 64 having a smaller size than the through hole 22 in the upper gate portion 63, and exposing the camera portion 70 to the water surface through the opening 64, the camera portion 70 melts. The area exposed to the high temperature of (M) can be considerably reduced.
  • the opening 64 may be formed in the central portion of the upper gate portion 63 to penetrate in the vertical direction.
  • the camera unit 70 may be located above the opening 64.
  • the upper gate portion 63 may be fixed by a predetermined bracket (not shown).
  • the camera part 70 may photograph the water surface of the melt M.
  • FIG. More specifically, the camera unit 70 may smoothly photograph the water level image of the melt M through the opening 64 formed in the upper gate portion 63 and the through hole 22 disposed below the opening 64. Can be.
  • the lower gate portion 62 may return to close the through hole 22 and the opening 64. Meanwhile, when the sampling unit 50 descends, the upper gate portion 63, the lower gate portion 62, and the camera portion 70 may move together in the horizontal direction to move away from the through hole 22.
  • the camera unit 70 includes a camera 72 for generating a water level image, a housing 71 in which the camera 72 is accommodated, and a purge flow path 74 for injecting purge gas between the housing 71 and the camera 72. And a cooling passage 73 circulating the refrigerant inside the housing 71.
  • the camera 72 may have a pin shape, and the central axis L2 of the camera 72 may be inclined at a predetermined angle ⁇ with respect to the axis L1 in the vertical direction. That is, the camera 72 may be installed diagonally with respect to the vertical direction (also referred to as 'vertical direction').
  • the housing 71 may have a hollow round bar shape, and a camera 72 may be inserted therein.
  • the cooling passage 73 may be connected to a coolant source (not shown), and may receive water, for example, as a coolant.
  • the lower end of the housing 71 may protrude downward from the camera 72 to have a ring shape.
  • the purge gas is blown into the space between the lower end of the housing 71 and the camera 72, the camera 72 can be protected from various scattering products and splashes s'.
  • the purge flow path 74 may be formed to penetrate the protrusion.
  • the end part (outlet) of the purge flow path 74 may be located in the inner peripheral surface of the protrusion part.
  • the purge flow path 74 may be connected to a purge gas supply source (not shown) and may receive a purge gas.
  • the purge gas may be, for example, at least one or more gases selected from argon gas, nitrogen gas and air.
  • the tandem image may be a short-term tandem image. That is, the camera 72 may generate a short-term tandem image by photographing the tandem surface.
  • the short term means that a viewpoint is one.
  • the short-term image refers to an image photographed at one position from one viewpoint. Contrary to the short-term view, there are stereo images or multi-view images.
  • the tandem image may be referred to as a one-channel short-term tandem image in that the tandem image is captured by one camera 72.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for describing a method of calculating a pixel size of a photographing area according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the photographing area means a photographing area of the camera 72.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of analyzing the number of pixels of a bottom area from a bottom surface image according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 6 A control unit according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the controller calculates the size of the ground using an image of the water surface obtained from the camera unit 70, installation information of the camera unit 70, and performance information of the camera unit 70, and uses the calculated ground size.
  • the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 can be adjusted.
  • Installation information of the camera unit 70 is simply referred to as camera installation information or installation information.
  • the installation information may specifically include an installation height and an installation angle of the camera 72.
  • the performance information of the camera unit 70 is simply referred to as camera performance information or performance information.
  • the performance information may specifically include the angle of view and resolution of the camera 72.
  • the installation height of the camera 72 is simply referred to as the installation height, and the installation angle of the camera 72 is simply referred to as the installation angle.
  • the angle of view of the camera 72 is simply referred to as the field of view, and the resolution of the camera 72 is simply referred to as resolution.
  • the mounting angle can be measured from the mounting structure of the camera 72 and the angle of view and resolution can be found in a data sheet provided by the manufacturer or distributor of the camera 72.
  • the installation angle, angle of view, and resolution may be input in advance to the controller.
  • the angle of view represents the range of a subject that can be photographed by the camera 72 at an angle with reference to an optical system such as a lens.
  • the resolution means the number of pixels constituting the captured image.
  • the pixel means a pixel of the minimum unit constituting the captured image.
  • the control unit may accurately calculate the size of the bunting using only one short-term tandem image photographed by the camera unit 70 based on previously installed installation information and performance information. That is, according to an exemplary embodiment of the present invention, the size of the split may be calculated with an accurate size from one single-view tandem image without using a multiview image, a depth image, or a plurality of short-term images. In other words, the control unit can calculate the size of the yaktang (N) to the correct size with only one camera unit 70.
  • the size of the tang (N) specifically refers to the area of tang (N).
  • the control unit may include a derivator, a first calculator, an analyzer, a second generator, and a drifting controller.
  • the numerical values set forth below are one example for explaining the embodiment of the present invention, and are not intended to limit the present invention.
  • the controller In order for the controller to accurately calculate the size of the floor from the floor image, the controller needs to analyze the number of pixels in the floor area and calculate the size of the floor N according to the number of pixels. In this case, the pixel size of the photographing area is required to calculate the size of the pixel according to the number of pixels. In addition, in order to calculate the pixel size of the photographing area, an installation height with respect to the hot water surface of the melt M is required.
  • the derivator can derive the installation height for the melt surface of the melt (M).
  • the derivation machine can calculate or measure the installation height with respect to the hot water surface of the melt M using the installation position of the camera part 70 and the amount of melt in the container part 10.
  • the installation position of the camera part 70 is the installation position of the camera 72 in detail
  • melt amount is a melt weight. The way in which the derivator calculates the installation height of the melt surface of the melt surface M will be described.
  • the installation height H for the bath surface is the first height Ha, which is the height from the upper end of the container portion 10 to the camera 72, and the upper surface of the container portion 10 from the upper end to the bath surface. It includes the second height Hb which is the height.
  • the first height Ha may be calculated or measured from the shape and installation structure of the container portion 10 and the cover portion 20 and the installation position of the camera portion 70. The first height Ha may be previously input to the derivator.
  • the second height Hb may be calculated using the amount of melted material in the container part 10, the weight of the melted material M and the height of the hot water surface, and the proportional expression.
  • melt (M) weight and melt surface height information are shown in Table 1 below.
  • melt weight and the water surface height are inversely related. The reason is that the smaller the weight of the melt, the lower the height of the hot water surface, and thus the hot water surface is farther from the upper end of the container portion 10.
  • Predetermined melt M weight and melt surface height information may be obtained, for example, from scale model experiment results or by measuring the melt surface height of the melt M while performing the refining process of the melt M of the previous round several times. . These values can be pre-populated in the derivator.
  • Hbt [(Hb2-Hb1) ⁇ (w1-w2)] ⁇ (w1-wt) + Hb1
  • w1 is the first value of the previously given melt weight
  • w2 is the second value of the previously given melt weight
  • Hb1 is the first value of the previously given melt surface height
  • Hb2 is the second value of the previously given melt surface height.
  • wt means the weight of the melt M contained in the container part 10.
  • Hbt is a second height value for the melt M contained in the container portion 10.
  • the second height Hb becomes 558 mm according to Equation 1 (rounded up to the decimal point). If the first height Ha is 1,434 mm, the installation height H for the hot water surface may be calculated as 1992 mm.
  • the second height Hb may be obtained using the shape and size of the inner space of the container portion 10 and the volume of the melt M.
  • the drawer When the drawer measures the installation height of the melt surface of the melt M, the drawer may be provided with physical means.
  • an infrared range finder may be provided in the derivation unit.
  • the infrared range finder may be attached to, for example, the sampling unit 70, and may measure the distance between the camera unit 70 and the melt surface of the melt M.
  • the first calculator may calculate the pixel size of the photographing area of the camera 72 using the installation height H, the installation angle, the angle of view, and the resolution.
  • Equations 2 and 3 may be used.
  • the above-described installation angle means the inclination of the central axis L2 of the camera 72 with respect to the vertical direction.
  • the camera 72 reflects the structure in which one camera 72 is inclined at the edge side of the cover portion 20. Can accurately calculate the pixel size of the photographing area.
  • the first calculator may accurately calculate the pixel size of the photographing area reflecting the installation angle of the camera 72 based on the observation range and the installation information of the camera 72.
  • the input resolution is 640 ⁇ 480 pixels
  • the installation angle ⁇ 1 is 15 °
  • the angle of view ⁇ 1 is 55 °
  • the camera unit 70 is one of the horizontal and vertical sides of the photographing area of the camera unit 70.
  • a method of calculating the pixel size of the photographing area in the first calculator based on the inclination of the horizontal side will be described in detail.
  • the photographing area of the camera unit 70 is simply referred to as a photographing area.
  • the horizontal side of the photographing area may be a side extending in the x-axis direction
  • the vertical side of the photographing area may be a side extending in the Y-axis direction.
  • ⁇ 1 is an installation angle and ⁇ 2 is an angle of view.
  • H is the installation height for the floor.
  • the horizontal side X of the photographing area is the side of the tilting direction of the camera unit 70.
  • the horizontal side X of the photographing area is divided into the first line segment X1 and the second line segment X2.
  • the first line segment X1 connects the foot of the first waterline L1X lowered to the horizontal side X of the photographing area at one point P1 at which the camera unit 70 is installed, to one end of the horizontal side X of the photographing area. It is a line segment.
  • the second line segment is a line segment connecting the foot of the first water line L1X to the other end of the horizontal side X of the photographing area.
  • L2 represents the central axis of the camera unit 70.
  • P2 represents the point where the photographing area is located, that is, the floor surface level.
  • the length of the first line segment X1 can be obtained by using Equation 2-1.
  • the angle between the first hypotenuse L3 and the first waterline L1X may be obtained, and the length of the first line segment X1 may be calculated using Equation 2-1 using the definition of tangent.
  • the first hypotenuse side L3 is a line segment connecting a point P1 on which the camera unit 70 is installed and one end of the horizontal side X of the photographing area.
  • the length of the second line segment X2 can be obtained by using Equation 2-2.
  • the angle between the second hypotenuse L4 and the first waterline L1X may be obtained, and the length of the second line segment X2 may be calculated using Equation 2-2 using the definition of tangent.
  • the second hypotenuse side L4 is a line segment connecting the point P1 on which the camera unit 70 is installed and the other end of the horizontal side X of the photographing area.
  • the length of the horizontal side X of the photographing area is calculated by adding the first line segment X1 and the second line segment X2 using Equation 2-3.
  • the length of the horizontal side X of was calculated, and the value of 2,267 mm was obtained. At this time, the decimal point was rounded off.
  • the length of the vertical side Y of the photographing area is obtained.
  • the length of the vertical side Y of the photographing area may be obtained. Since the vertical side Y of the shooting area is a side in which the camera unit 70 is not inclined, the second vertical line L1Y lowered from the point P1 where the camera unit 70 is installed to the vertical side Y of the shooting area. ) Is perpendicular to the vertical side Y of the photographing area. Therefore, the angle between the third hypotenuse L5 and the second perpendicular L1Y is obtained, or the angle between the fourth hypotenuse L6 and the second perpendicular L1Y is obtained, and the equation 2 is used to define the tangent.
  • the size of the vertical side Y of the photographing area may be calculated as ⁇ 4.
  • the third hypotenuse L5 is a line segment connecting one end of the longitudinal side Y of the photographing area and the point P1 where the camera unit 70 is installed
  • the fourth hypotenuse L6 is the longitudinal side Y of the photographing area. It is a line segment connecting the other end of the) and the point (P1) in which the camera unit 70 is installed.
  • the third hypotenuse L5 and the fourth hypotenuse L6 may be symmetrical with respect to the second waterline L1Y.
  • the length of the vertical side Y of was computed and the value of 2,074mm was obtained. At this time, the decimal point was rounded off.
  • the camera unit 70 corresponds to a size of 2,267 mm in an inclined direction, for example, the x axis direction, and a size of 2,074 mm in an untilted direction, for example, the y axis direction, on a predetermined plane having the same height as the molten surface of the melt M.
  • the photographing area may be photographed to generate a water level image.
  • the horizontal resolution is 640 pixels and the vertical resolution is 480 pixels.
  • X is the length of the horizontal side of the photographing area, and its value is 2,267 mm.
  • Y is the length of the vertical side of a photographing area
  • this value is an example for explaining in detail the method of calculating the pixel size of the photographing area in the first calculator.
  • the pixel size is one pixel.
  • the horizontal pixel length dX of the photographing area is obtained.
  • the horizontal pixel length dX of the photographing area may be calculated to be 3.54 mm.
  • the vertical pixel length dY of the photographing area is obtained.
  • the vertical pixel length dY of the photographing area may be calculated to be 4.32 mm. The third digit after the decimal point was rounded off.
  • the pixel size dA of the shooting area is calculated using the horizontal side pixel length dX of the shooting area and the vertical side pixel length dY of the shooting area.
  • the pixel length dA of the photographing area may be calculated as 15.2928 mm 2 by multiplying the pixel length dX of the photographing area by the pixel length dY of the photographing area.
  • the first calculator obtains the horizontal side length and the vertical side length of the photographing area by knowing the installation angle, angle of view, and the installation height. You can get it.
  • the camera 72 may change the horizontal resolution and vertical resolution at any time.
  • the horizontal and vertical resolutions of the camera 720 may be changed because they are not always fixed at the same angle with respect to the central axis of the camera 72.
  • the pixel size dA of the photographing area can be obtained in the same manner.
  • the horizontal resolution is 480 pixels
  • the vertical resolution is 640 pixels
  • the horizontal side pixel length of the shooting area is obtained
  • the vertical side pixel length of the shooting area is calculated
  • the pixel size dA of the shooting area is calculated.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of analyzing the number of pixels of a bottom area from a bottom surface image according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 6 (a) is a photograph showing the photographed tandem image
  • FIG. 6 (b) is a photograph showing a tandem image showing a tang area
  • FIG. 6 (c) is a photograph showing a tandem image processed by binarization to be.
  • the analyzer may analyze the number of pixels of a bottom area included in a floor image.
  • the analyzer analyzes the number of pixels in the bottom region through the brightness according to the resolution of the floor image.
  • the analyzer receives a photograph of the tap noodle.
  • the bath surface N and the slag S form a predetermined area, respectively.
  • the analyzer distinguishes between the slag area and the slag area by using the reference brightness input in advance.
  • the analyzer binarizes the tandem image, and among the pixels of the binarized tandem image, pixels that are brighter than the reference brightness are divided into pixels of the divided region, and pixels that are darker than the reference brightness are divided into pixels of the slag area.
  • the analyzer may draw a closed curve at the boundary between the pixels of the divided region and the pixels of the slag region, and then count the number of pixels in the closed curve to derive the counted number of pixels as the pixels of the divided region.
  • the number of pixels may be derived for each closed curve, and then the largest value may be selected as the number of pixels in the divided region.
  • the reference brightness may be any brightness as long as the brightness can be distinguished from slag and slag in the bath surface image.
  • the second calculator may calculate the size of the floor using the number of pixels of the floor area and the calculated pixel size of the area. For example, the second calculator may calculate the split size by multiplying the number of pixels derived from the analyzer by the pixel size calculated by the second calculator.
  • the flow rate controller may adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 according to the size of the bowl calculated by the second calculator. That is, the flow rate controller may compare the size of the bunden with the reference size input in advance, and adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 according to the contrast result.
  • the flow controller increases the flow rate of gas g if the calculated ground size is smaller than the reference size, and decreases the flow rate of gas g if it is larger than the reference size. By such control, the ground size can follow the reference size.
  • control of the flow rate controller may be referred to as control using, for example, the area of the turret N.
  • the flow rate controller may convert the size of the bowl to obtain the conversion size, and compare the conversion size with the reference conversion size input in advance, and adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 according to the contrast result. .
  • the transform size Deq may be a value having a dimension of length.
  • the size of the ground can be a value having a dimension of width.
  • the conversion size Deq assumes a circle of the same size (area) as the size of the locus (area), obtains the diameter of the circle, and determines the obtained diameter as the conversion size Deq.
  • the flow controller can calculate the conversion magnitude Deq using Equation 4. That is, the dimension can be lowered by converting the size of the grain having a two-dimensional value into a transform size having a one-dimensional value.
  • the flow rate controller may adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 according to the conversion size Deq. That is, the flow controller may contrast the conversion size Deq with the reference conversion size input in advance and adjust the flow rate of the gas g supplied to the nozzle unit 11 according to the contrast result.
  • the flow controller increases the flow rate of the gas g if the conversion size Deq is smaller than the reference conversion size, and decreases the flow rate of the gas g if it is larger than the reference conversion size.
  • the transform size Deq of the row can follow the reference transform size. This control of the flow controller may be referred to as control using the transform magnitude Deq.
  • the shape of the tang formed on the hot water surface is not uniform, for example, rectangular or circular, but has an irregular shape as shown in FIG. 6. Since the reference size is difficult to reflect the actual shape of the tap surface, when the reference size is determined, the reference size can be easily determined by assuming the shape of the tap surface as a circle.
  • the reference transform size is referred to as the reference transform size is the diameter of the water surface shape assumed to be circular having the same area as the reference size.
  • the flow controller can be more conveniently controlled by using the conversion size.
  • the refining method can be applied to the LF refining process. That is, the refining method may be an LF refining method.
  • Refining method the process of providing a container portion 10 containing the melt (M), blowing the gas (g) in the melt (M), the melted by the camera 72 Photographing the surface of the water surface (M) to generate a water surface image, and calculating the size of the ground water in the water surface using the installation information of the water surface image and the camera 72 and the performance information of the camera 72.
  • the refining method between the process of providing the container portion 10 and the bubbling process, using the electrode 30 to generate an arc on top of the melt (M) It may further include.
  • the process of generating the arc and the process of bubbling it may further comprise the step of adjusting the components of the melt (M) by injecting the input to the melt (M).
  • the process of adjusting the composition, the process of generating the arc, and the process of bubbling are collectively referred to as the LF refining process.
  • the refining method according to an embodiment of the present invention may further include a step of adjusting the gas flow rate by using the size of the bottom after calculating the size of the bottom.
  • the installation information may include an installation height and an installation angle of the camera
  • the performance information may include an angle of view and a resolution of the camera.
  • the process of generating the tandem image may be a process of generating a short-term tandem image of the tandem by photographing the tandem with one camera 72.
  • the container portion 10 containing the melt M is prepared.
  • the melt M may be molten steel prepared for performing the LF refining process. That is, the molten steel produced at the converter refining process is tapped into the container section 10. Thereafter, the container part 10 is transferred and positioned below the cover part 20. The cover 30 is lowered to mount the cover 20 on the open upper portion of the container 10.
  • the inlet 40 is lowered, the inlet 21 is opened, and the inlet accommodated in the inlet 40 is injected into the melt M through the inlet 21.
  • the component composition of the melt M can be adjusted.
  • a strong bubbling of the gas g is performed on the melt M using the nozzle unit 11 (see FIG. 1).
  • the through hole 22 is closed by the upper gate portion 63 and the lower gate portion 62.
  • the electrode rod 30 is lowered to be immersed in the slag S, and an arc is generated on the upper portion of the melt M using the electrode rod 30.
  • the temperature of the melt M is raised (see FIG. 2).
  • the electrode 30 is raised.
  • the lower gate portion 62 is horizontally moved to move to the outside of the through hole 22, and the water surface is exposed to the camera 72 through the opening 64 formed in the upper gate portion 63.
  • the gas g of the melt M is blown using the nozzle unit 11, and weak bubbling is performed (see FIG. 3).
  • the tap surface of the melt is photographed with the camera 72 to generate a tap surface image. More specifically, by tilting the camera 72 at a predetermined angle in the vertical direction, the camera 72 may photograph the tang surface in an inclined state to generate a tang surface image. That is, the tandem image is generated by photographing the tandem with the camera 72 installed diagonally with respect to the tandem.
  • the refrigerant is circulated inside the housing 71 in which the camera is accommodated, and a purge gas is injected between the housing 71 and the camera 72. .
  • the camera 72 may be protected from hot heat and scattering while the camera 72 photographs the hot water surface.
  • the size of the tang in the tang is calculated using the tang noodles image, installation information of the camera, and performance information of the camera.
  • the installation height of the bath surface is derived using the derivator of the controller, and the pixel size of the photographing area is calculated using the installation height, the installation angle, the angle of view, and the resolution using the first calculator of the controller.
  • the number of pixels of the bottom region included in the floor image is analyzed using the analyzer of the controller.
  • the size of the split is calculated using the number of pixels and the size of pixels using the second calculator of the controller.
  • the process of deriving the installation height is as follows. Using the installation position of the camera 72, the 1st height Ha from the camera 72 to the upper end of the container part 10 is calculated
  • the process of obtaining the second height Hb is as follows.
  • the proportional relationship between the melted quantity and the melted surface height is established using Equation 1, using the known melted quantity and the melted surface height information, and estimated by estimating the melted surface height with respect to the melted amount in the container using Equation 1. Can be found as the second height.
  • the process of calculating the pixel size is as follows. Using the installation height H, the installation angle ⁇ 1 and the angle of view ⁇ 2, the first length in the inclined direction of the shooting area, for example, the length of the horizontal side X of the shooting area is obtained, and the image is taken using the installation height and the angle of view. After obtaining the second length in the non-tilt direction of the area, for example, the length of the vertical side Y of the shooting area, the size A of the shooting area is obtained using the first length and the second length. Subsequently, the pixel size dA is obtained using the size and resolution of the photographing area. Equations 2 and 3 described above are used in this process.
  • the process of analyzing the number of pixels is as follows.
  • the bintang image is binarized into light and dark areas to draw a closed curve at the boundary between the light and dark areas. Thereafter, the number of pixels in the closed curve may be counted and derived as the number of pixels. In this case, when there are a plurality of closed curves, the number of pixels may be counted for each closed curve, and the largest value may be selected to derive the number of pixels.
  • the process of calculating the size of the grain is as follows.
  • the number of pixels is multiplied by the pixel size to calculate the split size.
  • the round shape is converted into a circular shape having the same area as the round shape, and the diameter of the round shape converted into the round shape may be obtained to determine the converted size of the round shape.
  • the gas flow rate is adjusted according to the size of the bottom using the flow rate controller of the controller. That is, the flow controller compares the floor size with a previously input reference size and maintains the gas flow rate when the floor size is included in the reference size. Alternatively, the flow rate controller increases the gas flow rate supplied to the nozzle unit 11 when the bottom size is smaller than the reference size. Alternatively, the flow rate controller reduces the gas flow rate supplied to the nozzle portion 11 when the size of the bottom is larger than the reference size.
  • the flow controller may adjust the gas flow rate using the transformed size of the bottom.
  • the above-described transform size of the tang has a diameter, that is, a length dimension (one dimension).
  • the grain size has an area, that is, a dimension of a width dimension (two dimensions). Control using the transform size of the tang can be intuitively monitored to facilitate the performance of the process.
  • the flow controller controls the gas supply amount to the nozzle unit 11 according to the result as compared to the reference size previously input to the flow controller calculated by the second calculator, as described above, weak bubbling
  • the size of the tang N may be maintained at the reference size.
  • the supply of the gas g to the nozzle part 11 is stopped, the cover part 20 is raised, and the container part 10 is transferred to the subsequent process.
  • Subsequent processes can be, for example, vacuum degassing processes or continuous casting processes.
  • the controller can quantify the size of the tang, and by using the quantified size of the tang, the gas supply can be controlled so that the size of the tang follows the reference size. Accordingly, it is possible to control the flow rate of the dynamic gas, so that the quality of the refining process, for example, the EL refining process, can be improved to the optimum quality.

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Abstract

본 발명은, 상부가 개방되고, 내부에 용융물을 정련할 수 있는 공간이 형성되는 용기부, 가스를 취입할 수 있도록 형성되고, 용기부에 설치되는 노즐부, 용기부의 상측에 설치되고, 용융물의 탕면을 촬영하는 카메라부, 카메라부로부터 획득한 탕면 영상과 카메라부의 설치 정보와 카메라부의 성능 정보를 이용하여 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 제어부를 포함하는 정련 장치 및, 이를 이용한 정련 방법으로서, 엘에프 정련 공정 중에 탕면에 형성되는 나탕의 크기가 미리 입력된 기준 크기에 포함되도록 가스 유량을 조절할 수 있는 정련 장치 및 방법이 제시된다.

Description

정련 장치 및 방법
본 발명은 정련 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엘에프 정련 공정 중에 나탕 크기를 정확하게 산출하여 이를 기반으로 가스 유량을 적절하게 조절할 수 있는 정련 장치 및 방법에 관한 것이다.
전로 정련 공정에서 생산된 용강은 성분 조정, 온도 제어 및 개재물 제거 등을 위하여 엘에프(LF, Ladle Furnace) 정련 공정으로 이송된다. 이후, 엘에프 정련 공정에서 용강에 합금철이나 탄재 등을 투입하여 용강 성분을 조정하고, 아크(arc)를 생성하거나 강한 버블링을 수행하여 온도를 조절한다. 이러한 과정은 공정의 초기와 중기에 수행된다.
엘에프 정련 공정의 말기에는 용강에 약한 버블링('청정 버블링'이라고도 한다)을 수행하여 용강에 혼입된 개재물을 부상 분리시킨다. 약한 버블링에 사용되는 아르곤 가스의 유량 범위는 용강의 강종 및 엘에프 정련 설비의 구조적 특성에 맞게 적정 기준이 존재하고, 조업자의 주관적 판단에 따라, 적정 기준 내에서 아르곤 가스의 유량이 세밀하게 조절된다.
용강에 주입된 가스는 용강의 탕면을 통하여 용강에서 빠져나온다. 이때, 가스에 의하여 탕면을 덮고 있던 슬래그가 일부 벌어질 수 있다. 슬래그가 벌어짐에 따라 해당 부분에서 용강의 탕면이 외기에 노출되며, 이 부분을 나탕이라 한다.
용강에 가스를 버블링함에 있어, 용강 전체를 골고루 교반시키기 위해서는 어느 정도의 나탕 발생은 불가피하다.
한편, 용강에 아르곤 가스를 주입하는 내화물 플러그가 손상되어 내화물 플러그에 크랙이 발생하면, 크랙에서 아르곤 가스가 누출되고, 누출된 아르곤 가스는 탕면의 소정 영역에 집중되어 소정 영역의 나탕 크기를 필요 이상으로 키울 수 있다. 즉, 아르곤 가스의 누출에 의해 나탕이 필요 이상으로 커질 수 있다. 이때, 나탕을 통하여 다량의 외기가 용강에 유입된다. 용강에 유입된 다량의 외기는 외래성 개재물 생성의 원인이 된다.
또한, 내화물 플러그가 막히면, 용강에 주입되는 아르곤 가스의 유량이 필요 이상으로 작아질 수 있고, 나탕이 적정 크기보다 작아질 수 있다. 이 경우, 개재물이 부상 분리되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 개재물의 부상 분리 작용을 최대화하면서, 외기 유입을 최소화하기 위해서는 슬래그의 상태를 고려하여 적정 크기의 나탕을 유지할 필요가 있다. 이를 위해 내화물 플러그의 상태를 고려하여 아르곤 가스 유량을 제어할 필요가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
(특허문헌 1) KR10-1779150 B1
(특허문헌 2) KR10-2015-0050822 A
본 발명은 엘에프 정련 공정 중에 탕면의 나탕 크기를 정확하게 산출하여 이를 기반으로 가스 유량을 적절하게 조절할 수 있는 정련 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 정련 장치는, 상부가 개방되고, 내부에 용융물을 정련할 수 있는 공간이 형성되는 용기부; 가스를 취입할 수 있도록 형성되고, 상기 용기부에 설치되는 노즐부; 상기 용기부의 상측에 설치되고, 상기 용융물의 탕면을 촬영하는 카메라부; 상기 카메라부로부터 획득한 탕면 영상과 상기 카메라부의 설치 정보와 상기 카메라부의 성능 정보를 이용하여 상기 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 제어부;를 포함한다.
상기 용기부의 개방된 상부를 커버하도록 장착되는 커버부;를 더 포함하고, 상기 커버부는 일측에 관통홀이 형성되고, 하나의 상기 카메라부가 상기 관통홀의 상측에 위치할 수 있다.
상기 커버부를 관통하도록 장착되는 전극봉;을 더 포함하고, 상기 커버부는 중심부에 상기 전극봉이 위치하고, 가장자리부에 상기 관통홀이 위치하며. 상기 카메라부는 경사지게 설치될 수 있다.
상기 관통홀과 상기 카메라부 사이에 배치되고, 상호 적층되며, 각기 수평 이동될 수 있는 게이트부들;을 더 포함하고, 상기 게이트부들 중 어느 하나는 상기 관통홀보다 작은 개구가 형성되며, 상기 카메라부는 상기 개구의 상측에 위치하고, 상기 개구가 형성된 게이트부의 상부에 고정될 수 있다.
상기 카메라부는, 상기 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 카메라; 상기 카메라가 수용되는 하우징; 상기 하우징과 상기 카메라 사이에 퍼지 가스를 주입하는 퍼지 유로; 및 상기 하우징의 내부에 냉매를 순환시키는 냉각 유로;를 포함할 수 있다.
상기 탕면 영상은 단시점 탕면 영상이고, 상기 설치 정보는 상기 카메라부의 설치 높이 및 설치 각도를 포함하고, 상기 성능 정보는 상기 카메라부의 화각 및 해상도를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 탕면에 대한 상기 설치 높이를 도출하는 도출기; 상기 설치 높이, 상기 설치 각도, 상기 화각 및 상기 해상도를 이용하여, 상기 카메라의 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 제1산출기; 상기 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 분석기; 상기 픽셀 수 및 상기 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산하는 제2산출기;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 나탕 크기에 따라 상기 노즐부로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 유량 제어기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 정련 방법은, 용융물이 담긴 용기부를 마련하는 과정; 상기 용융물에 가스를 취입하며 버블링하는 과정; 카메라로 상기 용융물의 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정; 상기 탕면 영상과 상기 카메라의 설치 정보와 상기 카메라의 성능 정보를 이용하여 상기 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 과정;을 포함한다.
상기 설치 정보는 상기 카메라의 설치 높이 및 설치 각도를 포함하고, 상기 성능 정보는 상기 카메라의 화각 및 해상도를 포함하며, 상기 탕면 영상을 생성하는 과정은, 하나의 상기 카메라로 상기 탕면을 촬영하여 상기 탕면의 단시점 탕면 영상을 생성하는 과정일 수 있다.
상기 탕면 영상을 생성하는 과정은, 상기 카메라를 상하 방향에 대하여 기울어지게 하여, 상기 카메라가 경사진 상태로 상기 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 탕면 영상을 생성하는 과정 중에, 상기 카메라가 수용된 하우징의 내부에 냉매를 순환시키는 과정; 상기 하우징과 상기 카메라 사이에 퍼지 가스를 주입하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 나탕 크기를 산출하는 과정은, 상기 탕면에 대한 상기 설치 높이를 도출하는 과정; 상기 설치 높이, 상기 설치 각도, 상기 화각 및 상기 해상도를 이용하여, 상기 카메라의 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 과정; 상기 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 과정; 상기 픽셀 수 및 상기 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 설치 높이를 도출하는 과정은, 상기 카메라의 설치 위치를 이용하여 상기 카메라로부터 상기 용기부의 상단부까지의 제1높이를 구하는 과정; 상기 용기부 내의 용융물량을 이용하여 상기 용기부의 상단부에서 상기 탕면까지의 제2높이를 구하는 과정; 및 상기 제1높이 및 상기 제2높이를 합하여 상기 설치 높이를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 제2높이를 구하는 과정은, 미리 알고있는 용융물량과 탕면 높이 정보를 이용하여 용융물량과 탕면 높이의 비례 관계를 수립하고, 상기 비례 관계를 이용하여 상기 용기부 내의 용융물량에 대한 탕면 높이를 추정하여 제2높이를 구하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 픽셀 크기를 산출하는 과정은, 상기 설치 높이, 상기 설치 각도 및 상기 화각을 이용하여 상기 촬영 영역의 기울어진 방향의 제1길이를 구하는 과정; 상기 설치 높이 및 상기 화각을 이용하여 상기 촬영 영역의 기울어지지 않은 방향의 제2길이를 구하는 과정; 상기 제1길이와 상기 제2길이를 이용하여, 상기 촬영 영역의 크기를 구하는 과정; 상기 촬영 영역의 크기과 상기 해상도를 이용하여 상기 픽셀 크기를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 픽셀 수를 분석하는 과정은, 상기 탕면 영상을 밝은 부분과 어두운 부분으로 이진화 처리하여, 밝은 부분과 어두운 부분의 경계에 폐곡선을 그리는 과정; 상기 폐곡선 내의 픽셀 수를 카운트하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 폐곡선이 복수이면, 각 폐곡선별로 픽셀 수를 카운트하여 가장 큰 값을 선택하는 정련 방법.
상기 나탕 크기를 계산하는 과정은, 상기 픽셀 수와 상기 픽셀 크기를 곱하여 나탕 크기를 산출하는 과정; 상기 나탕 크기와 동일 크기를 갖는 원 형상으로 상기 나탕 형상을 전환하는 과정; 상기 원 형상으로 전환된 나탕 형상의 직경을 구하여 나탕의 변환 크기를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 나탕 크기를 산출하는 과정 이후에, 상기 나탕 크기를 이용하여 상기 가스의 유량을 조절하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 하나의 카메라에서 획득한 하나의 단시점 탕면 영상('1채널 단시점 탕면 영상'이라고도 한다)과 해당 카메라의 설치 정보와 해당 카메라의 화각 및 해상도를 이용하여, 엘에프 정련 공정 중에 나탕 크기를 정확하게 산출할 수 있다.
즉, 나탕 크기 산출에 카메라의 설치 정보와 화각과 해상도를 이용함으로써, 하나의 카메라에서 획득한 하나의 단시점 탕면 영상만 가지고 나탕 크기를 정확하게 산출할 수 있다. 따라서, 나탕 크기의 산출을 위하여 여러 대의 카메라를 사용할 필요가 없으므로, 나탕 크기 산출을 위한 카메라의 개수를 단 하나로 줄일 수 있다. 이에, 장치 구조를 단순화시킬 수 있고, 그에 해당하는 비용을 절감할 수 있고, 용강의 스플레시와 같은 열악한 공정 환경에 의한 카메라의 손상 가능성을 최소화할 수 있다.
또한, 정확한 값으로 산출된 나탕 크기를 기반으로 하여 용강에 주입되는 아르곤 가스의 유량을 적절하게 조절할 수 있다. 따라서, 용강의 청정 버블링을 수행하는 중에, 나탕의 크기를 최적의 크기로 제어할 수 있고, 이에, 정련 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 제1작동도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 제2작동도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 제3작동도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 영상으로부터 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1, 도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 제1, 제2 및 제3 작동도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치의 부분 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치를 설명한다. 이하에서는 정련 장치로서 엘에프 정련 장치를 예시한다. 물론, 정련 장치는 각종 처리물의 처리 공정을 수행하는 다양한 처리 장치들에도 적용될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치는, 상부가 개방되고, 내부에 용융물(M)을 정련할 수 있는 공간이 형성되는 용기부(10), 가스(g)를 취입할 수 있도록 형성되고, 용기부(10)에 설치되는 노즐부(11), 용기부(10)의 상측에 설치되고, 용융물(M)의 탕면을 촬영하는 카메라부(70), 카메라(70)부로부터 획득한 탕면 영상과 카메라부(70)의 설치 정보와 카메라부(70)의 성능 정보를 이용하여 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 제어부(미도시)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 장치는, 용기부(10)의 개방된 상부를 커버하도록 장착되고, 일측에 관통홀(22)이 형성되고, 타측에 투입구(21)가 형성되는 커버부(20), 커버부(20)를 관통하도록 장착되는 전극봉(30), 관통홀(22)을 커버할 수 있도록 커버부(20)에 장착되며 상호 적층되고, 각기 수평 이동될 수 있는 게이트부들(62, 63), 투입구(21)의 상측에 설치되는 투입부(40), 투입구(21)와 투입부(40) 사이에 배치되고, 수평 이동될 수 있는 개폐부(61), 관통홀(22)의 상측에 배치되는 샘플링부(50)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 카메라부(70)는 관통홀(22)의 상측에 위치하고, 게이트부들(62, 63)은 카메라부(70)와 관통홀(22) 사이에 배치되며, 샘플링부(50)는 카메라부(70)의 상측에 위치할 수 있다. 전극봉(30)은 커버부(20)의 중심부에 위치할 수 있다. 그리고 전극봉(40)과의 간섭을 피하고자, 투입부(40)와 샘플링부(50)와 카메라부(70)는 전극봉(30)에서 이격되어 커버부(20)의 가장자리부에 각각 위치할 수 있다. 제어부는 산출된 나탕 크기를 이용하여 노즐부(11)에 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다.
용기부(10)는 래들(Ladle)을 포함할 수 있다. 래들은 바닥판 및 측벽을 구비할 수 있다. 바닥판은 수평 방향으로 연장되고, 소정 면적을 가질 수 있다. 바닥판은 예컨대 원판 형상일 수 있다. 측벽은 바닥판의 둘레를 따라 연장되고, 상측으로 소정 높이 돌출될 수 있다. 측벽은 예컨대 중공의 원통 형상일 수 있다.
용기부(10)는 상부가 개방되며, 바닥판과 측벽에 의하여 용융물(M)을 정련할 수 있는 공간이 정의될 수 있다. 용융물(M)은 전로 정련 공정에서 생산되는 용강을 포함할 수 있다. 물론, 용융물(M)은 용강 외에 다양할 수 있다. 용융물(M)은 용기부(10)에 수용될 수 있다.
노즐부(11)는 다공질 내화물 플러그('포러스 플러그'라고도 한다)를 포함할 수 있다. 노즐부(11)는 용융물(M)에 가스(g)를 취입할 수 있다. 노즐부(11)의 개수는 하나 또는 복수일 수 있다. 노즐부(11)는 용기부(10)의 바닥판을 관통하도록 설치될 수 있다.
노즐부(11)는 가스관에 연결될 수 있고, 가스관은 가스 공급원(미도시)에 연결될 수 있다. 가스관을 흐르는 가스(g)의 유량을 제어하기 위하여, 가스관에는 제어 밸브(미도시)가 장착될 수 있다. 제어 밸브는 상술한 제어부(미도시)에 의해 개도가 제어될 수 있다.
노즐부(11)는 가스(g) 예컨대 아르곤(Ar) 가스를 용융물(M)에 상대적으로 강하게 취입하며 버블링할 수 있다. 가스(g)의 강한 버블링에 의하여 용융물(M)이 고르게 교반될 수 있고, 용융물(M)의 온도가 낮아질 수 있다. 또한, 노즐부(11)는 가스(g)를 용융물(M)에 상대적으로 약하게 취입하여 버블링할 수 있다. 가스(g)의 약한 버블링에 의하여 용융물(M) 중의 개재물이 부상 분리될 수 있다.
용융물(M)의 탕면에 슬래그(S)의 층이 존재한다. 이때, 가스(g)의 버블링 중에 탕면을 빠져나가는 가스(g)에 의해 슬래그(S)가 벌어지면서 용융물(M)의 탕면이 상측으로 노출될 수 있다. 즉, 가스(g)의 버블링 중에 용융물(M)의 탕면에 나탕(N)이 형성될 수 있다.
한편, 용융물(M)을 전체적으로 원활하게 교반시켜주기 위해서는 나탕(N)의 발생이 불가피하다. 만약, 나탕(N)이 발생되지 않을 정도로 가스(g)의 취입량을 줄이면, 용기부(10)의 내부에 용융물(M)의 정체 영역이 생긴다.
노즐부(11)가 정상적으로 작동할 때 용융물(M)의 충분한 교반을 위하여 용융물(M)에 취입되는 소정량의 가스(g)에 의해 탕면에 불가피하게 발생되는 나탕(N)의 크기를 기준 크기라고 한다. 기준 크기보다 나탕(N)의 크기가 크면 나탕(N)을 통해 유입되는 외기에 의한 외래성 개재물이 증가하여, 용융물(M) 중에 개재물이 오히려 증가할 수도 있다. 기준 크기보다 나탕(N)의 크기가 작으면 용융물(M)의 교반이 약해지고, 개재물의 부상 분리가 둔화된다. 기준 크기는 용융물(M)의 종류 예컨대 강종, 용기부(10)의 용적, 노즐부(11)의 기공율 등에 따라 각기 다를 수 있다.
기준 크기는 융융물(M)과 가스(g)와 슬래그(S)의 물성을 가지고 이론적으로 정하거나, 엘에프 정련 공정의 축소 모형 실험을 통하여 실험적으로 정할 수 있다. 또는, 기준 크기는 이전 회차 엘에프 정련 공정들에서 획득한 나탕 크기 정보와 용강 샘플링 실적 등을 취합한 결과로부터 경험적으로 도출할 수 있다.
물론, 기준 크기를 정하는 방식은 다양할 수 있다. 기준 크기는 제어부에 미리 입력될 수 있다. 기준 크기를 정상 크기라고 지칭할 수도 있다.
가스(g)는 아르곤 가스 외에 다양할 수 있다. 예컨대 가스(g)는 버블링을 위한 각종 불활성 가스를 포함할 수 있다. 또는, 가스(g)는 용융물(M)의 정련을 위한 다양한 가스를 포함할 수도 있다. 가스(g)를 버블링하는 중에 용융물(M)과 슬래그(S)가 비산되나, 이때, 커버부(20)에 의하여 용융물(M)과 슬래그(S)의 외부 유출이 차단될 수 있다.
커버부(20)는 용기부(10)의 상측에 설치될 수 있다. 커버부(20)는 크레인(미도시)에 지지되거나, 혹은, 그 외의 각종 승강 수단(미도시)에 지지될 수 있다. 커버부(20)는 크레인 혹은 각종 승강 수단에 의하여 상하 방향으로 높이가 조절될 수 있다. 이때, 각종 승강 수단은 유압 실린더나 공압 실린더 등 다양할 수 있다.
커버부(20)는 하부가 개방될 수 있다. 커버부(20)는 용기부(10)의 개방된 상부를 커버할 수 있는 면적을 가질 수 있다. 커버부(20)는 용기부(10)의 개방된 상부를 커버하도록 장착될 수 있다. 커버부(20)는 냉각 유로(미도시)를 구비할 수 있다. 냉각 유로는 내부에 냉매(냉각수)를 순환시킬 수 있다. 즉, 커버부(20)는 수냉각 커버부일 수 있다. 냉각 유로는 커버부(20)에 내장되거나, 커버부(20)에 연결될 수 있다. 커버부(20)는 하부가 개방된 원뿔대 형상일 수 있다. 물론, 이 외에도 커버부(20)는 다양한 형상일 수 있다. 커버부(20)는 가장자리부에 관통홀(22)과 투입구(21)가 위치할 수 있다.
투입구(21)와 관통홀(22)은 커버부(20)의 가장자리부의 양측에 각기 형성되고, 수평 방향으로 상호 이격될 수 있다. 이때, 관통홀(22)은 커버부(20)의 가장자리부의 일측을 상하 방향으로 관통하도록 형성될수 있다. 또한, 투입구(21)는 커버부(20)의 가장자리부의 타측을 상하 방향으로 관통하도록 형성될 수 있다.
한편, 커버부(20)는 중심부에 전극봉(30)의 삽입을 위한 삽입구들이 형성될 수 있다. 전극봉(30)은 커버부(20)의 중심부의 삽입구들을 각각 상하 방향으로 관통하도록 장착될 수 있다. 전극봉(30)은 적어도 하부가 커버부(20)의 하부에 위치할 수 있다. 전극봉(30)은 예컨대 크레인(미도시) 혹은 각종 승강 수단(미도시)에 지지될 수 있다. 전극봉(30)은 크레인 혹은 각종 승강 수단에 의하여 높이가 조절될 수 있다. 전극봉(30)은 상승 시에 용융물(M) 및 슬래그(S)에서 이격될 수 있고, 하강 시에 슬래그(S) 혹은 용융물(M)에 침지될 수 있다. 전극봉(30)의 개수는 복수개 예컨대 세 개일 수 있다.
전극봉(30)은 전원 공급기(미도시)에 연결될 수 있고, 예컨대 3상 전류를 공급받을 수 있다. 전극봉(30)은 아크(arc)를 생성할 수 있다. 이때, 아크 열에 의하여 용융물(M)이 승온될 수 있다. 용융물(M)이 승온되는 중에, 용기부(10)와 커버부(20) 사이에 스플래시(splash, s')가 발생할 수 있다. 이때, 스플래시(s')는 커버부(20)에 의해 외부 유출이 최소화되거나 방지될 수 있다. 또한, 고온의 아크 열도 역시 커버부(20)에 의해 외부 방사가 차단될 수 있다.
투입부(40)는 용융물(M)에 합금철이나 탄재 등을 투입하여 용융물(M)의 성분을 조절할 수 있다. 투입부(40)는 투입구(21)의 상측에 배치되어 상하 방향으로 움직임이 가능하다. 투입부(40)는 합금철이나 탄재 등의 투입물이 수용되는 호퍼(41) 및 호퍼(41)에 장착되는 투입관(42)을 포함할 수 있다. 투입관(42)은 투입구(21)에 삽입될 수 있는 직경으로 형성될 수 있다. 투입관(42)은 일단이 호퍼(41)의 하부에 장착되고, 타단이 투입구(21)를 향하여 상하 방향으로 연장될 수 있다. 투입물(C)이 용융물(M)에 투입되면, 용융물(M)의 성분이 조정될 수 있다.
개폐부(61)는 투입구(21)를 개폐할 수 있도록 커버부(20)에 설치될 수 있다. 개폐부(61)는 유압 실린더, 공압 실린더 혹은 리니어 모터 등의 구동기(미도시)에 연결될 수 있다. 개폐부(61)는 구동기에 의하여 수평 방향으로 움직일 수 있다. 이러한 움직임에 의해 투입구(21)가 개폐될 수 있다.
샘플링부(50)는 관통홀(22)의 상측에 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 샘플링부(50)는 하강 시에 관통홀(22)을 통과하여 용융물(M)에 침지될 수 있고, 용융물(M)의 일부를 채취할 수 있다. 샘플링부(50)는 용융물(M)을 채취할 수 있는 프로브를 포함할 수 있다. 샘플링부(50)가 채취한 용융물(M)의 시료로부터 용융물(M)의 성분을 분석할 수 있다. 샘플링부(50)는 용융물(M)의 온도 측정을 위한 온도 측정기를 더 포함할 수 있다. 온도 측정기는 프로브의 소정 위치에 구비될 수 있다. 샘플링부(50)는 유압 실린더, 공압 실린더 혹은 리니어 모터 등의 구동기(미도시)에 지지될 수 있다. 샘플링부(50)는 카메라부(70)와의 충돌을 피하고자, 상승 시에 카메라부(70)의 상측으로 높게 이격될 수 있다.
게이트부들(62, 63)은 하부 게이트부(62)와 상부 게이트부(73)를 포함할 수 있다. 이때, 하부 게이트부(62)는 관통홀(22)을 커버할 수 있도록 커버부(20)의 일측에 설치될 수 있다. 또한, 상부 게이트부(63)는 하부 게이트부(63)의 상부에 설치될 수 있다. 하부 게이트부(62)와 상부 게이트부(63)은 구동기(미도시)에 연결되며, 함께 움직일 수 있고, 또한, 개별로도 움직일 수 있다.
샘플링부(50)의 하강 시, 하부 게이트부(62)와 상부 게이트부(63)가 모두 수평 방향으로 움직여서 관통홀(22)의 개폐를 조절할 수 있다. 또한, 카메라부(70)의 작동 시, 하부 게이트부(62)만 움직여서 관통홀(22)의 외측으로 이동되고, 상부 게이트부(63)에 형성된 개구(64)를 통하여 카메라부(70)가 용융물(M)을 마주볼 수 있다. 이때, 개구(64)의 내경은 관통홀(22)의 내경보다 작을 수 있다.
이하, 카메라부(70)와 제어부가 정련 장치에 필요한 이유를 먼저 설명한다.
노즐부(11)를 이용하여, 용융물(M)에 가스(g)를 취입하여 버블링하는 중에, 노즐부(11)에 크랙이 발생하거나, 노즐부(11)가 막힐 수 있다. 이에, 가스(g)가 용융물(M)에 지나치게 많이 취입되거나, 지나치게 적게 취입될 수 있다.
여기서, 가스(g)가 용융물(M)에 지나치게 많이 취입된다는 것은 예컨대 용융물(M)의 전체 영역에 취입되는 가스(g)의 유량이 지나치게 많아지거나, 또는, 크랙과 인접한 용융물(M)의 소정 영역에 가스(g)가 편중되어 취입되는 것을 의미한다.
가스(g)가 용융물(M)에 지나치게 많이(과대하게) 취입되면, 나탕(N)이 크게 증가한다. 이에, 나탕(N)을 통하여 다량의 외기가 용융물(M)에 유입되어 개재물이 발생함으로써, 전체 개재물 양이 증가하거나, 혹은, 개재물이 용융물(M)에서 제거되는 속도가 줄어들 수 있다.
가스(g)가 용융물(M)에 지나치게 적게(과소하게) 취입되면, 용융물(M)이 원하는 것보다 약하게 교반되어 개재물이 충분히 부상 분리되지 않는다. 한편, 가스(g)가 용융물(M)에 지나치게 적게 취입되면, 나탕(N)의 크기는 기준 크기보다 작아진다.
따라서, 용융물(M)에 가스(g)를 취입하는 동안, 개재물 발생을 줄이면서, 용융물(M)의 균일한 교반을 위하여, 나탕(N)의 크기가 기준 크기를 유지하는지 확인할 필요가 있다. 또한, 나탕(N)의 크기가 기준 크기를 벗어나면, 나탕(N)의 크기가 기준 크기가 되도록 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 필요가 있다.
한편, 나탕(N)의 크기 변화를 추적함으로써, 용융물(M)에 실제 취입되는 가스(g)의 취입량이 적절한지도 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 카메라부(70)를 이용하여 용융물(M)의 탕면 영상을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)를 이용하여 나탕 크기를 정확하게 산출할 수 있고, 가스(g)의 유량을 조절할 수 있고, 나탕 크기를 적정 크기로 유지할 수 있다.
이하, 카메라부(70)가 본 발명의 실시 예에 따른 구조로 정련 장치에 구비되는 이유를 설명한다. 그리고 카메라부(70) 및 제어부(미도시)를 설명한다.
예컨대 용융물(M)의 탕면 영상으로부터 나탕 크기를 정확하게 산출하기 위하여, 가능한 탕면의 중심부를 수직하게 내려다보는 위치에 카메라부(70)를 배치시키고, 카메라부(70)를 이용하여 탕면 영상을 촬영하고, 촬영된 탕면 영상을 분석하여 나탕의 크기를 산출할 수 있다.
하지만, 용융물(M)의 정련 공정 예컨대 엘에프 정련 공정을 위해 전극봉(30)을 탕면의 중심부에 놓아야 한다. 따라서, 탕면의 중심부를 수직하게 내려다보는 위치(탕면의 중심부의 직상부)에서 카메라부(70)를 이용하여 탕면을 촬영하는 것은 매우 어렵다.
또는, 용융물(M)의 탕면 영상으로부터 나탕 크기를 정확하게 산출하기 위하여, 탕면의 가장자리부를 내려다보는 복수 위치에서 각기 다른 시점으로 여러 장의 탕면 영상을 촬영하고, 촬영된 여러 장의 탕면 영상을 가지고 나탕의 크기를 산출할 수도 있다.
하지만, 커버부(20)에 전극봉(30), 개폐부(61) 및 게이트부들(62, 63)이 각기 설치되고, 또한, 커버부(20)의 상측에 투입부(40) 및 샘플링부(50)가 설치된다. 즉, 전극봉(30), 개폐부(61) 및 게이트부들(62, 63)과 카메라부(70)의 간섭을 방지하는 것을 고려하면 카메라부(70)의 설치 위치는 제한적이다. 이처럼 커버부(20)의 구조적인 특성에 의하여 커버부(20)에 카메라부(70)의 설치를 위한 여유 공간을 마련하기 어렵다. 따라서, 커버부(20)에 복수개의 카메라부(70)를 설치하기 어렵다. 이로부터, 탕면의 가장자리부를 내려다보는 복수의 위치에서 각기 다른 시점으로 탕면을 촬영하는 것이 매우 어렵다.
또한, 커버부(20)에 많은 개수의 카메라부(70)를 설치할 경우, 스플래시(s') 및 각종 비산물에 의하여, 그 개수 만큼 카메라부(70)가 손상되는 빈도수가 증가한다. 따라서, 커버부(20)에 복수개의 카메라부(70)를 설치하면, 유지보수에 대한 부담이 크게 증가한다. 또한, 이처럼 열악한 환경에서는 카메라부(70)의 손상을 줄이기 위해 카메라부(70)의 형상은 얇은 핀 혹은 환봉 형상에 가까울수록 좋고, 직경 혹은 크기는 작을수록 좋다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 카메라부(70)의 설치와 유지보수가 용이하도록, 하나의 카메라부(70)가 상부 게이트부(63)의 상부에 경사지게 설치될 수 있다. 또한, 용융물(M)에 대한 카메라부(70)의 노출을 최소화하도록, 카메라부(70)의 형상은 환봉 형상일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라부(70)를 설명한다.
카메라부(70)는 용기부(10)의 상측에 설치될 수 있다. 이때, 하나의 카메라부(70)가 관통홀(22)의 상부에 위치할 수 있다. 이때, 카메라부(70)는 후술하는 중심축(L2)이 상하 방향의 축(L1)에서 소정의 각도(θ)로 기울어질 수 있도록 경사지게 설치될 수 있다. 즉, 카메라부(70)는 탕면에 대하여 사선으로 설치되며, 탕면의 중심부의 상측이 아니라 가장자리부의 상측에 위치할 수 있다. 카메라부(70)는 핀 형상일 수 있다. 카메라부(70)는 용융물(M)의 탕면을 촬영할 수 있고, 탕면 영상을 생성할 수 있다.
카메라부(70)는 제1방향(1) 예컨대 x축 방향에 경사지도록 설치되고, 제2방향(2) 예컨대 y축 방향에 경사지지 않도록 설치될 수 있다. 제3방향(3)은 z축 방향 혹은 상하 방향이라고 할 수 있다. 이때, 제1방향(1)과 제2방향(2)은 수평 방향과 나란한 방향이고, 제3방향(3)은 수평 방향에 교차하는 방향일 수 있다.
카메라부(70)와 관통홀(22) 사이에 상부 게이트부(63) 및 하부 게이트부(62)가 배치될 수 있다. 상부 게이트부(63)와 하부 게이트부(62)는 서로 적층될 수 있고, 각기 수평 이동될 수 있다.
카메라부(70)가 용융물(M)에 노출되는 면적은 작을수록 좋다. 따라서, 카메라부(70)는 관통홀(22)을 통하여 용융물(M)에 노출되지 아니하고, 게이트부들(62, 63) 중 어느 하나에 관통홀(22)보다 작은 크기로 형성되는 개구(64)를 통하여 용융물(M)에 노출될 수 있다. 카메라부(70)는 개구(64)의 상측에 위치하고, 개구(64)가 형성된 게이트부의 상면에 고정될 수 있다.
관통홀(22)은 샘플링부(50)의 통과를 위한 소정의 크기로 형성되는데, 이 크기는 카메라부(70)에 필요 이상으로 크다. 이에, 상부 게이트부(63)에 관통홀(22)보다 작은 크기의 개구(64)를 마련하고, 개구(64)를 통하여 탕면에 카메라부(70)를 노출시킴으로서, 카메라부(70)가 용융물(M)의 고온에 노출되는 면적을 상당히 줄일 수 있다.
구체적으로, 상부 게이트부(63)의 중심부에 개구(64)가 상하 방향으로 관통되도록 형성될 수 있다. 또한, 카메라부(70)는 개구(64)의 상측에 위치할 수 있다. 또한, 상부 게이트부(63)의 상부에 소정의 브라켓(미도시)에 의해 고정될 수 있다.
하부 게이트부(62)가 수평 방향으로 이동하여 관통홀(22)을 개방시키면, 카메라부(70)가 용융물(M)의 탕면을 촬영할 수 있다. 더욱 구체적으로, 카메라부(70)는 상부 게이트부(63)에 형성된 개구(64)와 개구(64)의 하측에 위치하는 관통홀(22)을 통하여 용융물(M)의 탕면 영상을 원활하게 촬영할 수 있다.
카메라부(70)의 촬영이 끝나면 하부 게이트부(62)가 복귀하여 관통홀(22)과 개구(64) 사이를 폐쇄할 수 있다. 한편, 샘플링부(50)의 하강 시에는, 상부 게이트부(63)와 하부 게이트부(62)와 카메라부(70)가 함께 수평 방향으로 이동하여 관통홀(22)에서 멀어질 수 있다.
카메라부(70)는, 탕면 영상을 생성하는 카메라(72), 카메라(72)가 수용되는 하우징(71), 하우징(71)과 카메라(72) 사이에 퍼지 가스를 주입하는 퍼지 유로(74) 및 하우징(71)의 내부에 냉매를 순환시키는 냉각 유로(73)를 포함할 수 있다. 카메라(72)는 핀 형상일 수 있고, 카메라(72)의 중심축(L2)이 상하 방향의 축(L1)에 대하여 소정 각도(θ)로 경사질 수 있다. 즉, 카메라(72)는 상하 방향('연직 방향'이라고도 한다)에 대하여 사선으로 설치될 수 있다. 하우징(71)은 중공형의 환봉 형상일 수 있고, 내부에 카메라(72)가 삽입될 수 있다. 냉각 유로(73)는 냉매 공급원(미도시)에 연결될 수 있고, 냉매로서 예컨대 물을 공급받을 수 있다.
하우징(71)의 하단부는 카메라(72)의 하측으로 돌출되어 링 형상으로 형성될 수 있다. 하우징(71)의 하단부와 카메라(72) 사이의 공간에 퍼지 가스를 불어 넣으면, 카메라(72)를 각종 비산물과 스플래시(s')로부터 보호할 수 있다.
이를 위해, 퍼지 유로(74)가 돌출부를 관통하도록 형성될 수 있다. 또한, 퍼지 유로(74)의 단부(출구)가 돌출부의 내주면에 위치할 수 있다. 퍼지 유로(74)는 퍼지 가스 공급원(미도시)에 연결되고, 퍼지 가스를 공급받을 수 있다. 퍼지 가스는 예컨대 아르곤 가스, 질소 가스 및 공기 중 선택되는 적어도 1종 이상의 가스일 수 있다.
탕면 영상은 단시점 탕면 영상일 수 있다. 즉, 카메라(72)는 탕면을 촬영하여 단시점 탕면 영상을 생성할 수 있다. 이때, 단시점은 시점(viewpoint)이 하나인 것을 의미한다. 단시점 영상은 하나의 시점으로 한 위치에서 촬영된 영상을 의미한다. 단시점 영상에 반대되는 개념으로는 스테레오 영상 또는 다시점 영상이 있다.
탕면 영상이 하나의 카메라(72)에 의하여 촬영된다는 점에서, 탕면 영상을 1채널 단시점 탕면 영상이라고 할 수도 있다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 촬영 영역은 카메라(72)의 촬영 영역을 의미한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 영상으로부터 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 설명한다.
제어부(미도시)는 카메라부(70)로부터 획득한 탕면 영상과 카메라부(70)의 설치 정보와 카메라부(70)의 성능 정보를 이용하여 나탕 크기를 산출하고, 산출된 나탕 크기를 이용하여 노즐부(11)에 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다.
카메라부(70)의 설치 정보를 카메라 설치 정보 혹은 설치 정보라고 간단하게 지칭한다. 설치 정보는 구체적으로 카메라(72)의 설치 높이 및 설치 각도를 포함할 수 있다. 카메라부(70)의 성능 정보를 카메라 성능 정보 혹은 성능 정보라고 간단하게 지칭한다. 성능 정보는 구체적으로 카메라(72)의 화각 및 해상도를 포함할 수 있다. 카메라(72)의 설치 높이를 간단히 설치 높이라 지칭하고, 카메라(72)의 설치 각도를 간단히 설치 각도라 지칭한다. 또한, 카메라(72)의 화각을 간단히 화각이라 지칭하고, 카메라(72)의 해상도를 간단히 해상도라 지칭한다.
설치 각도는 카메라(72)의 설치 구조로부터 측정될 수 있고, 화각 및 해상도는 카메라(72)의 제조사 혹은 유통사에서 제공된 데이터 시트에서 확인할 수 있다. 설치 각도, 화각 및 해상도는 제어부에 미리 입력될 수 있다.
화각은 카메라(72)가 촬영할 수 있는 피사체의 범위를 광학계 예컨대 렌즈를 기준점으로 하여 각도로 나타낸 것이다. 해상도는 촬영된 영상을 구성하는 픽셀의 개수를 의미한다. 픽셀은 촬영된 영상을 구성하는 최소 단위의 화소를 의미한다.
제어부는 미리 입력된 설치 정보와 성능 정보를 이용하여 따라 카메라부(70)에서 촬영되는 하나의 단시점 탕면 영상만으로 나탕 크기를 정확하게 산출할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 다시점 영상 혹은 깊이 영상 혹은 복수의 단시점 영상을 사용하지 아니하고, 하나의 단시점 탕면 영상으로부터 정확한 크기로 나탕 크기를 산출할 수 있다. 즉, 제어부에 의해 하나의 카메라부(70)만으로 정확한 크기로 나탕(N) 크기를 산출할 수 있다. 여기서, 나탕(N) 크기는 구체적으로 나탕(N)면적을 의미한다.
이하, 제어부의 구성과 작동 방식을 설명한다. 제어부는 도출기, 제1산출기, 분석기, 제2산출기 및 유랑 제어기를 포함할 수 있다. 한편, 이하에서 제시되는 수치들은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
제어부가 탕면 영상으로부터 나탕 크기를 정확하게 산출하기 위해서는, 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하고, 픽셀 수에 따른 나탕(N)의 크기를 계산해야 한다. 이때, 픽셀 수에 따른 나탕 크기를 계산하기 위해서는 촬영 영역의 픽셀 크기가 필요하다. 또한, 촬영 영역의 픽셀 크기를 계산하기 위해서는 용융물(M)의 탕면에 대한 설치 높이가 필요하다.
도출기는 용융물(M)의 탕면에 대한 설치 높이를 도출할 수 있다. 더욱 상세하게는, 도출기는 카메라부(70)의 설치 위치와 용기부(10) 내의 용융물량을 이용하여 용융물(M)의 탕면에 대한 설치 높이를 산출하거나, 혹은, 측정할 수 있다. 여기서, 카메라부(70)의 설치 위치는 상세하게는, 카메라(72)의 설치 위치이고, 용융물량은 용융물 중량이다. 도출기가 용융물(M)의 탕면에 대한 설치 높이를 산출하는 방식을 설명한다.
도 3을 참조하면, 탕면에 대한 설치 높이(H)는 용기부(10)의 상단부에서 카메라(72)까지의 높이인 제1높이(Ha)와, 용기부(10)의 상단부에서 탕면까지의 높이인 제2높이(Hb)를 포함한다. 제1높이(Ha)는 용기부(10)와 커버부(20)의 형상과 설치 구조 및 카메라부(70)의 설치 위치로부터 계산되어지거나, 측정될 수 있다. 제1높이(Ha)는 도출기에 미리 입력될 수 있다.
제2높이(Hb)는 용기부(10) 내의 용융물량, 미리 알고있는 용융물(M) 중량과 탕면 높이 정보 및 비례식을 이용하여 산출할 수 있다.
미리 알고있는 용융물(M) 중량과 탕면 높이 정보는 표 1과 같다.
용융물 중량(w) 탕면 높이(Hb)
1 345톤 400mm
2 250톤 1000mm
여기서, 용융물 중량과 탕면 높이는 반비례 관계이다. 그 이유는 용융물 중량이 작을수록 탕면의 높이가 낮고, 이에, 탕면이 용기부(10)의 상단부에서 멀어지기 때문이다.
미리 주어진 용융물(M) 중량과 탕면 높이 정보는 예컨대 축소 모형 실험 결과로부터 획득하거나, 이전 회차의 용융물(M)의 정련 공정들을 여러 번 수행하면서 용융물(M)의 탕면 높이를 실측하여 획득할 수 있다. 이 값들은 도출기에 미리 입력될 수 있다.
비례식은 수학식 1과 같다.
(수학식 1)
Hbt = [(Hb2－Hb1)÷(w1－w2)]×(w1－wt)＋Hb1
여기서, w1은 미리 주어진 용융물 중량의 첫번째 값, w2는 미리 주어진 용융물 중량의 두번째 값, Hb1은 미리 주어진 탕면 높이의 첫번째 값, Hb2는 미리 주어진 탕면 높이의 두번째 값을 의미한다. wt는 용기부(10)에 수용된 용융물(M)의 중량을 의미한다. Hbt는 용기부(10)에 수용된 용융물(M)에 대한 제2높이 값이다.
예컨대 이번 회차에서 용기부(10)에 수용된 용융물(M)의 중량이 320톤이면, 제2높이(Hb)는 수학식 1에 따라 558mm가 된다(소수점 이하 반올림). 제1높이(Ha)가 1,434mm이면, 탕면에 대한 설치 높이(H)는 1992mm로 구해질 수 있다.
여기서, 상술한 수치는 도출기의 설명을 위한 일 예시일 뿐이다.
물론, 용기부(10)의 내부 공간의 형상 및 크기와 용융물(M)의 체적을 이용하여 제2높이(Hb)를 구할 수도 있다.
도출기가 용융물(M)의 탕면에 대한 설치 높이를 측정하는 경우, 도출기는 물리적인 수단을 구비할 수 있다. 예컨대 적외선 거리 측정기가 도출부에 구비될 수 있다. 이 경우, 적외선 거리 측정기는 예컨대 샘플링부(70)에 부착될 수 있고, 카메라부(70)와 용융물(M)의 탕면 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1산출기는 설치 높이(H)와 설치 각도와 화각과 해상도를 이용하여, 카메라(72)의 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 2와 수학식 3이 사용될 수 있다. 한편, 상술한 설치 각도는 상하 뱡향에 대한 카메라(72)의 중심축(L2)의 기울기를 의미한다.
여기서, 제1산출기가 픽셀 크기 산출에 설치 높이와 설치 각도와 화각과 해상도를 모두 이용하기 때문에, 하나의 카메라(72)가 커버부(20)의 가장자리부측에 경사지게 설치된 구조를 반영하여 카메라(72)의 촬영 영역의 픽셀 크기를 정확하게 산출할 수 있다. 이를테면, 제1산출기는 카메라(72)의 관찰 범위와 설치 정보를 토대로 하여 카메라(72)의 설치 각도가 반영된 촬영 영역의 픽셀 크기를 정확하게 구할 수 있다.
미리 입력된 해상도가 640×480픽셀이고, 설치 각도(θ1)가 15°이고, 화각(θ1)이 55°이며, 카메라부(70)가 카메라부(70)의 촬영 영역의 가로변과 세로변 중 가로변에 대하여 경사지게 설치되는 것을 기준으로, 제1산출기에서 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 방식을 구체적으로 설명한다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여 카메라부(70)의 촬영 영역을 간단히 촬영 영역이라 지칭한다. 이때, 촬영 영역의 가로변은 x축 방향으로 연장된 변일 수 있고, 촬영 영역의 세로변은 Y축 방향으로 연장된 변일 수 있다.
(수학식 2)
(수학식 2-1) X1 = tan((0.5 × θ2) － θ1) × H
(수학식 2-2) X2 = tan((0.5 × θ2) ＋ θ1) × H
(수학식 2-3) X = X1 ＋ X2
(수학식 2-4) Y = 2 × tan(0.5 × θ2) × H
여기서, θ1은 설치 각도이고, θ2는 화각이다. H는 탕면에 대한 설치 높이이다.
우선, 촬영 영역의 가로변(X)의 길이를 구한다. 촬영 영역의 가로변(X)은 카메라부(70)가 기울어진 방향의 변이다. 계산이 용이하도록, 촬영 영역의 가로변(X)을 제1선분(X1) 및 제2선분(X2)으로 나눈다. 제1선분(X1)은 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)에서 촬영 영역의 가로변(X)에 내린 제1수선(L1X)의 발을 촬영 영역의 가로변(X)의 일 끝단에 연결한 선분이다. 또한, 제2선분은 제1수선(L1X)의 발을 촬영 영역의 가로변(X)의 타 끝단에 연결한 선분이다. 한편, L2는 카메라부(70)의 중심축을 나타낸다. P2는 촬영 영역이 위치하는 지점 즉, 탕면 레벨을 나타낸다.
제1선분(X1)의 길이는 수학식 2-1을 이용하여 구할 수 있다. 제1빗변(L3)과 제1수선(L1X)의 사잇각을 구하고, 탄젠트의 정의를 이용하여 수학식 2-1과 같이 제1선분(X1)의 길이를 계산할 수 있다. 이때, 제1빗변(L3)은 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)과 촬영 영역의 가로변(X)의 일 끝단을 연결한 선분이다.
제2선분(X2)의 길이는 수학식 2-2를 이용하여 구할 수 있다. 제2빗변(L4)과 제1수선(L1X)의 사잇각을 구하고, 탄젠트의 정의를 이용하여 수학식 2-2와 같이 제2선분(X2)의 길이를 계산할 수 있다. 이때, 제2빗변(L4)은 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)과 촬영 영역의 가로변(X)의 타 끝단을 연결한 선분이다.
수학식 2-3을 이용하여 제1선분(X1)과 제2선분(X2)을 더하여 촬영 영역의 가로변(X)의 길이를 계산한다. 용융물(M) 중량이 320톤이고, 설치 높이(H)가 1,992mm이고, 해상도가 640×480픽셀이고, 설치 각도(θ1)가 15°이고, 화각(θ1)이 55°일 때, 촬영 영역의 가로변(X)의 길이를 계산하여, 2,267mm의 값을 얻었다. 이때, 계산 시 소수점 이하를 반올림하였다.
촬영 영역의 세로변(Y)의 길이를 구한다. 수학식 2-4를 이용하여, 촬영 영역의 세로변(Y)의 길이를 구할 수 있다. 촬영 영역의 세로변(Y)은 카메라부(70)가 기울어지지 않은 방향의 변이므로, 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)에서 촬영 영역의 세로변(Y)으로 내린 제2수선(L1Y)이 촬영 영역의 세로변(Y)과 직각을 이룬다. 따라서, 제3빗변(L5)과 제2수선(L1Y)의 사잇각을 구하거나, 또는, 제4빗변(L6)과 제2수선(L1Y)의 사잇각을 구하고, 탄젠트의 정의를 이용하여 수학식 2-4와 같이 촬영 영역의 세로변(Y)의 크기를 계산할 수 있다.
제3빗변(L5)은 촬영 영역의 세로변(Y)의 일 끝단과 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)을 연결한 선분이고, 제4빗변(L6)은 촬영 영역의 세로변(Y)의 타 끝단과 카메라부(70)가 설치된 지점(P1)을 연결한 선분이다. 한편, 제3빗변(L5)과 제4빗변(L6)은 제2수선(L1Y)에 대해 대칭할 수 있다.
용융물(M) 중량이 320톤이고, 설치 높이(H)가 1,992mm이고, 해상도가 640×480픽셀이고, 설치 각도(θ1)가 15°이고, 화각(θ1)이 55°일 때, 촬영 영역의 세로변(Y)의 길이를 계산하여, 2,074mm의 값을 얻었다. 이때, 계산 시 소수점 이하를 반올림하였다.
즉, 카메라부(70)는 용융물(M)의 탕면과 동일 높이의 소정 평면 상에서 기울어진 방향 예컨대 x축 방향으로 2,267mm의 크기, 기울어지지 않은 방향 예컨대 y축 방향으로 2,074mm의 크기에 해당하는 촬영 영역을 촬영하여 탕면 영상을 생성할 수 있다.
(수학식 3)
(수학식 3-1) dX = X ÷ 가로 해상도
(수학식 3-2) dY = Y ÷ 세로 해상도
(수학식 3-3) dA = dX × dY
여기서, 가로 해상도는 640픽셀이고, 세로 해상도는 480픽셀이다. X는 촬영 영역의 가로변의 길이로서, 그 값은 2,267mm이다. 또한, Y는 촬영 영역의 세로변의 길이로서, 그 값은 2,074mm이다. 물론, 이러한 수치는 제1산출기에서 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 방식을 구체적으로 설명하기 위한 일 예시이다. 여기서, 픽셀 크기는 1픽셀의 크기이다.
다음으로, 촬영 영역의 가로변 픽셀 길이(dX)를 구한다. 수학식 3-1을 이용하면, 촬영 영역의 가로변 픽셀 길이(dX)는 3.54mm로 계산될 수 있다. 촬영 영역의 세로변 픽셀 길이(dY)를 구한다. 수학식 3-2를 이용하면, 촬영 영역의 세로변 픽셀 길이(dY)는 4.32mm로 계산될 수 있다. 계산 시 소수점 이하 세번째 자리를 반올림하였다.
다음으로, 촬영 영역의 가로변 픽셀 길이(dX)와 촬영 영역의 세로변 픽셀 길이(dY)를 이용하여 촬영 영역의 픽셀 크기(dA)를 계산한다. 이때, 수학식 3-3을 이용하여, 촬영 영역의 가로변 픽셀 길이(dX)와 촬영 영역의 세로변 픽셀 길이(dY)를 곱하여, 촬영 영역의 픽셀 크기(dA)을 15.2928 mm2으로 계산할 수 있다.
이처럼 제1산출기는 설치 각도, 화각 및 설치 높이를 알면 촬영 영역의 가로변 길이와 세로변 길이를 구할 수 있고, 촬영 영역의 가로변 길이와 세로변 길이를 구한 후 해상도를 이용해서 촬영 영역의 픽셀 크기를 구할 수 있다.
한편, 카메라(72)는 가로 해상도와 세로 해상도가 언제든 바뀔 수 있다. 예컨대 카메라(72)가 하우징(71)내에 설치될 때, 카메라(72)의 중심축에 대하여 항상 같은 각도로 고정되지 않아서 카메라(720)의 가로 해상도와 세로 해상도가 바뀔 수 있다. 이처럼 카메라(72)의 가로 해상도 값과 세로 해상도 값이 서로 바뀌더라도, 촬영 영역의 픽셀 크기(dA)를 동일하게 구할 수 있다.
예컨대 가로 해상도를 480 픽셀로 정하고, 세로 해상도를 640 픽셀로 하여, 촬영 영역의 가로변 픽셀 길이를 구하고, 촬영 영역의 세로변 픽셀 길이를 구하고, 촬영 영역의 픽셀 크기(dA)를 계산하면, 그 결과가 15.2928 mm2으로 동일하게 계산될 수 있다. 즉, 상술한 일련의 계산을 통하여 촬영 영역의 픽셀 크기(dA)를 동일하게 구할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 영상으로부터 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 촬영된 탕면 영상을 보여주는 사진이고, 도 6의 (b)는 나탕 영역을 표시한 탕면 영상을 보여주는 사진이고, 도 6의 (c)는 이진화 처리한 탕면 영상을 보여주는 사진이다.
도 6을 참조하면, 분석기는 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석할 수 있다. 구체적으로, 분석기는 탕면 영상의 해상도에 따른 밝기를 통해 나탕 영역의 픽셀 수를 분석한다. 분석기는 촬영된 탕면 영상을 입력받는다. 이때, 탕면 영상에는 나탕(N)과 슬래그(S)가 각각 소정의 영역을 이루고 있다. 분석기는 미리 입력된 기준 밝기를 이용하여 나탕 영역과 슬래그 영역을 구분한다. 분석기는 탕면 영상을 이진화 처리하고, 이진화 처리된 탕면 영상의 픽셀들 중, 기준 밝기보다 밝은 픽셀들을 나탕 영역의 픽셀들로 구분하고, 기준 밝기보다 어두운 픽셀들을 슬래그 영역의 픽셀들로 구분한다. 분석기는 나탕 영역의 픽셀들과 슬래그 영역의 픽셀들의 경계에 폐곡선을 그린 후, 폐곡선 내의 픽셀 수를 카운트하여 카운트된 픽셀 개수를 나탕 영역의 픽셀 수로 도출할 수 있다. 여기서, 폐곡선이 복수개이면 각각의 폐곡선 별로 픽셀 수를 도출한 후, 가장 큰 값을 나탕 영역의 픽셀 수로 선택할 수 있다.
기준 밝기는 탕면 영상에서 나탕과 슬래그를 구분할 수 있는 정도의 밝기이면 어떠한 밝기를 기준 밝기로 하여도 무방하다.
제2산출기는 나탕 영역의 픽셀 수와 산출된 촬영 영역의 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산할 수 있다. 예컨대 제2산출기는 분석기에서 도출한 픽셀 수를 제2산출기에서 산출한 픽셀 크기에 곱하여 나탕 크기를 계산할 수 있다.
유량 제어기는 제2산출기에서 계산된 나탕 크기에 따라 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 유량 제어기는 나탕 크기를 미리 입력된 기준 크기와 대비하고, 대비 결과에 따라 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다. 유량 제어기는 계산된 나탕 크기가 기준 크기보다 작으면 가스(g)의 유량을 증가시키고, 기준 크기보다 크면 가스(g)의 유량을 감소시킨다. 이러한 제어에 의해, 나탕 크기가 기준 크기를 추종할 수 있다. 유량 제어기의 이 같은 제어를 예컨대 나탕(N)의 면적을 이용한 제어라고 지칭할 수 있다.
반면, 유량 제어기는 나탕 크기를 변환하여 변환 크기를 구하고, 변환 크기를 미리 입력된 기준 변환 크기와 대비하여, 대비 결과에 따라 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다.
(수학식 4)
Deq = sqrt(나탕 크기 × 4/π)
여기서, sqrt는 루트, Deq는 변환 크기를 의미한다. 변환 크기(Deq)는 길이의 차원을 가지는 값일 수 있다. 반면, 나탕 크기는 넓이의 차원을 가지는 값일 수 있다.
변환 크기(Deq)는 나탕 크기(면적)와 동일한 크기(면적)의 원을 상정하고, 해당 원의 직경을 구하여, 구한 직경을 변환 크기(Deq)로 정한 것이다. 유량 제어기는 수학식 4를 사용하여, 변환 크기(Deq)를 구할 수 있다. 즉, 2차원 값을 가지는 나탕 크기를 1차원 값을 가지는 변환 크기로 변환하여 차원을 낮출 수 있다.
그리고 유량 제어기는 변환 크기(Deq)에 따라 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 유량 제어기는 변환 크기(Deq)를 미리 입력된 기준 변환 크기와 대비하고, 대비 결과에 따라 노즐부(11)로 공급되는 가스(g)의 유량을 조절할 수 있다. 유량 제어기는 변환 크기(Deq)가 기준 변환 크기보다 작으면 가스(g)의 유량을 증가시키고, 기준 변환 크기보다 크면 가스(g)의 유량을 감소시킨다. 이에 의해 나탕의 변환 크기(Deq)가 기준 변환 크기를 추종할 수 있다. 유량 제어기의 이러한 제어를 변환 크기(Deq)를 이용한 제어라고 지칭할 수 있다.
탕면에 형성되는 나탕의 형상은 예컨대 직사각형이나 원형으로 일정한 것이 아니라, 도 6에 도시된 것처럼 불규칙한 형상을 가진다. 기준 크기가 탕면의 실제 형상을 반영하기 어려운 만큼, 기준 크기를 정할 때, 탕면 형상을 원형으로 가정하면 기준 크기를 쉽게 정할 수 있다. 여기서, 기준 변환 크기는 기준 크기와 동일한 면적을 가지는 원형으로 가정한 탕면 형상의 직경을 기준 변환 크기라고 한다. 따라서, 유량 제어기는 변환 크기를 이용하여 보다 편리한 제어가 가능하다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 방법을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 정련 방법은 엘에프 정련 공정에 적용될 수 있다. 즉, 정련 방법은 엘에프 정련 방법일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정련 방법은, 용융물(M)이 담긴 용기부(10)를 마련하는 과정, 용융물(M)에 가스(g)를 취입하며 버블링하는 과정, 카메라(72)로 용융물(M)의 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정, 탕면 영상과 카메라(72)의 설치 정보와 카메라(72)의 성능 정보를 이용하여 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 과정을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 방법은, 용기부(10)를 마련하는 과정과 버블링하는 과정 사이에, 전극봉(30)을 이용하여 용융물(M)의 상부에 아크를 생성하는 과정을 더 포함할 수 있다. 또한, 아크를 생성하는 과정과 버블링하는 과정 사이에, 용융물(M)에 투입물을 투입하여 용융물(M)의 성분을 조정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 성분을 조정하는 과정과 아크를 생성하는 과정과 버블링하는 과정을 통칭하여 엘에프 정련 과정이라고 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 정련 방법은, 나탕 크기를 산출하는 과정 이후에, 나탕 크기를 이용하여 가스 유량을 조절하는 과정을 더 포함할 수 있다.
한편, 설치 정보는 상기 카메라의 설치 높이 및 설치 각도를 포함하고, 성능 정보는 카메라의 화각 및 해상도를 포함할 수 있다. 탕면 영상을 생성하는 과정은, 하나의 카메라(72)로 탕면을 촬영하여 탕면의 단시점 탕면 영상을 생성하는 과정일 수 있다.
먼저, 용융물(M)이 담긴 용기부(10)를 마련한다. 예컨대 용융물(M)은 엘에프 정련 공정을 수행하기 위해 준비된 용강일 수 있다. 즉, 전로 정련 공정에서 생산된 용강을 용기부(10)에 출강한다. 이후, 용기부(10)를 이송하여, 커버부(20) 아래에 위치시킨다. 그리고 커버부(30)를 하강시켜 용기부(10)의 개방된 상부에 커버부(20)를 장착한다.
이후, 투입부(40)를 하강시키고, 투입구(21)를 개방하며, 투입구(21)를 통하여 투입부(40)에 수용된 투입물을 용융물(M)에 투입한다. 이에, 용융물(M)의 성분 조성을 조정할 수 있다. 이때, 노즐부(11)를 이용하여 용융물(M)에 가스(g)의 강한 버블링을 수행한다(도 1 참조). 이때, 상부 게이트부(63)와 하부 게이트부(62)에 의하여 관통홀(22)은 폐쇄된 상태이다. 용융물(M)의 성분 조정이 끝나면, 가스(g)의 강한 버블링을 종료하고, 투입구(21)를 폐쇄한다.
이후, 전극봉(30)을 하강시켜 슬래그(S)에 침지시키고, 전극봉(30)을 이용하여 용융물(M)의 상부에 아크를 발생시킨다. 이 과정을 통하여 용융물(M)의 온도를 승온시킨다(도 2 참조). 용융물(M)의 승온이 끝나면 전극봉(30)을 상승시킨다.
이후, 하부 게이트부(62)를 수평 이동시켜 관통홀(22)의 외측으로 이동시키고, 상부 게이트부(63)에 형성된 개구(64)를 통하여 카메라(72)에 탕면을 노출시킨다. 이후, 노즐부(11)를 이용하여 용융물(M)의 가스(g)를 취입하며, 약한 버블링을 수행한다(도 3 참조). 이와 함께, 카메라(72)로 용융물의 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성한다. 더욱 구체적으로, 카메라(72)를 상하 방향으로 소정의 각도로 기울어지게 하여, 카메라(72)가 경사진 상태로 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성할 수 있다. 즉, 탕면에 대하여 사선으로 설치된 카메라(72)로 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성한다.
한편, 카메라(72)로 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정 중에, 카메라가 수용된 하우징(71)의 내부에 냉매를 순환시키고, 하우징(71)과 카메라(72) 사이에 퍼지 가스를 주입한다. 이에, 카메라(72)가 탕면을 촬영하는 동안에 카메라(72)가 고온의 열기와 비산물로부터 보호될 수 있다.
이후, 약한 버블링 과정을 계속 진행하면서, 탕면 영상과 카메라의 설치 정보와 카메라의 성능 정보를 이용하여 탕면 중의 나탕 크기를 산출한다.
즉, 제어부의 도출기를 이용하여 탕면에 대한 설치 높이를 도출하고, 제어부의 제1산출기를 이용하여, 설치 높이와 설치 각도와 화각과 해상도를 이용하여, 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출한다. 이후, 제어부의 분석기를 이용하여, 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석한다. 이후, 제어부의 제2산출기를 이용하여, 픽셀 수 및 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산한다. 탕면에 대한 설치 높이를 도출하는 과정과, 픽셀 크기를 산출하는 과정과, 픽셀 수를 분석하는 과정과, 나탕 크기를 계산하는 과정의 구체적인 내용은 상술한 정련 장치의 제어부를 설명하면서 상세하게 설명하였으므로, 이하에서는 간단하게 설명하기로 한다.
먼저, 설치 높이를 도출하는 과정은 다음과 같다. 카메라(72)의 설치 위치를 이용하여 카메라(72)로부터 용기부(10)의 상단부까지의 제1높이(Ha)를 구한다. 드리고 용기부(10) 내의 용융물량을 이용하여 용기부(10)의 상단부에서 탕면까지의 제2높이(Hb)를 구한다. 이후, 제1높이 및 제2높이를 합하여 설치 높이(H)를 산출할 수 있다.
여기서, 제2높이(Hb)를 구하는 과정은 다음과 같다. 미리 알고있는 용융물량과 탕면 높이 정보를 이용하여 용융물량과 탕면 높이의 비례 관계를 상술한 수학식 1과 같이 수립하고, 수학식 1을 이용하여 용기부 내의 용융물량에 대한 탕면 높이를 추정하여 추정된 높이를 제2높이로 구할 수 있다.
픽셀 크기를 산출하는 과정은 다음과 같다. 설치 높이(H), 설치 각도(θ1) 및 화각(θ2)을 이용하여 촬영 영역의 기울어진 방향의 제1길이 예컨대 촬영 영역의 가로변(X)의 길이를 구하고, 설치 높이 및 화각을 이용하여 촬영 영역의 기울어지지 않은 방향의 제2길이 예컨대 촬영 영역의 세로변(Y)의 길이를 구한 후, 제1길이와 제2길이를 이용하여, 촬영 영역의 크기(A)를 구한다. 이후, 촬영 영역의 크기과 해상도를 이용하여 픽셀 크기(dA)를 구한다. 이 과정에서 상술한 수학식 2와 수학식 3이 사용된다.
픽셀 수를 분석하는 과정은 다음과 같다. 탕면 영상을 밝은 부분과 어두운 부분으로 이진화 처리하여 밝은 부분과 어두운 부분의 경계에 폐곡선을 그린다. 이후, 폐곡선 내의 픽셀 수를 카운트하여 픽셀 수로 도출할 수 있다. 이때, 폐곡선이 복수이면, 각 폐곡선별로 픽셀 수를 카운트하여 가장 큰 값을 선택하여 픽셀 수로 도출할 수 있다.
나탕 크기를 계산하는 과정은 다음과 같다. 픽셀 수와 픽셀 크기를 곱하여 나탕 크기를 산출한다. 이후, 상술한 수학식 4를 사용하여, 나탕 면적과 동일 면적을 갖는 원 형상으로 나탕 형상을 전환하고, 원 형상으로 전환된 나탕 형상의 직경을 구하여 나탕의 변환 크기를 구할 수도 있다.
이후, 제어부의 유량 제어기를 이용하여 나탕 크기에 따라 가스 유량을 조절한다. 즉, 유량 제어기는 나탕 크기를 미리 입력된 기준 크기와 대비하고, 나탕 크기가 기준 크기에 포함되면 가스 유량을 유지한다. 또는, 유량 제어기는 나탕 크기가 기준 크기보다 작으면, 노즐부(11)로 공급되는 가스 유량을 증가시킨다. 또는, 유량 제어기는 나탕 크기가 기준 크기보다 크면 노즐부(11)로 공급되는 가스 유량을 감소시킨다.
또는, 유량 제어기는 나탕의 변환 크기를 이용하여 가스 유량을 조절할 수도 있다. 이때, 상술한 나탕의 변환 크기는 직경 즉, 길이 차원(1차원)의 값을 가진다. 반면, 나탕 크기는 면적 즉, 넓이 차원(2차원)의 값을 가진다. 나탕의 변환 크기를 이용한 제어는 직관적인 모니터링이 가능하여 공정의 수행이 용이할 수 있다.
유량 제어기가 변환 크기를 이용하여 가스 유량을 제어하는 과정의 구체적인 내용은 상술한 정련 장치의 제어부를 설명하면서 상세히 설명하였으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
가스(g)를 용융물(M)에 약하게 취입하며 약한 버블링을 하는 과정에서 개재물이 용융물(M)의 탕면으로 부상 분리되어 슬래그(S)에 포집되는데, 나탕이 불가피하게 발생한다. 이때, 유량 제어기가 제2산출기에서 산출된 나탕 크기를 유량 제어기에 미리 입력된 기준 크기와 대비하여, 그 결과에 따라 노즐부(11)로의 가스 공급량을 상술한 바와 같이 조절함으로써, 약한 버블링 중에 나탕(N)의 크기가 기준 크기로 유지될 수 있다. 따라서, 용융물(M)의 교반이 최대화되면서, 외래성 개재물의 생성이 최소화 혹은 억제될 수 있다.
가스(g)의 약한 버블링이 종료되면, 노즐부(11)로의 가스(g)의 공급을 중단하고, 커버부(20)를 상승시킨 후, 후속 공정으로 용기부(10)를 이송한다. 후속 공정은 예컨대 진공 탈가스 공정 또는 연속 주조 공정일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제어부가 나탕의 크기를 정량화할 수 있고, 이렇게 정량화된 나탕의 크기를 이용하여, 나탕의 크기가 기준 크기를 추종하도록 가스 공급을 제어할 수 있다. 이에, 다이나믹한 가스의 유량 제어가 가능하여, 정련 공정 예컨대 엘에프 정련 공정의 품질을 최적의 품질로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 상부가 개방되고, 내부에 용융물을 정련할 수 있는 공간이 형성되는 용기부;
    가스를 취입할 수 있도록 형성되고, 상기 용기부에 설치되는 노즐부;
    상기 용기부의 상측에 설치되고, 상기 용융물의 탕면을 촬영하는 카메라부;
    상기 카메라부로부터 획득한 탕면 영상과 상기 카메라부의 설치 정보와 상기 카메라부의 성능 정보를 이용하여 상기 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 제어부;를 포함하는 정련 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기부의 개방된 상부를 커버하도록 장착되는 커버부;를 더 포함하고,
    상기 커버부는 일측에 관통홀이 형성되고,
    하나의 상기 카메라부가 상기 관통홀의 상측에 위치하는 정련 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버부를 관통하도록 장착되는 전극봉;을 더 포함하고,
    상기 커버부는 중심부에 상기 전극봉이 위치하고, 가장자리부에 상기 관통홀이 위치하며.
    상기 카메라부는 경사지게 설치되는 정련 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 관통홀과 상기 카메라부 사이에 배치되고, 상호 적층되며, 각기 수평 이동될 수 있는 게이트부들;을 더 포함하고,
    상기 게이트부들 중 어느 하나는 상기 관통홀보다 작은 개구가 형성되며,
    상기 카메라부는 상기 개구의 상측에 위치하고, 상기 개구가 형성된 게이트부의 상부에 고정되는 정련 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라부는,
    상기 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 카메라;
    상기 카메라가 수용되는 하우징;
    상기 하우징과 상기 카메라 사이에 퍼지 가스를 주입하는 퍼지 유로; 및
    상기 하우징의 내부에 냉매를 순환시키는 냉각 유로;를 포함하는 정련 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탕면 영상은 단시점 탕면 영상이고,
    상기 설치 정보는 상기 카메라부의 설치 높이 및 설치 각도를 포함하고,
    상기 성능 정보는 상기 카메라부의 화각 및 해상도를 포함하는 정련 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 탕면에 대한 상기 설치 높이를 도출하는 도출기;
    상기 설치 높이, 상기 설치 각도, 상기 화각 및 상기 해상도를 이용하여, 상기 카메라의 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 제1산출기;
    상기 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 분석기;
    상기 픽셀 수 및 상기 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산하는 제2산출기;를 포함하는 정련 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 나탕 크기에 따라 상기 노즐부로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 유량 제어기;를 더 포함하는 정련 장치.
  9. 용융물이 담긴 용기부를 마련하는 과정;
    상기 용융물에 가스를 취입하며 버블링하는 과정;
    카메라로 상기 용융물의 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정;
    상기 탕면 영상과 상기 카메라의 설치 정보와 상기 카메라의 성능 정보를 이용하여 상기 탕면 중의 나탕 크기를 산출하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 설치 정보는 상기 카메라의 설치 높이 및 설치 각도를 포함하고,
    상기 성능 정보는 상기 카메라의 화각 및 해상도를 포함하며,
    상기 탕면 영상을 생성하는 과정은,
    하나의 상기 카메라로 상기 탕면을 촬영하여 상기 탕면의 단시점 탕면 영상을 생성하는 과정인 정련 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 탕면 영상을 생성하는 과정은,
    상기 카메라를 상하 방향에 대하여 기울어지게 하여, 상기 카메라가 경사진 상태로 상기 탕면을 촬영하여 탕면 영상을 생성하는 과정을 포함하는 정련 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 탕면 영상을 생성하는 과정 중에,
    상기 카메라가 수용된 하우징의 내부에 냉매를 순환시키는 과정;
    상기 하우징과 상기 카메라 사이에 퍼지 가스를 주입하는 과정;을 더 포함하는 정련 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 나탕 크기를 산출하는 과정은,
    상기 탕면에 대한 상기 설치 높이를 도출하는 과정;
    상기 설치 높이, 상기 설치 각도, 상기 화각 및 상기 해상도를 이용하여, 상기 카메라의 촬영 영역의 픽셀 크기를 산출하는 과정;
    상기 탕면 영상에 포함된 나탕 영역의 픽셀 수를 분석하는 과정;
    상기 픽셀 수 및 상기 픽셀 크기를 이용하여 나탕 크기를 계산하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 설치 높이를 도출하는 과정은,
    상기 카메라의 설치 위치를 이용하여 상기 카메라로부터 상기 용기부의 상단부까지의 제1높이를 구하는 과정;
    상기 용기부 내의 용융물량을 이용하여 상기 용기부의 상단부에서 상기 탕면까지의 제2높이를 구하는 과정; 및
    상기 제1높이 및 상기 제2높이를 합하여 상기 설치 높이를 산출하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2높이를 구하는 과정은,
    미리 알고있는 용융물량과 탕면 높이 정보를 이용하여 용융물량과 탕면 높이의 비례 관계를 수립하고, 상기 비례 관계를 이용하여 상기 용기부 내의 용융물량에 대한 탕면 높이를 추정하여 제2높이를 구하는 과정을 포함하는 정련 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 픽셀 크기를 산출하는 과정은,
    상기 설치 높이, 상기 설치 각도 및 상기 화각을 이용하여 상기 촬영 영역의 기울어진 방향의 제1길이를 구하는 과정;
    상기 설치 높이 및 상기 화각을 이용하여 상기 촬영 영역의 기울어지지 않은 방향의 제2길이를 구하는 과정;
    상기 제1길이와 상기 제2길이를 이용하여, 상기 촬영 영역의 크기를 구하는 과정;
    상기 촬영 영역의 크기과 상기 해상도를 이용하여 상기 픽셀 크기를 구하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 픽셀 수를 분석하는 과정은,
    상기 탕면 영상을 밝은 부분과 어두운 부분으로 이진화 처리하여, 밝은 부분과 어두운 부분의 경계에 폐곡선을 그리는 과정;
    상기 폐곡선 내의 픽셀 수를 카운트하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 폐곡선이 복수이면, 각 폐곡선별로 픽셀 수를 카운트하여 가장 큰 값을 선택하는 정련 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 나탕 크기를 계산하는 과정은,
    상기 픽셀 수와 상기 픽셀 크기를 곱하여 나탕 크기를 산출하는 과정;
    상기 나탕 크기와 동일 크기를 갖는 원 형상으로 상기 나탕 형상을 전환하는 과정;
    상기 원 형상으로 전환된 나탕 형상의 직경을 구하여 나탕의 변환 크기를 구하는 과정;을 포함하는 정련 방법.
  20. 청구항 9에 있어서,
    상기 나탕 크기를 산출하는 과정 이후에,
    상기 나탕 크기를 이용하여 상기 가스의 유량을 조절하는 과정;을 더 포함하는 정련 방법.
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