KR100605689B1 - Method for measuring naked eye size of molten steel in ladle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제철공정중 제강공정에서 레이들에 담겨 있는 용강을 저취방법에 의하여 교반할 경우 나탕크기를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 용강이 수강된 레이들에서 복사되는 복사열을 이용하므로써 보다 객관적이고 보다 정확하고 보다 경제적으로 용강의 나탕크기를 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다. The present invention relates to a method for measuring the size of the hot water when the molten steel contained in the ladle in the steelmaking process during the steelmaking process by a low odor method, by using the radiant heat radiated from the ladle in which molten steel is taken The aim is to provide a method for measuring molten steel size accurately and more economically.
본 발명은 레이들 상부에서 복사되는 열을 이용하여 나탕크기를 측정하는 방법으로서, 관을 통하여 들어오는 용액의 온도와 나가는 용액의 온도의 차이, 용액의 유량을 이용하여 시간당 용액이 흡수하는 복사열을 구하고, 그 복사열과 나탕크기와의 관계를 이용하여 레이들내의 용강의 나탕크기를 측정하는 방법을 그 요지로 한다.The present invention is a method for measuring the size of the Natang using the heat radiated from the upper ladle, the difference between the temperature of the solution coming in through the tube and the temperature of the solution going out, using the flow rate of the solution to calculate the radiant heat absorbed by the solution per hour The main point is to measure the size of the molten steel in the ladle using the relation between the radiant heat and the size of the tang.
레이들, 나탕, 저취, 교반, 용강, 복사열Ladle, Natang, Low Odor, Stirring, Molten Steel, Radiant Heat
Description
도 1은 기체취입작업을 할때 나탕이 발생되는 모양을 나타내는 모식도Figure 1 is a schematic diagram showing the appearance of the rattles when the gas blowing operation
도 2는 실제 취입작업에서 기체가 외부로 누출되는 것을 설명하기 위한 모식도Figure 2 is a schematic diagram for explaining that the gas leaked to the outside in the actual blowing operation
도 3은 본 발명을 구현하기 위한 나탕측정장치의 일례를 나타내는 개략도3 is a schematic diagram showing an example of a molten metal measuring device for implementing the present invention;
도 4는 본 발명에 따라 나탕크기 측정한 값과 실제측정한 값과의 상관성을 나타내는 그래프Figure 4 is a graph showing the correlation between the Natang size measured value and the actual measured value in accordance with the present invention
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on main parts of drawing
1... 레이들 2...용강 3...슬래그 4... 나탕1
10...관 11...입측온도계 12...출측온도계10
14...복사열 차단판 20... 용강온도측정용 열전대14 ... radiant heat shield 20 ... Thermocouple for molten steel temperature measurement
30... 슬라그측정용 열전대 30 ... thermocouple for slag measurement
본 발명은 제철공정중 제강공정에서 레이들에 담겨 있는 용강을 저취방법에 의하여 교반할 경우 나탕크기를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이들에 담겨 있는 용강의 저취교반시 발생되는 나탕크기를 복사열을 이용하여 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the size of the hot water when stirring the molten steel contained in the ladle in the steelmaking process of the steelmaking process by a low odor method, more specifically, the hot water generated during low stirring of the molten steel contained in the ladle It relates to a method of measuring the size using radiant heat.
일반적으로 제강공정, 보다 구체적으로는 이차정련공정에서는 용강의 성분과 온도를 정확하게 조절하는 것이 기술의 관건이다. In general, in the steelmaking process, more specifically in the secondary refining process, it is a key to the technology to accurately control the composition and temperature of the molten steel.
상기의 목적을 달성하기 위하여 합금철을 투입하거나 냉각작업, 승온작업 등을 실시한다. In order to achieve the above object, the ferroalloy is added or a cooling operation or a temperature raising operation is performed.
이때 항상 수반되어야 할 작업이 온도 및 성분의 균일화 작업이다. The task that must always be accompanied is the uniformity of temperature and components.
상기의 균일화 작업의 수단으로써 기체를 랜스를 이용하여 상부에서 취입하거나 레이들 바닥에 다공질의 노즐을 설치하여 그 노즐을 통하여 취입하는 방법을 들수 있다. As a means of the above-mentioned homogeneous operation, a gas may be blown in from the top using a lance, or a porous nozzle may be installed at the bottom of the ladle and blown through the nozzle.
일반적으로 상기의 두 방법 중 용강 성분 및 온도 균일화 능력 및 용강 청정도 향상 정도를 고려하여 후자의 방법(이하 "저취법"이라함)을 많이 쓰고 있다. In general, the latter method (hereinafter referred to as "low odor method") is widely used in consideration of the molten steel component, the temperature uniformity ability, and the degree of improvement of molten steel cleanliness.
이때 적정 교반력 범위내에서 용강을 교반시켜야 원하는 용강품질을 확보할수 있다. At this time, the molten steel must be stirred within the appropriate stirring force range to secure the desired molten steel quality.
원하는 교반력은 통상적으로 교반에 사용된 가스의 양으로 판단을 하는 것이 보통으로 교반력 조절시에도 가스의 유량을 조절함으로써 그 목적을 달성한다. The desired stirring force is usually determined by the amount of gas used for stirring, and the purpose is usually achieved by adjusting the flow rate of the gas even when the stirring force is adjusted.
그러나, 상기 저취법의 경우는 가스 이송관에서의 누출현상 발생, 노즐 건전성 악 화 등의 비정상적인 상황이 다발하고 있고 이러한 경우에는 가스 유량으로 교반력을 나타낼수가 없게 된다. However, in the case of the low odor method, abnormal conditions such as occurrence of leakage phenomenon in the gas delivery pipe and deterioration of nozzle integrity occur frequently, and in this case, the agitation force cannot be exhibited by the gas flow rate.
따라서, 작업자는 도 1과 같이 레이들(1)에 수강된 용강(2) 상부를 육안 관찰하여 용강 상부에서 발생되는 나탕(4)의 크기로부터 그 교반정도를 판단한다.Therefore, the operator visually observes the upper part of the
도 1에서 부호 3은 슬라그를 나타낸다.
이러한 과정을 수행함에 있어서 그 정보가 자동적으로 취득되지 못하고 작업자가 육안으로 관찰하기 위해서 커버를 승하강시키는 불필요한 작업이 추가되며 용이한 관찰시야를 확보하기 위해서 작업위치 이탈 및 그로인한 보조 작업자 1인 추가 필요등의 문제점을 수반하게 된다.In performing such a process, the information is not automatically acquired, and unnecessary work of lifting and lowering the cover is added for the operator's visual observation, and the work position is shifted and one auxiliary worker is added to secure an easy viewing field. It is accompanied by problems such as necessity.
본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 용강이 수강된 레이들에서 복사되는 복사열을 이용하므로써 보다 객관적이고 보다 정확하고 보다 경제적으로 용강의 나탕크기를 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다. The present inventors have conducted research and experiments to improve the above-mentioned problems of the prior art, and based on the results, the present invention has been proposed, and the present invention is more objective by using radiant heat radiated from the steel-laid ladle. And to provide a more accurate and more economical way to measure the size of molten steel molten steel, its purpose is to.
본 발명은 레이들에 담겨있는 용강을 저취방법에 의하여 교반하는 방법에 있어서,The present invention is a method for stirring the molten steel contained in the ladle by a low odor method,
적어도 그 일부가 상기 레이들의 복사열을 흡수하도록 상기 레이들위에 관을 구비시키고, 그리고 용강의 온도 및 슬라그의 온도를 측정할 수 있는 열전대를 각각 구비시키는 단계;Providing a tube over the ladle so that at least a portion thereof absorbs the radiant heat of the ladle, and each having a thermocouple capable of measuring the temperature of the molten steel and the temperature of the slag;
용강이 수강된 레이들의 저면을 통해 기체를 저취하여 용강을 교반하고, 상기 관을 통해 비열을 알고 있는 액체를 일정유량(V)으로 공급하면서 탕면크기(Aosteel)를 측정하고, 그리고 상기 레이들의 복사열이 흡수되기전의 액체의 온도(T1) 및 상기 레이들의 복사열이 흡수된 후의 액체의 온도(T2)를 측정하여 그 용액온도차이(ΔT)를 구하는 단계;The gas is drawn through the bottom of the ladle in which the molten steel is taken, the molten steel is agitated, and the Ao steel is measured while supplying a liquid having a known specific heat through the tube at a constant flow rate (V), and the ladle Measuring the temperature (T 1 ) of the liquid before the radiant heat is absorbed and the temperature (T 2 ) of the liquid after the radiant heat of the ladle is absorbed to obtain a solution temperature difference (ΔT);
상기 액체의 유량(V) 및 용액온도차이(ΔT)를 이용하여 하기 식(1)에 의해 복사흡수된 열량(Qrad)을 구하는 단계;Obtaining a radiated amount of heat (Q rad ) by the following formula (1) using the flow rate (V) and the solution temperature difference (ΔT) of the liquid;
상기와 같이 구해진 열량(Qrad), 상기 열전대에 의해 측정된 용강의 온도 및 슬래그의 온도 및 나탕크기(Aosteel)를 이용하여 하기 식(2)에 의해 상수(C)를 구하는 단계; 및Obtaining a constant (C) by the following formula (2) using the calorific value (Q rad ) obtained as described above, the temperature of the molten steel and the slag temperature and the ao steel size measured by the thermocouple; And
[ALadle:레이들 상부면적][A Ladle : Upper Area of Ladle ]
실제 나탕측정시 상기 관내를 통과하는 액체의 유량(V)을 측정하고, 상기와 같이 온도차이(ΔT) 및 복사흡수된 열량(Qrad)을 구하고, 그 값들을 하기 식(3)에 대입하여, Measure the flow rate (V) of the liquid passing through the tube during actual ground measurement, calculate the temperature difference (ΔT) and the heat absorbed heat (Q rad ) as above, and substitute the values in the following equation (3) ,
나탕크기(Asteel)를 구하는 단계를 포함하여 구성되는 레이들내의 용강의 나탕크기 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the size of molten steel in a ladle including a step of obtaining a size of a steel (A steel ).
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
만일 가스가 토출되는 노즐의 위치와 사양이 동일할 경우 용강의 균일화정도는 교반동력과 직접적인 관계를 가진다. 상기 교반동력을 식으로 표현하면 하기 식(4)와 같다.If the position and specifications of the nozzle through which the gas is discharged are the same, the uniformity of molten steel is directly related to the stirring power. The stirring power is expressed by the following formula (4).
[ε: 용강에 미치는 교반동력[ε: stirring power on molten steel
Q0 : 용강의 유량Q 0 : flow rate of molten steel
P2 : 노즐 도출부에서 작용하는 압력P 2 : Pressure at the nozzle outlet
T1 : 가스 취입시의 온도T 1 : temperature at gas blowing
T2 : 용강의 온도]T 2 : temperature of molten steel]
상기 식(4)에서 알수 있듯이 모든 조건이 동일할 경우 교반동력을 높이기 위해서는 유량을 상승시켜야 한다. As can be seen from Equation (4), if all conditions are the same, the flow rate must be increased to increase the stirring power.
그러나, 레이들 바닥에 설치된 포러스 플러그(porous plug)를 통하여 기체를 취입할 경우에는 그 취입되는 유량을 알기가 쉽지 않다. However, when blowing gas through a porous plug installed in the bottom of the ladle, it is difficult to know the blown flow rate.
즉, 도 2에 나타낸 바와같이, 관의 이음매(5)를 통한 가스의 유출, 노즐 연결부(6)에서의 가스의 유출, 노즐내부의 균열(7)을 통한 가스의 유출등으로 인하여 실제로 포러스 플러그를 통하여 취입되는 가스의 유량은 유량계를 통하여 나타나는 값과 다르게 된다. 그러나, 실제로 취입되는 가스의 유량을 알아야 상기 식(4)에 나타낸 바와같은 적정 교반동력 범위내에서 작업을 제어할수 있기 때문에 실제의 유량은 중요한 의미를 지닌다.That is, as shown in FIG. 2, the porous plug is actually caused by the outflow of the gas through the joint 5 of the pipe, the outflow of the gas at the
그러므로, 상기 실제유량을 직접적으로는 파악이 불가능하더라도 간접적인 정보를 통해서라도 투입되는 유량의 값을 알아야 하는데, 그 방법으로는 나탕측정방법을 들수 있다. Therefore, even though it is impossible to directly grasp the actual flow rate, it is necessary to know the value of the flow rate introduced through indirect information.
기체가 노즐을 통하여 취입될 경우에는 도 1과 같은 형태의 기액공존영역이 발생된다. When gas is blown through the nozzle, a gas-liquid coexistence region of the type shown in FIG. 1 is generated.
도 1의 기액공존영역의 퍼짐각은 취입되는 가스의 실제유량과 하기 식(5)와 같은 관계를 가진다.The spread angle of the gas-liquid coexistence region of FIG. 1 has a relationship with the actual flow rate of the blown gas as shown in Equation (5) below.
[θ : 기액공존영역의 퍼짐각(rad)[θ: spread angle (rad) of gas-liquid coexistence area
v : 노즐 선단에서의 가스의 선속도v: linear velocity of gas at the tip of nozzle
g : 중력가속도g: acceleration of gravity
H : 용강상면에서 노즐까지의 깊이H: depth from the molten steel upper surface to the nozzle
ρg , ρ1 : 각각 가스 및 용강의 밀도ρ g, ρ 1: density of gas and molten steel, respectively
D : 용강 상면의 직경D: diameter of the upper surface of the molten steel
dn : 노즐 직경]d n : nozzle diameter]
또한, 상기 기액공존영역의 상부는 상승류로 인하여 슬래그가 외부로 밀려나고 용강과 기포만 존재하는 나탕이 된다. In addition, the upper portion of the gas-liquid coexistence area is a slag where the slag is pushed out due to the upward flow and only molten steel and bubbles exist.
상기 나탕의 크기는 상기 식 (5)의 관계에 의하여 기액공존영역의 퍼짐각에 의존하고 기액공존영역의 퍼짐각은 실제 취입유량에 의존한다. The size of the grains depends on the spread angle of the gas-liquid coexistence region by the relationship of equation (5), and the spread angle of the gas-liquid coexistence region depends on the actual blowing flow rate.
그러므로, 나탕의 크기를 아는 것은 실제 유량값을 아는 것과 같은 효과를 가지며 실제에도 저취법에 의하여 용강을 교반시킬 경우에는 나탕의 크기를 작업기준으로 삼는 경우가 많다.Therefore, knowing the size of the molasses has the same effect as knowing the actual flow rate value. In practice, when the molten steel is stirred by the low odor method, the size of the molasses is often used as the working standard.
즉 상기의 이론을 간단히 설명하면, 용강을 균일화시키는 동력은 다른 조건이 일정할 경우에는 용강의 유량에 의존하고, 용강의 유량이 같을 경우에는 용강의 표면에서 발생되는 나탕의 크기는 동일하게 되므로, 용강의 교반동력을 제어하기 위해서 는 판별이 비교적 쉬운 나탕의 크기를 파악하여 판단기준으로 삼는다.In other words, the above theory is briefly explained, because the power for homogenizing the molten steel depends on the flow rate of the molten steel when the other conditions are constant, and when the molten steel flow rate is the same, the size of the molten metal generated on the surface of the molten steel becomes the same. In order to control the stirring power of molten steel, it is used as a criterion to grasp the size of the rattle which is relatively easy to identify.
그러나, 전술하였듯이 나탕의 크기는 현재 육안으로만 판별되어 그 판별정확도가 낮고, 작업자가 관찰이 용이한 지점까지 이동하여야 하고, 이때 작업공백이 발생되므로 보조작업자가 필요한 문제점 등을 수반한다.However, as described above, the size of the yaktang is currently determined only by the naked eye, and its determination accuracy is low, and the operator must move to the point where it is easy to observe.
상기 문제점들은 자동적으로 객관화된 방법에 의하여 측정하여 작업자가 작업장에서 신속하게 정보를 받을수 있도록 하면 해결가능하다. The above problems can be solved by automatically measuring the object by a method so that the operator can receive information quickly at the workplace.
따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결을 위한 것으로 도 3을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. Therefore, the present invention will be described in detail with reference to Figure 3 to solve the above problems are as follows.
본 발명에 따라 레이들에 수강된 용강의 저취교반시 나탕크기를 측정하기 위해서는 도 3에 나타난 바와 같이 적어도 그 일부가 용강(2)이 수강된 레이들(1)의 복사열을 흡수하도록 상기 레이들(1)위에 관(10)을 구비시키고, 그리고 용강(20)의 온도 및 슬라그(30)의 온도를 측정할 수 있는 열전대(11)(12)를 각각 구비시킨다.According to the present invention, in order to measure the size of the molten steel at the time of low stirring of the molten steel received on the ladle, at least a part of the ladle absorbs the radiant heat of the ladle 1 in which the
상기 레이들(1)의 복사열이 흡수되기전의 액체의 온도(T1)를 측정하기 위한 입측온도계(11) 및 상기 레이들(1)의 복사열이 흡수된 후의 액체의 온도(T2)를 측정하기 위한 출측온도계(12) 및 용액의 유량을 측정하기 위한 유량계(13)을 상기 관(10)에 구비시킨다.An
또한, 용강의 복사열이 온도계로 직접전달되지 않도록 상기 입측온도계(11) 및 출측온도계(12)의 하부에 복사열 차단판(14)를 구비시키는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to provide a radiant
상기 복사열 차단판으로는 알루미늄 판을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use an aluminum plate as the radiation shielding plate.
도 3에서 부호 15는 밸브를, 16 및 17은 지지대를 나타낸다.In Fig. 3,
다음에, 용강(2)이 수강된 레이들(1)의 저면을 통해 기체를 저취하여 용강을 교반하고, 상기 관(10)을 통해 비열을 알고 있는 액체를 일정유량(V)으로 공급하면서 탕면크기(Aosteel)를 측정하고, 그리고 상기 레이들의 복사열이 흡수되기전의 액체의 온도(T1)를 상기 입측온도계(11)로 측정하고, 상기 레이들의 복사열이 흡수된 후의 액체의 온도(T2)를 상기 출측온도계(12)측정하여 그 용액온도차이(ΔT)를 구한다.Next, the molten steel is stirred through the bottom of the ladle 1 in which the
상기 액체로는 물을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use water as the liquid.
다음에, 상기 액체의 유량(V) 및 용액온도차이(ΔT)를 이용하여 하기 식(1)에 의해 복사흡수된 열량(Qrad)을 구한다.Next, using the flow rate (V) and the solution temperature difference (ΔT) of the liquid, the amount of heat absorbed (Q rad ) radiated by the following equation (1) is obtained.
(수학식 1)(Equation 1)
Qrad = 비열×V×ΔTQ rad = Specific Heat × V × ΔT
상기와 같이 구해진 열량(Qrad), 상기 열전대에 의해 측정된 용강의 온도(Tsteel) 및 슬래그의 온도(Tslag) 및 나탕크기(Aosteel)를 이용하여 하기 식(2)에 의해 상수(C)를 구한다.Using the heat quantity (Q rad ) obtained as described above, the temperature of the molten steel (T steel ) and the slag temperature (T slag ) and Natang size (Ao steel ) measured by the thermocouple according to the formula (2) Obtain C)
(수학식 2)(Equation 2)
실제 나탕측정시에는 상기 관내를 통과하는 액체의 유량(V)을 유량계(13)을 이용하여 측정하고, 상기와 같이 온도차이(ΔT) 및 복사흡수된 열량(Qrad)을 구하고, 그 값 들을 하기 식(3)에 대입하여 나탕크기(Asteel)를 구한다.In practice, the flow rate (V) of the liquid passing through the pipe is measured using the flowmeter (13), and the temperature difference (ΔT) and the radiation absorbed heat quantity (Q rad ) are obtained as described above, and the values are obtained. Substituting into the following Equation (3), Natang size (A steel ) is obtained.
(수학식 3) (Equation 3)
본 발명에 따라 용강의 나탕을 측정한 값과 실제로 측정한 값의 상관성을 나타내는 도 4에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 용강의 나탕을 측정한 값과 실제로 측정한 값은 상당히 양호한 상관성을 나타내고 있다.As can be seen from FIG. 4 which shows the correlation between the measured value of molten steel of molten steel and the actually measured value according to the present invention, the measured value of molten steel of molten steel according to the present invention and the value actually measured show a fairly good correlation. have.
상술한 바와 같이, 본 발명은 용강이 수강된 레이들에서 복사되는 복사열을 이용하므로써 보다 객관적이고 보다 정확하고 보다 경제적으로 용강의 나탕크기를 측정할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention has the effect of measuring the size of molten steel more objectively, more accurately and more economically by using radiant heat radiated from the ladle in which molten steel is taken.
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