KR101193781B1 - 고로의 노열상태 평가방법 - Google Patents

고로의 노열상태 평가방법 Download PDF

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KR101193781B1 KR1020100105268A KR20100105268A KR101193781B1 KR 101193781 B1 KR101193781 B1 KR 101193781B1 KR 1020100105268 A KR1020100105268 A KR 1020100105268A KR 20100105268 A KR20100105268 A KR 20100105268A KR 101193781 B1 KR101193781 B1 KR 101193781B1
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Abstract

본 발명의 일측면에 따른 용선온도와 용선온도 변화치를 수치화한 용선온도 지수를 산출하는 단계; 용선 중에 포함된 실리콘(Si)의 질량비, 슬래그에 포함된 산화철의 질량비 또는 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비를 수치화한 노열관련인자 지수를 산출하는 단계; 및 상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수를 기초로 노열상태를 평가하는 단계를 포함하는 고로의 노열상태 평가방법은 용선온도 및 노열관련 조업인자를 활용하여 종합적인 노열의 상태를 지수화 할수 있어 조업자의 노황 파악 및 노열 관리가 정확하고 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

고로의 노열상태 평가방법{Evaluating method of furnace heat condition}
본 발명은 고로의 노열을 관리하기 위해 출선 시 용선온도 및 용선과 슬러그에 포함된 물질 등을 기초로 노열의 상태를 지수화 하여 노열을 관리하기 위한 방법에 관한 것이다.
철광석으로부터 선철을 만들기 위해 고로의 내부에서 고열로 일산화 탄소가 철광석과 환원반응을 일으키고, 그 환원반응을 위해 열원으로 사용될 코크스, 목탄선 등이 이용된다. 현재 생산되는 철의 상당 부분은 코크스를 이용하는 고로에서 제조되고 있다.
본 발명은 고로의 노열을 관리하기 위해 출선시 용선온도 및 용선과 슬러그에 포함된 물질 등을 기초로 노열의 상태를 지수화 하여 노열을 관리하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 고로의 노열상태 평가방법은 용선온도와 용선온도 변화치를 수치화한 용선온도 지수를 산출하는 단계; 용선 중에 포함된 실리콘(Si)의 질량비, 슬래그에 포함된 산화철의 질량비 또는 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비를 수치화한 노열관련인자 지수를 산출하는 단계; 및 상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수를 기초로 노열상태를 평가하는 단계를 포함한다.
상기 노열상태를 평가하는 단계는 상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수의 가중평균을 구하여 노열지수를 산출하는 단계; 및 상기 노열지수에 따라 노열상태를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 노열지수 산출하는 단계에서, 상기 용선온도 지수의 가중치가 상기 노열관련인자 지수의 가중치보다 크게 할 수 있다.
상기 용선온도 지수를 산출하는 단계는, 상기 용선온도에 따라 등급을 나누고 등급별로 점수를 부여하는 단계; 상기 용선온도 변화치에 따라 등급을 나누고 등급별로 점수를 부여하는 단계; 및 상기 각 단계별로 산출된 점수의 가중평균을 구하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 가중평균을 구하는 단계는, 상기 용선온도 점수의 가중치가 상기 용선온도변화량 점수의 가중치보다 크게 할 수 있다.
상기 노열관련인자 지수를 산출하는 단계는 상기 실리콘의 질량비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계; 상기 산화철의 질량비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계; 상기 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계; 및 상기 각 단계별로 산출된 점수의 가중평균을 구하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 가중평균을 구하는 단계는, 상기 실리콘의 질량비에 따른 점수의 가중치는 상기 산화철의 질량비에 따른 점수의 가중치 및 상기 출재시간비에 따른 점수의 가중치에 비해 크게 할 수 있다.
한편 상기 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계는, 상기 등급을 3단계 또는 4단계로 구분는 단계; 및 상기 등급별로 0, 1, 2점 또는 0, 1, 2, 3점의 점수를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 고로의 노열상태 평가방법에 따르면, 용선온도 및 노열관련 조업인자를 활용하여 종합적인 노열의 상태를 지수화 할수 있어 조업자의 노황 파악 및 노열 관리가 정확하고 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 고로의 구조를 나타낸 단면도.
도 1는 본 발명의 일 측면에 따른 고로의 노열상태 평가방법을 나타낸 순서도.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로의 노열상태 판단과정을 나타낸 모식도.
이하, 고로의 노열상태를 정량적인 수치로 평가할 수 있는 고로의 노열상태 평가방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
고로는 상부에서 연료인 코크스와 원료인 철광석이 투입되고 풍구를 통해 열풍이 공급되면서 연소가 이루어진다. 이 과정에서 분리된 철은 액체상태의 용선으로 배출되고 기타 불순물은 슬래그로 배출된다.
고로 조업에서 노열은 철광석의 환원, 고로 내부의 통기성/ 통액성 및 노황을 결정짓는 매우 중요한 인자이나, 고로 내부의 온도는 매우 고온이라 내부에서 직접 노열의 측정하는 것은 어려움이 있다.
본 발명에서는 보다 객관성 있는 노열의 상태를 평가하기 위해 고로에서 배출되는 용선의 온도뿐만 아니라, 고로 내부의 노열에 따라 다르게 나타나는 노열관련인자도 고려하여 고로의 노열 상태를 평가하는 방법에 대해 제안한다.
도 1는 본 발명의 일 측면에 따른 고로의 노열상태 평가방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있다. 크게 용선온도 지수(H1)를 구하는 단계(S110, S120, S210, S220, S310)와 노열관련인자 지수(H2)를 구하는 단계(S130, S140, S150, S230, S240, S250, S350)으로 나눌 수 있다.
상기 두 단계는 서로 선후 관계가 있는 것이 아니고 병렬적인 관계이다.
먼저, 용선온도 지수(H1)를 구하는 과정에 대해 설명하도록 한다. 용선온도는 고로에서 바로 배출된 용선의 온도이므로 노열의 온도와 직접적으로 관계가 있다. 용선온도(A1) 뿐만 아니라 용선온도의 변화치(A2)를 고려하면, 노열이 얼마나 안정적으로 유지되면서 고로에서 조업이 이루어지는 지를 판단할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 두 가지 값을 기초로 용선온도 지수(H1) 산출한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 용선온도(A1)를 측정하는 단계에서(S110), 용선온도는 주기적으로 일정 시간간격을 두고 측정을 하며, 판단시점에서 가장 최근에 측정한 용선온도(A1)를 이용한다.
그리고 용선온도 변화치(A2)를 산출하는데(S120). 최근 몇 회의 용선온도 평균에서 상기 S110 단계에서 측정한 가장 최근의 용선온도의 차를 용선온도 변화치(A2)라고 한다. 예를 들어 최근 6회간의 용선온도 평균에 대한 용선온도 변화치를 산출하는 공식은 다음과 같다.(HTMTLC은 용선온도, ΔHTM은 용선온도 변화치)
Figure 112010069720694-pat00001
다음으로 측정값 및 산출된 값에 따른 등급산정 및 점수를 부여한다(S210, S220). 용선온도(A1)의 범위 또는 용선온도 변화치(A2)의 범위에 따라 등급을 나누고 등급은 3단계(양호, 주의, 악화)또는 4단계(과다, 양호, 주의, 악화)로 나눌 수 있다.
수치화하기 위해 등급별로 점수를 부여한다. 100점 만점으로 각 등급별로 점수를 산정할 수도 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 '과다'의 경우 3점, '양호'의 경우 2점, '주의'의 경우 1점 그리고 '악화'인 경우 0점을 부여한다.(이하, 동일한 방법으로 각 등급에 대해 같은 점수를 부여한다.)
이러한 등급은 기존의 조업 중에 수집한 데이터에 기초하여 그 범위를 나눌 수 있고, 등급의 종료와 점수의 크기는 상술한 내용에 한정되는 것은 아니다.
이처럼 산출한 각 점수의 가중평균을 구하여 용선온도 지수(H1)를 산출한다(S310). 가중평균이란 복수의 값에 가중치를 다르게 두어 그 평균을 구하는 방법으로 개별 가중치의 합은 1이 된다.
즉, 복수개의 인자가 있는 경우 각 인자 중에 더 중요한 인자에 더 큰 가중치를 부여하며 용선온도의 변화치(A2)보다 최근 용선온도(A1)가 현재 고로내부의 노열 온도를 직접적으로 반영하므로 노열상태를 판단하는 인자로서 중요도가 더 높다. 예를 들면 0.6:0.4의 비율로 가중치를 둘 수 있다.
다음으로, 노열관련인자 지수(H2)를 산출하는 방법에 대해 살펴보도록 한다. 노열관련인자는 다양하게 존재하나, 본 발명에서는 용선 중에 포함된 실리콘(Si), 슬래그 중 포함된 산화철(FeO) 및 출선시간 중 슬래그 배출시간이 노열상태에 따라 다른 값을 갖게 된다.
용선 중에 포함된 실리콘은 고로내의 노열이 높을 수록 그 반응물이 많아지게 된다. 실리콘은 SiO2 형태로 코크스 및 미분탄의 회분에 포함되어 있는데 고로내풍구 앞에서 탄소와의 환원 반응을 통해 SiO 가스를 형성한 후, SiO와 용선 중 카본과의 반응을 통해 산소가 분리되어 실리콘(Si)으로 잔류하게 된다. 이 과정은 흡열과정으로서, 용선 중에 포함된 실리콘의 함량이 많을 수록 노열이 높다는 것을 의미한다.
슬래그에 포함된 산화철은 고로내에서 정상적인 상태에서는 산소가 분리되면서 철(Fe)만 남아 용선으로 배출되어야 하나 반응이 다 일어나지 못하고 미환원된 것으로 슬래그를 통해 배출된다. 즉, 슬래그를 통해 배출되는 산화철의 양이 많아지면 노열이 낮아 반응이 충분히 일어나지 않는 것을 의미한다.
또한, 슬래그 중에 산화철(FeO)가 많으면 노 하부에서 탄소와 흡열반응을 하여 노열을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
출선시간 중 슬래그 배출시간은 용선이 배출되면 일정시간 후에 슬래그가 배출되는 데 이때 슬래그 배출의 지연시간이 짧을 수록 즉, 슬래그 배출시간이 상대적으로 길수록 고로 내의 슬래그 유동성이 좋은 것을 의미한다. 유동성은 점도로 대표될 수 있으며 온도가 높을 수록 점성이 낮아지므로 슬래그 배출이 빨리 이뤄질 수록 노열상태가 양호한 것을 의미한다.
이러한 3가지 인자는 노열의 온도에 영향을 받으므로, 용선에서 실리콘의 질량비(B1), 슬래그 중 산화철의 질량비(B2) 및 출선시간 중 슬래그 배출 시간비(B3) 을 이용하여 노열관련인자 지수(H2)를 산출할 수 있다.
이러한 3가지 인자의 측정값 및 산출값에 따른 등급산정 및 점수를 부여하고(S230, S240, S250), 수치 범위에 따라 등급을 나누고 등급은 3단계(양호, 주의, 악화)또는 4단계(과다, 양호, 주의, 악화)로 나눌 수 있다. 앞에서 살펴본 대로 단계별로, 0~2 또는 0~3의 점수를 부여할 수 있다.
이처럼 산출한 각 점수의 가중평균을 구하여 노열관련인자 지수(H2)를 산출한다(S350). 특히, 용선 중 실리콘의 질량비(B1)는 노열과 관련이 깊은 용선에 포함된 물질로서, 노열의 영향을 가장 정확히 반영하는 인자이므로 가중치를 다른 인자들에 비해 크게 둘 수 있다.(예를 들면 0.6:0.3:0.1)
이상에서 산출된 용선온도 지수(H1)과 노열관련인자 지수(H2)의 가중평균을 구하여 노열지수(HL)을 산출한다(S400). 상술한 바와 같이 용선온도는 노열의 영향을 가장 직접적으로 받으므로 용선온도 지수(H1)의 중요도가 노열관련인자 지수(H2)보다 크므로, 용선온도 지수(H1)에 곱하는 가중치를 더 크게 둘 수 있다.
이렇게 산출한 노열지수(HL)은 0 내지 3의 값을 갖게 되며, 구간을 나눠 노열상태를 '악화', '주의', '양호' 및 '과다'로 평가할 수 있다(S500).
즉, 각 인자의 값을 측정만 하면 자동적으로 노열지수(HL)을 산출할 수 있어 노열상태를 평가할 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로의 노열상태를 평가하는 과정을 도시한 나타낸 모식도이다. 구체적인 측정값을 이용하여 노열상태를 평가하는 과정을 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 조건은 용선온도(A1)은 1480℃, 용선온도 변화치(A2)는 3℃, 용선중 Si의 질량비를 0.30%, 슬래그의 산화철(FeO)의 질량비를 0.38% 그리고 출선시간 중 슬래그 배출시간비를 0.80으로 측정 및 산출한 경우이다.
먼저, 용선온도 지수(H1)을 구하는 과정(S610, S620, S710, S720, S810)을 살펴보도록 한다. 본 실시예에서는 다음과 같이 용선온도범위를 4단계로 구분하고, 용선온도 변화치 범위를 3단계로 구분하여 등급을 나누고, 0 내지 3점 범위의 점수를 산정했다.
등급 과다 양호 주의 악화
점수 3 2 1 0
용선온도(A1)범위 1520℃ 이상 1490℃이상 1520℃미만 1470℃이상 1490℃미만 1470℃미만
등급 양호 주의 악화
점수 2 1 0
용선온도 변화치(A2)범위 5이하 5초과 15이하 15초과
상기 표 1 및 표 2에 따르면 용선온도(A1)는 1480℃이므로 등급은 '주의'이고 점수는 1점이며, 용선온도 변화치(A2)는 3℃이므로 등급은 '양호'이고 점수는 2점이다(S710, S720).
용선온도(A1) 가중치를 0.6 용선온도 변화치(A2)의 가중치를 0.4로 할 때 다음과 같이 가중평균을 구하면 용선온도 지수(H1)는 1.4가 된다(S810).
H1 = 0.6 x 1 + 0.4 x 2 =1.4
다음으로, 노열관련인자 지수(H2)를 구하는 과정(S630, S640, S650, S730, S740, S750, S850)을 살펴보도록 한다. 본 실시예에서는 다음과 같이 용선온도범위를 4단계로 구분하고, 용선온도 변화치 범위를 3단계로 구분하여 등급을 나누고, 0 내지 3점 범위의 점수를 산정했다.
등급 과다 양호 주의 악화
점수 3 2 1 0
용선 중 Si의 질량 퍼센트비(B1)범위 0.55 이상 0.35이상 0.55미만 0.25이상 0.35만 0.25미만
등급 양호 주의 악화
점수 2 1 0
슬래그 중 산화철 (FeO)의 퍼센트비(B2)범위 0.35 이하 0.35초과 0.50이하 0.50초과
등급 양호 주의 악화
점수 2 1 0
출선시간 중 슬래그 배출시간비(B3) 범위 0.95이상 0.85이상 0.95미만 0.85미만
상기 표 3 내지 표 5에 따르면 용선중 Si의 질량 퍼센트비(B1)가 0.3%일 때 등급은 '주의'이고 점수는 1점이며, 슬래그 중 산화철의 퍼센트비(B2)는 0.38%로서 등급은 '주의'로서 1점이다. 또한 용선이 나오는 시간 전체 대비 슬래그가 배출되는 시간 비율이 0.80인 경우 등급은 '악화'이고 점수는 0점이라 할 수 있다(S730, S740, S750).
용선 중 Si의 질량비(B1)의 가중치를 0.6, 슬래그의 FeO 질량비(B2)의 가중치를 0.3 그리고 출선시간 중 슬래그 배출시간비(B3)의 가중치를 0.1로 할 때 다음과 같이 가중평균을 구하면 노열관련인자 지수(H2)는 1.2가 된다(S850).
H1 = 0.6 x 1 + 0.3 x 2 + 0.1 x 0 =1.2
S810 단계 및 S850 단계에서 도출된 용선온도 지수(H1)와 노열관련인자 지수(H2)를 이용해 가중치를 0.6:0.4라고 할 때 가중평균을 구하면 0.6 x 1.4 + 0.4 x 1.2 =1.42가 된다. 즉, 노열지수(HL)은 1.42가된다(S900).
노열지수(HL)에 따라 노열상태를 판단할 수 있는데, 본 실시예에서는 다음 표 6에 기재된 범위에 따라 노열상태를 평가한다.
노열상태 악화 주의 양호 과다
노열지수(HL) 0~0.5 0.5~1.5 1.5~2.0 2.0~3.0
즉, 노열지수가 1.42일때 노열상태는 주의로 판단할 수 있으며(S1000). 본 실시예에서는 안정적인 고로 조업을 위해서는 노열을 높여일 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 고로의 노열상태 평가방법에 따르면, 용선온도 및 노열관련 조업인자를 활용하여 종합적인 노열의 상태를 지수화할 수 있어 조업자의 노황 파악 및 노열 관리가 정확하고 용이하게 이루어질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 용선온도와 용선온도 변화치를 수치화한 용선온도 지수를 산출하는 단계;
    용선 중에 포함된 실리콘(Si)의 질량비, 슬래그에 포함된 산화철의 질량비 또는 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비를 수치화한 노열관련인자 지수를 산출하는 단계; 및
    상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수를 기초로 노열상태를 평가하는 단계;를 포함하며,
    상기 용선온도 지수를 산출하는 단계는,
    상기 용선온도에 따라 등급을 나누고 등급별로 점수를 부여하는 단계;
    상기 용선온도 변화치에 따라 등급을 나누고 등급별로 점수를 부여하는 단계; 및
    상기 각 단계별로 산출된 점수의 가중평균을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가중평균을 구하는 단계는,
    상기 용선온도 점수의 가중치가 상기 용선온도변화량 점수의 가중치보다 큰 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  4. 용선온도와 용선온도 변화치를 수치화한 용선온도 지수를 산출하는 단계;
    용선 중에 포함된 실리콘(Si)의 질량비, 슬래그에 포함된 산화철의 질량비 또는 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비를 수치화한 노열관련인자 지수를 산출하는 단계; 및
    상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수를 기초로 노열상태를 평가하는 단계;를 포함하며,
    상기 노열관련인자 지수를 산출하는 단계는
    상기 실리콘의 질량비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계;
    상기 산화철의 질량비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계;
    상기 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비에 따라 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계; 및
    상기 각 단계별로 산출된 점수의 가중평균을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가중평균을 구하는 단계는,
    상기 실리콘의 질량비에 따른 점수의 가중치는 상기 산화철의 질량비에 따른 점수의 가중치 및 상기 출재시간비에 따른 점수의 가중치에 비해 큰 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  6. 제2항 내지 제5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 등급을 나누고 각 등급별로 점수를 부여하는 단계는,
    상기 등급을 3단계 또는 4단계로 구분하는 단계; 및
    상기 등급별로 0, 1, 2점 또는 0, 1, 2, 3점의 점수를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  7. 용선온도와 용선온도 변화치를 수치화한 용선온도 지수를 산출하는 단계;
    용선 중에 포함된 실리콘(Si)의 질량비, 슬래그에 포함된 산화철의 질량비 또는 출선시간 중 슬래그가 배출되는 시간비를 수치화한 노열관련인자 지수를 산출하는 단계; 및
    상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수를 기초로 노열상태를 평가하는 단계;를 포함하며,
    상기 노열상태를 평가하는 단계는,
    상기 용선온도 지수와 상기 노열관련인자 지수의 가중평균을 구하여 노열지수를 산출하는 단계; 및
    상기 노열지수에 따라 노열상태를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노열지수 산출하는 단계에서,
    상기 용선온도 지수의 가중치가 상기 노열관련인자 지수의 가중치보다 큰 것을 특징으로 하는 고로의 노열상태 평가방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11323412A (ja) 1998-05-19 1999-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉炉熱低下検知方法
JPH11335710A (ja) * 1998-05-22 1999-12-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉炉熱予測方法
JP2001073013A (ja) 1999-08-31 2001-03-21 Nkk Corp 高炉の炉熱変化判定方法

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