KR101207669B1 - 용강정련장치 - Google Patents

Abstract

용강정련장치가 개시된다. 개시된 용강정련장치는 정련이 완료되어 래들에 저장된 용강의 성분 조정 및 탈황작업을 하기 위한 용강정련장치에 있어서, 래들에 저장된 용강의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치와, 용강을 교반하기 위한 교반 장치와, 용강의 성분을 분석하는 샘플링 장치와, 래들로 합금철을 투입하여 용강의 성분을 조정하는 합금철 투입장치를 포함하고, 전로 및 용강예비처리장의 처리 정보가 저장되는 엠이에스(MES)와, 샘플링 장치를 이용하여 용강의 성분을 분석하고, 분석된 용강의 성분값과 엠이에스에 저장된 성분값을 비교하여 합금철의 투입량을 산출하는 에이치엠아이(HMI)와, 에이치엠아이에서 산출된 작업량에 따라 교반장치, 온도조절장치, 버블링 장치, 샘플링 장치, 합금철 투입장치 중 적어도 하나의 작동을 제어하여 용강의 성분을 측정하거나 성분을 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

용강정련장치 {REFINING APPARATUS OF MOLTEN STEEL}

본 발명은 용강을 정련하는 엘에프 공정을 자동화할 수 있는 용강정련장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 엘에프(LF : Ladle Funarce)공정은 불순물 분리부상, 승온, 탈류, 성분조정 등의 공정을 포함한다.

엘에프공정에서 일반강의 경우에는 전로 정련 작업이 완료된 후, 용강예비처리장(BAP: Bubbling Aluminum Power)에서 버블링(Bubbling)작업을 하여 성분 균일화를 한 후에 크레인을 이용하여 래들을 엘에프로 이동하게 된다. 래들이 처리 포지션에 도착하면 작업자는 처리개시를 한 후에 보텀 버블링(Bottom Bubbling)을 개시한다.

그리고, 래들에 소정 시간 동안 보텀 버블링을 개시한 후, 래들에 저장된 용강의 온도 측정 및 성분을 확인하기 위해서 샘플링 작업을 실시한다.

샘플링 작업에서 측정된 용강의 온도가 요구온도 대비 상한이면 냉각제를 이용하여 냉각을 실시하게 되며, 온도가 낮은 경우에는 전극봉을 이용하여 승온작업을 하게 된다. 그리고, 작업자가 보텀 버블링을 실시하면서 용강의 성분 실적이 나오게 되면 각각의 성분을 확인하고, 용강의 성분이 성분 실적보다 낮게 나오면 합금철을 투입하게 된다.

합금철 투입이 완료되면 톱랜스(Top Lance)를 하강시켜 성분을 균일화하도록 버블링을 실시하게 된다. 합금철 투입하여 작업자가 래들내에 합금철 풀림상태를 확인하고 완전히 용해가 되면, 소정 시간 경과후 측온 및 샘플링(sampling)을 실시한다. 샘플링후 작업자는 버블링을 계속 실시하면서 성분실적이 나오게 되면 성분실적을 확인하여 성분이 목표에 적중하게 되면 용강의 온도를 측정하여 용강의 온도가 엘에프 출발온도가 되면 처리작업을 완료한다. 만약 용강이 성분 중 범위 내에 벗어나게 되면 다시 합금철을 투입하여 처리를 완료하게 된다.

저류강을 생산할 때에는 엘에프에 래들이 도착하게 되면 처리를 개시하게 된다. 처리개시와 동시에 보텀 버블링을 개시하게 된다. 또한, 작업자는 용강예비처리장 성분 중 설퍼(S : 황)를 확인하고 성분 범위를 상한으로 벗어나게 되면 도착과 동시에 생석회를 투입함과 동시에 알루미늄을 투입하여 환원성 분위기의 슬라그인 톱슬라그(Top Slag)를 조제한다. 그리고, 소정의 처리시간을 거쳐 용강의 온도를 측정하면서 샘플링 작업을 실시하게 된다. 용강의 온도가 낮게 되면 일반강과 같이 전극봉을 이용하여 승온작업을 실시하게 되며 높게 되면 용강을 냉각시킨다.

용강의 성분이 분석이 완료되어 수신되면 작업자는 성분범위 내에 들지않는 원소의 합금철을 평량하여 투입호퍼를 통하여 합금철을 투입하면서 톱버블링을 동시에 실시하게 된다. 톱버블링 작업은 합금철의 용해가 완료되는 시점에서 소정시간 경과후 샘플링을 실시하여 성분을 분석하게 된다. 분석한 성분실적이 수신되면 작업자는 각각의 원소가 성분범위 내에 있는지를 확인하게 된다. 전체 성분이 범위 내에 있다면 칼슘(Ca)을 접종하는 강종이면 작업자는 칼슘와이어를 래들내에 투입하여 접종을 하게 되면 강종에 따라 투입량은 달라지게 된다. 만약 성분이 범위 내에 들어오지 않으면 연속해서 합금철을 평량하여 합금철을 투입하면서 처리작업을 계속 실시하게 된다.

종래에는 이러한 과정이 작업자에 의해 수동으로 실시되고 있으며, 이에 따라 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

즉, 종래에는 작업자에 의해서 수동으로 엘에프처리 작업이 실시되기 때문에 작업자별 편차가 발생할 수 있다. 또한, 종래에는 작업자에 의해서 수동으로 합금철이 투입되기 때문에 작업자 미스에 의해서 다른원소의 합금철을 평량하여 투입하는 오류가 발생할 수 있다. 또한, 저류강의 경우에는 환원성 분위기의 슬라그 조재를 위해서는 용강중의 알루미늄을 높게 유지하는 것이 중요하나 이러한 작업이 작업자들의 경험에 의존하여 진행되고 있으며, 이에 따라 탈류작업이 늦어져 연연주의 단락이 발생하는 요인이 되고 있다. 또한, 종래에는 엘에프공정의 처리시간이 지연될 수 있고, 처리시간의 편차가 커서 전로, 정련, 연주과정을 동기화시키기 어려운 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예는 엘에프 조업과정을 자동화할 수 있도록 한 용강정련장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 용강정련장치는 정련이 완료된 후 래들에 저장된 용강의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치와, 용강을 교반하기 위한 교반 장치와, 래들로 합금철을 투입하여 용강의 성분을 조정하는 합금철 투입장치와, 전로 및 용강예비처리장의 처리 정보가 저장되는 엠이에스(MES)와, 교반 장치, 온도조절장치, 합금철 투입장치 중 적어도 하나의 작동을 제어하여 용강의 성분을 측정하거나 성분을 조정하는 제어부를 포함하여, 래들에 저장된 용강의 성분 조정 및 탈황작업을 하는 용강정련장치에 있어서, 용강의 성분을 분석하는 샘플링 장치와, 샘플링 장치를 이용하여 용강의 성분을 분석하고, 분석된 용강의 성분값과 엠이에스에 저장된 성분값을 비교하여 합금철의 투입량을 산출하여 보정하는 에이치엠아이(HMI)를 포함하고, 제어부는 에이치엠아이에서 산출된 작업량에 따라 교반 장치, 온도조절장치, 샘플링 장치, 합금철 투입장치 중 적어도 하나의 작동을 제어하여 용강의 성분을 측정하거나 성분을 조정하도록 제공된다.

한편, 교반 장치는 래들의 상부에서 용강으로 투입되는 톱 랜스와, 제어부에 의해 톱 랜스로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 톱 버블링 밸브를 포함하는 상부 버블링 장치와, 래들의 하부에 설치된 포러스 플러그로 가스를 공급하는 보텀 버블링부와, 제어부에 의해 보텀 버블링부로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 보텀 버블링 밸브를 포함하는 하부 버블링 장치를 포함할 수 있다.

또한, 하부 버블링 장치는 보텀 버블링부로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 수동밸브를 더 포함할 수 있다.

여기서, 샘플링 장치는 제어부에 의해 제어되며 샘플링 장치를 이동시키는 샘플링 구동모터를 포함할 수 있다.

또한, 온도조절장치는 래들에 저장된 용강의 온도를 측정하는 온도센서와, 온도센서에 측정된 온도가 낮을 경우 래들로 삽입되어 용강의 온도를 상승시키는 전극봉과, 제어부에 의해 제어되며 전극봉을 이동시키는 전극봉 구동모터를 포함할 수 있다.

온도조절장치는 온도센서에 측정된 온도가 높을 경우 래들로 냉각제를 투입하기 위한 냉각제 투입기를 더 포함할 수 있다.

래들이 엘에프 처리위치에 위치하는 것을 감지하기 위해 제공된 진입감지센서와, 래들이 엘에프 처리위치를 이탈하는 것을 감지하기 위해 제공된 이탈감지센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 래들의 진입 또는 이탈을 감지할 수 있고, 용강의 성분 측정하여 제조하고자 하는 강종에 따른 합금철 투입량 등을 결정할 수 있어 엘에프 공정을 자동화할 수 있다. 또한, 본 실시예는 엘에프 공정을 자동화함에 따라 용강의 제조시 작업자에 의해 발생할 수 있는 조업 편차 등을 방지할 수 있고, 작업자의 실수 등에 의한 품질 열화를 방지할 수 있으며, 이로 인한 생산성 향상 및 전로정연연주간 동기화 조업이 가능하여 제조비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강정련장치의 구성도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강정련장치의 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예의 용강정련장치(10)는 정련이 완료되어 래들(12)에 저장된 용강의 성분 조정 및 탈황작업을 하는 엘에프(LF) 공정에 사용될 수 있다. 래들(12)는 대차(14)에 안착된 상태로 이동할 수 있다.

이를 위해 용강정련장치(10)는 래들(12)에 저장된 용강의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(20)가 구비될 수 있다.

또한, 용강정련장치(10)에는 용강을 교반하기 위한 교반 장치(30)가 제공될 수 있다. 일례로, 교반 장치(30)는 래들(12)로 가스를 공급할 수 있으며, 이러한 가스가 용강을 통과하여 배출됨에 따라 용강을 균일하게 교반할 수 있다.

또한, 용강정련장치(10)는 용강의 성분을 분석하기 위한 샘플링 장치(40)를 포함할 수 있다. 샘플링 장치(40)는 용강의 성분 분석을 위해 용강을 일부를 선택하도록 제공될 수 있다.

이와 같이 샘플링 장치(40)에서 선택된 용강의 일부는 분석실 등으로 보내져 성분 분석이 의뢰될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 용강정련장치(10)는 샘플링 장치(40)에서 선택되어 성분이 분석된 용강을 사용자가 원하는 강종으로 전환되도록 용강의 성분을 조정하기 위해 합금철을 투입하는 합금철 투입장치(50)를 포함할 수 있다.

합금철 투입장치(50)는 각각의 강종에 대응하는 원재료들이 저장된 복수의 노상호퍼(52)들을 포함하고, 이 노상호퍼(52)들의 하부에 설치된 피더(53)에 의해 원재료가 평량 및 투입호퍼(54) 순으로 공급될 수 있다. 또한, 평량 및 투입호퍼(54)에는 평량된 합금철을 공급하기 위한 피더(55)가 설치될 수 있다.

또한, 용강정련장치(10)는 엠이에스(MES) (60)를 포함할 수 있다. 또한, 이 MES(60)는 생산 스케줄 등에 의해 전로에서 강번이 확정되면 후공정 물류 흐름을 결정할 수 있다. 또한, MES(60)는 전로 및 용강예비처리장의 처리 정보가 저장되며, 전로내 용강을 래들(12)로 이송하는 과정인 출강공정에서 투입되는 합금철 투입량, 전로 종점산소 등의 정보를 저장하게 된다.

또한, 용강정련장치(10)는 샘플링 장치(40)를 이용하여 용강의 성분을 분석한 후, 분석된 용강의 성분값과 MES(60)에 저장된 성분값을 비교하여 합금철의 투입량을 산출하는 에이치엠아이(HMI)(62)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 용강정련장치(10)는 HMI(62)에서 산출된 작업량에 따라 온도조절장치(20), 샘플링 장치(40), 합금철 투입장치(50) 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부(64)를 포함할 수 있다.

제어부(64)에는 샘플링 장치(40)를 이용하여 용강의 성분을 측정하도록 제어할 수 있고, 합금철 투입장치(50)를 제어하여 측정된 용강의 성분에 따라 합금철이 투입되도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서 용강정련장치(10)는 용강의 성분 분석을 통해 합금철의 투입량 등이 HMI(62)에서 자동으로 산출되며, 이와 같이 제어부(64)에 의해 합금철 투입장치(50)가 제어되어 산출된 투입량만큼 합금철이 자동으로 투입될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 교반 장치(30)는 가스를 공급하여 용강을 균일화하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.

더불어, 본 실시예에서 교반 장치(30)는 용강의 상부 또는 하부를 교반하도록 제공될 수 있다.

일례로, 교반 장치(30)는 용강의 상부를 교반하기 위한 상부 버블링 장치와, 용강의 하부를 교반하기 위한 하부 버블링 장치로 이루어질 수 있다.

여기서, 상부 버블링 장치는 래들(12)의 상부에서 용강으로 투입되는 톱 랜스(32)를 포함할 수 있다. 이러한 톱 랜스(32)는 일측에 설치된 래들 구동모터(33)에 의해 용강으로 승하강 되도록 제공될 수 있다.

또한, 톱 랜스(32)에는 가스를 공급하기 위한 배관(34a)이 연결되고, 이 배관(34a)에는 톱 버블링 밸브(34)가 설치될 수 있다. 톱 버블링 밸브(34)는 제어부(64)에 의해 톱 랜스(32)로 가스가 공급되는 것을 제어할 수 있다.

또한, 하부 버블링 장치는 래들(12)의 하부에 설치된 대차의 포러스 플러그로 가스를 공급하는 보텀 버블링부(36)를 포함할 수 있다. 또한, 보텀 버블링부(36)에는 가스를 공급하기 위한 배관(37a)이 연결되고, 이 배관에는 보텀 버블링 밸브(37)가 설치될 수 있다. 이 보텀 버블링 밸브(37)는 제어부(64)에 의해 보텀 버블링부(36)의 포러스 플러그로 가스가 공급되는 것을 제어할 수 있다.

또한, 하부 버블링 장치는 보텀 버블링부(36)로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 수동밸브(38)를 더 포함할 수 있다.

한편, 샘플링 장치(40)는 용강의 선택하기 위해 래들(12)로 일부가 투입될 수 있으며, 이를 위해 샘플링 장치(40)를 이동시키는 샘플링 구동모터(42)를 포함할 수 있다.

또한, 온도조절장치(20)는 래들(12)에 저장된 용강의 온도를 측정하는 온도센서와, 이 온도센서에서 측정된 용강의 온도가 공정 온도보다 낮을 경우 용강의 온도를 높이기 위해 래들(12)로 투입되는 전극봉(22)을 포함할 수 있다. 또한 이 전극봉(22)은 작동영역으로 연장되며 용강으로 투입되는 부분에 전기의 공급에 의해 발열되도록 이루어질 수 있다. 또한, 온도조절장치(20)는 래들(12)에 저장된 용강의 온도를 조절하기 위해 전극봉(22)을 승강시키는 전극봉 구동모터(24)를 포함할 수 있다. 이 전극봉 구동모터(24)는 제어부(64)에 의해 작동이 제어될 수 있다.

한편, 온도센서에서 측정된 용강의 온도가 공정온도보다 높을 경우, 용강의 온도를 낮추기 위해 냉각제를 투입할 수 있다. 이를 위해 온도조절장치(20)는 래들(12)에 저장된 용강으로 냉각제를 투입하기 위한 냉각제 투입기를 포함할 수 있다. 냉각제 투입기는 제어부(64)에 의해 냉각제를 일정량 투입할 수 있도록 제공될 수 있다.

본 실시예에서 냉각제 투입기는 냉각제를 일정량 공급하기 위한 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 냉각제 투입기는 냉각제 저장부와, 냉각제 저장부와 연통하는 피더를 포함하는 공급기를 포함할 수 있다. 또한, 공급기는 제어기에 의해 연결되어 냉각제를 공급하게 된다. 이러한 냉각제 투입기는 별도의 장치로 이루어질 수 있고, 합금철 투입장치(50)와 일체로 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예의 용강정련장치(10)는 엘에프 처리위치에 설치된 진입감지센서(16)를 포함할 수 있다. 이 진입감지센서(16)는 래들(12)이 엘에프 처리위치로 이동하게 되면, 이를 감지하여 제어부(64)에 래들(12)이 진입되었다는 신호를 전송한다.

제어부(64)는 래들(12)의 진입을 감지한 후, 전술된 엘에프 처리공정을 실시하게 된다.

더불어, 본 실시예의 용강정련장치(10)는 래들(12)이 엘에프 처리공정이 완료된 후, 래들(12)의 이탈시 이를 감지하는 이탈감지센서(18)를 더 포함할 수 있다. 이탈감지센서(18)는 래들(12)이 엘에프 처리위치에서 이탈하면, 이를 감지하여 제어부(64)에 신호를 전송한다.

전술된 바와 같이 구성된 용강정련장치(10)의 작용을 살표보면 다음과 같다.

먼저, 일반강의 정련시, 전로로부터 래들(12)로 출강작업이 완료되면 용강중량 측정장치를 이용해서 용강의 중량을 측정한다. 또한, 용강예비처리장에서는 용강성분의 균질화를 위해서 교반작업을 실시한다. 이때 교반작업은 교반 장치(30)을 이용하여 가스를 주입하여 실시하게 되며, 소정 시간 동안 교반한다. 그리고, 소정 시간 경과후, 용강의 온도를 측정하고, 샘플링 장치(40)를 이용하여 용강을 선택하여 화학 성분을 분석한다.

한편, 전로에서 공정 정보 및 용강예비처리장에서의 공정 정보, 일례로 용강의 중량과 투입된 합금철 등이나, 용강의 온도 및 화학 성분 등의 정보는 MES(60)에 저장되며, 이러한 정보를 이용하여 HMI(62)는 사용자가 원하는 강종으로 정련하기 위해 필요한 합금철 투입량 등을 결정하게 된다. 이러한 과정은 래들(12)이 엘에프 처리위치로 도달하기 전에 이루어질 수 있다.

일례로, 알루미늄(Al)을 포함하는 강종의 제조시, 용강의 화학 성분 분석시 전로 등에서 투입한 알루미늄량과 용강예비처리장에서 용강의 샘플을 분석한 성분 중 알루미늄의 성분비를 비교한다.

용강중의 성분의 안정성을 파악하기 위한 알루미늄 투입량은 종점산소의 농도에 의해 결정될 수 있으며, 다음의 수학식 1을 이용하면 알루미늄 투입량을 결정할 수 있다.

이때, 전로 종점에서의 산소가 555ppm이고, 알루미늄 투입량이 630Kg일 경우, 래들(12)에 저장된 용강의 중량이 273톤(ton)이라면 약 0.03중량%의 알루미늄이 실적되어야 용강의 성분이 안정되었다고 판단할 수 있으며, 알루미늄 실적이 0.02중량%이하일 경우, 용강 성분이 불안정하다고 판단할 수 있다.

한편, 용강의 성분이 안정된다고 판단되면 용강예비처리장에서의 용강의 성분은 다음 표와 같은 성분 범위를 갖게 된다.

	C	Si	Mn	P	S	Al	Ti	Cu	Nb	V
Min(%)	0.13	0.02	0.65	0.02	0.01	0.02	0.006	0.06	0.02	0.03
Aim(%)	0.15		0.70			0.035			0.03	0.035
Max(%)	0.17		0.75			0.05			0.04	0.04
BAP실적	0.14	0.01	0.60	0.18	0.007	0.02	0.002	0.001	0.001	0.033

수학식 1과 같이 망간(Mn)과 알루미늄(Al), 니오븀(Nb)의 경우에는 목표대비 하한 범위에 있기 때문에 HMI(62)는 MES(60)의 표 1과 같은 정보를 받아 제어부(64)에 신호를 보내면 제어부(64)는 합금철 투입장치(50)의 노상호퍼(52)들의 피더(53)에 신호를 보내서 HMI(62)에서 산출된 량을 평량 및 투입호퍼(54)를 이용하여 평량한다.

한편, MES(60)에서는 용강예비처리장에서 측정된 온도와 엘에프 처리개시 시간을 산정하여 처리개시시점의 온도를 예측할 수 있다. 이때, 엘에프 처리시 요구되는 온도보다 예측된 온도가 높을 경우, HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내어 온도조절장치(20)를 제어하게 된다.

이때, 제어부(64)는 온도조절장치(20)의 냉각제 투입기를 제어하며, 냉각제 투입기의 저장부에 저장된 냉각제가 피더 등에 의해 평량되어 공급될 수 있다.

그리고, 엘에프 처리위치로 래들(12)이 진입하면, 진입감지센서(16)는 이를 감지하여 제어부(64)에 신호를 보내고, 제어부(64)는 보텀 버블링 밸브(37)를 개방하여 가스를 공급하도록 함으로써 보텀 버블링을 실시할 수 있다.

한편, 용강의 예측온도가 요구온도 범위에 들어갈 경우, HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내 평량 및 투입호퍼(54)에 저장되어 있는 합금철을 투입하게 된다. 또한, 제어부(64)는 HMI(62)로부터 신호가 수신되면, 톱 랜스(32) 구동모터에 신호를 보내서 톱 랜스(Top Lance)(32)를 하강시키면서 톱 버블링 밸브(34)를 개방하여 톱 버블링을 실시할 수 있다. 이때, 톱 버블링과 보텀 버블링은 동시에 실시될 수 있다.

그리고, 톱 버블링과 동시에 HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내어 샘플링 장치(40)에 프로브를 장착하도록 신호를 보낸다. 또한, 톱 버블링과 보텀 버블링을 동시에 실시하면서 소정시간 후 제어부(64)는 샘플링 구동모터(42)를 작동시켜 샘플링 장치(40)가 하부로 내려가면서 용강의 온도와 샘플링을 실시한다.

이후, 샘플링 장치(40)에서 샘플링된 샘플은 화학분석을 실시한다.

한편, 보텀 버블링과 톱 버블링을 동시에 실시하여 소정 시간 경과후, 성분의 균일화 및 개재물 분리 부상이 완료되면, HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내어 용강의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 엘에프 개시온도에 적합하게 되면 톱 랜스 구동모터(33)에 신호를 보내어 톱 랜스(32)를 상승시킨다. 그리고, 제어부(64)는 톱 랜스(32)가 래들(12)을 벗어나는 위치에서 톱 버블링 밸브(34)에 신호를 보내어서 톱 버블링 밸브(34)를 닫아 엘에프 처리를 종료한다.

한편, 요구온도 대비 용강의 도착 예상온도가 낮으면 전극봉 구동모터(24)에 신호를 보내 전극봉(22)을 하부로 내려 승온에 필요한 만큼의 전력을 공급하여 용강의 온도를 상승시킬 수 있다.

또한, 용강의 온도가 상승되면 전술된 과정을 반복하여 용강의 예측온도가 요구온도 범위에 들어가도록 한 후, 용강을 정련하는 과정을 진행할 수 있다.

한편, 강종 중 설퍼(S : 황) 성분이 50ppm 이하인 저류강의 경우에는 전로로부터 래들(12)로 출강작업이 완료되면, 용강중량 측정장치를 이용하여 용강의 중량을 측정한다. 또한, 용강예비처리장에서는 용강성분의 균질화를 위해서 교반작업을 실시한다. 이때 교반작업은 교반 장치(30)을 이용하여 가스를 주입하여 실시하게 되며, 소정 시간 동안 교반한다. 그리고, 소정 시간 경과후, 용강의 온도를 측정하고, 샘플링 장치(40)를 이용하여 용강을 선택하여 화학 성분을 분석한다.

한편, 전로에서 공정 정보 및 용강예비처리장에서의 공정 정보, 일례로 용강의 중량과 투입된 합금철 등이나, 용강의 온도 및 화학 성분 등의 정보는 MES(60)에 저장될 수 있다. 한편, 용강예비처리장에서는 용강을 샘플링 한 후, 화학 성분을 분석하여 MES(60)에 저장한다. 또한, MES(60)에는 용강의 화학 성분 뿐만 아니라 공급된 전류량에 대한 정보가 저장될 수 있다.

한편, 용강예비처리장에서 용강의 성분이 분석되면, 먼저 HMI(62)는 MES(60)에 저장되어 있는 전로의 종점산소와 출강중 투입되는 생석회와 형석, 알루미늄 투입량과 용강예비처리장에서의 전류값을 비교하게 된다. 성분 분석값 중 설퍼(S)가 상한 목표성분보다 낮게 실적되는 경우에는 HMI(62)는 표 1에 나타나는 것과 같이 성분값과 목표값을 비교하여 목표값 대비 낮게 실적된 성분들을 확인한다. 그리고, 원하는 강종의 제조를 위해 확인된 성분에 따라 합금철 투입량을 결정하고, 제어부(64)에 신호를 보내어서 노상호퍼(52)의 피더(53)에 명령을 내려 합금철을 평량하고 평량 및 투입호퍼(54)에 저장하게 된다.

또한, 래들(12)이 엘에프 처리위치에 도착하면 용강정련을 개시하게 되며, 이때 HMI(62)는 제어부(64)에 명령을 내려 보텀 버블링 밸브(37)를 열어 하부로부터 가스가 공급되도록 하여 버블링을 할 수 있으며, 동시에 합금철이 평량되어 저장된 평량 및 투입호퍼(54)의 피더(55)에 신호를 보내어 합금철을 투입하게 된다.

합금철이 투입되면 제어부(64)는 톱 랜스 구동모터(33)를 구동시키고, 이에 따라 톱 랜스(32)가 하부로 내려가 용강의 상부를 버블링한다. 이때, 톱 랜스(32)가 용강에 도달하기 직전에 톱 버블링 밸브(34)에 신호를 보내어 톱 랜스(32)에 의해서 톱 버블링을 실시한다.

그리고, 톱 버블링과 동시에 샘플링 장치(40)에 프로브를 장착하도록 제어부(64)가 신호를 보내어 프로브를 장착한다. 톱 버블링과 보텀 버블링을 실시하고 소정 시간후에 성분이 균일화되는 시점에서 샘플링 구동모터(42)를 구동시켜 샘플링 장치(40)를 하강시킨다. 샘플링 장치(40)는 용강을 샘플링하여 화학 성분을 분석하게 된다.

또한, 개재물 분리부상이 완료되는 시점에 제어부(64)는 톱 랜스 구동모터(33)에 명령을 내려 톱 랜스(32)를 상승시키고, 용강을 벗어나는 시점에서 톱 버블링 밸브(34)에 신호를 보내어서 톱 버블링 밸브(34)가 닫히도록 한다.

한편, 톱 버블링이 완료된 후, 칼슘(Ca)이 투입되는 강종인 경우에는 HMI(62)에서 제어부(64)로 신호를 보내서 칼슘와이어 투입기(58)에 신호를 보내서 칼슘와이어를 용강중에 투입하게 된다. 그리고, 칼슘와이어를 투입한 후 성분균질화 및 개제물 분리부상이 완료되는 시점에서 엘에프 처리를 완료한다.

이때, 용강의 승온이 필요한 경우에는 전극봉 구동모터(24)가 하강되어 전극봉(22)에 의해서 전력을 공급하여 용강을 승온시키고, 승온이 완료되면 제어부(64)는 전극봉 구동모터(24)에 신호를 보내 전극봉(22)을 상승한 후 합금철을 투입하고 톱 버블링을 하는 과정을 반복하게 된다.

한편, 용강예비처리장에서 분석된 성분중 설퍼(S)가 목표상한으로 실적되는 경우에는 MES(60)는 수학식 1을 이용하여 전로에서 알루미늄 투입량과 용강예비처리장(BAP)에서의 알루미늄(Al) 성분과 용강예비처리장에서의 전류값을 읽어 온다.

이때, 용강예비처리장의 전류값이 150mV이하이면서 용강예비처리장 알루미늄(Al)실적이 0.04%이하이면 HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내 노상호퍼(52)의 생석회 호퍼에서 다음의 표 2와 같이 용강예비처리장 설퍼(S)값에 따라서 투입량을 결정하여 생석회를 평량한다.

(S)목표-(S)실적(%)	≥0.003	0.002~0.0029	0.0010~0.0019	≤0.009
생석회 투입량(Kg)	2000	1500	1000	500

또한, 전류값이 150mV이하이면서 알루미늄(Al)0.04%이하이면, HMI(62)는 노상호퍼(52)의 알루미늄호퍼에서 알루미늄(Al) 0.05%이상이 되도록 알루미늄을 평량하여 투입호퍼에 저장한다. 래들(12)이 엘에프 처리위치에 도착하면, 진입감지센서(16)는 이를 감지하여 엘에프 처리를 개시한다. 이때, HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내 보텀 버블링 밸브(8)을 오픈하면서 합금철 투입장치(40)의 평량 및 투입호퍼(54)의 피더(55)를 기동하여 용강내에 합금철을 투입한다.

그리고, 제어부(64)는 톱 랜스 구동모터(33)를 작동시켜 톱 랜스(32)를 하강시켜 톱 버블링을 실시한 후, 소정 시간 후 용강의 온도를 측정한다. 이때, 용강예비처리장의 출발온도와 비교하여 요구온도 대비 도착온도가 낮게 되면 HMI(62)는 제어부(64)에 명령하여 전극봉 구동모터(24)을 움직여서 전극봉(22)을 하강하여 용강의 온도를 상승시킨 후에 합금철을 투입하고 톱 버블링을 실시한다.

이와 같이 용강의 온도를 상승하고 환원성 분위기의 톱슬라그를 제거하는 것은 탈류작업을 촉진하기 위해서는 용강의 온도가 높고, 고염기도이며, 환원성 분위기의 슬라그가 제조되었을 때 다음과 같은 화학식1에 의해서 용강중의 설퍼[S]가 제거되기 때문이다.

상기식에 의해서 탈류작업이 진행된다. 탈류작업을 진행하고 있을 때 HMI(62)는 제어부(64)에 명령을 내려 표1에서와 같이 목표값과 용강예비처리장의 성분실적을 비교하여 목표값대비 하한인 원소의 합금철을 평량하여 평량 및 투입호퍼(54)에 저장한다. 소정시간후 탈류작업이 완료되면 HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내 평량 및 투입호퍼(54)의 피더(55)가 피딩되어 합금철을 용강내에 투입하도록 한다.

합금철을 투입하면서 HMI(62)는 제어부(64)에 신호를 보내 샘플링 장치(40)에 프로브를 장착하도록 한다. 합금철 투입 후 소정 시간후 샘플링 구동모터(42)를 작동시켜 샘플링 장치(40)를 하강시킨다. 그리고, 이와 같이 하강되는 샘플링 장치(40)에 의해서 용강에 대한 온도 및 샘플링 작업을 실시한 후, 용강에 대한 화학분석을 실시하게 된다.

합금철 투입후 소정 시간이 경과되면, HMI(62)는 제어부(64)에서 톱 랜스 구동모터(33)에 신호를 보내 톱 랜스(32)를 상승시키고 톱 버블링 밸브(34)를 닫는다. 이때, 칼슘을 투입하는 강종이면 HMI(4)는 제어부(64)에 의해서 칼슘와이어 투입장치(58)가 제어하여 칼슘와이어를 투입할 수 있다.

이와 같이, 칼슘와이어 투입후 보텀 버블링을 소정 시간동안 진행한다. 그리고, 래들(12)이 엘에프 처리위치를 이탈한 것이 이탈감지센서(18)에 의해 감지되면, 제어부(64)는 보텀 버블링 밸브(37)를 닫는다.

이와 같이, 본 실시예의 용강정련장치(10)는 용강이 엘에프 처리위치로 이송됨에 따라 합금철의 투입이나, 성분 분석, 온도조절 등의 작업이 자동으로 이루어질 수 있으며, 각 공정단계에서 필요한 조치를 즉각적으로 수행할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10 : 용강정련장치 12 : 래들
14 : 대차 16 : 진입감지센서
18 : 이탈감지센서 20 : 온도조절장치
22 : 전극봉 24 : 전극봉 구동모터
30 : 교반 장치 32 : 톱 랜스
34a : 배관 34 : 톱 버블링 밸브
36 : 보텀 버블링부 37 : 보텀 버블링 밸브
37a : 배관 38 : 수동밸브
40 : 샘플링 장치 42 : 샘플링 구동모터
50 : 합금철 투입장치 52 : 노상호퍼
53 : 피더 54 : 평량 및 투입호퍼
55 : 피더 60 : 엠이에스(MES)
62 : 에이치엠아이(HMI) 64 : 제어부

Claims (7)

1. 정련이 완료된 후 래들에 저장된 용강의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치와,
   상기 용강을 교반하기 위한 교반 장치와,
   상기 래들로 합금철을 투입하여 상기 용강의 성분을 조정하는 합금철 투입장치와,
   전로 및 용강예비처리장의 처리 정보가 저장되는 엠이에스(MES)와,
   상기 교반 장치, 상기 온도조절장치, 상기 합금철 투입장치 중 적어도 하나의 작동을 제어하여 상기 용강의 성분을 측정하거나 성분을 조정하는 제어부를 포함하여, 래들에 저장된 용강의 성분 조정 및 탈황작업을 하는 용강정련장치에 있어서,
   상기 용강의 성분을 분석하는 샘플링 장치와,
   상기 샘플링 장치를 이용하여 상기 용강의 성분을 분석하고, 분석된 용강의 성분값과 상기 엠이에스에 저장된 성분값을 비교하여 합금철의 투입량을 산출하여 보정하는 에이치엠아이(HMI)를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 에이치엠아이에서 산출된 작업량에 따라 상기 교반 장치, 상기 온도조절장치, 상기 샘플링 장치, 상기 합금철 투입장치 중 적어도 하나의 작동을 제어하여 상기 용강의 성분을 측정하거나 성분을 조정하도록 제공된 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 교반 장치는
   상기 래들의 상부에서 상기 용강으로 투입되는 톱 랜스와, 상기 제어부에 의해 상기 톱 랜스로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 톱 버블링 밸브를 포함하는 상부 버블링 장치와,
   상기 래들의 하부에 설치된 포러스 플러그로 가스를 공급하는 보텀 버블링부와, 상기 제어부에 의해 상기 보텀 버블링부로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 보텀 버블링 밸브를 포함하는 하부 버블링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하부 버블링 장치는 상기 보텀 버블링부로 공급되는 가스를 제어하도록 제공된 수동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 샘플링 장치는 상기 제어부에 의해 제어되며 상기 샘플링 장치를 이동시키는 샘플링 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 온도조절장치는 상기 래들에 저장된 용강의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에 측정된 온도가 낮을 경우 상기 래들로 삽입되어 상기 용강의 온도를 상승시키는 전극봉과, 상기 제어부에 의해 제어되며 상기 전극봉을 이동시키는 전극봉 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 온도조절장치는 상기 온도센서에 측정된 온도가 높을 경우, 상기 래들로 냉각제를 투입하기 위한 냉각제 투입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 래들이 엘에프 처리위치에 위치하는 것을 감지하기 위해 제공된 진입감지센서와,
   상기 래들이 상기 엘에프 처리위치를 이탈하는 것을 감지하기 위해 제공된 이탈감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련장치.

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