KR101362712B1 - 배기가스 신호를 이용한 전로 공정의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

현대적인 강재 생산 공정은 처리되는 액상 금속의 현재 조성 및 그 온도에 대한 정확한 지식을 요구한다. 특히 전로에서의 강재 생산 동안, 최종 탄소 함량과 용탕 온도의 경우 높은 정합율이 요구된다. 최종적인 목표 탄소 함량에 상응하는 정량적으로 정밀한 산소의 송풍뿐 아니라 금속 온도는, 공정의 경제적 효율성뿐 아니라 제조되는 강재의 품질에 영향을 미치는 결정적인 인자이다. 상대적으로 정확한 공정 모니터링을 가능하게 하기 위해, 대응하는 적용과 관련하여 다양하게 배기가스 조성의 측정 및 질량 유량 밸런스를 근거로 하는 다양한 절차 및 공정이 공지되었다. 모든 모델은 특히 원료의 중량 데이터와 이용되는 금속의 화학적 특성과 관련하여 입력 데이터의 정밀도에 따라 결정되는 정확성으로 실행된다. 특히 산소의 송풍 시에, 강재 제조를 위한 전로 공정을 사전 결정된 공정 모델과 무관하게 동적으로 제어하는 것을 가능하게 하기 위해, 본 발명의 제안에 따라, 배기가스 분석을 기반으로 공정 모니터로서 실행되고 공정 모델과는 무관한 서브모델을 이용하여, 획득된 구성성분 신호들의 적당한 조합을 통해 임계의 탈탄 시점(t'crit) 및 O2-송풍 종료(t'EoB)에 대한 검출 값들이 획득되며, 상기 검출 값들에 의해서는 공정 시작 시에 공정 모델에 의해 예측되는 산소 함량이 보정되고 탈탄 기간이 종료될 즈음에는 실제 조건에 부합하게 조정된다.

Description

배기가스 신호를 이용한 전로 공정의 제어 방법{CONTROL OF THE CONVERTER PROCESS BY MEANS OF EXHAUST GAS SIGNALS}
본 발명은 배기가스 분석을 이용하여 특히 강재 제조 시에 산소를 송풍할 때 전로 공정을 동적으로 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
현대적인 강재 제조 공정은 처리되는 액상 금속의 현재 조성 및 그 온도에 대한 정확한 지식을 요구한다. 특히 전로에서의 강재 제조 동안 최종 탄소 함량과 용탕 온도의 경우 높은 정합율(match rate)이 요구된다. 최종적인 목표 탄소 함량(final target carbon content)에 상응하는 산소의 정량적으로 정확한 송풍뿐 아니라 금속 온도는 공정의 경제적 효율성뿐 아니라 제조되는 강재의 품질에 영향을 미치는 결정적인 인자이다.
상대적으로 정확한 공정 모니터링을 가능하게 하기 위해, 대응하는 적용과 관련하여 다양하게 배기가스 조성의 측정 및 질량 유량 밸런스를 근거로 하는 다양한 절차 및 공정이 공지되었다. 모든 모델은 특히 원료의 중량 데이터와 사용되는 금속의 화학적 특성과 관련하여 입력 데이터의 정밀도에 따라 결정되는 정확성으로 실행된다.
DE 28 39 316 A1로부터는, 강재 제조 방법을 제어하기 위한 방법으로서, 용융된 강재의 탈탄소화가 대기 압력 조건에서, 그리고 CO, CO2 및 N2를 함유하는 배기가스가 형성되는 조건에서 이루어지는, 상기 제어 방법에 있어서, 배기가스와, 이 배기가스와 관련하여 불활성인 측정된 양의 기준 가스로 균일한 가스 혼합물을 형성하는 단계와, 균일한 혼합물의 시료에 대해 시료 내 CO, CO2, N2 및 기준 가스와 관련하여 선택된 피크에 대한 이온화 흐름을 질량 분석 방식으로 모니터링하는 단계와, 혼합물 내 기준 가스의 양의 측정값과 선택된 피크에 대한 이온화 흐름의 측정값으로부터 모니터링 시점에 용융강(molten steel)의 탈탄소화의 비율 또는 그 크기를 결정하는 단계와, 용융강의 탈탄소화의 비율 또는 그 크기의 결정된 값에 상응하게 강재 제조 방법을 제어하는 단계를 특징으로 하는 상기 제어 방법이 공지되었다.
WO 2008/049673 A1은, 강재 제조 시에 CO 제거를 제어하기 위한 방법으로서, 함유된 탄소(C)를 제거하기 위해 용융물에 산소(O2)가 공급되고, 용융물로부터 배출되는 탄소 유량의 실제 값이 측정되고, 공급되는 산소량과 용융물의 탄소 함량으로부터 뜻밖의 여타의 반응이 고려되면서 제공되는, 배출 탄소 유량의 설정 값이 계산되고, 설정 값과 실제 값이 서로 비교되며, 설정 값에 비해 실제 값이 작은 경우 기포의 갑작스러운 상승을 방지하기 위한 조치가 유도되는, 상기 제어 방법을 개시하고 있다. 적합한 조치로서는 다음과 같다.
- 용융물로 이루어지는 산소 공급의 제어와 경우에 따른 산소 공급의 축소,
- 용융물로 이루어지는 탄소의 공급.
WO 2009/030192 A1로부터 공지된 방법으로서, 야금 공정에서 배기가스 비율을 간접 측정하기 위한 상기 방법은, 우선 헬륨과 같은 기준 가스가 배기가스에 첨가되며, 더욱 정확하게 말하면, 흐름에 따라, 기준 가스와 배기가스의 철저한 혼합이 이루어지고, 다시 말하면 거의 균일한 분포가 달성되고, 그런 다음 O2, CO, CO2, N2, Ar, He, H2와 같은 관련 내역을 이용하고 첨가된 헬륨량을 고려하면서 질량 분석계로 측정되는 배기가스의 헬륨 및 질소 정량 분석이 이루어지는 점에 한해서, 시료 채취 이전에 위치하는 시점에 상기 기준 가스가 첨가되는 것을 특징으로 한다.
특히 "강과 철(Stahl u Eisen) 113 (1993년) 6권 56쪽"에 실린 논문에서 상술된 것처럼, LD 전로에서는 이미 20년보다 더 오래전에 탈탄 공정에 대해 배기가스 내에 포함된 정보를 이용하는 점이 개시되었다. 1980년까지 산소 제강법의 공정 제어를 위해 개요에서 언급한 17개소의 산소 제강 플랜트 중 9개소의 경우 배기가스 측정이 명시되었으며, ±0.020%의 탄소 함량의 범위에 대해 85% 내지 95%의 상승된 정밀도가 언급되었다. 이는 약 0.014% 내지 0.010%의 오류의 표준 편차에 상응한다. 그 사이에, 계속해서 설명되는 것처럼, 일부는 질량 분석계로, 일부는 개별 유닛으로 실시하는 배기가스 측정이 LD 전로와 그로부터 도출된 산소 제강법을 위한 대부분의 공정 제어 시스템의 확고한 요소가 되었다. 공정의 예측을 위한 이른바 "정적 모델(static model)"에 부가적으로 배기가스 측정은 이른바 "동적 모델"에서의 서브랜스(sublance)와 함께 공정의 지속적인 모니터링 및 제어를 가능하게 한다. 처리 종료 이전에 감소하는 탈탄 속도는 서브랜스 측정을 실행할 시점을 나타내며, 이의 목적은 상기 위치 결정으로 탄소 함량뿐 아니라 온도도 확실하게 알아맞히기 위한 것에 있다. 산소 평형 상태에서 철, 망간, 인 및 황의 슬래깅(slagging)의 유효한 계산은, 대부분의 용융물이 곧바로 출탕되어 합금될 수 있으면서도, 대조 시료를 채취하여 그 대조 시료의 분석을 기다릴 필요가 없을 정도로 정확하게 용탕 조성을 결정할 수 있다.
상기 전술한 종래 기술로부터 출발하여, 본 발명의 목적은, 특히 산소를 송풍할 때, 배기가스 분석을 이용하여, 강재 제조를 위한 전로 공정을 사전 결정된 공정 모델과 무관하게 동적으로 제어할 수 있게끔 하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 청구항 제1항의 특징부의 특징들에 따라, 배기가스 분석을 기반으로 공정 모니터로서 실행되고 공정 모델과는 무관한 서브모델을 이용하여, 획득된 구성성분 신호들의 적당한 조합을 통해 임계의 탈탄 시점(t'crit) 및 O2-송풍 종료(t'EoB)에 대한 검출 값들이 계산되고 이 검출 값들에 의해서는 공정 시작 시에 공정 모델에 의해 예측되는 산소 함량이 보정되고 탈탄 기간이 종료될 즈음에는 실제 조건에 부합하게 조정되며,
임계의 탈탄 시점(t'crit)은
CP(t) ≥ CPP이고 CP(t) = (N2)^n / (CO)^m일 때, t = t'crit에 의해 계산되고,
위의 식에서
CCP는 한계치 파라미터이고,
CP는 갭(gap)을 갖는 전로와 낮은 CO 후연소에 대해 (N2)^n / (CO)^m이고,
CP는 갭이 없는 전로와 높은 CO 후연소에 대해서는 (N2/CO2)^s이며, 그리고
O2 송풍 종료(t'EoB)는
EoB(t) ≥ EoBP1이고 EoB = (CO+CO2) - rPC일 때 t = t'EoB에 의해 계산되고,
위의 식에서
PC = CO2/(CO+CO2)100 = 후연소율(%)이며, 여기서
CO는 배기가스 내 일산화탄소 함량(%)이고,
CO2는 배기가스 내 이산화탄소 함량(%)이며, 그리고
EoBP1 = 한계치 파라미터이고,
r = 조정 파라미터인 조건을 통해 달성된다.
송풍 종료는 함수 "EoB"의 기울기가 정의된 가중치를 초과하는 시점에 상응한다. 함수의 상수 "r"은 신호를 증폭하고 신호 민감도를 상승시킨다. 상기 증폭된 신호의 물리적 구조는 전로 용기 내에서 CO 후연소의 종료를 의미한다.
임계의 탈탄 시점과 O2 송풍 종료에 대한 방정식에서 파라미터들은 전로 구조에 따라, 그리고 특히 갭 조정의 가용성에 따라 결정되고, 정기적인 간격으로 조정된다. 가능한 조정 범위는 아래와 같다.
n = 6 - 7,
m = 3 -6,
s = 3 -4,
r = 0 - 5.
임계의 탈탄 시점은 함수 "CP의 기울기가 정의된 가중치를 초과하는 시점에 상응하며, 다시 말하면 탈탄 반응 속도는 탄소 산화를 위한 산소 부족량의 상태로부터 산소 과량의 상태로 전환된다. 상기 증폭된 신호의 물리적 구조는 감소된 탈탄소화의 시작을 의미하며, 감소된 탈탄소화는 배기가스 내 질소 함량의 지속적인 상승과 배기가스 내 일산화탄소 함량의 감소에 의해 표현된다. 상기 시점 이전의 상태는 주요 탈탄 단계의 거의 일정한 탈탄 속도를 특징화하며, 송풍되는 산소의 양에 정비례한다. 임계의 탈탄 시점 후에 탈탄 속도는, 실제 탄소 함량과 이 탄소 함량의 열역학적 평형 사이의 차이로 표현되는 반응 전위에 의해 제어된다. 이 경우 상기 탈탄 속도는 기하급수적인 경향(exponential trend)을 나타낸다. 감소된 탈탄율은 실제의 탄소 함량과 이 탄소 함량의 열역학적 평형 사이의 차이에 따라 더욱 낮은 반응 전위를 초래한다. 이런 경우에는 금속의 실제의 화학적 조성과 금속 온도의 함수가 관계한다. 함수의 지수는 신호를 증폭하고 신호 변경 시마다 신호 민감도를 상승시킨다.
이 경우, 함수 "CP"의 기울기는,
갭을 갖는 전로와 낮은 CO 후연소에 대해,
CP = (N2)^n / (CO)^m이고,
위의 식에서
N2는 배기가스 내 질소 함량(%)이다.
비-가용성의 경우 N2
N2 = 100 - O2-CO-CO2로 계산되며,
그리고 함수 "CP"의 기울기는,
갭이 없는 전로와 높은 CO 후연소에 대해,
CP = (N2 / CO2)^s이다.
보조 계산을 통해서는, 배기가스 분석의 다양한 신호 레벨에 따라, 산소 송풍 중단에 의해 소정의 최종 목표 탄소 함량이 달성될 수 있는 금속 용탕 내 캐치 탄소 함량(catch carbon content)의 검출이 가능해진다. 그 외에도 O2 송풍 종료와 임계의 탈탄 시점의 조합을 통해, 임계의 탈탄 시점 후에 금속 용탕 내 탄소 함량과 연계되는 시간 간격의 정의가 획득된다.
방법은 아래의 시퀀스와 연계된다.
Figure 112012057730986-pct00001
일 때,
Figure 112012057730986-pct00002
이고,
위의 식에서,
Figure 112012057730986-pct00003
는 통계로 분석되는 시간 간격이다.
마지막으로, 임계의 탄소 함량을 기반으로, 잔여 탈탄 시간의 보조 계산을 통해서 송풍될 잔여 산소의 추정이 실행된다.
본 발명에 따른 방법을 위해 이용되는 측정 시스템은 3개 이상의 근본적인 배기가스 구성성분, 즉 산소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 기초로 해야 하며, 질소 및 잔여 가스 성분이 가스 밸런스를 완성한다. 통상적인 측정의 경우 질소가 잔류물로서 100%까지 산출된다. 수소 및 기타 모든 구성성분은 무시된다. 질량 분석계를 이용하는 경우, 배기가스의 실질적인 모든 구성성분이 측정으로부터 직접 제공된다. 분석 함수에서 구성성분들의 특별한 조합으로서 표현되는 실험 변수들(empirical variable)은 정의된 순간(defined moment)으로서, 임계의 탈탄 시점 및 송풍 종료의 검출을 위해 중요한 다양한 경향의 거동에 따른다.
배기가스의 양 및 조성에 대해 대략 측정된 값들이면서 이용되는 측정 시스템의 대응하는 장치들에 의해 수신되는 상기 값들은 이용되기 전에, 이후 결과적으로 신호 변동을 평활화하고 대응하는 시점에 다양한 데이터 포인트의 정확한 관계를 제공하며 몇몇 정량적인 보정 파라미터를 적용하도록 하기 위해, 밸런싱 계산에서 부분적으로 처리된다.
신호 변동의 평활화는 다량의 조건에서 적용되는 통상적인 수학적 방법이다. 파라미터 관계의 완벽함을 위해 평활화는 다음의 공식으로 명시된다. 간단한 설명을 위해 항(item)의 정의를 통해 평활화 연산자 X = smooth(X, τ)는 다음 방정식으로서 도입되며,
Figure 112012057730986-pct00004
위의 식에서,
u(k)는 Δt의 시간 간격을 갖는 시간(t)에 필터링 되지 않은 신호의 일련의 측정값이며, 전형적으로는 측정값들로 이루어진 시퀀스이며,
x(k+1)은 대응하는 평활화된 신호이며,
τ는 평활화의 정도를 결정하는 평균 시간 간격 파라미터이다.
평활화 과정이 2회 이루어지는 이중 평활화의 경우 표시는
Figure 112012057730986-pct00005
와 같다.
배기가스 측정 시스템은 0.3 ~ 0.5초의 샘플링 시간을 갖는 통상적인 신호를 제공한다. 상기 신호들은 다양한 특정 보조 및 제어 신호를 구하는데 이용된다. 상기 신호들의 평활화를 위해, 다음의 필터링 방법이 이용된다.
x(k+1) = a x(k) +(1-a) u(k),
위의 식에서
k는 0, 1, 2 .....이고,
x(k)는 시점(k)에 평활화된 신호("x")이고,
x(k+1)은 시점(k+1)에 평활화된 신호("x")이고,
u(k)는 시점(k)에 측정된 신호("x")이며, 그리고
파라미터의 경우는
a = N/(N+1) aε[0,1]
1-a = 1/(N+1)이며,
N은 평활화 과정 동안 샘플링되는 신호 값의 개수이다.
0.3 ~ 0.5초의 샘플링 시간 조건에서 1초의 간격으로 검출되는 배기가스 값들을 15 ~ 20초의 범위에서 지연하는 조건에 따라, 상기 배기가스 값들은 임계의 탈탄 시점의 검출을 위해, 그리고 송풍 종료의 시점과 그 차이를 위해 통계적으로 분석된다.
본 발명에 따른 방법은 아래와 같이 서로 연계되는 작동 순서를 특징으로 한다.
A) 아래의 정의 및 정적 공정 계산을 이용하는 공정 모델:
● O2량, 송풍 모델, 순환가스의 종류, 순환가스 모델, 랜스 간격(lance interval),
● 슬래그 형성제 첨가,
● 냉각제 첨가.
B) 아래의 동적 공정 모니터링을 이용하고 공정 모델과 무관한 서브모델:
● 배기가스 모델(PC, CP, EoB),
● CP = 임계의 탈탄 시점,
● EoB = 송풍 종료 시점.
다음에서는 실시예들에 따라 배기가스 측정 시스템의 구성과 전로의 본 발명에 따른 제어 회로의 일반적인 개요가 설명된다.
도 1은 배기가스 측정 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 전로의 본 발명에 따른 제어 회로를 도시한 개략도이다.
도 1에는 CO, CO2 및 O2의 측정을 위해 직렬로 연결된 분석 장치(7)들(병렬 연결도 가능함)을 포함하는 전로의 측정 시스템(10)이 흐름도로 도시되어 있다. 전로(1)(도 2)의 배기가스에서는 배기가스 라인(2) 내 오리피스판(orifice plate) 내지 벤튜리 노즐(3)의 전방에서 송출 펌프(5)에 의해 약 0.5리터의 배기가스 시료(4)가 채취되어 배기가스 처리부(6)로 공급된다. 그런 다음 배기가스 처리부로부터 배기가스 시료(4)는 연이어서 직렬로 연결된 분석 장치(7)들로 공급되며, 이 분석 장치들 내에서 각각 0.5초의 반응 시간으로 분석 값에 상응하는 신호가 생성된다.
도 2에는 전로(1)를 위한 본 발명에 따른 제어 회로가 개략적으로 도시되어 있다. 제어 회로는, 측정 시스템(10)과, 신호 처리부(11)와, 공정 모니터(12)로서의 서브 모델과, 공정 제어부(13)를 포함하는 본 발명에 따른 공정 모니터링 및 제어부(20)(도면에서 우측)뿐 아니라, 전로(1)와 공정 조작부(15)를 포함하는 통상적인 공정 시퀀스부(30)(도면에서 좌측)인 부분 영역들로 구성된다.
전로(1)의 배기가스 시료(4)는 측정 시스템(10)에서 분석되고(도 1 참조), 분석 값들에 상응하는 획득된 신호들은, 이후 후속하여 서브모델(12)로부터 원래의 공정 모델을 보정하는 데이터가 공정 조작부(15)로 향하는 공정 제어부(13) 내로 유입되는 방식으로, 신호 처리부(11)에서 처리된다.
1: 전로
2: 전로의 배기가스 라인
3: 오리피스판 내지 벤튜리 노즐
4: 배기가스 시료
5: 송출 펌프
6: 배기가스 처리부(exhaust gas processing)
7: 분석 장치
10: 측정 시스템
11: 신호 처리부(signal processing)
12: 공정 모니터로서 서브모델
13: 공정 제어부(process control)
15: 공정 조작부(process operator)
20: 공정 모니터링 및 제어부
30: 공정 시퀀스부

Claims (5)

  1. 배기가스 분석을 이용하여, 강재 제조 시에 산소를 송풍할 때 전로 공정을 동적으로 제어하기 위한 방법에 있어서, 배기가스 분석을 기반으로 공정 모니터로서 실행되고 공정 모델과 무관한 서브모델을 이용하여, 획득된 구성성분 신호들의 조합을 통해, 임계의 탈탄 시점(t'crit)과 O2 송풍 종료(t'EoB)에 대한 검출 값들이 계산되며, 상기 검출 값들에 의해서는 공정 시작 시에 공정 모델에 의해 예측된 산소 함량이 보정되고 탈탄 시점이 종료될 즈음에는 실제 조건에 적합하게 조정되고,
    상기 임계의 탈탄 시점(t'crit)은
    CP(t) ≥ CPP이고 CP(t) = (N2)^n / (CO)^m일 때, t = t'crit에 의해 표현되고,
    위의 식에서
    CCP는 한계치 파라미터이고,
    CP는 갭을 갖는 전로와 낮은 CO 후연소에 대해 (N2)^n / (CO)^m이고,
    CP는 갭이 없는 전로와 높은 CO 후연소에 대해서는 (N2/CO2)^s이며, 그리고
    O2 송풍 종료(t'EoB)는
    EoB(t) ≥ EoBP1이고 EoB = (CO+CO2) - rPC일 때 t = t'EoB에 의해 표현되고,
    위의 식에서
    후연소율(%)은 PC = CO2/(CO+CO2)100이고,
    EoBP1 = 한계치 파라미터이며,
    상기 임계의 탈탄 시점과 O2 송풍 종료에 대한 방정식에서 파라미터들은 전로 구조에 따라, 그리고 갭 조정의 가용성에 따라 결정되고 정기적인 간격으로 조정되며, 가능한 조정 범위는 n = 6 - 7; m = 3 - 6; s = 3 - 4; r = 0 - 5인 것을 특징으로 하는 동적 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 보조 계산을 통해 배기가스 분석의 다양한 신호 레벨에 따라, 산소 송풍 중단에 의해 특정 최종 목표 탄소 함량이 달성될 수 있는 금속 용탕 내 캐치 탄소 함량의 검출이 가능해지며, O2 송풍 종료와 임계의 탈탄 시점의 조합을 통해서, 임계의 탈탄 시점 이후 금속 용탕 내 탄소 함량에 연계되는 시간 간격의 정의가 획득되는 것을 특징으로 하는 동적 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 임계의 탄소 함량을 기반으로 잔여 탈탄 시간의 보조 계산을 통해서 송풍될 잔여 산소의 추정이 실행되는 것을 특징으로 하는 동적 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 대응하는 장치들로부터 수신되는 대략 측정된 배기가스 분석의 값들이, 특정 시점에 대한 다양한 데이터 포인트의 정확한 관계와 정량적인 보정 파라미터들을 획득하도록 하기 위해, 배기가스의 측정된 양과 조성의 신호 변동을 평활화하기 위한 밸런싱 계산에서 이용되기 전에 부분적으로 처리되며, 간단한 설명을 위해 평활화 연산자[X = smooth(X, τ)]가 도입되고 아래 공식,
    평활화 연산자:
    Figure 112013095424057-pct00006
    가 이용되거나,
    또는 평활화 과정이 2회 이루어지는 이중 평활화의 경우는
    Figure 112013095424057-pct00007
    이 이용되고,
    위의 식에서,
    u(k)는 Δt의 시간 간격을 갖는 시간(t)에 신호의 필터링 되지 않은 일련의 측정값이며, 전형적으로는 측정값들로 이루어진 시퀀스이며,
    x(k+1)은 대응하는 평활화된 신호이며,
    τ는 평활화의 정도를 결정하는 평균 시간 간격 파라미터인 것을 특징으로 하는 동적 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 배기가스 측정 시스템에 의해 0.3 ~ 0.5초의 샘플링 시간을 가지고, 다양한 특정 보조 및 제어 신호를 구하기 위해 이용되는 신호들의 평활화를 위해, 아래의 필터링 방법이 이용되며,
    x(k+1) = a x(k) +(1-a) u(k),
    위의 식에서
    k는 0, 1, 2 .....이고,
    x(k)는 시점(k)에 평활화된 신호("x")이고,
    x(k+1)은 시점(k+1)에 평활화된 신호("x")이고,
    u(k)는 시점(k)에 측정된 신호("x")이며, 그리고
    a는 파라미터 = N/(N+1) aε[0,1]이고,
    1-a는 파라미터 = 1/(N+1)이며,
    N은 평활화 과정 동안 샘플링되는 신호 값의 개수인 것을 특징으로 하는 동적 제어 방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200480688Y1 (ko) * 2011-09-19 2016-06-27 대우조선해양 주식회사 컨테이너선 홀드 배기가스의 검출장치
RU2652663C2 (ru) * 2015-11-27 2018-04-28 Общество Ограниченной Ответственности "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Способ управления процессом продувки конвертерной плавки с использованием информации отходящих газов
CN105573237B (zh) * 2016-01-08 2018-08-14 江苏丰东热技术股份有限公司 一种碳势计算方法
CN105886695B (zh) * 2016-05-09 2017-08-29 上海宝钢气体有限公司 一种转炉煤气的脱氧方法
KR102437794B1 (ko) * 2018-05-14 2022-08-29 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 용탕 성분 추정 장치, 용탕 성분 추정 방법 및 용탕의 제조 방법
US20220026894A1 (en) * 2018-09-12 2022-01-27 Abb Schweiz Ag Method and system for monitoring condition of a sample handling system of a gas analyser
CN111061257B (zh) * 2019-12-30 2021-02-19 杭州电子科技大学 一种基于动态全局lpp的工业过程监测方法
CN113512620B (zh) * 2020-04-10 2024-04-26 北京凯德恒源科技发展有限公司 气体分析+副枪的转炉冶炼全过程终点碳动态控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2836694A1 (de) * 1977-08-22 1979-03-08 Kobe Steel Ltd Verfahren zum kontrollieren des endzeitpunkts des windfrischvorgangs in einem konverter
DE2839316A1 (de) * 1977-09-10 1979-03-22 Nisshin Steel Co Ltd Verfahren zur steuerung eines stahlherstellungsverfahrens unter atmosphaerischem druck
US4148629A (en) * 1976-08-04 1979-04-10 Vereinigte Osterreichische Eisen- Und Stahlwerk-Alpine Montan Aktiengesellschaft Process for controlling a steel refining process for steels having a carbon content within the range of 0.1 to 0.8 % by weight

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU817065A1 (ru) * 1979-06-07 1981-03-30 Киевский Институт Автоматикиим.Хху Съезда Кпсс Способ регулировани кислородно- КОНВЕРТОРНОгО пРОцЕССА
US4416691A (en) 1980-07-03 1983-11-22 Kobe Steel, Ltd. Method for converter blow control
JPS6479314A (en) 1987-09-22 1989-03-24 Kawasaki Steel Co Method for controlling blowing of gas at its end period in weakly stirred bottom-blowing converter
SU1527279A1 (ru) * 1988-03-24 1989-12-07 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Способ непрерывного контрол параметров конвертерного процесса
DE4217933C2 (de) * 1992-05-30 1995-03-23 Georgsmarienhuette Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes für den Frischprozeß in Sauerstoffkonvertern
DE19540490C1 (de) * 1995-10-23 1997-04-10 Mannesmann Ag Verfahren zum Entkohlen einer Stahlschmelze
KR100334947B1 (ko) * 1996-11-20 2002-06-20 아사무라 타카싯 용강의진공탈탄/정련방법및그장치
US6805724B2 (en) * 2000-02-10 2004-10-19 Process Technology International, Inc. Method for particulate introduction for metal furnaces
DE102006050888A1 (de) 2006-10-27 2008-04-30 Siemens Ag Verfahren zur Regelung des Kohlenmonoxid-Austrags bei einem metallurgischen Schmelzverfahren
DE102007044568A1 (de) 2007-09-07 2009-03-12 Sms Demag Ag Indirekte Bestimmung der Abgasrate bei metallurgischen Prozessen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148629A (en) * 1976-08-04 1979-04-10 Vereinigte Osterreichische Eisen- Und Stahlwerk-Alpine Montan Aktiengesellschaft Process for controlling a steel refining process for steels having a carbon content within the range of 0.1 to 0.8 % by weight
DE2836694A1 (de) * 1977-08-22 1979-03-08 Kobe Steel Ltd Verfahren zum kontrollieren des endzeitpunkts des windfrischvorgangs in einem konverter
DE2839316A1 (de) * 1977-09-10 1979-03-22 Nisshin Steel Co Ltd Verfahren zur steuerung eines stahlherstellungsverfahrens unter atmosphaerischem druck
US4251270A (en) * 1977-09-10 1981-02-17 Nisshin Steel Co., Ltd. Method of controlling steel making process under atmospheric pressure

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