KR101622281B1 - 탕면높이 측정방법 - Google Patents

탕면높이 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전로 공정에서의 탕면높이 측정 방법으로서, 전로 내에 탈린용선을 마련하고, 프로브를 이용하여 탈린용선의 제1 탕면높이(H1)를 결정한 뒤, 전로 내 탈린용선의 장입량을 통해 탈린용선의 제2 탕면높이(H2)를 도출하고, 제1 탕면높이(H1)와 상기 제2 탕면높이(H2)의 평균값을 최종 탕면 높이(Hfianl)로 결정함으로써, 전로 내 탕면 높이 측정의 정확도를 증가시킬 수 있다.
즉, 전로의 최대 장입량을 기준으로 통상적으로 전로공정에서 전로에 수용되는 장입량만큼 탈린용선을 전로에 장입하고, 탈린용선의 탕면높이를 프로브를 이용한 제1 탕면높이와, 탈린용선 장입량을 이용한 제2 탕면높이의 평균값을 최종 탕면높이로 결정함으로써, 종래에 전로 내 탕면 높이 측정을 위해 올용선을 투입하고 전로 장입량을 보정하기 위해 직접환원철을 투입하는 단계가 배제될 수 있어 직접환원철 투입시간 및 투입량에 따른 비용을 절감할 수 있다.

Description

탕면높이 측정방법 {Method of molten steel height measurement for converter}
본 발명은 탕면높이 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탈린용선을 이용하여 전로 내 탕면 높이 측정의 정확도를 증가시킬 수 있는 탕면높이 측정방법을 제공한다.
일반적으로 제강공정은 고로에서 출선된 용선과 고철을 배합의 용율물을 전로에 장입한 후 순산소, 아르곤 및 질소 등을 취입하여 정련시키며 제품의 성분을 조정하는 일련의 작업을 말하는 것으로 제철소의 중요한 공정 중 하나이다.
특히, 산소랜스를 통해 노(爐) 내의 용융물의 상부로부터 산소를 취입하여 장입 용선에 포함된 불순물, 예컨대, 탄소, 규소, 인, 황 등을 산화 반응시켜 제거하는 취련 작업 시에 취입 산소의 분사위치는 고압의 순 산소에 의한 용융물의 폭발이 유발될 수 있어 산소 랜스의 높이를 알맞게 조정하여 용선의 레벨을 정확하게 계측해야 하는 바, 이를 위해 서브 랜스(Sub-Lance)를 이용하여 용선의 탕면을 측정하는 과정이 수행된다.
이에 종래의 전로에서의 용선 탕면을 측정하는 방법으로는, 우선 전(前) 전로 공정 중 발생한 슬래그를 이용하여 전로 노내에 얇게 발라주어 노체의 수명을 향상시키기 위한 코팅을 완료 및 남은 슬래그를 완전히 전로 외부로 배제시킨다. 그리고, 용선 준비를 지시하여 올(All) 용선을 전로 전체 장입량의 85 내지 90% 정도로 장입시킨 뒤 서브 랜스를 사용하여 용선의 탕면을 측정하였다.
그러나, 상기와 같은 올 용선을 이용한 용선 탕면높이 측정 방법에는 하기와 같은 문제점을 야기하게 된다.
첫째로, 용선의 탕면을 측정하기 위해 올 용선을 전로 전장입량의 85 내지 90%만 장입하여 탕면 측정을 수행하기 때문에, 탕면 높이 측정 후 나머지 장입량을 보정하기 위해 직접환원철 중 고가의 HBI(Hot Briquette Iron)을 투입이 요구된다. 이에, 취련시까지 용융물을 마련하는 시간에 의한 조업시간의 증가로 강의 생산성을 감소시키는 문제점을 야기한다.
둘째로, 슬래그를 이용하여 전로 코팅 후 올 용선의 장입 전에 잔류 슬래그와 용선과의 반응에 의한 폭발을 방지하기 위해 슬래그를 모두 배제하기 때문에, 전(前) 공정에서 발생한 슬래그의 재활용 불가로 인한 전량 폐기가 요구된다. 이에, 전로 정련 작업시 생석회 및 형석과 같은 부원료의 투입량이 증가되어 강의 제조 원가를 상승시키며, 제조 원가의 상승 부담으로 인한 용선 탕면 측정을 기피하는 현상이 발생되어 정확한 탕면 정보 없이 취련 작업이 수행되어 강의 품질이 저하되는 문제점을 야기한다.
KR 2000-0043436 A KR 2005-0111422 A
본 발명은 올용선을 이용한 탕면 높이 측정에 의한 고가의 직접환원철 및 부원료의 투입을 감소시키거나 배제할 수 있는 탕면높이 측정방법을 제공한다.
본 발명은 용선의 취련 적중률을 향상시키고, 생산되는 강의 품질을 증가시킬 수 있는 탕면높이 측정방법을 제공한다.
본 발명은 전로 내 용탕의 탕면 측정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있어 제강 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 탕면높이 측정방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전로 공정에서의 탕면높이 측정방법은 상기 전로 내에 탈린용선을 마련하는 과정, 프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 제1 탕면높이(H1)를 결정하는 과정, 상기 전로 내 탈린용선의 장입량을 통해 상기 탈린용선의 제2 탕면높이(H2)를 도출하는 과정 및 상기 제1 탕면높이(H1)와 상기 제2 탕면높이(H2)의 평균값을 최종 탕면 높이(Hfianl)로 결정하는 과정을 포함한다.
상기 제1 탕면높이(H1)를 결정하는 과정은 상기 프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 탕면 높이를 2회 측정하는 1차 측정 과정 및 상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜ 이하인지를 판단하는 과정으로 수행되며, 상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜ 이하라고 판단되는 경우, 상기 1차 측정값들의 평균값을 상기 제1 탕면높이(H1)로 결정할 수 있다.
상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜을 초과한다고 판단되는 경우, 상기 프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 탕면 높이를 추가 측정하는 과정, 상기 추가 측정값과 상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과의 오차가 100㎜ 이하인지를 판단하는 과정, 상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값과의 오차가 100㎜ 이하라고 판단되는 경우, 상기 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값의 평균값을 상기 제1 탕면높이(H1)로 결정하거나, 상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값과의 오차가 100㎜ 초과한다고 판단되는 경우, 상기 추가 측정 과정 및 상기 판단 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
상기 제2 탕면높이(H2)를 도출하는 과정은 상기 전로 내 탈린용선의 장입량을 측정하는 과정, 상기 전로의 노체수명(사용횟수)에 따른 탕면 보정계수를 선택하는 과정 및 상기 탈린용선의 장입량과 상기 보정계수를 하기 식(1)에 대입하는 과정으로 도출할 수 있다.
식(1): 제2 탕면높이(㎜)(H2) = 탈린용선 장입량(ton) × 보정계수(㎜/ton)
상기 탈린용선의 장입량을 측정하는 과정은 상기 전로 내에 탈린용선을 마련하는 과정 이전에, 상기 탈린용선의 출강 전 래들의 무게(A)를 측정하는 과정, 상기 탈린용선의 출강 후 래들 무게(B)를 측정하는 과정 및 상기 탈린용선의 출강 후 래들 무게(B)에서 상기 탈린용선의 출강 전 래들 무게(A)를 제외하는 과정에 의해 도출할 수 있다.
상기 보정계수는 상기 전로의 사용횟수에 따라 4,3 내지 6 ㎜/ton 의 범위 내의 값을 가질 수 있다.
상기 제1 탕면높이(H1)와 상기 제2 탕면높이(H2)의 평균값을 최종 탕면 높이(Hfianl)로 결정하는 과정 이후에 상기 최종 탕면 높이(Hfianl)를 상기 전로의 탕면 높이로 설정하는 과정 및 상기 전로의 탕면 높이를 기준으로 상기 전로 내 용탕의 처리를 지속하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 탈린용선 내 인의 함량은 상기 탈린용선의 전체 중량을 기준으로 0.03wt% 이하일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 탕면높이 측정방법에 의하면, 탈린용선을 전로의 최대 장입량에 근접한 장입량으로 장입한 후 탕면높이를 측정할 수 있어 전로 탕면 높이의 정확성을 증가시킬 수 있고, 전로 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
즉, 전로의 최대 장입량을 기준으로 통상적으로 전로공정에서 전로에 수용되는 장입량만큼 탈린용선을 전로에 장입하고, 탈린용선의 탕면높이를 프로브를 이용한 제1 탕면높이와, 탈린용선 장입량을 이용한 제2 탕면높이의 평균값을 최종 탕면높이로 결정한다.
이에, 종래에 전로 내 탕면 높이 측정을 위해 올용선을 투입하고, 전로 장입량을 보정하기 위해 직접환원철을 투입하는 단계가 배제될 수 있어 탕면측정의 정확성을 증가시킬 수 있고, 직접환원철 투입시간 및 투입량에 따른 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 탈린용선을 이용하여 얻은 탕면높이 값은 전로 공정에 있어서 전로 내 용선의 장입량과 유사한 장입량을 통해 얻은 값이므로, 전로 내에 탈린용선이 아닌 다른 용선이 장입하는 경우에도 이미 얻은 탕면높이 값을 통해 취련조건을 설정함으로써, 전로 공정의 취련 적중률을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법을 차례대로 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법을 차례대로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브를 이용한 제1 탕면높이(H1) 결정과정을 차례대로 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선 장입량 및 탕면 보정계수에 따른 제2 탕면높이(H2) 산출과정을 차례대로 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명 및 종래의 탕면높이 측정방법에 따른 전로공정 상태를 비교하는 비교도이다.
발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성을“포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성을 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법을 차례대로 나타내는 공정도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법을 차례대로 나타내는 순서도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브를 이용한 제1 탕면높이(H1) 결정과정을 차례대로 나타내는 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탈린용선 장입량 및 탕면 보정계수에 따른 제2 탕면높이(H2) 산출과정을 차례대로 나타내는 순서도이다. 도 5는 본 발명 및 종래의 탕면높이 측정방법에 따른 전로공정 상태를 비교하는 비교도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법은 전로 내에 탈린용선을 마련하는 과정과, 프로브를 이용하여 탈린용선의 제1 탕면높이(H1)를 결정하는 과정, 전로 내 탈린용선의 장입량을 통해 탈린용선의 제2 탕면높이(H2)를 산출하는 과정 및 제1 탕면높이(H1)와 제2 탕면높이(H2)의 평균값을 최종 탕면 높이(Hfinal)로 결정하는 과정을 포함한다. 즉, 본 발명의 탈린용선을 이용한 전로 탕면높이 측정방법은 전로의 탕면 높이 측정을 용이하게 수행하며, 탕면 높이 측정값과 실제 탕면 높이 측정 결과의 정확성을 증가시킬 수 있다.
우선, 전로(100) 내에서 탕면의 높이를 측정하기 이전에, 탕면높이 측정용 용선, 즉, 본 발명에서는 탈린용선(M)을 마련한다(S100). 탈린용선(M)은 고로에서 출선된 용선에 다량 함유된 인(P)이 제거된 것으로서, 탈린로에서 용선에 탈린재 및 산소를 취입하여 용선 내 인(P) 함유량을 0.03wt% 이하로 탈린작업을 실시한 것이다. 이때, 탈린용선(M) 내 인(P)의 함량은 전로(100) 탕면높이 측정 후에 탈린용선(M)의 인(P) 성분을 감소시키기 위한 추가 부원료가 투입되지 않을 수 있을 정도의 인(P)을 함유할 수 있다. 여기서, 탈린용선이 생산되는 탈린로와, 탈린용선이 장입되는 탈탄로는 전로(100)의 구성으로서, 용선이 처리되는 방법에 따라서 지칭이 변경되어 사용될 수 있다. 따라서, 전로(100)는 탈린로와 탈탄로를 모두 지칭하는 것으로서, 이하에서는 전로(100)라고 통칭하여 발명에 대해 설명하기로 한다.
전로(100)에서 용선을 탈린작업한 뒤 출탕시키고, 다시 전로(100)로 탈린용선(M)을 장입하기 전 탈린용선(M)의 장입량을 측정한다(S200). 탈린용선(M)의 장입량은 후술하는 탕면 높이 측정 과정에서 탕면 높이 측정 결과의 정확성을 증가시키기 위해 필요한 정보로서, 탈린용선(M)의 장입량을 이용하여 탕면 높이를 산출할 수 있어 프로브(400)를 이용한 탕면높이 값으로만 탕면높이가 결정되는 것에 비해 정확성이 증가된 탕면 높이를 얻을 수 있다.
탈린용선(M) 장입량의 측정방법은 전로(100)로부터 탈린용선(M)을 출탕시키고, 다시 전로(100)로 장입하기 전에 수행될 수 있다. 즉, 탈린용선(M)을 수용하는 래들(200)의 무게(공래들 무게; A)를 측정하고, 래들(200)에 탈린용선(M)을 출탕한 후의 래들(200)의 무게(탈린용선 수용후 래들 무게; B)를 측정하여, B 무게에서 A 무게의 차이로 탈린용선(M)의 장입량을 계산할 수 있다. 일례로, 공래들의 무게가 140톤이고, 탈린용선이 출탕된 후의 래들 무게가 470톤일 경우, 탈린용선의 장입량은 330톤인 것을 확인할 수 있다. 이때, 탈린용선(M)과 전로(100) 사이의 중간용기 역할을 하는 래들(200)의 무게를 측정하고 탈린용선(M)이 출탕된 후의 래들(200) 무게를 측정하는 것은, 래들(200)을 핸들링(handling)하는 크레인(C)에 연결된 중량감지부(300)를 이용하여 측정할 수 있다. 이때, 중량감지부(300)는 크레인(C)의 로드쉘일 수 있으며, 로드쉘에 측정되는 공래들 무게(A) 및 탈린용선 수용 후 래들 무게(B)을 이용하여 장입량을 계산한다. 이처럼 계산된 탈린용선(M)의 장입량은 제어부(500)에 입력되어 제어부(500)로부터 제2 탕면 높이(H2)를 산출하기 위해 사용될 수 있다.
탈린용선(M)의 장입량을 측정(S200)한 후, 탈린용선(M)을 전로(100)로 재 장입한다(S300). 이때, 탈린용선(M)이 재 장입되는 전로(100)는 이전 조업에서 사용된 후 잔류한 슬래그가 전로(100) 내벽을 코팅한 후 완전 배제되어, 탈린용선(M)의 장입 중 탈린용선(M)과 슬래그(S)의 반응에 의한 폭발을 억제하거나 방지할 수 있다.
전로(100)에 탈린용선(M)을 장입한 후, 프로브(400)를 이용한 전로(100) 탕면높이 측정(이하, 제1 탕면높이(H1) 측정)이 수행된다(S400). 제1 탕면높이(H1) 측정 방법은 BL 프로브(탕면레벨 측정 프로브;)를 이용하여 탈린용선(M)에 침지(S410)되어 프로브(400)에 의해 획득되는 기전력의 변화로부터 제1 탕면높이(H1)를 측정하거나, 탕면높이뿐만 아니라 탈린용선(M) 온도 및 산소량을 측정할 수 있는 복합 프로브(400)를 이용하여 측정할 수도 있다. 본 발명에서는 탈린용선(M)의 제1 탕면높이(H1)를 측정하는 프로브(400)의 종류 및 기능에 대해서는 한정하지 않으나, 탈린용선(M)의 성분 및 온도 측정을 위해 소정량 획득 가능하며, 기전력의 변화를 감지할 수 있는 복합 프로브(400)가 포함되는 탕면측정 시스템을 사용하여 제1 탕면높이(H1)를 측정하기로 한다.
복합 프로브(400)가 포함되는 탕면측정 시스템을 간략하게 설명하면, 복합 프로브(400)는 지관의 상단 내부면측에 하우징이 고정되고, 하우징을 관통하여 두 쌍의 도선이 배치되고, 도선의 상단에는 하우징의 상단면 상측으로 돌출된 전극봉이 연결 설치된다. 이때, 전극봉과 연결된 노선 사이에는 일정한 저항값을 갖는 저항체가 연결되어 퓨즈의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 하우징의 상단면에는 전극봉과 별개로 이와 인접하여 각각 서로 다른 높이로 열전대, 표준극 및 용강극이 돌출 형성되고, 이들의 각 하단은 도선과 전기적으로 연결되어 폐회로를 구성한다. 이에, 복합 프로브(400)는 열전대를 통해 탈린용선의 온도를 측정하고, 표준극 및 용강극을 통해 산소를 측정하며, 전극봉을 통해 탕면높이를 측정하게 된다. 작동과정을 설명하면, 서브랜스에 복합프로브(400)를 장착한 후 도선에 전압을 인가하게 되어, 복합 프로브(400)에 소정의 전류가 흐르게 된 상태에서 서브랜스가 소정높이씩 하강하게 된다. 서브랜스의 하강이 계속되어 탈린용선(M)의 탕면에 도달하게 되면 복합 프로브(400)의 전극봉이 접촉한 탈린용선을 통해 큰 전류가 흐르게 된다. 따라서, 전류의 변화가 매우 큰 시점에서 서브랜스는 정지하며, 이때의 서브랜스의 위치가 탈린용선(M)의 탕면높이임을 알 수 있다. 그리고 탈린용선(M) 으로 복합 프로브(400)를 일정영역 침지되도록 함으로써 탈린용선(M)의 온도 및 성분을 측정하고 서브랜스를 상승시켜 탈린용선(M)의 탕면높이, 온도, 성분을 측정할 수 있다. 이때, 복합 프로브(400)를 이용한 용강의 온도나 산소량을 측정하는 세부적인 과정과 계산관계는 이미 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
복합 프로브(400)의 전극봉에 의해 감지되는 전류의 변화에 따른 제1 탕면높이(H1)의 결정 과정은, 복합 프로브(400)를 이용하여 탈린용선(M)의 탕면 높이를 2회 측정하는 1차 측정과정과, 1차 측정값들의 오차가 100㎜ 이하인지를 판단하는 과정을 통해 측정값들의 평균값으로 결정될 수 있다. 즉, 1차 측정 과정은 복합 프로브(400)를 이용한 제1 측정값(h1)과 제2 측정값(h2)을 얻는 과정을 의미하는 것으로서, 1차 측정 과정(S420, S430)에서 얻은 제1 측정값(h1)과 제2 측정값(h2)과의 오차값이 100㎜ 이하인지 판단(S440)하여, 1차 측정값들의 오차값이 100㎜ 이하인 경우에는 복합프로브(400)를 이용한 탕면 높이의 추가 측정이 불필요하며, 1차 측정값(h1, h2)들의 평균을 제1 탕면높이(H1)로 결정(S450)한다.
한편, 1차 측정값들의 오차값이 100㎜ 이하가 아닌 경우(오차값이 100㎜를 초과하는 경우)에는 프로브(400)를 이용한 탕면 높이를 1회 추가 측정하는 과정(S442)과, 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과 추가 측정값과의 오차가 100㎜ 이하인지 판단하는 과정(S444)이 수행된다. 보다 구체적으로, 1차 측정값들의 오차값이 100㎜를 초과하게 되면, 1차 측정값들의 평균값이 제1 탕면높이(H1)로 결정되기에는 정확성이 낮은 것으로 판단하여, 1차 측정(즉, 2회 측정) 외에 추가로 프로브(400)를 이용한 탕면 높이를 측정한다. 그리고 1차 측정값(h1, h2)들과 추가 측정값과의 오차값을 비교하는데, 이는 1차 측정값(h1, h2)들 각각을 추가 측정값과 비교한다. 즉, 1회 측정값(h1)과 추가 측정값(hn)을, 2회 측정값(h2)과 추가 측정값(hn)을 각각 비교하여, 1회 측정값(h1)과 추가 측정값(hn)의 오차값(h1-hn) 및 2회 측정값(h2)과 추가 측정값(hn)의 오차값(h2-hn) 중 어느 하나의 오차값이 100㎜ 이하인 경우에는, 100㎜ 이하의 오차값을 갖는 측정값들의 평균을 제1 탕면높이(H1)로 결정한다(S450). 이때, 1회 추가 측정에 의한 측정값들의 오차값 모두 100㎜를 초과하는 경우에는, 측정값들의 오차값 중 100㎜ 이하의 오차값을 가질때까지 프로브(400)를 이용한 탕면 측정을 추가로 실시하고 추가 측정 전에 얻은 측정값들과 추가측정값 간의 오차값을 판단하는 과정을 반복해서 수행한다.
일례로, 프로브(400)를 이용한 1회 측정값(h1)이 1650㎜, 2회 측정값(h2)이 1700㎜ 이라고 가정하면, 1회 측정값(h1)과 2회 측정값(h2)의 오차값은 100㎜ 이하의 값인 50㎜을 가짐으로 추가측정이 불필요하고, 제1 탕면높이(H1)는 1회 측정값(h1)과 2회 측정값(h2)의 평균값((1650㎜+1700㎜)/2)인 1675㎜로 결정된다. 그러나, 1회 측정값(h1)이 1650㎜이고, 2회 측정값(h2)이 1800㎜인 경우에는 1회 측정값(h1)과 2회 측정값(h2)의 오차값이 150㎜으로 100㎜를 초과함으로써 추가측정이 필요하다. 이때, 추가 측정값(hn)이 1780㎜인 경우, 1회 측정값(h1)과 추가측정값(hn)의 오차값은 130㎜, 2회 측정값(h2)과 추가측정값(hn)의 오차값은 20㎜을 나타내며, 이때 제1 탕면높이(H1)는 2회 측정값(h2)과 추가측정값(hn)의 평균값((1800+1780)/2)인 1790㎜으로 결정될 수 있다.
앞서 서술한 프로브(400)를 이용한 제1 탕면높이(H1)의 측정을 완료한 후, 전로(100) 내 탈린용선(M)의 장입량을 이용한 제2 탕면 높이(H2)를 결정한다(S500). 탈린용선(M)의 장입량을 이용하여 제2 탕면높이(H2)를 도출하는 과정은, 전로 내 탈린용선(M)의 장입량을 측정(S200)하여 제어부(500)에 입력하는 과정(S510)과, 전로(100)의 노체수명(사용횟수)에 따른 탕면 보정계수(이하, 보정계수)를 선택하는 과정 및 탈린용선(M)의 장입량과 선택된 보정계수의 곱에 의해 도출할 수 있다.
이때, 보정계수는 전로(100)의 내화벽돌 마모정도에 따라서 탈린용선(M)을 장입했을 때의 탕면 높이를 변화를 통해 전로(100) 사용횟수에 따라 미리 얻어진 탈린용선(M)의 탕면높이 변화를 통해 도출한 값이다. 즉, 보정계수는 전로(100) 내의 내화재의 마모 정도에 따라서 변화하게 되는 탈린용선(M)의 높이를 보정하기 위한 계수이다.
하기의 [표 1]은 전로의 사용 횟수에 따른 보정계수(㎜)를 도출하기 위한 실험치들을 나타낸다. 이때, 보정계수(㎜)는 탈린용선의 장입량과 탈린용선 탕면 높이(㎜)와의 관계로 도출할 수 있다.
전로 사용 횟수(회) 탈린용선 탕면 높이(㎜) 보정계수(mm) 비고
1 2072 6.01
1) 탈린용선 장입량 : 345 ton

2) 탕면높이 측정 내화벽돌 범위 : 1260㎜ ~ 310㎜

3) 보정계수(㎜/ton) =
탈린용선 탕면높이(㎜)/탈린용선 장입량(ton)
100 1967 5.7
200 1968 5.7
300 1960 5.68
400 1897 5.5
500 1788 5.18
600 1755 5.09
700 1722 4.99
800 1690 4.9
900 1680 4.87
1000 1665 4.83
1100 1655 4.80
1200 1649 4.78
1300 1642 4.76
1400 1635 4.74
1500 1635 4.74
1600 1622 4.70
1700 1611 4.67
1800 1582 4.59
1900 1562 4.53
2000 1535 4.45
2100 1492 4.32
2200 1490 4.32
2300 1488 4.31
2400 1485 4.30
2500 1480 4.29
2600 1477 4.28
2700 1472 4.27
2800 1470 4.26
2900 1468 4.26
3000 1467 4.25
3100 1462 4.24
3200 1460 4.23
3300 1458 4.23
3400 1455 4.22
상기 [표 1]의 실험치 값들을 통해 보정계수(㎜/ton)는 전로의 사용횟수 범위에 따라 하기의 [표 2]와 같이 정리될 수 있다.
전로 사용 횟수(회) ~ 50 51 ~ 200 201 ~ 1000 1001 ~ 2000 2001 ~
보정계수(㎜) 6 5.7 5.2 4.7 4.3
이와 같은 결과로서, 보정계수(㎜/ton)는 전로(100)의 사용횟수에 따라서 4.3 내지 6㎜/ton의 범위 내에서 선택되어 사용될 수 있다.
보정계수(㎜/ton)와 전로(100) 내 탈린용선(M)의 장입량(ton)과의 곱을 통해 제2 탕면높이(H2)를 측정함으로써, 보정계수(㎜/ton)가 전로(100)의 사용횟수에 따른 계수이므로 탈린용선(M)의 장입량(ton)에 따라서 정확도가 증가된 탕면 높이값을 얻을 수 있다.
이처럼, 탈린용선 장입량을 이용하여 제2 탕면높이(H2)를 얻은 후에, 프로브(400)를 통해 얻은 제1 탕면높이(H1) 측정값과 제2 탕면높이(H2)의 평균값으로 최종 탕면높이(Hfinal)을 산출한다(S600). 이처럼 상이한 방법으로 얻은 제1 탕면높이(H1)과 제2 탕면높이(H2)의 평균을 통해 최종 탕면높이(Hfinal)는 각각 단일의 방법으로 탈린용선(M) 탕면높이를 측정하는 것에 비해 실제 전로(100) 내 탕면 높이와 근접한 높이의 값을 얻을 수 있으며, 더욱이 제2 탕면높이(H2)를 산출하는 방식은 탈린용선의 장입량을 통해서 용이하게 구할 수 있기 때문에 최종적으로 전로(100)의 탕면높이를 구하는 것이 용이할 수 있다.
제1 탕면높이(H1) 측정값과 제2 탕면높이(H2) 측정값의 평균값으로 최종 탕면높이(Hfinal)을 산출한 후(S600), 산출된 최종 탕면높이(Hfinal)의 ±α의 보정값을 갖는 설정 탕면높이(Hfinal±α)를 전로(100)의 탕면높이로 설정한다(S700). 즉, 탈린용선(M)을 이용하여 전로(100)의 탕면 높이측정은 전로(100)의 총 수용량을 100이라 할 때, 90 이상을 전로(100) 내에 장입함으로써, 탕면 높이 측정을 용이하게 할 뿐만 아니라, 탕면 높이측정 후 전로(100) 장입량의 보정이 요구되지 않으므로 정확성이 증가된 탕면높이를 제공하는데, 이는 탈린용선(M)을 사용해야하는 전로(100)에서만 사용되는 탕면높이 값에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 1일 1회 탈린용선(M)으로 최종 탕면 높이가 산출되면, 이는 그날의 전로(100)의 탕면높이 값으로 설정되어, 전로(100)에 탈린용선이 수용되지 않더라도 취련을 위한 설정 조건이 탕면높이 값에 따라 조절됨으로 전로(100)에 장입되는 다양한 성분을 갖는 용선들의 취련 정확성을 증가시킬 수 있게 되는 것이다. 이때, 보정값은 취련하고자하는 강종 또는 조업조건에 따라서 작업자가 100㎜ 이하의 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
따라서, 설정 탕면높이(Hfinal±α)를 전로(100)의 탕면높이로 설정한 후, 탈린용선을 취련 및 출강시키는 과정(S800) 이후에, 설정 탕면높이(Hfinal±α )가 설정된 전로(100)에 장입되는 용선들은 종래보다 증가된 취련 적중률을 갖고 처리될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 탈린 용선을 이용한 전로 탕면높이 측정 방법은, 도 5 및 하기의 [표 3]에 비교된 바와 같이, 전로 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있다.
도 5 및 [표 3]를 참조하면, 본 발명 및 종래의 전로(100) 탕면높이 측정 방법은 탕면측정을 함에 있어서 용선의 종류가 상이하다. 즉, 본 발명은 탈린용선(M)을 이용한 탕면높이 측정방법이며, 종래는 올용선을 이용한 탕면높이 측정방법이다.
본 발명의 탕면높이 측정방법은 전로(100)의 최대 장입량을 100이라 할 때, 최대 장입량 100을 기준으로 탈린용선(M)을 90 이상 전로(100)에 장입한다. 이후, 도 3 및 도 4를 이용하여 서술한 것과 같이 프로브를 이용하여 제1 탕면높이(H1)를 측정하고 장입량을 기준으로 제2 탕면높이(H2)를 측정하여 측정값들의 평균을 최종 탕면높이(Hfinal)로 결정하고, 이를 전로(100)의 탕면높이로 설정한다. 그리고, 탈린용선(M)을 이용하여 탕면높이 측정이 완료된 후 전로로부터 용강이 출탕되면, 전로(100)에는 탈린용선(M) 뿐만 아니라 다른 성분을 갖는 용선이 탕면높이를 측정했을 때의 탈린용선(M) 장입량과 유사한 장입량을 갖고 투입되면 전로(100)에 설정된 탕면높이를 기준으로 취련조건을 조절할 수 있다.
반면, 종래의 탕면높이 측정방법은 전로(100)의 최대 장입량을 100이라 할 때, 최대 장입량 100을 기준으로 올용선을 85 내지 90을 전로(100)에 장입하여, 본 발명에 비해 10 내지 15 정도 감소된 장입량을 갖고 탕면 높이 측정이 이루어진다. 이때, 올용선을 이용하여 탕면을 측정하는 경우에는, 우선 85 내지 90의 올용선이 수용된 전로에서 탕면 높이를 측정한 후, 전로의 생산성을 맞추기 위해 올용선에 HBI와 같은 환원철을 추가로 추입하여 전로의 최대 장입량인 100에 근접하도록 장입량을 보정하게 된다. 따라서, 종래의 용선 탕면측정 방법은 보정된 장입량만큼의 높이는 배제된 것이기 때문에, 취련을 하게되는 용선 장입량에 대한 높이 값이 아닌 탕면 높이 값으로 취련 조건을 조절하게 된다.
구분 본 발명 종래
탕면측정용 용선 탈린용선 올용선
전로 내 장입량
(전로 100% 기준)		 90% 이상 85 ~ 90%
탕면높이 측정 소요시간(min) 12 12
HBI 투입량(ton) - 30 ~ 40
HBI 투입 소요시간(min) - 8
부원료 투입 여부(○, X) X ○
취련 후 종점 산소(ppm) 430 490
출강량(ton) 320 320
취련 적중률 65% 48%
즉, 본 발명은 탈린용선(M)을 이용하여 탕면 높이를 측정하여 결정하면, 전로의 장입량의 보정이 불필요하기 때문에, 탕면높이 값의 보정이 요구되지 않는다. 이에, 종래의 HBI 투입시간 및 투입량을 배제할 수 있어 전로 공정에 소요되는 시간을 단축하여 제강 공정의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있다.
그리고 탈린용선(M)의 장입량이 340톤일 때 탕면 높이 측정이 이루어지고, 그때의 최종 탕면 높이 측정값이 1800㎜을 나타내면, 1800㎜을 전로의 탕면높이로 설정하고, 탈린용선(M)이 아닌 다른 용선이 전로(100)에 장입되더라도 1800㎜의 탕면높이를 갖는다는 판단하에 취련 조건을 조절한다. 즉, 전로(100)의 공정을 수행함에 있어서, 전로(100)에 수용되는 용선의 장입량은 다른 용선을 사용하더라도 동일하거나 유사한 장입량을 가진 상태에서 전로(100) 공정을 수행해야 설비의 효율성을 높일 수 있기 때문에, 본 발명의 탈린용선(M)을 이용한 전로(100) 탕면높이 측정값은 탈린용선(M)을 처리하는 전로공정에 적용될 뿐만아니라 다른 용선을 처리하는 전로공정에도 적용될 수 있는 값이다.
따라서, 본 발명은 종래의 탕면높이 측정값보다 증가된 측정값을 나타냄으로써 용선의 취련 후 종점산소(ppm)값의 저감과 취련 적중률의 증가 결과를 얻을 수 있고, 최종적으로는 탈린용선(M)이 처리될 때마다 탕면 높이 측정을 할 수 있으므로, 종래의 탕면높이 측정보다 용이하게 진행할 수 있으며, 탕면 높이 보정을 위해 투입되는 직접환원철의 투입시간 및 올용선을 처리하기 위한 부원료의 투입을 감소시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100 : 전로 200 : 래들
300 : 중량감지부 400 : 프로브
500 : 제어부 600 : 서브랜스
M : 탈린용선 H1 : 제1 탕면높이
H2 : 제2 탕면높이 Hfinal : 최종 탕면높이

Claims (8)

  1. 전로 공정에서의 탕면높이 측정방법으로서,
    상기 전로 내에 상기 전로의 총 수용량을 100이라 할 때, 90 이상으로 탈린용선을 마련하는 과정;
    프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 제1 탕면높이(H1)를 결정하는 과정;
    상기 전로 내 탈린용선의 장입량을 통해 상기 탈린용선의 제2 탕면높이(H2)를 도출하는 과정; 및
    상기 제1 탕면높이(H1)와 상기 제2 탕면높이(H2)의 평균값을 최종 탕면 높이(Hfianl)로 결정하는 과정;
    상기 최종 탕면 높이(Hfinal)를 상기 전로의 탕면 높이로 설정하는 과정;
    상기 탈린 용선을 취련 및 출강시키는 과정; 및
    상기 탈린용선과 다른 성분을 갖는 용선을 상기 전로 내에 투입하고, 상기 전로의 탕면 높이를 기준으로 취련 조건을 조절하여 처리를 지속하는 과정;을 포함하는 탕면높이 측정방법.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제1 탕면높이(H1)를 결정하는 과정은,
    상기 프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 탕면 높이를 2회 측정하는 1차 측정 과정; 및
    상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜ 이하인지를 판단하는 과정;으로 수행되며,
    상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜ 이하라고 판단되는 경우, 상기 1차 측정값들의 평균값을 상기 제1 탕면높이(H1)로 결정하는 탕면높이 측정방법.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 1차 측정값들의 오차가 100㎜을 초과한다고 판단되는 경우,
    상기 프로브를 이용하여 상기 탈린용선의 탕면 높이를 추가 측정하는 과정;
    상기 추가 측정값과 상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과의 오차가 100㎜ 이하인지를 판단하는 과정;
    상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값과의 오차가 100㎜ 이하라고 판단되는 경우, 상기 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값의 평균값을 상기 제1 탕면높이(H1)로 결정하거나,
    상기 1차 측정값들 중 어느 하나의 측정값과 상기 추가 측정값과의 오차가 100㎜ 초과한다고 판단되는 경우, 상기 추가 측정 과정 및 상기 판단 과정을 반복적으로 수행하는 탕면높이 측정방법.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제2 탕면높이(H2)를 도출하는 과정은,
    상기 전로 내 탈린용선의 장입량을 측정하는 과정;
    상기 전로의 노체수명(사용횟수)에 따른 탕면 보정계수를 선택하는 과정; 및
    상기 탈린용선의 장입량과 상기 보정계수를 하기 식(1)에 대입하는 과정;으로 도출하는 탕면높이 측정방법.
    식(1): 제2 탕면높이(㎜)(H2) = 탈린용선 장입량(ton) × 보정계수(㎜/ton)
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 탈린용선의 장입량을 측정하는 과정은,
    상기 전로 내에 탈린용선을 마련하는 과정 이전에, 상기 탈린용선의 출강 전 래들의 무게(A)를 측정하는 과정;
    상기 탈린용선의 출강 후 래들 무게(B)를 측정하는 과정; 및
    상기 탈린용선의 출강 후 래들 무게(B)에서 상기 탈린용선의 출강 전 래들 무게(A)를 제외하는 과정;에 의해 도출하는 탕면높이 측정방법.
  6. 청구항 4 에 있어서,
    상기 보정계수는 상기 전로의 사용횟수에 따라 4,3 내지 6 ㎜/ton 의 범위 내의 값을 갖는 탕면높이 측정방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탈린용선 내 인의 함량은 상기 탈린용선의 전체 중량을 기준으로 0.03wt% 이하인 탕면높이 측정방법.
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